内容正文:
第十三讲 功和功率
考点一、功
1.定义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说对这个物体做了功
2.做功的两个必要因素: (1)作用在物体上的力; (2)物体在力的方向上通过的距离。
3.不做功的三种情况:
(1)有力无距离:“劳而无功”之一,如搬石头未搬动;
(2)有力,也有距离,但力的方向和距离垂直:“劳而无功”之二,如手提水桶在水平面上走动。
(3)有距离无力:(“不劳无功”),如物体在光滑平面上自由滑动,足球踢一脚后运动;
考点二、功的计算
1.规定:物体上的力与力的方向上通过距离的乘积。
2.公式:W=Fs
3.各量单位—W:J(焦耳)F:N(牛顿) S:m(米) P:W(瓦特) t:s(秒)
4.国际单位:将N·m称为焦耳简称焦,符号(J) 1J=1 N·m
常见数值:①把一个鸡蛋举高1m ,做的功大约是0.5 J 。
②体重为500N 的中学生从一楼走到二楼,做功约为1500J。
5.公式应用注意:
①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;
②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离,且与力对应。
③功的单位“焦”(1牛·米 = 1焦)。
④做功的多少只由F和s的乘积决定,跟物体时做匀速直线运动还是变速运动无关。
常见的功: 克服重力做功:W=Gh 克服阻力(摩擦力)做功:W=fs
考点三、功率
功率:单位时间内做的功—P(单位:W)
1.公式:
2.单位:瓦特,简称瓦,符号W ,常用单位 kW 换算:1kW=103W
3.物理意义:表示做功快慢的物理量
某小轿车功率66kW,它表示:小轿车1s内做功66000J
1. 如图所示的四种情境中,人对物体做功的是( )
2. 对功的理解,下列说法中正确的是( )
A. 力的方向跟距离垂直时,则力没有做功
B. 有力又有距离,则力一定做了功
C. 作用在物体上的力越大,则力做的功越多
D. 物体移动的距离越长,则力做的功越多
3. 在举重比赛时,一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶,第二阶段使杠铃在空中停留3s。下列关于运动员对杠铃做功的说法,正确的是( )
A.他在第一阶段内没做功 B.他在第二阶段内没做功
C.他在两个阶段内都没做功 D.他在两个阶段内都做了功
4. 下列有关力做功的说法中正确的是( )
A. 用水平力推着购物车前进,推车的力做了功
B. 把水桶从地面上提起来,提水桶的力没有做功
C. 书静止在水平桌面上,书受到的支持力做了功
D. 挂钩上的书包静止时,书包受到的拉力做了功
5. 如图所示,三种情况中物体所受的拉力都是F,甲图中物体上升sm,乙图中物体沿斜面向上移动sm,丙图中物体水平移动sm.比较拉力F做功的多少,结论是( )
A. 甲图做功最多
B. 乙图做功最多
C. 丙图做功最多
D. 做功一样多
6. 一个足球运动员用100N的力踢一个重2N的足球,球离脚后在水平草地上滚动了10m。在球滚动的过程中,运动员对足球做的功为( )
A. 1020J B. 1000J C. 20J D. 0J
7. 一只重200N的箱子放在水平地面上,甲同学用40N的水平力将箱子水平移动了5m,乙同学把这只箱子匀速提高了1m。他们做功的多少关系是( )
A. 甲同学做功多 B. 乙同学做功多
C. 他们做的功相等 D. 条件不足,无法判断
8. 一颗重0.2N的子弹从长60cm的枪膛中水平射出,子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体的平均作用力是600N,射出后子弹在空中飞行1200m,则气体对子弹做的功为( )
A. 0.12J B. 360J C. 7.2×105J D. 720360J
9. 水平地面上有一个重为100N的物体,用10N的水平推力使其沿力的方向匀速运动了30m,则此过程中( )
A.重力做了3000J的功 B. 地面对物体向上的支持力为10N
C. 推力做了300J的功 D. 摩擦力为100N
10. 如图所示,分别沿不同光滑斜面AO、BO把同一物体匀速推到斜面顶端,所用沿斜面的推力的大小分别为F1、F2,对物体所做的功分别为W1、W2。则
A.F1 > F2,W1=W2 B. F1 > F2,W1 < W2
C. F1 < F2,W1=W2 D. F1 < F2,W1 > W2
F1
F2
O
11. 甲、乙两个集装箱的质量相等,起重机把甲以1 m/s的速度提升10 m;再以2 m/s的速度把乙提升相同的高度,那么( )
A.两次做功一样多 B.第一次做功多
C.第二次做功多 D.无法比较
12. 在下列说法中正确的有( )
A.做功越多,功率就越大
B. 两机器不同,做功一定也不相同
C.完成相同的功,作用时间越大,功率就越小
D. 以上三种说法都不对
13. 下面说法中正确的是( )
A.P=可知,功率跟功成正比,所以只要做功多,功率就大
B.功率跟时间成反比,所以只要时间短,功率就大
C.功率大的机器比功率小的机器做功多
D.甲每小时做的功比乙每小时做的功多,甲的功率比乙的功率大
14. 举重是我国的优势体育项目。一位身高170 cm的运动员和一位身高160 cm的运动员,在挺举项目中用相同时间,把同样重的杠铃举起,如图所示.如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式中正确的是( )
A.W1=W2、P1=P2 B.W1>W2、P1=P2
C.W1>W2、P1>P2 D.W1<W2、P1<P2
15. 王小虎同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,所用时间为10 s。那么他上楼过程中,克服自己重力做功的功率最接近( )
A.3 W B.30 W
C.300 W D.3 000 W
16. 如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别为P1、P2,下列判断正确的是( )
A.F1>F2、P1>P2
B.F1=F2、P1>P2
C.F1>F2、P1=P2
D.F1<F2、P1<P2
17. 功率一定的拖拉机在深耕时的行驶速度比在公路上慢,这主要是为了( )
A.增大牵引力 B.增大牵引力所做的功
C.增大发动机的功率 D.节省燃料
强化练习:
18. 小昕跟爷爷体重相同,都从一楼上到三楼,小昕是很快跑上去的,爷爷是慢慢走上去的,下列说法中正确的是( )
A.小昕做的功多,小昕的功率大
B. 爷爷做的功多,爷爷的功率大
C.小昕、爷爷做功一样多,小昕的功率大
D.小昕、爷爷做功一样多,爷爷的功率大
19. 以下数据,最接近日常生活中实际值的是( )
A.一张物理试卷的面积约为 2m2
B.将两个鸡蛋举高 1m所做的功约为 1J
C.处在水中 7km深 的蛟龙号所受的压强约为 7×106Pa
D.一瓶 1L矿泉水受到的重力约为1N
20. 如图所示,完全相同的A、B两个长方体物块叠放在水平桌面上,用F=20N的水平向右的力作用在A物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,经过3s,两个物块一起移动了60cm的距离。下列相关说法中( )
①物块B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
②物块A对B的摩擦力大小是20N,方向向右
③地面对B的摩擦力大小是20N,方向向右
④拉力F的功率为4W
A.只有①④正确 B.只有③④正确
C.只有①③正确 D.只有②④正确
21. (不定项)在相同的水平地面上,用水平力F匀速推动重为G的箱子,移动距离S,下列说法正确的是( )
A.箱子受到的推力和摩擦力是一对平衡力
B.在此过程中重力做功为Gs
C.若撤去推力,箱子仍向前滑行,则滑行过程中摩擦力小于F
D.若水平推力改为2F,仍使箱子移动距离s,则推力做功为2Fs
22. 下列生活实例中,人对物体施加的力做功的有( )
A.在水平地面上,小明用水平力推着小车前进5m
B.小明提着物品袋在水平路面上前行100m
C.举重运动员举着杠铃在空中停止3s
D.小红用尽全力搬石头,搬而未起
23. 甲、乙两台机器都正常工作时,甲的功率大于乙的功率。以下判断正确的是()
A.甲做的功一定比乙多 B.乙做功所花的时间一定比甲多
C.甲做功一定比乙快 D.相同时间内,乙做功比甲多
24. 质量相同的甲、乙两物体,用竖直向上的力使他们分别以0.5米/秒和0.9米/秒的速度匀速上升s米,若力对甲做的功是W1,功率是P1,对乙做功是W2,功率是P2,关于他们功和功率的大小关系,下列选项中正确的是( )
A.W1=W2,P1>P2 B.W1>W2,P1<P2
C.W1=W2,P1<P2 D.W1<W2,P1=P2
25. 甲乙两同学分别把质量相同的两桶水提高0.5m,甲用时3s,乙用时2s,则甲乙两人对两桶水做作功和功率的关系为( )
A. W甲>W乙 ,P甲=P乙 B. W甲<W乙,P甲<P乙;
C. W甲=W乙 ,P甲=P乙; D. W甲=W乙 ,P甲<P乙
26. 用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体,两力所做的功W与物体在力的方向上移动的距离s的关系图像如图,由图可知,甲乙两个力的大小关系是( )
A.F甲>F乙 B. F甲<F乙
C. F甲=F乙 D.条件不足,无法比较
27. 一物体在水平拉力的作用下沿水平面运动,其运动的路程与时间s﹣t关系如图所示,下列判断正确的是( )
A.物体5s时的速度小于2s时的速度
B.前3s物体所受的拉力大于后3s物体所受的拉力
C.前3s拉力对物体做的功大于后3s做的功
D.前3s拉力对物体做功的功率小于后3s做功的功率
28. 一个质量为60kg的人,从山脚爬到山顶大约需要20min,已知山脚到山顶的高度差约为200m,则这个人受到的重力是_______N,这个人克服重力做功的功率大约是________W(g取10N/kg)。
29. 张华用水平推力F推置于水平地面上的重为10N的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况和木箱速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时,木箱受到的摩擦力________N,第6秒末到第9秒末,推力F做功是________J,重力做的功是________ J。第4秒末,木箱受到的摩擦力________N。
30. 如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F﹣t和v﹣t图像分别如图乙、丙所示,则在t=3s时,物体受到的摩擦力为______N;在第4s到第6s内,拉力F对物体所做的功为______J。
31. 利用叉车运送货物,已知货物质量为500kg、底面积为5m2,货物与叉车水平叉臂的接触面积为0.8m2,g取10N/kg。1010
(1)叉车托着货物匀速水平移动,求货物对叉车水平叉臂的压强;
(2)叉车在20s内将货物匀速举高1.8m,求叉车支持力对货物做功的功率。
32. 防疫期间,小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车为社区运送物资,如图所示,小慧通过查阅资料了解到:当该车满载货物时,总质量为4×103kg,发动机的牵引力3×103N。若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中,求:
(1)货车行驶所用的时间是多少?
(2)该车满载货物时,所受到的重力是多少?
(3)牵引力所做的功是多少?
33. 如图所示,F=10N的水平拉力拉着物体A沿水平方向做匀速直线运动,10秒内运动了4m的路程,求:
(1)重力所做的功;
(2)拉力F做的功。
34. 如图为我国首辆“玉兔号”月球车。登月前,在水平地面上进行了测试,月球车匀速直线行驶90m用时30min,若车的质量为150kg,受到地面的摩擦阻力为500N,网状轮子与地面接触的总面积为0.02m2,(g=10N/kg)求:
(1)月球车行驶90m重力所做的功;
(2)月球车对水平地面的压强;
(3)月球车在测试过程中的功率。
出门考
1.甲、乙两台机器,它们做功之比是4∶5,完成这些功所用时间之比是4∶3,则甲、乙两台机器功率之比是( )
A.3∶5 B.5∶3 C.4∶5 D.4∶1
2.在水平路面上,额定功率相同的两辆汽车均正常匀速行驶,在相同时间内两汽车通过的路程之比为,下列说法正确的是( )
A.牵引力所做的功之比为 B.重力所做的功之比为
C.牵引力之比为 D.速度之比为
3.汽车上坡,一般都是低挡减速,其原因是( )
A.汽车功率一定,减速可以增大牵引力
B.有用功一定,减速能提高机械效率
C.减速上坡,安全第一
D.减速上坡可增大摩擦,防止车下滑
4.小明和他所骑的自行车总重为600N,上学路上他骑车在1min内匀速通过了一段长300m的平直公路,若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍,则通过该段公路时,小明骑车的功率约为( )
A.150W B.300W C.1500W D.3000W
5.王瑞同学体重为500N,如图甲为该同学在操场上练习爬杆示意图,在某次爬杆训练中,沿杆竖直向上运动的v﹣t图象如图乙所示,下列判断正确的是( )
①0﹣6s时间内,受到摩擦力大小为500N
②6﹣15s时间内运动速度为0.6m/s
③6﹣15s时间内,克服重力做功的功率是300W
④15g﹣18s时间内匀速下滑
A.②③ B.①③ C.①② D.②③④
6.(不定项)在物理学中,估测是一种能力,下列就一名普通中学生的估测值接近生活实际的是( )
A.普通中学生的身高约160cm
B.普通中学生的质量约50kg
C.普通中学生正常步行的速度约5m/s
D.普通中学生从一楼走到三楼所做的功约为3000J
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