内容正文:
第17讲 功和功率
一、选择题
1.教材素材[2022兰州]如图所示的情景中,对物体不做功的是 ( )
第1题图
A.图甲:用力搬石头,没有搬动 B.图乙:将重物从地面拉到高处
C.图丙:推车向前运动 D.图丁:挺举杠铃的过程
2.[2022杭州]现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s,如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是 ( )
第2题图
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
3.[2023长沙]如图,大人和小孩分别将5块相同的砖从一楼搬到二楼,在这个过程中,下列说法正确的是 ( )
第3题图
A.小孩对砖做功更多 B.小孩对砖做功更快
C.大人对砖做功更多 D.大人对砖做功更快
4.[2021大庆]一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动,其路程(s)-时间(t)关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
第4题图
A.物体20 s时的速度大于8 s时的速度
B.0~12 s物体所受的拉力大于12~24 s物体所受的拉力
C.0~12 s拉力做的功大于12~24 s拉力做的功
D.0~12 s拉力做功的功率小于12~24 s拉力做功的功率
二、填空及简答题
5.[2022自贡]小明同学用15 N的水平推力推动重为100 N的超市购物车。购物车自静止开始在10 s内沿水平方向前进了10 m。在整个过程中推力做功为 J,重力做功为 J。
6.[2023天津]第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕,大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备,轻松地将50 kg的物体匀速举高1 m,用时2 s,此过程中对物体做功 J,功率为 W。(g取10 N/kg)
7.[2022齐齐哈尔]如图甲所示,在水平地面上的物体在水平推力F的作用下做直线运动。当水平推力为F1时,物体运动的路程与时间关系如图乙所示;当水平推力为F2时,物体运动的速度与时间关系如图丙所示,则F1 F2。若两次推力的功率分别为P1、P2,则P1 P2。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
第7题图
三、计算应用题
8.[2023苏州]如图甲所示,重500 N、底面积为0.2 m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台(图乙)。已知拉力为350 N,箱子沿板移动了2 m,升高1 m,用时20 s。求:
(1)箱子对水平地面的压强。
(2)上移过程中拉力做功的功率。
(3)箱子克服木板摩擦力所做的功。
第8题图
9.[2023鞍山]如图为某品牌微型电动汽车,该车的空载质量为1.2 t,最多载重4人,车轮与地面的总接触面积为1 000 cm2,发动机的最大输出功率为20 kW。(g取10 N/kg)求:
第9题图
(1)该车载重4人(每人按60 kg计算)时,静止在水平地面上时对地面的压强。
(2)该车以最大输出功率在平直公路上匀速行驶18 km,用时15 min,在此过程中汽车受到的阻力。
(3)若该车在上述行驶过程中的能量全部由燃油来提供,燃油汽车的效率为25 %,需要消耗多少千克的燃油。(q油=4.5×107 J/kg)
1.(多选)如图所示,用10 N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3 N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有 ( )
第1题图
A.B受到的摩擦力为3 N,方向水平向左
B.滑轮移动的速度为0.1 m/s
C.绳子拉物体A的功率为1 W
D.在运动过程中若将拉力F增大到12 N,弹簧测力计的示数为4 N
2.跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示描绘了小明同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。由图象可知,他的重心移动的最大高度为 m。若该同学质量为50 kg,按图中的规律跳绳,则他跳一次克服重力做的功为 J,1 min内克服重力做功的功率为 W。(g取10 N/kg)
第2题图
3.[2021达州]如图所示,AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面,AC>BC,∠CAB=30°。在相等时间内把重为80 N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC匀速推至C点,物体的机械能 (选填“增大”“减少”或“不变”),若推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,则F1 F2,P1 P2。(后两空均选填“>”“<”或“=”)
第3题图
4.[2022十堰]小明携带质量为10 kg的行李箱乘坐高速列车从十堰到汉口。列车经过的部分站点时刻表如下:
站次
站名
到达时间
开车时间
运行时间
运行里程
1
十堰东
—
12:27
—
0
2
襄阳东
13:27
13:31
60 min
180 km
3
汉口
15:11
—
100 min
460 km
请你根据以上信息,解决下列问题:(g取10 N/kg)
(1)行李箱底部与水平行李架的接触面积约为0.2 m2,求行李箱对行李架的压强。
(2)从十堰东站到襄阳东站运行的速度为多少km/h?
(3)若列车在襄阳东站至汉口站区间内匀速直线行驶,牵引力恒为3×105 N,电能转化成机械能的效率为70%,求列车在此区间运行过程中消耗的总功率。
第17讲 功和功率
夯基础·基础巩固
1.A 2.C 3.D 4.C 5.150 0 6.500 250 7.等于 小于
8.解:(1)箱子对水平地面的压力等于自身重力,箱子对水平地面的压强
p====2.5×103 Pa
(2)拉力做功W总=Fs=350 N×2 m=700 J
拉力做功的功率
P===35 W
(3)该过程的有用功
W有=Gh=500 N×1 m=500 J
克服摩擦力做的功
W额=W总-W有=700 J-500 J=200 J
9.解:(1)该车载重4人(每人按60 kg计算)时,静止在水平路面上时对地面的压力F=G=mg=(1.2×103 kg+4×60 kg)×10 N/kg=1.44×104 N
对水平地面的压强
p===1.44×105 Pa
(2)该车行驶的速度v===20 m/s
因该车水平匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,由P===Fv可得,该车受到的阻力
F阻=F牵===1×103 N
(3)该车发动机做的功
W=Pt=20×103 W×15×60 s=1.8×107 J
燃油完全燃烧释放的热量
Q===7.2×107 J
需要消耗燃油
m===1.6 kg
提能力·综合提升
1.BC 2.0.06 30 75 3.增大 < =
4.解:(1)行李箱对行李架的压强
p=====500 Pa
(2)十堰东站到襄阳东站运行的速度
v===180 km/h
(3)襄阳东站至汉口站区间内匀速直线行驶的速度
v'=== m/s
转化效率
η=×100%=×100%=×100%
则消耗的总功率
P总===2×107 W
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