11.2 怎样比较做功的快慢 同步训练 --- 2024-2025学年沪粤版物理九年级上学期

沪粤版 九年级全 第十一章 机械功与机械能 11.2　怎样比较做功的快慢 同步训练 1．为了体验建筑工人的辛苦，学校劳动教育课设计了搬砖比赛，比较做 功的快慢。甲、 乙两位同学参与 比赛搬砖，具体 实验过程如下图 所示： 基础题 2 返回 (1)比较图(a)和(b)可得：_____________________________________________。 (2)比较图(a)和(c)、(d)可得：_____________________________________________。 当所用时间相同时，做功越多，做功越快 当做功相同时，所用时间越少，做功越快 基础题 3 2．[2023·武汉模拟]关于功率，下列说法正确的是(　　) A．力对物体做功，时间越短，功率越大 B．功率大的机械在单位时间内做的功多 C．力对物体做功越多，功率就越大 D．完成相同的功，用的时间越长，功率越大 基础题 4 返回 【点易错】功率大小是由做功多少和做功时间共同决定的，不可以只根据做功时间或做功多少，判断功率的大小。 【答案】B 基础题 5 3．看完奥运会后，小明思考：为什么各个国家都不挑选高高瘦瘦体型的人培养成举重运动员呢？小明画出了两名运动员的示意图，借此比较研究。甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等，则(　　) A．甲做功较多，功率较大 B．甲做功较多，功率较小 C．甲做功较多，甲、乙功率相等 D．甲、乙做功相等，乙的功率较大 基础题 6 返回 【答案】A 基础题 7 4．物理学中，对不同的事物进行比较，需要引入不同的物理量。例如，要比较物体运动的快慢，需要引入速度，即单位时间内通过的距离；要比较做功的快慢，需要引入________，即单位时间内完成的________。若某台机器做功的功率为100 W，表示在________该机器做功100________。 功率 返回 功 1 s内 J 基础题 8 5．[2023·滨州]如图所示，重力为20 N，棱长为10 cm的正方体物块放在水平桌面上，在10 N的水平拉力F作用下，5 s内沿水平方向匀速移动了50 cm，则物块对水平桌面的压强为________Pa，水平拉力F做功的功率为________W。 2 000 1 基础题 9 返回 基础题 10 6．[教材P10T3改编][2023·盐城期末]如图所示的是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景： 基础题 11 (1)图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1________F2。 ＜ 基础题 12 【点拨】图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，此时地面对双手的支持力与对双脚的支持力的总和等于小明自身的重力大小，因此F1＜G；图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力F2等于小明自身的重力，即F2＝G，因此F1＜F2。 基础题 13 (2)如图乙所示，小明的质量为60 kg，做一次引体向上需克服重力做功________J，如果小明1 min完成10个引体向上，则他的功率是________W。(g取10 N/kg) 420 70 基础题 14 返回 基础题 15 7．甲、乙两个集装箱质量相同。先用起重机将甲集装箱以1 m/s的速度匀速提升10 m，再将乙集装箱以2 m/s的速度匀速提升10 m，那么起重机(　　) A．第一次做功多，功率大 B．第二次做功多，功率大 C．两次做功一样多，功率一样大 D．两次做功一样多，第二次功率大 基础题 16 返回 【点拨】由于起重机匀速提升集装箱，故起重机对集装箱的拉力等于集装箱自身的重力；甲、乙两集装箱质量相同，则重力相同，提升高度相同，由W＝Fs可知，起重机两次做的功相同。起重机提升乙集装箱的速度大于提升甲集装箱的速度，根据P＝Fv＝mgv可知，第二次功率大，故D符合题意。 【答案】D 基础题 17 8．[2023·广州模拟]如图所示，用大小相等的拉力F分别沿斜面和水平面匀速拉同一个木箱，拉力方向和运动方向始终一致。 基础题 18 斜面AB粗糙，长度为sAB，水平面CD光滑，长度为sCD，运动时间分别为tAB、tCD，运动速度分别为vAB、vCD，则(　　) A．若sAB＝sCD，则拉力在AB段做功较多 B．若sAB＞sCD且tAB＝tCD，则拉力在AB段做功较快 C．若sAB＝sCD且tAB＞tCD，则拉力在AB段做功较快 D．若vAB＝vCD，则拉力在AB段和CD段做功一样多 基础题 19 基础题 20 返回 【答案】B 基础题 21 9．[2023·宿迁节选]如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10 kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1 m2。在某次爬升中，将一个质量为70 kg的工人 从地面匀速提升12 m，用时1 min。 (g取10 N/kg)求： 基础题 22 (1)爬绳机上升的速度。 (2)爬绳机对工人做功的功率。 爬绳机对工人的作用力 F＝G工人＝m工人g＝70 kg×10 N/kg＝700 N， 爬绳机对工人做功的功率 P＝Fv＝700 N×0.2 m/s＝140 W。 返回 基础题 23 10．为了了解自己体能训练的效果，小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动时的功率，如图所示。 (1)待测功率的最终表达式为________。 基础题 24 (2)需要的测量工具：体重秤、刻度尺、________。 秒表 【点拨】完成多个引体向上动作需要的时间用秒表测量，故还需要的测量工具是秒表。 基础题 25 (3)小刚采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。(g取10 N/kg) 300 重心上升 高度h/m 质量 m/kg 做一次引体向 上克服重力 所做的功W/J 做引体 向上的 次数 时间 t/s 功率 P/W 0.5 60 ____ 5 12 ____ 125 基础题 26 返回 基础题 27 11．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC。如图所示，物体在AB段重力做功为W1，做功功率为P1；在BC段重力做功为W2，做功功率 为P2，下列说法正确的是(　　) A．W1＞W2 B．W1＜W2 C．P1＞P2 D．P1＜P2 综合应用题 返回 【答案】D 综合应用题 29 12．[2022·枣庄]物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动路程与时间的关系图像如图甲所示时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度与时间的关系图像如图乙所示时，受到的水平推力为F2。 综合应用题 两次推力的功率分别为P1、P2。则F1∶F2和P1∶P2分别为(　　) A．3∶5，9∶25 B．3∶5，1∶1 C．3∶5，3∶5 D．1∶1，3∶5 综合应用题 综合应用题 32 返回 【点易错】摩擦力大小与速度大小无关。 【答案】D 综合应用题 33 13．[2023·重庆育才中学期末]物理中常用图像来表示某些量的关系，下图中能用阴影面积表示某个物理量的是(　　) 综合应用题 返回 【答案】D 综合应用题 35 14.北京市消防员大比武完成极限挑战，50 s攀爬横渡30 m! 为了致敬消防员，某学校校运会举办了爬杆比赛。甲、乙两同学进行爬杆比赛，爬到杆顶(杆长相同)时，甲用8 s，乙用9 s，若甲、乙两同学的体重之比为4∶3，则甲、乙两同学爬到杆顶做功之比是________，甲、乙两同学平均功率之比是________。 4∶3 3∶2 综合应用题 返回 综合应用题 37 15. [2023·深圳模拟]2023年7月3日，中国第2 000万辆新能源汽车正式下线，是中国汽车工业70周年的最好礼物。如图甲所示是一辆质量为2 t的四轮新能源汽车， 综合应用题 每个车轮与地面的接触面积为200 cm2，在平直公路上以额定功率80 kW从静止开始运动，经15 s运动了200 m，恰好达到最大速度，接着匀速运动25 s后，关闭发动机，滑行100 m停下，其v-­t图像如图乙所示， 已知该汽车在运动过程中受到的阻力 为车重的0.2倍。求：(g取10 N/kg) 综合应用题 (1)该汽车静止在水平路面上时对路面的压强。 综合应用题 (2)整个过程中发动机所做的功。 综合应用题 (3)汽车运动的最大速度vm。 返回 综合应用题 16. 跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示的是重为480 N的某同学跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图像。由图可知，该同学每跳一次克服自身重力所做的功为________J，他1 min内跳绳________次，克服重力做功的平均功率为________W。 24 150 60 创新拓展题 若该同学想要提高1 min的跳绳次数，请你从物理学的角度给他提供一条合理的建议：_______________________。 降低每次跳绳跳起的高度 创新拓展题 返回 创新拓展题 45 【点拨】两运动员举起的杠铃质量相同，即杠铃重力相等，举起的高度h甲>h乙，由W＝Gh可知，举起杠铃做的功 W甲>W乙；举起杠铃用的时间相同，由P＝可知，功率 P甲>P乙，故A符合题意。 【点拨】物块对水平桌面的压力F压＝G＝20 N，物块的底面积S＝L2＝(10 cm)2＝100 cm2＝0.01 m2，物块对水平桌面的压强p＝＝＝2 000 Pa；水平拉力F做功的功率P＝＝＝＝1 W。 【点拨】小明的重力G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N，做一次引体向上需克服重力做功W＝Gh＝600 N×0.7 m＝420 J；1 min完成10个引体向上，克服重力做的总功W总＝10W＝10×420 J＝4 200 J，则他的功率P＝＝＝70 W。 【点拨】沿斜面和水平面拉木箱时，所用的力F相等；若sAB＝sCD，则根据W＝Fs可知，拉力在AB段和CD段做功一样多，故A错误；若sAB＞sCD，则拉力在AB段做功较多，因为tAB＝tCD，所以根据P＝可知，拉力在AB段做功较快，故B正确； 若sAB＝sCD，则拉力在AB段和CD段做功一样多，若tAB＞tCD，根据P＝可知，拉力在AB段做功较慢，故C错误；若vAB＝vCD，时间不确定，根据公式W＝Fs＝Fvt可知，无法比较做功的多少，故D错误。 【解】爬绳机上升的速度v＝＝＝0.2 m/s。 P＝ 【点拨】P＝＝＝。 【点拨】通过表格数据可知，重心上升高度为0.5 m，重力G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N，则做一次引体向上所做的功W1＝Gh＝600 N×0.5 m＝300 J，做引体向上5次所做的总功W＝5W1＝5×300 J＝1 500 J，功率P＝＝＝125 W。 【点拨】因为AB＝BC，且物体的重力不变，根据W＝Gh可知，W1＝W2，故AB错误；因为物体在自由下落时做加速运动，且AB＝BC，根据v＝可知，物体在BC段运动的时间短，由于W1＝W2，根据P＝可知，P1<P2，故C错误，D正确。 【点拨】物体在同一水平面上做匀速直线运动，物体受到平衡力作用，水平推力等于摩擦力。两次压力相同，接触面粗糙程度相同，故两次摩擦力大小相等，即F1∶F2＝1∶1；由甲、乙两图可得v1＝＝＝3 m/s，v2＝5 m/s；根据P＝Fv可得，＝＝＝。 【点拨】图A，阴影部分的面积为WP，由P＝可知，t＝，故A不符合题意；图B，阴影部分的面积为Wt，由 P＝可知，B不符合题意；图C，阴影部分的面积为FS，由p＝可知，C不符合题意；图D，阴影部分的面积为Fs，由W＝Fs可知，D符合题意。 【点拨】甲、乙两同学做功是克服自己重力做功，由W＝Gh可得，甲、乙两同学爬到杆顶做功之比＝＝＝；甲、乙两同学平均功率之比＝＝×＝×＝。 【解】汽车静止在水平路面上对路面的压力 F＝G＝mg＝2×103 kg×10 N/kg＝2×104 N， 压强p＝＝＝2.5×105 Pa。 【解】由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝ 40 s，且在这段时间内发动机的功率不变，由P＝可得，整个过程中发动机做的功W＝Pt＝80×103 W×40 s＝3.2×106 J。 【解】汽车所受的阻力f＝0.2G＝0.2×2×104 N＝4×103 N， 因汽车匀速行驶时处于平衡状态，故汽车的牵引力F牵＝f＝4×103 N，由P＝Fv可得，汽车的最大速度vm＝＝＝20 m/s。 【点拨】由图像可知，该同学每次跳绳跳起的高度为5 cm，则他每跳一次所做的功W＝Gh＝480 N×5×10－2 m＝24 J；由图像可知，他在0.4 s内完成一次跳绳动作，所以在1 min内跳绳的次数n＝ 次＝150次；克服重力做功的平均功率P＝＝＝60 W。 $$