教科版（2019）高一物理必修第二册第四章机械能及其守恒定律-第二节功率阶段练习

高中物理教科版（2019）必修第二册第四章机械能及其守恒定律-第二节功率阶段练习
一、单选题
1．一辆玩具电动小车在平直路面上以6m/s的速度做匀速直线运动，运动过程中牵引力的功率为9W。若某时刻牵引力的功率突然变为6W，且之后保持不变，对之后的运动过程说法错误的是（整个过程小车受到的阻力不变）（　　）
A．小车最终的运动速度为4m/s
B．小车的牵引力最小为1.5N
C．小车的加速度越来越小，直至为零
D．自牵引力的功率突变为6W，到小车再次开始做匀速直线运动的过程中，小车的平均速度小于5m/s
2．小明同学骑自行车沿平直公路匀速行驶。设小明与车的总质量为100kg，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的，取。通过估算可知，小明骑此自行车做功的平均功率最接近（　　）
A．5000W
B．300W
C．100W
D．50W
3．为轿车中的手动变速杆，若保持发动机输出功率不变，将变速杆推至不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1”~“5”挡速度增大，是倒车挡。某型号轿车发动机的额定功率为，在水平路面上行驶的最大速度可达。假设该轿车在水平路面上行驶时所受阻力恒定，则该轿车（　　）
A．以最大牵引力爬坡，变速杆应推至“5”挡
B．该车在水平路面上行驶时受所阻力大小为
C．以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力为
D．以的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率为
4．粗糙水平地面上物体受水平拉力作用，在内其速度与时间图像和该拉力功率与时间图像如图所示，则（　　）
A．滑动摩擦力的大小为
B．内拉力做功为
C．内物体的位移大小为
D．内与内合力做功相等
5．某城市广场喷泉的喷嘴横截面为S，喷泉喷出的水柱超过了高度h。已知水的密度为ρ，重力加速度为g，则用于给喷管喷水的电动机输出功率至少为（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，水平面上有一汽车A，通过定滑轮用绳子拉同一水平面的物体B，使物体B匀速向右运动，物体B与地面的动摩擦因数为0.6，当拉至图示位置时，两绳子与水平面的夹角分别为α、β，二者速度分别为vA和vB，则下列说法错误的是（　　）
A．汽车向右做减速运动
B．若图示位置α<β，则vAC．β从30°到60°的过程中绳子对B的拉力越来越小
D．β从30°到60°的过程中绳子对B的拉力的功率越来越小
7．从同一高度将质量相等的A、B两小球以大小不同的初速度水平抛出。A、B两小球从抛出到落至同一水平地面的过程中，所受重力做的功分别为WA、WB，重力的功率分别为PA、PB，不计空气阻力，则（　　）
A．WA=WB，PA≠PB
B．WA≠WB，PA=PB
C．WA≠WB，PA≠PB
D．WA=WB，PA=PB
8．汽车以恒定功率上坡时，司机往往换档低速行驶，其主要目的是（　　）
A．获得较小的牵引力
B．保持牵引力不变
C．获得较大的牵引力
D．减小坡面的阻力
9．汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市区时，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。设汽车行驶时所受的阻力恒定，则下面四个图像中，哪个图像正确表示了司机从减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（　　）
A．
B．
C．
D．
10．质量为m的汽车，启动后发动机以额定功率P沿水平道路行驶，经过一段时间后将达到以速度v匀速行驶，若行驶中受到的摩擦阻力大小不变，则在加速过程中车速为时，汽车的加速度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．0
11．一质量为m的汽车原来在平直路面上以速度v匀速行驶，发动机的输出功率为P。从某时刻开始，司机突然加大油门将汽车发动机的输出功率提升至某个值并保持不变，结果汽车在速度到达2v之后又开始匀速行驶。若汽车行驶过程所受路面阻力保持不变，不计空气阻力。则汽车速度从v增大到2v的过程中（　　）
A．发动机的输出功率为2P
B．汽车做匀加速运动
C．汽车的平均速度为v
D．发动机产生的牵引力增大
12．一质量为m的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为v时，其加速度大小为a，设汽车所受的阻力恒为f．以下说法正确的是
A．汽车的功率为fv
B．当汽车的速度增加到2v时，加速度为
C．汽车行驶的最大速率为(1+)v
D．当汽车的速度为时v，行驶的距离为
二、填空题
13．某人站在20m的平台上，使重为0.1kg的物体以15m/s的初速度做竖直上抛运动，它从第1秒末到第3秒末之间的位移为______。第末重力的功率为______W。（g取10m/s2）
14．高铁在水平直轨道上高速运行时，假设空气阻力占全部阻力的75%，在空气阻力中90%是车头和车尾形成的压强差阻力，如图所示。某列车在前进时，大气压p0，车头压强1.005p0，车尾压强0.985p0，车身截面积等效为S。则该列车匀速前进过程中，全部阻力大小为_________。保持列车牵引功率不变，进入平直隧道后，车头压强变为1.010p0，车尾压强变为0.980p0，如果认为压强差阻力在总阻力中所占比例不变，列车匀速前进的车速将变为隧道外车速的_________%。
15．质量为2t汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍.当速度为时，加速度为，此时汽车的牵引力为___________；功率为____________W；若保持此时的功率不变，汽车能达到的最大速度是___________。（）
16．某型号汽车发动机的额定功率为54kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度为______m/s，在同样的阻力下，如果汽车在水平路面上匀速行驶的速度为54km/h，则发动机输出的实际功率是______kw。
三、实验题
17．某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为
1.00kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；
③接通打点计时器（其打点周期为
0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器电源。上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如
图乙所示。
请你分析数据，回答下列问题（设整个过程中小车所受阻力恒定，结果保留两位有效数字）：
(1)该电动小车运动的最大速度为____m/s；
(2)该电功小车关闭电源后小车运动的加速度大小为____m/s2；
(3)该电动小车的额定功率为____W。
18．小鲁为研究物体所受空气阻力与物体运动速度的关系，小鲁约小明在一个无风的周末开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上．小鲁打开汽车天窗，将如图甲所示装置固定在汽车车顶.小明依次以5m/s、10m/s、15m/s、20m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离，小鲁依次将汽车不同行驶速度时的弹簧测力计的示数记录在下表中.
汽车速度v/（m?s-1）
5
10
15
20
弹簧测力计示数F/N
0.20
0.82
3.30
(1)如图乙所示，为小鲁同学在车速稳定在15m/s时用手机拍下的测力计照片，此时测力计示数为________N
(2)实验装置中用小车而不是木块，并将其放在表面平滑的木板上，目的是为了减小_________对实验结果的影响．
(3)分析上表中的实验数据，则当弹簧测力计的读数稳定在2.40N时，车速为______m/s.（计算结果保留2位有效数字）
19．某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如图实验：
①将电动小车、纸带和打点计时器等按如图甲所示安装；
②接通打点计时器电源（其打点周期为0.02s）；
③使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，小车开始做匀减速运动，小车在整个运动中所受阻力恒定。在小车匀速运动后，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示，请你分析纸带数据，回答下列问题（结果保留2位有效数字）：
（1）该电动小车运动的最大速度v＝________m/s；
（2）关闭小车电源后，小车的加速度大小a＝________m/s2；
（3）从下列给出的物理量中，选出恰当物理量的符号，写出小车的额定功率P的表达式，P＝________。（小车的质量m；斜面的高度h；斜面的倾角θ；小车最大速度v；关闭电源后小车加速度a）。
参考答案
1．B
【详解】
A．功率改变之前，由，得阻力
功率改变后，小车再次匀速运动时，由得
得小车最终运动的速度大小为
选项A正确，不符合题意；
B．小车功率刚变为6W时牵引力最小，由，得牵引力最小值为
故B错误，符合题意；
C．功率改变后小车先做减速运动，由
知，小车的加速度越来越小，直至为零，故C正确，不符合题意；
D．自牵引力的功率突变至小车再次开始匀速运动，小车做加速度减小的减速运动，通过小车的图像与匀变速运动的图像对比，可得平均速度小于，选项D正确，不符合题意。
故选B。
2．C
【详解】
小明骑车的速度约为v=5m/s，牵引力
则小明骑此自行车做功的平均功率最接近
P=Fv=100W
故选C。
3．C
【详解】
，
A．根据
可知，以最大牵引力爬坡，速度应最小，因此变速杆应推至“1”挡，A错误；
BC．最大速度行驶时
此时
B错误，C正确；
D．以的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率
D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．由图可知物体在内做匀速运动，则有，故A错误；
B．由可知，该拉力功率与时间图像的图线与时间轴围成的面积大小就等于拉力做功的大小，即为，故B错误；
C．由其速度与时间图像的面积关系可得内物体的位移大小为30m，故C错误；
D．由图可知物体在内做匀速运动，合力为0，则内与内合力做功相等，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
设喷嘴处水最小速度为，上升的高度刚好为，则
解得
设经过时间，喷嘴处喷出的水为，则
根据动能定理可得
解得
故ACD错，B对。
故选B。
6．C
【详解】
A．A、B两物体的速度分解如图：
由图可知
物体B匀速向右运动，所以增大，减小，又α减小，增大，所以减小，即汽车向右做减速运动，选项A正确，不符合题意；
B．若图示位置，则，选项B正确，不符合题意；
C．对物体B，由平衡知识得
解得
由数学知识可知，β从30°到60°的过程中绳子对B的拉力先减小后增大，选项C错误，符合题意；
D．因为β从30°到60°的过程中绳子对B的拉力的功率
则拉力的功率逐渐减小。选项D正确，不符合题意。
故选C。
7．D
【详解】
重力做功为
由题意可知，两小球质量相等，下落高度相同，则两小球重力做的功相等，即WA=WB，两球空中飞行时间为
下落过程中重力的功率为
联立方程可得
PA=PB
故选D。
8．C
【详解】
根据功率的计算式可知，当功率一定时，降低速度可以增大机车的牵引力。
故选C。
9．B
【详解】
汽车匀速行驶时牵引力等于阻力；功率减小一半时，汽车的速度由于惯性来不及变化，根据功率和速度关系公式，牵引力减小一半，小于阻力，合力向后，汽车做减速运动，由公式可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故物体做加速度不断减小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，加速度减为零，物体重新做匀速直线运动；
故选B。
10．B
【详解】
当汽车匀速行驶时，有
车速为时，汽车的牵引力
车速为时，由牛顿第二定律得
故B正确，ACD三项错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．因为阻力不变，根据做功公式
汽车在速度到达2v之后
故A正确。
BCD．汽车若做匀加速运动，则平均速度为
而汽车随速度的增加，由公式可知牵引力减小，则加速度减小
，即汽车做加速度减小的加速运动，则平均速度不等于v，故BCD错误。
故选A。
12．C
【详解】
A项：汽车做加速运动，由牛顿第二定律有：，所以，所以汽车的功率为
，故A错误；
B项：当汽车的速度增加到2v时，此时的牵引力为
，由牛顿第二定律有：，即
解得：，故B错误；
C项：当汽车的牵引力与阻力相等时，汽车速度最大，即，故C正确；
D项：由于以恒定的功率行驶，即做加速度减小的加速运动，行驶的距离不能用即，故D错误．
点晴：对于恒定功率运动的过程，是一个变加速运动的过程，故不能用匀变速直线运动的规律求解位移，对于机车启动问题主要抓主和这两个公式即可求解．
13．-10m
25W
【详解】
[1]运用全过程法（取向上为正）有
vt
=
v0
-
gt
代入数据得
v1=
5m/s，v2=
-15m/s
根据速度位移公式有
代入数据有
x
=
-10m
则第1秒末到第3秒末之间的位移为-10m。
[2]利用全程法检验第4s末物体是否已经撞到地面（取向上为正）有
x4
=
v0t
-gt2
代入数据
x
=
-20m
则物体刚刚要落地，再根据速度时间关系有
v4
=
v0
–
gt
代入数据有
v4=
-25m/s
根据瞬时功率的求解公式有
P
=
mgvcosθ
代入数据有
P
=
25W
则第末重力的功率为25W。
14．
66.7
【详解】
[1]头和车尾形成的压强差阻力为
全部阻力大小为
[2]设列车牵引力功率为，当牵引力等于阻力时，列车做匀速直线运动，则有
列车匀速前进的车速将变为隧道外车速的百分比为
15．1000
4000
20
【详解】
[1]汽车行驶时的阻力
f=0.01mg
当汽车速度v=4m/s时，汽车的牵引力为F，则有
F-f=ma
可得
F=ma+f=2000×0.4+0.01×20000=1000N
[2][3]根据
P=Fv
可得汽车的功率
P=Fv=1000×4=4000W
当牵引力等于阻力时，速度最大，则
16．30
27kW
【详解】
[1]汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，即
由功率的表达式可得
[2]
由功率的表达式可得
17．1.5
2.0
3.0
【详解】
(1)[1]纸带上点迹最稀疏处，速度最大，由于打点的时间间隔为0.02s，计数点间的时间间隔为0.04s
(2)[2]根据
在计数点中，5.78cm不能选，因为这个时间间隔内，可能有匀速和减速两种运动，因此
可得
(3)[3]匀速运动时，小车的牵引力等于阻力
因此小车的额定功率
18．1.80
摩擦力
17
【详解】
(1)由图可知测力计示数为1.80N，(2)
用小车，将滑动摩擦变为滚动摩擦，放在表面平滑的木板上，减小了接触面的粗糙程度，所以可以减小摩擦力；(3)当车速稳定时，根据二力平衡条件可知，弹簧测力计的示数等于空气阻力的大小，对表中的数据分析：，说明空气阻力与速度的二次正比，即，故当示数为4.00N时车速为.
19．2.0
2.5
mav
【详解】
(1)[1]根据纸带可知，当所打的点点距均匀时，表示物体匀速运动，此时速度最大，故有
==2.0m/s
(2)[2]由纸带数据可知
根据a=有
a==2.5m/s2
方向与运动方向相反。
(3)[3]当汽车达到额定功率，匀速运动时有
F=f
所以