人教版高中物理必修二检测：课时训练15功率 word版含答案 5页

课时训练 15 功率 题组一 功率 1.下列关于功率的说法,正确的是( ) A.力对物体做的功越多,功率就越大 B.做功时间短的机械,功率大 C.完成相同的功,用的时间越长,功率越大 D.功率大的机械在单位时间内做的功会更多 解析:功率与做功多少没有必然的联系,选项 A、B 错误;完成相同的功,用时越长,功率越小,选 项 C 错误。 答案:D 2.某同学进行体能训练,用 100 s 的时间跑上 20 m 的高楼,试估算他登楼时的平均功率最接近 的数值是( ) A.10 W B.100 W C.1 kW D.10 kW 解析:要求出人的平均功率,就要求对该同学的质量大小有比较切合实际的估计。设 m 人=50 kg, 则有 W=100 W。所以选 B。 答案:B 3.汽车上坡的时候,司机必须换挡,其目的是( ) A.减小速度,得到较小的牵引力 B.增大速度,得到较小的牵引力 C.减小速度,得到较大的牵引力 D.增大速度,得到较大的牵引力 解析:汽车在上坡时,汽车的牵引力除了需要克服阻力以外,还要克服重力沿斜坡向下的分力, 所以需要增大牵引力,由 F=可知,在 P 不变时,要增大牵引力,必须减小速度。 答案:C 4.从距离地面 5 m 的高处将质量为 0.5 kg 的物块以 5 m/s 的速度水平抛出,不计空气阻力,重力 加速度取 10 m/s2。求: (1)物块落地时的速度大小; (2)物块在空中飞行过程中重力做功的平均功率; (3)物块刚要落地时重力的瞬时功率。 解析:(1)落地时竖直分速度 vy==10 m/s,所以落地速度 v==5 m/s。 (2)空中飞行时间 t==1 s 所以重力的平均功率 P==25 W。 (3)刚要落地时重力的瞬时功率 P=mgvy=0.5×10×10 W=50 W。 答案:(1)5 m/s (2)25 W (3)50 W 题组二 机车启动问题 5.火车在水平轨道上做匀加速直线运动过程中,若阻力不变,则牵引力 F 和 F 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 解析:火车做匀加速直线运动,牵引力不变,速度逐渐增大,由公式 P=Fv,其功率 P 不断变大,A 正确。 答案:A 6.汽车在平直公路上以速率 v0 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。图示四个图象中能正确表示从司机减小 油门开始,汽车的速度与时间关系的是( ) 解析:汽车以 v0匀速行驶,功率为 P 时,F=Ff=。当 P 变为 P 时,F 变为,小于 Ff,汽车减速前进,a=,v 减小,|a|减小,当 a=0 时,匀速前进,此时,-Ff=0,=Ff=,则 v=v0,由以上分析可知只有 C 正确。 答案:C 7.完全相同的两辆汽车,都拖着完全相同的拖车以相同的速度在平直公路上匀速齐头并进,某 一时刻两拖车同时与汽车脱离之后,甲汽车保持原来的牵引力继续前进,乙汽车保持原来的功 率继续前进,则一段时间后(假设均未达到最大功率) ( ) A.甲车超前,乙车落后 B.乙车超前,甲车落后 C.它们仍齐头并进 D.甲车先超过乙车,后乙车又超过甲车 解析:拖车与汽车脱离之前,牵引力大小等于摩擦力,脱离之后,汽车受到的摩擦力 Ff 减小,因为 甲汽车的牵引力 F 保持不变,所以其将做匀加速直线运动,加速度大小为 a=,而乙汽车保持原 来的功率不变做加速运动,根据 P=Fv 可知,其牵引力会随其速度的逐渐增大而减小,其加速度 大小会从 a=逐渐减小,可见,甲车的速度较大,甲车超前,乙车落后。 答案:A 8.某型号汽车发动机的额定功率为 60 kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是 1 800 N,若发动 机在额定功率下汽车匀速行驶,则速度为多大?在同样的阻力下,如果行驶速度只有 54 km/h, 则发动机输出的实际功率是多少? 解析:汽车在以额定功率 P=60 kW 匀速行驶时,其受到的阻力 F=1 800 N。 由于 P=Fv,所以 v= m/s=120 km/h。 在同样的阻力下,以较低的速度行驶时,v'=54 km/h=15 m/s,于是 P'=Fv'=1 800×15 W=27 kW。 答案:120 km/h 27 kW (建议用时:30 分钟) 1.质量为 5 kg 的小车在光滑的水平面上做匀加速直线运动。若它在 2 s 内从静止开始速度增 加到 4 m/s,则在这一段时间里外力对小车做功的平均功率是( ) A.40 W B.20 W C.10 W D.5 W 解析:小车做的是匀加速直线运动,加速度 a==2 m/s2,小车受到的合外力为 F=ma,所以合外力 对小车做功的平均功率为 P=F=5×2× W=20 W,B 正确。 答案:B 2. 如图是甲、乙两物体做功与所用时间的关系图象,那么甲物体的功率 P 甲与乙物体的功率 P 乙 相比是( ) A.P 甲>P 乙 B.P 甲

P2 C.W1>W2,P1>P2 D.W1>W2,P1=P2 解析:由于拉力相同而又通过相同的位移,根据 W=Fl 可知拉力对物体做的功一样多,但由于沿 光滑水平面前进时间短,所以 P1>P2,故 B 正确。 答案:B 5. 飞行员进行素质训练时,抓住秋千竿由水平状态开始下摆,到达竖直状态的过程中(如图所示) 飞行员所受重力的瞬时功率的变化情况是( ) A.一直增大 B.一直减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大 解析: 对飞行员受力及运动分析如图所示,在 A 位置,飞行员受重力但速度为 0,所以 P=mgv=0;在 B 位置,飞行员受重力 mg,速度为 v,α=90°,所以 P=Fvcos α=0;在 A、B 之间的任意位置 C, 0°<α<90°。由 P=Fvcos α知 P 为一个大于 0 的数值,所以运动员所受重力的瞬时功率的变 化情况是先增大后减小。 答案:C 6.设汽车行驶时所受阻力与它的速度成正比,如果汽车以 v 的速度匀速行驶时,发动机的功率 为 P。当汽车以 2v 的速度匀速行驶时,汽车发动机的功率为( ) A.P B.2P C.3P D.4P 解析:这是一个变力做功的问题。由题意知汽车以速度 v 匀速行驶时,汽车的牵引力为 F1=Ff=kv,此时汽车的功率为 P=F1v=kv2 ① 当汽车以 2v 的速率匀速行驶时, 汽车的牵引力变为 F2=Ff'=k·2v,此时汽车的功率变为 P2=F2v2=4kv2 ② 结合①②两式可得 P2=4P。 答案:D 7.(多选)甲、乙两个质量相同的小球,在距地面相同的高处,以不同的初速度水平抛出,速度 v 甲∶ v 乙=2∶1,不计空气阻力,以下说法正确的是( ) A.从抛出到落地的过程中,重力对甲球做功的平均功率大 B.从抛出到落地的过程中,重力对两球做功的平均功率相等 C.落地时,重力对甲球做功的瞬时功率大 D.落地时,重力对两球做功的瞬时功率相等 解析:从抛出到落地的过程中,重力做功相等。W 甲=W 乙=mgh,下落时间相等 t 甲=t 乙=。由 P= 可知,重力对两球做功的平均功率相等,A 错,B 对。落地时,两球的竖直分速度相等 v 甲竖=v 乙竖 =。而重力做功的瞬时功率等于重力与物体竖直分速度的乘积,所以瞬时功率相等,C 错,D 对。 答案:BD 8. (多选)一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前 5 s 内做匀加速直线运动,5 s 末达到额定功率, 之后保持额定功率运动,其 v-t 图象如图所示。已知汽车的质量 m=2×103 kg,汽车受到地面的 阻力为车重的,g 取 10 m/s2,则( ) A.汽车在前 5 s 内的牵引力为 4×103 N B.汽车在前 5 s 内的牵引力为 6×103 N C.汽车的额定功率为 60 kW D.汽车的最大速度为 30 m/s 解 析 : 由 题 图 知 前 5 s 的 加 速 度 a==2 m/s2, 由 牛 顿 第 二 定 律 知 前 5 s 内 的 拉 力 F=kmg+ma=(0.1×2×103×10+2×103×2) N=6×103 N,故选项 B 正确,选项 A 错误;又 5 s 末达到额 定功率 P=Fv5=6×103×10 W=60 kW,最大速度 vmax= m/s=30 m/s,故选项 C、D 正确。 答案:BCD 9.一杂技演员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演,如图所示,若车运动的速率恒为 20 m/s,人 与车质量之和为 200 kg,车所受阻力与轨道间的弹力成正比(比例系数 k=0.1)。车通过最低点 A 时发动机的功率为 12 kW,求车通过最高点 B 时发动机的功率为多少。(g 取 10 m/s2) 解析:车通过最低点 A 点时:FNA-mg=m, PA=FAv=μFNAv=μv(mg+m) 车通过最高点 B 点时:FNB+mg=m,PB=FBv=μFNBv=μv(m-mg) 由上述两功率方程联立求解,得 PB=PA-2μmgv=4 kW。 答案:4 kW 10. 某探究性学习小组对一辆自制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 图象,已知小车 在0~t1时间内做匀加速直线运动,t1~10 s时间内小车牵引力的功率保持不变,7 s末达到最大速 度,在 10 s 末停止遥 控让小车自由滑行,小车质量 m=1 kg,整个过程中小车受到的阻力 Ff 大小不变。求: (1)小车所受阻力 Ff 的大小; (2)在 t1~10 s 内小车牵引力的功率 P; (3)求出 t1 的值及小车在 0~t1 时间内的位移。 解析:(1)在 10 s 末撤去牵引力后,小车只在阻力 Ff 作用下做匀减速运动,由题图可得减速时加 速度的大小为 a=2 m/s2 则 Ff=ma=2 N。 (2)小车做匀速运动阶段即 7~10 s 内,设牵引力为 F,则 F=Ff 由题图可知 vm=6 m/s 解得 P=Fvm=12 W。 (3)设对应的位移为 x1,在第一段内的加速度大小为 a1,则由 P=F1v1 得 F1=4 N, F1-Ff=ma1 得 a1=2 m/s2, 则 t1==1.5 s,x1=a1=2.25 m。 答案:(1)2 N (2)12 W (3)1.5 s 2.25 m