第4章　机械能及其守恒定律 分层作业17　功率--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第二册
分层作业17　功率
A组 必备知识基础练
　　　　　　　　　　　　　　　　　
题组一　平均功率与瞬时功率
1.一小球由静止开始做自由落体运动.重力的瞬时功率P随时间t变化的图像是(　　)
2.(2024广东深圳高一检测)打桩机工作的示意图如图所示.打桩机重锤的质量为m,从距离木桩顶端高h处自由下落击打木桩,重力加速度为g.则重锤(　　)
A.自由下落过程中重力的平均功率为mg
B.自由下落过程中重力的平均功率为mg
C.击打木桩前瞬间,重力的瞬时功率为mg
D.击打木桩前瞬间,重力的瞬时功率为mg
题组二　生产生活中的功率
3.(2024广东广州检测)仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一.在一次测试中,某学生一分钟内连续做了60个仰卧起坐.该学生的质量约为50 kg,上半身质量是总质量的0.6倍,仰卧起坐时下半身重心位置不变,上半身重心升高约为0.4 m,重力加速度g取10 m/s2.此次测试过程中,克服重力做功的平均功率约为(　　)
A.2 W B.120 W
C.200 W D.720 W
4.汽车发动机通过变速箱将动力传输给运动系统,一般赛车的变速箱有1挡到5挡5个逐次增高的前进挡位,在发动机输出功率不变时,挡位越高车速越快,加大油门可以增大发动机的输出功率.赛车越野比赛时正在爬坡的情形如图所示,为了能够顺利爬上陡坡,司机应该(　　)
A.拨1挡,减小油门 B.拨1挡,加大油门
C.拨5挡,减小油门 D.拨5挡,加大油门
题组三　机车的两种启动方式
5.某同学在平直路面上遥控电动玩具车,使其以3 m/s的速度匀速直线行驶,若玩具车所受的阻力恒为2 N,则玩具车的牵引力功率为(　　)
A.1.5 W B.6 W
C.12 W D.18 W
6.(2024广东广州检测)某公司研制了一辆燃油与电动混合动力赛车,燃油发动机单独工作时的额定功率为P,蓄电池供电的电力发动机单独工作时的额定功率为P,已知赛车运动过程中受到的阻力恒定.
(1)若燃油发动机单独工作时的最大速度为v,则赛车运动过程中受到的阻力f为多少
(2)若燃油发动机单独工作时的最大速度v=120 km/h,求两台发动机同时工作时的最大速度v'为多少
B组 关键能力提升练
7.(多选)(2024广东惠州检测)某同学在家做俯卧撑运动,关于做俯卧撑运动的过程,下列说法正确的是 (　　)
A.俯卧撑向下运动的过程中,该同学所用的时间越短,则重力做功的平均功率越大
B.俯卧撑向上运动的过程中,该同学克服重力做功的功率逐渐增大
C.在做俯卧撑运动的过程中,地面的支持力对该同学不做功
D.俯卧撑向上运动的过程中,地面的支持力对该同学做正功
8.(多选)运动员将质量为50 g的网球以6 m/s的初速度竖直向上抛出,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.关于网球运动的过程,下列说法正确的有 (　　)
A.距抛出点的最大高度是1.3 m
B.回到抛出点的速度大小与抛出时的相等
C.从抛出到落回抛出点所需时间是1.2 s
D.从最高点回到抛出点重力的平均功率为1.5 W
9.(2024广东肇庆检测)已知高铁的列车组由动力车和拖车组成,每节动力车的额定功率相同,每节动力车与拖车的质量相等,设列车组运行时每节车厢所受阻力与其速率成正比(f=kv,k为比例系数).某列车组由m节动力车和n节拖车组成,其运行的最大速率为v1,另一列由相同的n节动力车和m节拖车组成的列车组,其运行的最大速率为v2,则v1∶v2=(　　)
A.m∶n B.
C.∶1 D.m2∶n2
10.(2024广东惠州期末)一辆质量为1 000 kg的小汽车以72 km/h的速度行驶,关闭发动机,经过20 s匀减速停下来;重新起步后做匀加速直线运动,加速时牵引力恒为2 000 N,假定行驶过程中汽车受到的阻力不变,则下列说法正确的是(　　)
A.行驶过程中,小汽车受到的阻力为1 000 N
B.行驶过程中,小汽车受到的阻力为3 600 N
C.汽车重新起步后,加速度大小为2 m/s2
D.汽车重新起步后,1 s内发生的位移为2 m
11.(2024广东深圳阶段练习)某同学利用暑假时间到工地体验生活,工友交给他一个任务,将静置于地面质量为50 kg的一袋水泥用吊机竖直提升到平台,小明利用物理老师讲的机车启动知识,决定操控吊机使水泥袋先做匀加速运动,待电机功率达到额定功率后,保持额定功率不变,水泥袋再做变加速、匀速运动到达平台,通过吊机臂铭牌查阅到该吊机额定功率为4 800 W、最大拉力600 N,g取10 m/s2,请你根据小明的思路结合实际数据,不计空气阻力,试求:
(1)水泥袋运动的最大速度;
(2)水泥袋做匀加速运动的最短时间.
C组 核心素养拔高练
12.(2024广东广州阶段练习)周末,小明到某一滑雪场参加滑雪游戏,如图为简化的滑雪道的其中一部分.若他从滑雪道的高处滑下,然后从水平台面末端A点沿切线飞出落在斜面上,下落点在斜面C、D两点之间就算游戏成功,已知平台末端A距离水平地面BD高度为H,C点与地面高度差为h,斜面倾角为θ,重力加速度为g,不计空气阻力.
(1)若小明游戏成功,求他从A点飞出的速度范围
(2)若小明质量为m,再次重复游戏时恰好落在C点,求他到达C点时重力的瞬时功率P.
分层作业17　功率
1.A　解析 做自由落体运动的物体在某时刻的速度v=gt,则重力的瞬时功率P=mgv=mg2t,可知P与时间t成正比.故选A.
2.D　解析 重锤做自由落体运动,由速度位移公式得v2=2gh,击打木桩前瞬间,重锤的速度v=,下落过程重力的平均功率=mg=mg=mg,A、B错误;击打木桩前瞬间,重力的瞬时功率P=mgv=mg,C错误,D正确.
3.B　解析 克服重力做功的平均功率约为 W=120 W,故选B.
4.B　解析 赛车爬坡时要克服重力做功,因此需要较大的牵引力,由功率P=Fv,得牵引力F=,为了能够顺利爬上陡坡,应增大发动机的输出功率和减小速度v,才能获得更大的牵引力F,因此应拨1挡,加大油门,选项B正确.
5.B　解析 玩具车做匀速直线运动,牵引力和阻力大小相等,所以F=f=2 N,则牵引力功率大小为P=Fv=6 W,故选B.
6.解析 (1)速度最大时,功率为额定功率P,赛车做匀速直线运动,此时F牵=f
而P=F牵v=fv
所以f=.
(2)两台发动机一起工作时,总功率
P总=P+
由(1)可知,速度最大为v'时
=fv'
且燃油发动机单独工作时的最大速度v=120 km/h,解得
v'=210 km/h.
答案 (1)　(2)210 km/h
7.AC　解析 俯卧撑向下运动的过程中,该同学所用的时间越短,根据P=,可知重力做功的平均功率越大,选项A正确;俯卧撑向上运动的过程中,该同学向上的速度先增大后减小,即克服重力做功的功率先逐渐增大后逐渐减小,选项B错误;在做俯卧撑运动的过程中,地面对该同学的支持力没有位移,则地面的支持力对该同学不做功,选项C正确,D错误.
8.BCD　解析 抛出后,网球做竖直上抛运动,设上升最大高度为H,最高点的速度为0,有0-=-2gH,解得H=1.8 m,故A错误;竖直上抛的下降过程为自由落体,落回抛出点的速度为v,有v2=2gH,解得v=6 m/s,所以落回抛出点的速度大小与抛出时的速度大小相等,故B正确;上升过程的时间为t上,有0=v0-gt上,解得t上=0.6 s,由竖直上抛运动的对称性可知,其下降时间与上升时间相同,也为0.6 s,总时间为t=t上+t下=1.2 s,故C正确;从最高点到抛出点,重力做功W=mgH,平均功率为P==1.5 W,故D正确.
9.B　解析 设每节动力车的额定功率为P,m节动力车厢输出的总功率为mP,则有mP=(m+n)f1v1,又f1=kv1,解得列车组的最大速度v1=,同理可得n节动力车时的最大速度v2=,则有v1∶v2=,故选B.
10.A　解析 汽车最开始时的速度为v0=72 km/h=20 m/s,关闭发动机后,汽车做匀减速直线运动,根据速度时间公式v0=at,解得a=1 m/s2,根据牛顿第二定律F合=ma,关闭发动机后,汽车的合外力等于汽车受到的摩擦力f=F合=1 000 N,故A正确,B错误;重新起步后,汽车受到的合外力为F合'=F-f,根据牛顿第二定律F合'=ma',代入数据,解得a'=1 m/s2,故C错误;根据位移时间公式,可得汽车重新起步后,1 s内发生的位移为s=a',解得s=0.5 m,故D错误.
11.解析 (1)水泥袋以最大速度匀速运动时,拉力等于重力,则有
P额=Fvm=mgvm
解得最大速度为vm==9.6 m/s.
(2)水泥袋在第一阶段做匀加速运动,若水泥袋做匀加速运动的时间最短,则吊机的拉力最大,根据牛顿第二定律可得
Tm-mg=ma1
解得a1=2 m/s2
当功率达到额定功率时,设水泥袋的速度为v1,则有
v1==8 m/s
水泥袋做匀加速运动的最短时间为
t1==4 s.
答案 (1)9.6 m/s　(2)4 s
12.解析 (1)根据题意,若落在C点,设从平台A点处离开的水平速度为v01,由平抛运动规律有
x1=v01t1,H-h=,tan θ=
联立解得v01=
若落在D点,设从平台A点处离开的水平速度为v02,由平抛运动规律有
x2=v02t2,H=,tan θ=
联立解得v02=
即小明游戏成功,他从A点飞出的速度范围为
≤v0≤.
(2)根据题意,设在C点的竖直速度为vy,则有=2g(H-h)
解得vy=
由公式P=Fv可得,他到达C点时重力的瞬时功率
P=mg.
答案 (1)≤v0≤
(2)mg
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