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2013届高考物理 功率


课时作业(二十二)

[第 22 讲

功率]

基础热身 1. 2011·陕西质检如图 K22-1 所示, 用恒力 F 拉着质量为 m 的物体沿水平面从 A 移到 B 的过程中,下列说法正确的是( ) 图 K22-1 A.有摩擦力时比无摩擦力时 F 做的功多 B.物体加速运动时 F 做的功比减速运动时 F 做的功多 C

.物体无论是加速、减速还是匀速,F 做的功一样多 D.有摩擦力时比无摩擦力时 F 做功的平均功率大 2.某汽车以恒定功率 P、初速度 v0 冲上倾角一定的斜坡时,汽车受到的阻力恒定不变, 则汽车上坡过程的 v-t 图象不可能是图 K22-2 中的( )

A

B

C

D

图 K22-2 3 3.如果卡车发动机的额定功率为 100 kW,它受到的阻力恒为 2.5×10 N,则这辆卡车 行驶的速度最大能达到( ) A.75 km/h B.30 m/s C.25 km/h D.40 m/s 4.汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线 运动,t1 时刻关闭发动机,做匀减速直 线运动, 2 时刻静止, v-t 图象如图 K22-3 所示, t 其 图中 α <β , 若汽车牵引力做功为 W, 平均功率为 P;汽车加速和减速过程中克服摩擦力做功分别为 W1 和 W2,平均功率分别为 P1 和 P2,则( )

图 K22-3 A.W=W1+W2 B.W1>W2 C.P=P1 D.P1=P2 技能强化 5.汽车在平直的公路上以恒定功率启动,设阻力恒定,图 K22-4 为汽车运动过程中加 速度、速度随时间变化的关系,下列说法中正确的是( )

丙 丁 图 K22-4 A.汽车的加速度—时间图象可用图乙描述 B.汽车的速度—时间图象可用图甲描述 C.汽车的加速度—时间图象可用图丁描述 D.汽车的速度—时间图象可用图丙描述 6.2011·徐州模拟一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定 1 的牵引功率,其加速度 a 和速度的倒数( )图象如图 K22-5 所示.若已知汽车的质量,则根





v

据图象所给的信息,不能求出的物理量是(
用心 爱心

)
专心 1

A.汽车的功率 B.汽车行驶的最大速度 C. 汽车所受到的阻力 D.汽车运动到最大速度所需的时间

图 K22-5 图 K22-6 7.2011·厦门质检 2009 年 12 月福厦动车组进入试运行阶段.把动力装置分散安装在 每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车厢便叫做动车.而动车组就 是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组. 带动力的车厢叫动车, 不带动力的 车厢叫拖车.设动车组运行过程中的阻力与质量成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每 节动车的额 定功率都相等,若开一节动车带三节拖车时,最大速度为 120 km/h;改为开五 节动车带三节拖车时,最大速度为( ) A.60 km/h B.240 km/h C.300 km/h D.600 km/h

图 K22-7 8.如图 K22-7 所示,一质量为 m1 的木板放在固定在地面的光滑斜面上,木板的上端 用细绳拴在斜面的顶端,有一只质量为 m2 的小猫站在木板上.剪断细绳,木板开始下滑, 同时小猫沿木板向上爬, 设从静止开始的一段时间内木板向下滑, 而小猫在木板上相对于地 面的高度不变,忽略空气阻力,则图 K22-8 中能正确反映在这段时间内 小猫做功的功率随 时间变化的关系的是( )

A

B

C

D

图 K22-8 9.2011·杭州模拟汽车发动机的额定功率为 6 0 kW,汽车质量为 5 t.汽车在水平面 2 上行驶时,阻力与车重成正比,g=10 m/s ,当汽车以额定功率匀速行驶时速度达 12 m/s. 突然减小油门,使发动机功率减小到 40 kW,对接下去汽车的运动情况的描述,正确的有 ( ) A.先做匀减速运动再做匀加速运动 B.先做加速度增大的减速运动再做匀速运动 C.先做加速度减小的减速运动再做匀速运动 D.最后的速度大小是 8 m/s 10.2011 年 3 月,以法、美为首的多国部队空袭了利比亚.美国空军在往返利比亚的 过程中,美军战机进行了空中加油.空中加油的过程大致如下:首先是加油机和受油机必须 按照预定时间在预定地点会合,然后受油机和加油机实施对接,对接成功后,加油系统根据 信号自动接通油路.加油完毕后,受油机根据加油机的指挥进行脱离,整个加油过程便完成 了(如图 K22-9 所示).在加、受油机加油过程中,若加油机和受油机均保持匀速运动,且 运动时所受阻力与重力成正比,则( )

用心

爱心

专心

2

图 K22-9 A.加油机和受油机不一定是相对静止的 B.加油机和受油机的速度可能不相等 C.加油机向受油机供油,受油机质量增大,必须减小发动机输出功率 D.加油机向受油机供油,加油机质量减小,必须减小发动机输出功率 11. 2011·沈阳模拟如图 K22-10 甲所示,质量为 m 的物体置于水平地面上,所受水平 2 拉力 F 在 2 s 时间内的变化图象如图乙所示,其运动的速度图象如图丙所示,g=10 m/s . 下列说法正确的是( )

图 K22 -10 A.物体和地面之间的动摩擦因数为 0.1 B.水平拉力 F 的最大功率为 5 W C.2 s 末物体回到出发点 D.2 s 内物体的加速度不变 12.一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演,如图 K22-11 所示.若车运动 的速率恒为 20 m/s,人与车质量之和为 200 kg,车所受阻力与轨道间的弹力成正比(比例系 数 k=0.1).车通过最低点 A 时发动机的功率为 12 kW,求车通过最高点 B 时发动机的功率 2 为多少?(取 g=10 m/s )

图 K22-11

挑战自我 13.汽车发动机的功率为 60 kW,汽车的质量为 4 t,当它行驶在 坡度为 0.02(sinα = 2 0.02)的长直公路上时,如图 K22-12 所示,所受摩擦阻力为车重的 0.1 倍.(g=10 m/s ) (1)求汽车所能达到的最大速度 vm; 2 (2)若汽车从静止开始以 0.6 m/s 的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时 间? (3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做的功为多少?

图 K22-12

用心

爱心

专心

3

课时作业(二十二) 【基础热身】 1.C [解析] 恒力 F 做的功为 W=Fx,与运动过程是否受摩擦力无关,与运动过程的 速度变化无关,选项 A、B 错误、C 正确;物体与水平面之间存在摩擦力时,物体由 A 运动 到 B 的时间较长,恒力 F 的功率较小,选项 D 错误. 2.A [解析] 由 P=Fv 得汽车速度为 v0 时的牵引力 F= .当 F-f-mgsinθ =0 时, 汽车匀速运动;当 F-f-mgsinθ >0 时,汽车加速运动,随着速度的增大,牵引力 F= 逐 渐减小,根据牛顿第二定律 F-f-mgsinθ =ma 知,加速度逐渐减小,当加速度减小为零时 将匀速运动;当 F-f-mgsinθ <0 时,汽车减速运动,随着速度的减小,牵引力 F= 逐渐 增大,根据牛顿第二定律 f-mgsinθ -F=ma 知,加速度逐渐减小,当加速度减小为零时将 匀速运动.所以汽车不可能一直做匀变速运动. 3.D [解析] 卡车在水平路面上运动,受到的牵引力与阻力大小相等时速度最大,由

P v0

P v

P v

P P=Fv 得其最大行驶速度为 vm= =40 m/s. f
4.ABD [解析] 整个过程动能变化量为零,根据动能定理知,合力的功为零,选项 A 正确;汽车运动过程受到的摩擦力大小相等,由图象知第一段位移较大,选项 B 正确;第一 段运动是加速运动,牵引力大于摩擦力,所以 P>P1,选项 C 错误;加速阶段和减速阶段平均 速度相等,所以克服摩擦力做功的平均功率相等,选项 D 正确. 【技能强化】 5.BC [解析] 汽车在平直的公路上以恒定功率启动时,功率不变,速度越来越大, F-f 由 P=Fv 可知牵引力越来越小,加速度 a= 越来越小,汽车做加速度减小的加速运动,

m

当牵引力等于阻力 时,速度最大,此后匀速运动.故选项 B、C 正确. 1 P 1 f 6.D [解析] 由 P=Fv 和 F-f=ma 得,a 与 的函数关系为 a= · - ,图线斜率 k

v

m v m
2

= ,汽车的质量已知,则汽车的功率 P 可求;图线纵轴截距- =-2 m/s ,即可求出汽车 所受阻力 f,再由 P=fvm 可求出汽车运动的最大速度 vm,但汽车做变加速直线运动,无法求 出汽车运动到最大速度所用的时间,故选项 D 正确. 7.C [解析] 设每节车厢质量为 m,每节动力车的额定功率为 P,开一节动车带动三节 拖车以最大速度行驶时所受阻力为 4kmg(k 为比例常数), 则有 -4kmg=0; 当改为开五节动 车带三节拖车以最大速度行驶时,则有 5P 5 -8kmg=0;联立解得 v′= v=300 km/h,故选 v′ 2

P m

f m

P v

项 C 正确. 8.B [解析] 猫相对斜面位置不变,根据平衡条件知,木板对其沿斜面向上的力大小 为 F=mgsinθ ,由牛顿第三定律可知猫对木板沿斜面向下的作用力 F′ = F=mgsinθ ,又 知木板向下做匀加速直线运动,有 v = at ,所以小猫做功的功率 P = F′v = mgvsinθ = mgatsinθ ,即小猫做功的功率与时间成正比,选项 B 正确. 9.CD [解析] 发动机功率减小,由公式 P=Fv 知,牵引力 F 变小,f >F,汽车做减速 运动,使得汽车速度 v 变小,F 变大,由 f-F=ma 可知汽车减速运动的加速度变小,当再 次出现 F=f 时,汽车做匀速运动,选项 A、B 错误,C 正确;由 f= = =8 m/s,选项 D 正确.

P额 3 =5×10 N,解得 vm′ vm

P f

用心

爱心

专心

4

10.D [解析] 加油过程中应保持加油机和受油机相对静止,选项 A、B 均错误;加油 机向受 油机供油,加油机质量减小,受油机质量增大,因所受阻力与重力成正比,欲保持 匀速运动, 加油机应逐渐适当减小发动机输出功率, 受油机则应逐渐适当增大发动机输出功 率. 11.A [解析] 在减速阶段,f=ma,μ mg=ma,则 μ =0.1,选项 A 正确;拉力 F 的 最大功率 P=Fv=10×1 W=10 W,选项 B 不正确;物体在第 1 s 内受到的合力的方向与第 2 s 内受到的合力的方向相反,加速度方向相反,选项 D 不正确;由 v-t 图象可知,物体的 速度方向不变,所以 2 s 末没有回到出发点,选项 C 不正确. 12.4 kW [解析] 摩托车经最低点 A 时,由牛顿第二定律知

v2 FN1-mg=m R
轨道对车的支持力为 FN1=mg+m

v2 R

车在最高点 B 时,由牛顿第二定律知

v2 mg+FN2=m R v2 轨道对车的支持力为 FN2=m -mg R 车在最低点 A 时,发动机的功率 P1=kFN1v 车在最高点 B 时,发动机的功率为 P2=kFN2v 联立以上各式解得 P2=4 kW
【挑战自我】 5 13.(1)12.5 m/s (2)13.9 s (3)4.16×10 J [解析] (1)汽车在坡路上行驶,所受阻力由两部分构成,即 f=kmg+mgsinα =4000 N +800 N=4800 N. 因为当 F=f 时,P=fvm,所以 vm= =12.5 m/s. (2)汽车从静止开始以 a=0.6 m/s 的加速度匀加速行驶, 由牛顿第二定律,有 F′-f=ma 3 所以 F′=ma+f=7.2×10 N 保持这一牵引力,汽车可达到匀加速行驶的最大速度
2

P f

vm′=

P =8.33 m/s F′

由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移. vm′ 匀加速行驶的时间 t= =13.9 s

a vm′2 匀加速行驶的位移 x= =57.82 m. 2a

(3)汽车在匀加速运动阶段行驶时牵引力做功 W=F′x=4.16×10 J.

5

用心

爱心

专心

5


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