第四章　机械能及其守恒定律 2　功率--2026教科版高中物理必修第二册章节练

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2026教科版高中物理必修第二册
第四章　机械能及其守恒定律
2　功率
基础过关练
题组一　功率与额定功率
1.关于功率,下列说法正确的是(　　)
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.力做功时间越长,力的功率一定越小
C.力对物体做功越快,力的功率一定越大
D.力对物体做功越多,力的功率一定越大
2.某人用同一水平拉力F先后两次拉同一物体,第一次使该物体从静止开始在光滑水平面上前进s距离,第二次使该物体从静止开始在粗糙水平面上前进s距离。若先后两次拉力做的功分别为W1和W2,拉力做功的功率分别为P1和P2,则(　　)
A.W1=W2,P1=P2　　　B.W1=W2,P1>P2
C.W1>W2,P1>P2　　　D.W1>W2,P1=P2
题组二　平均功率与瞬时功率
3.(教材习题改编)质量为2 kg的小球从某一高度由静止释放,经3 s到达地面,不计空气阻力,g取10 m/s2,则(　　)
A.落地时重力的瞬时功率为900 W
B.落地时重力的瞬时功率为450 W
C.3 s内重力的平均功率为600 W
D.3 s内重力的平均功率为300 W
4.(2024四川雅安期中)如图所示,质量为60 kg的运动员在做俯卧撑运动,运动过程中可将她的身体视为一根直棒。已知重心在c点,其垂线与两脚、两手连线中点间的距离Oa、Ob分别为0.9 m和0.6 m。若她在一分钟内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4 m,则运动员在一分钟内克服重力做的功和相应的功率约为(取g=10 m/s2)(　　)
A.430 J,7 W　　　B.4 300 J,70 W
C.720 J,12 W　　　D.7 200 J,120 W
5.如图是跳台滑雪运动的示意图,运动员穿专用滑雪板,在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出,在空中飞行一段距离后落地。质量为60 kg的运动员从跳台A点沿水平方向飞出,2秒后落在斜坡上B点。运动员可视为质点,空气阻力不计,重力加速度g取10 m/s2。在运动员从A到B的过程中,求:
(1)重力对运动员做的功;
(2)重力对运动员做功的平均功率;
(3)运动员到达B点瞬间重力做功的瞬时功率。
题组三　输出功率、作用力和速度之间的关系
6.(2025四川眉山东坡期中联考)一辆卡车在恒定功率作用下沿平直的公路由静止出发,经一段时间达到最大行驶速度20 m/s。设卡车在整个运动过程中受到的阻力恒为4 000 N,则卡车行驶速度为16 m/s时发动机的牵引力的大小为(　　)
A.8 000 N　　　B.6 000 N
C.5 000 N　　　D.4 000 N
7.质量为1.5×103 kg的汽车以某一恒定功率启动后沿平直路面行驶,且行驶过程中受到的阻力恒定,汽车能够达到的最大速度为30 m/s。若汽车的速度大小为10 m/s时的加速度大小为4 m/s2,则该恒定功率为(　　)
A.90 kW　　　B.75 kW
C.60 kW　　　D.4 kW
8.(2024四川绵阳中学开学考试)某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。小车在平直的公路上从静止开始匀加速行驶,经过时间t,速度为v时功率达到额定功率,并保持不变;小车又继续前进了距离s,达到最大速度vmax。设小车的质量为m,运动过程所受阻力恒为Ff,则小车的额定功率为(　　)
A.Ffvmax　　　B.Ffv
C.　　　D.vmax
9.(2025四川绵阳期末)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P。快进入闹市区时,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。已知汽车在行驶过程中受到的阻力恒定,下面四个图像中,哪个图像正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系(　　)
　　　
　　　
10.(多选题)同一辆汽车在同样路况下以恒定的加速度或恒定的额定功率启动,司机根据速度计记录下各时刻汽车的速度,并描绘出了v-t图像,如图所示。则关于汽车启动过程,下列说法正确的是(　　)
A.甲图反映的是汽车以恒定加速度启动的过程,乙图反映的是汽车以恒定功率启动的过程
B.甲图中t2时刻的牵引力功率大于t1时刻的牵引力功率
C.乙图中t2'时刻的牵引力功率等于t1'时刻的牵引力功率
D.甲图中vm等于乙图中的vm'
11.(2024四川成都期中)五一劳动节放假期间家住人民公园附近的平平同学欲乘坐地铁去天府广场购物,顺便体验地铁2号线的环境。他在地图上查询得知人民公园站至天府广场站总共一站,约为1.2 km,需要2 min。重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)这辆地铁按预计时间从人民公园站到达天府广场站的平均速率;
(2)若地铁和乘客的总质量大约为250吨,所受阻力大约为总重力的,当地铁以最大速度v=90 km/h沿水平方向匀速直线行驶时,牵引力做功的最大功率。
能力提升练
题组一　平均功率与瞬时功率
1.(2025四川成都蓉城名校联盟期中)如图,一学生将质量为1 kg的小球(可视为质点)从离地高为0.8 m的空中以3 m/s的初速度水平抛出,不计空气阻力,重力加速度大小取g=10 m/s2,则小球在下落过程中重力的平均功率为(　　)
A.20 W　　　B.40 W
C.10 W　　　D.8 W
2.(2025四川资阳期末联考)如图甲所示,质量m=10 kg的物体,在斜向下的推力F作用下,以v=2 m/s的速度匀速通过两段粗糙程度不同的水平路面。已知推力F与水平方向的夹角θ=60°,力的大小F与时间t的关系如图乙所示。求:
(1)t=15 s时推力做功的瞬时功率;
(2)0~30 s的过程中推力做功的平均功率。
　
题组二　输出功率、作用力和速度之间的关系
3.(2025四川成都期末联考)一赛车在平直赛道上以恒定功率200 kW加速,受到的阻力不变,加速度a和速度v的倒数的关系如图所示。则赛车(　　)
A.做匀加速直线运动
B.质量为200 kg
C.所受阻力大小为2 000 N
D.v'=50 m/s时牵引力大小为2 000 N
4.(2024山东省实验中学月考,)一种用氢气作为燃料的汽车,质量为m=2×103 kg,发动机的额定功率为P0=60 kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为汽车总重力的。若汽车从静止开始先匀加速启动,加速度的大小为a=0.5 m/s2,达到额定功率后,保持额定功率不变继续加速行驶,取g=10 m/s2。试求:
(1)汽车能够达到的最大行驶速度vm;
(2)汽车做匀加速运动可持续多长时间;
(3)当速度为5 m/s时,汽车牵引力的瞬时功率P。
答案与分层梯度式解析
第四章　机械能及其守恒定律
2　功率
基础过关练
1.C 2.B 3.D 4.B 6.C 7.A
8.A 9.C 10.CD
1.C　功率是描述力对物体做功快慢的物理量,力对物体做功越快,力的功率越大,A错误,C正确;力对物体做功时间长,未必做功慢,B错误;力对物体做功多,未必做功快,D错误。
2.B　用同一水平拉力F先后两次拉同一物体,物体的位移都是s,由W=Fs可知W1=W2。物体在粗糙水平面上前进时,加速度较小,由s=at2可知用时较长,再由P=可知P1>P2,B正确。
3.D　小球只受重力,做自由落体运动,则3 s末速度为v=gt=10×3 m/s=30 m/s,所以落地时重力的瞬时功率为P=mgv=20×30 W=600 W,故A、B错误;3 s内小球下落的高度为h=gt2,所以3 s内重力的平均功率为====×2×102×3 W=300 W,故C错误,D正确。
4.B　做一次俯卧撑的过程中,设重心上升的高度为h,根据相似三角形可知=,得h=0.24 m,运动员克服重力做的功W=mgh=60×10×0.24 J=144 J,所以运动员在一分钟内克服重力做的总功为W总=NW=4 320 J,功率P==72 W,故B正确。
5.答案　(1)1.2×104 J　(2)6.0×103 W
(3)1.2×104 W
解析　(1)运动员从A点沿水平方向飞出后做平抛运动至B点,则竖直位移h=gt2=20 m,重力对运动员做的功为W=mgh=1.2×104 J
(2)重力对运动员做功的平均功率==6.0×103 W
(3)到达B点时运动员竖直方向的速度vy=gt=20 m/s
运动员到达B点瞬间重力做功的瞬时功率
PG=mgvy=1.2×104 W
6.C　卡车的额定功率为P=fvm=4 000×20 W=80 000 W,卡车行驶速度为16 m/s时发动机的牵引力的大小为F== N=5 000 N,故选C。
7.A　汽车以恒定的功率启动,由牛顿第二定律有F-f=ma,功率Pm=Fv,联立可得-f=ma,当速度为10 m/s时的加速度大小为4 m/s2,即-f=1.5×103 kg×4 m/s2;而汽车达到最大速度时加速度为零,有=f,联立解得Pm=90 kW,A正确。
8.A　小车匀加速行驶时,牵引力不变,电动机的功率随着小车速度的增大而增大,当达到额定功率时,小车以额定功率行驶,做加速度逐渐减小的加速运动,最终当牵引力等于阻力时,速度达到最大,所以额定功率P=Ffvmax,A正确。
9.C　功率减小一半后,汽车做加速度越来越小的减速直线运动,最终做匀速运动,故选项C正确。
10.CD　由v-t图像特点可以看出题图甲反映的是汽车以恒定功率启动,而题图乙反映的是汽车以恒定加速度启动,A错误。题图甲中t1、t2时刻牵引力功率相等,B错误。题图乙中t'1时刻牵引力功率达到额定值,此后保持不变,C正确。由vm==可知,题设两种情况下,vm=v'm,D正确。
11.答案　(1)10 m/s　(2)1.25×106 W
解析　(1)地铁的平均速率为====10 m/s
(2)地铁和乘客的总重力为
G=mg=250×103×10 N=2.5×106 N
阻力为f=0.02G=0.02×2.5×106 N=5×104 N
因为地铁匀速行驶,处于平衡状态,所以牵引力等于阻力,有F=f=5×104 N
地铁最大速度v=90 km/h=25 m/s
牵引力做功的最大功率P=Fv=5×104×25 W=1.25×106 W
能力提升练
1.A　由平抛运动规律h=gt2,解得t=0.4 s,重力的平均功率==20 W,故选A。
2.答案　(1)60 W　(2)100 W
解析　(1)t=15 s时推力做功的瞬时功率P=F1v·cos 60°=60×2×0.5 W=60 W
(2)在0~20 s内x1=vt1=2×20 m=40 m
推力做功W1=F1x1 cos 60°=60×40×0.5 J=1 200 J
在20~30 s内x2=vt2=2×10 m=20 m
推力做功W2=F2x2 cos 60°=180×20×0.5 J=1 800 J
则总功W=W1+W2=3 000 J
0~30 s的过程中推力做功的平均功率== W=100 W
3.C
题图解读　解此题要正确获取图中的如下信息:
由题图可知,加速度变化,赛车不是做匀加速直线运动,故A错误;当赛车的速度最大时,加速度为零,由题图可知最大速度v=100 m/s,此时牵引力与阻力大小相等,有P=fv,可得f=2 000 N,故C正确;图线的反向延长线与纵轴的交点为a0=-4 m/s2,根据牛顿第二定律有F-f=ma,其中F=,可得-f=ma,则有f=-ma0,可得m=500 kg,故B错误;v'=50 m/s时,F'== N=4 000 N,故D错误。
4.答案　(1)30 m/s　(2)40 s　(3)15 kW
解析　(1)当F=f时,汽车的速度达到最大行驶速度,由P=Fv得vm== m/s=30 m/s。
(2)设汽车以0.5 m/s2的加速度匀加速到v1时达到额定功率,由牛顿第二定律有-f=ma,
汽车做匀加速直线运动的时间t=,
联立解得v1=20 m/s,t=40 s。
(3)汽车速度为v2=5 m/s21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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