高中物理 第1章 第3节 功率课下作业综合提升 鲁科版必修2

【创新方案】高中物理第1章第3节功率课下作业综合提升鲁科版必修21．关于功率，下列说法中正确的是()A．功率大的物体一定做功多B．做功少的物体功率一定小C．单位时间内做功越多，其功率越大D．由P＝Fv可知，机车运动速度越大，其功率一定越大解析：由功率的定义可知，功率反映做功的快慢，数值上等于单位时间内做的功，C项正确；又由P＝Fv知，速度增加，可能牵引力F减小，此时功率不一定增加，D项错。答案：C2.在平直公路上以一定速率(约5m/s)行驶的自行车所受阻力为车和人总重力的0.02倍，则骑车人的功率最接近于(车和人的总质量约为100kg)()A．0.1kW B．1×103kWC．1kW D．10kW 图1解析：这是一道估算题，车速v＝5m/s，骑车时的牵引力F＝f＝0.02×100×10N＝20N，所以功率P＝Fv＝20×5W＝100W，即0.1kW，故A正确。答案：A3．年12月3日京沪杭高铁综合试验运行最高时速达到486.1km/h，刷新了世界纪录，铁路提速再次引起世人的关注。铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高火车牵引力功率是一个重要问题。假设匀速行驶时，火车所受阻力与速度的平方成正比，那么当火车分别以150km/h和50km/h的速率在水平轨道上匀速行驶时，火车的牵引力功率之比为()A．3∶1B．9∶1C．27∶1 D．81∶1解析：由题意知，火车所受阻力为f＝kv2，而火车匀速行驶时，火车的牵引力等于其所受阻力，则火车的牵引力的功率P＝kv3，故功率之比为27∶1，所以C正确。答案：C4．一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t秒内重力对它做功的平均功率eq\x\to(P)及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为()A.eq\x\to(P)＝mg2t2，P＝eq\f(1,2)mg2t2B.eq\x\to(P)＝mg2t2，P＝mg2t2C.eq\x\to(P)＝eq\f(1,2)mg2t，P＝mg2tD.eq\x\to(P)＝mg2t，P＝2mg2t解析：前t秒内重力做功的平均功率eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(mg·\f(1,2)gt2,t)＝eq\f(1,2)mg2t；t秒末重力做功的瞬时功率P＝Fv＝mg·gt＝mg2t，故C正确。答案：C5.一辆小汽车在平直路面上由静止起动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图2所示。已知汽车的质量m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g＝10m/s2，则以下说法错误的是()A．汽车在前5s内的牵引力为4×103NB．汽车在前5s内的牵引力为6×103NC．汽车的额定功率为60kWD．汽车的最大速度为30m/s解析：由v－t图像知汽车在前5s内的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，由牛顿第二定律得，前5s内汽车牵引力为F＝kmg＋ma＝0.1×2×103×10N＋2×103×2N＝6×103N，故B正确，A错误；又5s末达到额定功率P＝Fv5＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，则最大速度vmax＝eq\f(P,0.1mg)＝eq\f(6×104,0.1×2×103×10)m/s＝30m/s，故C、D正确。答案：A6.质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图3所示，力的方向保持不变，则()A．3t0时刻的瞬时功率为eq\f(5F02t0,m)B．3t0时刻的瞬时功率为eq\f(15F02t0,m) 图3C．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为eq\f(23F02t0,4m)D．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为eq\f(25F02t0,4m)解析：2t0时速度v1＝eq\f(F0,m)·2t00～2t0内位移s1＝eq\f(1,2)eq\f(F0,m)·(2t0)2＝2·eq\f(F0t02,m)F做功W1＝F0s1＝2eq\f(F02t02,m)3t0时速度：v2＝eq\f(3F0,m)·t0＋v1＝5eq\f(F0,m)·t03t0时刻瞬时功率：P＝3F0·v2＝15eq\f(F02t0,m)，故A错误，B正确。2t0～3t0内位移s2＝v1t0＋eq\f(1,2)eq\f(3F0,m)·t02＝eq\f(7,2)eq\f(F0t02,m)F做的功W2＝3F0s2＝eq\f(21,2)eq\f(F02t02,m)0～3t0内F的平均功率P＝eq\f(W1＋W2,3t0)＝eq\f(25F02t0,6m)，故C、D选项错误。答案：B7.如图4所示是健身跑步机示意图，质量为m的人踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动中受恒定阻力F，皮带以速度v匀速向后运动，则下列说法中正确的是()A．脚对皮带的摩擦力是皮带的动力 图4B．人对皮带不做功C．人对皮带做功功率为mgvD．人对皮带做功功率为Fvsinα解析：皮带向后运动是由于人对皮带沿斜面向下有摩擦力的作用，摩擦力对皮带做正功，故A正确；由P＝Fv知，D错误。答案：A8．一个小孩站在船头，按图5两种情况用同样大小的力拉绳，若经过相同的时间t(都未发生碰撞)，小孩所做的功分别为W1、W2，在时间t内小孩拉绳的平均功率分别为P1、P2，则()图5A．W1>W2，P1>P2 B．W1＝W2，P1＝P2C．W1<W2，P1<P2 D．W1<W2，P1＝P2解析：小孩所做的功，第一种情况是指对自身(包括所站的船A)做的功，第二种情况除了对自身(包括所站的船A)做功外，还包括对另一小船B做功。设水的阻力恒定不变，则两种情况下小孩对自身(包括所站的船A)所做的功相等，而在第二种情况下小孩对船B多做了一部分功，因此W1<W2，由P＝eq\f(W,t)可知P1<P2，故选项C正确。答案：C9．下表列出了某种型号轿车的部分数据，试根据表中数据回答下列问题。××型轿车(部分数据)长(mm)×宽(mm)×高(mm)4871×1835×1460净重/kg1500传动系统前轮驱动与挡变速发动机型号直列4缸发动机排量(L)2.2最高时速(km/h)2520～108km/h的加速时间(s)10额定功率(kW)140(1)图6为轿车中用于改变车速的排挡。手推变速杆到达不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1～5”逐挡速度增大，“R”是倒车挡。试问轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？并说明理由。(2)该车以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力为多大？图6(3)如果把0～108km/h的加速过程看做匀加速直线运动，则此过程中汽车的加速度为多大？解析：(1)变速杆应推至1挡。由P＝F牵v，可知当功率一定时，汽车牵引力与速度成反比。(2)vm＝252km/h＝70m/s，则F牵＝eq\f(P额,vm)＝2000N。(3)vt＝108km/h＝30m/s，a＝eq\f(vt－v0,t)＝3m/s2。答案：(1)1挡(2)2000N(3)3m/s210.如图7所示，为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m＝5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02m/s的匀速运动。取g＝10m/s2(1)起重机允许输出的最大功率。 图7(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。解析：(1)牵引力F等于重物重力即F＝mg时，v＝vm＝1.02m/s，此时功率最大Pm＝Fv＝mgvm＝5×104×1.02