8.1.2 功率 同步练习-2024-2025学年高一下学期物理人教版必修第二册

8.1.2 功率 基础过关练 考点一　平均功率与瞬时功率的计算 1.如图所示,摆球质量为m,悬线长度为L,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从A点运动到B点的过程中,空气阻力的大小f不变,则 (　　) A.重力的瞬时功率先增大后减小 B.重力的瞬时功率在不断增大 C.空气阻力做功为fπL D.悬线对摆球的拉力做功为mgL 2.图甲、乙分别是生活中常见的台阶式扶梯和倾斜式扶梯,两扶梯的倾角θ相同,某质量为m的同学先后站在两扶梯上,随扶梯以速度v匀速上升,重力加速度大小为g。下列说法正确的是 (　　) 　　 A.两图中人所受的支持力均对人做正功 B.两图中人所受重力的瞬时功率均为mgv cos θ C.甲图中人所受的摩擦力对人做正功 D.乙图中人所受的摩擦力做功的瞬时功率为mgv sin θ 3.(多选题)如图所示,跨过光滑定滑轮的轻绳一端与木箱连接,质量为43 kg的人站在水平地面上,竖直向下拉轻绳,使木箱沿足够长的斜面由静止向上运动,人对水平地面的压力大小为400 N。定滑轮和木箱之间的轻绳与斜面平行。已知木箱质量为m=2 kg,斜面倾角为30°,木箱与斜面间的动摩擦因数为μ=,重力加速度g=10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.前2 s内克服木箱重力做功100 J B.前2 s内轻绳对木箱的拉力做功150 J C.2 s末轻绳对木箱的拉力的功率为150 W D.2 s末克服木箱重力做功的功率为50 W 4.如图所示,质量m=50 kg的沙发静止在水平地面上,与地面间的动摩擦因数μ=0.3,小海从侧面用平行于地面的力F=200 N推开沙发打扫卫生,沙发由静止开始匀加速前进s=2 m。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。在这个过程中,求: (1)推力F对沙发所做的功WF; (2)1 s末推力的功率P1; (3)合力的平均功率P。 考点二　机械做功的功率 5.2024年11月12日举办的珠海航展展现了我国强大的航天制造实力,其中在业内有“无人航空母机”之称的“九天”重型无人机首次公开露面。若一无人机只受到重力和向上的推力,该无人机竖直上升时在速度v1～v2区间内推力F和v的关系如图所示,则在该速度区间,无人机的功率P与v的关系图像可能是 (　　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 6.(多选题)如图所示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,R是倒车挡。某型号轿车发动机的额定功率为60 kW,在水平路面上行驶的最大速度可达180 km/h,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“1”挡 B.在水平路面上行驶时所受阻力大小为900 N 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1 200 N D.改变输出功率,以54 km/h的速度在同一水平路面上匀速行驶时,发动机的输出功率为35 kW 7.某模型飞机在运行时所受的阻力大小与速度的二次方成正比,比例系数为k,方向与飞机速度方向相反。实验小组通过系列操作测出比例系数k的大小。第一次作业:操纵飞机,使它竖直向下运动,当速度大小为v时达到匀速运动状态,此时向下的动力大小为F。第二次作业:操纵飞机以3F的恒定动力竖直向上运动,当速度大小为v时达到匀速运动状态。第三次作业:操纵飞机以斜向右上方的动力F1使飞机以2v的速度向右做匀速直线运动。已知重力加速度为g,求: (1)比例系数k的表达式和飞机的质量m; (2)第三次作业的动力F1大小和动力功率P的大小。 考点三　功率与图像的综合 8.物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取重力加速度g=10 m/s2,则下列说法正确的是 (　　) 　　 A.物体的质量m=1 kg B.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5 C.第2 s内物体克服摩擦力做的功W=2 J D.前2 s内推力F做功的平均功率P=3 W 9.(多选题)放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0～6 s内其速度与时间的图像和该拉力的功率与时间的图像分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是 (　　) 　　 A.0～6 s内物体的位移大小为20 m B.0～6 s内拉力做的功为70 J C.滑动摩擦力的大小为5 N D.合力在0～6 s内做的功与0～2 s内做的功相等 能力提升练 考点一　机车启动问题——以恒定功率启动 1.小汽车在平直道路上由静止开始启动,汽车的功率保持不变,启动过程受到的牵引力F随时间t变化的关系图像如图所示。若汽车所受阻力恒定,则在启动过程中 (　　) A.汽车在0～10 s内做匀加速运动 B.汽车在10 s以后做匀加速运动 C.汽车所受阻力为10 N D.如果此汽车在同样道路采用恒定加速度的启动方式,可以提高汽车最终的速度 2.酒店送餐机器人能够进行室内自主导航,将物品配送到指定位置。该配送机器人机身净质量为60 kg,最大承载质量为10 kg,在正常行驶中,该配送机器人受到的阻力约为总重力的,满载时最大速度为3 m/s。已知重力加速度g=10 m/s2。关于该机器人,下列说法正确的是 (　　) A.该配送机器人的额定功率为180 W B.该配送机器人以额定功率启动时,先做匀加速运动 C.该配送机器人空载时,最大速度为4 m/s D.满载情况下以额定功率启动,当速度为2 m/s时,该配送机器人的加速度大小为0.5 m/s2 3.一质量可视为不变的汽车在平直公路上行驶,该车在一段行驶过程中速度的倒数随加速度a变化的图像如图所示,已知图线的斜率为k,纵截距为b。下列说法正确的是 (　　) A.汽车运动过程中发动机的输出功率不变 B.汽车在行驶过程中受到的阻力逐渐变大 C.汽车行驶的最大速度为 D.当汽车速度为最大速度的一半时,汽车的加速度为 考点二　机车启动问题——以恒定加速度启动 4.一辆起重机某次从t=0时刻由静止开始竖直提升质量为500 kg的物体,物体的a-t图像如图所示,2 s后起重机的功率为额定功率,不计空气阻力,取重力加速度大小g=10 m/s2,下列说法正确的是 (　　) A.物体在匀加速阶段的位移大小为2 m B.该起重机的额定功率为5.25 kW C.物体的最大速度大小为2.1 m/s D.0～2 s和2～8 s时间内牵引力对物体做的功之比为1∶8 5.质量为m的汽车在平直公路上以恒定加速度由静止启动,经过时间t0达到额定功率,这个过程中汽车的位移为x0,汽车达到额定功率时关闭发动机,汽车又行驶了2x0后停止,整个过程的位移-时间图像如图所示。已知汽车行驶时所受阻力恒定,则 (　　) A.图中t1=2t0 B.汽车牵引力为 C.牵引力的大小为阻力的2倍 D.汽车行驶过程中所受阻力为 6.(多选题)为了贯彻节能减排政策,我国城市公交推出新型节能环保电动车。在检测某款电动车性能的试验中,质量为8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15 m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出F-图像,如图所示(图中AB、BC均为直线)。假设电动车行驶中所受的阻力恒定,则 (　　) A.在行驶过程中,电动车受到的阻力大小为400 N B.电动车匀加速运动的时间为1.5 s C.BC过程电动车的牵引力的功率恒为30 kW D.AB过程电动车做匀加速运动,其加速度大小为2.5 m/s2 考点三　机车启动问题——力或功率变化问题 7.一辆汽车在平直公路上以恒定功率P0匀速行驶,行驶的速度为v0。现突然驶上一段泥泞的道路,阻力变为原来的2倍,行驶一段时间后道路又恢复至开始的情况,整个过程中汽车功率始终保持不变。则汽车的速度随时间变化的关系图像可能正确的是 (　　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 8.某新能源汽车在一次试驾过程中行驶在平直公路上,一开始保持恒定功率P以速度v0匀速行驶,t1时刻试驾员深踩加速踏板,将汽车的功率瞬间增大到2P。t2时刻,试驾员又将汽车的功率立即减小到P继续行驶。假设新能源车所受阻力恒定,则该过程中新能源车的速度v、加速度a随时间t变化的关系可能正确的是 (　　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 答案 基础过关练 1.A　 2.D　3.BCD　 4.答案　(1)400 J　(2)200 W　(3)50 W 解：　(1)根据功的公式,可得推力F对沙发所做的功WF=Fs=400 J (2)沙发受到的合力F合=F-f=F-μmg=50 N 沙发由静止开始做匀加速运动,根据牛顿第二定律有F合=ma 解得a=1 m/s2 则1 s末沙发的速度v1=at1=1 m/s 1 s末推力的功率P1=Fv1=200 W  (3)合力对沙发所做的功 W=F合s=100 J 由运动学公式可得s=at2 解得沙发运动s=2 m所用的时间为t=2 s 则合力的平均功率为P==50 W 5.D　 6.AC　 7.答案　(1)　　(2)F　16Fv 解：　(1)当飞机竖直向下飞行时,有 mg+F=kv2 当飞机竖直向上飞行时,有 3F=mg+kv2 解得k=,m= (2)当飞机向右运动时,设其阻力大小为f1,满足 f1=k(2v)2 则动力F1= 解得F1=F 功率大小为P=F1x·2v 其中F1x=f1 解得P=16Fv 8.C　 9.BD　 能力提升练 1.C　 2.D　 3.A　 4.B　 5.D　 6.AB　 7.B 8.B　 7 $