2020高中物理 第四章 机械能和能源 功率与机车的启动练习（基础篇）教科版必修2

2020高中物理 第四章 机械能和能源 功率与机车的启动练习（基础篇）教科版必修2

功率与机车的启动(基础篇)‎ 一、选择题：‎ ‎1、关于功率概念，下列说法中正确的是（ ）‎ A．力对物体做的功越多，力做功的功率越大 B．功率是描述物体做功快慢的物理量 C．从公式P＝Fv可知，汽车的发动机功率可以随速度的不断增大而提高 D．当轮船航行时，如果牵引力与阻力相等时，合外力为零，此时发动机的实际功率为零，所以船行驶的速度也为零 ‎2、一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=t1时刻力F的功率是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎3、汽车以额定功率从静止开始行驶时，一定是（ ）‎ A．速度变大，加速度也变大 B．速度变小，加速度也变小 C．速度变大，而加速度变小 D．速度最大时，牵引力一定也最大 ‎4、功率大的机器和功率小的机器相比较，则有（ ）‎ A．功率大的做功较多 B．功率小的做功时间短 C．功率大的在相同的时间内所做的功较多 D．功率大的汽车比功率小的汽车行走的距离大 ‎5、汽车由静止开始做匀加速直线运动，速度达到的过程中的平均速度为；若汽车由静止开始满功率行驶，速度达到的过程中的平均速度为，且两次历时相同，则（ ）‎ A． B． C． D．条件不足，无法判断 ‎6、汽车以速率v1沿一斜坡向上匀速行驶，若保持发动机功率不变，沿此斜坡向下匀速行驶的速率为v2，则汽车以同样大小的功率在水平路面上行驶时的最大速率为（设三情况下汽车所受的阻力相同）（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎7、水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0＜μ＜1)．现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动．设F的方向与水平面夹角为θ，如图所示在θ从0°逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则（ ）‎ 7‎ A．F先减小后增大 B．F一直增大 C．F的功率减小 D．F的功率不变 ‎8、如图所示是一种清洗车辆用的手持式喷水枪。设枪口截面积为‎0.6 cm2，喷出水的速度为‎20 m/s。当它工作时，估计水枪的平均功率约为(水的密度为1×‎103 kg/m3)（　　）‎ ‎ ‎ A．12 W B．120 W C．240 W D．1200 W ‎9、如图，车向右运动，站在汽车上的人用手向前推车的力为F，脚对车的摩擦力为f，下列说法正确的是（ ）‎ A．当车匀速运动时，F和f对车做功的代数和为正功 B．当车加速运动时，F和f对车做功的代数和为正功 C．当车减速运动时，F和f对车做功的代数和为正功 D．不管车做何种运动，F和f的总功和总功率都为零 ‎10、一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机达到额定功率P．以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到达到最大速度v2为止，则整个过程中，下列说法正确的是(重力加速度为g) （ ）‎ A．钢绳的最大拉力为mg，         B．钢绳的最大拉力为 C．重物的平均速度大小为 D. 重物匀加速运动的加速度 ‎ 二、解答题：‎ ‎1、质量为‎0.5kg的物体从高处自由落下，在下落的头2 s内重力对物体做的功是 ，这2s内重力做功的平均功率是 ，2s末重力对物体做功的瞬时功率是 。‎ ‎2、质量为m的小球做自由落体运动，从开始下落计时，在连续相等的时间t内，求：‎ ‎(1)重力做功的平均功率之比为多少?‎ ‎(2)每段时间末重力的瞬时功率之比为多少?‎ ‎3、质量为m的物体从静止开始由斜面顶端滑到底端，速度达到v，若斜面倾角为a，长为S，计算下滑过程中重力的平均功率和物体到达底端时重力的瞬时功率。‎ 7‎ ‎4、质量m=5t的汽车从静止出发，以a=‎1m／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10s内的平均功率和10s末的瞬时功率。(取g=‎10m／s2)‎ ‎5、质量为m、额定功率为P的汽车在平直公路上行驶，若汽车行驶时所受阻力大小不变，并以额定功率行驶，汽车最大速度为v1，当汽车以速率v2(v2f’,故F>f，因此F和f对车做功的代数和为正功；由BC分析知D选项错误。‎ 7‎ ‎ 10、D 解析：匀加速提升重物时钢绳的拉力最大，且等于匀加速结束时的拉力，即，故AB错；因重物匀加速运动结束以后做的是变加速运动，因此重物的平均速度大小不等于；重物做匀加速运动的加速度，故D正确。 ‎ ‎ 二、解答题：‎ ‎1、100J，50W，100W ‎ 解析：物体在下落的头2 s内的位移x=at2=×10×4=20(m)，‎ 重力在2s内对物体所做的功为：W=mgx=5×20=100(J)‎ 重力在2s内对物体做功的平均功率：‎ 物体在2s末的速度v=at=10×2=20(m/s)，因此2s末重力对物体做功的瞬时功率为P=mgv=5×20=100（W）‎ ‎2、解析：(1)重力在连续相等时间内所做的功为mgh1、mgh2、mgh3…mghn．依题意，，，，所以，又h1、h2、h3…hn为自由落体在连续相等时间内的位移．由匀变速运动性质知：h1:h2:h3:…:hn＝1:3:5:…:(2n-1)(n＝l、2、3、…)，所以:::…:＝1:3:5:…:(2n-1)(n＝1、2、3、…)．‎ ‎ (2)由P＝mgv知每段时间末，重力的瞬时功率比等于每段时间末的速度之比，则有:::…:＝v1:v2:v3:…:vn＝1:2:3:…:n(n＝1、2、3、…)．‎ ‎3、 解析：物体下滑过程中，重力和位移方向如图：‎ 7‎ 重力对物体做功w=mgsina，下滑时间t==2/v，‎ 则，‎ 式中为物体下滑的平均速度的大小，因此也可以直接以p=mgvsina=mgsina计算。‎ 物体滑到斜面底端时，重力和速度方向如图：‎ 此时重力的瞬时功率p=mgvsina。‎ 说明：功和功率的计算中，很容易遗漏力与位移，力与速度的夹角的余弦值，建议计算时画出两个方向的草图。‎ ‎4、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10s内的位移和10s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=ma得 ‎ F=m（‎0.06g+a）=5×103（0.06×10+1）N=8×103N 汽车在t=10s内的位移和10s末的速度分别为 vt=at=1×‎10m／s=‎10m／s 所以汽车在10s内的平均功率和10s末的功率分别为 Pt=Fvt=8×103×10W=8×104W ‎5、 解析：速度最大时，牵引力最小，在数值上等于阻力，所以。‎ 以速率v2运动时，由牛顿第二定律有F－f=ma 其中，‎ ‎∴‎ ‎6、解析：(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力．‎ ‎ ①‎ ‎ ②‎ ‎ 代入数据，有： ③‎ 7‎ ‎ (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：‎ ‎ ④‎ ‎ ⑤‎ ‎ ⑥‎ ‎ 由③④⑤⑥得： ⑦‎ ‎ t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则 ‎ ⑧‎ ‎ ⑨‎ ‎ 由⑤⑧⑨，得：P＝m(g+a)at＝2.04×104 W ⑩ ‎ 7‎