高中物理沪科版 (2019)必修 第二册第1章 功和机械能1.2 功与功率课时作业

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册第1章 功和机械能1.2 功与功率课时作业，共12页。
【精挑】1.2功与功率-2练习一．填空题1．一个重10N物体从高处由静止开始自由下落，不计空气阻力，则3s内重力对物体做的功为　    　J；第3s末重力的瞬时功率为　    　W．（g取10m/s2） 　    
2．质量为1kg的物体沿倾角为30°的．长为0.2m的光滑斜面从斜面顶端下滑到斜面底端，重力的平均功率为　      　，重力的瞬时功率为　         ． 3．轮船航行时阻力f=kV2，则当船以额定功率P行驶时，最大速度Vm=　        　；当船速为V1时，船的加速度为 　             ． 4．汽车发动机的功率为60kw其总质量为5t．在水平路面上行驶时，所受阻力恒为5.0×103N．汽车所能达到的最大速度为　     　，若汽车以0.5m/s，的加速度由静止开始做匀加速运动 这一过程能维持的时间为　   　． 5．质量为2t的汽车，发动机输出功率恒为30kW，在水平公路上能达到的最大速率为15m/s则汽车运动中所受阻力为　    　N；当汽车的速度为10m/s时的加速度为　   　 m/s2． 　 6．质量为m=1kg的物体从空中自由下落，不计空气阻力，g取10m/s2，则物体下落第3s内重力做功为　     　J；物体下落前3s内重力做功的平均功率是　     　W. 7．一架质量为2000kg的飞机，在跑道上匀加速滑行500m后以216km/h的速度起飞，如果飞机滑行时受到的阻力是它自重的0.02倍，则发动机的牵引力是　      　N，飞机离地时发动机的瞬时功率是　       　．  8．质量为m的汽车行驶在平直的公路上，在运动中汽车所受阻力恒定，当汽车加速度为a．速度为v时发动机的功率为P1，汽车所受阻力为　　   ，当汽车的功率为P2时，汽车行驶的最大速度为　　     ． 9．汽车发动机的功率为60kW，若汽车总质量为5×103 kg，在水平路面上行驶时，所受阻力大小恒为5×103 N，则汽车所能达到的最大速度为　    　m/s；若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程能维持的时间为　    　s．10．汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为P0=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5×103N，汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度　     　m/s． 11．质量为4000kg的汽车在水平公路上行驶的过程中，保持发动机的输出功率为30kW，且所受阻力恒为2000N不变，所能达到的最大速度为    m/s；当汽车的速度为10m/s时，汽车的加速度为       m/s2； 当汽车的加速度为1m/s2时，汽车的速度为      m/s． 12．如图，长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球．一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与竖直方向成θ角时，拉力F=　         　，此时拉力F的功率P=　              　．（重力加速度为g） 13．质量m=2kg的物体从距地面45m的高处自由下落，在t=2s的时间内重力所做的功为　      　，在这段时间内重力做功的平均功率为　       　，在2s末重力做功的瞬时功率为　       　，在这个过程中物体的机械能　      　．（填不变．变大．或变小）（g=10m/s2） 14．斜面倾角θ，斜面长S，固定在水平地面上，质量为m的小物体（看作质点）放在斜面顶端，物体与斜面间动摩擦因数为μ，从静止释放物体m，物体加速下滑到斜面底端时速度大小为　　          ，重力的瞬时功率为　                 　． 15．如图，汽车在平直路面上匀速运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与滑轮间的绳保持水平，当牵引轮船的绳与水平方向成θ角时，轮船速度为v，绳的拉力对船做功的功率为P，此时绳对船的拉力为　　       ．若汽车还受到恒定阻力f，则汽车发动机的输出功率为　              　． 16．汽车的质量为m=6.0×103kg，额定功率为Pe=90kW，沿水平道路行驶时，阻力恒为重力的0.05倍，g取10m/s2，汽车沿水平道路匀速行驶的最大速度是　    　m/s，当汽车的速度为20m/s时的加速度大小为　   　m/s2．17．物体在竖直向上．大小为24N的拉力作用下，由静止开始以2m/s2的加速度匀加速上升．在前5s内该拉力的平均功率为　    　W，5s末该拉力的瞬时功率为　     　W． 18．将质量为20kg的物体从静止开始以2m/s2的加速度竖直提升4m，则在整个运动过程中拉力做功的平均功率为　       　W；物体上升到4m高处的瞬间，拉力的瞬间功率为　        　W（g取10m/s2）．　 
参考答案与试题解析1．【答案】450，300【解析】考点： 功率．平均功率和瞬时功率．专题： 功率的计算专题．分析： 根据自由落体运动的位移时间公式求出3s内的位移，从而得出3s内重力对物体做功的大小．根据速度时间公式求出3s末的速度，结合瞬时功率的公式求出3s末重力的瞬时功率．解答： 解：3s内下降的高度为：h=，则重力做功为：W=mgh=10×45J=450J；3s末物体的速度为：v=gt=10×3m/s=30m/s，则重力的瞬时功率为：P=mgv=10×30W=300W．故答案为：450，300．点评： 本题考查功和功率公式的基本运用，知道平均功率和瞬时功率的区别，掌握这两种功率的求法．  2．【答案】W，W【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率【分析】（1）求出从斜面顶端由静止下滑到斜面底端的时间，根据P=求出重力的平均功率．（2）求出滑块滑到底端时的速度，根据P=mgvsinθ求出重力的瞬时功率【解答】解：（1）物体受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：mgsin30°=ma解得：a=gsin30°=5m/s2根据运动学公式，有：L=解得：t=；重力做功W=mgLsinθ=故重力做功的平均功率为：；（2）到达斜面底端时物体的速度为v=at=5×=m/s；到达斜面底端时物体的重力的瞬时功率为：P=mgvcos60°=；故答案为：W，W．【点评】解决本题的关键掌握平均功率和瞬时功率的求法，要注意瞬时功率的表达式是P=Fvcosθ　 3．【答案】；（﹣kv12）【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率【分析】当汽车以额定功率行驶时，随着汽车速度的增加，汽车的牵引力会逐渐的减小，所以此时的汽车不可能做匀加速运动，直到最后牵引力和阻力相等，到达最大速度之后做匀速运动【解答】解：（1）汽车有最大速度时，此时牵引力与阻力平衡，由此可得：P=F牵？vm=f？vm解得：，当船速为v1时，牵引力为F=，根据牛顿第二定律得：a==（﹣kv12）故答案为：；（﹣kv12）【点评】本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉． 4．【答案】12m/s；16s【解析】考点： 功率．平均功率和瞬时功率．专题： 功率的计算专题．分析： （1）当a=0时，即F=f时，汽车的速度最大．（2）根据牛顿第二定律求出汽车的牵引力，再根据v=，求出汽车匀加速运动的末速度，从而求出匀加速运动的时间．解答： 解：当a=0时，速度最大．此时F=f．则．牵引力F=f+ma=5000+5000×0.5=7500N    匀加速运动的末速度v=．=16s．故答案为：12m/s；16s点评： 解决本题的关键会根据汽车的受力情况判断运动情况．知道在水平面上行驶当牵引力等于阻力时，速度最大． 5．【答案】2000；0.5【解析】考点： 功率．平均功率和瞬时功率．专题： 功率的计算专题．分析： 当汽车以额定功率行驶时，随着汽车速度的增加，汽车的牵引力会逐渐的减小，当牵引力和阻力相等，速度最大，根据P=fv求解阻力，当汽车的速度为10m/s时，根据P=fv求出牵引力，根据根据牛顿第二定律求解加速度．解答： 解：当牵引力和阻力相等时，汽车的速度最大，由P=Fv=fv可得：f=N=2000N当汽车的速度为10m/s时，根据P=Fv得：F==3000N根据牛顿第二定律得：a=故答案为：2000；0.5点评： 本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉． 6．【答案】250；150.【解析】考点： 功率．平均功率和瞬时功率；自由落体运动.专题： 功率的计算专题.分析： 由自由落体运动的位移公式求出物体的位移，然后由功的计算公式求出功，最后由功率公式求出平均功率.解答： 解：2s内物体的位移：h1=gt12=×10×22=20m， 3s内物体的位移：h2=gt22=×10×32=45m，第3s内的位移：h=h2﹣h1=45﹣20=25m，第3s内重力做功：W=mgh=1×10×25=250J，前3s内重力的平均功率：P====150W；故答案为：250；150.点评： 本题考查了求重力做功与重力的平均功率问题，分析清楚物体运动过程，应用匀变速直线运动的位移公式求出物体的位移是正确解题的前提与关键，应用功的计算公式与功率公式可以解题.7．【答案】7.6×103，4.56×105W【解析】考点： 功率．平均功率和瞬时功率．专题： 功率的计算专题．分析： 根据动能定理求出飞机受到的牵引力；根据P=Fv求解起飞时发动机的瞬时功率．解答： 解：从静止到起飞的过程中，根据动能定理得：mv2﹣0=（F﹣0.02mg）x带入数据得：×2000×602=（F﹣0.02×20000）×500解得：F=7600N=7.6×103N；飞机离地时发动机的瞬时功率P=Fv=7600×60=456000W=4.56×105W故答案为：7.6×103，4.56×105W．点评： 本题考查了动能定理的基本运用，比较简单，运用动能定理解题时，首先要明确研究对象和研究的过程，分析过程中有哪些力做功，根据动能定理列式求解． 8．【答案】（1）汽车所受阻力为（2）汽车行驶的最大速度为 【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率【分析】汽车的功率可由牵引力与速度乘积来表达，当汽车的速度为V时，有P1=FV 可求出F，再有牛顿第二定律求解出阻力； 当汽车以额定功率运动时，此时做匀速运动，则牵引力等于运动阻力速度达到最大，有P=fV可求出最大速度．【解答】解：（1）发动机的功率为P1时有P1=FV   ①汽车在水平方向上受的牵引力和阻力，F﹣f=ma   ②有①②联立解得f=（2）当汽车的功率为P2时，当牵引力F'=f时，速度达到最大f=P2V′V′=答：（1）汽车所受阻力为（2）汽车行驶的最大速度为【点评】功率与速度的比值来得出牵引力，从而再由牛顿运动定律来列式求解．当达到最大速度时，牵引力等于阻力．注意此处的功率必须是额定功率　 9．【答案】12，16【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律【分析】当汽车在速度变大时，根据F=，牵引力减小，根据牛顿第二定律，a=，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大．以恒定加速度开始运动，速度逐渐增大，根据P=Fv，发动机的功率逐渐增大，当达到额定功率，速度增大，牵引力就会变小，所以求出达到额定功率时的速度，即可求出匀加速运动的时间．【解答】解：当a=0时，即F=f时，速度最大．所以汽车的最大速度=12m/s．以恒定加速度运动，当功率达到额定功率，匀加速运动结束．根据牛顿第二定律，F=f+ma匀加速运动的末速度===8m/s．所以匀加速运动的时间t=．故本题答案为：12，16．【点评】解决本题的关键理解汽车的起动问题，知道加速度为0时，速度最大．　  10．【答案】32【解析】考点： 功率．平均功率和瞬时功率．专题： 功率的计算专题．分析： 汽车在额定功率下启动过程中，当牵引力等于阻力时，速度达到最大解答： 解：当牵引力等于阻力时，速度达到最大由P=Fv=fv得v=故答案为：32点评： 解决本题的关键会根据汽车的受力判断其运动情况，当牵引力等于阻力时，速度达到最大11．【答案】15，0.25，5【解析】考点：功率．平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律． 专题：功率的计算专题．分析：汽车以恒定功率启动，速度不断增加，根据P=Fv，牵引力不断减小；根据F﹣f=ma，加速度不断减小；当加速度减小为零时速度达到最大．解答：解：发动机的输出功率为30kW，所受阻力大小为法2000N达到最大速度后是匀速运动，根据平衡条件，有：F=f所能达到的最大速度为：vm===15m/s当汽车的速度为10m/s，牵引力为：F1===3000N根据牛顿第二定律，有：F1﹣f=ma，解得：a===0.25m/s2，当汽车的加速度为1m/s2，根据牛顿第二定律，有：F2﹣f=ma，解得：F2=2000+4000×=6000N，牵引力为：v2===5m/s故答案为：15，0.25，5点评：本题关键明确汽车的恒定功率启动是加速度不断减小的加速运动，然后根据P=Fv求解牵引力，根据牛顿第二定律求解加速度12．【答案】2mgtgθ，mgLωsinθ【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率；力矩的平衡条件．【专题】定量思想；方程法；功率的计算专题．【分析】先根据力矩平衡条件求出拉力F的大小，再根据瞬时功率表达式求拉力的功率【解答】解：先求拉力F的大小．根据力矩平衡，有：F？？cosθ=mgLsinθ解得：F=2mgtanθ速度v=ω？力与速度的夹角θ=30°，所以功率：P=Fvsinθ=mgLωsinθ故答案为：2mgtgθ，mgLωsinθ【点评】本题考查力矩平衡，线速度与角速度关系，瞬时功率公式等．关于力矩平衡的知识点　 13．【答案】400J，200W，400W，不变【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率．【分析】根据位移时间公式求出2s内下降的高度，从而得出重力做功的大小，结合平均功率的公式求出重力做功的平均功率，根据速度时间公式求出2s末的速度，结合瞬时功率的公式求出重力做功的瞬时功率，在运动的过程中，只有重力做功，机械能守恒．【解答】解：2s内下降的高度h=，则重力做功WG=mgh=20×20J=400J，这段时间内重力做功的平均功率．2s末的瞬时速度v=gt=10×2m/s=20m/s，则重力做功的瞬时功率P=mgv=20×20W=400W．在运动的过程中，只有重力做功，机械能不变．故答案为：400J，200W，400W，不变． 14．【答案】，mgsinθ【解析】考点： 机械能守恒定律；功率．平均功率和瞬时功率．专题： 机械能守恒定律应用专题．分析： 根据动能定理求速度，由公式P=mgvsinθ求重力的瞬时功率．解答： 解：设物体加速下滑到斜面底端时速度大小为v，根据动能定理得  mgSsinθ﹣μmgScosθ=则得 v=重力的瞬时功率为 P=mgvsinθ=mgsinθ故答案为：，mgsinθ．点评： 本题涉及力空间距离的效果要优先考虑动能定理，要注意重力的瞬时功率不等于mgv，可将重力分解来理解．15．【答案】，fvcosθ+P【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率．【分析】将船的速度分解为沿绳子方向和垂直绳子方向，结合沿绳子方向的速度大小以及拉力的功率大小求出绳对船的拉力大小．根据汽车做匀速直线运动求出汽车的牵引力，从而得出汽车发动机的功率．【解答】解：船的速度沿绳子方向的分速度v1=vcosθ，根据P=Fv1得，绳对船的拉力大小F=．根据平衡得，汽车的牵引力F′=F+f=，则汽车发动机的功率P′=F′v1=P+fvcosθ．故答案为：，fvcosθ+P．　 16．【答案】30，0.25【解析】【分析】当牵引力等于阻力时，速度最大，根据P=fvm求出最大速度，根据P=Fv求出汽车的牵引力，结合牛顿第二定律求出汽车的加速度．【解答】解：当汽车的牵引力与阻力相等时，速度最大，根据P=fvm得，最大速度m/s=30m/s，根据Pe=Fv得，汽车的牵引力F=，则加速度a=．故答案为：30，0.25．【点评】本题考查了机车的启动问题，知道发动机功率．牵引力．速度的关系，知道加速度为零时，速度最大．  17．【答案】120，240【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率【分析】拉力是恒力，直接由功的计算公式求出拉力做的功，再由P=求出拉力的平均功率．由速度公式求出5s末的速度，由P=Fv求拉力的瞬时功率．【解答】解：在前5s内物体上升的高度 h===25（m）拉力做的功 W=Fh=24×25J=600J在前5s内该拉力的平均功率为 ==120W5s末物体的速度 v=at=10m/s则5s末该拉力的瞬时功率为 P=Fv=240W故答案为：120，240．【点评】求物体的平均功率和瞬时功率的时候一定要注意对公式的选择，瞬时功率只能用P=Fv来求解．P=一般用来求出平均功率． 18．【答案】480，960【解析】【考点】功率．平均功率和瞬时功率【分析】根据牛顿第二定律求出拉力的大小，根据拉力做功的大小，结合平均功率公式求出拉力做功的平均功率．根据速度位移公式求出物体的速度，结合瞬时功率的公式求出拉力的瞬时功率．【解答】解：根据牛顿第二定律得：F﹣mg=ma，解得：F=mg+ma=200+20×2N=240N，则拉力做功为：W=Fh=240×4J=960J，根据h=得：t=，则拉力做功的平均功率为：P=．物体上升4m时的速度为：v=m/s=4m/s，则拉力的瞬时功率为：P=Fv=240×4W=960W．故答案为：480，960．【点评】解决本题的关键知道平均功率和瞬时功率的区别，掌握这两种功率的求法，基础题．