教科版高中物理必修二课后作业12.docx

高中物理学习材料
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1．汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是()
A．减小速度，得到较小的牵引力
B．增大速度，得到较小的牵引力
C．减小速度，得到较大的牵引力
D．增大速度，得到较大的牵引力
【解析】汽车在上坡时，汽车的牵引力除了需要克服阻力以外，还要克服
重力沿斜坡向下的分力，所以需要增大牵引力，由F＝P
v可知，在P一定时，要
增大牵引力，必须减小速度．
【答案】 C
2．(2013·潮州高一期末)如图4－2－5所示，物体A、B质量相同，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，由静止开始都通过了相同的位移x，那么()
图4－2－5
A．力F对A做功较多，做功的平均功率也较大
B．力F对B做功较多，做功的平均功率也较大
C．力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同
D．力F对A、B做功相等，但对A做功的平均功率较大
【解析】由W＝Fl知，两种情况下，力F做功相等，但在光滑水平面上
用时少，由P＝W
t知，在光滑水平面上平均功率较大，故D正确．
【答案】 D
3．(2013·哈尔滨高一期末)一位同学在二楼教室窗口把一个篮球用力水平抛出，篮球落地时重力的瞬时功率约为()
A．5 W B．50 W C．500 W D．5 000 W
【解析】此题为估算题，二楼教室窗口到地面的高度大约为4 m，一个篮球的质量大约有0.6 kg，篮球落地时的竖直分速度v1＝2gh＝2×10×4 m/s＝9 m/s.重力的瞬时功率P＝mg v1＝54 W，故本题选B.
【答案】 B
4．一小球以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率P随时间t变化的图象是()
【解析】设经过时间t速度大小为v，其方向与竖直方向(或重力方向)成θ角，由功率公式P＝F v cos θ知，此时重力的功率P＝mg v cos θ＝mg v y＝mg·gt ＝mg2t，A对．
【答案】 A
5．(2013·宜宾一中检测)铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要的问题．若匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即F f＝k v2，那么，当列车分别以120 km/h和40 km/h的速度在水平直轨道上匀速行驶时，机车的牵引力的功率之比为()
A．3∶1 B．9∶1
C．27∶1 D．81∶1
【解析】根据公式P＝F f v＝k v3，可得列车分别以120 km/h和40 km/h的速度匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为27∶1.
【答案】 C
6.(2012·江苏高考)如图4－2－6所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球．在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点．在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()
图4－2－6
A．逐渐增大B．逐渐减小
C．先增大，后减小D．先减小，后增大
【解析】小球速率恒定，由动能定理知：拉力做的功与克服重力做的功始终相等，将小球的速度分解，可发现小球在竖直方向分速度逐渐增大，重力的瞬时功率也逐渐增大，则拉力的瞬时功率也逐渐增大，A项正确．【答案】 A
7．某同学进行体能训练，用100 s跑上20 m高的高楼，试估测他登楼时的平均功率最接近的数值是()
A．10 W B．100 W
C．1 kW D．10 kW
【解析】本题是一道实际生活中求平均功率的估算题，要求对该同学的质
量大小要有比较切合实际的估计，设m
人＝50 kg，则有P＝
mgh
t＝
50×10×20
100W
＝100 W.
【答案】 B
8．(2011·上海高考)如图4－2－7，一长为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()
图4－2－7
A ．mgL ω B.32mgL ω C.12mgL ω D.36mgL ω
【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 ＝mg v cos θ＝－12mgL ω，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．
【答案】 C
9．(多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s 内做匀加速直线运动，5 s 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v －t 图像如图4－2－8所示，已知汽车的质量为m ＝2×103 kg ，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g 取10 m/s 2，则( )
图4－2－8
A ．汽车在前5 s 内的牵引力为4×103 N
B ．汽车在前5 s 内的牵引力为6×103 N
C ．汽车的额定功率为60 kW
D ．汽车的最大速度为30 m/s
【解析】 由题v －t 图像知前5 s 的加速度a ＝Δv Δt
＝2 m/s 2，由牛顿第二定
律知前 5 s的拉力F－kmg＝ma，得F＝(0.1×2×103×10＋2×103×2)N＝6×103N，故B对、A错；又5 s末达额定功率P＝F·v5＝6×103×10 W＝6×104
W＝60 kW，最大速度v max＝
P
0.1mg＝
6×104
0.1×2×103×10
m/s＝30 m/s，故C、D两
项正确.
【答案】BCD
10．一物体在水平力F1作用下，在水平面上做速度为v1的匀速运动，F1的
功率为P；若在斜向上的力F2作用下，在水平面上做速度为v2的匀速运动，F2的功率也是P，则下列说法正确的是()
A．F2可能小于F1，v1不可能小于v2
B．F2可能小于F1，v1一定小于v2
C．F2不可能小于F1，v1不可能小于v2
D．F2可能小于F1，v1一定大于v2
【解析】P1＝F1·v1，P2＝F2·cos θ·v2(θ为F2与水平方向的夹角)，由共点力平衡条件可知，F1＝μmg；F2·cos θ＝μ·(mg－F2·sin θ)，即F2＝
μmg
cos θ＋μsin θ
，所以F1>F2·cos θ，又P1＝P2，故v1<v2，但F1、F2的大小无法比较，F2可能小于F1，B对．
【答案】 B
11．纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一．若E1概念车的总质量为920 kg，在16 s内从静止加速到100 km/h(即27.8 m/s)．受到恒定的阻力为1 500 N，假设它做匀加速直线运动，其动力系统提供的牵引力为________N．当E1概念车以最高时速120 km/h(即33.3 m/s)做匀速直线运动时，其动力系统输出的功率为________kW.
【解析】在加速阶段由匀变速运动公式得v＝at ①
由牛顿第二定律得F－F f＝ma ②
由①②得F≈3.1×103 N；
当E1概念车做匀速直线运动时
P＝F′v＝F f v max≈50 kW.
【答案】 3.1×10350
12.如图4－2－9所示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m ＝5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做v m＝1.02 m/s的匀速运动．g取10 m/s2，不计额外功．求：
图4－2－9
(1)起重机允许输出的最大功率；
(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率．
【解析】(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力，有
P0＝F0v m，F0＝mg
代入数据，得P0＝5.1×104 W.
(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历的时间为t1，有：P0＝F v1 F－mg＝ma
v1＝at1
联立以上各式并代入数据，得t1＝5 s
t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则有
v2＝at
P＝F v2
联立以上各式并代入数据，得P＝2.04×104 W.
【答案】(1)5.1×104 W(2)5 s，2.04×104 W。