人教版高中物理必修2课时作业第七章 第3节 功率附答案.docx
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人教版高中物理必修2课时作业第七章第3节功率附答案
第三节 功率
1．物理学中把功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做________，它是用来描述力对
物体做功________的物理量，定义式为________，单位是______，符号为______．
2．额定功率：
指电动机、内燃机等动力机械在________条件下可以长时间工作的________
功率．
实际功率：
指电动机、内燃机等动力机械工作时__________的功率．
实际功率往往________额定功率，但在特殊情况下，如汽车越过障碍时，可以使实际功
率在短时间内大于额定功率．
3．当一个力与物体运动方向在同一条直线上时，力对物体做功的功率，等于______与受
力物体____________的乘积．公式为________．
（1）若v是平均速度，则P＝Fv计算的是一段时间内的平均功率；
（2）若v是瞬时速度，则P＝Fv计算的是某一时刻的瞬时功率．
4．关于功率，下列说法正确的是（ ）
A．不同物体做相同的功，它们的功率一定相同
B．物体做功越多，它的功率就越大
C．物体做功越快，它的功率就越大
D．发动机的额定功率与实际功率可能相等，也可能不相等
5．关于功率公式P＝
和P＝Fv的说法正确的是（ ）
A．由P＝
可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C．由P＝Fv知，汽车的功率和它的速度成正比
D．从P＝Fv知，当汽车的发动机功率一定时，牵引力与速度成反比
6．体重为750N的短跑运动员，如果要在2s内匀加速运动得到10m/s的速度，则这2s
内的平均功率为________，2s末的瞬时功率为________．（g取10m/s2）
【概念规律练】
知识点一 功率的概念和计算
1．放在水平面上的物体在拉力F作用下做匀速直线运动，先后通过A、B两点，在这个
过程中（ ）
A．物体的运动速度越大，力F做功越多
B．不论物体的运动速度多大，力F做功不变
C．物体的运动速度越大，力F做功的功率越大
D．不论物体的运动速度多大，力F做功的功率不变
2．质量为2kg的物体，受到24N竖直向上的拉力，由静止开始运动了5s，求5s内拉
力对物体所做的功是多少？
5s内拉力的平均功率及5s末拉力的瞬时功率各是多少？
（g
取10m/s2）
知识点二 公式P＝Fv的应用
3．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t＝0时刻开始，将一个大小为F的水
平恒力作用在该木块上，在t＝t1时刻F的功率和时间t1内的平均功率分别为（ ）
A.
，
B.
t1，
t1
C.
t1，
D.
t1，
4．如图1所示，
图1
细线的一端固定，另一端系一小球，把细线拉至水平位置使小球从静止开始释放，在小
球从最高点A摆至最低点B的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．小球在A点重力的功率为零，小球在B点重力的功率不为零
B．小球在A点重力的功率不为零，小球在B点重力的功率为零
C．小球在A点和B点重力的功率都为零
D．小球在A点和B点重力的功率都不为零
【方法技巧练】
一、机车以恒定功率启动问题的处理方法
5．静止的列车在平直轨道上以恒定的功率启动，在开始的一小段时间内，列车的运动状
态是（ ）
A．列车做匀加速直线运动
B．列车的速度和加速度均不断增加
C．列车的速度增大，加速度减小
D．列车做匀速运动
6．某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，
求在发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度．在同样的阻力下，如果汽车匀速行驶的
速度只有54km/h，发动机输出的实际功率是多少？
二、机车以恒定加速度启动问题的处理方法
7．汽车从静止开始能保持恒定加速度a做匀加速运动的最长时间为tm，此后汽车的运动
情况是（ ）
A．加速度恒定为零，速度也恒定
B．加速度逐渐减少到零；速度逐渐增大到最大值后保持匀速运动
C．加速度逐渐减小到零，速度也减小直到为零
D．加速度逐渐增加到某一值后不变，速度逐渐增大直到最后匀速
8．额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是20m/s，汽车的质量是2
t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2m/s2，运动过程中阻力不
变，求：
（1）汽车受到的阻力多大？
（2）3s末汽车的瞬时功率多大？
（3）汽车维持匀加速运动的时间是多少？
1．以下关于功率的说法中正确的是（ ）
A．据P＝W/t可知，机器做功越多，其功率就越大
B．据P＝Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比
C．据P＝W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功，就可求得这段时间内任一时刻机
器做功的功率
D．据P＝Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比
2．质量为1kg的物体从某一高度自由下落，设1s内物体未着地，则该物体下落1s末
重力做功的瞬时功率是（取g＝10m/s2）（ ）
A．25WB．50WC．75WD．100W
3．水平恒力F作用在一个物体上，使该物体由静止沿光滑水平面在力的方向由静止移
动距离l，恒力F做的功为W1，平均功率为P1；再用同样的水平力F作用在该物体上，
使该物体在粗糙的水平面上在力的方向上由静止移动距离l，恒力F做的功为W2，平均
功率为P2，下面哪个选项是正确的（ ）
A．W1P2B．W1>W2，P1>P2
C．W1＝W2，P1>P2D．W14.
图2
飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程中（如图
2）飞行员所受重力的即时功率变化情况是（ ）
A．一直增大
B．一直减小
C．先增大后减小
D．先减小后增大
5．设在平直的公路上以一般速度匀速行驶的自行车，所受阻力约为车和人总重力的0.02
倍，则骑车人的功率最接近于（g取10m/s2）（ ）
A．10－1kWB．10－3kW
C．1kWD．10kW
6.
图3
一辆小车在水平面上做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受到的牵引力和阻力随时间
变化的规律如图3所示，则作用在小车上的牵引力F0的功率随时间的变化规律应是下图
的（ ）
7．质量m＝5×103kg的汽车在水平路面上从静止开始以加速度a＝2m/s2匀加速运动，
所受阻力F阻＝1.0×103N，启动后第1s末牵引力的瞬时功率是（ ）
A．2kWB．11kW
C．20kWD．22kW
图4
8．一质量为m的物体，从倾角为θ的光滑斜面顶端由静止下滑，开始下滑时离地面的
高度为h，如图4所示，当物体滑到斜面底端时，重力的瞬时功率为（ ）
A．mg
B．mg
sinθ
C．mg
cosθ
D．mg
sin2θ
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.质量为m＝2kg的木块在倾角θ＝37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩
擦因数为0.5，已知：
sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，求：
（1）前2s内重力做的功；
（2）前2s内重力的平均功率；
（3）2s末重力的瞬时功率．
10.质量为3kg的物体，从高30m处自由落下，问：
（1）第2s内重力做功的功率是多少？
（2）第2s末重力做功的瞬时功率是多少？
（g取10m/s2）
11．一辆汽车在平直高速公路上行驶，已知该车发动机的额定功率为110kW，若汽车以
额定功率启动，在运动中所受的阻力为1900N，求该车行驶的最大速度．
第3节 功 率
课前预习练
1．功率 快慢 P＝
瓦 W
2．正常 最大 实际消耗 小于
3．力 运动速度 P＝Fv
4．CD [功率是表示做功快慢的物理量，不仅与做功的多少有关，而且跟做功所需的时间有关，故C正确，A、B错．发动机的实际功率可能等于额定功率，也可能不等于额定功率，故D正确．]
5．D [P＝
计算的是时间t内的平均功率，P＝Fv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．]
6．1875W 3750W
解析 a＝
＝
＝5m/s2
F＝ma＝375N,2s末的瞬时功率P＝Fv＝3750W．平均功率
＝
＝1875W.
课堂探究练
1．BC [W＝Fl，故不论速度多大，F做功不变．物体运动速度越大，通过相等位移所用时间越短，功率就越大．]
2．600J 120W 240W
解析 对物体受力分析，如图所示由牛顿第二定律得
a＝
＝
m/s2＝2m/s2，
5s内物体的位移
l＝
at2＝
×2×52m＝25m
其方向竖直向上．
5s末物体的速度v＝at＝2×5m/s＝10m/s，
其方向竖直向上．
故5s内拉力的功为W＝Fl＝24×25J＝600J
5s内拉力的平均功率为
＝
＝
W＝120W.
5s末拉力的瞬时功率为P＝Fv＝24×10W＝240W.
点评 解决该类问题时，首先明确是求平均功率还是瞬时功率，是求某个力的功率，还是合力的功率；若求平均功率，需明确是哪段时间内的平均功率，可由公式P＝
或P＝F
求解；若求瞬时功率，需明确是哪一时刻或哪一位置，再确定此时的速度，应用公式P＝Fv求解，如果F、v不同向，则应用公式P＝Fvcosα求解．
3．C [t1时刻，木块的速度v1＝at1＝
t1,0～t1时刻的平均速度
＝
＝
t1，由P＝Fv得，t1时刻F的功率为P＝Fv1＝F·
t1＝
t1，时间t1内的平均功率为
＝F
＝F·
t1＝
t1，C正确．]
4．C [由功率公式P＝Fvcosα知，C正确．]
5．C
6．120km/h 27kW
解析 在以额定功率P＝60kW行驶时，汽车受到的阻力F＝1800N．由于P＝Fv，
所以v＝
＝
m/s＝33.3m/s＝120km/h
以速度v′＝54km/h＝15m/s行驶时，
实际功率P′＝Fv′＝1800×15W＝27kW.
方法总结 机车以恒定功率启动的运动过程为：
|←
→|←
→…
所以机车达到最大速度时a＝0，F＝Fμ，P＝Fvmax＝Fμvmax，这一启动过程的v－t关系如图所示，其中vmax＝
.
7．B
8．
（1）4×103N
（2）48kW （3）5s
解析
（1）在输出功率等于额定功率的条件下，当牵引力F等于阻力F阻时，汽车的加速度减小到零，汽车的速度达到最大．设汽车的最大速度为vmax，则汽车所受阻力F阻＝
＝
N＝4×103N.
（2）设汽车做匀加速运动时，需要的牵引力为F′，根据牛顿第二定律有F′－F阻＝ma，解得F′＝ma＋F阻＝2×103×2N＋4×103N＝8×103N.
因为3s末汽车的瞬时速度v3＝at＝2×3m/s＝6m/s，所以汽车在3s末的瞬时功率P＝F′v3＝8×103×6W＝48kW.
（3）汽车在做匀加速运动时，牵引力F′恒定，随着车速的增大，输出功率逐渐增大，输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度vmax′，其数值vmax′＝
＝
m/s＝10m/s.
根据运动学公式，汽车维持匀加速运动的时间
t＝
＝
s＝5s.
方法总结 匀加速启动过程即汽车先以恒定的加速度启动，达到额定功率P额后再以恒定功率运动，因此启动过程分为两个阶段：
①F不变⇒a＝
不变⇒v↑⇒P＝Fv↑⇒
②P额一定，v↑⇒F＝
↓⇒a＝
↓⇒
⇒匀速（vmax）运动．
课后巩固练
1．D [做功越多，若所用时间也很长，则其功率不一定大；在功率P一定时，牵引力与速度成反比；P＝
只能求一段时间内的平均功率，不能求任一时刻的瞬时功率．]
2．D [1s末速度v＝gt＝10m/s，方向竖直向下，与重力的方向相同，由P＝Fv，可知重力做功的瞬时功率为100W，D对，A、B、C错．]
3．C [由功的定义式可知W1＝W2，
由牛顿第二定律得
ma1＝F，ma2＝F－Ff，故a1>a2；
由运动学公式得
l＝
a1t
＝
a2t
，所以t1由功率定义式P＝
可得
P1>P2，C正确．]
4．C [
对飞行员受力及运动分析如图所示，在A位置，飞行员受重力但速度为零，所以P＝mgv＝0；在B位置，飞行员受重力mg，速度为v，α＝90°，所以P＝Fvcosα＝0，在A、B之间的任意位置C,0°<α<90°.由P＝Fvcosα知P为一个大于零的数值，所以运动员所受重力的功率的变化情况是先增大后减小．]
5．A [此题为估测题，车、人的总质量一般为100kg，而车速约5m/s左右，故P＝Fv＝F阻v＝0.02mgv＝100W．]
6．D [小车所受的牵引力和阻力恒定，所以小车做匀加速直线运动，牵引力的功率P＝F0v＝F0（v0＋at），故选项D正确．]
7．D [汽车做匀加速运动，牵引力恒定，由牛顿第二定律得牵引力的大小为F＝F阻＋ma＝（1.0×103＋5×103×2）N＝11×103N；汽车在第1s末的瞬时速度v1＝at1＝2×1m/s＝2m/s，所以在第1s末牵引力的瞬时功率是P1＝Fv1＝11×103×2W＝22×103W＝22kW.]
8．B [首先计算滑块滑至斜面底端时的速度v.因为斜面是光滑斜面，因此物体在斜面上下滑的加速度为a＝gsinθ.所以物体到斜面底端的速度为
v＝
＝
＝
重力的瞬时功率为：
P＝Fvcosα＝mg·
·cos（90°－θ）＝mg
sinθ.]
9．
（1）48J
（2）24W （3）48W
解析
（1）木块所受的合外力
F合＝mgsinθ－μmgcosθ＝mg（sinθ－μcosθ）＝2×10×（0.6－0.5×0.8）N＝4N
木块的加速度a＝
＝
m/s2＝2m/s2
前2s内木块的位移x＝
at2＝
×2×22m＝4m
所以，重力在前2s内做的功为W＝mgsinθ·x＝2×10×0.6×4J＝48J.
（2）重力在前2s内的平均功率为
＝
＝
W＝24W.
（3）木块在2s末的速度v＝at＝2×2m/s＝4m/s.
2s末重力的瞬时功率P＝mgsinθ·v＝2×10×0.6×4W＝48W.
10．
（1）450W
（2）600W
解析
（1）第2s内是指一段时间，因此对应P＝
，是平均功率．
第2s内的位移
x＝
g（t
－t
）＝
×10×（22－12）m＝15m.
重力做的功W＝mgx＝3×10×15J＝450J.
重力在第2s内做功的功率P＝
＝
W＝450W.
（2）第2s末指时刻，因此采用P＝Fv计算，是瞬时功率．第2s末物体的速度v＝gt2＝10×2m/s＝20m/s.
第2s末重力做功的瞬时功率为：
P＝mgv＝3×10×20W＝600W.
11．208km/h
解析 当汽车运行的加速度为零时，速度最大，所以有
－F阻＝0，vmax＝
＝
m/s≈57.9m/s≈208km/h.
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