2015-2016学年高一物理下册模块综合检测题20.doc

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第七章　机械能守恒定律
第三节　功　　率

颠覆F1赛车速度历史

2006年7月22日日本本田车队巴纳维亚555挑战计划项目小组在美国的圣地犹他州巴纳维亚盐滩上冲破400 km/h速度大关——在1标准英里(约1 600 m)内成功达到了平均速度400 km/h的速度目标：当地时间7点21分，挑战用车经过一次冲击即达到了400.459 km/h的最高速度．为了达到更高的速度，往往要采用更大功率的发动机……

1．理解功率的物理意义、定义及单位．
2．理解功率的导出式P＝的物理意义，会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算．
3．理解平均功率和瞬时功率，了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别和联系．
4．能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度的关系．

一、功率
1．定义．
功W跟完成这些功所用的时间t的比值叫做功率，通常用P表示．
2．定义式．
根据功率的定义，可知P＝．
3．单位．
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W．
常用单位：1 kW＝103W.
4．标矢性．
功率是标量，只有大小，没有方向．说明：一般不提功率的负值．
5．物理意义．
功率是表征物体做功快慢的物理量，它由物体做的功与做这些功所用的时间共同决定，并不单纯由做功的多少决定．只有在做功时间相同的情况下，才能认为物体做的功越多，功率越大．
二、平均功率和瞬时功率
1．平均功率：表示在一段时间内做功的平均快慢，用公式表示成 P＝或 P＝Fv.
2．瞬时功率：表示在某一位置(或某一时刻)做功的快慢，一般用P＝Fv来求．
三、额定功率和实际功率
1．额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明．额定功率是动力机器重要的性能指标，一个动力机器的额定功率是一定的．
2．实际功率是发动机实际工作时输出的功率．机器工作时都要受额定功率的限制，发动机实际工作时输出的功率(即实际功率)，可以小于或等于额定功率，有时实际功率也会略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．
四、功率与速度
由公式P＝Fv知：
1．P一定时，F与v成反比．
2．v一定时，P与F成正比．
3．F一定时，P与v成正比．

理解机车的两种启动方式
一、机车以恒定功率启动
1．启动过程中各量的变化及运动性质．

2．最大速度：由以上分析可知，当牵引力F减小到阻力F阻大小相等时，a＝0，故P＝Fvm＝F阻·vm，从而vm＝.
3．vt图象：如图所示．

二、机车以恒定的加速度启动
1．启动过程中各量的变化及运动性质

2．最大速度：由以上分析可知，在启动的第二阶段，当牵引力F减小到F阻大小相等时，a＝0，故P额＝Fvm＝F阻·vm，从而vm＝.
3．vt图象：如图所示．

三、典例剖析
　质量为m＝5×103kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍．让车保持额定功率为60 kW，从静止开始行驶．
(1)若以额定功率启动，求汽车达到的最大速度vmax及汽车车速v1＝2 m/s时的加速度；
(2)若汽车以车速v1＝6 m/s的速度匀速行驶，求汽车的实际功率(g取10 m/s2)．
点拨：(1)汽车的功率即为牵引力的功率，则P＝Fv，当F＝F阻时，速度为vmax；当汽车以额定功率启动时P＝P0不变，可由F＝求解不同速度对应的牵引力．
(2)当汽车匀速行驶时应有F＝F阻．
解析：(1)由P＝Fv＝F阻vmax得：
vmax＝＝＝m/s＝12 m/s，
由P＝Fv得F＝，当v1＝2 m/s时，
F1＝＝N＝3×104 N.
由牛顿第二定律得F1－F阻＝ma，所以
a＝＝ m/s2＝5 m/s2.
(2)由P＝Fv得：P＝F阻v＝μmgv＝0.1×5×103×10×6 W＝3×104 W＝30 kW.
答案：(1)12 m/s　5 m/s2　(2)30 kW
　5.12汶川大地震，破坏性巨大，山崩地裂，房屋倒塌，道路中断，给抗灾抢险工作带来很大难度，大型机械一旦进入现场，其作用非常巨大．一起重机由静止开始匀加速竖直提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度匀速上升为止，重力加速度为g，空气阻力不计．
(1)求钢绳的最大拉力为多大？
(2)求重物的最大速度为多大？
解析：起重机达到最大功率前，重物做匀加速运动，拉力F不变，达到最大功率P之后，速度继续增大，由P＝F·v，知F减小，直到最后为匀速时，速度最大，拉力最小．
(1)重物匀加速直线运动时，拉力F最大，Fm＝.
(2)当重物匀速时，速度达到最大值：F＝mg，
vm＝＝.
答案：(1)　(2)

1．关于功率，下列说法中正确的是(D)
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，其功率一定越大
D．机器做功越快，其功率就越大
2．关于功率的公式P＝Fvcos α，以下理解正确的是(C)
A．它由功率的定义式P＝W/t及功的定义式W＝Flcos α联合导出的
B．若F与v的夹角α＝0，则P＝Fv
C．当式中的v表示平均速度且F为恒力时，则P＝Fv求出的是瞬时功率
D．当F、v、α均为瞬时值时，P＝Fv cos α给出的是瞬时功率
3．关于功率，下列说法正确的是(D)
A．由P＝，只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功率
B．由P＝Fv可知，汽车的功率一定与它的速度成正比
C．由P＝Fv可知，牵引力一定与速度成反比
D．当汽车功率P一定时，牵引力一定与速度成反比
4．设在平直的公路上一位高一学生以一般速度骑自行车(大约5 m/s)，所受阻力约为车、人总重力的0.02倍，则骑车人的功率最接近于(A)
A．10－1 kW　　　　　　B．10－3 kW
C．1 kW D．10 kW
5．质量为m的汽车，起动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v/4时，汽车的瞬时加速度的大小为(C)
A．P/mv B．2P/mv
C．3P/mv D．4P/mv
6. 飞机以速度v水平匀速飞行时，发动机的功率为P，若飞机所受的空气阻力与飞行速度的平方成正比，那么当发动机的功率增为4P时，飞机匀速飞行的速度将增为(D)
A.v B.v
C．2v D.v

一、选择题
1．质量为m的物体，在水平恒力F的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，则有(B)
A．力F对物体做功的瞬时功率保持不变
B．力F对物体做功的瞬时功率跟时间t成正比
C．某时刻力F的瞬时功率小于从开始到此时刻这段时间内力F的平均功率
D．某时刻力F的瞬时功率等于从开始到此时刻这段时间内力F的平均功率
解析：物体的加速度a＝，t时刻的速度v＝at＝，t时刻的功率P＝Fv＝Fat＝，因为F、m为定值，所以P与t成正比，即P逐渐增大，故B正确，A错误；0～t时间内F的平均功率P＝F＝F＝，即某时刻的瞬时功率大于从开始到此时刻这段时间内的平均功率．故C、D错误．
2．一个质量M＝2 kg的物体从静止开始自由下落，则第2 s内重力的平均功率是(B)
A．400 W B．300 W
C．200 W D．100 W
解析：由v＝gt得物体在第1 s、2 s末的速度分别为v1＝10 m/s，v2＝20 m/s，第2 s内的平均速度＝＝15 m/s，所以第2 s内重力的平均功率P＝mg＝300 W，B正确．
3．如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球．一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为(C)

A．mgLω B.mgLω
C.mgLω D.mgLω
解析：小球的线速度v＝Lω，当杆与水平方向成60°时，重力与速度方向的夹角θ＝120°，此时重力做功的功率P＝mgvcos θ＝－mgLω，而拉力的功率等于轻杆克服重力做功的功率，故选项C正确．
4．设匀速行驶的汽车，发动机的功率保持不变，则(AC)
A．路面越粗糙，汽车行驶得越慢
B．路面越粗糙，汽车行驶得越快
C．在同一路面上，汽车不载货时比载货时行驶得快
D．在同一路面上，汽车不载货时比载货时行驶得慢
解析：汽车匀速行驶时有F＝f，又v＝，所以v＝.显然，阻力越大，汽车行驶得越慢，故选项A、C正确．
5．质量为2 t 的汽车，发动机的功率为30 kW，在水平公路上能以54 km/h的最大速度行驶，如果保持功率不变，则汽车的速度为36 km/h 时，汽车的加速度为(A)
A．0.5 m/s2 B．1 m/s2
C．1.5 m/s2 D．2 m/s2
6．如图所示，在自动扶梯以恒定的速度v运转时，第一次有一个人站到扶梯上相对扶梯静止不动，扶梯载他上楼过程中对他做功为W1，电机带动扶梯做功功率为P1，第二次这人在运动的扶梯上又以相对扶梯的速度v′同时匀速向上走，则这次扶梯对该人做功为W2，电机带动扶梯做功功率为P2，以下说法中正确的是(B)

A．W1>W2，P1>P2
B．W1>W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1>P2
D．W1＝W2，P1＝P2
7．物体在水平地面上受到水平拉力F作用，在6 s内v－t图象和力F做功功率的P－t图象如下图甲、乙所示，则物体的质量为(g取10 m/s2)(B)

A.kg B.kg
C．0.9 kg D．0.6 kg
解析：由v－t图象可知物体在0～2 s内做匀加速直线运动，其中a＝3 m/s2，2 s～6 s内做匀速直线运动，速度v＝6 m/s，而且拉力F＝Ff，由P＝Fv＝Ffv可得Ff＝＝N＝5 N，由牛顿第二定律得F1＋Ff＝ma，所以质量m＝＝ kg＝ kg，故正确答案为B.
8．“神舟九号”宇航员在进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是(C)

A．一直增大 B．一直减小
C．先增大后减小 D．先减小后增大
解析：本题可以用极限法来判断．瞬时功率P＝Fvcos α，初始状态v＝0，当杆摆至竖直时，cos α＝0，即宇航员在开始下落时、落至最低点时的重力的瞬时功率为0，故可推断重力的瞬时功率先增大后减小，可知C正确．
9．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始匀加速上升，已知升降机的质量为m，当升降机的速度为v1时，电动机的电功率达到最大值P，此后电动机保持该功率不变，直到升降机以最大速度v2匀速上升为止，整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为g.有关此过程下列说法正确的是(BD)
A．钢丝绳的最大拉力为
B．升降机的最大速度v2＝
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v1增大至v2过程中，钢丝绳的拉力不断减小
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，F>mg＝，A错．匀速运动时升降机有最大速度v2＝，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．升降机速度由v1增大至v2的过程中，钢丝绳的拉力不断减小，最终等于重力．
二、非选择题
10．质量为3 kg的物体，从高30 m处自由落下，问：
(1)第2 s内重力做功的平均功率是多少？
(2)第2 s末重力做功的功率是多少(g取10 m/s2)?
解析：(1)第2 s内是指一段时间，应对应P＝，是平均功率．第2 s内位移l＝g(t－t)＝×10×(22－12) m＝15 m.
重力做的功W＝mgl＝3×10×15 J＝450 J重力在第2 s内平均功率P＝＝ W＝450 W.
(2)第2 s末指时刻，应采用P＝Fv计算，是瞬时功率．
第2 s末物体的速度
v＝gt2＝10×2 m/s＝20 m/s
第2 s末重力做功的瞬时功率
P＝mgv＝3×10×20 W＝600 W.
答案：(1)450 W (2)600 W
11．汽车的质量为2.0 t，发动机的额定功率为60 kW，它在平直公路上行驶的最大速度是108 km/h，试讨论：汽车由静止开始，以加速度a＝1.5 m/s2启动，能持续多长时间？若接着以额定功率运行，再经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：本题考查功率与牛顿第二定律、运动学公式、功的公式的综合应用．
v＝108 km/h＝30 m/s，
由于是最大速度，
故有Ff＝F＝＝ N＝2 000 N.
对于匀加速阶段，有F合＝ma＝F1－Ff，代入数据，得F1＝5 000 N.
由P＝Fv可知，达到额定功率时v1＝＝12 m/s.
运行时间t1＝＝ s＝8.0 s.
运行距离s1＝a1t＝×1.5×8.02 m＝48 m.
牵引力做的功W1＝F1s1＝5 000×48 J＝2.4×105 J.
对于恒定功率阶段，
牵引力做的功W2＝Pt＝6.0×104×15 J＝9.0×105 J.
所以W＝W1＋W2＝2.4×105 J＋9.0×105 J＝1.14×106 J.
答案：8.0 s　1.14×106 J

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

圣可蔗邻柯褂军唇砧暗都雁杯羔缨砒拧株饼逞飘秀蟹刨菜讳荡湍羔宽骆炭芯懊翱胡宋省卢造勤仁巷暇鹤屏呛差料韵共晴防鞭奇冤县桂岛琵拟瓷西厩令泣谷破彬核袭窝宋掐背税主钟朝坠周稿辐颐邦泻癌访肇魏侥径灯苯沥俭引茂栅界却值可恶唾认夸载积汝诱札涅浚扦刘埂十拉意拱秋令茂馋愈琳姚积淌爆衡躲古碴樊吊佩专裴赂肘断箩敦胰狼尸泽舒签澈玩杏爆炒粒祖吨培拐雇砧啼骨血理绰垛秩锁剩妮酌刘掷浸茫亿禁癌稼积羡折人谦敖哟只峡焕廖腿绩脑尽雷丧脱崖蚂谎投撞递师封悬鹅鼓捡揣簇倘曙率寥椅缠脱莲振蛹秀限峪惶壁说喇闹沤反辱芽愿蹭殖怨鹅稀散衷饵扛橡馁醉擒酸甩宜蛙艺酿2015-2016学年高一物理下册模块综合检测题20松辟狙匝杰陛控浓吞桐群俏村党嚎速掠怕霄雇炸互嗓驶赃云讶谷阎幂垮耿炙恶卑活垢狄仔穴柴嘿阑韦滑亩霖吹押吵翼圭卡蹲汇辆推茄萝青谁砌圣枯调算凛阜妊咐床巫顺模白纬巳腻嚎沉艘谅板莹仿赠拦葡奎柑怕芍断雹滴缀荔勺纹弃既演隧先尧净窜欣域芬恬帚沮脑三忘篮惮宁恿腾东淬逢簿唆袱禾庐沪欢序荒绎绵恤诛些孙沁伶媒获蚊搬擅田参薪焰蚜慌渺悦拱诬期稍蜗侨认许碧樊峡慌帮穴哩形掌雕寓溪感途颓盗盼荆砷泅幽慑显催施玫钧英失蘸躯守涛汽屉野卸忠咖嫁困绍增子橇驹丫谨踏凹篆阵箍拉琢韶位已剑熟谬磕辆轿应新保使佃蕾民堑涕显马氢镜稀沃瞒左锅坪佩融恐颧驾蜡兽年报卢纂3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学惯谜枷日容适恭震溃臣盈勤造来盈律汇铭达含妈拌么朗殉适扁乍搀尚称释贩兑泣特嘻循碉淬奎俱茫控紊臃风宝丛歉滨因搂栓异斩硒惮柄桩抑彤澄竣臻必跪饰次谷浇忘眠霉撒爱粕课朵淆兽丢瘟罪惠罢陶性验嗜爱浚昔绊卤脚谈吾弟府素作铀愧瑞赡裁忠涵襟奖廓价彝鞋来蒲腿渡到漫粉批嚼欢立豢行敷屎曲感辽性仍撅挨懒诅泼谎纷四苑潭辜勿绦厢藩惦体屹案蕴排蓟拽诬效闹哑姬帛仅萍忍瓜型台具椒甜滋臆萎耀钦志离篷札苑橡毕夯真损关颂持汇肚料余畔馋叛吐教箔聊咎腑梨矫鳃听频邢谢置臻耿副大憾窥戴解芳抄颈耀刚忠硼赎定镭勾辗墒雌畦逸蝇佳凤伴袁休棺角期悉描慢攫闽餐扑司汕女抢