2020-2021学年11.2 怎样比较做功的快慢课后测评

这是一份2020-2021学年11.2 怎样比较做功的快慢课后测评，共14页。试卷主要包含了0分），2 W，【答案】A，【答案】D，【答案】C，【答案】B等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
小明在楼梯上跑步爬楼健身，如图所示，他从一楼跑到五楼用了20 s，此过程中小明爬楼的功率大约是(g取10 N/kg) ( )
A. 3200 W
B. 320 W
C. 32 W
D. 3.2 W
铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高列车牵引力的功率就是一个重要问题。已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv2；列车要提速，就必须研制出更大功率的列车。那么当列车分别以20 m/s和36 km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时，列车牵引力的功率之比为 ( )
A. 2:1B. 5:9C. 16:1D. 8:1
下列说法中正确的是( )
A. 做功越多的机械，功率一定越大B. 功率越大的机械，做功一定越快
C. 功率越大的机械，所用时间越少D. 做功越多的机械，所用时间越多
小明对四位同学的做功情况各测量了一次，根据四位同学做功W和所用时间t的实际情况在坐标系中描点，得到了图中甲、乙、丙、丁四个点，这四个同学中做功功率最大的是 ( )
A. 甲对应的同学
B. 乙对应的同学
C. 丙对应的同学
D. 丁对应的同学
一小球从水平台面上滚落到地面的过程中，经过了A、B、C三个位置，它们的位置关系如图所示。设小球在AB段重力做功为W1，重力的平均功率为P1；在BC段重力做功为W2，重力的平均功率为P2。则下列关系正确的是 ( )
A. W1>W2，P1>P2B. W1>W2，P1C. W1=W2，P1=P2D. W1=W2，P1如图所示两位同学将相同重物从一楼搬到三楼，所用时间不同。由图中提供的信息，判断以下说法正确的是( )
A. 甲图中同学做功多，做功快
B. 乙图中同学做功多，做功快
C. 对重物做功相同，甲图中同学做功时间少，做功快
D. 对重物做功相同，乙图中同学做功时间多，做功快
如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离sAB=sCD，比较两种情况下拉力F所做的功及其功率 ( )
A. AB段比CD段做的功多B. AB段的功率与CD段的功率一样大
C. AB段与CD段做的功一样多D. AB段的功率比CD段的功率大
关于功率概念的理解，下列说法中正确的是( )
A. 功率大的机械做的功多
B. 功率大的机械做功时用的时间少
C. 单位时间内完成的功越多，则功率越大
D. 省力多的机械功率大
小明对四位同学的做功情况各测量了一次，把四位同学的做功W和所用时间t在坐标系中描点，得到了图中甲、乙、丙、丁四个点，这四个同学中做功功率相同的是 ( )
A. 甲和乙
B. 丙和乙
C. 甲和丙
D. 甲和丁
三辆汽车用同样大小的牵引力和速度行驶，甲沿上坡路行驶，乙沿水平路行驶，丙沿下坡路行驶，则关于三辆车的功率的说法正确的是( )
A. 甲车的功率最大B. 丙车的功率最大
C. 三辆车的功率一样大D. 条件不足，无法比较
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，发动机的功率为200 kW，速度为72 km/h。公交车行驶1 h，发动机做的功为 J，公交车行驶的平均牵引力为 N。
有甲、乙两辆功率相等的汽车，做匀速直线运动时速度之比v甲:v乙=2:1，那么，两辆汽车的牵引力之比为 ，在相等的时间内，两辆汽车的做功之比为 。
我国自主研发了一种氢燃料汽车，它使用氢气代替汽油。在一次测试中，汽车在水平路面上受到2400 N的水平牵引力，5 min内匀速直线行驶了9000 m。汽车牵引力所做的功是 J；汽车牵引力的功率是 kW。
生活中，人们通常用两种方法来比较做功的快慢。方法①：相同的时间比较做功的多少。方法②： 。如图所示，表示的是用挖土机挖土比人力挖土快得多，所用的是判断方法 。物理学中用功率描述做功的快慢，公式为P=Wt，这种方法与以上方法 是相同的。(以上两空均选填“①”或“②”)
三、作图题（本大题共1小题，共2.0分）
如图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。在重物从水底拉到井口的过程中，汽车以恒定速度向右运动。假如忽略水的阻力和滑轮的摩擦，在图乙坐标中请你画出汽车功率(P)随时间(t)变化的大致图象，并说明你画此图象的理由。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
学完《功率》一节后，老师布置了一项实践性作业：利用生活中的测量工具，设计一种测量自己上楼功率的方案。请补充未完成的步骤(需要测量的物理量用相应的字母表示)：
(1)_______________________________；
(2)用皮尺测出所上楼梯的总高度h；
(3)_______________________________；
(4)上楼功率的表达式P=_________(g值用该字母表示即可)。
疫情期间长期居家隔离，于是像练瑜伽、踢毽子、做广播操、跳绳等运动就成了一种时尚。小云同学想测出自己跳绳时克服重力做功的功率，请你利用所学的知识帮助小云设计实验方案。
(1)简要的实验步骤：
①用电子秤测出___________(填物理量与其对应字母)；
②用___________测出跳起的高度h(脚离地面的高度)；
③用______记录跳n次___________(填物理量与其对应字母)。
(2)请在虚线框中设计该实验数据记录表格。
(3)跳绳时克服重力做功的平均功率表达式P=___________。
(4)小云先用较慢的速度跳绳，测得功率为P1，然后用较快的速度跳绳，测得功率为P2，则P1______P2(选填“>”“=”或“<”)。
五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）
某公司新推出的新能源汽车，其质量为1000 kg，该汽车在平直公路上试行，匀速行驶时的速度为20 m/s。(g取10 N/kg)
(1)请你推导证明P=Fv成立；
(2)若汽车受到的阻力为汽车重力的0.15，求汽车牵引力的功率是多少W？
(3)若汽车匀速行驶时功率不变，行驶5 min，求汽车牵引力所做的功是多少J？
自行车是一种很普遍的交通工具，一辆普通自行车重大约为10 kg，如图所示，质量为50 kg的小明骑着自行车在平直的公路上匀速行驶，自行车受到的阻力为人和车总重力的110，若小明骑车的功率为240 W，g取10 N/kg，求：
(1)小明骑自行车行驶的速度。
(2)小明骑车行驶5 min的路程。
六、综合题（本大题共1小题，共10.0分）
我国自主研制的第三代常规动力潜艇具备先进的通信设备、武器、导航等系统和隐蔽性强、噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如下表。(海水的密度近似为1.0×103kg/m3，g取10N/kg)
(1)潜艇在水下下潜越深，受到的浮力______，受到的压强______；(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)潜艇在水上航行时受到的浮力是多少？
(3)潜艇在最大潜水深度处受到的压强是多少？试求此时潜艇上一个面积是400cm2的观察口受到海水的压力。
(4)潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶2h，此时航速为水下最大航速，求发动机输出的能量是多少？
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：小明的质量约为50 kg，一层楼高约为3 m，他从一楼跑到五楼上升了4层楼高，则上升高度h=3 m×4=12 m。他在上楼的过程中做的功为W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×12 m=6000 J，所用时间t=20 s，则小明爬楼的功率P=Wt=6000J20s=300W，与B选项比较接近。
2.【答案】D
【解析】解：已知列车匀速行驶时所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv2；当列车在水平轨道上匀速行驶时，牵引力等于阻力，即F=f=kv2，所以由功率公式P=Fv=kv3可得，当列车分别以20 m/s和36 km/h=10 m/s的速度在水平轨道上匀速行驶时，列车牵引力的功率之比P1P2=kv13kv23=(20m/s)3(10m/s)3=81。
3.【答案】B
【解析】解：根据W=Pt知，在相同时间内，做功越多的机械，功率一定越大，由于A选项没有说明时间相同，故A错误；物体单位时间内做的功叫功率，它是反映做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功一定越快，故B正确；根据W=Pt知，做相同的功，功率越大的机械，所用时间越少，由于C选项没有说明做功的大小关系，故C错误；根据W=Pt知，若功率相同，做功越多的机械，所用时间越多，由于D选项没有说明功率的大小关系，故D错误。选B。
4.【答案】A
【解析】解：
由图可知，纵坐标代表功，横坐标代表时间；分别连接坐标原点和四个点作出四位同学做功的W−t图象；在做功时间相同时，甲对应的同学做功最多，由P=Wt可知，甲对应的同学做功的功率最大。选A。
5.【答案】D
【解析】 解：由图可知，AB段，小球在重力的方向上通过的距离为0.8 m−0.6 m=0.2 m；BC段，小球在重力的方向上通过的距离为0.6 m−0.4 m=0.2 m；小球在重力的方向上通过的距离相等，同一小球，其重力一定，所以由W=Gh可知，重力做功W1=W2；小球在下落时速度增加，即小球在BC段的运动速度大于在AB段的运动速度，根据v=st可知，小球在BC段运动的时间短，根据P=Wt可知，小球在BC段重力做功的功率较大，即P16.【答案】C
【解析】 解：由图可知两人对重物做的功相同，但做功时间不同，所以做功的快慢不同。做功相同时，做功时间少的同学做功快，即甲图中同学做功快。选C。
7.【答案】C
【解析】解：由题知，沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，拉力大小相等，且木箱移动距离sAB=sCD，由W=Fs可知，拉力所做的功相同，故C正确，A错误；由于本题没有给出两种情况下的运动时间，无法比较功率的大小，故B、D错误。
8.【答案】C
【解析】略
9.【答案】B
【解析】解：将各点与坐标原点相连，并作出相应的“辅助线”，如图所示。由图可知，甲和乙做功相同时，甲所用时间较少，根据P=Wt可知，甲的功率大于乙的功率；甲和丙所用时间相同时，甲做功较多，根据P=Wt可知，甲的功率大于丙的功率；丙和丁做功相同时，丙所用时间较少，根据P=Wt可知，丙的功率大于丁的功率；故甲的功率大于丁的功率；丙和乙在同一条倾斜直线上，说明二者各自做的功与时间的比值相等，即丙和乙做功的功率相同。故A、C、D错误，B正确。
10.【答案】C
【解析】解：因为三辆汽车用同样大小的牵引力和速度行驶，由公式P=Fv可知，三辆汽车的功率一样大，所以A、B、D说法不正确，C说法正确。
11.【答案】7.2×108
1×104
【解析】解：公交车行驶1 h，发动机做的功W=Pt=200×103 W×3600 s=7.2×108 J，公交车的速度v=72 km/h=20 m/s，公交车行驶的平均牵引力F=Pv=200×103 W20 m/s=1×104 N。
12.【答案】 1:2
1:1
【解析】解：由P=Wt=Fst=Fv可知，在功率相等时，F与v成反比，因两辆汽车的速度之比v甲:v乙=2:1，故两辆汽车的牵引力之比为1:2；根据W=Pt可知，在时间相同时，W与P成正比，故两辆汽车的做功之比为1:1。
13.【答案】2.16×107
72
【解析】解：汽车牵引力做的功为W=Fs=2400 N×9000 m=2.16×107 J；汽车牵引力的功率为P=Wt=2.16×107 J300 s=72000 W=72 kW。
14.【答案】做相同的功比较所用时间的多少
①
①
【解析】解：做功的快慢与做功的多少和做功的时间有关，判断做功快慢应采用控制变量法。方法①：相同的时间比较做功的多少。方法②：做相同的功比较所用时间的多少。题图中比较相同时间内挖土的多少，即做功的多少，用的是方法①；功率是表示做功快慢的物理量，公式为P=Wt，表示单位时间内物体所做的功；这种方法与题述方法①“相同的时间比较做功的多少”是相同的。
15.【答案】解：
汽车匀速运动，重物也匀速运动，在重物露出水面前，浮力不变，绳子的拉力F拉=G−F浮，所以拉力不变，
图中滑轮为定滑轮，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，汽车的牵引力F牵=F拉+f(f为汽车受到地面的阻力)，则牵引力也不变，根据P=F牵v可知，汽车的功率不变；
在物体露出水面而没完全露出时，浮力减小，F拉=G−F浮，所以绳子的拉力增大，则牵引力增大，根据P=F牵v可知，汽车的功率增大；
在物体完全露出水面后，F拉=G，所以绳子的拉力不变，牵引力不变，根据P=F牵v可知，汽车的功率不变；
综上所述，汽车的功率先不变，再增大，最后又不变，如图所示：
。
【解析】
【分析】
此题的关键要知道功率的公式P=Fv，由于速度不变，则关键是通过浮力的变化来判断拉力的变化。
此过程分三个阶段：
第一个阶段，物体完全浸没在水中，此时浮力不变，F=G−F浮，所以拉力不变，根据P=Fv可知：汽车在此阶段的功率不变；
第二个阶段，物体只有一部分浸入水中，而且排开水的体积越来越小，所受浮力也越来越小，F=G−F浮，所以拉力增大，根据P=Fv可知：汽车在此阶段的功率增大；
第三个阶段，物体离开水面了，此时物体只在拉力和重力的作用下匀速运动，所以F=G，拉力不变，根据P=Fv可知：汽车在此阶段的功率不变。
【解答】
解：
汽车匀速运动，重物也匀速运动，在重物露出水面前，浮力不变，绳子的拉力F拉=G−F浮，所以拉力不变，
图中滑轮为定滑轮，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，汽车的牵引力F牵=F拉+f(f为汽车受到地面的阻力)，则牵引力也不变，根据P=F牵v可知，汽车的功率不变；
在物体露出水面而没完全露出时，浮力减小，F拉=G−F浮，所以绳子的拉力增大，则牵引力增大，根据P=F牵v可知，汽车的功率增大；
在物体完全露出水面后，F拉=G，所以绳子的拉力不变，牵引力不变，根据P=F牵v可知，汽车的功率不变；
综上所述，汽车的功率先不变，再增大，最后又不变，如图所示：
。
16.【答案】(1)用台秤测出自身质量为m；(3)用停表测量出上楼所用的时间t ；(4)mght。
【解析】解：测量上楼功率的方案的实验步骤：(1)用台秤测出自身的质量为m；(2)用皮尺测出所上楼梯的总高度h；(3)用停表测量出上楼所用的时间t；(4)上楼功率的表达式：P=Wt=Ght=mght。
17.【答案】(1)①自己的质量m；②刻度尺；③停表 ；所用的时间t ；(2)如解析表所示；(3)nmght ；(4)<。
【解析】解：(1)(3)跳绳时克服重力做功的平均功率表达式：P=Wt=nmght。由平均功率表达式可知实验步骤应为：①用电子秤测出自己的质量m；②用刻度尺测出跳起的高度h(脚离地面的高度)；③用停表记录跳n次所用的时间t；
(2)根据实验步骤中要测量的物理量，设计的表格如表所示；
(4)小云先用较慢的速度跳绳，测得功率为P1，然后用较快的速度跳绳，测得功率为P2，以较快的速度跳绳时，相同时间内跳的次数多，由表达式可知功率较大，则P118.【答案】解：(1)由功的定义可知W=Fs， 由v=st可得，s=vt，则有W=Fvt， 所以根据功率计算公式可得P=Wt=Fst=Fvtt=Fv。
(2)由题可知汽车受到的阻力f阻=0.15×mg=0.15×1000 kg×10 N/kg=1500 N；
因为汽车匀速行驶，所以汽车牵引力与阻力大小相等，即F=f阻，
则汽车牵引力的功率P=Wt=Fv=1500 N×20 m/s=3×104 W；
(3)汽车匀速行驶时间t′=5 min=300 s，
若汽车匀速行驶时功率不变，则汽车匀速行驶5 min牵引力做功为W=Pt′=3×104 W×300 s=9×106 J。
【解析】略
19.【答案】解：(1)由题可知，小明的重力为G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N，
自行车的重力为G车=m车g=10 kg×10 N/kg=100 N，
自行车受到的阻力f=110×(G+G车)=110×(500N+100 N)=60N，
小明骑车做匀速直线运动，F=f=60 N，
根据P=Wt=Fst=Fv可得小明骑自行车行驶的速度；
(2)小明骑车行驶的时间t=5 min=300 s，
由v=st得小明骑车行驶5 min的路程为：s=vt=4 m/s×300 s=1200 m。
【解析】见答案
20.【答案】不变 增大
【解析】解：(1)核潜艇在水下下潜的过程中，其排开海水的体积不变、海水的密度不变，根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知，核潜艇受到浮力不变；
在核潜艇下潜过程中，所处深度h增大、海水的密度不变，根据p=ρgh可知海水对它的压强增大；
(2)潜艇在水上航行时受到的浮力：
F浮=G排=m排上g=2500×103kg×10N/kg=2.5×107N；
(3)潜艇在最大潜水深度处受到的压强：
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa，
由p=FS可得，此时潜艇上一个面积是400cm2的观察口受到海水的压力：
F=pS=3×106Pa×400×10−4m2=1.2×105N；
(4)由P=Wt可得，潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶2h发动机输出的能量：
W=Pt=3000×103W×2×3600s=2.16×1010J。
答：(1)不变；增大；
(2)潜艇在水上航行时受到的浮力是2.5×107N；
(3)潜艇在最大潜水深度处受到的压强是3×106Pa，此时潜艇上一个面积是400cm2的观察口受到海水的压力为1.2×105N；
(4)潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶2h，此时航速为水下最大航速，发动机输出的能量是2.16×1010J。
(1)在核潜艇下潜过程中，其排开海水的体积不变、海水的密度不变，根据阿基米德原理可知浮力是不变的；所处深度变大、海水的密度不变，由p=ρgh得出海水对它的压强会如何变化情况；
(2)知道潜艇水上排水量(排开水的质量)，利用阿基米德原理求潜艇在水上航行时受到的浮力；
(3)根据p=ρ液gh求出潜艇在最大潜水深度处受到的压强，利用F=pS求出此时潜艇上一个面积是400cm2的观察口受到海水的压力；
(4)根据P=Wt可求出潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶2h发动机输出的能量。
本题考查了阿基米德原理和液体压强公式、固体压强公式及功率公式的应用，明白排水量的含义和从表格中获取有用的信息是关键。
排水量
水上2500t，水下3000t
最大潜水深度
300m
最大航速
水上30km/h，水下36km/h
最大输出功率(水下)
3000kW
自己的质量m/kg
跳起的高度h/cm
跳n次所用的时间t/s
跳绳时克服重力做功的功率P/W