步步高 學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】-學(xué)年教科版物理必修 第四章 第節(jié) 功率課時(shí)作業(yè)

第2節(jié)功率1力對物體所做的功W與做功所用時(shí)間t的比值叫做_，它是用來描述力對物體做功_的物理量，定義式為_，單位是_，符號為_2額定功率：指電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動(dòng)力機(jī)械在_條件下可以長時(shí)間工作的_功率實(shí)際功率：指電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等動(dòng)力機(jī)械工作時(shí)_的功率實(shí)際功率往往_額定功率，但在特殊情況下，如汽車越過障礙時(shí)，可以使實(shí)際功率在短時(shí)間內(nèi)大于額定功率3當(dāng)一個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上時(shí)，力對物體做功的功率，等于_與受力物體_的乘積公式為_(1)若v是平均速度，則PFv計(jì)算的是一段時(shí)間內(nèi)的平均功率；(2)若v是瞬時(shí)速度，則PFv計(jì)算的是某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率4關(guān)于功率，下列說法正確的是()A不同物體做相同的功，它們的功率一定相同B物體做功越多，它的功率就越大C物體做功越快，它的功率就越大D發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率與實(shí)際功率可能相等，也可能不相等5關(guān)于功率公式P和PFv的說法正確的是()A由P可知，只要知道W和t就可求出任意時(shí)刻的功率B由PFv只能求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率C由PFv知，汽車的功率和它的速度成正比D從PFv知，當(dāng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，牽引力與速度成反比6體重為750 N的短跑運(yùn)動(dòng)員，如果要在2 s內(nèi)勻加速運(yùn)動(dòng)得到10 m/s的速度，則這2 s內(nèi)的平均功率為_，2 s末的瞬時(shí)功率為_(g取10 m/s2)【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一功率的概念和計(jì)算1放在水平面上的物體在拉力F作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，先后通過A、B兩點(diǎn)，在這個(gè)過程中()A物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，力F做功越多B不論物體的運(yùn)動(dòng)速度多大，力F做功不變C物體的運(yùn)動(dòng)速度越大，力F做功的功率越大D不論物體的運(yùn)動(dòng)速度多大，力F做功的功率不變2質(zhì)量為2 kg的物體，受到24 N豎直向上的拉力，由靜止開始運(yùn)動(dòng)了5 s，求5 s內(nèi)拉力對物體所做的功是多少？5 s內(nèi)拉力的平均功率及5 s末拉力的瞬時(shí)功率各是多少？(g取10 m/s2)知識點(diǎn)二公式PFv的應(yīng)用3一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平面上，從t0時(shí)刻開始，將一個(gè)大小為F的水平恒力作用在該木塊上，在tt1時(shí)刻F的功率和時(shí)間t1內(nèi)的平均功率分別為()A.，B.t1，t1C.t1，D.t1，4如圖1所示，圖1細(xì)線的一端固定，另一端系一小球，現(xiàn)把細(xì)線拉至水平位置使小球從靜止開始釋放，在小球從最高點(diǎn)A擺至最低點(diǎn)B的過程中，下列說法中正確的是()A小球在A點(diǎn)重力的功率為零，小球在B點(diǎn)重力的功率不為零B小球在A點(diǎn)重力的功率不為零，小球在B點(diǎn)重力的功率為零C小球在A點(diǎn)和B點(diǎn)重力的功率都為零D小球在A點(diǎn)和B點(diǎn)重力的功率都不為零【方法技巧練】一、機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)問題的處理方法5靜止的列車在平直軌道上以恒定的功率啟動(dòng)，在開始的一小段時(shí)間內(nèi)，列車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A列車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B列車的速度和加速度均不斷增加C列車的速度增大，加速度減小D列車做勻速運(yùn)動(dòng)6某型號汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60 kW，在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力是1 800 N，求在發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率下汽車勻速行駛的速度在同樣的阻力下，如果汽車勻速行駛的速度只有54 km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的實(shí)際功率是多少？二、機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)問題的處理方法7汽車從靜止開始能保持恒定加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為tm，此后汽車的運(yùn)動(dòng)情況是()A加速度恒定為零，速度也恒定B加速度逐漸減少到零；速度逐漸增大到最大值后保持勻速運(yùn)動(dòng)C加速度逐漸減小到零，速度也減小直到為零D加速度逐漸增加到某一值后不變，速度逐漸增大直到最后勻速8額定功率為80 kW的汽車，在平直公路上行駛的最大速度是20 m/s，汽車的質(zhì)量是2 t，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小是2 m/s2，運(yùn)動(dòng)過程中阻力不變，求：(1)汽車受到的阻力多大？(2)3 s末汽車的瞬時(shí)功率多大？(3)汽車維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？1以下關(guān)于功率的說法中正確的是()A據(jù)PW/t可知，機(jī)器做功越多，其功率就越大B據(jù)PFv可知，汽車牽引力一定與速度成反比C據(jù)PW/t可知，只要知道時(shí)間t內(nèi)機(jī)器所做的功，就可求得這段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻機(jī)器做功的功率D據(jù)PFv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與運(yùn)動(dòng)速度成反比2質(zhì)量為1 kg的物體從某一高度自由下落，設(shè)1 s內(nèi)物體未著地，則該物體下落1 s末重力做功的瞬時(shí)功率是(取g10 m/s2)()A25 W B50 W C75 W D100 W3水平恒力F作用在一個(gè)物體上，使該物體由靜止沿光滑水平面在力的方向上由靜止移動(dòng)距離x，恒力F做的功為W1，平均功率為P1；再用同樣的水平力F作用在該物體上，使該物體在粗糙的水平面上在力的方向上由靜止移動(dòng)距離x，恒力F做的功為W2，平均功率為P2，下面哪個(gè)選項(xiàng)是正確的()AW1<W2，P1>P2BW1>W2，P1>P2CW1W2，P1>P2DW1<W2，P1<P24.圖2飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí)，抓住秋千桿由水平狀態(tài)開始下擺，到達(dá)豎直狀態(tài)的過程中(如圖2)飛行員所受重力的即時(shí)功率變化情況是()A一直增大B一直減小C先增大后減小D先減小后增大5設(shè)在平直的公路上以一般速度勻速行駛的自行車，所受阻力約為車和人總重力的0.02倍，則騎車人的功率最接近于(g取10 m/s2)()A101 kW B103 kWC1 kW D10 kW6.圖3一輛小車在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻起，小車所受到的牽引力和阻力隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖3所示，則作用在小車上的牽引力F0的功率隨時(shí)間的變化規(guī)律應(yīng)是下圖的()7質(zhì)量m5×103 kg的汽車在水平路面上從靜止開始以加速度a2 m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)，所受阻力F阻1.0×103 N，啟動(dòng)后第1 s末牽引力的瞬時(shí)功率是()A2 kW B11 kWC20 kW D22 kW圖48一質(zhì)量為m的物體，從傾角為的光滑斜面頂端由靜止下滑，開始下滑時(shí)離地面的高度為h，如圖4所示，當(dāng)物體滑到斜面底端時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為()AmgBmgsin Cmgcos Dmgsin 2題號12345678答案9.質(zhì)量為m2 kg的木塊在傾角37°的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，已知：sin 37°0.6，cos 37°0.8，g取10 m/s2，求：(1)前2 s內(nèi)重力做的功；(2)前2 s內(nèi)重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬時(shí)功率10.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)重力做功的功率是多少？(2)第2 s末重力做功的瞬時(shí)功率是多少？(g取10 m/s2)11一輛汽車在平直高速公路上行駛，已知該車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為110 kW，若汽車以額定功率啟動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中所受的阻力為1 900 N，求該車行駛的最大速度第2節(jié)功率課前預(yù)習(xí)練1功率快慢P瓦W2正常最大實(shí)際消耗小于3力運(yùn)動(dòng)速度PFv4CD功率是表示做功快慢的物理量，不僅與做功的多少有關(guān)，而且跟做功所需的時(shí)間有關(guān)，故C正確，A、B錯(cuò)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率可能等于額定功率，也可能不等于額定功率，故D正確5DP計(jì)算的是時(shí)間t內(nèi)的平均功率，PFv既可計(jì)算瞬時(shí)功率，也可計(jì)算平均功率，但由于涉及三個(gè)量，只有在一個(gè)量確定不變時(shí)，才能判斷另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，故D正確61 875 W3 750 W解析a5 m/s2Fma375 N,2 s末的瞬時(shí)功率PFv3 750 W平均功率1 875 W.課堂探究練1BCWFx，故不論速度多大，F(xiàn)做功不變物體運(yùn)動(dòng)速度越大，通過相等位移所用時(shí)間越短，功率就越大2600 J120 W240 W解析對物體受力分析，如圖所示由牛頓第二定律得a m/s22 m/s2，5 s內(nèi)物體的位移xat2×2×52 m25 m其方向豎直向上5 s末物體的速度vat2×5 m/s10 m/s，其方向豎直向上故5 s內(nèi)拉力的功為WFx24×25 J600 J5 s內(nèi)拉力的平均功率為 W120 W.5 s末拉力的瞬時(shí)功率為PFv24×10 W240 W.點(diǎn)評解決該類問題時(shí)，首先明確是求平均功率還是瞬時(shí)功率，是求某個(gè)力的功率，還是合力的功率；若求平均功率，需明確是哪段時(shí)間內(nèi)的平均功率，可由公式P或PF求解；若求瞬時(shí)功率，需明確是哪一時(shí)刻或哪一位置，再確定此時(shí)的速度，應(yīng)用公式PFv求解，如果F、v不同向，則應(yīng)用公式PFvcos 求解3Ct1時(shí)刻，木塊的速度v1at1t1,0t1時(shí)刻的平均速度t1，由PFv得，t1時(shí)刻F的功率為PFv1F·t1t1，時(shí)間t1內(nèi)的平均功率為FF·t1t1，C正確4C由功率公式PFvcos 知，C正確5C6120 km/h27 kW解析在以額定功率P60 kW行駛時(shí)，汽車受到的阻力F1 800 N由于PFv，所以v m/s33.3 m/s120 km/h以速度v54 km/h15 m/s行駛時(shí)，實(shí)際功率PFv1 800×15 W27 kW.方法總結(jié)機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程為：|所以機(jī)車達(dá)到最大速度時(shí)a0，F(xiàn)f，PFvmaxfvmax，這一啟動(dòng)過程的vt關(guān)系如圖所示，其中vmax.7B8(1)4×103 N(2)48 kW(3)5 s解析(1)在輸出功率等于額定功率的條件下，當(dāng)牽引力F等于阻力f時(shí)，汽車的加速度減小到零，汽車的速度達(dá)到最大設(shè)汽車的最大速度為vmax，則汽車所受阻力f N4×103 N.(2)設(shè)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要的牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律有Ffma，解得Fmaf2×103×2 N4×103 N8×103 N.因?yàn)? s末汽車的瞬時(shí)速度v3at2×3 m/s6 m/s，所以汽車在3 s末的瞬時(shí)功率PFv38×103×6 W48 kW.(3)汽車在做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F恒定，隨著車速的增大，輸出功率逐漸增大，輸出功率等于額定功率時(shí)的速度是汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度vmax，其數(shù)值vmax m/s10 m/s.根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，汽車維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t s5 s.方法總結(jié)勻加速啟動(dòng)過程即汽車先以恒定的加速度啟動(dòng)，達(dá)到額定功率P額后再以恒定功率運(yùn)動(dòng)，因此啟動(dòng)過程分為兩個(gè)階段：F不變a不變vPFvP額一定，vFa勻速(vmax)運(yùn)動(dòng)課后鞏固練1D做功越多，若所用時(shí)間也很長，則其功率不一定大；在功率P一定時(shí)，牽引力與速度成反比；P只能求一段時(shí)間內(nèi)的平均功率，不能求任一時(shí)刻的瞬時(shí)功率2D1 s末物體的速度vgt10 m/s，方向豎直向下，與重力的方向相同，由PFv，可知重力做功的瞬時(shí)功率為100 W，D對，A、B、C錯(cuò)3C由功的定義式可知W1W2，由牛頓第二定律得ma1F，ma2Ff，故a1>a2；由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得xa1ta2t，所以t1<t2，由功率定義式P可得P1>P2，C正確4C對飛行員受力及運(yùn)動(dòng)分析如圖所示，在A位置，飛行員受重力但速度為零，所以Pmgv0；在B位置，飛行員受重力mg，速度為v，90°，所以PFvcos 0，在A、B之間的任意位置C,0°<<90°.由PFvcos 知P為一個(gè)大于零的數(shù)值，所以運(yùn)動(dòng)員所受重力的功率的變化情況是先增大后減小5A此題為估測題，車、人的總質(zhì)量一般為100 kg，而車速約5 m/s左右，故PFvF阻v0.02mgv100 W6D小車所受的牽引力和阻力恒定，所以小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力的功率PF0vF0(v0at)，故選項(xiàng)D正確7D汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)，牽引力恒定，由牛頓第二定律得牽引力的大小為FF阻ma(1.0×1035×103×2) N11×103 N；汽車在第1 s末的瞬時(shí)速度v1at12×1 m/s2 m/s，所以在第1 s末牽引力的瞬時(shí)功率是P1Fv111×103×2 W22×103 W22 kW.8B首先計(jì)算滑塊滑至斜面底端時(shí)的速度v.因?yàn)樾泵媸枪饣泵?，因此物體在斜面上下滑的加速度為agsin .所以物體到斜面底端的速度為v重力的瞬時(shí)功率為：PFvcos mg··cos (90°)mgsin .9(1)48 J(2)24 W(3)48 W解析(1)木塊所受的合外力F合mgsin mgcos mg(sin cos )2×10×(0.60.5×0.8)N4 N木塊的加速度a m/s22 m/s2前2 s內(nèi)木塊的位移xat2×2×22 m4 m所以，重力在前2 s內(nèi)做的功為Wmgsin·x2×10×0.6×4 J48 J.(2)重力在前2 s內(nèi)的平均功率為 W24 W.(3)木塊在2 s末的速度vat2×2 m/s4 m/s.2 s末重力的瞬時(shí)功率Pmgsin·v2×10×0.6×4 W48 W.10(1)450 W(2)600 W解析(1)第2 s內(nèi)是指一段時(shí)間，因此對應(yīng)P，是平均功率第2 s內(nèi)的位移xg(tt)×10×(2212) m15 m.重力做的功Wmgx3×10×15 J450 J.重力在第2 s內(nèi)做功的功率P W450 W.(2)第2 s末指時(shí)刻，是瞬時(shí)功率，因此采用PFv計(jì)算第2 s末物體的速度vgt210×2 m/s20 m/s.第2 s末重力做功的瞬時(shí)功率為：Pmgv3×10×20 W600 W.11208 km/h解析當(dāng)汽車運(yùn)行的加速度為零時(shí)，速度最大，所以有f0，vmax m/s57.9 m/s208 km/h.