1.2功率同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）必修第二册

1.2 功率 同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，斜面顶端在水平面上的投影为O点，斜面与水平面平滑连接。一小木块从斜面的顶端由静止开始下滑，停到水平面上的A点。已知小木块与斜面、水平面间的动摩擦因数相同。保持斜面长度不变，增大斜面倾角，下列说法正确的是（　　）
A．小木块沿斜面下滑的加速度减小
B．小木块滑至斜面底端时重力的瞬时功率增大
C．小木块滑至斜面底端的时间增大
D．A点到O点的距离不变
2．如图所示，一长为l的轻杆的一端固定在水平转轴上，另一端固定一质量为m的小球，轻杆随转轴在竖直平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球运动到最低点时，球对杆的作用力向上
B．小球运动到水平位置A时，杆对球的作用力指向O点
C．若，小球通过最高点时，杆对球的作用力为零
D．小球从最高点运动到最低点的过程中，重力的功率保持不变
3．如图所示，质量为0.8kg的物体静止在足够大的粗糙水平地面上，某时刻对物体施加一斜向上、大小为5N、与水平方向成角的恒定拉力，物体由静止开始做匀加速直线运动，在第2s末速度增加到，取重力加速度大小，。下列说法正确的是（　　）
A．前2s内拉力的平均功率为20W
B．物体与地面间的动摩擦因数为0.5
C．前2s内物体与地面因摩擦产生的热量为10J
D．若物体运动2s后撤去拉力，则物体沿地面运动的总位移为15m
4．平直公路上有辆汽车以恒定加速度启动，运动过程中汽车所受阻力恒定，启动后在t时刻速度达到最大值，图中v为速度、F为牵引力、a为加速度、P为功率，则下列图像正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．某款质量m=1000kg的汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其图像如图所示。汽车在时间内做匀加速直线运动，内汽车保持额定功率不变，50s~70s内汽车做匀速直线运动，最大速度，汽车从70s末开始关闭动力减速滑行，时刻停止运动。已知，汽车的额定功率为80kW，整个过程中汽车受到的阻力大小不变。下列说法正确的是（ ）
A．时刻的瞬时速度10m/s
B．在内汽车牵引力对汽车做功3200kJ
C．为80s
D．阻力大小为1000N
6．站在向左运行的汽车上的人手推车的力为F，脚对车向后的摩擦力为f，下列说法中正确的是（　　）
A．当车匀速运动时F和f对车做功的代数和不为零
B．当车加速运动时F和f对车做功的代数和为正
C．当车减速运动时F和f对车做功的代数和为正
D．不管车做何种运动F和f对车的总功和总功率都为零
7．为了减轻学生的学习压力，某中学举行了趣味运动会，在抛沙包比赛中，两个质量相同的沙包运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，抛出点均为，且轨迹交于点，抛出时沙包1和沙包2的初速度分别为和，其中方向水平，方向斜向上。忽略空气阻力，关于两沙包在空中的运动，下列说法正确的是（　　）
A．沙包2在最高点的速度大于
B．从到两沙包的平均速度相同
C．从到沙包2重力做的功大于沙包1重力做的功
D．在点，沙包1重力的瞬时功率小于沙包2重力的瞬时功率
8．一电动玩具汽车启动时，以额定功率沿直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动玩具汽车受到的阻力大小恒为100N，取重力加速度大小。则电动玩具汽车的额定功率和最大速度分别为（ ）
A．200W 2m/s B．100W 4m/s C．100W 2m/s D．200W 4m/s
二、多选题
9．我国新能源汽车发展迅猛，已成为全球最大的新能源汽车产销国。质量为m的某新能源汽车在水平路面上以恒定加速度a启动，其图像如图所示，其中OA段和BC段为直线。已知汽车动力系统的额定功率为P，汽车所受阻力大小恒为f，则下列说法正确的是（　　）
A．汽车做匀加速运动的最大速度
B．汽车能达到的最大行驶速度
C．汽车速度为时的功率为
D．汽车速度为时的加速度大小为
10．新能源汽车的发展为了减少对传统燃料的依赖，减少环境污染和减少温室气体的排放。如图所示为某一型号汽车某次测试行驶时的加速度和车速倒数的关系图像，若汽车质量为，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为，下列说法正确的是（　　）
A．汽车匀加速所需时间为
B．汽车牵引力的额定功率为
C．汽车车速为时，功率为
D．汽车所受阻力为
11．一质量为1kg的物体置于升降机的水平地板上，t=0时刻升降机由静止沿竖直方向运动。取竖直向下的方向为正，其加速度a随时间t变化的图像如图，，则（　　）
A．在0～2s内，升降机对物体做功48J
B．在2～6s内，升降机对物体做功－160J
C．第7s末，重力对物体做功的瞬时功率为20W
D．在0～8s内，重力对物体做功平均功率为20W
12．测定运动员体能的一种装置如图所示，运动员质量为，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦），下悬一个质量为的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速度v匀速向右运动。以下四种说法，其中不正确的是（　　）
A．人受到传送带施加的向左的滑动摩擦力 B．传送带受到人施加的向右的静摩擦力
C．人对传送带做功的功率为 D．人对传送带做功的功率为
三、实验题
13．某学习小组探究一电动玩具小车在平直木板上做单方向直线运动的特点。实验如图所示（俯视图），木板上水平固定子刻度尺，学习小组用频闪照相机每隔0.1s拍车所在的位置x。
记录的数据如下表所示，由数据我们可以得到：
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0 8 19.2 33 47.3 62 77 92 107
(1)玩具小车在内的做 直线运动（选填“加速”或“减速”）。
(2)玩具小车行驶过程中最大速度为 cm/s。
(3)若玩具小车内置马达输出功率恒为9W，且玩具小车在行驶过程中所受的阻力大小恒定，则玩具小车所受的阻力大小恒定为 N。
14．一兴趣小组在学抛运动后，进行了“探究平抛运动的特点”实验，实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让质量为m的小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹如图所示。

（1）若在轨迹上取一点A，读取其坐标为（x0，y0）。小球做平抛运动的初速度大小为 ；
（2）在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是 ；
（3）描述小球在竖直方向上的速度v（取向下为正）随时间变化的图像是
A． B． C． D．
（4）小球下落到A点时重力的瞬时功率为 。
四、解答题
15．如图所示，在粗糙的水平面上有一质量m＝3kg的物体，在水平拉力F＝6N的作用下，物体从静止开始运动，物体沿地面前进的距离为s＝8m。已知物体与地面间的动摩擦因数为，重力加速度g取10。求：
（1）摩擦力在这个过程中对物体做的功；
（2）从静止开始，在4s内拉力F做功的平均功率及4s末拉力F做功的瞬时功率。
16．一辆汽车在平直公路上行驶，已知汽车的质量，发动机最大的输出功率，设汽车行驶过程中受到的阻力大小恒为，g取10。
（1）求该汽车所能达到的最大速度大小；
（2）若汽车从静止开始做匀加速直线运动，直到发动机达到最大输出功率，已知汽车加速度大小为2.0，求汽车匀加速运动的时间；
（3）若汽车保持最大功率行驶，当速度为16m/s时，求此时汽车的加速度大小。
17．如图甲所示，质量m＝10kg的物体，在斜向下的推力F作用下，以 的速度匀速通过两段粗糙不同的水平路面。已知推力F与水平方向的夹角 ，力的大小F与时间t的关系如图乙所示。求：
（1）t＝15s时推力做功的瞬时功率；
（2）0～30s的过程中推力做功的平均功率。
18．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做加速度的匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，，求：
（1）小汽车在水平路面上行驶的最大速度；
（2）汽车速度为25m/s时的加速度为多少；
（3）作出小汽车在行驶过程中的图像。
19．如图所示的竖直面内，平行板、与水平方向成角固定放置，构成的区域是边长为的正方形，在此区域中制造一个恒定的风场。现让小球（视为质点）从与A点的等高点P以水平向左的速度抛出，当小球从的中点M进入风场后，会受到恒定的风力，并沿直线运动到的中点N。已知风力的大小为F、方向与垂直，重力加速度为g，，，忽略空气的阻力，求：
（1）小球的质量以及小球在P点的速度大小；
（2）小球在N点时重力的瞬时功率。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．B
【详解】A．由牛顿第二定律可知
可知
所以增大斜面倾角，加速度增大，故A错误；
B．保持斜面长度不变，增大斜面倾角，由牛顿第二定律可知
由运动学公式可知，小木块滑到底端时
则小木块滑到斜面底端时重力的瞬时功率为
此为增函数，故倾角增大时滑到底端重力瞬时功率增大，故B正确；
C．由前面分析可知，倾角增大，加速度增大，但斜面长度不变，由
可知
即时间变短，故C错误；
D．对小木块运动的整个过程，根据动能定理有
解得
所以与无关，与高度成正比，由于长度不变，则倾角增大时高度增加，A点到O点的距离应该变大，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】A．小球运动到最低点时，小球的合力向上，杆对球的作用力向上，则球对杆的作用力向下，故A错误；
B．根据题意可知，小球做匀速圆周运动，则小球运动到水平位置A时，合力指向圆心，对小球受力分析可知，小球受重力和杆的作用力，由平行四边形法则可知，杆对球的作用力不可能指向O点，故B错误；
C．若，小球通过最高点时，有
可知此时重力刚好提供所需的向心力，则杆对球的作用力为零，故C正确；
D．根据
小球从最高点运动到最低点的过程中，小球的竖直分速度发生变化，则重力的功率发生变化，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】A．前2s内拉力的平均功率为
选项A错误；
B．加速度
根据牛顿第二定律
解得物体与地面间的动摩擦因数为
μ=0.4
选项B错误；
C．前2s内物体位移
与地面因摩擦产生的热量为
选项C正确；
D．若物体运动2s后撤去拉力，则物体的加速度
则沿地面运动的总位移为
选项D错误。
故选C。
4．A
【详解】汽车以恒定的加速度启动，根据牛顿第二定律可得
F-f=ma
F=f+ma
匀加速阶段汽车的速度
v=at
汽车的功率
P=Fv=（f+ma）at
即牵引力不变，功率逐渐增加；t1时刻，当达到额定功率后，保持功率不变，根据P=Fv可知，速度增大，牵引力减小，加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动，速度继续增大，t2时刻当牵引力减小到阻力时，速度达到最大，加速度减小到零，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【详解】D．根据题意可知，当汽车以额定功率行驶时，牵引力等于阻力时，速度最大，则有
解得，阻力大小为
故D错误；
A．根据题意，设时刻，汽车的速度为，则此时的牵引力为
设汽车在时间内做匀加速直线运动的加速度为，则有
根据牛顿第二定律有
联立解得
故A错误；
B．在内，汽车牵引力对汽车做功为
故B正确；
C．由牛顿第二定律可得，关闭发动机之后，加速度为
由运动学公式可得
解得
故C错误。
故选B。
6．C
【详解】A．当车匀速运动时，车对人的推力和摩擦力的大小相等，人对车的推力做正功，脚对车的摩擦力做负功，做功的代数和为零，故A错误；
B．当车加速时，车对人的摩擦力大于车对人的推力，则人对车推力所做的正功小于脚对车摩擦力做的负功，做功的代数和为负功，故B错误；
C．当车减速时，车对人的摩擦力小于车对人的推力，则人对车推力所做的正功大于脚对车摩擦力做的负功，做功的代数和为正功，故C正确；
D．只有车做匀速运动时，和总功和总功率才为零，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】根据题意可知，沙包1做平抛运动，沙包2做斜抛运动，沙包1和沙包2运动到P点的时间由高度决定，沙包2先上升再下降到P点，运动时间大于沙包1的运动时间
A．沙包2在最高点的速度即为水平分速度，由于两沙包从O到P的水平分位移相同，但沙包2的运动时间更长，因此沙包2在最高点的水平速度小于沙包1的水平速度，故A错误；
B．从O到P两沙包的位移相同，但时间不同，则平均速度不同，故B错误；
C．两沙包质量相等，下落高度相同，则从O到P沙包2重力做的功等于沙包1重力做的功，故C错误；
D．根据题意，由公式
由于沙包2运动的最高点在沙包1的抛出点之上，则运动到P点时，沙包2的竖直分速度大于沙包1的竖直分速度，由公式
两沙包质量相等，则在P点沙包l重力的瞬时功率小于沙包2重力的瞬时功率，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】设电动玩具汽车的额定功率为，受到的阻力大小为，根据牛顿第二定律可得
又
联立可得
根据图像可得
，
解得
当牵引力等于阻力时，速度到达最大，则有
故选A。
9．CD
【详解】A．据牛顿第二定律有
解得
则汽车做匀加速运动的最大速度
故A错误；
B．当牵引力与阻力平衡时，汽车达到最大行驶速度，即
故B错误；
C．汽车速度为时，功率为
故C正确；
D．汽车速度为时，牵引力大小为
根据牛顿第二定律有
解得
故D正确。
故选CD。
10．AB
【详解】A．由图可知，汽车在速度等于10m/s 前，加速度不变为，汽车是匀加速启动的，根据匀变速直线运动的基本规律
可得
s
故A正确；
BD．由图可知，速度由10m/s到40m/s，加速度减小，汽车以额定功率行驶。汽车的最大速度为 40m/s，之后汽车做匀速直线运动，此时
当m/s时，汽车的加速度，根据牛顿第二定律可得
解得
N，W
故B正确，D错误；
C．汽车在车速为5m/s时，汽车处于匀加速阶段，加速度，有
解得
W
故C错误。
故选AB。
11．BC
【详解】A．由题图可知，在0~2s内，物体竖直向下做匀加速运动，且升降机对物体的作用力方向竖直向上，与物体的运动方向相反，故升降机对物体做负功，故A错误；
B．2s末，物体速度为
在2～6s内物体加速度为0，做匀速直线运动，位移为
升降机对物体做功
故B正确；
C．第7s末，物体速度为
重力对物体做功的瞬时功率为
故C正确；
D．0-2s物体位移为
6-8s物体位移为
在0～8s内，重力对物体做功平均功率为
故D错误。
故选BC。
12．AD
【详解】AB．人与传送带不产生相对滑动，且相对传送带有向右运动的趋势，则人受到传送带施加的向左的静摩擦力，传送带受到人施加的向右的静摩擦力，选项A错误，B正确；
CD．人受到的静摩擦力为
f=m2g
则人对传送带做功的功率为
选项C正确，D错误。
此题选择不正确的，故选AD。
13．(1)加速
(2)150
(3)6
【详解】（1）相同的时间内，小车的位移逐渐增大，所以小车做加速直线运动。
（2）小车从0.5s后做匀速直线运动，速度最大为
cm/s=150cm/s
（3）根据功率的计算公式有
玩具小车匀速直线运动时满足
将m/s代入解得
N
14． 小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同 A
【详解】（1）[1]由平抛运动规律可知，竖直方向有
水平方向有
则
（2）[2]实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同；
（3）[3]平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，则有
所以竖直方向速度与时间成正比。
故选A；
（4）[4]小球下落到A点时竖直方向的速度为
得
则重力的瞬时功率为
15．（1）－24J；（2），
【详解】（1）摩擦力在这个过程内对物体做的功为
J=-24J
（2）在4s内拉力F做功的平均功率为
W
物体的加速度大小为
m/s2
4s末物体的速度大小为
m/s
4s末拉力F做功的瞬时功率为
W
16．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设汽车以额定功率启动后达到最大速度vm时牵引力为F0，汽车达到最大速度时有
又
联立，解得
（2）设汽车在匀加速运动时，牵引力为F1，根据牛顿第二定律
解得
设保持匀加速的时间t，匀加速达到的最大速度为v1，则有
解得
根据
解得
（3）当速度为，此时牵引力为F2，则
解得
根据牛顿第二定律
解得
17．（1）60W；（2）100W
【详解】（1）t＝15s时推力做功的瞬时功率
（2）在0~20s内
推力做功
在20~30s内
推力做功
则总功
W=W1+W2=3000J
0～30s的过程中推力做功的平均功率
18．（1）；（2）；（2）见解析
【详解】（1）当汽车牵引力等于阻力时，汽车在水平路面上行驶的速度达到最大，则有
又
解得最大速度为
（2）汽车速度为25m/s时，牵引力大小为
根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
（3）汽车做加速度的匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律可得
解得牵引力大小为
汽车做匀加速直线运动结束时的速度大小为
汽车匀加速阶段的时间为
之后汽车做加速度逐渐减小的加速运动，直到速度到达最大，接着做匀速直线运动，则小汽车在行驶过程中的图像如图所示
19．（1），；（2）
【详解】（1）小球从P到M过程做平抛运动，竖直方向分运动为自由落体运动，则有
小球从P到M过程做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则有
解得
由于小球从的中点M进入风场后，会受到恒定的风力，并沿直线运动到的中点N，根据直线运动的条件，重力与风力的合力方向沿MN，则有
解得
（2）根据上述可知，小球所受外力的合力方向沿MN，小球做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律有
小球在M点的速度
小球从M到N过程有
小球在N点时重力的瞬时功率
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页