2025鲁科版高中物理必修第二册强化练习题--第2节　功率

中小学教育资源及组卷应用平台
2025鲁科版高中物理必修第二册
第1章　功和机械能
第2节　功率
基础过关练
题组一　对功率的理解
1.关于功率的概念,下列说法中正确的是 (　　)
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.由P=可知,功率与时间成反比
C.由P=Fv可知只要F不为零,v也不为零,那么功率P就一定不为零
D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大
2.(2024吉林长春开学考试)下列关于功率公式P=和P=Fv的说法正确的是 (　　)
A.根据P=可知,只要知道时间t内机器所做的功W,就可以求出这段时间内任意时刻机器做功的功率
B.根据P=可知,机器做功越多,功率越大
C.根据P=Fv可知,汽车的功率与它的速度成正比
D.根据P=Fv可知,发动机的功率一定时,汽车的牵引力与运动速度成反比
题组二　平均功率与瞬时功率
3.(2023山东济南师大附中阶段练习)一小球做自由落体运动,第1 s内重力做功为W1,第2 s内重力做功为W2,在第1 s末重力的瞬时功率为P1,在第2 s末重力的瞬时功率为P2,2 s末小球未落地,则W1∶W2及P1∶P2分别为 (　　)
A.1∶3　1∶1　　　　B.1∶2　1∶3
C.1∶3　1∶2　　　　D.1∶4　1∶2
4.(多选题)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同。则可能有 (　　)
A.F2=F1,v1>v2　　　　B.F2=F1,v1C.F2>F1,v1>v2　　　　D.F25.(多选题)(2024福建龙岩月考)一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时刻开始,受到水平外力F的作用,如图所示。下列判断正确的是 (　　)
A.水平外力F第1 s末的瞬时功率为6 W
B.水平外力F第1 s内的平均功率为4.5 W
C.水平外力F前2 s内的平均功率为8 W
D.水平外力F第1 s末与第2 s末的瞬时功率之比为9∶4
题组三　生活中的功率问题
6.(2023福建三明阶段练习)体育课上,某女同学在一分钟内做了10个俯卧撑,如图所示。若该同学每做一次俯卧撑重心上升的高度约为30 cm,则她克服重力做功的功率约为 (　　)
A.2.5 W　　　　B.25 W　　　　C.250 W　　　　D.2 500 W
7.(2023山东枣庄二中质量检测)如图所示,质量为50 kg的同学在做仰卧起坐。若该同学上半身的质量约为全身质量的,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她在1 min内克服重力做的功W和相应的功率P约为　 (　　)
A.4 500 J　75 W　　　　B.450 J　7.5 W
C.3 600 J　60 W　　　　D.360 J　6 W
能力提升练
题组一　平均功率与瞬时功率
1.(2024福建南平期中)质量为1 kg的物体在5 N的水平恒定拉力作用下,沿水平面由静止开始做匀加速直线运动,经过2 s,速度大小为6 m/s,在此过程中 (　　)
A.拉力做功为18 J
B.克服摩擦阻力做功为15 J
C.2 s末拉力的瞬时功率为18 W
D.2 s内拉力的平均功率为15 W
2.(多选题)(2023福建三明尤溪七中阶段检测)如图所示,质量相等的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则下列说法正确的是　 (　　)
A.重力对两物体做的功相等
B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率PAD.到达底端时两物体的速度相同
3.(2023江苏泰州姜堰中学期中)如图所示,质量为M的半圆柱体放在粗糙水平面上,一可视为质点、质量为m的光滑物块在方向始终与圆柱面相切的拉力F作用下从A点沿着圆弧匀速运动到最高点B,整个过程中半圆柱体保持静止。则 (　　)
A.物块克服重力做功的功率先增大后减小
B.半圆柱体对物块的支持力的功率逐渐增大
C.拉力F的功率逐渐减小
D.拉力F的功率保持不变
4.(2023山东青岛十九中阶段练习)如图甲所示,物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图乙、丙所示。取g=10 m/s2,则 (　　)
　　
A.第1 s内推力做功为2 J
B.第2 s内物体克服摩擦力做的功为4 J
C.t=1.5 s时推力F的瞬时功率为3 W
D.第2 s内推力F做功的平均功率为2 W
5.(2023山东模拟预测)图甲所示是采用36 V、10 Ah电池和180 W额定功率电机设计的无人配送小车,小车质量为60 kg,载重40 kg。在某次进行刹车性能测试时,其位移x与时间t的关系可用图乙所示的-图像表示,则下列说法正确的是 (　　)
　
A.小车运动的加速度大小为2 m/s2
B.小车运动的初速度大小为6 m/s
C.前2 s内小车的位移大小为4 m
D.前2 s内合力对小车做功的平均功率为1 200 W
6.(2024山东济南阶段检测)如图所示,位于水平面上的物体A,在斜向上的恒定拉力F作用下,由静止开始向右做匀加速直线运动。已知物体质量为10 kg,F的大小为100 N,方向与速度v的夹角为37°,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,取重力加速度g=10 m/s2。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)则:
(1)第2 s末拉力F对物体做功的功率是多大
(2)从开始运动到物体前进12 m的过程中,拉力对物体做功的平均功率是多大
题组二　功率与速度的关系
7.(多选题)(2023福建福州期中)一列高速列车总质量m=500 t,其额定功率P=6 000 kW,在水平直轨道上行驶时,轨道对列车的阻力F阻是车重的0.02。列车以额定功率行驶,取重力加速度g=10 m/s2,则 (　　)
A.列车受到的阻力大小为1.0×104 N
B.列车在水平直轨道上行驶的最大速度为60 m/s
C.当行驶速度v=10 m/s时,列车的牵引力为6.0×107 N
D.当行驶速度v=10 m/s时,列车的加速度为1.0 m/s2
8.(2024福建三明期中)如图为驾考中半坡定点停车示意图。汽车先在平直路面匀速行驶,t1时刻进入斜坡减速上升一段距离,t2时刻开始匀速上升至半坡定点杆刹车。若汽车刹车前始终保持油门不变(即发动机功率不变),且斜坡倾角和所受摩擦阻力大小不变,则刹车前汽车运动的速度大小v及牵引力F大小随时间t的变化图像正确的是 (　　)
　　　　
　　　　
9.(2023北京第十五中学期中)物体放在粗糙水平地面上,在水平拉力的作用下,沿水平方向运动,在6 s内其速度与时间关系的图像和拉力的功率与时间关系的图像分别如图甲、乙所示,由图像可以求得物体的质量为(重力加速度g取10 m/s2) (　　)
甲
乙
A.2 kg　　　　B.2.5 kg　　　　C.3 kg　　　　D.3.5 kg
10.(多选题)(2023四川遂宁射洪中学月考)质量为2×103 kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶,行驶过程中牵引力F和车速倒数的关系图像如图所示。已知行驶过程中最大车速为30 m/s,假设阻力恒定,则 (　　)
A.汽车所受阻力为6×103 N
B.汽车在车速为5 m/s时,加速度为3 m/s2
C.汽车在车速为15 m/s时,加速度为1 m/s2
D.汽车在行驶过程中的最大功率为6×104 W
答案与分层梯度式解析
第1章　功和机械能
第2节　功率
基础过关练
1.D　功率是描述力对物体做功快慢的物理量,某个力对物体做功越快,它的功率就一定大,A错误,D正确;P=是功率的定义式,功率的大小与时间的长短、做功的多少无关,B错误;当F与v垂直时,尽管F与v不为零,但力F不做功,P为零,C错误。
2.D　公式P=求的是一段时间内的平均功率,A错误;根据P=可知,在相同时间内,做功越多的机器,功率越大,选项中缺少“相同时间”这一条件,故B错误;根据P=Fv可知,当F不变时,汽车的功率和它的速度成正比,当发动机的功率一定时,汽车的牵引力与速度成反比,故C错误,D正确。
3.C　小球做自由落体运动,第1 s下落的高度为h1=g,前2 s内下落的高度为h2=g=4h1,则有===,小球第1 s末的速度大小为v1=gt1,第2 s末的速度大小为v2=gt2,则有===,故选C。
4.BD　设F2与水平方向夹角为θ,物体都做匀速运动,受力平衡,则F1=μmg,F2 cos θ=μ(mg-F2 sin θ),解得F1=F2(cos θ+μ sin θ),故F1与F2的大小关系无法确定,F1>F2、F1=F2、F15.BD　0~1 s内,根据牛顿第二定律有F1=ma1,解得a1=3 m/s2,则1 s末的速度为v1=a1t1=3 m/s,水平外力F第1 s末的瞬时功率P1=F1v1=9 W,故A错误;1 s内的位移为x1=a1=1.5 m,水平外力F第1 s内的平均功率为==4.5 W,故B正确;1~2 s内,根据牛顿第二定律有F2=ma2,解得a2=1 m/s2,t2=t1=1 s,1~2 s内的位移为x2=v1t2+a2=3.5 m,水平外力F前2 s内的平均功率为==4 W,故C错误;2 s末的速度为v2=v1+a2t2=4 m/s,水平外力F第2 s末的瞬时功率P2=F2v2=4 W,解得P1∶P2=9∶4,故D正确。
6.B　女同学质量约为50 kg,一分钟内克服重力做功约为W=nmgh=10×50×10×0.3 J=1 500 J,克服重力做功的功率约为P== W=25 W,故选B。
7.A　每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她每一次克服重力做的功约为W1=mgh=×50×10×0.3 J=90 J,1 min内克服重力所做的功约为W=50W1=50×90 J=4 500 J,平均功率约为P===75 W,选项A正确,B、C、D错误。
能力提升练
1.D　根据题意,由运动学公式v=v0+at可得,加速度为a==3 m/s2,由牛顿第二定律有F-f=ma,解得f=2 N,由运动学公式x=v0t+at2可得,2 s内物体的位移为x=×3×22 m=6 m。由公式W=Fx可得,拉力做功为WF=5×6 J=30 J,2 s内拉力的平均功率为==15 W,故A错误,D正确;由公式W=Fx可得,克服摩擦阻力做功为W=fx=2×6 J=12 J,故B错误;由公式P=Fv可得,2 s末拉力的瞬时功率为P=5×6 W=30 W,故C错误。
2.AC　设两物体下落高度为h,斜面倾角为θ,因重力做功为WG=mgh,两物体下落高度相同,故重力对两物体做的功相等,A正确;B自由下落过程有h=g,解得t1=,A沿斜面下滑过程有=g sin θ·,解得t2=,对比可知t1方法技巧　 应用功率公式P=Fv解题的技巧
(1)应用公式P=Fv解题时,首先应明确它的适用范围:F与v方向相同。
(2)当F与v方向不同时,若F的方向与v的方向的夹角为θ,由W=Fl cos θ、P=得P=Fv cos θ。可见计算功率时必须考虑作用力与物体运动方向间的夹角。
(3)对于其中的v也有两种情况:若v是平均速度,用P=Fv求得的就是平均功率;若v是瞬时速度,用P=Fv求得的就是瞬时功率。
3.C　物块克服重力做功的功率为PG=mgvy,从A点沿着圆弧匀速运动到最高点B的过程,物块的竖直分速度逐渐减小,则物块克服重力做功的功率逐渐减小,A错误;由于半圆柱体对物块的支持力总是与速度方向垂直,则半圆柱体对物块的支持力的功率一直为零,B错误;光滑物块从A点沿着圆弧匀速运动到最高点B,设物块与圆心连线与水平方向的夹角为θ,沿圆弧切线方向有mg cos θ=F,则拉力F的功率为PF=Fv=mgv cos θ,由于θ逐渐增大到90°,可知拉力F的功率逐渐减小,C正确,D错误。
4.C　由图丙知,第1 s内物体速度为0,保持静止,推力方向上没有位移,所以不做功,故A错误;根据图乙和图丙,第2 s内位移为x2=×1×2 m=1 m,摩擦力方向向左,f=-2 N,摩擦力做负功,W=fx2=-2 J,所以第2 s内物体克服摩擦力做的功为2 J,故B错误;根据图像可知,1.5 s时,物体的速度为v=1 m/s,推力F=3 N,则推力F在t=1.5 s时的功率P=Fv=3×1 W=3 W,故C正确;根据图像,物体在第2 s内的平均速度为= m/s=1 m/s,推力F=3 N,所以第2 s内推力F做功的平均功率=F=3×1 W=3 W,故D错误。故选C。
易混易错　 计算功率应该注意的问题
(1)首先应该明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率,计算平均功率与瞬时功率选择的公式不同。
(2)其次应该明确是求哪一个力对物体做功的功率,是动力还是阻力,是恒力还是变力等,不同情况应选择不同的公式。
5.B　根据匀变速直线运动位移时间公式x=v0t+at2得=v0+a,即-图像是一条倾斜的直线,图线斜率为小车运动的初速度,由图像可知,v0=6 m/s,纵轴截距为小车运动加速度的,则a=-4 m/s2,小车刹车时间为t==1.5 s,故前2 s内小车的位移x=v0t+at2=4.5 m,故B正确,A、C错误;根据牛顿第二定律,可得合力为F=m|a|=400 N,1.5 s末小车已停止运动,运动位移为4.5 m,根据平均功率定义可知P===900 W,故D错误。故选B。
6.答案　(1)960 W　(2)480 W
解析　(1)水平面对物体的支持力大小FN=mg-F·sin 37°=10×10 N-100×0.6 N=40 N
由牛顿第二定律得物体的加速度大小
a== m/s2=6 m/s2
第2 s末,物体的速度大小v=at=12 m/s
第2 s末,拉力F对物体做功的功率P=Fv cos 37°=960 W。
(2)从开始运动到物体前进12 m,所用时间为
t'== s=2 s
该过程中拉力对物体做功
W=Fx cos 37°=100×12×0.8 J=960 J
拉力对物体做功的平均功率== W=480 W。
7.BD　由题意可知,列车受到的阻力大小为F阻=0.02mg=0.02×500×103×10 N=1.0×105 N,故A错误;当列车速度最大时有P=Fv=F阻vm,解得最大速度为vm=60 m/s,故B正确;由P=Fv可知,当列车的行驶速度v=10 m/s时,列车的牵引力为F=6.0×105 N,故C错误;根据牛顿第二定律有F-F阻=ma,当行驶速度v=10 m/s时,列车的加速度为a=1.0 m/s2,故D正确。故选B、D。
8.B　由题意可知0~t1时间内汽车在平直路面做匀速直线运动,汽车的速度不变,牵引力不变;t1~t2时间内汽车做减速运动,该阶段有P=Fv,由牛顿第二定律得mg sin θ+f-F=ma,由于汽车的发动机功率不变,可知随着汽车速度逐渐减小,牵引力F逐渐增大,则汽车的加速度逐渐减小,即汽车做加速度减小的减速运动,由于加速度越来越小,所以汽车速度减小得越来越慢,牵引力增大得越来越慢,即F-t图像的切线斜率越来越小;t2时刻后,汽车匀速上升至半坡定点杆刹车,由P=Fv知,此过程F不变。故选B。
9.B　0~2 s内物体的加速度a== m/s2=2 m/s2,设此过程拉力为F1,摩擦力为f,由牛顿第二定律得F1-f=ma①,在2 s末,由P=Fv得F1== N=7.5 N②;2~6 s,物体做匀速直线运动,拉力等于阻力,有P2=F2v2=fv2,则f== N=2.5 N③,将②③代入①式解得m=2.5 kg,选B。
10.CD　当牵引力等于阻力时,速度最大,由题中图像可知阻力大小Ff=2 000 N,故A错误;车速为5 m/s时,汽车的加速度a= m/s2=2 m/s2,故B错误;题中倾斜图线的斜率表示汽车的额定功率,可知P=Ffv=2 000×30 W=6×104 W,当车速为15 m/s时,牵引力F== N=4 000 N,则加速度a== m/s2=1 m/s2,故C正确;汽车的最大功率等于额定功率,等于6×104 W,故D正确。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)