1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价 十四功率 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.一辆汽车在水平公路上行驶,设汽车在行驶过程中所受阻力不变,汽车的发动机始终以额定功率输出。关于牵引力和汽车速度,下列说法中正确的是()A.汽车加速行驶时,牵引力不变,速度增大B.汽车加速行驶时,牵引力增大,速度增大C.汽车加速行驶时,牵引力减小,速度增大D.当牵引力等于零时,速度达到最大值【解析】选C。汽车的发动机输出功率恒定,即P一定时,由公式P=Fv可得出v增大,F减小,但由于
2、合外力方向与汽车运动方向一致,因此汽车速度仍在增大;当汽车受到的牵引力和阻力相等时,汽车速度达到最大值,而后做匀速直线运动。故C正确。2.如图所示,质量为m的物体放在光滑的水平面上,两次用力拉物体,都是从静止开始,以相同的加速度移动同样的距离l,第一次拉力F1的方向水平,第二次拉力F2的方向与水平方向成角斜向上,在此过程中,两力的平均功率为P1和P2,则()A.P1P2 D.无法判断【解析】选B。两次拉力作用下,物体都从静止开始,以相同的加速度移动同样的距离,则物体两次运动时间相同;W1=F1l,W2=F2cosl,由牛顿第二定律,知F1=F2cos,故W1=W2,做功的时间又相同,平均功率相
3、同,故选项B正确。3.如图所示为举重运动员在0.5 s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片,杠铃的总质量为100 kg,已知照片中杠铃的实际直径是40 cm,根据照片可估算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为()A.700 WB.1 900 WC.1 200 WD.2 500 W【解析】选C。已知m=100 kg,t=0.5 s,杠铃上升的距离约为杠铃直径的1.5倍: s1.540 cm=0.60 m;所以:G=mg=10010 N=1 000 N,P= W=1 200 W,故本题选C。4.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k1和k2倍,最大速
4、率分别为v1和v2,则()A.v2=k1v1B.v2=v1C.v2=v1 D.v2=k2v1【解析】选B。汽车的阻力分别为Ff1=k1mg,Ff2=k2mg,当汽车以相同功率启动达到最大速度时,有F=Ff,故由P=Fv可知最大速度v=,则=,有v2=v1,故选B。【加固训练】设飞机飞行中所受阻力与速率的平方成正比,如果飞机以速度v匀速飞行,其发动机功率为P,则当发动机功率为8P时,飞机飞行的速度为()A.vB.2vC.4vD.8v【解析】选B。飞机匀速飞行时,应有F=F阻=kv2,所以P=kv3,因此功率为8P时v=2v,B正确。5.如图所示是甲、乙两物体做功与所用时间的关系图象,那么甲物体的
5、功率P甲与乙物体的功率P乙相比()A.P甲P乙B.P甲P乙C.P甲=P乙D.无法判定【解析】选B。根据功率的定义式P=可知,在功与所用时间的关系图象中,直线的斜率表示该物体的功率,因此,由图线斜率可知P甲P乙,选项B正确。6.质量是5103 kg的汽车在水平路面上由静止开始以加速度2.2 m/s2 做匀加速直线运动,所受阻力是1.0103 N,则汽车启动后第1 s末发动机的瞬时功率是()A.2 kWB.11 kWC.20 kWD.26.4 kW【解析】选D。根据牛顿第二定律有F引-F阻=ma得F引=ma+F阻=1.2104 N由vt=at知汽车启动后第1 s末的速度为vt=2.2 m/s由P=
6、Fv得第1 s末发动机的瞬时功率P=1.21042.2 W=2.64104 W=26.4 kW,D正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度g取10 m/s2,求飞机滑跑过程中,(1)加速度a的大小。(2)牵引力的平均
7、功率P。【解析】(1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动,有v2=2ax,代入数据解得a=2 m/s2(2)设飞机滑跑受到的阻力为F阻,根据题意有F阻=0.1mg设发动机的牵引力为F,根据牛顿第二定律有F-F阻=ma;设飞机滑跑过程中的平均速度为,有=在滑跑阶段,牵引力的平均功率P=F,联立得P=8.4106 W。答案:(1)2 m/s2(2)8.4106 W8.(12分)(2020厦门高一检测)如图甲所示,物体受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F和物体速度v随时间t变化的规律分别如图乙、丙所示。重力加速度g取10 m/s2。求:(1)0
8、3 s内物体的位移x;(2)03 s内合力对物体所做的功W合;(3)前2 s内推力F做功的平均功率。【解析】(1)由图丙可知01 s内物体运动的位移为x1=012 s内物体运动的位移为x2=1 m23 s内物体运动的位移为x3=2 m所以,03 s内物体运动的总位移为x=3 m(2)由图丙可知,23 s内物体做匀速直线运动,由平衡条件有f=F3=2 N03 s内推力F对物体做的功为WF=F2x2+F3x3=7 J03 s内滑动摩擦力f对物体做的功为Wf=-f(x2+x3)=-6 J所以,03 s内合力对物体做的功为W合=WF+Wf=1 J(3)由图丙可知,02 s内推力F对物体做的功为W=F2
9、x2=3 J故前2 s内推力F做功的平均功率为=解得:=1.5 W答案:(1)3 m(2)1 J(3)1.5 W (15分钟40分)9.(6分)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的关系如图所示,力的方向保持不变,则()A.3t0时刻的瞬时功率为B.3t0时刻的瞬时功率为C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)3t0时刻的功率是瞬时功率,可直接用公式P=Fv计算。(2)03t0时间内的功率是平均功率,而此过程中又是变力做功,故只能用功率的定义
10、式P=计算。【解析】选B。02t0时间内,物体的加速度a1=,位移x1=a1(2t0)2=,2t0时刻的速度v1=a12t0=;2t03t0时间内,物体的加速度a2=,位移x2=v1t0 +a2=,3t0时刻的速度v2=v1+a2t0=。所以3t0时刻的瞬时功率P=3F0v2=,选项A错误,B正确;03t0时间内的平均功率= =,选项C、D错误。10.(6分)(多选)当前,我国高铁事业发展迅猛。假设一辆高速列车在牵引力和恒定阻力作用下,在水平轨道上由静止开始启动,其v-t图象如图所示,已知在0t1时间段为过原点的倾斜直线,t1时刻达到额定功率P,此后保持功率P不变,在t3时刻达到最大速度v3,
11、以后匀速运动,则下述判断正确的有()A.从t1至t3时间内位移大小等于(t3-t1)B.在t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度C.在0至t3时刻,列车所受到的牵引力最大为D.该列车所受的恒定阻力大小为【解析】选C、D。从t1到t3过程中,列车所做的不是匀变速运动,不能使用公式=,选项A错误;从t1到t3过程中,列车功率恒为额定功率,速度不断增大,牵引力不断减小,加速度不断减小,故在t2时刻的加速度小于t1时刻的加速度,选项B错误;在t3时刻以后,列车匀速运动,处于平衡状态,牵引力等于阻力,即f=,选项D正确;从0t1阶段牵引力恒定且等于,之后牵引力减小,故最大值为,C正确。11.(6分)(多选
12、)如图甲所示,小物块静止在倾角=37的粗糙斜面上。现对物块施加一个沿斜面向下的推力F,力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示,物块的速率v随时间t的变化规律如图丙所示,sin37=0.6,cos37=0.8,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是()A.物块的质量为1 kgB.物块与斜面间的动摩擦因数为0.7C.03 s时间内力F做功的平均功率为0.32 WD.03 s时间内物块克服摩擦力做的功为5.12 J【解析】选A、D。由速度图象知在13 s时间内,物块做匀加速直线运动,则0.8 N+mgsin-mgcos=ma,a= m/s2=0.4 m/s2。在34 s时间内,物块匀速运动,
13、受力平衡,则mgcos-mgsin=0.4 N,解得m=1 kg,=0.8,选项A正确,B错误;01 s时间内,物块静止,力F不做功,13 s时间内,力F=0.8 N,物块的位移x=0.422 m=0.8 m,03 s内力F做功的平均功率为= W=0.213 W,选项C错误;03 s时间内物块克服摩擦力做的功为mgcosx =5.12 J,选项D正确。【加固训练】一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中,汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是()A.该汽车的质量为3 000 kgB.v
14、0=6 m/sC.在前5 s内,阻力对汽车所做的功为25 kJD.在515 s内,汽车的位移大小约为67.19 m【解析】选D。由图象可得,汽车匀加速阶段的加速度为:a=1 m/s2,汽车匀加速阶段的牵引力为:F=3 000 N,匀加速阶段由牛顿第二定律得:F-0.2mg=ma,解得:m=1 000 kg,故A错误;牵引力功率为15 kW时,汽车行驶的最大速度为:v0= =7.5 m/s,故B错误;前5 s内汽车的位移为:x=at2=12.5 m,阻力做功为:=-0.2mgx=-25 kJ,故C错误;515 s内,由动能定理得:Pt-0.2mgs= m-mv2,解得:s=67.1 875 m6
15、7.19 m,故D正确。12.(22分)高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像。现利用一架照相机对某家用汽车的加速性能进行研究,如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片,图中汽车的实际长度为4 m,照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s。已知该汽车的质量为1 000 kg,额定功率为90 kW,汽车运动过程中所受的阻力始终为1 500 N。(1)试利用图示,求该汽车的加速度。(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,匀加速运动状态最多能保持多长时间?(3)汽车所能达到的最大速度是多大?【解析】(1)由题图可得汽车在第1个2.0 s时间内的位移x1=9 m,第2个2.0 s时间内的位移x2=15 m汽车的加速度a=1.5 m/s2。(2)由F-Ff=ma得,汽车牵引力F=Ff+ma=(1 500+1 0001.5)N=3 000 N汽车做匀加速运动的末速度v= m/s=30 m/s匀加速运动保持的时间t= s=20 s。(3)汽车所能达到的最大速度vm= m/s=60 m/s。答案:(1)1.5 m/s2(2)20 s(3)60 m/s关闭Word文档返回原板块