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2019-2020年高中物理 機械能守恒定律 第三節(jié) 功率課時作業(yè) 新人教版必修1
一、選擇題
1.關(guān)于功率,下列說法中正確的是( )
A.功率大說明物體做功多
B.功率小說明物體做功慢
C.由P=可知機車做功越多,功率越大
D.單位時間內(nèi)機車做功越多,其功率越大
[解析] 功率是表示做功快慢的物理量,功率大做功快,功率小做功慢,但并不是做的功多功率就大.
[答案] BD
2.在平直公路上以一定速率(約為5 m/s)行駛的自行車所受阻力為車和人總重量的0.02倍,則騎車人的功率最接近于(車和人的總質(zhì)量約為100 kg)( )
A.0.1 kW B.1103 kW
C.1 kW D.10 kW
[解析] 因為車速v=5 m/s,騎車時的牽引力F=Ff=0.0210010 N=20 N,所以功率P=Fv=205 W=100 W,即0.1 kW,故A正確.
[答案] A
3.一輛汽車以功率P1在平直公路上勻速行駛,若駕駛員突然減小油門,使汽車的功率減小為P2并保持功率P2不變繼續(xù)行駛.設(shè)整個過程中阻力恒定不變,則此后汽車發(fā)動機的牽引力將( )
A.保持不變 B.不斷減小
C.先減小,后保持不變 D.先增大,后保持不變
[解析] 由P1=Fv知,當汽車以功率P1勻速行駛時,F(xiàn)=f阻,加速度a=0.若突然減小油門,汽車的功率由P1減小到P2,則F突然減小,又整個過程中f阻恒定不變,故此時F
W2,P1>P2 B.W1>W2,P1=P2
C.W1=W2,P1>P2 D.W1=W2,P1=P2
[解析] 在扶梯上,人相對扶梯靜止不動和人相對于扶梯勻速向上運動,相對地面來說,人都是做勻速直線運動,兩次人均處于平衡狀態(tài),兩次人受到的力情況相同,即扶梯對人向上的支持力等于重力.而兩次扶梯載人運動的距離不同,所以可用W=Fscosα來判定功的大?。畠纱畏鎏葸\動的速率v不變,所以可用P=Fvcosα來判定功率的大小.
由功的計算公式,得扶梯對人做功W=Fscosα.
式中α是扶梯對人的支持力(等于人的重力)和扶梯所在斜面的夾角.由于第二次人沿扶梯向上走了一段距離,所以第一次扶梯載人運動的距離要比第二次扶梯載人運動的距離長,即s1>s2,故W1>W2,兩次扶梯運動的速率v不變,對人作用力不變,根據(jù)P=Fvcosα知P1=P2.
[答案] B
8.如圖所示,用輕繩子拴一金屬小球,將小球拉至懸繩位于水平伸直狀態(tài)時自由釋放小球,小球在擺向最低點的過程中,重力對小球做功的功率( )
A.保持不變
B.不斷變大
C.不斷變小
D.先變大,后變小
[解析] 當小球在A點時速度為零,故A點重力的功率為零,小球在B點時,速度方向與重力方向夾角為90,由P=Fvcos90可知,在B點時重力的功率為零.
[答案] D
9.物體在水平地面上受到水平拉力F作用,在6 s內(nèi)v-t圖象和力F做功功率的P-t圖象如下圖甲、乙所示,則物體的質(zhì)量為(g取10 m/s2)( )
A. kg B. kg C.0.9 kg D.0.6 kg
[解析] 由v-t圖象可知物體在0~2 s內(nèi)做勻加速直線運動,其中a=3 m/s2,2 s~6 s內(nèi)做勻速直線運動,速度v=6 m/s,而且拉力F=Ff,由P=Fv=Ffv可得Ff== N= N.勻加速過程中第2 s末的瞬時功率為P1=F1v,即F1== N=5 N,由牛頓第二定律得F1-Ff=ma,所以質(zhì)量m== kg= kg,故正確答案為B.
[答案] B
10.某科技創(chuàng)新小組設(shè)計制作出一種全自動升降機模型,用電動機通過鋼絲繩拉著升降機由靜止開始勻加速上升,已知升降機的質(zhì)量為m,當升降機的速度為v1時,電動機的電功率達到最大值P,此后電動機保持該功率不變,直到升降機以最大速度v2勻速上升為止,整個過程中忽略摩擦阻力及空氣阻力,重力加速度為g.有關(guān)此過程下列說法正確的是( )
A.鋼絲繩的最大拉力為
B.升降機的最大速度v2=
C.鋼絲繩的拉力對升降機所做的功等于升降機克服重力所做的功
D.升降機的速度由v1增大至v2過程中,鋼絲繩的拉力不斷減小
[解析] 升降機先做勻加速運動后做變加速運動再做勻速運動,在勻加速運動過程中鋼絲繩的最大拉力大于重力,F(xiàn)>mg=,A錯.勻速運動時升降機有最大速度v2=,B正確.升降機在整個上升過程中,鋼絲繩的拉力大于或等于升降機的重力,因此鋼絲繩的拉力對升降機所做的功大于升降機克服重力所做的功.升降機速度由v1增大至v2的過程中,鋼絲繩的拉力不斷減小,最終等于重力.
[答案] BD
二、非選擇題
11.質(zhì)量為3 kg的物體,從高30 m處自由落下,問:
(1)第2 s內(nèi)重力做功的平均功率是多少?
(2)第2 s末重力做功的功率是多少?(g取10 m/s2)
[解析] (1)第2 s內(nèi)是指一段時間,應(yīng)對應(yīng)P=,是平均功率.第2 s內(nèi)的位移l=g(t-t)=10(22-12) m=15 m.
重力做的功W=mgl=31015 J=450 J.重力在第2 s內(nèi)的平均功率P== W=450 W.
(2)第2 s末指時刻,應(yīng)采用P=Fv計算,是瞬時功率.
第2 s末物體的速度v=gt2=102 m/s=20 m/s.
第2 s末重力做功的瞬時功率P=mgv=31020 W=600 W.
[答案] (1)450 W (2)600 W
12.汽車的質(zhì)量為2.0 t,發(fā)動機的額定功率為60 kW,它在平直公路上行駛的最大速度是108 km/h,試討論:汽車由靜止開始,以加速度a=1.5 m/s2啟動,能持續(xù)多長時間?若接著只以額定功率運行,再經(jīng)15 s達到最大速度,那么汽車啟動過程中發(fā)動機共做了多少功?
[解析] 本題考查功率與牛頓第二定律、運動學(xué)公式、功的公式的綜合應(yīng)用.v=108 km/h=30 m/s,由于是最大速度,故有Ff=F==N=xx N.
對于勻加速階段,有F合=ma=F1-Ff,代入數(shù)據(jù),得F1=5000 N.
由P=Fv可知,達到額定功率時v1==12 m/s.
運行時間t1== s=8.0 s.
運行距離s1=a1t=1.58.02 m=48 m.
牽引力做的功W1=F1s1=500048 J=2.4105 J.
對于恒定功率階段,牽引力做的功W2=Pt=6.010415 J=9.0105 J.
所以W=W1+W2=2.4105 J+9.0105 J=1.14106 J.
[答案] 8.0 s 1.14106 J
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