高一物理課件 1.3 功率 （魯科版必修2）

1、1.關(guān)于力對(duì)物體做功的功率，下列說法正確的是( )A.力對(duì)物體做功越多，這個(gè)力的功率就越大B.力對(duì)物體做功較少，其功率不可能較大C.力對(duì)物體做功的時(shí)間越短，這個(gè)力的功率就越大D.功率是表示物體做功快慢的物理量，而不是表示做功大小的物理量【解析】選D.正確理解功率的定義和物理意義是判斷各種說法正確與否的依據(jù).由功率的定義式 得，功率由功與所用時(shí)間兩個(gè)量決定，功雖然多，若所用時(shí)間很長(zhǎng)，功率也可以很小；功雖然少，若所用時(shí)間很短，功率可以很大，所以A、B、C錯(cuò)誤，D正確.2.質(zhì)量為m的物體從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t的過程中，合外力對(duì)它做功的平均功率為( )2t B. ma2

2、t2t D. ma2t【解析】選B.解法：物體所受合力的大小為F=ma，在t時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移為s= at2,合力做功的平均功率 B正確.解法：物體所受的合力F=ma，經(jīng)時(shí)間t速度v=at,則 故 B正確.3.一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平面上，從t=0開始，將一個(gè)大小為F的水平恒力作用在該木塊上，在t=t1時(shí)刻F的功率是( ) 【解析】4.假設(shè)汽車以額定功率在水平路面上行駛,所受阻力大小不變,則它可能做( )A.勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.勻減速直線運(yùn)動(dòng)C.加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)D.勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選D.汽車以額定功率行駛,P不變,若汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則F=f+ma不變,但v變大,則要求P=Fv

3、變大,這與P不變矛盾,故A不可能，同理B也不可能;只要F=f,則汽車即可做勻速直線運(yùn)動(dòng)且P不變,D可能;由P=Fv知,汽車以額定功率起動(dòng)時(shí),隨著v的變大,F變小,加速度變小,故C不可能.5.中國(guó)海軍第二批護(hù)航編隊(duì)于2009年4月2日赴亞丁灣、索馬里海域執(zhí)行護(hù)航任務(wù).其中的“深圳”號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦額定功率為3104 kW，當(dāng)以最大的速度航行時(shí)，所受的阻力為2106 N，則該驅(qū)逐艦的最大航速為多大？此時(shí)牽引力的大小為多大？【解析】合力為零時(shí)，速度最大，此時(shí)有F=Ff=2106 N，由P=Fv知vm= m/s=15 m/s答案：15 m/s2106 N【典例1】質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t=0

4、時(shí)刻開始受到水平力的作用.力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為 C.在t=0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為 D.在t=0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為 【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】【變式訓(xùn)練】一臺(tái)起重機(jī)從靜止起勻加速地將質(zhì)量m=1.0103 kg的貨物豎直吊起，在2 s末貨物的速度v=4.0 m/s,求起重機(jī)在這2 s內(nèi)的平均輸出功率.(g取10 m/s2)【解析】物體運(yùn)動(dòng)的加速度：a= = m/s2=2.0 m/s2根據(jù)牛頓第二定律，計(jì)算繩的拉力：F-mg=maF=mg+ma=1.0103(10+2)

5、N=1.2104 N解法一：物體上升的位移：s= at2=4 m拉力做的功：W=Fs=1.21044 J=4.8104 JP= =2.4104 W.解法二：P=F =F =1.2104 W=2.4104 W.答案：2.4104 W【典例2】如圖所示，為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將質(zhì)量m=5103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s 的勻速直線運(yùn)動(dòng).取g=10 m/s2，不計(jì)額外功.求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率.(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的

6、時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率.【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)牽引力F等于重物重力即F=mg時(shí)，v=vm=1.02 m/s此時(shí)功率最大Pm=Fv=mgvm=51041.02 W=5.1104 W(2)勻加速的末狀態(tài)P=Pm由F-mg=ma知F=m(g+a)此時(shí)速度v0= =1.0 m/s勻加速的時(shí)間為t= =5 s所以第2 s末的瞬時(shí)功率P=Fv=m(g+a)at1=2.04104 W答案：(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W【變式訓(xùn)練】在水平路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為100 kW，質(zhì)量為10 t，設(shè)阻力恒定，且為車重的倍，g取10 m/s2，求

7、：(1)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所能達(dá)到的最大速度；(2)若汽車以額定功率從靜止起動(dòng)后，汽車的加速度為2 m/s2時(shí)，速度為多大？(3)若汽車以0.5 m/s2的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則這一過程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？【解析】(1)當(dāng)汽車速度最大時(shí)，F(xiàn)=f,P=P額，故 (2)F-f=ma,當(dāng)a=2 m/s2時(shí)，有F=f+ma=0.110410 N+1042 N=3104 N,(3)汽車從靜止開始勻加速起動(dòng)過程中，a不變，v變大，P也變大，當(dāng)P=P額時(shí)，此過程結(jié)束.由F-f=ma，得F=f+ma=0.110410 N+1040.5 N=1.5104 N, 則勻加速運(yùn)動(dòng)維持的時(shí)間 答案:(1)10

8、m/s(2)3.3 m/s (3)13.4 s【典例3】如圖所示，質(zhì)量為m=2 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，已知：sin37=0.6,cos37=0.8,g取10 m/s2,斜面固定.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.【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)木塊所受的合外力為F合=mgsin-mgcos=mg(sin-cos)=210(0.6-0.50.8) N=4 N.木塊的加速度為 前2 s內(nèi)木塊的位移l= at2= 222 m=4 m所以重力在前2 s內(nèi)做的功為W=mg

9、sinl=2100.64 J=48 J.(2)重力在前2 s內(nèi)的平均功率為 (3)木塊在2 s末的速度v=at=22 m/s=4 m/s.重力在2 s末的瞬時(shí)功率P=mgsinv=2100.64 W=48 W.答案：(1)48 J(2)24 W(3)48 W1.如圖所示，在外力作用下某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象為正弦曲線.從圖中可以判斷( )A在0t1時(shí)間內(nèi)，外力做正功B在0t1時(shí)間內(nèi)，外力的功率逐漸增大C在t2時(shí)刻，外力的功率最大D在t1t3時(shí)間內(nèi)，外力做的總功不為零【解析】選t1和t2t3時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)，外力做正功，故選項(xiàng)A正確；t1t3時(shí)間內(nèi)，動(dòng)能變化為零，外力的總功為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤

10、；0t1時(shí)間內(nèi)，由圖看速度大小變化和圖象斜率表示加速度，加速度對(duì)應(yīng)合外力，根據(jù)P=Fv可以得出合外力的功率先增大后減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，速率為零，此時(shí)外力的功率為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.2.設(shè)飛機(jī)飛行中所受阻力與速度的平方成正比，如果飛機(jī)以速度v勻速飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，則飛機(jī)以2v勻速飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為( )A2PB4PC8PD無法確定【解析】選C.飛機(jī)勻速飛行時(shí)，F(xiàn)=f=kv2故P=Fv=kv3，以2v勻速飛行時(shí)，P=Fv=kv3=k(2v)3=8kv3故P=8P，C正確.3.質(zhì)量為m，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P0的汽車沿平直公路行駛，當(dāng)它的加速度為a時(shí)，速度為v，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率

11、為P1，假設(shè)運(yùn)動(dòng)中所受阻力恒定，則它在平直公路上勻速行駛的最大速度是( ) 【解析】4.圖為機(jī)器人的起重裝置，當(dāng)它以20 W的額定功率，向上勻速提起重為200 N的物體時(shí)，物體的速度為_m/s.【解析】勻速提起重物則有：F=mg而F= 得：v= =0.1 m/s .答案：1.(4分)關(guān)于功率,以下說法中正確的是( )A根據(jù)P=W/t可知，機(jī)器做功越多，其功率就越大B根據(jù)P=Fv可知，汽車牽引力一定與速度成反比C根據(jù)P=W/t可知，只要知道時(shí)間t內(nèi)機(jī)器所做的功，就可以求得這段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻機(jī)器做功的功率D根據(jù)P=Fv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【解析】選D.功率表示做

12、功的快慢，做功越多，功率不一定越大，A錯(cuò)誤；由P=Fv知，只有當(dāng)功率一定時(shí)，牽引力F才與速度v成反比，B錯(cuò)誤，D正確；P= 表示t時(shí)間內(nèi)的平均功率，只有當(dāng)時(shí)間極短時(shí)才表示瞬時(shí)功率，C錯(cuò)誤.2.(4分)物體A、B質(zhì)量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由靜止開始都通過了相同的位移s，下列說法正確的是( )A.力F對(duì)A做功較多，做功的平均功率也較大B.力F對(duì)B做功較多，做功的平均功率也較大 C.力F對(duì)A、B做的功和做功的平均功率都相同 D.力F對(duì)A、B做功相等，但對(duì)A做功的平均功率較大【解析】選D.由W=Fs知F對(duì)A和B做功一樣多，B在粗糙水平面上由于受到阻力的作

13、用，B的加速度小，由s= at2知，通過相同的位移，B用的時(shí)間長(zhǎng)，由P= 知力對(duì)A做功的平均功率大，D正確.3.(4分)火車在水平軌道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，若阻力不變，則牽引力F和F的瞬時(shí)功率P的變化情況是( )不變，P變大變小，P不變變大，P變大、P都不變【解析】選A.由F-f=ma,得F=f+ma,故F不變，由v=v0+at,P=Fv,故P變大，A正確.4.（4分）如圖所示,質(zhì)量相同的兩物體處于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到達(dá)同一水平面,則（ ）A.重力對(duì)兩物體做功不相同B.重力的平均功率相同C.到達(dá)底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率PAP2P33P2P11P3P2【解析】

14、選A.由于加速度相同,所以到達(dá)斜面頂端時(shí)的速度相同,且F1=F2cos=F3cos=ma+Gsin.由功率關(guān)系式P1=F1v,P2=F2vcos,P3=F3vcos分析得P1=P2=P3，故選項(xiàng)A正確.3.某科技創(chuàng)新小組設(shè)計(jì)制作出一種全自動(dòng)升降機(jī)模型,用電動(dòng)機(jī)通過鋼絲繩拉著升降機(jī)由靜止開始勻加速上升,已知升降機(jī)的質(zhì)量為m,當(dāng)升降機(jī)的速度為v1時(shí),電動(dòng)機(jī)的電功率達(dá)到最大值P,此后電動(dòng)機(jī)保持該功率不變,直到升降機(jī)以最大速度v2勻速上升為止,整個(gè)過程中忽略摩擦阻力及空氣阻力,重力加速度為g.有關(guān)此過程下列說法正確的是( )A.鋼絲繩的最大拉力為B.升降機(jī)的最大速度C.鋼絲繩的拉力對(duì)升降機(jī)所做的功等于

15、升降機(jī)克服重力所做的功D.升降機(jī)的速度由v1增大至v2的過程中,鋼絲繩的拉力不斷增大【解析】選B.升降機(jī)先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做變加速運(yùn)動(dòng)再做勻速運(yùn)動(dòng), 在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中鋼絲繩的最大拉力大于重力即Tmg= A錯(cuò).勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)升降機(jī)有最大速度v2= B正確.鋼絲繩的拉力對(duì)升降機(jī)所做的功等于升降機(jī)克服重力所做的功與動(dòng)能增量的和,C錯(cuò).升降機(jī)速度由v1增大至v2的過程中,鋼絲繩的拉力不斷減小,最終等于重力,D錯(cuò).4.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,如圖所示,飛行員受重力的瞬時(shí)功率的變化情況是( )A.一直增大B.一直減小C.先增大后減小D.先減小后增大【解析】選C

16、.根據(jù)P=Gvcos(是桿與水平方向的夾角),=0時(shí)v=0,P=0;=90時(shí),cos=0,P=0,其他情況P0.所以功率先增大后減小.5.在檢測(cè)某款電動(dòng)車性能的某次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為8102 kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為15 m/s，利用傳感器測(cè)得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v，并描繪出F- 圖象(圖中AB、BO均為直線).假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受的阻力恒定，求：(1)根據(jù)圖線ABC，判斷該環(huán)保電動(dòng)車做什么運(yùn)動(dòng)并計(jì)算環(huán)保電動(dòng)車的額定功率；(2)此過程中環(huán)保電動(dòng)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；(3)環(huán)保電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間速度達(dá)到2 m/s.【解

17、析】(1)由圖線分析可知：圖線AB牽引力F不變，阻力f不變，電動(dòng)車由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；圖線BC的斜率表示汽車的功率P，達(dá)到額定功率后，P不變，則電動(dòng)車所受牽引力逐漸減小做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)最大速度15 m/s；此后電動(dòng)車做勻速直線運(yùn)動(dòng).由圖象可得，當(dāng)最大速度vmax=15 m/s時(shí)，牽引力為Fmin=400 N故恒定阻力f=Fmin=400 N額定功率P=Fminvmax=6 kW(2)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a= m/s2=2 m/s2(3)勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度v= ，代入數(shù)據(jù)解得v=3 m/s環(huán)保電動(dòng)車在速度達(dá)到3 m/s之前，一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故所求時(shí)間為t= s

18、=1 s答案:(1)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，6 kW(2)2 m/s2 (3)1 s6.為了響應(yīng)國(guó)家的“節(jié)能減排”號(hào)召，某同學(xué)采用了一個(gè)家用汽車的節(jié)能方法，在符合安全行駛要求的情況下，通過減少汽車后備箱中放置的不常用物品和控制加油量等措施，使汽車負(fù)載減少，假設(shè)汽車以72 km/h的速度勻速行駛時(shí)，負(fù)載改變前、后汽車受到的阻力分別為2 000 N和1 950 N，請(qǐng)計(jì)算該方法使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率減少了多少.【解析】設(shè)汽車的牽引力大小為F，所受阻力大小為f,速度為v，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=f，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P=Fv,則P=f1v-f2v=(2 000-1 950) W=1103 W答案：1103 W7.滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)非常刺激的水上運(yùn)動(dòng).研究表明，在進(jìn)行滑板運(yùn)動(dòng)時(shí)，水對(duì)滑板的作用力N垂直于板面，大小為kv2，其中v為滑板速率(水