人教版高中物理必修2第7章機(jī)械能守恒定律第7章3

第七章3基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)一、選擇題(在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求；第6～7題有多項(xiàng)符合題目要求)1.(2017西夏名校月考)關(guān)于功率，下列說法正確的是()A．據(jù)P＝eq\f(W,t)可知，機(jī)器做功越多，其功率越大B．據(jù)P＝Fv可知，汽車牽引力一定與速度成反比C．據(jù)P＝eq\f(W,t)可知，只要知道時(shí)間t內(nèi)機(jī)器所做的功，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)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【答案】D【解析】由功率公式P＝eq\f(W,t)可知，在相同時(shí)間內(nèi)，做功多的機(jī)器，功率一定大，選項(xiàng)A缺少“相同時(shí)間”這一條件，故A錯(cuò)誤．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速度成反比，故B錯(cuò)誤，D正確．公式P＝eq\f(W,t)求的是這段時(shí)間內(nèi)的平均功率，不能求瞬時(shí)功率，故C錯(cuò)誤．2．(2018海南名校聯(lián)考)某大瀑布的平均水流量為5900m3/s，水的落差為50m．×103kg/m3.在大瀑布水流下落過程中，重力做功的平均功率約為()A．3×106W B．3×107WC．3×108W D．3×109W【答案】D【解析】設(shè)在很短時(shí)間t內(nèi)有質(zhì)量為m的水落下，重力做功的平均功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(mgh,t)，水的質(zhì)量m＝ρV，代入數(shù)據(jù)解得P＝3×109W．故選D.3．(2018上海名校二模)水平路面上行駛的汽車所受到的阻力大小f與汽車行駛的速率成正比．若汽車從靜止出發(fā)，先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到額定功率后保持額定功率行駛，則在整個(gè)行駛過程中，汽車受到的牽引力大小F與阻力大小f關(guān)系圖象是()ABCD【答案】A【解析】汽車先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度增大，f＝kv增大，根據(jù)牛頓第二定律得F＝f＋ma可知，牽引力隨著f的增大而均勻增大，圖象是一條傾斜的直線，功率達(dá)到額定功率后，F(xiàn)＝eq\f(P,v)，f＝kv，則F＝eq\f(Pk,f)，則牽引力與阻力成反比，故A正確．故選A．4．汽車以恒定的功率在平直公路上行駛，，汽車能達(dá)到的最大速度為vm.則當(dāng)汽車速度為eq\f(vm,2)時(shí)，汽車的加速度為(重力加速度為g)()A．g B．gC．g D．g【答案】A【解析】設(shè)汽車質(zhì)量為m，則汽車行駛時(shí)的阻力fmg，當(dāng)汽車速度最大vm時(shí)，汽車所受的牽引力F＝f，則有P＝fvm，當(dāng)速度為eq\f(vm,2)時(shí)有P＝Feq\f(vm,2)，由以上兩式可得F＝2f，根據(jù)牛頓第二定律有F－f＝ma，所以a＝eq\f(F－f,m)＝eq\f(2f－f,m)g，故選項(xiàng)A正確．5．(2018葫蘆島一模)一輛CRH2型動(dòng)車組的總質(zhì)量M＝2×105kg，額定輸出功率為4800km/h，受到的阻力f與速度v滿足f＝kv.當(dāng)勻速行駛的速度為最大速度一半時(shí)，動(dòng)車組的輸出功率為()A．600kW B．1200kWC．2400kW D．4800kW【答案】B【解析】270km/h＝75m/s；動(dòng)車組以最大速度行駛時(shí)的牽引力大小F＝eq\f(P,vm)＝eq\f(4800×103,75)×104N．動(dòng)車組以最大速度行駛時(shí)的牽引力大小與阻力的大小相等，則f×104N，所以k＝eq\f(f,vm)＝eq\f(×104,75)N·s/m；動(dòng)車勻速行駛的速度為最大速度一半時(shí)v′＝37.5m/s，動(dòng)車組受到的阻力為f′＝kv′××104N，動(dòng)車勻速行駛的速度為最大速度一半時(shí)，動(dòng)車組的輸出功率為P′＝F′v′＝f′v′×104N××106W＝1200kW.故A、C、D錯(cuò)誤，B正確．6．某重型氣墊船，×105kg，最高時(shí)速為108km/h，裝有額定輸出功率為9000kW的燃?xì)廨啓C(jī)．假設(shè)該重型氣墊船在海面航行過程所受的阻力Ff與速度v滿足Ff＝kv，下列說法正確的是()A．×105NB．從題中給出的數(shù)據(jù)，可算出k＝×104N·s/mC．以最高時(shí)速一半的速度勻速航行時(shí)，×105ND．以最高時(shí)速一半的速度勻速航行時(shí)，氣墊船發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為2250kW【答案】BD【解析】當(dāng)速度最大時(shí)，根據(jù)公式P＝Fv可得牽引力最小，最大速度v＝108km/h＝30m/s，故解得牽引力F＝eq\f(P,v)×105×105N，A錯(cuò)誤；當(dāng)阻力和牽引力相等時(shí)，速度最大，故有Ff×105N，此時(shí)v＝30m/s，代入Ff＝kv，解得k×104N·s/m，B正確；以最高時(shí)速一半的速度勻速航行時(shí)，氣墊船所受的阻力為F′f＝kv′×104N·s/m×15m/×105N，因?yàn)樽鰟蛩俸叫校源藭r(shí)阻力大小等于牽引力大小，故氣墊船發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P′＝F′v′＝F′fv′×105×15＝2250kW，C錯(cuò)誤，D正確．7．關(guān)于汽車在水平路面上運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()A．汽車啟動(dòng)后以額定功率行駛，在速度達(dá)到最大以前，加速度是在不斷增大的B．汽車啟動(dòng)后以額定功率行駛，在速度達(dá)到最大以前，牽引力應(yīng)是不斷減小的C．汽車以最大速度行駛后，若要減小速度，可減小牽引功率行駛D．汽車以最大速度行駛后，若再減小牽引力，速度一定減小【答案】BCD【解析】汽車以額定功率啟動(dòng)過程，速度增大，牽引力減小，合力減小，加速度減小，當(dāng)牽引力與阻力大小相等時(shí)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最大，故A錯(cuò)誤，B正確；汽車以最大速度行駛后，牽引力和阻力相等，由P＝Fv＝fv，可知，若要減小速度v，可減小牽引力功率P，故C正確；減小牽引力有兩種情況：①減小功率來減小牽引力，則速度會(huì)減??；②減小摩擦力來減小牽引力，速度會(huì)增加；汽車以最大速度行駛后，牽引力和阻力相等，由P＝Fv＝fv，可知若再減小牽引力F，速度一定減小，故D正確．二、非選擇題8．(2018揚(yáng)州質(zhì)檢)質(zhì)量m＝3kg的物體，在水平方向F＝9N的拉力作用下，在μ＝，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝3s，g取10m/s2.求：(1)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)物體在3s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移大??；(3)水平拉力F在3s內(nèi)對(duì)物體所做功的平均功率．【答案】(1)2m/s2(2)9m(3)27W【解析】(1)由牛頓第二定律得F－μmg＝ma代入數(shù)據(jù)解得a＝2m/s2.(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式有s＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2×32m＝9m.(3)拉力做功的平均功率為P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝eq\f(9×9,3)W＝27W.9．如圖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＝5×104kg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＝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＝1.02m/s的勻速運(yùn)動(dòng)．取g＝10m/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)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率．【答案】×105W(2)5s×105W【解析】(1)當(dāng)起重機(jī)的功率達(dá)到允許最大值，且重物達(dá)到最大速度vm時(shí)，F(xiàn)＝mg.根據(jù)P＝Fv得Pm＝mgvm＝5×104×10××105W.(2)根據(jù)牛頓第二定律F－mg＝ma又Pm＝Fv，v＝at解得t＝5s當(dāng)t′＝2s時(shí)，v′＝at′，P′＝Fv′解得P′×105W.能力提升10．(2018上海二模)將一只蘋果水平拋出，蘋果在空中依次飛過三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3，圖中曲線為蘋果在空中運(yùn)行的軌跡，不計(jì)空氣阻力．下列說法中正確的是()A．蘋果通過第1個(gè)窗戶所用的時(shí)間最短B．蘋果通過第1個(gè)窗戶的過程中，重力做功最多C．蘋果通過第3個(gè)窗戶的過程中，重力的平均功率最大D．蘋果通過第3個(gè)窗戶的過程中，豎直方向的平均速度最小【答案】C【解析】平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，速度越來越快，可知通過相同豎直位移所用的時(shí)間越來越短，所以通過第3個(gè)窗戶時(shí)間最短，故A錯(cuò)誤．通過三個(gè)窗戶下降的高度相同，則重力做功相同，故B錯(cuò)誤．通過第3個(gè)窗戶時(shí)間最短，根據(jù)P＝eq\f(mgh,t)知，重力的平均功率最大，故C正確．蘋果通過第3個(gè)窗戶的過程中，由于時(shí)間最少，則豎直方向的平均速度最大，故D錯(cuò)誤．11．(2018丹東一模)一汽車在平直公路上行駛．從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖所示．假定汽車所受阻力的大小f恒定不變．下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖象中，可能正確的是()ABCD【答案】A【解析】在0～t1時(shí)間內(nèi)，如果勻速，則v－t圖象是與時(shí)間軸平行的直線，如果是加速，根據(jù)P＝Fv，牽引力減??；根據(jù)F－f＝ma，加速度減小，是加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為0時(shí)，即F1＝f，汽車開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度v1＝eq\f(P1,F1)＝eq\f(P1,f).所以0～t1時(shí)間內(nèi)，v－t圖象先是平滑的曲線，后是平行于橫軸的直線；在t1～t2時(shí)間內(nèi)，功率突然減小，由P＝Fv知，牽引力突然減小，是減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)P＝Fv，由于速度逐漸減小，且功率恒定，故牽引力逐漸增加；再根據(jù)F－f＝ma，加速度減小，是加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為0時(shí)，即F1＝f，汽車開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度v2＝eq\f(P2,F1)＝eq\f(P2,f).所以在t1～t2時(shí)間內(nèi)，v－t圖象也先是平滑的曲線，后是平行于橫軸的直線．故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．12．質(zhì)量為m的汽車在平直公路上行駛，所受的阻力恒為車重的k倍．汽車以額定功率行駛，當(dāng)它加速行駛的速度為v時(shí)，加速度為a.則以下分析正確的是()A．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為kmgvB．汽車行駛的最大速度為eq\f(?kg＋a?v,kg)C．當(dāng)汽車加速度減小到eq\f(a,2)時(shí)，速度增加到2vD．汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為mav【答案】B【解析】設(shè)汽車的額定功率為P.汽車的速度v時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律知eq\f(P,v)－kmg＝ma，所以P＝kmgv＋mav，故A、D錯(cuò)誤；汽車勻速時(shí)，牽引力等于阻力，速度最大，故有vm＝eq\f(P,kmg)＝eq\f(kmgv＋mav,kmg)＝eq\f(?kg＋a?v,kg)，故B正確；加速度為eq\f(a,2)時(shí)，此時(shí)牽引力為F，則F－kmg＝m·eq\f(a,2)，解得F＝kmg＋eq\f(ma,2)，此時(shí)速度為：v＝eq\f(P,F)＝eq\f(kmgv＋mav,kmg＋\f(ma,2))＜2v，故C錯(cuò)誤．13．一臺(tái)起重機(jī)從靜止起勻加速地將質(zhì)量m＝×103kg的貨物豎直吊起，在2s末貨物的速度v＝4m/s，g取10m/s2，則起重機(jī)：(1)在這2s內(nèi)的平均輸出功率是多少？(2)在2s末的瞬時(shí)功率是多少？【答案】(1)×104W(2)×104W【解析】(1)物體向上運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(v,t)＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2由牛頓第二定律得F－mg＝ma，起重機(jī)的拉力F×104N物體上升的高度h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2×22m＝4m起重機(jī)做功的平均功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fh,t)＝eq\f(×104×4,2)×104W.(2)2s末的速度v＝at＝2×2m/s＝4m/s起重機(jī)在2s末的瞬時(shí)功率P＝Fv×104××104W.14．動(dòng)車組是城際間實(shí)現(xiàn)小編組、大密度的高效運(yùn)輸工具，以其編組靈活、方便、快捷、安全、可靠、舒適等特點(diǎn)而備受世界各國鐵路運(yùn)輸和城市軌道交通運(yùn)輸?shù)那嗖A．幾節(jié)自帶動(dòng)力的車廂加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車廂編成一組，就是動(dòng)車組．假設(shè)有一動(dòng)車組由六節(jié)車廂連接而成，每節(jié)車廂的總質(zhì)量均為m＝8×104、第二節(jié)帶動(dòng)力，它們的額定功率分別是P1＝2×107W和P2＝1×107W(第一節(jié)車廂達(dá)到額定功率如功率不夠用時(shí)啟動(dòng)第二節(jié)車廂)，(g＝10m/s2)．(1)求該動(dòng)車組的最大行駛速度；(2)若列車以1m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，求t＝10s時(shí)，第一節(jié)和第二節(jié)車廂之間拉力的值．【答案】(1)m/s(2)8×105N【解析】(1)該動(dòng)車