【优化方案】2020-2021学年高一物理(人教版必修2)第七章第三节课时作业-含答案

一、单项选择题1．关于功率公式P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的说法正确的是()A．由P＝eq\f(W,t)知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．由P＝Fv知，汽车的功率和它的速度成正比D．由P＝Fv知，当汽车的牵引力确定时，发动机功率与速度成正比解析：选D.P＝eq\f(W,t)计算的是时间t内的平均功率，P＝Fv既可计算瞬时功率，也可计算平均功率，但由于涉及三个量，只有在一个量确定不变时，才能推断另外两个量之间的关系，故只有D正确．2．(2022·福州高一检测)拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主要目的是()A．节省燃料 B．提高柴油机的功率C．提高传动机械的效率 D．增大拖拉机的牵引力解析：选D.拖拉机耕地时受到的阻力比在路面上行驶时大得多，依据P＝Fv，在功率确定的状况下，减小速度，可以获得更大的牵引力．选项D正确．3．(2022·广州高一检测)雨滴在空中运动时所受阻力与其速率的平方成正比．若有两个雨滴从高空中落下，其质量分别为m1、m2，落至地面前均已做匀速直线运动，则雨滴做匀速直线运动时其重力的功率之比为()A．m1∶m2 B.eq\r(m1)∶eq\r(m2)C.eq\r(m2)∶eq\r(m1) D.eq\r(m\o\al(3,1))∶eq\r(m\o\al(3,2))解析：选D.设Ff＝kv2，则雨滴匀速下落时，Ff＝mg.由kv2＝mg得v＝eq\r(\f(mg,k))，而重力的功率P＝mgv＝eq\r(\f(m3g3,k))∝eq\r(m3)，所以P1∶P2＝eq\r(m\o\al(3,1))∶eq\r(m\o\al(3,2)).4．(2022·长春高一检测)质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，假如发动机的功率恒为P，汽车行驶过程中受到的阻力大小确定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为eq\f(v,4)时，汽车的瞬时加速度的大小为()A.eq\f(P,mv) B.eq\f(2P,mv)C.eq\f(3P,mv) D.eq\f(4P,mv)解析：选C.设汽车所受阻力为Ff.当以最大速度行驶时，P＝F1v＝Ffv，当以eq\f(v,4)速度行驶时，P＝F2eq\f(v,4)，又F2－Ff＝ma，联立解得：a＝eq\f(3P,mv)，故C项正确．5．飞行员进行素养训练时，抓住秋千杆由水平状态开头下摆，到达竖直状态的过程如图所示，飞行员受重力的瞬时功率变化状况是()A．始终增大 B．始终减小C．先增大后减小 D．先减小后增大解析：选C.由瞬时功率计算式P＝Fvcosα可知，初状态P1＝0，最低点P2＝0，中间状态P>0.所以瞬时功率变化状况是先增大后减小，故C正确．二、多项选择题6．(2022·海口高一检测)某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体从静止开头在光滑水平面上前进l距离，其次次使此物体从静止开头在粗糙水平面上前进l距离．若先后两次拉力做的功分别为W1和W2，拉力做功的平均功率分别为P1和P2，则()A．W1＝W2 B．W1>W2C．P1>P2 D．P1＝P2解析：选AC.两次拉物体用的力都是F，物体的位移都是l.由W＝Fl可知W1＝W2.物体在粗糙水平面上前进时，加速度a较小，由l＝eq\f(1,2)at2可知用时较长，再由P＝eq\f(W,t)可知P1>P2.选项A、C正确．7．(2021·高考新课标全国卷Ⅰ)2022年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功．图甲为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图．飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统马上关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止．某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t＝0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度—时间图线如图乙所示．假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m．已知航母始终静止，重力加速度的大小为g.则()A．从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的eq\f(1,10)B．在0.4s～2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5gD．在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变解析：选AC.由v­t图象面积可知，飞机从着舰到停止发生的位移约为x＝eq\f(1,2)×3×70m＝105m，即约为无阻拦索时的eq\f(1,10)，选项A正确；由v­t图象斜率知，飞机与阻拦索作用过程中(0.4s～2.5s时)，其F合恒定，在此过程中阻拦索两段间的夹角变小，而合力恒定，则阻拦索张力必减小，选项B错误；在0.4s～2.5s时间内，加速度a＝eq\f(67－10,2.1)m/s2≈27.1m/s2>2.5g，选项C正确；在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机的作用力F合不变，但v减小，所以功率减小，选项D错误．☆8.如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2kg的物体在F作用下由静止开头向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，则下列说法错误的是(g取10m/s2)()A．物体加速度大小为2m/s2B．F的大小为21NC．4s末F的功率大小为42WD．4s内F做功的平均功率为42W解析：选ABD.由速度－时间图象可得加速度a＝0.5m/s2，A错误；由牛顿其次定律得：2F－mg＝ma，所以F＝eq\f(mg＋ma,2)＝10.5N，B错误；4s末物体速度v＝2m/s，P＝F·2v＝10.5×2×2W＝42W，C正确；4s内物体位移s＝eq\f(1,2)at2＝4m，eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(F·2s,t)＝eq\f(10.5×2×4,4)W＝21W，D错误．☆9.(2022·衡水高一检测)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开头受到水平力的作用．力F的大小与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则()A．3t0时刻的瞬时功率为eq\f(5F\o\al(2,0)t0,m)B．3t0时刻的瞬时功率为eq\f(15F\o\al(2,0)t0,m)C．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为eq\f(23F\o\al(2,0)t0,4m)D．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为eq\f(25F\o\al(2,0)t0,6m)解析：选BD.0～2t0时间内，物体的加速度a1＝eq\f(F0,m)，2t0时刻的速度v1＝a1·2t0＝eq\f(2F0t0,m)，位移x1＝eq\f(2F0t\o\al(2,0),m)，2t0～3t0时间内，加速度a2＝eq\f(3F0,m)，3t0时刻的速度v2＝v1＋a2t0＝eq\f(5F0t0,m)，2t0～3t0时间内的位移x2＝eq\f(7F0t\o\al(2,0),2m)；所以3t0时刻的瞬时功率P＝3F0v2＝eq\f(15F\o\al(2,0)t0,m)，B对，A错；3t0内的平均功率eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(F0x1＋3F0x2,3t0)＝eq\f(25F\o\al(2,0)t0,6m)，D对，C错．三、非选择题☆10.人的心脏每跳一次大约输送8×10－5m3的血液，正常人血压(可看做心脏输送血液的压强)平均值约为1.5×104Pa，心跳约每分钟70次，据此估测心脏工作的平均功率约为多少？解析：设压强为p，作用于横截面积为S的一个直管内的流体上，在时间t内因压力的作用而移动了确定的距离l，如图所示，则压力做功为W＝pSl＝pΔV，ΔV指流体的体积．推广到一般情形，一恒定压强作用下，使某一流体体积转变ΔV，则该压强所做功的表达式为W＝p·ΔV.因此，本题中心脏每分钟所做的功应为：W＝pΔV＝1.5×104×70×8×10－5J＝84J.故心脏工作的平均功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(84,60)W＝1.4W.答案：1.4W11．要使起重机在5s内将质量为2.0×103kg的货物由静止开头匀加速提升10m高，此起重机应具备的最小功率是多少？(g取10m/s2)解析：货物匀加速提升，牵引力不变，随速度增大，牵引力功率增大，速度最大时对应的功率即为起重机应具备的最小功率．由h＝eq\f(1,2)at2得a＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×10,52)m/s2＝0.8m/s2所以牵引力F＝mg＋ma＝(2.0×103×10＋2.0×103×0.8)N＝2.16×104N货物上升10m时速度v＝at＝0.8×5m/s＝4m/s所以P＝Fv＝2.16×104×4W＝8.64×104W.答案：8.64×104W12．(2022·临沂高一检测)汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g＝10m/s2.(1)汽车保持额定功率不变从静止启动后：①汽车所能达到的最大速度是多大？②当汽车的加速度为2m/s2时速度为多大？③当汽车的速度为6m/s时加速度为多大？(2)若汽车从静止开头，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？解析：汽车运动中所受的阻力大小为Ff＝0.1mg＝0.1×5×103×10N＝5×103N.(1)汽车保持恒定功率启动时，做加速度渐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大．①当a＝0时，汽车速度最大，此时汽车的牵引力为F1＝Ff＝5×103N，则汽车的最大速度为vm＝eq\f(P,F1)＝eq\f(6×104,5×103)m/s＝12m/s.②当汽车的加速度为2m/s2时牵引力为F2，由牛顿其次定律，得F2－Ff＝ma.F2＝Ff＋ma＝5×103N＋5×103×2N＝1.5×104N.汽车的速度为v＝eq\f(P,F2)＝eq\f(6×104,1.5×104)m/s＝4m/s.③当汽车的速度为6m/s时牵引力为F3＝eq\f(P,v)＝eq\f(6×104,6)N＝1×104N.由牛顿其次定律，得F3－Ff＝ma.则汽车的加速度为a＝eq\f(F3－Ff,m)＝eq\f(1×104－5×103,5×103)m/s2＝1m/s2.(2)当汽车以恒定加速度0.5m/s2匀加速运动时，汽车的牵引力为F