广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版必修2：4.7功率 课时作业（含解析）

4.7功率
课时作业（含解析)
1．如图所示，质量相同的甲乙两个小物块(视为质点)，甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是（　　）
A．两物块到达底端时速度相同
B．两物块运动到底端的过程中重力做功相同
C．两物块到达底端时动能不同
D．两物块到达底端时，甲物块重力做功的瞬时功率大于乙物块重力做功的瞬时功率
2．某体重为500N的学生进行体能训练时，用了100s的时间走上20m高的楼，则他登楼
的平均功率最接近于
A．10W
B．100W
C．1kW
D．10kW
3．当汽车发动机的输出功率为20kW时，汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶，此时汽车牵引力是（　　）
A．1000N
B．1500N
C．2000N
D．3000N
4．质量为2
kg的小铁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．2
s末重力的瞬时功率为200
W
B．2
s末重力的瞬时功率为400
W
C．2
s内重力的平均功率为100
W
D．2
s内重力的平均功率为400
W
5．在光滑水平面上，质量为2kg的物体以2m/s的速度向东运动，当对它施加一向南的F=10N的水平恒力作用下经过t=4s，则下列说法正确的是（　　）
A．外力对物体做的功480J
B．外力对物体做的功400J
C．外力做功的瞬时功率为220W
D．前4秒外力做功的平均功率为120W
6．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．做自由落体运动的物体在前一半位移内重力做功的平均功率与后一半位移内重力做功的平均功率之比为（　　）
A．1∶5
B．1∶4
C．1∶(－1)
D．1∶(＋1)
8．火车在水平轨道上做匀加速直线运动，若阻力不变，则牵引力F和火车的瞬时功率P的变化情况是
A．F不变，P变大
B．F变小，P不变
C．F变大，P变大
D．F、P都不变
9．若汽车的加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时，则（
）
A．汽车的速度仍在增大
B．汽车的速度也减小
C．当加速度减小到零时，汽车静止
D．当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大
10．质量为500kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则赛车（
）
A．做匀加速直线运动
B．功率为200kW
C．所受阻力大小为2000N
D．速度大小为50m/s时牵引力大小为3000N
11．一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上，如果不计额外功的损失，重力加速度g=10m/s2，则这台抽水机输出的功率是
___________W;如果保持这一输出功率，半小时内做功为___________J。
12．汽车发动机的额定功率为60kW，满载时在水平直路上最大的行驶速度可达20m／s，这时汽车所受阻力为_______N，若汽车实际速度保持15m／s的速度不变，则汽车发动机实际功率是_______kW(设汽车所受阻力不变).
13．如图所示，在光滑的水平面上有一质量为m=10kg的物体。在水平推力F1=20N的作用下，从静止开始做匀加速直线运动。运动3s后推力F的大小变为F2=10N，方向不变。求：
（1）推力F在3s内对物体所做的功；
（2）推力F在3s内对物体做功的平均功率；
（3）推力F在4s时做功的瞬时功率。
14．起重机将一质量为1.0×103
kg的货物竖直向上吊起，货物运动的v－t图像如图所示，求：（取g＝10
m/s2）
(1)整个过程中货物上升的高度；
(2)加速过程中起重机拉力的平均功率；
(3)第5
s末起重机拉力的瞬时功率。
参考答案
1．B
【解析】
AC．对于任一物体，根据动能定理得
解得，则知两物块达到底端的动能相等，速度大小相等，但是速度的方向不同，所以速度不同，故AC错误；
B．由重力做功表达式
知两物块运动到底端的过程中重力做功相同，故B正确；
D．甲物块到达底端时，重力与速度方向垂直，由公式
知其重力做功的瞬时功率为零，而乙物块重力做功的瞬时功率不等于零，所以乙重力做功的瞬时功率大于甲重力做功的瞬时功率，故D错误。
故选B。
2．B
【解析】
学生上楼时所做的功为
W=Gh=500×20J=10000J
则他做功的功率为
故B正确，ACD错误。
3．A
【解析】
由
可知
故BCD错误，A正确。
故选A。
4．B
【解析】
物体只受重力，做自由落体运动，2
s末速度为v1＝gt1＝20
m/s，下落2
s末重力做功的瞬时功率P＝mgv1＝2×10×20
W＝400
W，故选项A错误，B正确；2
s内的位移为h2＝20
m，所以前2
s内重力的平均功率为，故选项CD错误.
5．B
【解析】
AB．在光滑水平面上，物体做类平抛运动，可分解为物体向东做匀速直线运动，向南做初速度为零的匀加速直线运动，在向南方向上，则有
外力对物体做的功
故A错误，B正确；
CD．在向南方向上，则有
外力做功的瞬时功率为
前4秒外力做功的平均功率为
故C、D错误；
故选B。
6．C
【解析】
汽车速度达到最大后，将匀速前进，此时牵引力与摩擦力大小相等，根据功率与速度关系公式和共点力平衡条件有
当汽车的车速为时，牵引力为有
此时根据牛顿第二定律有
联立以上方程可以得到
故ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【解析】
两段位移相同，故重力做功相等，即
由于物体做自由落体运动，连续两段相等位移的时间之比为
故平均功率之比为
故D正确，A、B、C错误；
故选D。
8．A
【解析】
由于火车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得
F-f=ma
由于f不变，a不变，所以火车的牵引力F不变；火车的功率
P=Fv
F不变，但是火车的速度v在不断的增加，所以火车的功率在不断的变大，故A正确，BCD错误。
9．AD
【解析】
汽车的加速度方向与速度方向一致，汽车在做加速运动，速度仍在增大，故A正确，B错误；当加速度减小到零时，速度最大，故C错误；加速度减小，汽车的速度增加由快变慢，但速度仍在增加，当加速度为零时，汽车做匀速运动，速度达到最大，故D正确．所以AD正确，BC错误．
10．BC
【解析】
A．由图可知，加速度变化，故做变速直线运动，故A错误；
BC．对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有
根据
联立得
结合图线，当物体的速度最大时，加速度为零，故结合图象可以知道，时，则有
解得，所以最大速度为，由图象可知
，
解得，，故BC正确；
D．根据
则有
故D错误。
故选BC。
【点睛】
本题关键对汽车受力分析后，根据牛顿第二定律列出加速度与速度关系的表达式，再结合图象进行分析求解。
11．
3×103
5.4×106
【解析】抽水机1秒钟内做的功是：
所以抽水机的功率为：
抽水机半小时做的功是：
。
点睛：在分析功率的时候，一定要注意公式的选择，
只能计算平均功率的大小，而P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度。
12．45
【解析】
汽车发动机的额定功率为，满载时在水平直路上行驶时的最大速度可达，这时汽车所受的牵引力为：
此时汽车牵引力和阻力平衡，故阻力为：
实际行驶保持的速度不变，所受阻力不变，故牵引力为
故汽车发动机的实际功率为：。
点睛：本题关键是能灵活地运用公式求解牵引力或功率，同时要能对物体受力分析，并根据平衡条件得到牵引力和阻力平衡。
13．（1）180J（2）60W（3）70
W
【解析】
(1)设运动物体在前3
s内的加速度为，运动位移为，第3
s末的速度大小为，则有：
所以推力F在3
s内对物体做的功：
(2)推力F在3
s内对物体做功的平均功率：
(3)3
s后物体的加速度：
4
s时物体的运动速度为
所以推力在4
s时做功的瞬时功率：
14．(1)14m；(2)1.1×104W；(3)
2×104W.
【解析】
(1)由v-t图象中图象与时间轴围成的面积即为物体在该段时间内的位移，则
(2)加速过程中的加速度
由牛顿第二定律
解得
加速过程的位移
拉力功
拉力的平均功率
(3)第5
s末物体匀速运动，则拉力
F′=mg=104N
速度v=2m/s，则起重机拉力的瞬时功率