2022年高一物理 第6单元：达标训练（2、功率）(有解析) 大纲人教版

2022年高一物理 第6单元：达标训练（2、功率）(有解析) 大纲人教版基础巩固1.如图7-2-5所示，利用动滑轮来吊起质量为20 kg的物体，已知拉力F=120 N，滑轮与绳的质量以及摩擦均不计，则当物体由静止开始升高1 m时，拉力的功率为（）图7-2-5A.200 W B.400 W C.480 W D.280 W解析：可依据滑轮的受力特点，求取滑轮上升加速度、速度，然后用瞬时功率P=Fv求解.物体所受合力：F合=2F-G=40 N所以物体上升时的加速度为2 m/s2，上升时物体运动的速度：故F作用点的移动速度v=4 m/s，则F的功率为：P=Fv=1204 W=480 W，故C正确.答案：C 2.质量为m的物体，自高为h、倾角为的光滑斜面顶端由静止滑下，经历时间t到达斜面底端，到达斜面底端时的速度为v，则物体在斜面底端时重力的功率是（）A.mgvB.mgvsinC.mgvcosD.mgvttan解析：可将重力沿平行与垂直向斜面的方向分解，最终应用瞬时功率的公式P=Fv求解.将重力沿v方向与垂直v方向分解，在速度方向上分量G1=mgsin，故在斜面底端时功率为P=G1v=mgvsin，故选项B正确.答案：B3.设人骑自行车在平直公路上以一般速度行驶，所受阻力约为人和车总重的0.02倍.则骑车人的功率最接近于（）A.10-1 kWB.10-3 kWC.1 kWD.10 kW解析：估算题“在理不在数”，可事先估测人车总重以及自行车速度，然后依据P=Fv求解.这是一道估算题，需根据日常生活经验作答，假设人和车总重为1 000 N，则运动过程中所受阻力大小为f=0.02mg=20 N，自行车一般行驶的速度约为5 m/s，则骑车人的功率等于克服阻力做功的功率P=fv=100 W.答案：A4.设飞机在飞行中所受空气阻力与它的速度的平方成正比，当飞机以速度v水平匀速飞行时，发动机的功率为P.则当飞机以2v的速度水平匀速飞行时，发动机的功率为（）A.2PB.4PC.8PD.16P解析：阻力的表达式可写为F=kv2，可依据P=Fv分析判断.设阻力f=kv2（k为比例常数），水平匀速飞行时，牵引力F=f，发动机功率P=Fv=kv3v3，故当飞机速度变为原来的2倍时，功率变为原来的8倍.答案：C5.在距地面h高处，分别以速度v和2v水平抛出两个质量相同的小球A和B，不计空气阻力，则从抛出到落地，两小球重力的平均功率PA_PB（填“大于”“等于”或“小于”），两球落地时重力做功的瞬时功率PA_PB.解析：抛出点高度相同，则飞行时间相等.竖直方向，小球的位移及落地速度的竖直分量相同.重力的平均功率；重力的瞬时功率P=Fvcos=mgvy=mg2tt，从同一高度h平抛，落地时间为是相同的，与水平抛出速度v无关.答案：等于等于6.物体重为100 N，在大小为20 N的水平推力作用下，5 s内沿水平地面前进10 m，则推力做的功为_J，它的功率为_W，重力对物体做的功为_J.解析：利用平均功率及瞬时功率的公式即可求解.力学里做功是指力使物体移动了距离这种力的成效，功的大小由力和物体在力的方向上移动的距离决定.题目中给了两个力，要求计算两个功，我们就不能死记乱套公式.因此，推力做的功W1=Fs=20 N10 m=200 J，重力做的功W2=0 J，功率是指物体在单位时间里做的功，.答案：200400综合应用7.(上海春季)一辆汽车在平直公路上行驶，以下说法正确的是（）A.汽车的行驶速度保持不变，车轮直径越大，车轮旋转越快B.汽车车轮旋转快慢保持不变，车轮直径越小，行驶速度越大C.汽车的功率保持不变，行驶速度越大，受到的牵引力越小D.汽车受到的牵引力保持不变，行驶速度越小，功率越大解析：由做圆周运动中线速度和角速度的关系可知，v=r，当v不变时，半径r和角速度成反比，故选项A错.当不变时，线速度和半径成正比，故选项B错.由P=Fv知，当P不变时，F和v成反比，故选项C对.当F不变时，P和v成正比，故选项D错.答案：C8.(广东综合)21世纪是全世界大规模开发利用海洋资源、发展海洋经济的新时期.为了人类和平利用海洋资源，今年我国环球科学考察船“大洋一号”首次执行环球大洋科学考察任务.如果“大洋一号”在海洋中以速度v0做匀速直线航行，忽略风力的影响，请回答：（1）船除受到推进力、阻力和浮力的作用外，还受到_的作用，船沿航行方向受到的合外力大小_；（2）假设船所受的阻力与船速的平方成正比，当航速为0.9v0时，船的推进功率是原来的百分之几？答案：（1）重力等于零（2）设F0、F和P0、P分别为科考船以v0、v匀速运动时的推进力和推进功率，f为阻力，有F0fkv02P0F0v0kv03PFvv0.9v0.9.从空中以40 m/s的初速度平抛一个质量为1 kg的物体，3 s后物体落至地面，不计空气阻力，求3 s内重力所做的功、重力的平均功率和落地时重力的瞬时功率（取g=10m/s2）.解析：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，物体运动3 s下落的高度为竖直分速度为vy=gt=30 m/s则3 s内重力所做的功为W=mgy=11045 J=450 J重力的平均功率为W=150 W重力的瞬时功率为P=mgvy=11030 W=300 W.10.一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演.若车运动的速率恒为30 m/s，人与车质量之和为200 kg，轮胎与轨道间的动摩擦因数为=0.1，车通过最低点A时发动机的功率为12 kW.求车通过最高点B时发动机的功率解析：利用牛顿第二定律与匀速圆周运动知识及功率公式分别对A、B两点列式即可求解.以人和摩托车作为一个整体为研究对象，分别对其在A点和B点时进行受力分析如右图中所示，FNA、FNB分别表示摩托车在A点和B点受到轨道的弹力，Fa、Fb表示的是摩托车的牵引力，FFA、FFB则表示的是摩擦阻力，对于A、B两点而言都是竖直方向上的合力提供向心力，又由于摩托车保持匀速率不变，因此摩托车在切线方向上合外力为零，即A、B两点牵引力与摩擦力大小相等、方向相反.由牛顿第二定律可得：又在A点：FFA=FNA=Fa在B点：FFB=FNB=Fb由功率公式可知：Pa=FavPb=Fbv联立以上各式，得：Pb=Pa-2mgv=12103 W-20.12001020 W=4103 W，即为摩托车通过最高点时发动机的功率.11.质量m=5 t的汽车从静止出发，以a=1 m/s2的加速度沿水平直路做匀加速运动，汽车所受的阻力等于车重的0.06倍，求汽车在10 s内的平均功率和10 s末的瞬时功率（取g=10 m/s2）.解析：汽车在水平方向受到两个力：牵引力F和阻力F.根据牛顿第二定律算出牵引力，结合运动学公式算出10 s内的位移和10 s末的速度即可求解.设汽车的牵引力为F，阻力F=kmg=0.06mg.由牛顿第二定律F-f=得F=m（0.06g+a）=5103（0.0610+1）N=8103 N汽车在t=10 s内的位移和10 s末的速度分别为vt=at=110 m/s=10 m/s所以汽车在10 s内的平均功率和10 s末的功率分别为Pt=Fvt=810310 W=8104 W.12.额定功率为80 kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是20 m/s，汽车的质量是2 t，如果汽车从静止开始做匀速直线运动，加速度的大小是2 m/s2，运动过程中所受阻力不变，试求：（1）汽车受到的阻力多大？（2）3 s末汽车的瞬时功率多大？（3）汽车维持匀加速运动的时间是多少？解析：（1）在输出功率等于额定功率的条件下，当牵引力F等于阻力Ff时，汽车的加速度减为零，汽车的速度达到最大为vm，则汽车所受的阻力为：.（2）设汽车做匀加速运动时，需要的牵引力为F，根据牛顿第二定律有：F-Ff=ma解得：F=Ff+ma=（4103+21032）N=8103 N因为3 s末汽车的瞬时速度为：v3=at=32 m/s=6 m/s所以3 s末的瞬时功率为：P3=Fv3=81036kW=48 kW.（3）汽车做加速运动时，牵引力F恒定，随着车速增大，输出功率逐渐增大，输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度vm，其数值为：根据运动学公式，汽车维持匀加速运动的时间为