高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 功和机械能第2节 功率课后练习题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 功和机械能第2节 功率课后练习题，共16页。试卷主要包含了汽车爬坡时,驾驶员的操作是等内容，欢迎下载使用。

基础过关练
题组一 对功率的理解
1.关于功率的概念,下列说法中正确的是( )
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.由P=Wt可知,功率与时间成反比
C.由P=Fv可知只要F不为零,v也不为零,那么功率P就一定不为零
D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大
2.(2022江苏无锡太湖高中月考)汽车爬坡时,驾驶员的操作是:加大油门,同时将变速器换成低速挡。加大油门是使发动机发挥最大的功率,换用低速挡是为了减速。那么,在爬坡时,减小汽车的速度是为了( )
A.保证安全 B.获取更大的动力
C.省油 D.增大惯性
题组二 平均功率与瞬时功率
3.(2023山东济南师大附中阶段练习)一小球做自由落体运动,第1 s内重力做功为W1,第2 s内重力做功为W2,在第1 s末重力的瞬时功率为P1,在第2 s末重力的瞬时功率为P2,2 s末小球未落地,则W1∶W2及P1∶P2分别为( )
A.1∶3 1∶1 B.1∶2 1∶3
C.1∶3 1∶2 D.1∶4 1∶2
4.(2022江苏宿迁泗阳实验高中月考)从空中以40 m/s的初速度水平抛出一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地。不计空气阻力,g取10 m/s2。当物体落地时,重力的瞬时功率为( )
A.400 W B.300 W C.500 W D.700 W
5.(多选题)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同。则可能有( )
A.F2=F1,v1>v2 B.F2=F1,v1C.F2>F1,v1>v2 D.F2题组三 生活中的功率问题
6.(2022浙江新昌中学月考)一个小孩站在船头,在如图甲、乙所示的两种情况下用同样大小的拉力拉绳,经过相同的时间t(船未碰撞)小孩所做的功W1、W2及在t时刻小孩拉绳的瞬时功率P1、P2的关系为( )
A.W1>W2,P1=P2 B.W1=W2,P1=P2
C.W17.(2023山东枣庄二中质量检测)如图所示,质量为50 kg的同学在做仰卧起坐。若该同学上半身的质量约为全身质量的35,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她在1 min内克服重力做的功W和相应的功率P约为 ( )
A.4 500 J 75 W B.450 J 7.5 W
C.3 600 J 60 W D.360 J 6 W
8.(2021福建福州八县市协作校期中)一质量为m的同学计时跳绳,当地重力加速度为g,平均跳一下需用时间为T。每跳一下过程中,在空中的时间为t,则该同学跳绳的最大高度是 ,跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率为 。
能力提升练
题组一 平均功率与瞬时功率
1.(2022福建福州期中)如图所示,一个箱子在与水平方向成α角的恒力F作用下,由静止开始,沿水平面向右运动了一段距离x,所用时间为t,在此过程中,恒力F对箱子做功的平均功率为( )
A.Fxcsαt B.Fxtcsα
C.Fxsinαt D.Fxt
2.(2022江苏盐城阜宁实验高中月考)一个质量为m的小球做自由落体运动,那么,在前t时间内重力对它做功的平均功率P及在t末重力做功的瞬时功率P分别为(t末小球未着地,重力加速度为g)( )
A.P=mg2t2,P=12mg2t2
B.P=mg2t2,P=mg2t2
C.P=12mg2t,P=mg2t
D.P=mg2t,P=2mg2t
3.(多选题)(2023福建三明尤溪七中阶段检测)如图所示,质量相等的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则下列说法正确的是 ( )
A.重力对两物体做的功相等
B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率PAD.到达底端时两物体的速度相同
4.(2023福建三明阶段练习)体育课上,某女同学在一分钟内做了10个俯卧撑,如图所示。若该同学每做一次俯卧撑重心上升的高度约为30 cm,则她克服重力做功的功率约为( )
A.2.5 W B.25 W C.250 W D.2 500 W
5.(2023山东青岛十九中阶段练习)如图甲所示,物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图乙、丙所示。取g=10 m/s2,则( )

A.第1 s内推力做功为2 J
B.第2 s内物体克服摩擦力做的功为4 J
C.t=1.5 s时推力F的瞬时功率为3 W
D.第2 s内推力F做功的平均功率为2 W
6.(2023山东模拟预测)图甲所示是采用36 V、10 Ah电池和180 W额定功率电机设计的无人配送小车,车重60 kg,载重40 kg。在某次进行刹车性能测试时,其位移x与时间t的关系可用图乙所示的xt2-1t图像表示,则下列说法正确的是( )

A.小车运动的加速度大小为2 m/s2
B.小车运动的初速度大小为6 m/s
C.前2 s内小车的位移大小为4 m
D.前2 s内合力对小车做功的平均功率为1 200 W
7.(2021山东济南月考)质量m=2 kg的物体,在F=12 N的水平方向的力作用下,从静止开始运动,运动时间t=4 s,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g=10 m/s2。求:
(1)力F在4 s内对物体所做功的平均功率;
(2)在4 s末力F对物体做功的瞬时功率。
题组二 功率与速度的关系
8.(多选题)(2023福建福州期中)一列高速列车总质量m=500 t,其额定功率P=6 000 kW,在水平直轨道上行驶时,轨道对列车的阻力F阻是车重的0.02。列车以额定功率行驶,取重力加速度g=10 m/s2,则( )
A.列车受到的阻力大小为1.0×104 N
B.列车在水平直轨道上行驶的最大速度为60 m/s
C.当行驶速度v=10 m/s时,列车的牵引力为6.0×107 N
D.当行驶速度v=10 m/s时,列车的加速度为1.0 m/s2
9.(2022江西南昌八一中学摸底)汽车在平直公路上以速度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。下面四个图像中,哪个图像正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系( )
10.(2022广东广雅中学期中)物体放在粗糙水平地面上,在水平拉力的作用下,沿水平方向运动,在6 s内其速度与时间关系的图像和拉力的功率与时间关系的图像分别如图甲、乙所示,由图像可以求得物体的质量为(重力加速度g取10 m/s2)( )
甲
乙
A.2 kg B.2.5 kg C.3 kg D.3.5 kg
11.(多选题)(2022四川宜宾第四中学期中)质量为2×103 kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶,行驶过程中牵引力F和车速倒数1v的关系图像如图所示。已知行驶过程中最大车速为30 m/s,假设阻力恒定,则( )
A.汽车所受阻力为6×103 N
B.汽车在车速为5 m/s时,加速度为3 m/s2
C.汽车在车速为15 m/s时,加速度为1 m/s2
D.汽车在行驶过程中的最大功率为6×104 W
答案与分层梯度式解析
第1章 功和机械能
第2节 功率
基础过关练
1.D 功率是描述力对物体做功快慢的物理量,某个力对物体做功越快,它的功率就一定大,A错误,D正确;P=Wt是功率的定义式,功率的大小与时间的长短、做功的多少无关,B错误;当F与v垂直时,尽管F与v不为零,但力F不做功,P为零,C错误。
2.B 根据P=Wt=Fv知,当汽车爬坡时,汽车重力沿斜面向下的分力成为汽车运动的阻力,阻力增大,所以汽车减小速度是为了获得更大的牵引力,A、C、D错误,B正确。
3.C 小球做自由落体运动,第1 s下落的高度为h1=12gt12,前2 s内下落的高度为h2=12gt22=4h1,则有W1W2=mgℎ1mg(ℎ2−ℎ1)=ℎ14ℎ1−ℎ1=13,小球第1 s末的速度大小为v1=gt1,第2 s末的速度大小为v2=gt2,则有P1P2=mgv1mgv2=t1t2=12,故选C。
4.B 求重力的瞬时功率应代入竖直分速度,故PG=Gv竖直=G·gt=10×10×3 W=300 W,故B项正确。
5.BD 设F2与水平方向夹角为θ,物体都做匀速运动,受力平衡,则F1=μmg,F2 cs θ=μ(mg-F2 sin θ),解得F1=F2(cs θ+μ sin θ),故F1与F2的大小关系无法确定,F1>F2、F1=F2、F16.C 小孩所做的功在第一种情况下是指对自身(包括所站的船)做的功,在第二种情况下除对自身做功外,还要对另外一只船做功,由于两种情况下小孩对自身所做的功相等,所以W17.A 每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她每一次克服重力做的功约为W1=35mgh=35×50×10×0.3 J=90 J,1分钟内克服重力所做的功约为W=50W1=50×90 J=4 500 J,平均功率约为P=Wt=4500J60s=75 W,选项A正确,B、C、D错误。
8.答案 gt28 mg2t28T
解析 每跳一下过程中,在空中的时间为t,则下落时间为t2,该同学跳绳的最大高度为h=12gt22=gt28,跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率为P=mgℎT=mg2t28T。
能力提升练
1.A 在此过程中,恒力F对箱子做的功W=Fx cs α,根据平均功率的定义式得P=Wt=Fxcsαt,故A正确,B、C、D错误。
2.C 小球在前t时间内的位移为h=12gt2,则重力做功的平均功率P=mgℎt=12mg2t,t末的瞬时速度为v=gt,则重力的瞬时功率P=mgv=mg2t,故C正确,A、B、D错误。
3.AC 设两物体下落高度为h,斜面倾角为θ,因重力做功为WG=mgh,两物体下落高度相同,故重力对两物体做的功相等,A正确;B自由下落过程有h=12gt12,解得t1=2ℎg,A沿斜面下滑过程有ℎsinθ=12g sin θ·t22,解得t2=2ℎgsin2θ,对比可知t1方法技巧 应用功率公式P=Fv解题的技巧
(1)应用公式P=Fv解题时,首先应明确它的适用范围:F与v方向相同。
(2)当F与v方向不同时,若F的方向与v的方向的夹角为θ,由W=Fl cs θ、P=Wt得P=Fv cs θ。可见计算功率时必须考虑作用力与物体运动方向间的夹角。
(3)对于其中的v也有两种情况:若v是平均速度,用P=Fv求得的就是平均功率;若v是瞬时速度,用P=Fv求得的就是瞬时功率。
4.B 女同学质量约为50 kg,一分钟内克服重力做功约为W=nmgh=10×50×10×0.3 J=1 500 J,克服重力做功的功率约为P=Wt=150060 W=25 W,故选B。
5.C 由图丙知,第1 s内物体速度为0,保持静止,推力方向上没有位移,所以不做功,故A错误;根据图乙和图丙,第2 s内位移为x2=12×1×2 m=1 m,摩擦力方向向左,f=-2 N,摩擦力做负功,W=fx2=-2 J,所以第2 s内物体克服摩擦力做的功为2 J,故B错误;根据图像可知,1.5 s时,物体的速度为v=1 m/s,推力F=3 N,则推力F在t=1.5 s时的功率P=Fv=3×1 W=3 W,故C正确;根据图像,物体在第2 s内的平均速度为v=0+22 m/s=1 m/s,推力F=3 N,所以第2 s内推力F做功的平均功率P=Fv=3×1 W=3 W,故D错误。故选C。
易混易错 计算功率应该注意的问题
(1)首先应该明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率,计算平均功率与瞬时功率选择的公式不同。
(2)其次应该明确是求哪一个力对物体做功的功率,是动力还是阻力,是恒力还是变力等,不同情况应选择不同的公式。
6.B 根据匀变速直线运动位移时间公式x=v0t+12at2得xt2=v01t+12a,即xt2-1t图像是一条倾斜的直线,图线斜率为小车运动的初速度,由图像可知,v0=6 m/s,纵轴截距为小车运动加速度的12,则a=-4 m/s2,小车刹车时间为t=v0a=1.5 s,故前2 s内小车的位移x=v0t+12at2=4.5 m,故B正确,A、C错误;根据牛顿第二定律,可得合力为F=m|a|=400 N,1.5 s末小车已停止运动,运动位移为4.5 m,根据平均功率定义可知P=Wt'=Fxt'=900 W,故D错误。故选B。
7.答案 (1)24 W (2)48 W
解析 (1)由牛顿第二定律可得F-μmg=ma
解得a=1 m/s2
4 s内的位移为s=12at2=8 m
力F在4 s内对物体所做的功为WF=Fs=96 J
平均功率为P=WFt=24 W
(2)4 s末物体的速度为v=at=4 m/s
在4 s末力F对物体做功的瞬时功率为P=Fv=48 W
8.BD 由题意可知,列车受到的阻力大小为F阻=0.02mg=0.02×500×103×10 N=1.0×105 N,故A错误;当列车速度最大时有P=Fv=F阻vm,解得最大速度为vm=60 m/s,故B正确;由P=Fv可知,当列车的行驶速度v=10 m/s时,列车的牵引力为F=6.0×105 N,故C错误;根据牛顿第二定律有F-F阻=ma,当行驶速度v=10 m/s时,列车的加速度为a=1.0 m/s2,故D正确。故选B、D。
9.C 功率减小一半后,汽车由于惯性速度来不及变化,根据功率和速度关系公式P=Fv,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P=Fv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,故汽车做加速度越来越小的减速运动,当牵引力增大到等于阻力时,汽车做匀速运动,C正确。
10.B 0~2 s内物体的加速度a=ΔvΔt=42 m/s2=2 m/s2,设此过程拉力为F1,摩擦力为f,由牛顿第二定律得F1-f=ma①,在2 s末,由P=Fv得F1=P1v1=304 N=7.5 N②;2~6 s,物体做匀速直线运动,拉力等于阻力,有P2=F2v2=fv2,则f=P2v2=104 N=2.5 N③,将②③代入①式解得m=2.5 kg,选B。
11.CD 当牵引力等于阻力时,速度最大,由题中图像可知阻力大小Ff=2 000 N,故A错误;车速为5 m/s时,汽车的加速度a=6000−20002000 m/s2=2 m/s2,故B错误;题中倾斜图线的斜率表示汽车的额定功率,可知P=Ffv=2 000×30 W=6×104 W,当车速为15 m/s时,牵引力F=Pv=6×10415 N=4 000 N,则加速度a=F−Ffm=4000−20002000 m/s2=1 m/s2,故C正确;汽车的最大功率等于额定功率,等于6×104 W,故D正确。1.D
2.B
3.C
4.B
5.BD
6.C
7.A
1.A
2.C
3.AC
4.B
5.C
6.B
8.BD
9.C
10.B
11.CD