高中人教物理必修2课时分层作业：7.3 功率 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中人教物理必修2课时分层作业：7.3 功率 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 332.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-26 12:23:49 | ||
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文档简介
选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分)
1．功率的定义式为P＝W/t，由此可见( )
A．功率的大小由功和做功的时间共同决定
B．做的功越少，功率就越小
C．做功的时间越长，功率就越小
D．物体做功的功率越大，则物体做的功一定越多
A [功率是描述做功快慢的物理量，功率大说明物体做功快，功率小说明物体做功慢．对物体做的功多，如果用的时间很长，那么功率也不一定大．做功少，功率也不一定就小，由功和做功的时间共同决定，反之功率大，做功也不一定多．故A正确，B、C、D错误．]
2．如图所示，质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度水平抛出，经过2 s落地．取g＝10 m/s2.关于重力做功的功率，下列说法正确的是( )
A．下落过程中重力的平均功率是400 W
B．下落过程中重力的平均功率是100 W
C．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400 W
D．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200 W
C [物体2 s下落的高度为h＝gt2＝20 m，落地的竖直分速度为vy＝gt＝20 m/s，所以落到地面前的瞬间重力的瞬时功率是P＝mgvy＝400 W，下落过程中重力的平均功率是＝＝200 W，选项C正确．]
3．在同一高度处有五个完全相同的小球，第一个小球由静止释放，另外四个小球以相同大小的初速度分别沿水平方向、竖直向下方向、斜向上45°方向和斜向下45°方向抛出，最后五个小球都落到同一水平地面上．五个小球落地时重力的瞬时功率分别为P1、P2、P3、P4和P5.不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A．P1＞P2＞P3＞P4＞P5
B．P1＜P2＜P3＜P4＜P5
C．P1＝P2＝P3＝P4＝P5
D．P1＝P2＜P4＝P5＜P3
D [由于重力的功率为P＝mgvy，第一个球与第二个在竖直方向上都是自由落体运动，故落地时二者在竖直方向的速度相等，故P1＝P2，对于第四个球与第五个球，落地时速度大小相等，则竖直方向的分速度相等，但是比第一、二两球大，故P1＝P2＜P4＝P5，对于第三个球，由于其做向下的初速度不为零的匀加速直线运动，故其落地时速度方向竖直向下，并且最大，故P3最大，故选项D正确．]
4．如图所示，质量为60 kg的某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．若她在1 min内做了30个俯卧撑，每次重心c点上升的距离均为0.24 m，则克服重力做的功和相应的功率约为( )
A．430 J,7 W B．720 J,12 W
C．4 300 J,70 W D．7 200 J,120 W
C [克服重力的功为：WG＝nmgh＝30×60×9.8×0.24 J＝4 233.6 J
功率为：P＝＝ W＝70.56 W，故选项C正确，选项A、B、D错误．]
5．“双摇跳绳“是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法．在比赛中，高三某同学1 min摇轻绳240圈，跳绳过程脚与地面接触的时间约为总时间的2/5，则他在整个跳绳过程中的平均功率约为( )
A．15 W B．60 W
C．120 W D．300 W
C [假设该同学的质量约为50 kg, 每次跳跃的时间：t1＝s＝0.5 s
腾空时间：t2＝×0.5 s＝0.3 s
腾空高度：h＝g))＝0.1 125 m
上升过程中克服重力做功：W＝mgh＝50×10×0.1 125 J＝56.25 J
则跳绳的平均功率：＝＝ W＝112.5 W
最接近120 W．故C正确，A、B、D错误．]
6．(多选)如图所示，为一汽车在平直的公路上，由静止开始运动的速度图象，汽车所受阻力恒定．图中OA为一段直线，AB为一曲线，BC为一平行于时间轴的直线，则( )
A．OA段汽车发动机的功率是恒定的
B．OA段汽车发动机的牵引力恒定
C．AB段汽车发动机的功率可能是恒定的
D．BC段汽车发动机的功率是恒定的
BCD [OA为一段直线，说明OA段汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，根据P＝Fv，可知，速度增大，牵引力不变，功率增大，故A错误，B正确；AB为一曲线，斜率逐渐减小，则加速度逐渐减小，牵引力减小，根据P＝Fv可知，牵引力减小，速度增大，功率可能不变，故C正确；BC为一平行于时间轴的直线，则汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，不变，速度也不变，根据P＝Fv可知，功率不变，故D正确．]
7．某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1和k2倍，最大速率分别为v1和v2，则( )
A．v2＝k1v1 B．v2＝v1
C．v2＝v1 D．v2＝k2v1
B [汽车的阻力分别为f1＝k1mg，f2＝k2mg，当汽车以相同功率启动达到最大速度时，有F＝f，故由P＝Fv可知最大速度v＝＝，则＝＝，有v2＝v1，B正确．]
8．质量为m的汽车行驶在平直公路上，在运动中所受阻力不变，当汽车的加速度为a，速度为v时，发动机功率为P1；当功率为P2时，汽车行驶的最大速度为( )
A． B．
C． D．
B [由题意知F－f＝ma，P1＝Fv，由以上两式得f＝.当功率为P2时，汽车行驶的最大速度vm＝＝，B正确．]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．同一恒力按同样的方式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同一段距离时，恒力做的功和平均功率分别为W1、P1和W2、P2，则二者的关系是( )
A．W1＞W2、P1＞P2 B．W1＝W2、P1＜P2
C．W1＝W2、P1＞P2 D．W1＜W2、P1＜P2
B [恒力做的功仅由力、位移及二者夹角决定，由题意，很显然W1＝W2；沿粗糙面运动时，加速度小，通过相同位移所用时间长，即t1＞t2，根据P＝，则有P1＜P2，故选项B正确．]
2．(多选)一汽车在平直路面上以一定功率(小于额定功率)匀速行驶，速度为v0，从t＝0时刻开始，将汽车发动机的输出功率调整为某个值并保持不变，设汽车行驶过程所受阻力恒定不变，关于汽车从t＝0时刻开始的v?t图象，下图中可能正确的是( )
A B C D
BC [汽车匀速运动，牵引力等于阻力，此时P＝Fv0＝fv0，若在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调为另一个恒定值，且这个定值比P小，则瞬间牵引力减小，牵引力小于阻力，根据牛顿第二定律可知a＝＝，则加速度反向减小，故汽车做加速度减小的减速运动，若在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调为另一个恒定值，且这个定值比P大，则根据P＝Fv可知瞬间牵引力增大，随着速度增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律可知a＝＝，则加速度减小，故汽车做加速度减小的加速运动，故B、C正确．]
3．如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)( )
A．物体加速度大小为2 m/s2
B．4 s末F的功率大小为42 W
C．F的大小为21 N
D．4 s内F做功的平均功率为42 W
B [由速度—时间图象可得物体加速度a＝0.5 m/s2，由牛顿第二定律：2F－mg＝ma得F＝＝10.5 N,4 s末F的功率P＝F·2v＝10.5×2×2 W＝42 W,4 s内F做功的平均功率＝＝＝ W＝21 W，故选项B正确，A、C、D错误．]
4．(多选)如图所示，是汽车牵引力F和车速倒数的关系图象，若汽车质量为2×103 kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为30 m/s，则以下说法正确的是( )
A．汽车的额定功率为6×104 W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103 N
C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车做匀加速运动的时间是5 s
AD [由图象可知，汽车先做牵引力恒定的匀加速运动，再做额定功率恒定的变加速运动，P额＝F·v＝2×103×30 W＝6×104 W，A正确，C错误；当汽车速度最大时牵引力F＝f＝2×103 N，B错误；汽车匀加速运动的加速度a＝＝2 m/s2，汽车刚达到额定功率时的速度v＝＝10 m/s，所以汽车做匀加速运动的时间t＝＝5 s，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共28分)
5．(14分)有一艘质量为1.0×107 kg的轮船，发动机的额定功率是1.8×108 W，假设轮船所受的阻力为1.2×107 N，且始终保持不变，
(1)当发动机以额定功率工作、航行速度为9 m/s时，轮船的加速度大小；
(2)这艘轮船长时间能保持的最大航行速度．
[解析] 由P＝Fv可知，当轮船发动机的功率一定时，v越大，牵引力F越小，又因为在轮船前进的方向上，F－F阻＝ma，所以当轮船以恒定功率启动时，随着v的增大，F减小，a减小，即轮船做加速度逐渐减小的变加速运动，当F＝F阻时，a＝0，轮船速度达到最大，此后轮船将保持这一速度做匀速运动．
(1)由P＝Fv可知，当v＝9 m/s时，F＝＝ N＝2.0×107 N，又F－F阻＝ma，故a＝＝ m/s2＝0.8 m/s2.
(2)轮船以最大速度航行时，F′＝F阻＝1.2×107 N，故vm＝＝＝ m/s＝15 m/s.
[答案] (1)0.8 m/s2 (2)15 m/s
6．(14分)图示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02 m/s的匀速运动．g取10 m/s2，不计额外功．求：
(1)起重机允许输出的最大功率；
(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率．
[解析] (1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力．P0＝F0vm ①
P0＝mgvm②
代入数据，有：P0＝5.1×104 W． ③
(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：
P0＝Fv1 ④
F－mg＝ma ⑤
v1＝at1 ⑥
由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s ⑦
t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则
v2＝at ⑧
P＝Fv2⑨
由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W.
[答案] (1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W
1．功率的定义式为P＝W/t，由此可见( )
A．功率的大小由功和做功的时间共同决定
B．做的功越少，功率就越小
C．做功的时间越长，功率就越小
D．物体做功的功率越大，则物体做的功一定越多
A [功率是描述做功快慢的物理量，功率大说明物体做功快，功率小说明物体做功慢．对物体做的功多，如果用的时间很长，那么功率也不一定大．做功少，功率也不一定就小，由功和做功的时间共同决定，反之功率大，做功也不一定多．故A正确，B、C、D错误．]
2．如图所示，质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度水平抛出，经过2 s落地．取g＝10 m/s2.关于重力做功的功率，下列说法正确的是( )
A．下落过程中重力的平均功率是400 W
B．下落过程中重力的平均功率是100 W
C．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400 W
D．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200 W
C [物体2 s下落的高度为h＝gt2＝20 m，落地的竖直分速度为vy＝gt＝20 m/s，所以落到地面前的瞬间重力的瞬时功率是P＝mgvy＝400 W，下落过程中重力的平均功率是＝＝200 W，选项C正确．]
3．在同一高度处有五个完全相同的小球，第一个小球由静止释放，另外四个小球以相同大小的初速度分别沿水平方向、竖直向下方向、斜向上45°方向和斜向下45°方向抛出，最后五个小球都落到同一水平地面上．五个小球落地时重力的瞬时功率分别为P1、P2、P3、P4和P5.不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A．P1＞P2＞P3＞P4＞P5
B．P1＜P2＜P3＜P4＜P5
C．P1＝P2＝P3＝P4＝P5
D．P1＝P2＜P4＝P5＜P3
D [由于重力的功率为P＝mgvy，第一个球与第二个在竖直方向上都是自由落体运动，故落地时二者在竖直方向的速度相等，故P1＝P2，对于第四个球与第五个球，落地时速度大小相等，则竖直方向的分速度相等，但是比第一、二两球大，故P1＝P2＜P4＝P5，对于第三个球，由于其做向下的初速度不为零的匀加速直线运动，故其落地时速度方向竖直向下，并且最大，故P3最大，故选项D正确．]
4．如图所示，质量为60 kg的某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．若她在1 min内做了30个俯卧撑，每次重心c点上升的距离均为0.24 m，则克服重力做的功和相应的功率约为( )
A．430 J,7 W B．720 J,12 W
C．4 300 J,70 W D．7 200 J,120 W
C [克服重力的功为：WG＝nmgh＝30×60×9.8×0.24 J＝4 233.6 J
功率为：P＝＝ W＝70.56 W，故选项C正确，选项A、B、D错误．]
5．“双摇跳绳“是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法．在比赛中，高三某同学1 min摇轻绳240圈，跳绳过程脚与地面接触的时间约为总时间的2/5，则他在整个跳绳过程中的平均功率约为( )
A．15 W B．60 W
C．120 W D．300 W
C [假设该同学的质量约为50 kg, 每次跳跃的时间：t1＝s＝0.5 s
腾空时间：t2＝×0.5 s＝0.3 s
腾空高度：h＝g))＝0.1 125 m
上升过程中克服重力做功：W＝mgh＝50×10×0.1 125 J＝56.25 J
则跳绳的平均功率：＝＝ W＝112.5 W
最接近120 W．故C正确，A、B、D错误．]
6．(多选)如图所示，为一汽车在平直的公路上，由静止开始运动的速度图象，汽车所受阻力恒定．图中OA为一段直线，AB为一曲线，BC为一平行于时间轴的直线，则( )
A．OA段汽车发动机的功率是恒定的
B．OA段汽车发动机的牵引力恒定
C．AB段汽车发动机的功率可能是恒定的
D．BC段汽车发动机的功率是恒定的
BCD [OA为一段直线，说明OA段汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，根据P＝Fv，可知，速度增大，牵引力不变，功率增大，故A错误，B正确；AB为一曲线，斜率逐渐减小，则加速度逐渐减小，牵引力减小，根据P＝Fv可知，牵引力减小，速度增大，功率可能不变，故C正确；BC为一平行于时间轴的直线，则汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，不变，速度也不变，根据P＝Fv可知，功率不变，故D正确．]
7．某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1和k2倍，最大速率分别为v1和v2，则( )
A．v2＝k1v1 B．v2＝v1
C．v2＝v1 D．v2＝k2v1
B [汽车的阻力分别为f1＝k1mg，f2＝k2mg，当汽车以相同功率启动达到最大速度时，有F＝f，故由P＝Fv可知最大速度v＝＝，则＝＝，有v2＝v1，B正确．]
8．质量为m的汽车行驶在平直公路上，在运动中所受阻力不变，当汽车的加速度为a，速度为v时，发动机功率为P1；当功率为P2时，汽车行驶的最大速度为( )
A． B．
C． D．
B [由题意知F－f＝ma，P1＝Fv，由以上两式得f＝.当功率为P2时，汽车行驶的最大速度vm＝＝，B正确．]
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．同一恒力按同样的方式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同一段距离时，恒力做的功和平均功率分别为W1、P1和W2、P2，则二者的关系是( )
A．W1＞W2、P1＞P2 B．W1＝W2、P1＜P2
C．W1＝W2、P1＞P2 D．W1＜W2、P1＜P2
B [恒力做的功仅由力、位移及二者夹角决定，由题意，很显然W1＝W2；沿粗糙面运动时，加速度小，通过相同位移所用时间长，即t1＞t2，根据P＝，则有P1＜P2，故选项B正确．]
2．(多选)一汽车在平直路面上以一定功率(小于额定功率)匀速行驶，速度为v0，从t＝0时刻开始，将汽车发动机的输出功率调整为某个值并保持不变，设汽车行驶过程所受阻力恒定不变，关于汽车从t＝0时刻开始的v?t图象，下图中可能正确的是( )
A B C D
BC [汽车匀速运动，牵引力等于阻力，此时P＝Fv0＝fv0，若在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调为另一个恒定值，且这个定值比P小，则瞬间牵引力减小，牵引力小于阻力，根据牛顿第二定律可知a＝＝，则加速度反向减小，故汽车做加速度减小的减速运动，若在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调为另一个恒定值，且这个定值比P大，则根据P＝Fv可知瞬间牵引力增大，随着速度增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律可知a＝＝，则加速度减小，故汽车做加速度减小的加速运动，故B、C正确．]
3．如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(g取10 m/s2)( )
A．物体加速度大小为2 m/s2
B．4 s末F的功率大小为42 W
C．F的大小为21 N
D．4 s内F做功的平均功率为42 W
B [由速度—时间图象可得物体加速度a＝0.5 m/s2，由牛顿第二定律：2F－mg＝ma得F＝＝10.5 N,4 s末F的功率P＝F·2v＝10.5×2×2 W＝42 W,4 s内F做功的平均功率＝＝＝ W＝21 W，故选项B正确，A、C、D错误．]
4．(多选)如图所示，是汽车牵引力F和车速倒数的关系图象，若汽车质量为2×103 kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为30 m/s，则以下说法正确的是( )
A．汽车的额定功率为6×104 W
B．汽车运动过程中受到的阻力为6×103 N
C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动
D．汽车做匀加速运动的时间是5 s
AD [由图象可知，汽车先做牵引力恒定的匀加速运动，再做额定功率恒定的变加速运动，P额＝F·v＝2×103×30 W＝6×104 W，A正确，C错误；当汽车速度最大时牵引力F＝f＝2×103 N，B错误；汽车匀加速运动的加速度a＝＝2 m/s2，汽车刚达到额定功率时的速度v＝＝10 m/s，所以汽车做匀加速运动的时间t＝＝5 s，D正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共28分)
5．(14分)有一艘质量为1.0×107 kg的轮船，发动机的额定功率是1.8×108 W，假设轮船所受的阻力为1.2×107 N，且始终保持不变，
(1)当发动机以额定功率工作、航行速度为9 m/s时，轮船的加速度大小；
(2)这艘轮船长时间能保持的最大航行速度．
[解析] 由P＝Fv可知，当轮船发动机的功率一定时，v越大，牵引力F越小，又因为在轮船前进的方向上，F－F阻＝ma，所以当轮船以恒定功率启动时，随着v的增大，F减小，a减小，即轮船做加速度逐渐减小的变加速运动，当F＝F阻时，a＝0，轮船速度达到最大，此后轮船将保持这一速度做匀速运动．
(1)由P＝Fv可知，当v＝9 m/s时，F＝＝ N＝2.0×107 N，又F－F阻＝ma，故a＝＝ m/s2＝0.8 m/s2.
(2)轮船以最大速度航行时，F′＝F阻＝1.2×107 N，故vm＝＝＝ m/s＝15 m/s.
[答案] (1)0.8 m/s2 (2)15 m/s
6．(14分)图示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02 m/s的匀速运动．g取10 m/s2，不计额外功．求：
(1)起重机允许输出的最大功率；
(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率．
[解析] (1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力．P0＝F0vm ①
P0＝mgvm②
代入数据，有：P0＝5.1×104 W． ③
(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：
P0＝Fv1 ④
F－mg＝ma ⑤
v1＝at1 ⑥
由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s ⑦
t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则
v2＝at ⑧
P＝Fv2⑨
由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W.
[答案] (1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W