【中学教材全解】2020-2021学年人教版高中物理必修2-第7章-第3节--功率课时练案.docx

第3节 功率

题组1 功率（时间：6分钟 分值：12分）
1.［4分］（单选）下列关于功率的说法，正确的是（ ）
A.力对物体做的功越多，功率就越大
B.做功时间短的机械，功率大
C.完成相同的功，用的时间越长，功率越大
D.功率大的机械在单位时间内做的功会更多

图7-3-1
2.［4分］（单选）如图7-3-1所示，某人用同一水平力先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进的距离，其次次使此物体沿粗糙水平面也前进的距离，若先后两次拉力做的功分别为和，功率分别为和，则（ ）
＝，＝ ＝，＞
＞,＞ ＞,

3.［4分］（单选）某汽车上标有其内燃机的功率是“100 kW”字样，则该功率表示汽车的（ ）
A.额定功率 B.实际功率
C.瞬时功率 D.平均功率

题组2 功率与速度（时间：14分钟 分值：28分）
4.［4分］（单选）汽车上坡的时候，司机必需换挡，其目的是（ ）
A.减小速度，得到较小的牵引力
B.增大速度，得到较小的牵引力
C.减小速度，得到较大的牵引力
D.增大速度，得到较大的牵引力

图7-3-2
5.［4分］（单选）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中（如图7-3-2）飞行员所受重力的瞬时功率的变化状况是（ ）
A.始终增大
B.始终减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大

图7-3-3
6.［4分］（多选）如图7-3-3所示，质量相同的两物体处于同一高度，沿固定在地面上的光滑斜面下滑，自由下落，最终达到同一水平面，则（ ）
A.重力对两物体做功相同
B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率
D.到达底端时两物体的速度相同

7.［8分］一辆电动自行车的铭牌上给出了如下技术指标：
规 格
车型
26型电动自行车
整车质量
30 kg
最大载重
120 kg
额定输出功率
120 W
额定电压
48 V
额定电流
3 A
质量为70 kg的人骑此电动自行车沿平直大路行驶，所受阻力恒为车和人总重的0.02倍，取10 。则在电动自行车正常工作时，人骑车行驶的最大速度为多少？

8.［8分］一台起重机将质量 kg的货物从静止匀加速地竖直吊起，在2 s末货物的速度4.0 m/s。（g取10 ）求：
（1）起重机在2 s内的平均输出功率。
（2）起重机在2 s末的输出功率。

题组3 机车的启动问题（时间：10分钟 分值：20分）
9.［4分］（单选）质量为的汽车以恒定功率在平直的水平大路上行驶，汽车匀速行驶时的速率为，当汽车以速率）行驶时，汽车的加速度为（ ）
A. B. C. D.

图7-3-4
10.［4分］（单选）汽车的发动机的额定输出功率为，它在水平路面上行驶时受到的摩擦阻力大小恒定。汽车在水平路面上由静止开头运动，直到车速达到最大速度，汽车发动机的输出功率随时间变化的图象如图7-3-4所示。若在时间内，汽车发动机的牵引力是恒定的，则汽车受到的合力随时间变化的图象可能是图7-3-5中的（ ）

A B C D
图7-3-5

11.［12分］汽车的质量为 kg，额定功率为30 kW，运动中阻力大小恒为车重的0.1倍。汽车在水平路面上从静止开头以 N的牵引力动身。（取10 ）求：
（1）汽车所能达到的最大速度。
（2）汽车能保持匀加速运动的最长时间。
（3）汽车加速度为0.6 时的速度。
（4）在匀加速运动的过程中发动机做的功。

题组4 综合拓展提升（时间：16分钟 分值：32分）

图7-3-6
12.［4分］（多选）如图7-3-6所示是健身用的“跑步机”示意图。质量为的运动员踩在与水平面成角的静止皮带上，用力向后蹬皮带。皮带运动过程中受到的阻力恒为，使皮带以速度匀速向右运动。则在运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力
B.人对皮带不做功
C.人对皮带做功的功率为
D.人对皮带做功的功率为

13.［4分］（多选）某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型，用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开头匀加速上升，已知升降机的质量为，当升降机的速度为时，电动机的电功率达到最大值，此后电动机保持该功率不变，直到升降机以最大速度匀速上升为止，整个过程中忽视摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为。有关此过程下列说法正确的是（ ）
A.钢丝绳的最大拉力为
B.升降机的最大速度
C.钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功
D.升降机的速度由增大至的过程中，钢丝绳的拉力不断减小

图7-3-7
14.［12分］一辆汽车质量为 kg ，最大功率为 W，在水平路面由静止开头做直线运动，最大速度为，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为 N ，其行驶过程中牵引力与车速的倒数的关系如图7-3-7所示。试求：
（1）依据图线推断汽车做什么运动？
（2）最大速度的大小；
（3）匀加速直线运动中的加速度；
（4）当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？

15.［12分］如图7-3-8甲所示，质量为1 kg的物体置于固定斜面上，对物体施以平行于斜面对上的拉力，1 s末后将拉力撤去，物体运动的图象如图乙所示，试求：
（1）拉力；
（2）拉力的平均功率。

甲 乙
图7-3-8

参考答案
1.D 解析：功率与做功多少没有必定的联系，选项A、B错误；完成相同的功，用时越长，功率越小，选项C错误。
2.B 解析：拉力相同，又通过相同的位移，由＝知，拉力对物体做的功一样多，即＝；但沿光滑水平面前进时，加速度较大，故所用时间短，所以＞，故选项B正确。
3.A 解析：机器铭牌上标注的功率为额定功率。
4.C 解析：汽车在上坡时，汽车的牵引力除了需要克服阻力以外，还要克服重力沿斜坡向下的分力，所以需要增大牵引力，由，在功率不变时要增大牵引力，必需减小速度。

图7-3-9
5. C 解析：对飞行员受力及运动分析如图7-3-9所示，在位置，飞行员受重力但速度为0，所以； 在位置，飞行员受重力，速度为，90°，所以cos=0；在之间的任意位置，0°＜＜90°。由cos 知为一个大于0的数值，所以运动员所受重力的瞬时功率的变化状况是先增大后减小。
6. AC 解析：重力对物体做功为,对物体做功（sin） ，故选项A正确。两物体运动时间不同，, = =,所以由可知平均功率不同，故选项B错误。到达底端时，,sin ·sin)2,两物体到达底端时速度大小相等，但方向不同，故选项D错误。到达底端时的瞬时功率（sin ,B的瞬时功率，明显，故选项C正确。
点评：解本题关键要留意两点：一是重力在竖直方向，它做功的多少由竖直方向的位移打算；二是到达末位置时，两物体的速度大小相同但方向不同，此时求重力的功率要考虑速度与重力的夹角关系。
7. 6 m/s 解析：从电动自行车铭牌上获得的有用信息为整车质量为30 kg，额定输出功率为120 W。分析知电动自行车在额定功率下行驶时，当牵引力与阻力相等时，即时速度达到最大值。
设车的质量为m，由题意知，地面对车的阻力为，当车速达到最大值时，应有，解得=6 m/s。
解题技巧：提取有用信息，正确分析中的各量，并留意当＝时，车速达到最大值。
W W 解析：(1)货物运动的加速度为 =2 。
设钢绳的拉力为，则依据牛顿其次定律得，故× N
物体上升的位移大小=4 m
拉力做的功×4 J
则平均输出功率 W。
(2)2 s末的速度2×2 m/s=4 m/s，则2 s末的输出功率为×4 W。
9.C 解析：汽车匀速行驶时，路面阻力=；当汽车的速率为时，牵引力，此时加速度。
点评：通常用于计算瞬时功率，为机械供应的动力，当机车匀速运动时，牵引力与阻力相等。的其次个应用是已知，若已知瞬时速度，则此时牵引力；若已知牵引力，则此时速度。
10. D 解析：时间内牵引力是恒定的，故合力也是恒定的；输出功率在增大，当达到额定功率后，速度渐渐增大，牵引力渐渐减小，始终到等于摩擦力，故合力也始终减小直到等于零。
11.（1）7.5 m/s （2）3.75 s （3）4.7 m/s J
解析：（1）汽车在水平路面上匀速行驶时，此时达到最大速度，汽车的功率达到额定功率，则有＝，＝＝，所以=，代入数据得=7.5 m/s。
（2）当汽车以恒定的牵引力启动，即以加速度匀加速启动，依据牛顿其次定律可得：＝，又由知汽车的速度不断增加，所以可得：汽车的输出功率将不断增大，当＝时，汽车功率不再增加，此时汽车的匀加速运动将结束，速度为，则有＝，==，代入数据解得=3.75 s。
（3）汽车的加速度为0.6 时的牵引力+′,代入数据可解得′=6.4× N＜ N。
说明匀加速运动过程已经结束，此时汽车的功率为，所以由＝可得= m/s≈4.7 m/s。
（4）汽车在匀加速运动过程中，发动机做的功，也就是牵引力所做的功为：＝=。
代入数据可得 J。
点拨：本题易将两个速度和混淆，其中是汽车的输出功率等于额定功率时的速度，是匀加速运动结束时的速度，而是当加速度为零时的最大速度，机车最终就以这个速度做匀速直线运动。
12.AD 解析：摩擦力使皮带运动，对皮带做功，做功的功率为。
13.BD 解析：升降机先做匀加速运动后做变加速运动再做匀速运动，在匀加速运动过程中钢丝绳的最大拉力大于重力，即＞，选项A错误。匀速运动时升降机有最大速度，选项B正确。升降机在整个上升过程中，钢丝绳的拉力大于或等于升降机所受的重力，因此钢丝绳的拉力对升降机所做的功大于升降机克服重力所做的功，故选项C错误。升降机速度由增大至的过程中，钢丝绳的拉力不断减小，最终等于重力，故选项D正确。
14.(1)见解析 （2）20 m/s (3)2 W
解析：（1）图线牵引力不变，阻力不变，汽车做匀加速直线运动，图线的斜率表示汽车的功率，不变，则汽车做加速度渐渐减小的变加速直线运动，直至达到最大速度，此后汽车做匀速直线运动。
（2）汽车速度为时，牵引力为 N，
= m/s=20 m/s。
（3）汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，
阻力= N=1 000 N。
= =2 。
（4）与B点对应的速度为 == m/s＝6.67 m/s
当汽车的速度为10 m/s时处于图线段，故此时的功率为最大， W。
15.（1）18 N （2）108 W 解析：（1）当撤去拉力后，物体做匀减速直线运动，由题图乙可求出第2 s~第3 s内的加速度大小=6 。由牛顿其次定律有，解得=6 N。
当物体受拉力的作用时，由牛顿其次定律有，由题图乙可求出第1 s内的加速度大小12 ，解得18 N。
（2）物体在拉力作用下通过的位移=6 m，所以拉力的平均功率 W=108 W。