高中物理人教版 (新课标)必修23.功率同步训练题

第七章　机械能守恒定律

3　功率

基础过关练

题组一　功率

1.关于功率,下列说法中正确的是(　　)

A.功率是表示力做功多少的物理量

B.功率是表示力做功快慢的物理量

C.由P=可知,功率与时间成反比

D.只要F不为零,v也不为零,这个力的功率P就一定不为零

2.(多选)关于功和功率,下列说法正确的是(　　)

A.不同物体做相同的功,它们的功率一定相同

B.物体做功越多,它的功率就越大

C.物体做功越快,它的功率就越大

D.发动机的额定功率与实际功率可能相等,也可能不相等

3.(2019河南名校联盟高三调研)一个小球被水平抛出,运动t时间重力做功为W,不计空气阻力,则t时刻重力的瞬时功率为(　　)

A.    B.    C.    D.

题组二　功率与速度

4.(2020河北唐山第十一中学高二期中)如图所示为汽车中用于改变车速的排挡。保持发动机功率一定,手推变速杆到达不同挡位,可获得不同的运动速度,从1～5逐挡速度增大,R是倒车挡,若要以最大牵引力上坡,变速杆应推至哪一挡(　　)

A.1挡   B.2挡   C.4挡   D.5挡

5.(2020江西南昌第一中学高三月考)汽车以额定功率P在平直公路上以速度v1=10 m/s匀速行驶,在某一时刻突然使汽车的功率变为2P,并保持该功率继续行驶,汽车最终以速度v2匀速行驶(假设汽车所受阻力不变),则(　　)

A.v2=10 m/s

B.v2=20 m/s

C.汽车在速度v2时的牵引力是速度v1时的牵引力的两倍

D.汽车在速度v2时的牵引力是速度v1时的牵引力的一半

6.(2019北京四中高三上期中)假设轮船行驶时,所受阻力与船速成正比。当船以速度v匀速行驶时,发动机输出功率为P1;当船以速度2v匀速行驶时,发动机输出功率为P2。P1、P2均不超过额定功率。则(　　)

A.P2=2P1   B.P2=4P1   C.P1=2P2   D.P1=P2

7.(2019湖北荆州中学高三月考)质量为m的汽车以恒定功率P启动后沿水平道路行驶,经过一段时间后将达到最大速度v。若行驶中受到的摩擦阻力大小不变,则在加速过程中车速为v时,汽车的加速度大小为(　　)

A.    B.    C.    D.

8.(2019江苏高邮高三调研)如图所示,三个相同的小球A、B、C位于同一高度h处,A做自由落体运动,B沿光滑斜面由静止滑下,C做平抛运动,在每个小球落地的瞬间,其重力的功率分别为PA、PB、PC。下列关系式正确的是(　　)

A.PA=PC>PB      B.PA=PB>PC

C.PA=PB=PC      D.PA>PC>PB

9.上海市第十三届“未来之星上图杯”创新模型大赛在上海图书馆举行,比赛中某型号遥控车启动过程中速度-时间图象和牵引力的功率-时间图象分别如图甲、乙所示,设遥控车所受阻力大小一定,则该遥控车的质量为　(　　)

甲　　　　　　　　　　　　乙

A. kg      B. kg

C.0.9 kg      D.0.6 kg

能力提升练

题组一　计算平均功率和瞬时功率的大小

1.(2020福建厦门双十中学高一期中,★★☆)一台起重机从静止开始匀加速地将一质量m=1.0×103 kg的货物竖直吊起,在2 s末货物的速度v=4 m/s,重力加速度g取10 m/s2,则起重机在这2 s内拉力的平均功率及2 s末拉力的瞬时功率分别为(　　)

A.2.4×104 W　2.4×104 W

B.2.4×104 W　4.8×104 W

C.4.8×104 W　2.4×104 W

D.4.8×104 W　4.8×104 W

2.(2020河北大名一中高三月考,★★☆)如图所示,一辆质量为1 kg的遥控小车正以18 m/s的速度,沿水平轨道做匀速直线运动,在t=0时刻开始制动做匀减速直线运动,在3 s内前进了36 m。在这3 s内(　　)

A.小车运动的平均速度大小为9 m/s

B.小车受到的制动力大小为6 N

C.制动力对小车做负功,大小等于162 J

D.制动力对小车做功的平均功率为48 W

3.(2020广东兴宁第一中学高三月考,★★★)如图,小球甲从A点水平抛出,小球乙从B点自由释放,两小球先后经过C点时速度大小相等,方向夹角为θ=53°,已知A、C高度差为h,两小球质量均为m,重力加速度大小为g,sin 53°=0.8, cos 53°=0.6,不计空气阻力,由以上条件可知(　　)

A.两小球在C点的速度大小均为2

B.A、B两点高度差为h

C.两小球在C点时重力的瞬时功率大小相等

D.甲、乙两小球到达C点所用时间之比为3∶5

题组二　生活中的功率问题

4.(2020福建莆田第二十五中学高三期末,★★☆)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,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.W=4 500 J　P=75 W    B.W=450 J　P=7.5 W

C.W=3 600 J　P=60 W    D.W=360 J　P=6 W

5.(2019浙江金华高二期末,★★☆)某同学在参加引体向上测试时,若完成一次完整的引体向上所需要时间为2 s,则他在完成一次完整的引体向上测试中克服重力做功的平均功率最接近(　　)

A.15 W  B.150 W  C.300 W  D.600 W

6.(2020山东泰安一中高三月考,★★☆)“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后,绳连续绕身体两周的跳绳方法。在比赛中,高三某同学1 min摇轻绳240圈,跳绳过程脚与地面接触的时间约为总时间的2/5,则他在整个跳绳过程中的平均功率约为(　　)

A.15 W   B.60 W   C.120 W   D.300 W

题组三　机车启动问题

7.(2020黑龙江哈尔滨高三期末,★★☆)质量为m的汽车行驶在平直公路上,在运动中所受阻力不变。当汽车加速度为a、速度为v时发动机的功率为P1;当功率为P2时,汽车行驶的最大速度为(　　)

A.    B.   C.    D.

8.(2020江苏西亭高级中学高三期中,★★★)一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,第5 s末达到额定功率,之后保持以额定功率运动,其v-t图象如图所示。已知汽车的质量为m=1×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1,g取10 m/s2,则以下说法正确的是(　　)

A.汽车在前5 s内的牵引力大小为5×102 N

B.汽车速度大小为15 m/s时的加速度大小为1.5 m/s2

C.汽车的额定功率为30 kW

D.汽车的最大速度为35 m/s

答案全解全析

基础过关练

1.B　功率是表示做功快慢的物理量,故A错误,B正确;根据P=可知,当功W不变时,功率P才与时间t成反比,故C错误;当力的方向和速度方向垂直时,功率为零,故D错误。

2.CD　功率是表示物体做功快慢的物理量,不仅与做功的多少有关,还跟做功所用的时间有关,物体做功快则功率大,故A、B错误,C正确。发动机的实际功率可能等于额定功率,也可能不等于额定功率,D正确。

3.D　由题意知,小球运动t时间重力做功为W=mgh=mg·gt2,t时刻重力的瞬时功率P=mg·gt,联立解得P=,选项D正确,A、B、C错误。

4.A　由P=Fv可知功率P一定时,v越小,F越大,所以车以最大牵引力上坡时,应推至1挡,选项A正确,B、C、D错误。

5.B　汽车匀速行驶时,牵引力等于阻力,汽车受到的阻力为f=。某一时刻突然使汽车的功率变为2P,当汽车最终以速度v2匀速行驶时,牵引力等于阻力,已知阻力不变,故有v2==2v1=20 m/s,选项A、C、D错误,B正确。

6.B　当船以速度v匀速行驶时,阻力f1=kv,牵引力F1=f1,发动机输出功率P1=F1v=kv2;当船以速度2v匀速行驶时,阻力f2=k·2v,牵引力F2=f2,发动机输出功率P2=F2·2v=k(2v)2=4kv2=4P1。选项A、C、D错误,B正确。

7.B　当牵引力等于阻力时,汽车以最大速度匀速行驶,有P=F牵v=f阻v,则阻力为f阻=。当车速为v时,由P=F·v得牵引力为F=,根据牛顿第二定律可知F-f阻=ma,解得a=,故选B。

8.A　A做自由落体运动,C做平抛运动,竖直方向是自由落体运动,故A、C落地时竖直方向的速度大小v=相同,故落地时重力的功率P=mgv=mg相同,即PA=PC。设斜面的倾角为θ,B沿斜面下滑到底端的速度v==,重力的功率PB=mgvy=mgv sin θ=mg sin θ,即PA=PC>PB,选项A正确,B、C、D错误。

9.B　遥控车在2～4 s内做匀速直线运动,所以阻力f== N= N,在P=30 W时由牛顿第二定律得F-f=ma,由图可知F== N=5 N,a== m/s2=3 m/s2,解得m= kg,选项B正确。

能力提升练

1.B　货物匀加速运动,加速度a==2 m/s2。货物受重力和拉力,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,解得F=mg+ma=1.2×104 N,这2 s内的平均速度==2 m/s,则拉力的平均功率=F=2.4×104 W,2 s末拉力的瞬时功率P=Fv=4.8×104 W,选项B正确,A、C、D错误。

2.D　小车运动的平均速度大小为== m/s=12 m/s,选项A错误;由运动学公式x=v0t-at2,解得加速度大小a=4 m/s2,小车受到的制动力大小为f=F合=ma=4 N,选项B错误;制动力对小车做负功,大小等于W=fs=4 N×36 m=144 J,选项C错误;制动力对小车做功的平均功率为P=f=4 N×12 m/s=48 W,选项D正确。

3.D　小球甲做平抛运动,竖直方向上做自由落体运动,由h=gt2可得甲运动的时间为t甲=,竖直分速度vy=gt甲=,根据运动的合成与分解可知,甲在C点的速度v甲===v乙,故A错误。小球乙做自由落体运动,B、C高度差h'==h,由题知A、C高度差为h,则A、B高度差为Δh=h-h=h,故B错误。小球甲在C点时重力的瞬时功率为P甲=mgvy=mg,小球乙在C点时重力的瞬时功率为P乙=mgv乙=,故P甲≠P乙,故C错误。小球甲到达C点所用时间为t甲=,小球乙到达C点所用时间为t乙==,故t甲∶t乙=3∶5,故D正确。

4.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W1=mgh=×50×10×0.3 J=90 J。1分钟内克服重力所做的功W=50W1=50×90 J=4 500 J。相应的功率约为P===75 W,选项A正确,B、C、D错误。

5.B　高中同学体重大约60 kg,引体向上时向上运动的位移大约0.5 m,g取10 m/s2则克服重力做功的平均功率为== W=150 W,选项B正确,A、C、D错误。

6.C　假设该同学的质量为50 kg,g取10 m/s2,每次跳跃的时间t1= s=0.5 s,腾空时间t2=×0.5 s=0.3 s,腾空高度h=g=0.112 5 m,上升过程中克服重力做功W=mgh=50×10×0.112 5 J=56.25 J,则跳绳的平均功率== W=112.5 W,最接近120 W,选项C正确,A、B、D错误。

7.D　当汽车加速度为a时,设其受到的阻力的大小为f,由牛顿第二定律可得F-f=ma,所以F=f+ma,功率P1=Fv=(f+ma)v,解得f=-ma。当功率为P2时,设最大速度为v',则P2=F'v'=fv',所以v'==,选项A、B、C错误,D正确。

8.C　汽车做匀加速直线运动时的加速度大小为a== m/s2=2 m/s2,根据牛顿第二定律得F-f=ma,解得牵引力为F=f+ma=(0.1×1×104+1×103×2)N=3×103 N,选项A错误;额定功率为P=Fv=3 000×10 W=3×104 W,当汽车的速度大小是15 m/s时,牵引力F'== N=2 000 N,汽车的加速度大小a'== m/s2=1 m/s2,选项B错误,C正确;当牵引力与阻力相等时,速度最大,最大速度为vm== m/s=30 m/s,选项D错误。