第四章 第2节 功率（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（教科版）

该高中物理课件围绕“功率”展开，涵盖功率的定义、公式（P=W/t和P=Fv）、额定功率与实际功率及机车启动模型，通过建筑工地上三种运建材方式的情境导入，从做功相同但时间不同的对比中引出功率概念，搭建从“做功”到“做功快慢”的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，通过比值定义法理解功率，结合汽车爬坡、高原机车等实例分析P=Fv关系，构建恒定功率和恒定加速度启动模型。采用典例解析与跟踪检测，培养学生模型建构和科学推理能力，助力学生学以致用，也为教师提供丰富教学资源，提升课堂效率。

功率 第 2 节 核心素养导学 物理观念 (1)理解功率概念及额定功率和实际功率的定义。 (2)会利用P=和P=Fv进行有关的计算。 科学思维 (1)从功率概念的定义，体会用比值建立物理概念的方法。 (2)能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系，并能分析、解释实际生活中的现象。 科学态度 与责任 通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量，培养学生积极思考并学以致用的科学态度和责任。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 强化关键能力 01 02 CONTENTS 目录 [四层]学习内容3 · 4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 03 04 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、功率的含义 1.定义：力对物体所做的功W与做功所用______的比。 2.定义式：P=___。 3.物理意义：功率是描述做功_____的物理量，功率大表示物体做功快，即单位时间内_______ 。 时间t 快慢 做功多 4.单位：在国际单位制中，功率的单位是_____，简称___，符号为___，1 W=1 J/s，1 kW=_____ W。  5.平均功率与瞬时功率的区别：时间非常短的情况下的平均功率可认为是该时刻的瞬时功率。 瓦特 瓦 W 1 000 某一过程的功率是指平均功率，某一时刻的功率是指瞬时功率。 二、额定功率 1.额定功率：机械可以_______________允许输出的最大功率。 2.实际功率：机械_________时的输出功率，一般要小于或等于额定功率，而不允许长时间超过额定功率。 长时间正常工作 实际工作 三、输出功率、作用力和速度之间的关系 1.功率P与力F、物体运动的速度v之间的关系 (1)当F与v方向相同时，P=___。 (2)当F与v夹角为α时，P=________。  在上式中，当物体做变速运动时，若v为某一时刻的瞬时速度，则P表示该时刻的瞬时功率；若F为恒力，v为某段时间内的平均速度，则P表示该段时间内的平均功率。 Fv Fvcos α 2.应用：由功率与速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成_____，要增大牵引力，就要_____速度。 反比 减小 1.在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1 t的建材从地面运到三楼。 方式一：如图甲所示，由搬运工分批搬运，需时2 h。 方式二：如图乙所示，用塔式起重机提升，需时8 min。 方式三：如图丙所示，用升降机提升，需时1 min。 请思考以下问题： (1)用不同的方式运送，对建材所做的功是否相同? 提示：(1)用不同的方式运送，对建材所做的功相同。 1.在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1 t的建材从地面运到三楼。 方式一：如图甲所示，由搬运工分批搬运，需时2 h。 方式二：如图乙所示，用塔式起重机提升，需时8 min。 方式三：如图丙所示，用升降机提升，需时1 min。 请思考以下问题： (2)这三种方式所用的时间不同，做功的快慢如何 描述? 提示：(2)对物体做功的快慢，可用功率来描述。 2.如图所示，汽车正在爬一倾角较大的坡道，请对以下结论作出判断： (1)汽车爬坡时常换用高速挡位。( ) (2)汽车爬坡时常换用低速挡位。( ) (3)当汽车发动机的功率一定时，汽车速度减小，可以获得更大的牵引力。( ) √ × √ [四层]学习内容2 强化关键能力 新知学习(一)　功率的理解与计算 如图所示，建筑塔吊正在将货物从地面运送到高处。 (1)将质量为m的货物以速度v匀速吊起，货物在t时 间内匀速上升高度为h。怎样计算塔吊的平均功率?其瞬 时功率是多少? 任务驱动 提示：(1)塔吊对货物做的功W=mgh，平均功率P==，瞬时功率P瞬=Fv=mgv。 (2)若货物在时间t内，从静止开始以加速度a匀加速上升高度h时，该过程中塔吊的平均功率是多少?其瞬时功率是多少? 提示：(2)该过程中塔吊的平均功率为P===。其瞬时功率为P瞬=Fv=m(g+a)at。 1.功率的计算方法 (1)平均功率的计算： ①利用P=。 ②利用P=Fcos α，其中 为物体运动的平均速度。 (2)瞬时功率的计算： ①利用公式P=Fvcos α，其中v为该时刻的瞬时速度。 ②利用公式P=FvF，其中vF为物体的速度在力F方向上的分速度。 ③利用公式P=Fvv，其中Fv为物体受的外力在速度v方向上的分力。 重点释解 2.公式P=和P=Fv的比较 比较项目 P= P=Fv 适用 条件 (1)功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用来求平均功率 (2)当时间t→0时，可由定义式确定瞬时功率 (1)功率的计算式，仅适用于F与v同向的情况，一般用来求瞬时功率 (2)当v为平均速度时，所求功率为平均功率 联系 (1)公式P=Fv是P=的推论 (2)功率P的大小与W、t无关 3.P、F与v的相互制约 定值 各量间的关系 应用 P一定 F与v成反比 汽车上坡时，要增大牵引力，应换挡减小速度 v一定 P与F成正比 汽车上坡时，要使速度不变，应加大油门，增大输出功率，获得较大的牵引力 F一定 P与v成正比 汽车在高速公路上行驶时，加大油门，增大输出功率，可以提高速度 [典例]　(2025·成都高一期中)如图所示，质量为m=4 kg的木块在倾角为37°的足够长的固定斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为0.5，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，求： (1)前5 s内重力的平均功率； 典例体验 [答案]　(1)120 W [解析]　(1)根据题意，对木块由牛顿第二定律有mgsin 37°-μmgcos 37°=ma，解得a=2m/s2 前5 s内木块的位移为x=at2=25 m 前5 s内重力做的功为W=mgsin 37°·x=600 J 则前5 s内重力的平均功率== W=120 W。 [典例]　(2025·成都高一期中)如图所示，质量为m=4 kg的木块在倾角为37°的足够长的固定斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为0.5，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g取10 m/s2，求： (2)5 s末重力的瞬时功率。 [答案]　(2)240 W [解析]　(2)木块5 s末的速度为v=at=10 m/s 5 s末重力的瞬时功率P=mgsin 37°·v=240 W。 1.关于功率的概念，下列说法中正确的是 (　　) A.力对物体做功越多，则力做功的功率越大 B.由P=可知，功率与时间成反比 C.从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，它的功率一定越大 针对训练 √ 解析：功率是描述做功快慢的物理量，功率大说明单位时间内做功多，时间不确定时，某个力对物体做功多，它的功率不一定大，故A错误；由P=，可知做功一定时，功率与时间成反比，故B错误；从公式P=Fv，可知F不为零，v也不为零，但F与v的方向垂直，此时功率为零，故C错误；功率是描述做功快慢的物理量，所以某个力对物体做功越快，它的功率一定越大，故D正确。 2.(2025·山东高考)一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v做匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f=kv(k为常量)，该光伏电池的光电转换效率为η，则该光伏电池单位时间内获得的太阳能为 (　　) A.　　　　　　 　 B. C. D. √ 解析：小车做匀速直线运动，由平衡条件可知，小车的牵引力大小为F=f=kv，小车的机械功率为P机=Fv=kv2，则电动机的总功率P电===2kv2，光伏电池的光电转换效率为η=，则P阳==，则该光伏电池单位时间内获得的太阳能为，故A正确，B、C、D错误。 新知学习(二)　机车启动的两种物理模型 [例1·恒定功率启动]　(多选)某款质量为m的氢能源汽车如图甲所示， 测试其性能时的v-t图像如图乙所示。已知汽车在平直公路上以额定功率P启动，整个运行过程中汽车功率及所受阻力均恒定，t1时刻后以最大速度vm匀速行驶。在0~t1时间内，下列说法正确的是 (　　) A.汽车的牵引力逐渐增大 B.汽车的阻力大小为 C.牵引力对汽车做的功为Pt1 D.汽车行驶的距离为 典例体验 √ √ [解析]　汽车在平直公路上以额定功率P启动时，有P=Fv，可知牵引力逐渐减小，故A错误；t1时刻后汽车以最大速度vm匀速行驶，阻力与牵引力平衡，则阻力大小为Ff=，故B正确；汽车以恒定功率启动，即牵引力的功率恒定不变，在0~t1时间内牵引力对汽车做的功为W=Pt1，故C正确；v-t图像与横轴围成的面积表示位移，结合几何关系可知汽车行驶的距离大于，故D错误。 [例2·恒定加速度启动] 某兴趣小组让一辆自制小遥控车在水平的直轨道上由静止开始运动，小车先做匀加速运动而后以恒定的功率运动，其运动的v-t图像如图所示(除4~8 s时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线)。小车的质量为m=2 kg，小车在整个过程中所受的阻力大小不变恒为f=6 N。求： (1)小车匀速行驶阶段的功率； [答案]　(1)54 W [解析]　(1)由题图可知，小车的最大速度vm=9 m/s，此时牵引力等于阻力，则小车匀速行驶阶段的功率为P=F'vm=fvm=6×9 W=54 W。 (2)小车的速度为v1=8 m/s时的加速度a1大小； [答案]　(2)0.375 m/s2 [解析]　(2)小车的速度为v1=8 m/s时，其牵引力大小F1==6.75 N 根据牛顿第二定律可得F1-f=ma1 解得加速度大小为a1=0.375 m/s2。 (3)小车在匀加速运动过程中牵引力所做的功。 [答案]　(3)108 J [解析]　(3)由题图可知小车在匀加速运动 过程中的加速度大小为a== m/s2=1.5 m/s2 根据牛顿第二定律可得F-f=ma，解得牵引力大小为F=9 N 该过程通过的位移大小为 x=t=×4 m=12 m 则小车在匀加速运动过程中牵引力所做的功为W=Fx=108 J。 　　汽车启动的两种模型对比分析 内化模型   以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P-t图像 与 v-t图像 运动 规律 OA段：做加速度逐渐减小的变加速直线运动； AB段：做速度为vm的匀速直线运动 OA段：以加速度a做匀加速直线运动； AB段：做加速度逐渐减小的变加速直线运动； BC段：做速度为vm的匀速直线运动 过程 分析 OA段：v↑⇒F=↓ ⇒a=↓； AB段：F=F阻⇒ a=0⇒P额=F阻·vm OA段：a=不变⇒F不变⇒v↑⇒P=F·v↑，直到P=P额=F·v1； AB段：v↑⇒F=↓⇒a=↓； BC段：F=F阻⇒a=0⇒v达到最大值，vm= 平衡 方程 AB段：F阻=F牵=，运动全程阻力不变 BC段：F阻=F牵=，运动全程阻力不变 牛顿第 二定律 在OA段，任意速度为v时，a== 在OA段，a==； 在AB段，任意速度为v时， a= 1.(2025·广元高一期中)(多选)2024年9月29日，自贡到重庆的高铁正式开通，早上吃冷吃兔，中午吃重庆火锅。假设此高速列车启动后沿水平直轨道行驶，发动机的总功率恒为P。且行驶过程中受到的阻力大小恒定，高速列车的质量为m，最大行驶速度为vm。下列说法正确的是 (　　) A.在加速阶段，高速列车的加速度保持不变 B.高速列车受到的阻力大小为 C.在加速阶段，发动机对高速列车的牵引力逐渐减小 D.当高速列车的速度为时，高速列车的加速度大小为 针对训练 √ √ 解析：发动机的功率恒定，由P=Fv可知，加速阶段，发动机对高速列车的牵引力逐渐减小，由牛顿第二定律F-f=ma可知，高速列车的加速度逐渐减小，选项A错误，C正确；高速列车以最大速度行驶时P=fvm，故高速列车受到的阻力大小为f=，选项B正确；当高速列车的速度为时，由P=F×，解得牵引力大小为F=，由牛顿第二定律得-=ma，解得高速列车的加速度大小为a=，选项D错误。 2.一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的0.1倍，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.该汽车的质量为3 000 kg B.v0=7.5 m/s C.在前5 s内，阻力对汽车所做的功为-50 kJ D.在0~15 s内，牵引力对汽车做功250 kJ √ 解析：由题图乙可得，汽车匀加速阶段的加速度为a==1 m/s2，汽车匀加速阶段的牵引力为F== N=4 000 N，匀加速阶段由牛顿第二定律得F-0.1mg=ma，解得m=2 000 kg，故A错误；牵引力功率为20 kW时，汽车行驶的最大速度为v0== m/s=10 m/s，故B错误；前5 s内汽车的位移为x=at2=12.5 m，阻力做功为Wf=-0.1mgx=-25 kJ，故C错误；0~5 s内牵引力对汽车做功WF1=Fx=4 000×12.5 J=50 kJ，5~15 s内牵引力对汽车做功WF2 =Pt=20 000×10 J=200 kJ，在0~15 s内，牵引力对汽车做功250 kJ，故D正确。 3.一辆汽车的额定功率为80 kW，运动中所受的阻力恒为4.0×103 N，汽车质量为4.0×103 kg，沿水平路面行驶。汽车运动过程中的实际功率始终未超过额定功率。 (1)求汽车运动的最大速度； 答案：(1)20 m/s 解析：(1)当汽车以额定功率行驶且汽车的牵引力和阻力相等，即F=f=4.0×103 N时，汽车达到最大速度， 由P=Fv可得，汽车的最大速度vm== m/s=20 m/s。 (2)若汽车以额定功率行驶，求车速为36 km/h时汽车的加速度； 答案：(2)1 m/s2 解析：(2)当车速v1=36 km/h=10 m/s时， 由P=Fv得此时汽车的牵引力 F'== N=8 000 N， 所以此时的加速度大小a== m/s2=1 m/s2。 (3)若汽车以(2)中的加速度先匀加速启动，当达到额定功率后以额定功率行驶，求汽车启动1 min的时间内牵引力做的功。 答案：(3)4.4×106 J 解析： (3)由(2)可知，a=1 m/s2，当汽车以1 m/s2的加速度匀加速启动时，匀加速阶段的牵引力大小为F'=8 000 N， 则匀加速阶段的最大速度v'=v1=10 m/s， 匀加速阶段运动的时间t==10 s， 所以启动1 min的时间内汽车先匀加速运动10 s，后50 s内汽车的功率不变， 在前10 s内汽车的位移x=t=×10 m=50 m， 牵引力做的功W1=F'x=8 000×50 J=4×105 J， 在后50 s内牵引力做的功W2=Pt'=8×104×50 J=4×106 J， 故汽车启动1 min的时间内牵引力做的功 W=W1+W2=4.4×106 J。 [四层]学习内容3 · 4 浸润学科素养和核心价值 1.(选自人教版教材例题)发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。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，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为54 km/h时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少? ◉科学思维——汽车启动问题 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 答案：120 km/h　27 kW 分析：实际功率不一定总等于额定功率，大多数情况下输出的实际功率都比额定功率小，但在需要时，短时间也可以输出更大的功率。因为汽车速度越大时，空气阻力也越大，故题目中说“受到的阻力不变”，表明本题对于较低速度行驶时发动机的输出功率只要求估算。 解析：汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力F=F阻=1 800 N 由于P=Fv，所以额定功率下的速度 v== m/s=33.3 m/s=120 km/h 当汽车以速度v实=54 km/h=15 m/s行驶时，有 P实=Fv实=1 800×15 W=27 kW 汽车以额定功率匀速行驶时的速度为120 km/h。 汽车以54 km/h 的速度行驶时，发动机输出的实际功率为27 kW。 2.(选自粤教版教材“资料活页”)2014年8月16日，中国自主研制的和谐N3型高原机车头亮相青藏铁路(如图所示)，担当客运和货运牵引职责。 青藏铁路是世界上海拔最高的铁路，由于青藏高原空气稀薄， 气压低，燃料无法有效释放能量，因此常规的内燃机车输出功率偏低，牵引力偏小。此外，由于地形的缘故，长坡道较多，需要更大功率的机车才能承担客车和货车的牵引重任。 ◉科学态度与责任——国产大功率机车首次登上“世界屋脊” 中国工程技术人员迎难而上，针对高原环境适用性和高可靠性的要求，对国内既有的大功率内燃机车进行高原测试，确定优化升级方案。在满足青藏铁路牵引要求的前提下，适当进行功率修正，加大设计余量，增强可靠性，最终开发出适应高原气候环境特点的大功率机车。和谐N3型高原机车额定功率达3 300 kW，持续牵引力达598 kN，列车最大速度可达120 km/h。铁路牵引动力难题 的征服，为周边百姓和进藏游客提供了便利的交 通。 1.(2025·广安高一阶段练习)一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间t0，其速度由零增大到最大值vm。若所受阻力Ff为恒力，关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况不正确的是 (　　) 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 √ 解析：轿车以恒定的牵引力F启动，根据a=可知，轿车先做初速度为零的匀加速直线运动，则有v=at，根据P=Fv=Fat可知，刚开始轿车的输出功率随时间均匀增加；当功率达到额定功率后，不再变化，根据P额=Fv可知，速度仍增大，则牵引力减小，根据a=可知，加速度减小，此时轿车做加速度逐渐减小的加速直线运动，当F=Ff时，加速度为零，速度达到最大，之后轿车做匀速运动。故A符合题意。 2.质量为2 000 kg 的汽车在水平路面上匀加速启动，阻力恒为1 000 N，t=20 s时发动机达到额定功率，此后功率保持不变，其运动的v-t图像如图所示，下列说法正确的是 (　　) A.在t=40 s时汽车达到最大速度 B.汽车的额定功率为20 000 W C.匀加速阶段，汽车的加速度大小为1 m/s2 D.加速过程中，汽车的牵引力一直在增大 √ 解析：t=20 s时发动机达到额定功率，20 s后，汽车做加速度减小的加速运动，直到达到最大速度，由v-t图像可知，在t=40 s时汽车尚未达到最大速度，故A错误；匀加速阶段，汽车的加速度a== m/s2=0.5 m/s2，根据牛顿第二定律有F-f=ma，汽车的牵引力F=ma+f=2 000 N，t=20 s时发动机达到额定功率P=Fv=20 000 W，故B正确，C错误；汽车达到额定功率后，牵引力大于阻力，速度还要继续增大，在功率保持不变的情况下，由P=Fv知，牵引力逐渐减小，直到汽车达到最大速度，牵引力F=f=1 000 N，故D错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.下列关于功率的说法中正确的是 (　　) A.根据P=可知，力做功越多，其功率越大 B.根据P=Fv可知，汽车的牵引力一定与速率成反比 C.由P=可知，只要知道时间t内力所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻的功率 D.由P=Fv可知，当发动机的功率一定时，交通工具的牵引力与运动速率成反比 √ 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 解析：力做功多，功率不一定大，还要看做功时间，故A错误；功率一定时，汽车的牵引力才与速率成反比，故B错误、D正确；只有时间t极短时才能用P=求瞬时功率，故C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.(2023·广东1月学考)(多选)汽车在2×104 N的恒定牵引力作用下，沿水平直线加速前进了100 m，该过程牵引力 (　　) A.做功为2×106 J B.做功为1×105 J C.做功的功率不变 D.做功的功率逐渐变大 √ 解析：牵引力做功W=Fl=2×106 J，故A正确，B错误；汽车做加速运动，根据P=Fv可知，牵引力不变，速度增大，功率增大，故C错误，D正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.(2025·宜宾高一期中)某摩天轮的直径达120 m，转一圈用时1 600 s。某同学乘坐摩天轮随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，依次从A点经B点运动到C点的过程中 (　　) A.角速度为 rad/s B.座舱对该同学的作用力一直指向圆心 C.重力对该同学做功的功率增大 D.如果仅增大摩天轮的转速，该同学在B点受座舱的作用力将增大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.(多选)质量为3 kg的物体，从高45 m处自由落下(g取10 m/s2)，则在下落的过程中 (　　) A.前2 s内重力做功的功率为300 W B.前2 s内重力做功的功率为675 W C.第2 s末重力做功的功率为600 W D.第2 s末重力做功的功率为900 W √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：前2 s物体下落高度h=gt2=20 m，前2 s内重力做功的功率P1== W=300 W，A正确，B错误；2 s末物体的速度v=gt=20 m/s，此时重力的功率P2=mgv=600 W，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.如图所示，在水平方向同一恒力F作用下，一物体分别沿着粗糙水平面和光滑水平面从静止开始，运动相同位移x。物体沿着粗糙水平地面运动位移x过程中，力F的功和平均功率分别为W1、P1。物体沿着光滑水平地面运动位移x过程中，力F的功和平均功率分别为W2、P2。则： (　　) A.W1>W2、P1>P2 B.W1=W2、P1<P2 C.W1=W2、P1>P2 D.W1<W2、P1<P2 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据W=Fxcos θ，因为力和位移都相等，则恒力做功相等，即W1=W2。物块在粗糙水平面上运动的加速度小于在光滑水平面上的加速度，根据x=at2可知：在通过相同距离的情况下，在粗糙水平面上的运动时间长。根据P=可知P1<P2，选项B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.(多选)如图所示为汽车在水平路面上启动过程的v-t图像，Oa段为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，汽车受到的阻力恒定。则下列说法正确的是 (　　) A.0~t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定 B.t1~t2时间内汽车牵引力逐渐减小 C.t1~t2时间内汽车的平均速度为(v1+v2) D.t1时刻汽车的牵引力及其功率都是最大值，t2~t3时间内牵引力最小 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：0~t1时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，根据P=Fv知，功率增大，故A错误；t1~t2时间内，汽车的功率不变，根据P=Fv知，速度增大，牵引力逐渐减小，故B正确；t1~t2时间内，若汽车做匀加速直线运动，则平均速度=，但是实际图线与时间轴围成的面积大于匀加速直线运动的图线与时间轴围成的面积，则平均速度大于(v1+v2)，故C错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 在0~t1时间内汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，功率增大，t1时刻功率增大至额定功率，t1~t2时间内功率不变，汽车做加速度减小的变加速运动，故牵引力减小，t2~t3时间内汽车做匀速直线运动，功率不变，t2时刻牵引力减小到与阻力等大，之后保持不变，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 8.已知动车组在水平轨道上运动时受到的阻力f=kv2(k为阻力系数)，其中和谐号动车组的阻力系数是复兴号动车组的1.2倍，和谐号动车组的最大速度约为270 km/h，若复兴号动车组的额定功率约为和谐号动车组的1.44倍，则相同条件下，复兴号动车组在额定功率下的最大速度约为 (　　) A.330 km/h B.300 km/h C.290 km/h D.260 km/h √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：两列车的阻力分别为： f和谐=1.2 k，f复兴=k，根据P=fvm可得：P复兴=1.44P和谐=f复兴vm复兴，P和谐=f和谐vm和谐，联立解得vm复兴=324 km/h，最接近330 km/h，故A正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(2025·达州高一期中)(多选)如图甲所示，质量m=2 kg 的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R=0.8 m的薄圆筒上。t=0时刻，圆筒由静止开始绕竖直中心轴转动，其角速度ω随时间t的变化规律如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数为0.2，g取10 m/s2。则下列判断正确的是 (　　) A.物体所受合力大小为8 N B.t=2 s时细线拉力的瞬时功率为16 W C.细线的拉力大小为8 N D.在0~2 s内，拉力的平均功率为16 W √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图乙可知ω=2.5t，圆筒边缘线速度与物块的速度大小相等，根据v=ωR，可得v=2t，则物体运动的加速度为a==2 m/s2，则物体所受合力大小为F合=ma=4 N，根据牛顿第二定律可得F-μmg=ma，解得细线的拉力大小为F=8 N，故A错误，C正确；t=2 s时，物体的速度为v2=at2=2×2 m/s=4 m/s，则此时细线拉力的瞬时功率为P=Fv2=8×4 W=32 W，在0~2 s内，拉力的平均功率为=F=F=8× W=16 W，故B错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.如图所示为某种太阳能无人驾驶试验汽车，安装有5 m2的太阳能电池板和蓄能电池，该太阳能电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为320 W。车上安装有效率为80%的电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以10 kW的恒定功率启动，汽车最大行驶速度为36 km/h。假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车 (　　) A.以最大速度行驶时牵引力大小为500 N B.所受阻力与速度的比值为100 N·s/m C.保持36 km/h的速度行驶1 h至少需要有效光照6.25 h D.若仅用太阳能电池板供电时可获得10 m/s的最大行驶速度 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(14分)(2025·广元高一期中)某公司对研制的某型号汽车进行测试，汽车总质量m=2×103 kg，发动机的额定功率P0=120 kW。测试过程中汽车在平直路段行驶的最大速度可达vm=40 m/s，现在汽车在平直测试路段由静止开始以a=2.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，若汽车运动过程中所受的阻力f恒定。求： (1)汽车所受阻力f的大小；(4分) 答案：(1)3 000 N 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：(1)当速度最大时牵引力等于阻力，有 f== N=3 000 N。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(14分)(2025·广元高一期中)某公司对研制的某型号汽车进行测试，汽车总质量m=2×103 kg，发动机的额定功率P0=120 kW。测试过程中汽车在平直路段行驶的最大速度可达vm=40 m/s，现在汽车在平直测试路段由静止开始以a=2.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，若汽车运动过程中所受的阻力f恒定。求： (2)汽车做匀加速运动持续的时间t1；(4分) 答案：(2)6 s 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：(2)汽车做匀加速直线运动， 根据牛顿第二定律有F-f=ma 则牵引力F=ma+f=2×103×2.5 N+3 000 N=8 000 N 所以匀加速运动的最大速度为v==15 m/s 匀加速运动的时间为t1== s=6 s。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(14分)(2025·广元高一期中)某公司对研制的某型号汽车进行测试，汽车总质量m=2×103 kg，发动机的额定功率P0=120 kW。测试过程中汽车在平直路段行驶的最大速度可达vm=40 m/s，现在汽车在平直测试路段由静止开始以a=2.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，若汽车运动过程中所受的阻力f恒定。求： (3)汽车开始运动后，第4 s末的瞬时功率P。(6分) 答案：(3)80 000 W 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：(3)第4 s末时汽车还在匀加速运动状态，所以第4 s末汽车速度v2=at2=10 m/s 第4 s末汽车的瞬时功率 P=Fv2=8 000×10 W=80 000 W。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(16分)(2025·巴中高一期中)如图，在倾角为37°的斜面底端有一个质量为1 kg的小物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5，物体在平行斜面向上拉力F的作用下，向上做匀速运动，速度大小为10 m/s(重力加速度g取10 m/s2)。求： (1)力F的大小；(4分) 答案：(1)10 N 解析：(1)由于物体做匀速运动，由平衡条件可知 F=mgsin 37°+μmgcos 37°，解得F=10 N。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(16分)(2025·巴中高一期中)如图，在倾角为37°的斜面底端有一个质量为1 kg的小物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5，物体在平行斜面向上拉力F的作用下，向上做匀速运动，速度大小为10 m/s(重力加速度g取10 m/s2)。求： (2)经过0.9 s后，物体到达斜面上的最高点A， 撤去拉力，此后物体还能上升的最大高度；(6分) 答案：(2)1.8 m 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析： (2)撤去拉力后，物体做斜抛运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，则(vsin 37°)2=2gh2 还能上升的最大高度为h2=1.8 m。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(16分)(2025·巴中高一期中)如图，在倾角为37°的斜面底端有一个质量为1 kg的小物体，物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5，物体在平行斜面向上拉力F的作用下，向上做匀速运动，速度大小为10 m/s(重力加速度g取10 m/s2)。求： (3)物体回到地面时，重力的瞬时功率。(6分) 答案：(3)120 W 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析： (3)物体匀速上升的高度h1=vt1sin 37° =10×0.9×0.6 m=5.4 m 下落的过程中，竖直方向上做自由落体运动，由=2g(h1+h2) 可得落地时竖直分速度vy=12 m/s 物体回到地面时，重力的瞬时功率为P=mgvy=120 W。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn 解析：根据题意可知周期为T=1 600 s，则角速度为ω== rad/s，故A错误；该同学乘坐摩天轮随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，则座舱对该同学的作用力和该同学的重力的合力提供向心力，指向圆心，所以座舱对该同学的作用力不是一直指向圆心，故B错误；根据重力做功的功率的计算公式PG=mgvy，从A点经B点运动到C点的过程中，vy先增大后减小，可知重力对该同学做功的功率先增大后减小，故C错误；在B点，对该同学受力分析，在竖直方向上有Fy=mg，水平方向上有Fx=mrω2，则该同学在B点受座舱的作用力大小为F==，如果仅增大摩天轮的转速n，根据ω=2πn可知ω增大，则该同学在B点受座舱的作用力将增大，故D正确。 5.如图所示，一质量为1 kg的木块静止在光滑水平面上，在t=0时，用一大小为F=2 N、方向与水平面成θ=30°的斜向右上方的力作用在该木块上，则在t=3 s时力F的功率为 (　　) A.5 W B.6 W C.9 W D.6 W 解析：对木块根据牛顿第二定律可知，木块的加速度为：a== m/s2，则t=3 s时的瞬时速度为：v=at=3 m/s，则力F的瞬时功率为：P=Fvcos θ=2×3× W=9 W，故C项正确。 解析：汽车以10 kW的恒定功率启动，行驶的最大速度为vmax=36 km/h=10 m/s，当汽车以最大速度行驶时，则有F== N=1 000 N，故A错误；当牵引力等于阻力时，速度达到最大，故F=kvmax，解得k== N·s/m=100 N·s/m，故B正确；汽车以最大速度行驶1 h消耗的电能为W电=Pt，且有W电=P0St0×80%，联立解得有效光照时间t0=7.81 h，故C错误；由题意知，汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，设f=kv，当直接用太阳能电池板提供的功率行驶，速度达到最大时，牵引力等于阻力，即320×5×80% W=fvmax'=kvmax'2，解得vmax'= m/s，故D错误。 $