内容正文:
10.2 功率
目录
2
考点1:功率的概念理解 2
考点2:功率的估测 3
考点3:功率的大小比较 5
考点4:功率相关图像分析 7
考点5:探究比较功率的快慢方法 9
13
23
考点1:功率的概念理解
1.关于功率的说法,正确的是( )
A.做功越多,功率越大 B.单位时间内所做的功越多,功率越大
C.作用力越大,功率越大 D.功率大的机器比功率小的机器做功多
【答案】B
【详解】A.由公式可知,做功越多,但时间不确定时,功率不一定越大,故A错误;
B.功率表示做功的快慢,单位时间内做的功越多,功率越大,故B正确;
C.由公式可知,作用力越大,功率不一定越大,故C错误;
D.功率是表示物体做功快慢的物理量,功率大的机器一定比功率小的机器做功快;由可知,功率大的机器不一定比功率小的机器做功多,故D错误。
故选B。
2.下列关于功率的说法,正确的是( )
A.做功所用时间越短,功率越大 B.单位时间内所做的功越多,功率越大
C.速度越大,功率越大 D.功率大的机器所做的功一定比功率小的机器多
【答案】B
【详解】A.功率,功率大小与做功多少和所用的时间有关,做功所用时间越短,功率不一定越大,故A错误;
B.根据功率,单位时间内所做的功越多,功率越大,故B正确;
C.由公式P=Fv可知,因作用力大小未知,速度越大,功率不一定越大,故C错误;
D.由于做功时间未知,所以由W=Pt可知,功率大的机器所做的功不一定多,故D错误。
故选B。
3.关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.功率越大的机械,做功越多 B.做功越多的机械,用的时间越长
C.做功越快的机械,功率越大 D.在相同的时间内,机械的功率越大,做功越多
【答案】CD
【详解】A.功率物体所做的功与做功时间的比,没有确定时间,不能确定做功的多少,故A错误;
B.功率物体所做的功与做功时间的比,没有确定功率大小,不能确定做功的时间,故B错误;
C.功率表示机械做功的快慢,功率越大,表明做功越快,故C正确;
D.时间相同时,功率越大,做功越多。确定了时间,正确表述了时间一定时功率和功的关系,故D正确。
故选CD。
4.功率:
(1)物理意义:功率是表示物体 的物理量。
(2)定义: 与 之比叫作功率。
(3)公式:P= 。
(4)单位:功率的国际单位是 ,简称 ,符号是 ,。常用单位还有千瓦(kW), 。
(5)公式的变形式:W= ,t= 。
【答案】(1)做功快慢
(2) 功 做功所用时间
(3)
(4) 瓦特 瓦 W 103
(5)
【详解】(1)在物理学中,功率是表示物体做功快慢的物理量。
(2)[1][2]功率定义为功与做功所用时间之比。
(3)功率的定义为。
(4)[1][2][3]瓦特是功率的国际单位,简称瓦,用符号W表示。
[4]根据单位的换算关系可得。
(5)[1][2]由得,。
考点2:功率的估测
5.(23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习)引体向上是一种简单易行的体育锻炼活动,小明同学每分钟按标准完成了 20 个引体向 上,在这一过程中,小明消耗的功率最接近( )
A.1W B.10W C.100W D.1000W
【答案】C
【详解】小明同学的质量大约为:m=50kg,身体上升高度约为h=0.6m,t=1min,n=20,小明同学的体重
G=mg=50kg×10N/kg=500N做一次引体向上需克服重力做的功
W=Gh=500N×0.6m=300J1min内做的总功
W总=20W=20×300J=6000J小明同学的功率约为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.如图所示,学校升旗仪式时,在庄严的国歌声中,小明和小芳作为升旗手利用绳子和旗杆顶部的滑轮将固定在金属短杆上的五星红旗缓缓升到杆顶。已知国旗和固定国旗的金属杆总重15N,旗杆高12m。不计绳重及摩擦。请你估算升旗时的功率约为( )
A.0.5W B.4W C.l8W D.36W
【答案】B
【详解】国歌的标准时长46秒,升旗时做功为
则升旗时的功率约为
故选B。
7.(23-24九年级上·江苏常州·阶段练习)下列生活中的科学数据最接近实际的是( )
A.中学生跳绳一次,脚离地面约10cm,则克服重力做功约500J
B.中学生以正常速度从一楼走到三楼,上楼的功率约为1500W
C.中学生骑自行车受到的阻力约为200N,则其骑行功率约为10W
D.中学生把掉在地面上的科学课本捡到桌面,克服科学节重力做的功约为2J
【答案】D
【详解】A.中学生的体重约为500N,跳绳一次,脚离地面约10cm,则克服重力做功约
W=Gh=500N×0.1m=50J
故A不符合题意;
B.一楼到三楼的高度约
h′=3m×2=6m
从一楼走到三楼,上楼做的功
W′=Gh′=500N×6m=3000J
用时约为20s,所以中学生正常上楼做功的功率为
故B不符合题意;
C.中学生骑自行车的受到的阻力大约为20N,速度大约为5m/s,功率
故C不符合题意;
D.科学书的质量约为
m书=250g=0.25kg
重力约为
G书=m书g=0.25kg×10N/kg=2.5N
课桌的高度
h桌=80cm=0.8m
从地面上将科学书捡到桌面上,克服物理书重力做的功约为
W=G书h桌=2.5N×0.8m=2J
故D符合题意。
故选D。
8.(24-25九年级上·江苏镇江·阶段练习)学校运动会上举行跳绳比赛,初三某同学内摇轻绳120个,每次重心上升的高度约为,则他在整个跳绳过程中的功率约为( )
A.50W B.400W C.600W D.1000W
【答案】A
【详解】中学生的质量约50kg,其重力G=mg=50kg×10N/kg=500N
每次重心上升的高度约为, 跳起一次做功W=Gh=500N×0.05m=25J
1min内摇轻绳120圈, 所以在1min内一共做功W总=25J×120=3000J
则他在整个跳绳过程中的功率约为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
考点3:功率的大小比较
9.小玲用50N的水平推力将一个重80N的箱子水平推动了1m,所用时间为2.5s。小明又将这个箱子匀速提上了0.5m高的台阶,所用时间为2s。小玲、小明所做的功和做功的功率之间的大小关系是( )
A.; B.;
C.; D.;
【答案】B
【详解】小玲用50N的水平推力将一个重80N的箱子水平推动了1m,则小玲所做的功W1=F1s1=50N×1m=50J
所用时间为2.5s,小玲做功的功率
小明将这个箱子匀速提上了0.5m高的台阶,小明所做的功W2=Gh=80N×0.5m=40J
小明做功的功率
通过以上计算可知W1>W2,P1=P2,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.(24-25九年级上·四川绵阳·期末)秋雨过后,秦岭烟雨蒙蒙,群山浮动尽显“云海秋色”。小丽和妈妈一起爬翠华山,她们沿相同路线,从山脚爬到山顶,小丽用时更短。妈妈体重比小丽大,则下列说法正确的是( )
A.爬到山顶时,小丽做的功比妈妈做的功多
B.爬到山顶时,妈妈做的功比小丽做的功多
C.小丽做功的功率一定比妈妈做功的功率大
D.妈妈做功的功率一定比小丽做功的功率大
【答案】B
【详解】AB.妈妈体重比小丽大,即妈妈的重力大于小丽的重力,从山脚出发,爬到山顶,高度相同,由W=Gh可知,妈妈做的功比小丽做的功多,故A错误,B正确;
CD.但妈妈用的时间比小丽长,所以,根据无法比较妈妈做功的功率与小丽做功的功率,故CD错误。
故选B。
11.(24-25九年级上·江苏连云港·期中)爷爷与小丽进行爬楼比赛,他们都从1楼上到6楼。爷爷的体重是小丽体重的2倍,爷爷所用的时间是小丽所用时间的3倍。若爷爷做功为,功率为,小丽做功为,功率为,则 , 。
【答案】 2∶1 2∶3
【详解】[1]爷爷与小丽所做功之比为
[2]爷爷与小丽所做功的功率之比为
12.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示是小明的爸爸用挖掘机挖土,小明用铁锹挖土,做功的快慢不同,我们可以采用的判断方式:
(1)做功所用的时间相同,比较 。
(2)做相同的功,比较 。
(3)如果做功时间和所做的功都不相同,比较单位时间内所做的功,即 。
【答案】(1)做功的多少
(2)做功时间的长短
(3)功率
【详解】(1)做功时间相同,比较做功多少;功越大,做功越快。
(2)做功多少相同,比较做功时间,时间越短,做功越快。
(3)如果做功时间和所做的功都不相同,比较单位时间内所做的功,即功率,相同时间内,功率越大,做的功越多。
考点4:功率相关图像分析
13.物体在水平拉力的作用下,沿粗糙程度相同的水平面做直线运动,其运动图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为和,AB段拉力对物体做的功和功率分别为和。根据图像分析可知( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】AB.由图像可知,物体做匀速直线运动,拉力等于摩擦力,同一物体对水平面压力相等,接触面的粗糙程度不变,故物体受到的摩擦力相等,拉力相同,根据可知,运动的距离越远,所做的功越大,由图可知,,则,故AB不符合题意;
CD.运动的时间相同都是,根据可知,相同时间内,做功越多,功率越大,即,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
14.(2025·安徽亳州·一模)两次水平拉动同一物体,在同一水平面上都做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图像如图所示。根据图像,下列判断错误的是( )
A.两次物体运动的速度 B.两次物体所受的拉力
C.0-8s两次拉力对物体所做的功 D.0-8s两次拉力对物体做功的功率
【答案】B
【详解】A.在s-t图像中,直线表示物体做匀速直线运动,由图①取点(8s,0.8m)可得①的速度为
图②取点(12s,0.6m)可得②的速度为
因此 v1>v2,故A正确,不符合题意;
B.因为两次水平拉动物体都是做匀速直线运动,物体都是处于平衡状态。受到平衡力的作用,拉力,因物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变,滑动摩擦力不变,所以F1=F2,故B错误,符合题意;
C.因v1>v2,根据s=vt可知,在0-8s内,两次拉力拉动物体运动的距离,又因F1=F2,根据W=Fs,拉力对物体所做的功,故C正确,不符合题意;
D.因,根据可知,在0-8s内,两次拉力拉动物体运动的功率,故D正确,不符合题意。
故选B。
15.(2025·四川绵阳·二模)小明同学用如图甲所示的装置,两次水平拉动同一物体M在同水平面上做直线运动,两次物体运动的s-t图像如图乙所示。第一次弹簧测力计的读数是3N,则第一次拉力的功率是 W,两次拉动过程中物体M与水平面的摩擦力大小关系为f1 (选填“大于”“小于”或“等于”)f2。
【答案】 0.6 等于
【详解】[1][2]同一物体,重力不变,则对水平面的压力不变,在同一水平面上运动,则接触面的粗糙程度相同,故两次拉动物体时,物体受到的摩擦力相等,即f1等于f2。
由图像可知,两次物体都做匀速直线运动,说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,两次物体所受的拉力
由图可知,两根绳拉着物体做匀速直线运动,则力F的作用点移动的距离是物体移动距离的2倍,由图乙可知,第一次拉力的功率是
16.小明用速度传感器和秒表测量一小车在水平路面上的运动情况。如图所示是小明根据测量结果绘制的图像。已知在4~10s内小车受到的牵引力恒为10N。在0~4s内受到的摩擦力 (选填“大于”“等于”或“小于”)10N;在4~10s内小车牵引力的功率为 。
【答案】 等于 15W
【详解】[1]因在4~10s内小车受到的牵引力恒为10N,由图可知,此时小车做匀速直线运动,牵引力和摩擦力是平衡力,故小车受到的滑动摩擦力f=F牵=10N
小车在0~4s内加速运动,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,受到的摩擦力大小等于10N。
[2]由可知在4~10s内小车牵引力的功率为P=F牵v=10N×1.5m/s=15W
考点5:探究比较功率的快慢方法
17.(24-25九年级上·广西河池·期中)为了研究甲、乙、丙三人上楼时做功的快慢,他们秤好体重后,从一楼起跑,记录的表格和部分数据如下表:
G/N
h/m
①
t/s
②
甲
500
15
7500
30
250
乙
450
20
③
30
④
丙
600
15
9000
40
225
(1)表格中序号为②的空格处应填上的物理量及单位是 ;序号为③的空格处应填上的数值及单位是 ;
(2)比较甲、乙做功的快慢,可在 相同时,比较 ;
(3)比较甲、丙做功的快慢,所用的方法是比较功与时间的 。甲、丙上楼时, (选填“甲”或“丙”)做功快。
【答案】(1)
(2) 时间 做功
(3) 比值 甲
【详解】(1)[1][2]研究甲、乙、丙三人上楼时做功的快慢,即比较功率的大小,根据可知②的空格处应填上的物理量及单位是“”,序号为③的空格处应填上的是做的功,做功为
(2)[1][2]由表可知,甲乙时间相同,所以比较甲、乙做功的快慢,可在时间相同时,比较做功的多少,做功多的做功快。
(3)[1][2]由表可知,甲丙时间和做功均不同,则可以比较功与时间的比值,即功率的大小,甲、丙上楼时,甲功率为
丙功率为
所以甲做功快。
18.(24-25九年级上·陕西咸阳·阶段练习)风车是利用风力做功的装置,小明制作了一架小风车,风车转起来时,回形针能被提到一定高度,他想粗略测量风车在一定风速下做功的功率,实验装置如图所示。
(1)观察实验装置可知,小明是通过测量细线对 做功的功率来测量风车做功的功率的。
(2)除了图中的实验器材,还必需的测量工具有: 、天平和 。
(3)实验时,逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止,这是为了方便测量 。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m、物体所受重力与质量之比g,则风车做功的功率 P= 。
(4)实验过程中,风车转轴处总会有摩擦,这会使测得的风车功率与实际相比偏 (选填“大”或“小”)。
(5)小明联想到同学们跳绳时克服重力做功的平均功率,若不计绳重,假设同学们起跳的平均高度相同、跳绳的快慢相同,则影响同学们跳绳功率的因素是 。
【答案】(1)回形针
(2) 刻度尺 秒表
(3) 对回形针的拉力
(4)小
(5)重力
【详解】(1)观察实验装置,小明是通过测量细线对回形针做功的功率来间接测量风车做功的功率的,因为风车转动时,其做的功转化为细线提升回形针的功。
(2)[1][2]为了测量风车做功的功率,需要知道细线提升回形针时所做的功和所用的时间。功的计算公式为W=Gh,其中G为回形针的总重力,h为回形针上升的高度。因此,需要测量回形针的总质量m(用天平测量)和上升的高度h(用刻度尺测量),同时还需要用秒表测量所用的时间t。
(3)[1]在实验时,逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。这是为了方便测量细线对回形针的拉力,因为在匀速提升的情况下,回形针的重力与细线对回形针的拉力是一对平衡力,大小相等。
[2]根据功率的计算公式,将功的公式W=Gh=mgh代入,得到风车做功的功率。
(4)在实验过程中,风车转轴处总会有摩擦,这会消耗一部分能量,使得细线提升回形针时所做的功小于风车实际做的功。因此,根据功率的计算公式,测得的风车功率会偏小。
(5)若不计绳重,假设同学们起跳的平均高度相同、跳绳的快慢相同(即跳绳所用的时间相同),则影响同学们跳绳功率的因素就是他们的重力。因为重力越大,跳绳时克服重力所做的功就越大,而时间相同,所以功率也就越大。
19.(23-24八年级下·上海崇明·期中)为了研究物体做功快慢,某实验小组分别将铁块匀速向上提升,所得实验数据如下表所示:
实验序号
铁块的重力G(牛)
升高的高度h(米)
功(焦)
时间t(秒)
1
5
1
5
2
2
2.5
2
5
4
3
4
3
12
3
4
5
2
10
4
(1)比较实验序号2、4可得出的结论:
(2)比较实验序号 可得出的结论:做功相同时,做功所用时间短,做功越快。
(3)如何比较实验序号1、3或2、3或1、4做功的快慢,该组同学经过思考、讨论后,他们在表格中增加了最后一列(空栏)项目,这个项目的名称是 ,为此物理学中引入了一个物理量叫 ,它能比较物体做功快慢。
【答案】(1)时间相同时,做功越多,做功越快
(2)1、2
(3) 功/时间(焦/秒)/功/时间(J/s) 功率
【详解】(1)比较实验序号2、4可得出的结论:做功时间相同时,做功越多,做功越快。
(2)分析1、2可以发现,做的功都是5J,而做功时间是不同的,由此得出结论:做功相同时,做功所用时间短,做功越快。
(3)[1][2]分析比较实验序号1、3或2、3或1、4,我们发现做功时间和做功多少都不一样,我们求出功与时间的比值可以比较它们做功的快慢,所以,增加的项目的名称是功/时间(焦/秒),为此物理学中引入了一个物理量叫功率,它能比较物体做功快慢。
20.某小组同学研究物体做功快慢与哪些因素有关,他们分别用九台小电动机匀速提起不同的重物,利用相关仪器测出做功时间、重物的重力和提起的高度,并通过计算得出电动机做功的多少,该小组同学把九台小电动机分成三组,观察到每组的做功快慢相同,且第一组做功最快,第二组其次,第三组最慢,实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。
实验序号
做功(J)
做功数时间(s)
1
5
2.5
2
10
5.0
3
15
7.5
实验序号
做功(J)
做功数时间(s)
4
5
4.0
5
10
8.0
6
15
12.0
实验序号
做功(J)
做功数时间(s)
7
4
4.0
8
8
8.0
9
12
12.0
(1)分析比较实验序号 的数据及相关条件,可得出的初步结论是:做相同的功,电动机所用时间越短,做功越快。
(2)分析比较实验序号4与7(或5与8,或6与9)的数据及相关条件,可得出的初步结论 。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及相关条件,并归纳得出结论。
(a)分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象,可初步得出: 。
(b)分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象,可初步得出: 。
【答案】 1、4或2、5或3、6 做功相同时,电动机做的功越多,做功越快 当电动机做的功和做功用的时间的比值相同时,做功快慢相同 当电动机做的功和做功用的时间的比值越大时,做功越快
【详解】(1)[1]要得到“做相同的功,电动机所用时间越短,做功越快”的结论就要让做的功相同,因此观察表格中数据可知1、4或2、5或3、6符合要求。
(2)[2]4与7(或5与8,或6与9)可以发现,时间相同,做的功不同,故总功多的说明做功快;由此得出结论:做功时间相等时,所做的功越多,做功越快。
(3)[3]分析表一、表二和表三可知,在做功时间和做功多少都不一样的情况下,做功的快慢是一样的,求出功与时间的比值可以发现,比值是相同的,由此得出:当电动机做的功和做功用的时间的比值相同时,做功快慢相同。
[4]综合分析表一、表二和表三,可以发现表二、表三中功和时间的比值是不同的,而做功的快慢也是不同的,由此得出:当电动机做的功和做功用的时间的比值越大时,做功越快。
一、单选题
1.如图所示,小明连续做15个规范的引体向上,同学们测量小明做引体向上的功率,下列不需要测量的物理量是( )
A.小明的身高 B.手臂的长度
C.小明的质量 D.完成15个引体向上的时间
【答案】A
【详解】做引体向上运动时,要克服自身重力做功,做引体向上时的功率为
其中:m为人的质量,h为每次身体上升的高度(身体重心上升的高度),t为做引体向上所用的总时间,n为完成引体向上的个数,所以,需要测量的物理量为:小明的质量、每次身体重心上升的高度(手臂的长度)、做引体向上的时间(完成15个引体向上的时间);不需要测量的是小明的身高。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.如图所示,小宝和小安一起骑自行车从山脚运动到山顶,小宝先到达山顶。他们的重力分别是、,且他们克服自身重力做功的大小分别为、,做功的快慢分别为、。则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】小宝和小安的重力做功分别为
W1=G1h
W2=G2h
因为h相同,且G1=G2,则W1=W2;根据知,小宝和小安的重力做功的功率分别为
因为W1=W2相同,t1<t2,所以P1>P2;故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.甲、乙两人爬楼梯比赛,已知两人体重之比为4:3,爬完相同楼高所用的时间之比为3:2,则甲、乙两人爬楼梯的功率之比为( )
A.2∶1 B.8∶9 C.9∶8 D.1∶2
【答案】B
【详解】根据功率的计算公式,可以得到
则
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm的运动员和一位身高160cm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,则下列关系式正确的是( )
A.W1=W2,P1=P2 B.W1>W2,P1>P2
C.W1>W2,P1=P2 D.W1<W2,P1<P2
【答案】B
【详解】举重时,杠铃的重一定,身高较高的举重运动员将杠铃举起的高度大,根据W=Fs=Gh可知,身高较高的举重运动员对杠铃做功较大,即W1>W2;举起所用时间相同,根据可知,身高较高的举重运动员对杠铃做的功的功率大,即P1>P2。
故选B。
5.用弹簧测力计两次沿水平方向拉动同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是木块运动的s-t图像,下列说法中正确的是( )
A.木块两次运动的速度v1>v2
B.木块两次所受的拉力分别为F1、F2,则F1>F2
C.在10s内两次拉力对木块做的功分别为W1、W2,则W1<W2
D.在10s内两次拉力对木块做功的功率分别为P1、P2,则P1<P2
【答案】A
【详解】A.由图像得,木块两次均作匀速直线运动,相同时间内,第一次木块运动的路程大于第二次木块运动的路程,由得,木块两次运动的速度
故A正确;
B.木块两次运动对水平面的压力相同,接触面粗糙程度相同,木块受到的摩擦力不变,木块均作匀速直线运动,木块受到的拉力均等于摩擦力,则所受的拉力
故B错误;
C.在10s内两次拉力移动的距离
由得,拉力对木块做的功
故C错误;
D.由得,在10s内两次拉力对木块做功的功率
故D错误。
故选A。
6.一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F,如图甲所示;F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是( )
A.当t=1s时,木块受到的摩擦力是3N
B.当t在2~4s内,木块做匀速直线运动,受到的摩擦力为5N
C.当t在2~6s内,木块的速度保持不变
D.当t在4~6s内,拉力F的功率为6W
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,物体在t=1s时受到的拉力为1N,由图丙可知此时物体处于静止状态,所以由二力平衡条件可知,物体受到的摩擦力
f=F=1N
故A错误;
B.由图乙可知,物体在4~6s内受到的拉力为3N,由图丙可知4~6s内物体做匀速直线运动,则由二力平衡条件可知,在4~6s内物体受到的摩擦力
f滑=F′=3N
由图丙可知,在2~4s内,物体做加速直线运动,因接触面的粗糙程度不变、物体对水平面的压力不变,所以在2~4s内受到的摩擦力仍然为3N,故B错误;
C.由图丙可知,在2~4s内,物体做加速直线运动,由图丙可知4~6s内物体做匀速直线运动,故C错误;
D.由B选项和图乙可知,物体在4~6s内受到的拉力为
F''=f滑=3N
由图丙可知4~6s内物体做速度为2m/s的匀速直线运动,此时拉力的功率
P=F''v=3N×2m/s=6W
故D正确。
故选D。
7.如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0-6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2-4s内,拉力做的功,以及4-6s内拉力的平均功率为( )
A.30J;2.5W B.30J;5W C.15J;2.5W D.15J;5W
【答案】A
【详解】由图乙可知,在2~4s内,拉力F1=3N,由图丙可知,在2~4s内,物体做匀速运动,且v=5.0m/s,由速度公式可得,在2~4s内物体运动的距离
s=vt=5.0m/s×2s=10m
则在2~4s内拉力做的功
W=F1s=3N×10m=30J
由图乙可知,在4~6s内,拉力F2=1N,由图丙可知,在4~6s内,物体做匀减速运动,且初速度v=5.0m/s,末速度为0,则在4-6s内物体的平均速度
由
得4-6s内拉力的平均功率
故选A。
二、填空题
8.如图所示,运动员跳离跳台由A点下落,入水前经过B点和C点,hAB=hBC,不计空气阻力。若运动员在AB段重力做功为W1,平均功率为P1;在BC段重力做功为W2,平均功率为P2,则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 .= <
【详解】[1]由于运动员的重力相同,在AB段和BC段运动的距离相同,根据可知,做的功相同。
[2]由于运动员在下落过程中做加速运动,BC段运动的时间小于AB段运动的时间,根据可知,BC段的功率大,即。
9.如图,木板B置于水平地面上,物块A叠放于B上。水平拉力,水平拉力。B静止,A沿木板B以的速度向右匀速滑动。则拉力的功率为 W,地面对木板B的摩擦力方向向 。
【答案】 5 右
【详解】[1]拉力F2的功率
[2]物体A做匀速直线运动,受到的水平向右的拉力F2和B对A水平向左的摩擦力平衡,大小相等,即fBA=F2=50N。 由力的相互性可知,B对A水平向左的摩擦力与A对B水平向右的摩擦力大小相等,即fAB=fBA=50N。B静止,处于平衡状态,受到平衡力的作用,由于F1>fAB,则地面对木板B施加一个向右的摩擦力,大小为f=F1-fAB=70N-50N=20N
10.如图所示,重为30N,边长为10cm的正方体物块放在水平桌面上,在20N的水平拉力F作用下,5s内沿水平方向匀速移动了50cm,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。
【答案】 3000 2
【详解】[1]正方体对水平桌面的压力
F=G=30N
正方体的底面积
S=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2
则物块对水平桌面的压强
[2]拉力做的功
拉力做功的功率
11.物体置于粗糙程度相同的水平面上,用水平拉力F使它从位置A运动到位置B,用时10s,AB间距离为8m。已知物体前半程做匀速直线运动,后半程做变速直线运动。拉力F的大小与路程s的关系如图。则物体从位置A运动到位置B,拉力F做的功为 J,物体在运动过程中受到的滑动摩擦力是 N,摩擦力做功的功率为 W。
【答案】 28 3 2.4
【详解】[1]拉力F做的功为
[2]物体匀速运动时受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,即
f=F1=3N
[3]物体做变速直线运动压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,仍为3N,摩擦力做功的功率为
12.如图甲为服务机器人送餐的情景,其受到的牵引力大小随时间变化的图象如图乙所示,其运动速度随时间变化的图象如图丙所示,20~50s内机器人运动了12m。则在0~50s内,机器人做 (选填“匀速直线”或“变速直线”)运动,平均速度为 m/s,牵引力做功的平均功率为 W。
【答案】 变速直线 0.56 46.4
【详解】[1]图丙知0~20s内机器人做匀速直线运动,在20~50s内,机器人做的是变速运动,故在0~50s内,机器人做变速直线运动。
[2]0~20s内机器人运动的路程为
s1=v1t1=0.8m/s×20s=16m
0~50s内机器人的总路程为
s=s1+s2=16m+12m=28m
平均速度为
[3]由图丙知0~20s内机器人做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,由图乙知此时的拉力为100N,所以阻力为100N,0~20s内牵引力做功为
W1=F1s1=100N×16m=1600J
从图中可知,20s~50s内的牵引力为60N,牵引力做的功为
牵引力做功的平均功率为
13.工人用力F水平推重为200N的物体,在4s内水平推力F与物体沿力的方向移动距离s之间的关系如图所示。在这过程中,水平推力做的功为 J,推力做功的功率为 W,重力做的功为 J。
【答案】 120 30 0
【详解】[1]根据图示可知,F=60N,s=2m,则水平推力做的功
W=Fs=60N×2m=120J
[2]推力做功的功率
[3]重力做的功为
14.跳绳是我省体育与健康考试的项目之一。如图所示为某次跳绳模拟测试中,身高、质量的小红重心高度随时间变化的情况。根据图像可知小红跳绳 次。若小红每只鞋底与地面的接触面积为,小红静止站立在水平地面上做跳绳前的准备时,她对地面的压强是 。(g取)小红在内克服重力做功的功率为 W。
【答案】 180 67.5
【详解】[1] 由图像可知,为一个周期的时间,所以一分钟内跳绳的次数为
[2] 小红静止站立在水平地面上做跳绳前的准备时,她对地面的压力为
则她对地面的压强为
[3] 每次跳绳克服重力做功为
则小红在内克服重力做功的功率为
三、计算题
15.如图所示,某款机器人重800N,在某次测试中,该机器人先用100N的力在2s内将箱子匀速抬高1m,随后托着箱子在水平地面上以恒定速度运动20s,前进30m,已知该机器人受到的阻力为其对地面压力的0.05倍,求:
(1)机器人对箱子做的功;
(2)机器人在水平地面上运动时牵引力做功的功率。
【答案】(1)100J
(2)67.5W
【详解】(1)机器人对箱子施加的力是竖直向上的,将箱子匀速抬高1m,因此在竖直方向上对箱子做功,则机器人对箱子做的功为
(2)用100牛的力将箱子匀速向上抬高,此时箱子处于平衡状态,箱子受到的重力和向上的提力是一对平衡力、大小相等,则箱子所受的重力为
机器人在水平地面上运动时对地面的压力为
机器人在水平地面上匀速运动,受到的牵引力与阻力是一对平衡力,则牵引力为
已知机器人在水平地面上以恒定速度运动20s,前进30m,则水平方向的速度为
机器人在水平地面上运动时牵引力做功的功率为
16.如图A是一艘依靠太阳能驱动的船,其排水量是60t,船的表面安装有太阳能电池板。接收的太阳能用来驱动船前进,在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图B甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图B乙所示,求:(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)此时外界大气压暂为1标准大气压,该船某点距水面3m深处,则该点受到的压强是多少?
(2)这艘船满载时,船受到水对它向上的压力是多少?
(3)船在航行过程中,第50s﹣100s内牵引力做的功及功率是多少?
【答案】(1)1.313×105Pa
(2)6×105N
(3)2×106J,4×104W
【详解】(1)该船某点距水面3m深处,其受到水的压强p水=ρgh=1.0×103kg×10N/kg×3m=3×104Pa
则该点受到的压强p=p水+p大气=3×104Pa+1.013×105Pa=1.313×105Pa
(2)根据阿基米德原理可得,太阳能船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=60×103kg×10N/kg=6×105N
太阳能船漂浮在水中,上表面不受水的压力,根据浮力产生的原因可知,船受到水对它向上的压力F向上=F浮=6×105N
(3)由图B可知,在第50s~100s内,太阳能船的牵引力F=8×104N,船的速度v=0.5m/s,则第50s﹣100s内牵引力做的功W=Fs=Fvt=8×104N×0.5m/s×(100s﹣50s)=2×106J
该过程中牵引力的功率
17.玉林市坚持绿色发展的城市发展理念,现全市已有新能源汽车5000辆左右;如图甲所示,小东开着某电动汽车进行测试,在平直公路上以恒定功率100kW从静止开始运动,经10s后恰好达到最大速度,接着匀速运动20s后关闭发动机,滑行一段路程后停下;其v-t图象如图乙所示,已知小东的质量为50kg,电动汽车质量为2t,轮胎与地面的总接触面为100cm²;电动汽车在平直公路上运动时受到的阻力恒为4000N;求:
(1)小东开着电动汽车在水平地面行驶时对地面的压强;
(2)整个过程中,汽车动力做的功;
(3)汽车运动的最大速度。
【答案】(1)2.05×106Pa;(2)3×106J;(3)25m/s
【详解】解:(1)小东开着电动汽车在水平地面行驶时对地面的压力等于汽车的重力与小东的重力之和,而汽车的重力
G=mg=2000kg×10N/kg=2×104N
小东的重力
G′=m′g=50kg×10N/kg=500N
小东开着电动汽车在水平地面行驶时对地面的压强
(2)由题知,汽车功率恒定为100kW,整个过程中发动机的工作时间
t=10s+20s=30s
由可得,发动机做功
W=Pt=100×103W×30s=3×106J
(3)由题意和图像可知,10-30s汽车的速度最大且做匀速直线运动,此时间段,汽车牵引力与阻力平衡,所以牵引力
F牵=f=4×103N
由P=Fv可得,汽车运动的最大速度
答:(1)小东开着电动汽车在水平地面行驶时对地面的压强为2.05×106Pa;
(2)整个过程中发动机所做的功为3×106J;
(3)汽车运动的最大速度为25m/s。
18.阅读短文,回答问题。
水陆两栖飞机——鲲龙600
如图甲,鲲龙600是我国自行设计研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机,飞机使用四台WJ-6涡轮螺旋发动机,单台发动机的功率约3800kW,最大起飞质量可达53.5t(装满货物时的总质量),最大平飞速度为560km/h,最大航程可达5500km。(=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)为了使飞机获得向上的升力,飞机的机翼设计成图乙所示的截面图,其科学原理是 ;
(2)对停放于水平地面的飞机进行分析,下列说法正确的是 ;
A.飞机处于静止状态时没有惯性
B.飞机对地面的压力和地面对飞机的支持力是一对平衡力
C.飞机受到的重力和地面对飞机的支持力是一对平衡力
D.飞机轮胎有凹凸不平的花纹是为了增加对地面的压力
(3)装满货物的大飞机所受的重力为 N,若此时飞机停在了水面上。则它排开水的体积为 m3;
(4)在水面滑行测试中,飞机蓄一定质量的水,每台发动机牵引力的实际功率为600kW,飞机在水面上以36km/h的速度匀速滑行了1min,滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍,飞机和所蓄水的总质量为 kg;
(5)如图丙,高仿真涡喷(指发动机类型)航模飞机进行飞行表演。这种航模飞机需在跑道上加速滑行一段距离,平直跑道对它的支持力F支与滑行距离s的关系如图丁所示。发动机产生的推力为300N,滑行中获得的升力,式中比例系数c=7.5N·s2/m2,v是航模飞机的滑行速度。则航模飞机的质量为 kg,起飞过程中发动机做的功为 J,跑道的支持力对飞机做功 J,航模飞机起飞离地时需获得的最小升力为 N,最小速度为 m/s。
【答案】 见详解 C 53.5 108 0 1080 12
【详解】(1)[1]飞机的机翼设计成图乙所示的截面图,其科学原理是流体压强与流速的关系。当飞机飞行时,机翼上方的空气流速大,压强小;机翼下方的空气流速小,压强大。这样,机翼上下方就存在压强差,从而产生向上的升力。
(2)[2]A.惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,一切物体在任何情况下都具有惯性。因此,飞机处于静止状态时仍然具有惯性,故A错误;
B.飞机对地面的压力和地面对飞机的支持力,这两个力分别作用在地面和飞机上,不是作用在同一物体上,因此它们不是一对平衡力,而是一对相互作用力,故B错误;
C.飞机受到的重力和地面对飞机的支持力,这两个力都作用在飞机上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,因此它们是一对平衡力,故C正确;
D.飞机轮胎有凹凸不平的花纹,这是为了通过增大接触面的粗糙程度来增大轮胎与地面之间的摩擦力,而不是为了增加对地面的压力,故D错误。
故选C。
(3)[3]装满货物的大飞机所受的重力为
[4]若此时飞机停在了水面上,由于飞机漂浮,它受到的浮力等于它的重力,根据阿基米德原理,它排开水的体积
(4)[5]飞机在水面上以36km/h的速度匀速滑行了1min通过的路程
四台发动机的总功率为
四台发动机的做的功为
发动机的总牵引力
由于飞机匀速滑行,所以受到的阻力f与牵引力F是一对平衡力,大小相等,即
根据题意,滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍,则飞机的总重为
飞机和所蓄水的总质量为
(5)[6]根据图丁,当飞机静止时受到的支持力为1080N,此时支持力与重力是一对平衡力,得飞机的重力也是1080N,得航模飞机的质量为
[7]根据图丁,当支持力F支=0时,飞机起飞,此时对应的滑行距离s=30m,起飞过程中发动机做的功为
[8]由于支持力的方向与飞机的运动方向垂直,所以支持力对飞机不做功,即W支=0J。
[9]航模飞机起飞离地时需获得的最小升力
[10]此时
解得最小速度
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$$
10.2 功率
目录
2
考点1:功率的概念理解 2
考点2:功率的估测 2
考点3:功率的大小比较 3
考点4:功率相关图像分析 4
考点5:探究比较功率的快慢方法 5
7
11
考点1:功率的概念理解
1.关于功率的说法,正确的是( )
A.做功越多,功率越大 B.单位时间内所做的功越多,功率越大
C.作用力越大,功率越大 D.功率大的机器比功率小的机器做功多
2.下列关于功率的说法,正确的是( )
A.做功所用时间越短,功率越大 B.单位时间内所做的功越多,功率越大
C.速度越大,功率越大 D.功率大的机器所做的功一定比功率小的机器多
3.关于功和功率,下列说法正确的是( )
A.功率越大的机械,做功越多 B.做功越多的机械,用的时间越长
C.做功越快的机械,功率越大 D.在相同的时间内,机械的功率越大,做功越多
4.功率:
(1)物理意义:功率是表示物体 的物理量。
(2)定义: 与 之比叫作功率。
(3)公式:P= 。
(4)单位:功率的国际单位是 ,简称 ,符号是 ,。常用单位还有千瓦(kW), 。
(5)公式的变形式:W= ,t= 。
考点2:功率的估测
5.(23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习)引体向上是一种简单易行的体育锻炼活动,小明同学每分钟按标准完成了 20 个引体向 上,在这一过程中,小明消耗的功率最接近( )
A.1W B.10W C.100W D.1000W
G=mg=50kg×10N/kg=500N做一次引体向上需克服重力做的功
W=Gh=500N×0.6m=300J1min内做的总功
W总=20W=20×300J=6000J小明同学的功率约为
6.如图所示,学校升旗仪式时,在庄严的国歌声中,小明和小芳作为升旗手利用绳子和旗杆顶部的滑轮将固定在金属短杆上的五星红旗缓缓升到杆顶。已知国旗和固定国旗的金属杆总重15N,旗杆高12m。不计绳重及摩擦。请你估算升旗时的功率约为( )
A.0.5W B.4W C.l8W D.36W
7.(23-24九年级上·江苏常州·阶段练习)下列生活中的科学数据最接近实际的是( )
A.中学生跳绳一次,脚离地面约10cm,则克服重力做功约500J
B.中学生以正常速度从一楼走到三楼,上楼的功率约为1500W
C.中学生骑自行车受到的阻力约为200N,则其骑行功率约为10W
D.中学生把掉在地面上的科学课本捡到桌面,克服科学节重力做的功约为2J
8.(24-25九年级上·江苏镇江·阶段练习)学校运动会上举行跳绳比赛,初三某同学内摇轻绳120个,每次重心上升的高度约为,则他在整个跳绳过程中的功率约为( )
A.50W B.400W C.600W D.1000W
考点3:功率的大小比较
9.小玲用50N的水平推力将一个重80N的箱子水平推动了1m,所用时间为2.5s。小明又将这个箱子匀速提上了0.5m高的台阶,所用时间为2s。小玲、小明所做的功和做功的功率之间的大小关系是( )
A.; B.;
C.; D.;
10.(24-25九年级上·四川绵阳·期末)秋雨过后,秦岭烟雨蒙蒙,群山浮动尽显“云海秋色”。小丽和妈妈一起爬翠华山,她们沿相同路线,从山脚爬到山顶,小丽用时更短。妈妈体重比小丽大,则下列说法正确的是( )
A.爬到山顶时,小丽做的功比妈妈做的功多
B.爬到山顶时,妈妈做的功比小丽做的功多
C.小丽做功的功率一定比妈妈做功的功率大
D.妈妈做功的功率一定比小丽做功的功率大
11.(24-25九年级上·江苏连云港·期中)爷爷与小丽进行爬楼比赛,他们都从1楼上到6楼。爷爷的体重是小丽体重的2倍,爷爷所用的时间是小丽所用时间的3倍。若爷爷做功为,功率为,小丽做功为,功率为,则 , 。
12.(24-25八年级下·河南·课后作业)如图所示是小明的爸爸用挖掘机挖土,小明用铁锹挖土,做功的快慢不同,我们可以采用的判断方式:
(1)做功所用的时间相同,比较 。
(2)做相同的功,比较 。
(3)如果做功时间和所做的功都不相同,比较单位时间内所做的功,即 。
考点4:功率相关图像分析
13.物体在水平拉力的作用下,沿粗糙程度相同的水平面做直线运动,其运动图像如图所示。图像中OA段拉力对物体做的功和功率分别为和,AB段拉力对物体做的功和功率分别为和。根据图像分析可知( )
A. B. C. D.
14.(2025·安徽亳州·一模)两次水平拉动同一物体,在同一水平面上都做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图像如图所示。根据图像,下列判断错误的是( )
A.两次物体运动的速度 B.两次物体所受的拉力
C.0-8s两次拉力对物体所做的功 D.0-8s两次拉力对物体做功的功率
15.(2025·四川绵阳·二模)小明同学用如图甲所示的装置,两次水平拉动同一物体M在同水平面上做直线运动,两次物体运动的s-t图像如图乙所示。第一次弹簧测力计的读数是3N,则第一次拉力的功率是 W,两次拉动过程中物体M与水平面的摩擦力大小关系为f1 (选填“大于”“小于”或“等于”)f2。
16.小明用速度传感器和秒表测量一小车在水平路面上的运动情况。如图所示是小明根据测量结果绘制的图像。已知在4~10s内小车受到的牵引力恒为10N。在0~4s内受到的摩擦力 (选填“大于”“等于”或“小于”)10N;在4~10s内小车牵引力的功率为 。
考点5:探究比较功率的快慢方法
17.(24-25九年级上·广西河池·期中)为了研究甲、乙、丙三人上楼时做功的快慢,他们秤好体重后,从一楼起跑,记录的表格和部分数据如下表:
G/N
h/m
①
t/s
②
甲
500
15
7500
30
250
乙
450
20
③
30
④
丙
600
15
9000
40
225
(1)表格中序号为②的空格处应填上的物理量及单位是 ;序号为③的空格处应填上的数值及单位是 ;
(2)比较甲、乙做功的快慢,可在 相同时,比较 ;
(3)比较甲、丙做功的快慢,所用的方法是比较功与时间的 。甲、丙上楼时, (选填“甲”或“丙”)做功快。
18.(24-25九年级上·陕西咸阳·阶段练习)风车是利用风力做功的装置,小明制作了一架小风车,风车转起来时,回形针能被提到一定高度,他想粗略测量风车在一定风速下做功的功率,实验装置如图所示。
(1)观察实验装置可知,小明是通过测量细线对 做功的功率来测量风车做功的功率的。
(2)除了图中的实验器材,还必需的测量工具有: 、天平和 。
(3)实验时,逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止,这是为了方便测量 。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m、物体所受重力与质量之比g,则风车做功的功率 P= 。
(4)实验过程中,风车转轴处总会有摩擦,这会使测得的风车功率与实际相比偏 (选填“大”或“小”)。
(5)小明联想到同学们跳绳时克服重力做功的平均功率,若不计绳重,假设同学们起跳的平均高度相同、跳绳的快慢相同,则影响同学们跳绳功率的因素是 。
19.(23-24八年级下·上海崇明·期中)为了研究物体做功快慢,某实验小组分别将铁块匀速向上提升,所得实验数据如下表所示:
实验序号
铁块的重力G(牛)
升高的高度h(米)
功(焦)
时间t(秒)
1
5
1
5
2
2
2.5
2
5
4
3
4
3
12
3
4
5
2
10
4
(1)比较实验序号2、4可得出的结论:
(2)比较实验序号 可得出的结论:做功相同时,做功所用时间短,做功越快。
(3)如何比较实验序号1、3或2、3或1、4做功的快慢,该组同学经过思考、讨论后,他们在表格中增加了最后一列(空栏)项目,这个项目的名称是 ,为此物理学中引入了一个物理量叫 ,它能比较物体做功快慢。
20.某小组同学研究物体做功快慢与哪些因素有关,他们分别用九台小电动机匀速提起不同的重物,利用相关仪器测出做功时间、重物的重力和提起的高度,并通过计算得出电动机做功的多少,该小组同学把九台小电动机分成三组,观察到每组的做功快慢相同,且第一组做功最快,第二组其次,第三组最慢,实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。
实验序号
做功(J)
做功数时间(s)
1
5
2.5
2
10
5.0
3
15
7.5
实验序号
做功(J)
做功数时间(s)
4
5
4.0
5
10
8.0
6
15
12.0
实验序号
做功(J)
做功数时间(s)
7
4
4.0
8
8
8.0
9
12
12.0
(1)分析比较实验序号 的数据及相关条件,可得出的初步结论是:做相同的功,电动机所用时间越短,做功越快。
(2)分析比较实验序号4与7(或5与8,或6与9)的数据及相关条件,可得出的初步结论 。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及相关条件,并归纳得出结论。
(a)分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象,可初步得出: 。
(b)分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象,可初步得出: 。
一、单选题
1.如图所示,小明连续做15个规范的引体向上,同学们测量小明做引体向上的功率,下列不需要测量的物理量是( )
A.小明的身高 B.手臂的长度
C.小明的质量 D.完成15个引体向上的时间
2.如图所示,小宝和小安一起骑自行车从山脚运动到山顶,小宝先到达山顶。他们的重力分别是、,且他们克服自身重力做功的大小分别为、,做功的快慢分别为、。则( )
A. B. C. D.
3.甲、乙两人爬楼梯比赛,已知两人体重之比为4:3,爬完相同楼高所用的时间之比为3:2,则甲、乙两人爬楼梯的功率之比为( )
A.2∶1 B.8∶9 C.9∶8 D.1∶2
故B符合题意,ACD不符合题意。
4.举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm的运动员和一位身高160cm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,则下列关系式正确的是( )
A.W1=W2,P1=P2 B.W1>W2,P1>P2
C.W1>W2,P1=P2 D.W1<W2,P1<P2
5.用弹簧测力计两次沿水平方向拉动同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是木块运动的s-t图像,下列说法中正确的是( )
A.木块两次运动的速度v1>v2
B.木块两次所受的拉力分别为F1、F2,则F1>F2
C.在10s内两次拉力对木块做的功分别为W1、W2,则W1<W2
D.在10s内两次拉力对木块做功的功率分别为P1、P2,则P1<P2
6.一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F,如图甲所示;F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是( )
A.当t=1s时,木块受到的摩擦力是3N
B.当t在2~4s内,木块做匀速直线运动,受到的摩擦力为5N
C.当t在2~6s内,木块的速度保持不变
D.当t在4~6s内,拉力F的功率为6W
7.如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0-6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2-4s内,拉力做的功,以及4-6s内拉力的平均功率为( )
A.30J;2.5W B.30J;5W C.15J;2.5W D.15J;5W
二、填空题
8.如图所示,运动员跳离跳台由A点下落,入水前经过B点和C点,hAB=hBC,不计空气阻力。若运动员在AB段重力做功为W1,平均功率为P1;在BC段重力做功为W2,平均功率为P2,则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“<”或“=”)
9.如图,木板B置于水平地面上,物块A叠放于B上。水平拉力,水平拉力。B静止,A沿木板B以的速度向右匀速滑动。则拉力的功率为 W,地面对木板B的摩擦力方向向 。
10.如图所示,重为30N,边长为10cm的正方体物块放在水平桌面上,在20N的水平拉力F作用下,5s内沿水平方向匀速移动了50cm,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。
11.物体置于粗糙程度相同的水平面上,用水平拉力F使它从位置A运动到位置B,用时10s,AB间距离为8m。已知物体前半程做匀速直线运动,后半程做变速直线运动。拉力F的大小与路程s的关系如图。则物体从位置A运动到位置B,拉力F做的功为 J,物体在运动过程中受到的滑动摩擦力是 N,摩擦力做功的功率为 W。
12.如图甲为服务机器人送餐的情景,其受到的牵引力大小随时间变化的图象如图乙所示,其运动速度随时间变化的图象如图丙所示,20~50s内机器人运动了12m。则在0~50s内,机器人做 (选填“匀速直线”或“变速直线”)运动,平均速度为 m/s,牵引力做功的平均功率为 W。
13.工人用力F水平推重为200N的物体,在4s内水平推力F与物体沿力的方向移动距离s之间的关系如图所示。在这过程中,水平推力做的功为 J,推力做功的功率为 W,重力做的功为 J。
14.跳绳是我省体育与健康考试的项目之一。如图所示为某次跳绳模拟测试中,身高、质量的小红重心高度随时间变化的情况。根据图像可知小红跳绳 次。若小红每只鞋底与地面的接触面积为,小红静止站立在水平地面上做跳绳前的准备时,她对地面的压强是 。(g取)小红在内克服重力做功的功率为 W。
三、计算题
15.如图所示,某款机器人重800N,在某次测试中,该机器人先用100N的力在2s内将箱子匀速抬高1m,随后托着箱子在水平地面上以恒定速度运动20s,前进30m,已知该机器人受到的阻力为其对地面压力的0.05倍,求:
(1)机器人对箱子做的功;
(2)机器人在水平地面上运动时牵引力做功的功率。
16.如图A是一艘依靠太阳能驱动的船,其排水量是60t,船的表面安装有太阳能电池板。接收的太阳能用来驱动船前进,在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图B甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图B乙所示,求:(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)此时外界大气压暂为1标准大气压,该船某点距水面3m深处,则该点受到的压强是多少?
(2)这艘船满载时,船受到水对它向上的压力是多少?
(3)船在航行过程中,第50s﹣100s内牵引力做的功及功率是多少?
17.玉林市坚持绿色发展的城市发展理念,现全市已有新能源汽车5000辆左右;如图甲所示,小东开着某电动汽车进行测试,在平直公路上以恒定功率100kW从静止开始运动,经10s后恰好达到最大速度,接着匀速运动20s后关闭发动机,滑行一段路程后停下;其v-t图象如图乙所示,已知小东的质量为50kg,电动汽车质量为2t,轮胎与地面的总接触面为100cm²;电动汽车在平直公路上运动时受到的阻力恒为4000N;求:
(1)小东开着电动汽车在水平地面行驶时对地面的压强;
(2)整个过程中,汽车动力做的功;
(3)汽车运动的最大速度。
18.阅读短文,回答问题。
水陆两栖飞机——鲲龙600
如图甲,鲲龙600是我国自行设计研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机,飞机使用四台WJ-6涡轮螺旋发动机,单台发动机的功率约3800kW,最大起飞质量可达53.5t(装满货物时的总质量),最大平飞速度为560km/h,最大航程可达5500km。(=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)为了使飞机获得向上的升力,飞机的机翼设计成图乙所示的截面图,其科学原理是 ;
(2)对停放于水平地面的飞机进行分析,下列说法正确的是 ;
A.飞机处于静止状态时没有惯性
B.飞机对地面的压力和地面对飞机的支持力是一对平衡力
C.飞机受到的重力和地面对飞机的支持力是一对平衡力
D.飞机轮胎有凹凸不平的花纹是为了增加对地面的压力
(3)装满货物的大飞机所受的重力为 N,若此时飞机停在了水面上。则它排开水的体积为 m3;
(4)在水面滑行测试中,飞机蓄一定质量的水,每台发动机牵引力的实际功率为600kW,飞机在水面上以36km/h的速度匀速滑行了1min,滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍,飞机和所蓄水的总质量为 kg;
(5)如图丙,高仿真涡喷(指发动机类型)航模飞机进行飞行表演。这种航模飞机需在跑道上加速滑行一段距离,平直跑道对它的支持力F支与滑行距离s的关系如图丁所示。发动机产生的推力为300N,滑行中获得的升力,式中比例系数c=7.5N·s2/m2,v是航模飞机的滑行速度。则航模飞机的质量为 kg,起飞过程中发动机做的功为 J,跑道的支持力对飞机做功 J,航模飞机起飞离地时需获得的最小升力为 N,最小速度为 m/s。
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