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专题17 功和功率
【考点预览】
考点1 功
考点2 功率
考点1 功
【经典真题】
(2022·四川自贡)小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物车。购物车自静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为___________J,重力做功为___________J。
【答案】①150;②0。
【解析】[1]推力的方向水平向前,推车水平方向移动的距离为10m,由可知,在整个过程中推力做功
[2]当一个力作用在物体上,并使物体在力的方向上通过了一段距离,力学中就说这个力对物体做了功。重力的方向为竖直向下,但推车未在竖直方向上移动距离,故重力没做功,其大小为0。
【常用结论】
(1)做功的两个因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。
(2)不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
(3)功的计算:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式:W=FS
【易错点】
计算功时要注意:力必须是持续作用在物体的整个运动过程中。
【经典变式练】
1. (2022·四川乐山)下列四幅图中,力有对物体做功的是( )。
A. 推车未推动; B. 提着滑板水平前行; C. 搬石未搬起; D. 用绳子提升物体
【答案】D。
【解析】A.推车未推动,有力但是没有距离,劳而无功,故A不符合题意;
B.提着滑板水平前行,力与物体运动距离垂直,垂直无功,故B不符合题意;
C.搬石未搬起,有力但是没有距离,劳而无功,故C不符合题意;
D.用绳子提升物体,有力作用在物体上,并且在力的方向上移动了距离,故这个力做了功,故D符合题意。故选D。
2. 图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中正确的是( )
发力 上拉 翻站 上挺 站立
A. 从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功
B. 从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功
C. 从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功
D. 举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功
【答案】D
【详解】ABC.从发力到上拉的过程中,从上拉到翻站的过程中,从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃的作用力向上,杠铃在作用力的方向上也有距离,所以运动员对杠铃做功,故ABC错误;
D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃有力的作用,但是杠铃在作用力的方向上没有发生距离,所以运动员对杠铃不做功,故正确.
3. 小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,关于做功大小的下列说法正确的是( )
A.W甲<W乙<W丙 B.W甲>W乙>W丙
C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙<W丙
【答案】C
【详解】作用在物体上的力与物体在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。由题意知作用力同样大小为F,物体在力的方向上移动的距离相同为s,根据W=Fs得W甲=W乙=W丙=Fs。故C选项正确。
故选C。
4. 举高甲乙两物体做的功之比为1:2,甲乙两物体所受重力之比为2:3,则甲乙两物体被举高的高度之比为( )
A.1 : 3 B.3 : 4 C.4 : 3 D.2 : 1
【答案】B
【详解】甲物体做的功W甲=G甲h甲,所以甲被举高的高度h甲=,乙物体做的功W乙=G乙h乙,所以乙被举高的高度h乙=,则甲乙两物体被举高的高度之比××.故选B.
5. 一个物体受力作用并在力的方向上移动,其作用力F与移动的距离s关系如图所示,则( )
A.施力3 N时做功最多 B.施力5 N时做功最多
C.施力8 N时做功最多 D.全程共做功50 J
【答案】C
【详解】A. 由图象可知力F1=3N时,移动的距离S1=5m,力做的功W1=F1S1=3N×5m=15J;
B. 力F2=5N时,移动的距离S2=2m,力做的功W2=F2S2=5N×2m=10J;
C. 力F3=8N时,移动的距离S3=3m,力做的功W3=F3S3=8N×3m=24J;
D. 全程做的总功:W=W1+W2+W3=15J+10J+24J=49J,故D错误.
综上分析可知施力8N时做的功最多.
故选C
6. 某电梯公寓的送水工人坐电梯把一桶20kg的矿泉水从1楼匀速送到8楼的住户家,克服水的重力做功约________J(水桶质量不计,g=10N/kg)。
【答案】 4200
【详解】电梯对水做的功,为:;
7. 在水平地面上放一个重40N的物体,在15N的水平推力下匀速前