四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：4.2功率 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：4.2功率 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 252.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-02 13:57:36 | ||
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文档简介
4.2功率
课时作业（含解析)
1．一质量为M的汽车，额定功率为Pm，汽车运动过程中所受阻力恒为f，汽车所能达到的最大速度为vm。现在汽车从静止开始以恒定加速度a运动，经t1时间达到匀加速的最大速度v1后立即以某一恒定功率P1（P1
A．
B．
C．
D．
2．以恒定的功率P行驶的汽车以初速度v0冲上倾角一定的斜坡，设受到的阻力（不包括汽车所受重力沿斜面向下的分力）恒定不变，则汽车上坡过程中的v-t图象可能是下列选项中哪一个（ ）
A．
B．
C．
D．
3．拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主要目的是（ ）
A．节省燃料
B．提高柴油机的功率
C．提高传动机械的效率
D．增大拖拉机的牵引力
4．某一赛车在平直公路上以恒定功率加速启动，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，已知运动过程中赛车与路面间的阻力恒定不变，则赛车在加速过程中可以通过图象计算出的数据有
A．赛车从启动到达到最大速度的时间
B．加速过程能达到的最大速度
C．赛车发动机的输出功率
D．赛车与路面间的阻力
5．关于功率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率大说明物体做功多
B．功率小说明物体做功快
C．单位时间内做功越多，其功率一定越大
D．由P=Fv可知，机车运动速度越大，功率一定越大
6．关于功率的说法，正确的是（ ）
A．由知，力做功越多，功率就越大
B．由P=Fv知，物体运动越快，功率越大
C．由W=Pt知，功率越大，力做功越多
D．由P=Fvcosθ知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大
7．下列哪一个是功的计算公式（ ）
A．
B．
C．
D．
8．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，就是动车组，如图所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h；则2节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（ ）
A．120km/h
B．180km/h
C．240km/h
D．300km/h
9．在一个平直公路上，一辆质量为m的汽车在大小为F的恒定牵引力作用下从静止开始加速，当运动的位移为x时，牵引力的功率为P（P小于额定功率），则汽车受到的恒定阻力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
10．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0，t1时刻，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，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变)。在下列选项中能正确反映汽车牵引力F、汽车速度v在这个过程中随时间t的变化规律的是（ ）
A．
B．
C．D．
11．质量为1kg的物体自45m高处自由下落，不计空气阻力，g取10m/s2。求：
(1)下落过程重力做功及落地时的速度大小；
(2)下落时间及下落过程重力的平均功率；
(3)落地前瞬间重力的瞬时功率。
12．额定功率为，质量为的汽车，在平直公路上沿直线行驶。在汽车的速度时，汽车受到的阻力保持不变，当时，阻力与速度成正比，问：
(1)汽车的最大行驶速度多大？
(2)如果汽车的速度为时，发动机的功率为额定功率，此时的加速度为多大？
(3)如果速度达到以前，汽车做匀加速直线运动，达到后保持发动机功率为额定功率，那么汽车做匀加速运动的时间多长？
13．探究性学习小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v﹣t图像，已知小车在0~t
s内做匀加速直线运动；t~10s内小车牵引力的功率保持不变，且7s~10s为匀速直线运动；在10s末停止遥控让小车自由滑行，小车质量m＝1kg，整个过程中小车受到的阻力f大小不变。求：
(1)小车所受阻力f的大小；
(2)在t~10s内小车牵引力的功率P；
(3)求匀加速阶段的时间t。
14．一辆汽车质量为1×103kg，最大功率为2×104W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3×103N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示。试求：
（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动；
（2）v2的大小；
（3）整个运动过程中的最大加速度；
（4）匀加速运动过程的最大速度是多大？匀加速运动过程用时多长？当汽车的速度为10m/s时发动机的功率是多大？
参考答案
1．D
【解析】
由题意额定功率为Pm，汽车运动过程中所受阻力恒为f，汽车所能达到的最大速度为vm，可得
汽车从静止开始以恒定加速度a运动，根据牛顿第二定律有
当达到匀加速的最大速度v1时，功率达到额定功率，即
联立可得
A．若汽车的功率减小为
则刚好满足汽车匀速的，则汽车能保持速度v1做匀速直线运动，故A正确，不符题意；
B．若汽车的功率减小为
则牵引力大于阻力，能继续加速，速度增大，由
可知牵引力减小，加速度减小，当牵引力等于阻力时，速度
做匀速直线运动，因P1
CD．若汽车的功率减小为
则牵引力小于阻力，汽车将减速，速度减小，由
可知牵引力增大，加速度减小，当牵引力增大到等于阻力时，以速度
做匀速直线运动，则C项中v-t图像中的斜率表示加速度逐渐减小，D选项中的斜率错误，故C正确，不符题意，D错误，符合题意。
本题选错误的，故选D。
2．C
【解析】
AC．汽车冲上斜坡时，若牵引力大于阻力和重力沿斜面向下的分力之和时，汽车做加速运动，由P=Fv得知，随着速度增大，汽车的牵引力减小，合力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的变加速运动，速度图象的斜率减小，故A错误，C正确；
BD．汽车冲上斜坡时，若牵引力小于阻力和重力沿斜面向下的分力之和时，汽车做减速运动，由P=Fv得知，随着速度减小，汽车的牵引力增大，合力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的变减速运动，速度图象的斜率减小，故BD错误。
故选C。
3．D
【解析】
因P=Fv，且拖拉机的功率P是一定的，所以减慢车速v，可以增大拖拉机的牵引力F，故D正确，ABC错误。
故选D。
4．B
【解析】
A．由图可知，加速度变化，做变加速直线运动，没法用运动学公式求时间，且不知道运动位移，故时间无法求出；B．a?图象，a=0时，v=100
m/s，CD、对赛车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有：F?f=ma，其中：F=，联立得：a=，结合图线，斜率k＝，由于赛车的质量未知，输出功率不能求得。b=，解得：μ=0.4，但质量未知不能求出阻力，故CD错误；故选B。
5．C
【解析】
A．根据可知，功率大说明物体做功不一定多，选项A错误；
B．根据可知，功率小说明物体做功慢，选项B错误；
C．根据可知，单位时间内做功越多，其功率一定越大，选项C正确；
D．由P=Fv可知，机车运动速度越大，功率不一定越大，选项D错误。
故选C。
6．D
【解析】
A．由知，力做功越多，功率不一定越大，选项A错误；
B．由P=Fv知，物体运动越快，功率不一定越大，选项B错误；
C．由W=Pt知，功率越大，力在单位时间内做功越多，选项C错误；
D．由P=Fvcosθ知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大，选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
A．，这是功率的计算公式，故A错误；
B．，这是做功的计算公式，故B正确；
C．这是万有引力计算公式，故C错误；
D．力和速度的乘积仅表示功率，再乘以时间才为功的计算式，即，故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
设每节车厢所受的阻力为f，若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则
P=Fvm=5fvm
设2节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为vm′，牵引力等于阻力时速度最大，则有
2P=5fvm′
联立两式解得
vm′=240km/h
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．A
【解析】
当汽车位移为x时，汽车的速度为
则汽车的加速度为
设汽车所受阻力为f，由牛顿第二定律得
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
10．AD
【解析】
汽车以功率P、速度v0匀速行驶时，牵引力与阻力平衡。当司机减小油门，汽车的功率减为的瞬间，速度v不变，由P=Fv可知，汽车的牵引力突然减小到原来的一半，即为，阻力f没有变化，汽车的牵引力小于阻力，汽车开始做减速运动，速度v减小，功率保持为，由P=Fv可知，随v减小，牵引力逐渐增大，汽车受到的合力变大，由牛顿第二定律得知，汽车的加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的减速运动，当汽车牵引力再次等于阻力，汽车再次匀速运动，由P=Fv得知，此时汽车的速度为原来的一半，故AD正确，BC错误。
故选AD。
11．(1)450J；30m/s；(2)3s；150W；(3)300W.
【解析】
(1)重力功
由机械能守恒
解得落地速度
(2)由自由落体运动的规律
解得
重力的平均功率
(3)
落地前瞬间重力的瞬时功率
12．（1）20m/s；（2）3m/s2；（3）3.3s
【解析】
(1)汽车以最大速度行驶时，发动机功率一定是额定功率，而且此时汽车的运动一定是匀速直线运动。设最大速度为，汽车牵引力
阻力
匀速运动时有
所以
(2)加速度由牛顿第二定律求出
时的牵引力和阻力分别是
联立解得
(3)在速度达到10m/s以前，阻力保持不变，匀加速直线运动就意味着牵引力不变而功率增大，而功率的最大值应是额定功率，因此匀加速直线运动的时间有一限度。由前述分析可知，时，，此为匀加速直线运动的末速度和加速度，因此
13．(1)2N；(2)12W；(3)1.5s
【解析】
(1)在10s末撤去牵引力后，小车只在阻力f作用下做匀减速运动，由图像可得减速时的加速度大小为
a＝2m/s2
则
f＝ma＝2N
即小车所受阻力f的大小为2N。
(2)小车在7s﹣10s内做匀速运动，设牵引力为F，则
F＝f
由图像可知
vm＝6m/s
则
P＝Fvm＝12W
即在t~10s内小车牵引力的功率为12W；
(3)由于t时的功率为12W，所以此时牵引力为
0﹣t时间内加速度的大小为
求得时间
14．（1）汽车先做匀加速直线运动，后做功率不变的加速直线运动（2）20
m/s（3）2
m/s2（4）6.67
m/s；3.33
s；2×104
W
【解析】
(1)由图可知，在段汽车的牵引力不变，而水平方向的阻力恒定，根据牛顿第二定律可知，汽车做加速度不变的加速运动；在段汽车的牵引力减小，根据牛顿第二定律可知，汽车做加速度减小的加速运动，此过程中的斜率不变，所以保持不变，以恒定的功率加速，直到速度达到最大；
(2)当汽车的速度为时，牵引力为：
(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力为：
加速度为：
(4)与点对应的速度即匀加速运动过程的最大速度：
故匀加速运动过程所用时间：
当汽车的速度为10
m/s时处于图线段，故此时的功率为最大功率：
课时作业（含解析)
1．一质量为M的汽车，额定功率为Pm，汽车运动过程中所受阻力恒为f，汽车所能达到的最大速度为vm。现在汽车从静止开始以恒定加速度a运动，经t1时间达到匀加速的最大速度v1后立即以某一恒定功率P1（P1
B．
C．
D．
2．以恒定的功率P行驶的汽车以初速度v0冲上倾角一定的斜坡，设受到的阻力（不包括汽车所受重力沿斜面向下的分力）恒定不变，则汽车上坡过程中的v-t图象可能是下列选项中哪一个（ ）
A．
B．
C．
D．
3．拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主要目的是（ ）
A．节省燃料
B．提高柴油机的功率
C．提高传动机械的效率
D．增大拖拉机的牵引力
4．某一赛车在平直公路上以恒定功率加速启动，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，已知运动过程中赛车与路面间的阻力恒定不变，则赛车在加速过程中可以通过图象计算出的数据有
A．赛车从启动到达到最大速度的时间
B．加速过程能达到的最大速度
C．赛车发动机的输出功率
D．赛车与路面间的阻力
5．关于功率，下列说法中正确的是（ ）
A．功率大说明物体做功多
B．功率小说明物体做功快
C．单位时间内做功越多，其功率一定越大
D．由P=Fv可知，机车运动速度越大，功率一定越大
6．关于功率的说法，正确的是（ ）
A．由知，力做功越多，功率就越大
B．由P=Fv知，物体运动越快，功率越大
C．由W=Pt知，功率越大，力做功越多
D．由P=Fvcosθ知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大
7．下列哪一个是功的计算公式（ ）
A．
B．
C．
D．
8．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，就是动车组，如图所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h；则2节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（ ）
A．120km/h
B．180km/h
C．240km/h
D．300km/h
9．在一个平直公路上，一辆质量为m的汽车在大小为F的恒定牵引力作用下从静止开始加速，当运动的位移为x时，牵引力的功率为P（P小于额定功率），则汽车受到的恒定阻力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
10．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0，t1时刻，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，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变)。在下列选项中能正确反映汽车牵引力F、汽车速度v在这个过程中随时间t的变化规律的是（ ）
A．
B．
C．D．
11．质量为1kg的物体自45m高处自由下落，不计空气阻力，g取10m/s2。求：
(1)下落过程重力做功及落地时的速度大小；
(2)下落时间及下落过程重力的平均功率；
(3)落地前瞬间重力的瞬时功率。
12．额定功率为，质量为的汽车，在平直公路上沿直线行驶。在汽车的速度时，汽车受到的阻力保持不变，当时，阻力与速度成正比，问：
(1)汽车的最大行驶速度多大？
(2)如果汽车的速度为时，发动机的功率为额定功率，此时的加速度为多大？
(3)如果速度达到以前，汽车做匀加速直线运动，达到后保持发动机功率为额定功率，那么汽车做匀加速运动的时间多长？
13．探究性学习小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v﹣t图像，已知小车在0~t
s内做匀加速直线运动；t~10s内小车牵引力的功率保持不变，且7s~10s为匀速直线运动；在10s末停止遥控让小车自由滑行，小车质量m＝1kg，整个过程中小车受到的阻力f大小不变。求：
(1)小车所受阻力f的大小；
(2)在t~10s内小车牵引力的功率P；
(3)求匀加速阶段的时间t。
14．一辆汽车质量为1×103kg，最大功率为2×104W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3×103N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示。试求：
（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动；
（2）v2的大小；
（3）整个运动过程中的最大加速度；
（4）匀加速运动过程的最大速度是多大？匀加速运动过程用时多长？当汽车的速度为10m/s时发动机的功率是多大？
参考答案
1．D
【解析】
由题意额定功率为Pm，汽车运动过程中所受阻力恒为f，汽车所能达到的最大速度为vm，可得
汽车从静止开始以恒定加速度a运动，根据牛顿第二定律有
当达到匀加速的最大速度v1时，功率达到额定功率，即
联立可得
A．若汽车的功率减小为
则刚好满足汽车匀速的，则汽车能保持速度v1做匀速直线运动，故A正确，不符题意；
B．若汽车的功率减小为
则牵引力大于阻力，能继续加速，速度增大，由
可知牵引力减小，加速度减小，当牵引力等于阻力时，速度
做匀速直线运动，因P1
则牵引力小于阻力，汽车将减速，速度减小，由
可知牵引力增大，加速度减小，当牵引力增大到等于阻力时，以速度
做匀速直线运动，则C项中v-t图像中的斜率表示加速度逐渐减小，D选项中的斜率错误，故C正确，不符题意，D错误，符合题意。
本题选错误的，故选D。
2．C
【解析】
AC．汽车冲上斜坡时，若牵引力大于阻力和重力沿斜面向下的分力之和时，汽车做加速运动，由P=Fv得知，随着速度增大，汽车的牵引力减小，合力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的变加速运动，速度图象的斜率减小，故A错误，C正确；
BD．汽车冲上斜坡时，若牵引力小于阻力和重力沿斜面向下的分力之和时，汽车做减速运动，由P=Fv得知，随着速度减小，汽车的牵引力增大，合力减小，则加速度减小，汽车做加速度减小的变减速运动，速度图象的斜率减小，故BD错误。
故选C。
3．D
【解析】
因P=Fv，且拖拉机的功率P是一定的，所以减慢车速v，可以增大拖拉机的牵引力F，故D正确，ABC错误。
故选D。
4．B
【解析】
A．由图可知，加速度变化，做变加速直线运动，没法用运动学公式求时间，且不知道运动位移，故时间无法求出；B．a?图象，a=0时，v=100
m/s，CD、对赛车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有：F?f=ma，其中：F=，联立得：a=，结合图线，斜率k＝，由于赛车的质量未知，输出功率不能求得。b=，解得：μ=0.4，但质量未知不能求出阻力，故CD错误；故选B。
5．C
【解析】
A．根据可知，功率大说明物体做功不一定多，选项A错误；
B．根据可知，功率小说明物体做功慢，选项B错误；
C．根据可知，单位时间内做功越多，其功率一定越大，选项C正确；
D．由P=Fv可知，机车运动速度越大，功率不一定越大，选项D错误。
故选C。
6．D
【解析】
A．由知，力做功越多，功率不一定越大，选项A错误；
B．由P=Fv知，物体运动越快，功率不一定越大，选项B错误；
C．由W=Pt知，功率越大，力在单位时间内做功越多，选项C错误；
D．由P=Fvcosθ知，某一时刻，力大、速率也大，而功率不一定大，选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
A．，这是功率的计算公式，故A错误；
B．，这是做功的计算公式，故B正确；
C．这是万有引力计算公式，故C错误；
D．力和速度的乘积仅表示功率，再乘以时间才为功的计算式，即，故D错误。
故选B。
8．C
【解析】
设每节车厢所受的阻力为f，若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则
P=Fvm=5fvm
设2节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为vm′，牵引力等于阻力时速度最大，则有
2P=5fvm′
联立两式解得
vm′=240km/h
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．A
【解析】
当汽车位移为x时，汽车的速度为
则汽车的加速度为
设汽车所受阻力为f，由牛顿第二定律得
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选A。
10．AD
【解析】
汽车以功率P、速度v0匀速行驶时，牵引力与阻力平衡。当司机减小油门，汽车的功率减为的瞬间，速度v不变，由P=Fv可知，汽车的牵引力突然减小到原来的一半，即为，阻力f没有变化，汽车的牵引力小于阻力，汽车开始做减速运动，速度v减小，功率保持为，由P=Fv可知，随v减小，牵引力逐渐增大，汽车受到的合力变大，由牛顿第二定律得知，汽车的加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的减速运动，当汽车牵引力再次等于阻力，汽车再次匀速运动，由P=Fv得知，此时汽车的速度为原来的一半，故AD正确，BC错误。
故选AD。
11．(1)450J；30m/s；(2)3s；150W；(3)300W.
【解析】
(1)重力功
由机械能守恒
解得落地速度
(2)由自由落体运动的规律
解得
重力的平均功率
(3)
落地前瞬间重力的瞬时功率
12．（1）20m/s；（2）3m/s2；（3）3.3s
【解析】
(1)汽车以最大速度行驶时，发动机功率一定是额定功率，而且此时汽车的运动一定是匀速直线运动。设最大速度为，汽车牵引力
阻力
匀速运动时有
所以
(2)加速度由牛顿第二定律求出
时的牵引力和阻力分别是
联立解得
(3)在速度达到10m/s以前，阻力保持不变，匀加速直线运动就意味着牵引力不变而功率增大，而功率的最大值应是额定功率，因此匀加速直线运动的时间有一限度。由前述分析可知，时，，此为匀加速直线运动的末速度和加速度，因此
13．(1)2N；(2)12W；(3)1.5s
【解析】
(1)在10s末撤去牵引力后，小车只在阻力f作用下做匀减速运动，由图像可得减速时的加速度大小为
a＝2m/s2
则
f＝ma＝2N
即小车所受阻力f的大小为2N。
(2)小车在7s﹣10s内做匀速运动，设牵引力为F，则
F＝f
由图像可知
vm＝6m/s
则
P＝Fvm＝12W
即在t~10s内小车牵引力的功率为12W；
(3)由于t时的功率为12W，所以此时牵引力为
0﹣t时间内加速度的大小为
求得时间
14．（1）汽车先做匀加速直线运动，后做功率不变的加速直线运动（2）20
m/s（3）2
m/s2（4）6.67
m/s；3.33
s；2×104
W
【解析】
(1)由图可知，在段汽车的牵引力不变，而水平方向的阻力恒定，根据牛顿第二定律可知，汽车做加速度不变的加速运动；在段汽车的牵引力减小，根据牛顿第二定律可知，汽车做加速度减小的加速运动，此过程中的斜率不变，所以保持不变，以恒定的功率加速，直到速度达到最大；
(2)当汽车的速度为时，牵引力为：
(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力为：
加速度为：
(4)与点对应的速度即匀加速运动过程的最大速度：
故匀加速运动过程所用时间：
当汽车的速度为10
m/s时处于图线段，故此时的功率为最大功率：