2019-2020学年教科版（2019）必修第二册 4.2功率 达标作业（解析版)

4.2功率
达标作业（解析版)
1．质量为的物体从静止开始自由下落，不计空气阻力，在时间内重力对物体做功的功率是( )
A． B． C． D．
2．一艘轮船以速度15m/s匀速运动，它所受到的阻力为1.2×107N，发动机的实际功率是（）
A．1.8×105kw B．9.0×104kw C．8.0×104kw D．8.0×103kw
3．为了行车方便与安全，高大的桥要造很长的引桥．当汽车以额定功率上坡时，为增大牵引力，司机应使汽车的速度(　　)
A．减小 B．增大 C．保持不变 D．先增大后保持不变
4．一个小球被水平抛出，运动t时间内重力做功为W，不计空气阻力，则t时刻重力的瞬时功率为( )
A． B．
C． D．
5．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机的功率为P，司机为合理进入限速区，减小了油门，使汽车功率立即减小一半并保持该功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车的速度v与时间t的关系如图所示，则在0～t1时间内下列说法正确的是
A．汽车的牵引力不断减小 B．t=0时，汽车的加速度大小为
C．汽车行驶的位移为 D．阻力所做的功为
6．泵浦消防车又称“泵车”，指搭载水泵的消防车，其上装备消防水泵、消防炮和其他消防器材，抵达现场后可利用现场消防栓或水源直接吸水灭火，某辆消防车的额定功率为 120kW，消防炮的流量为48L/s。某次一高层建筑离地面高为75m 处发生火情，为能有效灭火，消防员将消防炮升高到离地80m 后将炮口水平摆放，使水柱恰能喷到着火点，已知消防炮口到着火点的水平距离为40m，水的密度为1(103kg/m3，不计空气阻力，则
A．消防炮出水速度大小为10m/s
B．消防车的抽水效率约为64%
C．如火情向上蔓延，则必须升高消防炮的高度才能有效灭火
D．如消防炮的流量可调，则仅增大消防炮的流量时仍能有效灭火
7．汽车发动机的额定功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的阻力f大小恒定，汽车由静止开始作直线运动，最大车速为v。汽车发动机的输出功率随时间变化的图象如图。下列说法正确的是（　　）
A．开始时汽车牵引力恒定，t1时刻牵引力与阻力大小相等
B．开始时汽车牵引力逐渐增大，t1时刻牵引力与阻力大小相等
C．开始汽车做匀加速运动，t1时刻速度达到v，然后做匀速直线运动
D．开始汽车做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动
8．在检测某款电动汽车性能的某次试验中，电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速启动，当功率达到额定功率时保持功率不变，最终做匀速运动。设整个运动过程受到的阻力f不变，图中v、a、F、f和P分别表示电动汽车的速度大小、加速度大小、牵引力大小、阻力大小和功率大小，其中正确的是(　　)
A． B．
C． D．
9．如图所示，相同的乒乓球1、2恰好在等高处水平越过球网，过网时的速度方向均垂直于球网。不计乒乓球的旋转和空气阻力，乒乓球自起跳到最高点的过程中，下列说法在正确的是
A．起跳时，球1的重力功率等于球2的重力功率
B．球1的速度变化率小于球2的速度变化率
C．球1的飞行时间大于球2的飞行时间
D．过网时球1的速度等于球2的速度
10．为减少二氧化碳排放，我市已推出新型节能环保电动车．在检测某款电动车性能的实验中，质量为8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的图象(图中AB、BO均为直线)，假设电动车行驶中所受阻力恒为电动车重力的0.05倍，重力加速度取10m/s2，则（ ）
A．该车启动后，先做匀加速运动，然后做匀速运动
B．该车启动后，先做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，接着做匀速运动
C．该车做匀加速运动的时间是1.2 s
D．该车加速度为0.25 m/s2时，动能是4×104 J
11．汽车发动机的额定功率为30kW，质量为2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。求：
（1）汽车在路面上能达到的最大速度？
（2）若汽车以额定功率启动，则速度为10m/s时的加速度？
（3）若汽车从静止开始保持1m/s2的加速度作匀加速直线运动，则这一过程能持续多长时间？
12．动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适等特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐．几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组，就是动车组．假设有一动车组由六节车厢连接而成，每节车厢的总质量均为m=8×104 kg.其中第一节、第二节带动力，他们的额定功率分别是P1=2×107 W和P2=1×107 W(第一节车厢达到额定功率如功率不够用时启动第二节车厢)，车在行驶过程中阻力恒为车重的0.1倍(g＝10 m/s2)
(1)求该动车组的最大行驶速度；
(2)若列车以1 m/s2的加速度匀加速启动，求t＝10 s时，第一节和第二节车厢之间拉力的值
13．放在光滑水平面上的物体，受到大小为2N的水平恒力作用，在2s内沿力的方向前进3m，则在此过程中，这个力对物体所做的功为_______J。这个力对物体做功的平均功率为________W
14．额定功率为60kw的某汽车在平直的水平路面从静止开始匀加速启动，发动机功率P随时间t变化的图象如图所示，已知汽车受到的阻力大小为3000N，汽车的质量为2t，若汽车匀加速运动的加速度为1m/s2，则汽车匀加速运动持续的时间为______s，若t=20s，则汽车在20秒内牵引力的功为______J．
参考答案
1．B
【解析】因为物体做自由落体运动，t时的速度为v=gt，则重力的平均功率P=mg=，故B正确，ACD错误。
故选：B
2．A
【解析】对轮船受力分析可知，船的牵引力和阻力的大小相等，船的功率P=Fv=fv=1.2×107×15=1.8×105kW．故选A．
3．A
【解析】由功率公式可知，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，A正确．
4．B
【解析】
【详解】
由题意知，小球运动t时间重力做功为：
，
t时刻小球的速度为：
v=gt
重力的瞬时功率为：
P=mgv=mg?gt=mg2t，
联立解得：
，
A. 。故A错误；
B. 。故B正确；
C. 。故C错误；
D. 。故D错误。
5．C
【解析】
【详解】
A．减小油门后，机车的功率保持不变，当速度减小时，根据P=Fv可知，牵引力增大，故A错误；B．汽车以速度v0匀速行驶时，牵引力等于阻力，即有：F=f，发动机的功率为P，由
P=Fv0=fv0
得阻力
t=0时，功率为原来的一半，速度没有变，则
根据牛顿第二定律得：
故大小为，故B错误。CD．根据动能定理得：
解得阻力做功为
设汽车通过的位移为x，由Wf=-fx，解得
故C正确，D错误。故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A.消防炮出水速度大小为40m/s；
B.由 可计算得效率为64% ；
C.改变消防炮倾角能提高灭火点的高度
D.仅增大消防炮的流量时水流离开消防炮时的速度减小，不能有效灭火。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
在0～t1时间内，汽车发动机的牵引力是恒定的，根据牛顿第二定律有：，知加速度恒定，汽车做匀加速直线运动，t1（s）达到额定功率，根据P=Fv，速度增大，牵引力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，即牵引力等于阻力，汽车速度达到最大．
AB．开始时汽车牵引力恒定，t1时刻达到额定功率，此时仍然有加速度，所以牵引力与阻力不相等，与结论不相符，选项AB错误；
CD．开始汽车做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动，与结论相符，选项C错误；选项D正确；
故选D．
8．ABC
【解析】
【详解】
A．开始时电动汽车功率逐渐增加，则有：
故图线为过原点的直线，后来功率恒定，故A正确；
B．电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速直线运动时，电动汽车牵引力大小不变，然后当功率达到额定功率时，电动汽车牵引力逐渐减小，最后做匀速运动牵引力等于阻力，故B正确；
CD．在图象中斜率表示加速度，电动汽车开始时加速度不变，后来逐渐减小至零，故C正确，D错误；
故选ABC。
9．A
【解析】
【详解】
A. 起跳高度相同，因此起跳时在竖直方向速度相同，根据公式
因此球1的重力功率等于球2的重力功率，故A正确；
B.如果不计乒乓球的旋转和空气阻力，两个球的加速度相同，因此球1的速度变化率和球2的速度变化率相同，故B错误；
C.将乒乓球运动视为斜抛运动，将其分解为沿水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速的直线运动，根据过网时的速度方向垂直于球，知竖直方向末速度为零，根据

竖直方向初速度相同，运动时间相同，故C错误；
D.从水平方向从落地点到网的距离可以得出，相同时间内，1的水平距离大，因此水平方向初速率1的大于2的，也就是过网时球1的速度大于球2的速度，故D错误。
10．BD
【解析】
【详解】
由于横坐标为速度的倒数，所以电动车的启动过程为从A到B到C．AB段，牵引力不变，电动车做匀加速运动，加速度为；BC段，由于图像为过原点的直线，所以，即以恒定功率启动，牵引力减小，加速度减小，电动车做加速度减小的加速运动，当，速度达到最大值15m/s，故选项A错误B正确；由可知，故选项C错误；该车加速度为0．25m/s2时，牵引力为，此时的速度为，动能为，故选项D正确．
11．（1）15 m/s（2）0.5 m/s2（3）7.5 s
【解析】
【详解】
(1)汽车达到最大速度时，牵引力与阻力平衡，由此可得：
解得：
(2)当速度时，则
根据牛顿第二定律可得：
(3)若汽车从静止开始做匀加速直线运动，当达到额定功率时，匀加速阶段结束；由牛顿第二定律得：
解得匀加速阶段的牵引力：
匀加速运动的末速度：
则匀加速运动的时间：
12．(1)62.5 m/s (2)8×105 N
【解析】
试题分析：（1）对整列动车，质量 M=6×8×104=4.8×105kg，
当牵引力等于阻力时，动车速度最大，
其中阻力 f=0.1Mg=0.1×6×8×104×10 N=4.8×105N，
假设两节有动力的车厢都正常工作．
则
（2） 当t="10" s时，v1="at=10" m/s．假设只有第一节车厢提供动力，则对整列车：
解得： P11=9.6×106W < P1=2×107W
说明只有第一节车厢提供动力可以按照题设要求行驶．此时第一、二节间拉力最大
对后五节车厢说
Fm －f2 = M2a
其中M2 = 5×8×104kg = 4.0×105kg
解得 第一、二节间最大拉力Fm = 8×105N
考点：功率、平均功率和瞬时功率，力的合成与分解的运用，共点力平衡的条件及其应用．
13．6 3
【解析】
【详解】
[1]．力对物体所做的功为
[2]．这个力对物体做动的平均功率为
．
14．12 8.4×105
【解析】
【详解】
汽车做匀加速运动时，根据牛顿第二定律得：
解得：
匀加速直线运动的最大速度为：
由得匀加速运动的时间为：
匀加速运动的位移为：
汽车在20秒内牵引力的功为：总