【優(yōu)化方案】2020-2021學(xué)年高一物理(人教版必修2)第七章第三節(jié)課時(shí)作業(yè)-含答案

一、單項(xiàng)選擇題1．關(guān)于功率公式P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的說法正確的是()A．由P＝eq\f(W,t)知，只要知道W和t就可求出任意時(shí)刻的功率B．由P＝Fv只能求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率C．由P＝Fv知，汽車的功率和它的速度成正比D．由P＝Fv知，當(dāng)汽車的牽引力確定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率與速度成正比解析：選D.P＝eq\f(W,t)計(jì)算的是時(shí)間t內(nèi)的平均功率，P＝Fv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)，才能推斷另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，故只有D正確．2．(2022·福州高一檢測)拖拉機(jī)耕地時(shí)一般比在道路上行駛時(shí)速度慢，這樣做的主要目的是()A．節(jié)省燃料 B．提高柴油機(jī)的功率C．提高傳動(dòng)機(jī)械的效率 D．增大拖拉機(jī)的牽引力解析：選D.拖拉機(jī)耕地時(shí)受到的阻力比在路面上行駛時(shí)大得多，依據(jù)P＝Fv，在功率確定的狀況下，減小速度，可以獲得更大的牽引力．選項(xiàng)D正確．3．(2022·廣州高一檢測)雨滴在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力與其速率的平方成正比．若有兩個(gè)雨滴從高空中落下，其質(zhì)量分別為m1、m2，落至地面前均已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則雨滴做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)其重力的功率之比為()A．m1∶m2 B.eq\r(m1)∶eq\r(m2)C.eq\r(m2)∶eq\r(m1) D.eq\r(m\o\al(3,1))∶eq\r(m\o\al(3,2))解析：選D.設(shè)Ff＝kv2，則雨滴勻速下落時(shí)，F(xiàn)f＝mg.由kv2＝mg得v＝eq\r(\f(mg,k))，而重力的功率P＝mgv＝eq\r(\f(m3g3,k))∝eq\r(m3)，所以P1∶P2＝eq\r(m\o\al(3,1))∶eq\r(m\o\al(3,2)).4．(2022·長春高一檢測)質(zhì)量為m的汽車，啟動(dòng)后沿平直路面行駛，假如發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，汽車行駛過程中受到的阻力大小確定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車的車速為eq\f(v,4)時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為()A.eq\f(P,mv) B.eq\f(2P,mv)C.eq\f(3P,mv) D.eq\f(4P,mv)解析：選C.設(shè)汽車所受阻力為Ff.當(dāng)以最大速度行駛時(shí)，P＝F1v＝Ffv，當(dāng)以eq\f(v,4)速度行駛時(shí)，P＝F2eq\f(v,4)，又F2－Ff＝ma，聯(lián)立解得：a＝eq\f(3P,mv)，故C項(xiàng)正確．5．飛行員進(jìn)行素養(yǎng)訓(xùn)練時(shí)，抓住秋千桿由水平狀態(tài)開頭下擺，到達(dá)豎直狀態(tài)的過程如圖所示，飛行員受重力的瞬時(shí)功率變化狀況是()A．始終增大 B．始終減小C．先增大后減小 D．先減小后增大解析：選C.由瞬時(shí)功率計(jì)算式P＝Fvcosα可知，初狀態(tài)P1＝0，最低點(diǎn)P2＝0，中間狀態(tài)P>0.所以瞬時(shí)功率變化狀況是先增大后減小，故C正確．二、多項(xiàng)選擇題6．(2022·?？诟咭粰z測)某人用同一水平力F先后兩次拉同一物體，第一次使此物體從靜止開頭在光滑水平面上前進(jìn)l距離，其次次使此物體從靜止開頭在粗糙水平面上前進(jìn)l距離．若先后兩次拉力做的功分別為W1和W2，拉力做功的平均功率分別為P1和P2，則()A．W1＝W2 B．W1>W2C．P1>P2 D．P1＝P2解析：選AC.兩次拉物體用的力都是F，物體的位移都是l.由W＝Fl可知W1＝W2.物體在粗糙水平面上前進(jìn)時(shí)，加速度a較小，由l＝eq\f(1,2)at2可知用時(shí)較長，再由P＝eq\f(W,t)可知P1>P2.選項(xiàng)A、C正確．7．(2021·高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)2022年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功．圖甲為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖．飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)馬上關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止．某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t＝0.4s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，其著艦到停止的速度—時(shí)間圖線如圖乙所示．假如無阻攔索，飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1000m．已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g.則()A．從著艦到停止，飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時(shí)的eq\f(1,10)B．在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化C．在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過2.5gD．在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)做功的功率幾乎不變解析：選AC.由v-t圖象面積可知，飛機(jī)從著艦到停止發(fā)生的位移約為x＝eq\f(1,2)×3×70m＝105m，即約為無阻攔索時(shí)的eq\f(1,10)，選項(xiàng)A正確；由v-t圖象斜率知，飛機(jī)與阻攔索作用過程中(0.4s～2.5s時(shí))，其F合恒定，在此過程中阻攔索兩段間的夾角變小，而合力恒定，則阻攔索張力必減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，加速度a＝eq\f(67－10,2.1)m/s2≈27.1m/s2>2.5g，選項(xiàng)C正確；在0.4s～2.5s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)的作用力F合不變，但v減小，所以功率減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．☆8.如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止開頭向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，則下列說法錯(cuò)誤的是(g取10m/s2)()A．物體加速度大小為2m/s2B．F的大小為21NC．4s末F的功率大小為42WD．4s內(nèi)F做功的平均功率為42W解析：選ABD.由速度－時(shí)間圖象可得加速度a＝0.5m/s2，A錯(cuò)誤；由牛頓其次定律得：2F－mg＝ma，所以F＝eq\f(mg＋ma,2)＝10.5N，B錯(cuò)誤；4s末物體速度v＝2m/s，P＝F·2v＝10.5×2×2W＝42W，C正確；4s內(nèi)物體位移s＝eq\f(1,2)at2＝4m，eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(F·2s,t)＝eq\f(10.5×2×4,4)W＝21W，D錯(cuò)誤．☆9.(2022·衡水高一檢測)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t＝0時(shí)刻開頭受到水平力的作用．力F的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則()A．3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為eq\f(5F\o\al(2,0)t0,m)B．3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為eq\f(15F\o\al(2,0)t0,m)C．在t＝0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為eq\f(23F\o\al(2,0)t0,4m)D．在t＝0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為eq\f(25F\o\al(2,0)t0,6m)解析：選BD.0～2t0時(shí)間內(nèi)，物體的加速度a1＝eq\f(F0,m)，2t0時(shí)刻的速度v1＝a1·2t0＝eq\f(2F0t0,m)，位移x1＝eq\f(2F0t\o\al(2,0),m)，2t0～3t0時(shí)間內(nèi)，加速度a2＝eq\f(3F0,m)，3t0時(shí)刻的速度v2＝v1＋a2t0＝eq\f(5F0t0,m)，2t0～3t0時(shí)間內(nèi)的位移x2＝eq\f(7F0t\o\al(2,0),2m)；所以3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率P＝3F0v2＝eq\f(15F\o\al(2,0)t0,m)，B對，A錯(cuò)；3t0內(nèi)的平均功率eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(F0x1＋3F0x2,3t0)＝eq\f(25F\o\al(2,0)t0,6m)，D對，C錯(cuò)．三、非選擇題☆10.人的心臟每跳一次大約輸送8×10－5m3的血液，正常人血壓(可看做心臟輸送血液的壓強(qiáng))平均值約為1.5×104Pa，心跳約每分鐘70次，據(jù)此估測心臟工作的平均功率約為多少？解析：設(shè)壓強(qiáng)為p，作用于橫截面積為S的一個(gè)直管內(nèi)的流體上，在時(shí)間t內(nèi)因壓力的作用而移動(dòng)了確定的距離l，如圖所示，則壓力做功為W＝pSl＝pΔV，ΔV指流體的體積．推廣到一般情形，一恒定壓強(qiáng)作用下，使某一流體體積轉(zhuǎn)變?chǔ)，則該壓強(qiáng)所做功的表達(dá)式為W＝p·ΔV.因此，本題中心臟每分鐘所做的功應(yīng)為：W＝pΔV＝1.5×104×70×8×10－5J＝84J.故心臟工作的平均功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(84,60)W＝1.4W.答案：1.4W11．要使起重機(jī)在5s內(nèi)將質(zhì)量為2.0×103kg的貨物由靜止開頭勻加速提升10m高，此起重機(jī)應(yīng)具備的最小功率是多少？(g取10m/s2)解析：貨物勻加速提升，牽引力不變，隨速度增大，牽引力功率增大，速度最大時(shí)對應(yīng)的功率即為起重機(jī)應(yīng)具備的最小功率．由h＝eq\f(1,2)at2得a＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×10,52)m/s2＝0.8m/s2所以牽引力F＝mg＋ma＝(2.0×103×10＋2.0×103×0.8)N＝2.16×104N貨物上升10m時(shí)速度v＝at＝0.8×5m/s＝4m/s所以P＝Fv＝2.16×104×4W＝8.64×104W.答案：8.64×104W12．(2022·臨沂高一檢測)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車的質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重的0.1倍，g＝10m/s2.(1)汽車保持額定功率不變從靜止啟動(dòng)后：①汽車所能達(dá)到的最大速度是多大？②當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時(shí)速度為多大？③當(dāng)汽車的速度為6m/s時(shí)加速度為多大？(2)若汽車從靜止開頭，保持以0.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長時(shí)間？解析：汽車運(yùn)動(dòng)中所受的阻力大小為Ff＝0.1mg＝0.1×5×103×10N＝5×103N.(1)汽車保持恒定功率啟動(dòng)時(shí)，做加速度漸漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度達(dá)到最大．①當(dāng)a＝0時(shí)，汽車速度最大，此時(shí)汽車的牽引力為F1＝Ff＝5×103N，則汽車的最大速度為vm＝eq\f(P,F1)＝eq\f(6×104,5×103)m/s＝12m/s.②當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時(shí)牽引力為F2，由牛頓其次定律，得F2－Ff＝ma.F2＝Ff＋ma＝5×103N＋5×103×2N＝1.5×104N.汽車的速度為v＝eq\f(P,F2)＝eq\f(6×104,1.5×104)m/s＝4m/s.③當(dāng)汽車的速度為6m/s時(shí)牽引力為F3＝eq\f(P,v)＝eq\f(6×104,6)N＝1×104N.由牛頓其次定律，得F3－Ff＝ma.則汽車的加速度為a＝eq\f(F3－Ff,m)＝eq\f(1×104－5×103,5×103)m/s2＝1m/s2.(2)當(dāng)汽車以恒定加速度0.5m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車的牽引力為F