11.4 第1课时 认识功率-【拔尖特训】2024-2025学年九年级上册物理(苏科版)

11. (1) 5.5 (2) 能 (3) 不能 [解析](1) 第1次实验,拉力做的功 W=Fs=5.5N×1m=5.5J.(2) 比 较3次实验数据,小车受到的重力都 为10N,拉力都小于重力,故使用斜 面时,能省力.(3) 第1次实验,克服 重 力 做 的 功 W'=Gh =10N× 0.2m=2J,使用斜面做的功 W= 5.5J,W'<W,同理,第2、3次实验也 有类似的结论,故比较3次实验数据, 可知使用斜面时,不能省功. 12.[解析](1) 物块对水平地面的压 力F压=G=mg=3kg×10N/kg= 30N,物块对水平地面的压强p= F压 S = 30N 0.01m2=3×10 3Pa.(2) 物块 在4~6s内做匀速直线运动,所受的 滑动摩擦力与拉力大小相等,即f= 6N,物块运动过程中压力和接触面的 粗糙程度均不变,故滑动摩擦力大小 不变,即2~4s内物块受到的摩擦力 仍为6N.(3) 0~2s内物块处于静止 状态,拉力F 不做功,已知物块在2~ 4s内运动的距离s1=2m,2~4s内 拉力F 做的功 W1=F1s1=9N× 2m=18J,物块在4~6s内运动的距 离s2=vt=2m/s×2s=4m,4~6s 内拉力F 做的功W2=F2s2=6N× 4m=24J,前6s内拉力F 做的功 W总=W1+W2=18J+24J=42J. 13. 2.25 4000 [解析]把10块积 木看成一个整体,10块积木的总重力 G总=m总 g=10mg=10×0.1 kg× 10 N/kg=10 N,原来重心的高度 h1= 1 2×5 cm= 2.5 cm=0. 025 m, 叠高后整体的重心高度h2= 1 2× 10×5cm=25cm=0.25m,叠高后重 心整体上升的高度h=h2-h1= 0.25m-0.025m=0.225m,克服总 重力 做 的 功 W =G总h=10N× 0.225m=2.25J.因为水平面上物体 对支持面的压力和自身的重力相等, 所以叠高后的积木对地面的压力F= G总 =10 N,受 力 面 积 S=a2 = (0.05 m)2=2.5×10-3m2,则叠高后 的积 木 对 地 面 的 压 强 p= F S = 10 N 2.5×10-3m2=4 000Pa. 14. C [解析]当悠悠球的轮向前滚 动的距离为s时,已知轮半径为R,轮 滚动的圈数n= s2πR ,轴滚动的圈数 与轮相同,已知轴半径为r,则轴向前 滚动的距离s'=n×2πr= s2πR× 2πr=rRs ,图a方式中拉力F 作用在 轴的下端,轴向前滚动会使细线“收 缩”,拉力端实际移动的距离s1=s- s'=s-rRs= 1- r R s,F 做的功 W1=Fs1= 1- r R Fs,图b方式中 拉力F 作用在轴的上端,轴向前滚动 会使细线“拉长”,拉力端实际移动的 距离s2=s+s'=s+ r Rs= 1+ r R s, F 做的功W2=Fs2= 1+ r R Fs,比 较可得W1<W2,故C正确. 15. [解析](1) 工程船满载时的排水 量为5.35×107kg,航行在海面上时 处于漂浮状态,由阿基米德原理可知, 受到 的 浮 力 F浮 =G排 =m排g= 5.35×107 kg×10 N/kg=5.35× 108 N.(2) 平台组块的质量为1.55× 107kg,则平台组块所受重力G平台= m平台g=1.55×107kg×10N/kg= 1.55×108N.(3) 若涨潮前,插尖比 接口低0.8m,涨潮后,插尖比接口高 1.2m,则工程船对平台组块在竖直方 向上做的功为克服平台组块重力做的 功,W =G平台h=1.55×108 N× (0.8m+1.2m)=3.1×108J. 四、 功　率 第1课时 认识功率 1. 功率 时间相同比较功 2. 500 250 3. D 4. C 5. 8400 180 6. B [解析]设血管的横截面积为 S,由p= F S 可得心脏泵血液产生的 压力F=pS,由V=SL 可得每次血 液移动的距离L=VS ,则心脏每跳动 一次做的功W=FL=pSL=pV,每 分钟心脏做功的次数约为70,则心脏泵 血的平均功率约为P=70Wt = 70pV t = 70×1.5×104Pa×8×10-5m3 60s = 1.4W. 7. A [解析]粗细均匀的实心直钢材 的重心在其几何中心,则钢材运动的 距离为钢材中心到地秤中心的距离, 由图可知此距离约为钢材长度的 2倍,即s=2×2m=4m,则拉力做功 的 功 率 约 为 P = Wt = Fs t = 320N×4m 8s =160W ,故A正确. 8. [解析](1) 爬绳机提升的速度v= h t= 12m 1×60s=0.2m /s.(2) 爬绳机 静止在水平地面上时,对地面的压强 p = F S = G机 S = m机g S = 10kg×10N/kg 0.1m2 =1000Pa. (3) 爬绳 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 8 机对 工 人 做 功 的 功 率 P=Wt = m人gh t = 70kg×10N/kg×12m 1×60s = 140W. 9. [解析](1) 如图所示,翻滚时,以正 方体的一条棱为支点,以一个面的对 角线为动力臂时,施加的力最小;阻力 为正方体的重力,阻力臂为棱长的一 半.由图及数学知识可知,阻力臂 l2= 1 2l= 1 2×1m=0.5m. 动力臂 l1= l2+l2= (1m)2+(1m)2= 2m=1.414m,由杠杆的平衡条件 可得Fl1=Gl2,则施加的最小力F= Gl2 l1 = 400N×0.5m 1.414m ≈ 141.4N. (2) 开始时,正方体的重心到地面的 高度为棱长的一半,翻滚到最高点时 重心到地面的高度为一个面的对角线 的一半,所以翻滚一次,物体重心升高 h= 22 m-0.5m=0.207m ,则翻滚 一次克服正方体的重力做功 W = Gh=400N×0.207m=82.8J.(3) 正 方体的棱长为1m,翻滚10m需要翻 滚10次,所以整个过程中克服重力做 功W总=10W=10×82.8J=828J,整 个过程中克服重力做功的功率P= W总 t = 828J 20s=41.4W. (第9题) 10. [解析](1) 1号木块的重力G1= m1g=2mg=2×12kg×10N/kg= 240N,底面积S1=ab=1.2m× 0.2m=0.24m2,p= F1 S1 = G1 S1 = 240N 0.24m2=1000Pa. (2) 2号木块的重 力G2=mg=12kg×10N/kg= 120N,W2=G2h=120N×0.2m= 24J.(3) k 号 木 块 的 质 量 mk = m k-1 (k=2,3,…,7),吊装k 号木块 克服重力做功Wk=Gk(k-1)h= mg k-1× (k-1)h=mgh,即吊装每一 块木块克服重力做的功相等,故机器 人做的总功 W=6Wk=6×24J= 144J,则整个过程中克服木块重力做 功的功率P=Wt= 144J 360s=0.4W. 第2课时 功率的测量及其应用 1. (1) 用体重秤测出自身质量m (3) 用秒表测量出上楼所用的时间t (4) mgh t 2. D 对公式P=Wt 和P=Fv的认知 (1) P=Wt 是功率的定义式, 它表示做功的物体在一段时间内 的平均功率,而不是某一时刻的瞬 时功率,无论受力物体的运动状态 如何,P=Wt 都普遍适用.(2) 公式 P=Fv只适用于力学中的机械功 率,利 用 P=Fv 可 以 计 算 瞬 时 功率. 3. [解析](1) 小明所受重力的大小 G=mg=60kg×10N/kg=600N. (2) 完成一个引体向上克服重力做的 功 W =Gh=600N×0.5 m= 300J.(3) 30s内克服重力做功的功 率 P = W总 t = nW t = 10×300J 30s = 100W. 4. 25 100 [解析]根据勾股定理, 重 心 升 高 的 高 度 h=65cm- (65cm)2- 12×50 cm 2= 5cm=0.05m,每走一步克服重力所 做的功 W =Gh=mgh=50kg× 10N/kg×0.05m=25J,10s内走 40步所做的总功W总=40×25J= 1000J,走 路 的 功 率 P = W总 t = 1000J 10s =100W. 5. 300 3×105 1.35×108 [解析]由图可知,15~25s内,轿车运 动的距离s=vt2=30m/s×10s= 300m,因前15s内行驶的路程为总 路程的一半,即前15s内行驶的路程 与15~25s内行驶的路程相等,故可 知前15s内行驶的路程为300m. 因 20~25s内轿车的速度为30m/s,且 功率保持9×106 W不变,故由P= Fv可知,此过程中轿车的牵引力F= P v= 9×106W 30m/s =3×10 5N,因轿车处 于受力平衡状态,故由二力平衡可知, 此过程中轿车受到的阻力f=F= 3×105N.由W= Pt可知,前15s内 轿车牵引力做的功 W=Pt1=9× 106W×15s=1.35×108J. 6. B [解析]中学生重约500N,每次 双杠屈臂伸上升高度相当于人头部的 高度,约为0.25m,做一次双杠屈臂 伸克服重力做功W=Gh=500N× 0.25m=125J,W总 =12×125J= 1500J,平均功率P= W总 t = 1500J 30s = 50W. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 9 16 四、 功　率 第1课时 认识功率 ▶ “答案与解析”见P8 1. 我们可以采用求功与时间比值的方法,得到 “单位时间”内做的功,这样就方便比较做功 的快慢了,这个比值叫作 .这种方 法,实质上还是用 (时间相同 比较功/功相同比较时间)来比较做功快慢的. 2. (2023·天津)第七届世界智能大会于2023年 5月18日在天津开幕,某参展商在大会上展 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2s,此 过 程 中 该 设 备 对 物 体 做 功 J,功率为 W.(g取10 N/kg) 3. (2023·长沙)如图所示,大人和小孩分别将5 块相同的砖从一楼搬到二楼,关于这个过程, 下列说法中正确的是 ( ) (第3题) 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 答案讲解 4. (2023·常州)九年级学生小明回家 时,用30s从一楼走到三楼,他上楼 过程的功率大约为 ( ) A. 1W B. 10W C. 100W D. 1000W (第5题) 5. 如图所示,甲用90 N的拉 力,乙用50 N 的推力,在 30 s内共同使一辆小车沿 一个倾角为30°、长为60 m 的斜坡从底端匀速运动到顶端.甲、乙两人对 小车做功 J,甲对小车做功的功率为 W. 6. 人的心脏每跳动一次大约输送8×10-5m3 的血液,正常人血压(可看作心脏泵血的压 强)的平均值约为1.5×104Pa.据此估测心 脏泵血的平均功率约为 ( ) A. 0.14W B. 1.4W C. 14W D. 140W 7. (2023·南通如东期末)地秤可用来称量较重 的物体,如图所示,ABCD 为地秤称量面,称 量面与左侧水平地面相平.有一根粗细均匀 的实心直钢材,长度为2 m,现用320 N的拉 力让钢材以某一速度自左向右水平匀速运 动,从图示位置开始计时,经过8 s钢材重心 与称量面的中心恰好重合,此过程中拉力做 功的功率最接近 ( ) (第7题) A. 160 W B. 200 W C. 240 W D. 420 W 8. (2023·宿迁)如图所示为一款爬绳机,这款 爬绳机可以在不消耗人的体能的情况下让人 轻松完成攀爬、下降等动作,可用于消防救 援、矿井救援及桥梁检测维修等.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0.1m2.在某次爬升过程中,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) (1) 求爬绳机提升的速度. (2) 求爬绳机静止在水平地面上时对地面的 压强. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级上 知 识 讲 解 17 (3) 求爬绳机对工人做功的功率. (第8题) 答案讲解 9. 如图甲、乙所示,需要把一重力为 400 N、棱长为1 m、质量分布均匀 的实心正方体,利用翻滚的方法沿 直线移动一段距离.(2取1.414,计算结果 保留一位小数) (第9题) (1) 缓慢向右翻滚正方体时,求该正方体下 底面刚刚离开水平地面时所施加的最小力F 的大小. (2) 使正方体翻滚一次(即使原下底面变为 左侧面),求克服正方体的重力所做功的 大小. (3) 若使该正方体在水平地面上沿直线缓慢 翻滚了10 m,用了20 s,则在这一过程中克 服该正方体重力做功的功率大小是多少? 10. 学校机器人兴趣小组进行“精准吊装”实验, 7块长短不一的长方体木块均平放在水平 地面上,机器人将木块按长度从大到小依次 吊装并对称叠放.已知木块密度相同,高度 h均为0.2m,宽度b均为0.2m,不同序号 木块的质量如表所示,其中m=12kg,g取 10N/kg. 序 号 1 2 3 4 5 6 7 质 量 2m m m2 m 3 m 4 m 5 m 6 (1) 已知1号木块的长度a=1.2m,求未叠 放时1号木块对地面的压强. (2) 如图所示,把2号木块吊装到1号木块 的上面,求此过程中克服重力所做的功. (第10题) (3) 机器人完成全部吊装叠放用时6min, 求整个过程中克服木块重力做功的功率. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十一章　简单机械和功