2018版高中物理第一章功和功率第3节功率试题鲁科版必修2

第3节　功　率
【二维选题表】
物理观念
科学思维
科学探究
科学态度与
责任
对功率的理解
1(易)
2(易),3(易),4(易)
功率的计算
5(易),6(易),
10(中),11(中)
公式P=Fv的应用
7(易),8(易),9(中),
12(难)
7(易),9(中),12(难)
基础训练
1.下列关于功率的说法中正确的是(　D　)
A.由P=知,力做的功越多,功率越大
B.由P=Fv知,物体运动得越快,功率越大
C.由W=Pt知,功率越大,力做的功越多
D.由P=Fvcos α知,某一时刻,即使力和速度都很大,但功率不一定大
解析:由公式P=可知,只有P,W,t中两个量确定后,第三个量才能确定,故选项A,C错误;由P=Fv可知,P与F,v有关,故选项B错误,由P=Fvcos α可知,P还与α有关,故选项D正确.
2.(2016·江苏徐州期末)如图所示,物体A,B质量相同,A放在光滑的水平面上,B放在粗糙的水平面上,在相同的力F作用下,由静止开始都通过了相同的位移s,那么(　D　)
A.力F对A做功较多,做功的平均功率也较大
B.力F对B做功较多,做功的平均功率也较大
C.力F对A,B做的功和做功的平均功率都相同
D.力F对A,B做功相等,但对A做功的平均功率较大
解析:由W=Fs知,两种情况下,力F做功相等,但在光滑水平面上用时少,由P=知,在光滑水平面上平均功率较大,故选项D正确.
3. 飞行员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,到达竖直状态的过程中,飞行员所受重力的瞬时功率变化情况是(　C　)
A.一直增大
B.一直减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
解析: 对飞行员受力及运动分析如图所示,在A位置,飞行员受重力但速度为零,所以P=mgv=0;在B位置,飞行员受重力mg,速度为v,α=90°,所以P=Fvcos α=0,在A,B之间的任意位置C,0°<α<90°,由P=Fvcos α知P为一个大于零的数值,所以飞行员所受重力的瞬时功率先增大后减小,选项C正确.
4. 如图所示是甲、乙两物体做功与所用时间的关系图象,那么甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比(　B　)
A.P甲>P乙
B.P甲C.P甲=P乙
D.无法判定
解析:根据功率的定义式P=可知,在功与所用时间的关系图象中,直线的斜率表示该物体的功率.因此,由图线斜率可知P甲正确.
5.质量为M的物体从高处由静止下落,若不计空气阻力,在第2 s内和第3 s内重力做的功的功率之比为(物体未落到地面)(　A　)
A.3∶5 B.1∶1
C.1∶3 D.2∶3
解析:物体做自由落体运动,第2 s和第3 s内位移之比为3∶5,故做功之比为3∶5,由P=知功率之比为3∶5,选项A正确.
6.一小球做自由落体运动,不计空气阻力,小球在空中运动的过程中重力做功的功率P随时间t变化的图象是(　A　)
解析:小球做自由落体运动,其速度v=gt,重力做功的功率P=mg·v
=mg2·t.故选项A正确.
7.(2016·福建四地六校联考)手动挡汽车上坡时,司机一般都会将变速挡换到低速挡位上,这样做的主要目的是(　D　)
A.节省燃料
B.使汽车获得较大的功率
C.避免因车速过大而发生危险
D.使汽车获得较大的牵引力
解析:司机用“换挡”的办法来减速行驶是为了获得更大的牵引力来上坡,由P=Fv可知,在功率一定的情况下,当速度减小时,汽车的牵引力就会增大,此时更容易上坡,所以选项D正确.
8.质量为m的物体沿倾角为θ的固定斜面滑至底端时的速度大小为v,此时支持力的瞬时功率为(　B　)
A.mgv
B.0
C.mgvcos θ
D.mgvtan θ
解析:物体沿斜面滑至斜面底端时的速度方向沿斜面向下,与支持力夹角为90°,因而支持力的瞬时功率为0.选项B正确.
9.在一次抗震救灾中,运输救灾物资的某汽车发动机的额定功率为
80 kW,它以额定功率在平直公路上行驶的最大速度为20 m/s,则汽
车在以最大速度匀速行驶时所受的阻力是(　C　)
A.1 600 N B.2 500 N
C.4 000 N D.8 000 N
解析:当汽车在额定功率下运动达到最大速度时,说明汽车的加速度等于零,即阻力等于牵引力,则有f=F=.故汽车在以最大速度匀速行驶时所受到的阻力f= N=4×103 N,选项C正确.
素养提升
10.(2016·福建福州测试)(多选)光滑水平面上质量为m=1 kg的物体在水平拉力F的作用下从静止开始运动,如图(甲)所示,若力F随时间t的变化情况如图(乙)所示,则下列说法正确的是(　BD　)
A.拉力在前2 s内和后4 s内做功之比为1∶1
B.拉力在前2 s内和后4 s内做功之比为1∶3
C.拉力在4 s末和6 s末做功的功率之比为2∶3
D.拉力在前2 s内和后4 s内做功的功率之比为2∶3
解析:根据牛顿第二定律得
在0～2 s内,加速度a1==4 m/s2,
在2～6 s内,加速度a2==2 m/s2,
在2 s末的速度v0=a1t1=8 m/s
前2 s内的位移s1=a1=8 m,
在2～6 s内的位移s2=v0t2+a2=48 m,
则拉力在前2 s内做功为W1=F1s1=32 J,
在后4 s内做功为W2=F2s2=96 J,
所以W1∶W2=32∶96=1∶3,故选项A错误,B正确;
4 s末的速度v4=a1t1+a2t3=12 m/s,
6 s末的速度v6=a1t1+a2t2=16 m/s,
则===,故选项C错误;
拉力在前2 s内的功率==16 W;
后4 s内做功的功率==24 W,
则==,故选项D正确.
11. 如图所示,位于水平面上的物体A,在斜向上的恒定拉力作用下,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,g=10 m/s2.求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)第2 s末,拉力F对物体做功的功率是多大?
(2)从运动开始,物体前进12 m过程中拉力对物体做功的平均功率是多大?
解析:(1)物体对水平面的压力
N=mg-Fsin 37°=100 N-100×0.6 N=40 N
由牛顿第二定律得物体的加速度
a== m/s2=6 m/s2
第2 s末,物体的速度v=at=12 m/s
拉力F对物体做功的功率P=Fvcos 37°=960 W.
(2)从运动开始,前进12 m用时
t′== s=2 s
该过程中拉力对物体做功
W=Fscos 37°=100×12×0.8 J=960 J
拉力对物体做功的平均功率P′== W=480 W.
答案:(1)960 W　(2)480 W
12.质量为2 000 kg的汽车在平直公路上行驶,所能达到的最大速度为20 m/s,设汽车所受阻力为车重的0.2倍(即f=0.2mg).如果汽车在运动的初始阶段以2 m/s2的加速度由静止开始做匀加速行驶,试求:(g取10 m/s2)
(1)汽车的额定功率.
(2)汽车在匀加速行驶时的牵引力.
(3)汽车在3 s内牵引力所做的功.
(4)汽车在第3 s末的瞬时功率.
(5)试画出汽车在8 s内的P-t图象.
解析:(1)汽车达到最大速度时做匀速运动,此时有f=F0,
则P=F0vm=fvm=0.2mgvm=80 kW.
(2)汽车匀加速行驶时,根据牛顿第二定律得
F-f=ma.
所以牵引力F=f+ma=8 000 N.
(3)因为匀加速阶段的末速度v1==10 m/s.
匀加速的时间为t==5 s>3 s.
汽车在3 s内的位移s=at′2=×2×32 m=9 m.
牵引力所做的功WF=Fs=8 000×9 J=72 000 J.
(4)汽车在第3 s末的瞬时功率P′=Fv=Fat′=48 kW.
(5)如图所示.
答案:见解析