《优化方案》人教版物理必修二第七章第三节《功率》知能演练轻松闯关.doc

1.关于功率的概念，以下说法正确的是( )A ．功率大说明物体做功多B ．功率小说明物体做功少C ．机器做功越多，其功率越大D ．机器做功越快，其功率越大解析：选D.功率反映做功的快慢，不能反映做功的多少，功率大时，做功不一定多，故只有D 正确．2.(2012·清华附中高一检测)质量为5吨的汽车，在水平路面上以加速度a ＝2 m/s 2启动，所受阻力为1.0×103 N ，汽车启动后第1秒末的瞬时功率是( )A ．22 kWB ．2 kWC ．1.1 kWD ．20 kW解析：选A.设汽车牵引力为F ，由牛顿第二定律F －F 阻＝ma ，可得F ＝11000 N ，又因为v ＝at ＝2 m/s.所以P ＝F v ＝22000 W ＝22 kW ，A 对．3.汽车上坡的时候，司机必须换低挡，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，得到较大的牵引力解析：选C.汽车在上坡时，汽车的牵引力除了要克服阻力以外，还要克服重力沿斜面向下的分力，所以需要增大牵引力F ，由F 牵＝P v 可知，在P 一定的情况下，可通过减小v 来实现增大牵引力F 的目的，故只有C 正确．4.(2012·高考上海卷)位于水平面上的物体在水平恒力F 1作用下，做速度为v 1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F 2，物体做速度为v 2的匀速运动，且F 1与F 2功率相同．则可能有( )图7－3－5A ．F 2＝F 1 v 1>v 2B ．F 2＝F 1 v 1<v 2C ．F 2>F 1 v 1>v 2D ．F 2<F 1 v 1<v 2解析：选BD.设F 2与水平方向成θ角，由题意可知：F 1v 1＝F 2·v 2·cos θ，因cos θ<1，故F 1v 1<F 2v 2.当F 2＝F 1时，一定有v 1<v 2，故选项A 错误、B 正确．当F 2>F 1时，有v 1>v 2、v 1<v 2、v 1＝v 2三种可能，故选项C 错误．当F 2<F 1时，一定有v 1<v 2，故D 选项正确．5.从空中以10 m/s 的初速度水平抛出一质量为1 kg 的物体，物体在空中运动了3 s 后落地，不计空气阻力，g 取10 m/s 2.求3 s 内物体重力的平均功率和落地时的瞬时功率． 解析：设物体从抛出到落地的竖直位移为h则3 s 内重力的平均功率P ＝W t ＝mgh t ，又因为h ＝12gt 2由以上两式可解得P ＝12mg 2t ＝150 W. 设物体在3 s 末的瞬时速度为v 3则重力在3 s 末的瞬时功率P ＝mg v 3cos α＝mg v 3y又因为v 3y ＝gt ，所以P ＝mg 2t ＝300 W.答案：150 W 300 W一、选择题1.关于功率公式P ＝W t和P ＝F v 的说法正确的是( ) A ．由P ＝W t知，只要知道W 和t 就可求出任意时刻的功率 B ．由P ＝F v 只能求某一时刻的瞬时功率C ．由P ＝F v 知，汽车的功率和它的速度成正比D ．由P ＝F v 知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比解析：选D.P ＝W t计算的是时间t 内的平均功率，P ＝F v 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，才能判断另外两个量之间的关系，故D 正确．2.(2012·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始在光滑水平面上前进s 距离，第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进s 距离．若先后两次拉力做的功分别为W 1和W 2，拉力做功的平均功率分别为P 1和P 2，则( )A ．W 1＝W 2，P 1＝P 2B ．W 1＝W 2，P 1>P 2C ．W 1>W 2，P 1>P 2D ．W 1>W 2，P 1＝P 2解析：选B.两次拉物体用的力都是F ，物体的位移都是s .由W ＝Fl 可知W 1＝W 2.物体在粗糙水平面上前进时，加速度a 较小，由s ＝12at 2可知用时较长，再由P ＝W t可知P 1>P 2.选项B 正确．3.(2012·福州高一检测)在一次举重比赛中，一名运动员在抓举比赛时，将质量为127.5 kg 的杠铃举起历时约2 s ，该运动员在举起杠铃过程中的平均功率( )图7－3－6A ．几十瓦左右B ．一千瓦左右C ．几十千瓦左右D ．几百千瓦左右解析：选B.抓举过程中运动员克服重力做功W ＝mgh ，杠铃上升的高度h 约为2 m ，时间t约为2 s ，则平均功率P ＝W t ＝mgh t ＝127.5×10×22W ＝1275 W ＝1.275 kW.故B 正确． 4.一辆汽车以功率P 1在平直公路上匀速行驶，若驾驶员突然减小油门，使汽车的功率减小为P 2并继续行驶．若整个过程中阻力恒定不变，此后汽车发动机的牵引力将( )A ．保持不变B ．不断减小C ．先减小，后保持不变D ．先增大，后保持不变解析：选C.由P1＝F v知，当汽车以功率P1匀速行驶时，F＝F f，加速度a＝0.若突然减小油门，汽车的功率由P1减小到P2，则F突然减小．整个过程中阻力F f恒定不变，即F<F f，此时加速度a<0，所以汽车将减速．由P2＝F v知，此后保持功率P2不变继续行驶，v减小，F增大．当F＝F f时，汽车不再减速，而以一较小速度匀速行驶，牵引力不再增大．正确选项为C.5.用轻绳悬挂一小球，将小球拉至如图7－3－7所示的水平位置，然后放手使小球从静止开始向下摆动，在小球摆向最低点过程中，重力对小球做功的功率()图7－3－7A．保持不变B．不断变大C．不断变小D．先变大，后变小解析：选D.在最高点时，由于速度为零，重力对小球做功的功率为P＝F v＝0.在最低点时，由于速度与重力方向垂直，重力对小球做功的功率P＝F v cos90°＝0.由此可见，选项D正确．6.一辆小车在水平路面上匀速前进，从某时刻起小车受到的牵引力和阻力随时间变化的规律如图7－3－8所示，则作用在小车上的牵引力的功率随时间变化规律应是下图中的()图7－3－8图7－3－9解析：选D.小车所受牵引力F>F f，合力恒定，做匀加速直线运动，v＝v0＋at，所以牵引力功率P＝F v＝F v0＋Fat，D正确．7.(2012·武汉外国语学校高一检测)铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要的问题．若匀速行驶时，列车所受阻力大小与速度的平方成正比，即f＝k v2，那么，当列车分别以120 km/h和40 km/h的速度在水平直轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为()A．3∶1 B．9∶1C．27∶1 D．81∶1解析：选C.根据公式P＝f v＝k v3，可得列车分别以120 km/h和40 km/h的速度匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为27∶1，故C正确．8.如图7－3－10所示，某人通过一个光滑的定滑轮，用不变的速度匀速地把一只猴子提高h.第一次，猴子相对绳不动，人提拉所做的功为W1，功率为P1；第二次，人拉绳速度不变，猴子相对绳匀速上爬，人提拉所做的功为W2，功率为P2，则有()图7－3－10A ．P 1＝P 2，W 1＝W 2B ．P 1≠P 2，W 1＝W 2C ．P 1＝P 2，W 1≠W 2D ．P 1≠P 2，W 1≠W 2解析：选C.由于猴子沿绳子匀速上爬，因此人拉绳子的拉力大小不变，又因为人拉绳子的速度也不变，因此人提拉的功率不变，但猴子上升同样的高度时，人拉绳子的位移变小，即人拉绳子所做的功也变小了．9.完全相同的两辆汽车，以相同速度在平直的公路上并排匀速行驶，当它们从车上轻推下质量相同的物体后，甲车保持原来的牵引力继续前进，乙车保持原来的功率继续前进，一段时间后( )A ．甲车超前B ．乙车超前C ．仍齐头并进D ．先是甲车超前，后乙车超前解析：选A.两辆车以相同的速度并排行驶时，当同时从两辆车上轻推下质量相同的物体，它们所受阻力必定有所减小，使牵引力大于阻力，速度增大．不过此后，甲车保持原来的牵引力则做匀加速运动；乙车保持功率不变(P ＝F v ，速度增大，则牵引力减小)做加速度越来越小的加速运动．容易看出，它们的初速度一致，匀加速运动的图线一定是功率不变的加速运动图线在零时刻的切线，很明显乙曲线与时间轴围成的面积小于甲图线与时间轴围成的面积，即相同时间内乙的位移小于甲的位移．故甲车一定超前乙车，所以本题应选A.二、非选择题10.(2012·长春高一检测)如图7－3－11所示，在光滑的水平面上，质量m ＝3 kg 的物体，在水平拉力F ＝6 N 的作用下，从静止开始运动，求图7－3－11(1)力F 在3 s 内对物体所做的功；(2)力F 在3 s 内对物体做功的平均功率；(3)在3 s 末，力F 对物体做功的瞬时功率．解析：(1)物体在3 s 内做匀加速直线运动a ＝F m x ＝12at 2 可得x ＝9 mW ＝Fx ＝6 N ×9 m ＝54 J.(2)由P ＝W t可得：P ＝18 W.(3)3 s 末的速度v ＝atP ＝F v可得P ＝36 W.答案：(1)54 J (2)18 W (3)36 W11.人的心脏每跳一次大约输送8×10－5 m 3的血液，正常人血压(可看做心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104 Pa ，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瓦？ 解析：我们将心脏做功等效为血压推动液体做功模型，从而估算出心脏的平均功率．设心脏跳动一次使血液流过距离ΔL ，流过血管的横截面积均为S ，根据P ＝W /t ，W ＝F ·ΔL ，F ＝p ·S ，推出P ＝pS ΔL t ，即P ＝p ΔV t ＝1.5×104×8×10－5×7060W ＝1.4 W 答案：1.4 W12.汽车的质量为2.0 t ，汽车发动机的额定功率为60 kW ，在平直的公路上行驶的最大速度为108 km/h ，试讨论：(1)若汽车由静止开始以加速度a ＝1.5 m/s 2启动，能维持多长时间？(2)若接着以额定功率运行，再经t 1＝15 s 达到最大速度，那么汽车启动过程中发动机共做了多少功？解析：(1)以额定功率运行且牵引力等于阻力时，速度达到最大阻力F f ＝P v m ＝60×10330N ＝2.0×103 N 设匀加速阶段的牵引力为F ，由F －F f ＝ma 得F ＝F f ＋ma ＝5.0×103 N匀加速阶段的末速度为v ＝P F＝12 m/s 能维持的时间为t ＝v a ＝121.5s ＝8 s. (2)匀加速阶段的位移x ＝12at 2＝48 m 发动机做的功W 1＝Fx ＝5.0×103×48 J ＝2.40×105 Jt 1内发动机做的功W 2＝Pt ＝60×103×15 J ＝9×105 J所以发动机共做功W ＝W 1＋W 2＝1.14×106 J.答案：(1)8 s (2)1.14×106 J。