课时作业(17) 功率（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第二册（粤教版2019）

课时作业(17)　功率 [对应学生用书P140] 1．一辆汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，汽车的发动机始终以额定功率输出．关于牵引力和汽车速度，下列说法中正确的是(　　) A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大 B．汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大 C．汽车加速行驶时，牵引力减小，速度增大 D．当牵引力等于零时，速度达到最大值 C　[汽车的发动机输出功率恒定，即P一定，则由公式P＝Fv可得出v增大，此时F减小，但由于合外力方向与汽车方向一致，因此汽车速度仍在增大；当汽车受到的牵引力和阻力相等时，汽车速度达到最大值，而后做匀速直线运动，故C正确．] 2．如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动．若该同学上半身的质量约为全身质量的，她在1 min内做50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，则她克服重力做的功W和相应的功率P约为(　　) A．W＝4 500 J　P＝75 W B．W＝4 500 J　P＝7.5 W C．W＝3 600 J　P＝60 W D．W＝3 600 J　P＝6 W 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W＝mgh＝×50×10×0.3 J＝90 J；1分钟内克服重力所做的功：W总＝50W＝50×90 J＝4 500 J；相应的功率约为：P＝＝ W＝75 W，故A正确，B、C、D错误．] 3．我国自主研发的第一艘平流层飞艇“圆梦”号试飞成功．若飞艇在平流层水平匀速飞行时，所受空气阻力与飞行速度成正比．当匀速飞行速度为v时，动力系统的输出功率为P；当匀速飞行速度为2v时，动力系统的输出功率为(　　) A．　　 B．　　 C．2P　　 D．4P D　[设当飞艇以速度v匀速飞行时，所受空气阻力为f，则P＝fv.由题意，当匀速飞行速度为2v时，所受空气阻力为2f，所以此时动力系统输出的功率P1＝2f·2v＝4P，D正确．] 4．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．F的大小为21 N C．4 s末F的功率大小为42 W D．4 s内F做功的平均功率为42 W C　[由速度—时间图像可得加速度a＝0.5 m/s2，由牛顿第二定律得：2F－mg＝ma，所以F＝＝10.5 N，4 s末，P＝F·2v物＝10.5×2×2 W＝42 W，4 s内，P＝＝＝ W＝21 W，故选项C正确．] 5．如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球．在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点．在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是(　　) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 A　[因为小球的速率不变，由图示可知F sin α＝mg cos α，故拉力F的瞬时功率为P＝Fv sin α＝mgv cos α.从A点到B点的过程中，α减小，cos α增大，所以P增大，A正确． ] 6．(多选)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，现测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙、丙所示．取g＝10 m/s2，则(　　) A．第1 s内推力做功为1 J B．第2 s内摩擦力做的功为2.0 J C．第1.5 s时推力F的功率为3 W D．第2 s内推力F做功的平均功率为3 W CD　[由v­t图可知第1 s内物体速度为零没有运动，所以推力做的功为零，A错误；由v­t图和F­t图可知第3 s内物体匀速则f＝F＝2 N，第2 s内位移为1 m，由Wf＝－fL＝－2×1 J＝－2.0 J，B错误；1.5 s时的瞬时速度为1 m/s，推力为3 N，则由P＝Fv＝3×1 W＝3 W，C正确；第2 s内的推力为3 N，第2 s内物体做匀加速直线运动平均速度为1 m/s，由P＝Fv＝3×1 W＝3 W，D正确．] 7．如图甲所示，质量为5 kg的物体置于粗糙水平地面上，受到水平恒力F作用一段时间后撤去，运动的v­t图像如图乙所示(g取10 m/s2).求： (1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ； (2)全过程物体克服摩擦力做的功W克； (3)水平恒力F的最大功率Pm. 解析　(1)撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2＝2 m/s2，物体所受的摩擦力大小Ff＝μmg＝ma2＝10 N，解得μ＝0.2； (2)由图线与坐标轴包围面积表示物体运动位移可知，全过程物体的位移x＝50 m，克服摩擦力做的功W克＝Ffx＝500 J； (3)物体受F作用时的加速度a1＝2 m/s2 由F－Ff＝ma1得F＝20 N 故Pm＝Fvm＝200 W 答案　(1)0.2　(2)500 J　(3)200 W 8．如图是游乐场的一项娱乐设备．一环形座舱装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下．已知座舱开始下落的高度为H＝75 m，当落到离地面h＝30 m的位置时开始制动，座舱均匀减速．在一次娱乐中，某同学把质量m＝6 kg的书包放在自己的腿上．g取10 m/s2，不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力． (1)当座舱落到离地面h1＝60 m和h2＝20 m的位置时，求书包对该同学腿部的压力各是多大； (2)若环形座舱的质量M＝4×103 kg，求制动过程中机器输出的平均功率． 解析　(1)当座舱距地面h1＝60 m时，书包处于完全失重状态．故书包对该同学腿部的压力F1＝0. 座舱自由下落高度为H－h＝(75－30) m＝45 m时，座舱开始制动，设此时的速度为v，由运动学公式得 v2＝2g(H－h) 座舱制动过程做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，则有v2＝2ah 联立解得：a＝15 m/s2，方向竖直向上． 设此过程中书包受到腿的支持力为F2， 根据牛顿第二定律，对书包有F2－mg＝ma 代入数据可得F2＝150 N， 根据牛顿第三定律有： 书包对该同学腿部的压力F2′＝F2＝150 N. (2)设制动过程中座舱所受的制动力为F，经历的时间为t， 由运动学公式得：h＝vt－at2， 根据牛顿第二定律，对座舱有F－Mg＝Ma 座舱克服制动力做功W＝Fh， 机器输出的平均功率P＝， 联立解得P＝1.5×106 W 答案　(1)0　150 N　(2)1.5×106 W 9．如图所示，小丽和小芳都从一楼到二楼商场去购物，小丽从楼梯走上去，克服重力做功W1，所用时间t1，克服重力做功的平均功率为P1；小芳乘电梯上去，克服重力做功W2，所用时间t2，克服重力做功的平均功率为P2，已知她们的体重相同，且t1＞t2，则(　　) A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．W1＝W2 D．W1＞W2 C　[两人的体重相同，爬楼的高度相同，根据公式W＝－Gh可知两人上楼过程重力做功相同，故克服重力做的功W1、W2大小相等，即W1＝W2；克服重力的平均功率为P＝，由于t1＞t2，故P1＜P2；故C正确．] 10．(多选)如图所示是汽车牵引力F和车速倒数的关系图像，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　[由图像可知，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．] 11．(多选)如图所示，某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．小车在平直的公路上由静止开始匀加速行驶，经过时间t，速度为v时功率达到额定功率，并保持不变；小车又继续前进了距离s，达到最大速度vm.设小车的质量为m，运动过程所受阻力恒为f，则(　　) A．小车的额定功率为fvm B．小车的额定功率为fv C．小车做匀加速直线运动时的牵引力为f＋ D．小车做匀加速直线运动时的牵引力为f＋ AC　[小车匀加速行驶时，牵引力不变，电动机的功率随着小车速度的增大而增大，当达到额定功率时，以额定功率行驶，做加速度逐渐减小的加速运动，最终当牵引力等于阻力时，速度达到最大，所以额定功率P＝fvm，故A正确，B错误；小车做匀加速直线运动加速度a＝，根据牛顿第二定律知F－f＝ma，联立解得F＝f＋m，故C正确，的单位是m，与力的单位不同，D错误．] 12．如图所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； (3)起重机在第2 s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 P0＝mgvm 代入数据，有：P0＝5.1×104 W. (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 F－mg＝ma v1＝at1 代入数据，得：t1＝5 s. (3)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 P＝Fv2 由以上各式，代入数据，得： P＝2.04×104 W． 答案　(1)5.1×104 W　(2)5 s　(3)2.04×104 W 学科网（北京）股份有限公司 $$