易错点05 明确功是能量转化的量度(6考点2陷阱点5题型)(易错专练)(浙江专用)2026年中考科学二轮复习讲练测
2026-03-19
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内容正文:
易错点05 明确功是能量转化的量度(4考点3陷阱点4题型)
中
目 录
易●错●考●点 1
◆易错一 正确判断力对物体做功 1
◆易错二 功与功率的区别与联系 2
◆易错三 图象中的功率问题 3
◆易错四 功和能的关系 3
易●错●陷●阱 3
★陷阱一 功和功率的计算容易出错 4
★陷阱二 做功“多少”与“快慢”的意义不同 4
★陷阱三 “能够做功”与“做了功”的区别 4
易●错●题●型 5
◆题型一 功的计算 5
◆题型二 功的大小比较 7
◆题型三 功率大小的比较 8
◆题型四 功率的计算 10
易●错●题●通●关 12
易●错●考●点
◆易错一 正确判断力对物体做功
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,就说这个力对物体做了功。
要判断力是否对物体做功,关键要看是否满足做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离,二者缺一不可,下列三种情况对物体都没有做功:
三种不做功的情况
举例
1.不劳无功:物体没有受到力的作用,但移动了一段距离
①某同学踢足球,足球离开脚后飞出了15m,在飞出这15m的过程中,水平方向没有力作用在足球上
②物体在光滑水平面做匀速运动。在水平方向没有受到力的作用,物体由于惯性二运动,因而没有力对物体做功。
2.劳而无功:物体虽然受到了力的作用,但是没有移动距离
一块很大的石头,小明用力推没有推动
3.垂直无功:物体受到了力的作用,同时也运动了距离,但是运动的方向和力的方向垂直
①人推着木箱在水平面上运动,这个运动方向与重力的方向垂直
②手用竖直向上的拉力提水桶,沿水平方向移动距离,这个拉力也没有对水桶做功。
★名师解析:关于克服阻力做功
如果物体在力的作用下移动的方向与一个力(阻力)的方向相反,我们就说物体克服这个力做功。
例如,在水平面上推动物体前进时,要克服摩擦力做功;提高物体时要克服重力做功,人在爬楼梯时,要克服自身重力做功。
◆易错二 功与功率的区别与联系
功(W)
功率(P)
概念
当一个力作用在物体上,物体在这个力作用下通过一段距离。这个力对物体做了功。
单位时间里完成功的多少。
单位
功的单位是力的单位与距离的单位的乘积牛·米,也叫焦耳。1J=1N·m。
功率的单位也是复合单位,焦/秒,叫做瓦特。1W=1J/S
计算
W=FS
【注】如果是重力做功可以写成,摩擦力做功。
(1)P=。其中:W是做的功,单位是J;t是做功用的时间,单位是s.P是功率,国际单位是瓦特,简称瓦,符号为W.其他单位:千瓦,符号为kW.单位换算:1 kW=103 W,1 W=1 J/s.
(2)P=F·v其中:F是力,单位是N;v是在力的作用下物体的速度,单位是m/s.
(3)变形公式W=P·t.
其它
(1)F与s具有同时性:即物体在受力的同时移动了距离,移动距离的同时受了力。公式中的F是使物体沿力F的方向通过距离s的过程中,始终作用在物体上的力,它的大小和方向都是不变的。
(2)F与s具有同向性:公式中的F是作用在物体上的力,s是物体在力F的方向上通过的距离。
(3)F与s具有同体性:即F与s对应同一个研究对象。
比较做功快慢的方法有:
①比较相同时间内做的功,做功多的做功快;
②比较做相同的功所用时间,所用时间少的做功快;
③比较功和时间的比值,比值大的做功快。
说明
功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样,只有在做功时间相同时,做功多的就做功快;否则,做功多不一定做功就快,即“功率”不一定就大,也就是说:功率与功和时间两个因素有关。
◆易错三 图象中的功率问题
与功率相关的图象一般有s-t 图像和v-t 图像两种。
(1)s-t 图像是倾斜直线或v-t 图像平行于时间轴,说明物体做匀速直线运动,倾斜程度大的速度大。此时,拉力或牵引力不变。根据P=F v可知,速度大的功率大。
(2)v-t 图像是倾斜直线,说明物体速度均匀增大(或减小),拉力或牵引力不变时,根据P=F v可知,速度增大(或减小),功率增大(或减小)。
◆易错四 功和能的关系
1.一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,所以能量和功的单位都是焦耳。
2.功的实质:做功的过程实质上就是能量转化的过程,物体做多少功就有多少能量转化为其他形式的能,所以功是能量转化多少的一种量度。
3.功能转换关系的应用
能量不会凭空的消失,也不会凭空的创造。增大的能量肯定有来处(肯定有其他能量转换过来),减小的能量肯定有去处(肯定有转换成其他能量)。
例如:物体从A点静止滑下,到C点刚好静止,求BC段摩擦力大小。AB段光滑,水平的BC段粗糙,BC段长S。
①AB光滑,机械能没有对外转化出去,机械能守恒,能量没有损耗。
②比较C点与A点具有的能量,发现C点比A点少了mgh的能量(重力势能),少掉的能量mgh肯定转化成了其他形式的能量,在BC段克服摩擦力做功转化为内能。
③即减少的能量=克服摩擦力做功转化的内能 mgh=fS f=mgh/S
易●错●陷●阱
★陷阱一 功和功率的计算容易出错
1.正确使用功的公式计算时应注意的问题:
(1)分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力。
当力或运动状态发生变化时,要分阶段计算,最后进行相加。
(2)公式中s一定是在力的方向上通过的距离,与力F相对应。
力对物体做功时,物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致,移动的方向和力的方向有夹角(夹角不等于90°)时力也对物体做功。如图中,小车在斜向上拉力的作用下在水平地面上运动,重力对物体不做功,拉力对物体做功。
若力和物体在力的方向上通过的距离都相等,那么力所做的功就相等。
(3)特别注意:物体在力的方向上移动距离s的全过程中,力F是否始终作用在物体。
2.公式 如何理解和应用
因为,所以,如果一台机器的功率一定时,牵引力越大,速度就越小;牵引力越小,速度越大。当牵引力大小不变时,速度越大,功率也越大;同样,当速度大小不变时,牵引力越大,功率也越大。
此公式适用于如下情况:
(1)物体在拉力的作用下,以速度沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积,即。
(2)在功率一定时,力与速度成反比。在生活中,当汽车上坡、汽车启动、拖拉机耕田时,因为功率不变,故司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
★陷阱二 做功“多少”与“快慢”的意义不同
做功多的不一定做功快,做功少的不一定做功慢。只有做功时间相同时,做功多的做功才快,即功率才大所以描述功率时不能说物体做功越多,功率越大,也要注意时间的多少般叙述为单位时间内(或相同时间内)物体做功越多,功率越大。
★陷阱三 “能够做功”与“做了功”的区别
物体“能够做功”与“做了功”是两个不同的概念。“能够做功”表示物体具有做功的本领,与做不做功没关系。“做了功”表示结果,是物体对另一个物体施力并经过一段距离后取得了成效。
易●错●题●型
◆题型一 功的计算
1.如图所示滑轮组,不计绳重和滑轮摩擦。用力F水平向右拉动绳端,使重物A以0.1m/s的速度做匀速直线运动,已知拉力F的功率为10W,物体A重150N,则( )
A.拉力F的大小为40N
B.拉力F做功的大小为75J
C.物体A受到的摩擦阻力大小为100N
D.绳端的移动速度为0.3m/s
【分析】(1)由图知,n=2,根据v=2v物得出绳子自由端移动速度,由PFv可得拉力F;
(2)只知道拉力端移动速度、拉力做功功率,不知道做功时间,无法计算拉力F做功的大小;
(3)不计绳重和滑轮摩擦,根据f=2F得出物体A受到的滑动摩擦力。
【解析】AD、由图知,n=2,拉力端(绳子自由端)移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,由PFv可得拉力F50N,故AD错误。
B、只知道拉力端移动速度、拉力做功功率,不知道做功时间,无法计算拉力F做功的大小,故B错误;
C、不计绳重和滑轮摩擦,物体A受到的滑动摩擦力f=2F=2×50N=100N,故C正确。
【答案】C
2.如图甲所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示,若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5N
B.0~2s内拉力F等于7N
C.2~6s内拉力F等于5N
D.2~6s内拉力F做了84J的功
【分析】(1)静止和匀速直线运动都是平衡状态;
(2)处于平衡状态的物体受平衡力作用,即大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在一个物体上,根据力的合成可求得2~6s内拉力F;
(3)由s=vt可求得2~6s内移动距离,由W=Fs可求得2~6s内拉力F做的功。
【解析】A、该题中没有磁性平板对铁块的吸引力的任何提示,故A错误;
B、在0~2s内处于加速运动状态,即此时的拉力F大于重力与摩擦力的合力,即F大于7N,故B错误;
C、由乙图可见,在2~6s铁块在竖直方向上运动时,速度保持不变,因此铁块做匀速直线运动,铁块受到平衡力的作用。在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,根据平衡力的特点,f+G=F,所以F=G+f=5N+2N=7N,故C错误;
D、由v可得,2~6s内移动距离s=vt=3m/s×4s=12m,
则2~6s内拉力F做的功W=Fs=7N×12m=84J,故D正确。
【答案】D
3.(2025•仙居县二模)小科用如图甲所示的方式把重为700N货物搬往高台,发现非常吃力,于是他找来一块木板,搭成图乙所示的斜面,斜面长2m、高1m,然后站在高台上借助一根绳子沿斜面把货物拉上了高台,拉力做功为1000J。
(1)小科将货物沿斜面拉上高台所做的有用功为________J。
(2)货物受到斜面的摩擦力大小为________N。
(3)利用斜面搬运货物的优点是________ 。
【分析】(1)利用W=Gh计算克服物体重力做的有用功;
(2)已知物体在斜面上拉力做的总功,拉力做的额外功W额=W总﹣W有,利用W额=fs计算斜面上物体受到的摩擦力;
(3)使用斜面的好处是省力。
【解析】(1)克服物体重力做的有用功:W有=Gh=700N×1m=700J,
(2)拉力做的额外功:W额=W总﹣W有=1000J﹣700J=300J,
由W额=fs可得斜面上物体受到的摩擦力:f150N,
(3)利用斜面搬运货物的优点是省力。
【答案】(1)700;(2)150;(3)可以省力。
◆题型二 功的大小比较
4.(2024•杭州模拟)如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,再改用拉力F2将物体从O拉到C,其中LAO=LOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.f1>f2 D.f1<f2
【分析】根据题意分析物体对水平面的压力大小、接触面粗糙程度,从而判断物体受到摩擦力的大小关系;由题意和图示分析物体在AO段和OC段的运动情况,得出拉力和摩擦力的大小关系,已知AO段和OB段的路程相同,利用公式W=Fs得出做功的大小关系。
【解析】CD、由于物体对水平面的压力大小不变(等于物体的重力),各段的粗糙程度相同,所以物体运动时受到摩擦力的大小相同,即f1=f2,故CD错误;
AB、由图可知,在AO段物体在相同时间内运动的距离相同,说明物体做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知拉力F1=f;在OC段物体在相同时间内运动的距离增大,说明物体做加速直线运动,则拉力F2>f=F1,因F2>F1,sAO=sOB,根据W=Fs可知拉力做的功:W1<W2,故A错误,B正确。
【答案】B
5.小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,关于做功大小的下列说法正确的是( )
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
【分析】物理中,功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积;即W=Fs。
【解析】一个人先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s;该力在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,三个功的大小都等于W=Fs;即W甲=W乙=W丙;故C正确;ABD错误。
【答案】C
6.(2025•鹿城区校级三模)如图,一个重为10牛的物体在大小为6牛的拉力F的作用下,先后经过光滑的水平面和粗糙的斜面,AB和CD段距的离均为2米,CD间的垂直高度为1米。
(1)物体在CD段运动时,物体所受重力的方向是________________。
(2)物体通过AB和CD段时,力F做功分别为W1和W2,则W1________ W2(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)若已知物体在斜面上匀速运动,则斜面CD段物体所受的摩擦力大小为________牛。
【分析】(1)重力的方向总是竖直向下的;
(2)根据W=Fs判断力F做功的大小;
(3)在斜面上时,克服摩擦做的功是额外功,利用W=Fs求出总功,利用W=Gh求出有用功,二者之差为额外功,再利用W额=fs计算摩擦力。
【解析】(1)物体在CD段运动时,物体所受重力的方向是竖直向下;
(2)由题知,AB和CD段距离相等,物体通过AB和CD段时,受到的拉力相等,所以根据W=Fs可知,物体通过AB和CD段时,力F做功相等,即W1=W2;
(3)在斜面CD段拉力做的总功W总=Fs=6N×2m=12J,有用功:W有=Gh=10N×1m=10J;
额外功为W额=W总﹣W有=12J﹣10J=2J,根据W额=fs,得f1N。
【答案】(1)竖直向下;(2)=;(3)1。
◆题型三 功率大小的比较
7.(2023•鹿城区模拟)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匀速直线运动,两次拉动木块得到的s﹣t关系图象如图乙所示。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
【分析】弹簧测力计拉动木块在水平面上匀速直线运动时,水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。根据P=Fv判断拉力的功率。
【解析】同一木块两次在同一地面上运动,压力不变,接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;由图中可知,木块两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2;从图象中可以判断出,第①次的运动速度v较大,根据公式P=Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。
【答案】B
8.(2025•上虞区二模)如图1所示,水平拉力F1作用在物体甲上,使其沿水平面以速度v1向右做匀速直线运动;如图2所示,在甲上放置物体乙,水平拉力F2作用在甲上,使两物体一起沿同一水平面以速度v2向右做匀速直线运动。F1和F2作用时间均为t,忽略空气阻力,下列判断正确的是( )
A.v1一定小于v2
B.F1一定小于F2
C.F1做的功一定小于F2做的功
D.F1的功率一定小于F2的功率
【分析】(1)物体匀速运动时,速度大小与拉力的大小无关;
(2)摩擦力与接触面的粗糙程度和压力大小有关;
(3)功的大小与力的大小和在力的作用下移动的距离有关;
(4)功率等于功与做功所用时间的比值。
【解析】A、匀速运动的速度由平衡条件决定,与拉力大小无关。题目未提供速度关系的任何信息,因此无法确定速度的大小关系,故A错误;B、物体匀速运动时,根据平衡条件可知,拉力大小等于摩擦力的大小,摩擦力与接触面的粗糙程度和压力有关,图2中的压力大于图1中的压力,即图2中的摩擦力大于图1的摩擦力,即F2大于F1,故B正确;CD、因无法判断速度的大小关系,便不能确定路程的关系,故不能确定功的大小关系,功率等于功除以时间,即也不能确定功率的大小关系,故CD错误。
【答案】B
9.(2024•温州模拟)如图所示,分别用甲、乙两种滑轮,把同一物体在相同时间内匀速提升相同高度(不计绳重、滑轮重和摩擦),所用拉力分别是F甲和F乙,拉力的功率分别是P甲和P乙,则( )
A.F甲=F乙 B.F甲>F乙 C.P甲=P乙 D.P甲<P乙
【分析】不计摩擦、动滑轮重和绳重,甲图中拉力作用在绳子自由端,省一半的力,费距离,即F甲G,由此比较拉力的大小,乙图中拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,但省距离,即F甲=2G;根据PFv比较甲、乙的功率。
【解析】AB、由题知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同,乙图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即F乙=2G;甲图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即F甲G,故F甲<F乙,故AB错误;
CD、在相同时间内匀速提升相同高度,则物体上升的速度相同,则拉力端的速度分别为:v乙v物,v甲=2v物,乙图拉力的功率:P乙=F乙v乙=2Gv物=Gv物;甲图拉力的功率:P甲=F甲v甲G×2v物=Gv物,故P甲=P乙,故C正确,D错误。
【答案】C
◆题型四 功率的计算
10.(2024•舟山三模)小科同学在单杠上做“引体向上”锻炼身体,1分钟完成了15次,根据如图信息,对小科完成一次引体向上的描述符合实际的是( )
A.所受重力约为60N
B.上升高度约为1m
C.克服重力所做的功约为300J
D.克服重力所做功的功率约为200W
【分析】(1)初中生的质量约为60kg左右,根据G=mg求出小科所受的重力;
(2)引体向上时人上升的高度约为上臂的长度,估计人上臂的长度即为上升的高度;
(3)根据W=Gh求出克服重力所做的功;
(4)根据1分钟完成了15次求出15次做的总功,P求克服重力所做功的功率。
【解析】A、小科的质量约为60kg,所受的重力:G=mg=60kg×10N/kg=600N,故A错误;
B、小科上臂的长度约为0.5m,则小科完成一次引体向上上升高度约为0.5m,故B错误;
C、克服重力所做的功:W=Gh=600N×0.5m=300J,故C正确;
D、15次做的总功:W总=15W=15×300J=4500J,克服重力所做功的功率:P75W,故D错误。
【答案】C
11.(2025•西湖区校级三模)如图甲所示,用弹簧测力计水平拉动木块,使它在水平长木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的两段图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.8N
B.木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1:2
C.AB段和BC段拉力做功的功率之比为2:1
D.AB段木块受平衡力作用,BC段木块受力不平衡
【分析】(1)根据弹簧测力计的分度值读出弹簧测力计的示数,即木块受到的拉力;
(2)影响滑动摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度;
(3)根据图象分析得出速度之比,根据平衡力的知识分析拉力的变化,根据PFv判断出功率之比。物体处于平衡状态时,受力平衡。
【解析】A、从图甲知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为2.2N,即图甲中木块受到的拉力为2.2N,故A错误;
B、两次拉动同一木块在水平长木板上做匀速直线运动,压力大小和接触面的粗糙程度均相同,则木块受到的摩擦力大小相同,即木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1:1,故B错误;
CD、从图乙可知,木块两段都做匀速直线运动,AB段3s运动路程为12cm,BC段3s运动路程为18cm﹣12cm=6cm;由速度公式可知,木块AB和BC段的速度之比v1:v2=s1:s2=12cm:6cm=2:1,
从图乙可知,木块两段都做匀速直线运动,而做匀速直线运动的物体受平衡力作用,处于平衡状态,所以两次木块受到的拉力和摩擦力相等,因为摩擦力大小相同,故拉力的大小也相同,
根据PFv知,在拉力一定时,功率与速度成正比,即P1:P2=v1:v2=2:1,故C正确、D错误。
【答案】C
12.(2025•浙江模拟)每年的8月8日是我国全民健身日,某社区组织进行引体向上比赛。小科的质量是60kg,做引体向上时,每次身体重心向上移动0.6m。小科用了20s就完成8个引体向上动作,获得小组第一名。小科每完成一个引体向上,克服重力做的功为________,20s内克服重力做功的平均功率是________。
【分析】(1)小科所受的重力根据G=mg计算,完成一个引体向上克服重力做的功根据W=Gh计算;
(2)先根据题意计算20s内克服重力做的总功,然后根据P得到20s内克服重力做功的平均功率。
【解析】小科的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N,
小科每完成一个引体向上,克服重力做的功W=Gh=600N×0.6m=360J;
20s内克服重力做的功W总=8W=8×360J=2880J,
20s内克服重力做功的功率P144W。
【答案】360J;144W。
易●错●题●通●关
1.如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N,已知A的质量是1kg,B的质量为0.5kg。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是( )
A.物体A对地面的压力为10N
B.绳子拉物体A的功率为2W
C.物体B受到的摩擦力为3N,方向水平向右
D.在运动过程中若将拉力F增大到12N,弹簧测力计的示数仍为3N
【分析】(1)物体A对地面的压力等于A和B的总重力,即F压=GA+GB;
(2)首先根据计算绳子对物体A的拉力,然后根据PA=FAvA计算功率;
(3)对物体B进行受力分析,根据二力平衡的知识分析;
(4)根据影响摩擦力的因素分析B受到的摩擦力是否改变,再根据二力平衡的知识分析测力计的示数是否改变。
【解析】A.物体A对地面的压力为:F压=GA+GB=(1kg+0.5kg)×10N/kg=15N,故A错误;
B.不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,绳子对物体A的拉力为:FAFA10N=5N;
绳子拉动物体A的功率为:PA=FAvA=5N×0.2m/s=1W,故B错误;
C.物体B处于静止状态,它受到的拉力和摩擦力相互平衡,因此摩擦力f=F示数=3N.因为拉力的方向向右,所以摩擦力的方向向左,故C错误;
D.无论物体A的移动速度如何,对B和A之间的压力以及接触面的粗糙程度都没有影响,因此B受到的摩擦力还是3N,测力计的示数保持3N不变,故D正确。
【答案】D
2.(2023•宁波模拟)如图是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程,分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量(用斜影表示)的是( )
A. B.
C. D.
【分析】做功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。
【解析】根据做功包括两个必要因素,华龙一号3号机组的内穹顶吊装上升阶段中吊车拉力对穹顶做功,在平移阶段中吊车拉力对穹顶不做功,故A符合题意,BCD不符合题意。
【答案】A
3.(2024•瓯海区校级模拟)如图所示,绳子通过一个定滑轮悬挂一个重100N的物体,一人拉着绳端从A向B走过6m用了5s,物体被匀速提高2m,若不计绳与滑轮的摩擦和绳重,则下列说法正确的是( )
A.人拉绳子做功为200J,平均功率为40W
B.拉力大于100N,功率为120W
C.拉力做功为600J,功率为120W
D.人的拉力拉过的距离不知,无法求出拉力做的功和功率
【分析】定滑轮不省力,因为不计绳与滑轮的摩擦和绳重,所以F=G.公式化W=Fs中距离必须是在力的方向上通过的距离。因为此机械为理想机械,根据功的原理,使用机械做的功等于直接用手做的功。
已知时间和做的功,由公式P可求出功率。
【解析】因为不计绳与滑轮的摩擦和绳重,此机械为理想机械,根据功的原理,使用机械做的功等于直接用手做的功。直接用手做的功是:W手=Gh=100N×2m=200J.所以用机械做的功也是200J。
P40W.故A正确,BCD错误。
【答案】A
4.(2023•海曙区一模)如图甲,用滑轮组将重为120N的物体匀速提起,在5s内绳子自由端移动的距离为3m,如图乙是拉力F与绳子自由端移动距离s的关系图象,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.物体上升的速度为0.6m/s
B.拉力的功率为40W
C.动滑轮重为20N
D.图乙阴影部分面积可以表示为拉力F所做的功
【分析】(1)由图甲可知n=3,根据绳子自由端移动的距离s=nh求物体上升的高度,根据v求出物体上升的速度;
(2)由图乙可知拉力F,利用W总=Fs求拉力做的总功,利用P求拉力做功的功率;
(3)利用不计绳重和摩擦时F(G+G动)求动滑轮的重力;
(4)利用W=Fs分析判断。
【解析】A、由图甲可知n=3,物体上升的高度:h1m,
则物体上升的速度:v0.2m/s,故A错误;
B、由图乙可知拉力F=50N,拉力做的总功:W总=Fs=50N×3m=150J,
拉力做功的功率:P30W,故B错误;
C、因为不计绳重和摩擦时F(G+G动),所以动滑轮的重力:G动=nF﹣G=3×50N﹣120N=30N,故C错误;
D、利用W=Fs可知图乙阴影部分面积可以表示为拉力F所做的功,故D正确。
【答案】D
5.(2025•滨江区校级模拟)如图所示是小明在做引体向上时的锻炼场景。小明的质量为60kg,做一次引体向上需克服重力做功为________J,如果小明1min完成10个引体向上,则他的功率是________W。(g取10N/kg)
【分析】根据G=mg求出小明的重力,根据图乙可知做引体向上时小明上升的高度,根据W=Gh求出做一次引体向上需克服重力做功,根据1min完成10个引体向上,先求出完成10个引体向上做的总功,再根据功率公式求出他的功率。
【解析】小明的重力:G=mg=60kg×10N/kg=600N,
由图乙可知,小明做引体向上时,上升的高度h=0.7m,因此做一次引体向上需克服重力做功:
W=Gh=600N×0.7m=420J;
小明1min完成10个引体向上,克服重力做的总功:W总=10W=10×420J=4200J,
则他的功率:P70W。
【答案】420;70
6.(2024•三台县二模)如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的40%,她在1min内做了40个仰卧起坐,每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m,则她在1min内克服重力做的功为________J,功率为________W。
【分析】已知该同学的质量,根据G=mg可求得其重力,然后由题意可求得她上半身的重力,
由W=Gh可求得她做一次仰卧起坐克服重力做的功,她在一段时间内做了40个仰卧起坐,则在这段时间克服重力做的功W′=40W,根据P得出功率。
【解析】该同学的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
她上半身的重力:G上=40%G=40%×500N=200N,
做一次仰卧起坐克服重力做的功:W=G上h=200N×0.3m=60J,
做了40个仰卧起坐克服重力做的功:W′=40W=40×60J=2400J。
功率为:P40W。
【答案】2400;40。
7.(2024•台州三模)研究人员对某型号的电动自行车进行了测试,他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。
(1)行驶过程中,0~2秒内电动自行车受到的摩擦力为________N。
(2)电动自行车匀速行驶时牵引力做功的功率为________W。
【分析】(1)观察速度﹣时间图象,电动自行车在0~7s速度越来越快,7~12s,速度不再变化;观察牵引力﹣时间图象,在7~12s牵引力大小不变,由于电动车在平直的路面上匀速运动,牵引力等于摩擦力,求出摩擦力的大小;
(2)根据P=Fv得到电动自行车匀速行驶时牵引力做功的功率。
【解析】(1)由速度﹣时间图象可知,电动自行车的运动特点是先加速、后匀速;由牵引力﹣时间图象可知,在7~12s牵引力大小F=35N,因为在7~12s匀速运动,摩擦力f=F=35N;摩擦力的大小与接触面积的粗糙程度和压力大小有关,这两个条件不变,摩擦力不变,故0~2s电动自行车受到的摩擦力与7~12s的摩擦力相同,都为35N;
(2)由速度﹣时间图象可知,电动自行车匀速行驶时速度v=6m/s,匀速行驶时牵引力做功的功率PFv=35N×6m/s=210W。
【答案】(1)35;(2)210。
8.(2024•余姚市模拟)2023年5月24日,以“机器智联、赋能万物”为主题的第八届中国机器人峰会暨智能经济人才峰会在宁波余姚开幕。大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。如图所示,参观者戴上该设备,轻松地将40kg的物体匀速举高1m,用时0.5s,此过程中对物体做功的功率为 800 W。
【分析】知道物体的质量和举高的高度,利用W=Gh=mgh算出对物体做的功;由P算出功率。
【解析】对物体做的功为:W=Gh=mgh=40kg×10N/kg×1m=400J,
功率为:P800W。
【答案】800。
9.(2025•缙云县一模)乘坐动车时“大包小包”均要过安检,如图质量为10千克的行李箱放在安检机的传送带上一起水平向右做匀速直线运动。
(1)以地面为参照物,行李箱处于________________(填“静止状态”或“运动状态”);
(2)当行李箱和传送带保持相对静止,两者间摩擦力的大小为________牛;
(3)当行李箱和传送带一起以0.5米/秒的速度向右匀速运动10秒,传送带的支持力对行李箱做功为________ 焦。
【分析】(1)被研究的物体和参照物之间发生位置的变化,被研究的物体是运动的,否则被研究的物体是静止的;
(2)相对静止时,没有相对运动趋势,摩擦力为零;
(3)做功的两个要素:作用在物体上的力,物体在力的方向上移动了一定的距离。
【解析】(1)以地面为参照物,行李箱的位置发生变化,行李箱处于运动状态;
(2)行李箱放在安检机的传送带上一起水平向右做匀速直线运动,行李箱和传送带保持相对静止,行李箱处于平衡状态,水平方向上不受力,两者间摩擦力的大小为0N;
(3)当行李箱随传送带一起做匀速直线运动时,行李箱与传送带之间没有相对运动,也没有相对运动的趋势,所以两物体之间没有摩擦力的作用,而传送带对行李箱的支持力竖直向上,与物体运动的方向相互垂直,所以传动带对行李箱没有做功,即传送带的支持力对行李箱做功为0J。
【答案】(1)运动状态;(2)0;(3)0。
10.(2025•莲都区二模)如图所示,小科设计了两种测量摩擦力的方法。
(1)图甲中,根据________________原理,测量时必须沿水平方向匀速拉动木块才能测出木块受到的摩擦力。
(2)图乙中,将木块A、B叠放在水平桌面上,分别用弹簧测力计拉(B不会从A上落下),当A被匀速拉动5cm时,弹簧测力计a的示数为30N,弹簧测力计b的示数为90N,则B受到的摩擦力方向是________________,物体A克服地面摩擦力所做的功是________J。
【分析】(1)沿水平方向拉动木块,让木块做匀速直线运动,木块处于平衡状态,由平衡条件可知,滑动摩擦力等于拉力;
(2)对物体B进行受力分析,并结合二力平衡的条件判断出A、B间的滑动摩擦力;对A进行受力分析,A受到弹簧测力计b对A向右的拉力作用和桌面、B分别对A向左的摩擦力,根据W=fs求出物体A克服地面摩擦力所做的功。
【解析】(1)实验中必须沿水平方向匀速拉动木块,木块受到拉力和摩擦力是平衡力,根据二力平衡条件得到拉力和摩擦力大小相等;
(2)对B进行受力分析,当A被拉动时,B受到A对B向右的摩擦力和弹簧测力计a对B向左的拉力,由于B处于静止状态,因此弹簧测力计a的示数等于A、B两物体间的滑动摩擦力,即f1=Fa=30N,由力的作用相互性可知B对A的摩擦力是30N,物体A受到弹簧测力计b对A向右的拉力作用和桌面、B分别对A向左的摩擦力,由力的平衡得到A受到地面的摩擦力f2=Fa﹣f′1=90N﹣30N=60N,物体A克服地面摩擦力所做的功W=f2s=60N×0.05m=3J。
【答案】(1)二力平衡;(2)水平向右;3。
11.(2025•拱墅区校级二模)如图所示,用12N的水平拉力F拉滑轮,使重为10N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,物体B重为6N,弹簧测力计的示数为2N且不变。若不计滑轮、弹簧测力计及绳所受重力和绳与滑轮间的摩擦,则:
(1)地面受到的摩擦力大小为________N。滑轮移动的速度为________。
(2)在2s内,水平拉力F做功为________J。
【分析】(1)用12N的水平拉力F拉滑轮,使重为10N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,物块A受到向右的拉力F0,物体A受到平衡力的作用,F0的大小等于地面对A的摩擦力与物体B对物体A的摩擦力之和,物体B对A的摩擦力与A对B的摩擦力是相互作用力,物体A对B的摩擦力和弹簧测力计对B的拉力是一对平衡力,所以弹簧测力计对物体B的拉力等于物体A对B的摩擦力也等于B对A 的摩擦力,地面对A的摩擦力等于F0减去B对A的摩擦力,地面受到的摩擦力与地面对物体A的摩擦力是相互作用力;滑轮移动的速度是物体A移动速度的一半;
(2)动滑轮移动的速度和时间已知,移动的距离s=vt,拉力做的功W=Fs。
【解析】(1)物块A受到向右的拉力F06N,设地面、物体B对物体A的摩擦力分别为f1、f2,物体A在水平地面上匀速运动,受到平衡力的作用,F0=f1+f2,
A对B的摩擦力为f2′,f2与f2′是相互作用力,则有f2=f2′.,物体B相对地面处于静止状态,物体B受到平衡力的作用,f2′与弹簧测力计对B的拉力是一对平衡力,所以f2′=F′=2N,所以f2=2N,地面对A的摩擦力f1=F0﹣f2=6N﹣2N=4N,地面受到的摩擦力与地面对物体A的摩擦力是相互作用力,故地面受到的摩擦力f1′=f1=4N;滑轮一定的速度v0.1m/s
(2)动滑轮移动的距离s=v0t=0.1m/s×2s=0.2m,拉力做的功W=Fs=12N×0.2s=2.4J。
【答案】(1)4;0.1m/s;(2)2.4。
12.(2024•滨江区校级模拟)如图甲所示的地面清洁机器人,质量为3kg。机器人在水平地面运动时,所受推力F与速度v关系如图乙所示。求:
(1)该机器人受到的重力为多大?
(2)该机器人所提供的水平推力为300N时,匀速直线运动3m,水平推力做了多少功?
(3)该机器人在水平地面上以0.5m/s速度匀速直线运动时,水平推力的功率是多大?
【分析】(1)利用G=mg求该机器人受到的重力;
(2)知道该机器人所提供的水平推力和距离,利用W=Fs求水平推力做的功;
(3)该机器人在水平地面上的速度,由图乙得出此时的推力,利用P=Fv求水平推力的功率。
【解】(1)该机器人受到的重力:G=mg=3kg×9.8N/kg=29.4N;
(2)该机器人所提供的水平推力为300N时,匀速直线运动3m,水平推力做的功:W=Fs=300N×3m=900J;
(3)该机器人在水平地面上以0.5 m/s速度匀速直线运动时,由图乙可知此时的推力F′=150 N,则水平推力的功率:PF′v=150 N×0.5 m/s=75 W。
答:(1)该机器人受到的重力为29.4N;
(2)水平推力做的功为900J;
(3)水平推力的功率为75W。
13.(2024•拱墅区校级三模)如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”,填补了国内观光潜水器的空白,具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米,未搭乘乘客时的质量为23.9吨。
(1)该潜水器在下潜过程中,受到水的压强如何变化?________。
(2)潜水器在载人的过程中一直静止在海面上,若此时潜水器上有5人,总质量为300千克,计算该潜水器排开水的体积为多少?(ρ水取1×103千克/米3)
(3)若潜水器在水下运动时,所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒,则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功?
【分析】(1)下潜过程中,所处深度不断增大,由p=ρ水gh可知潜水器受到海水的压强的变化情况;
(2)对“蛟龙号”受力分析,潜水器在载人的过程中静止漂浮时受到的浮力大小等于潜水器和其载的人受到的总重力,再由F浮=ρ水gV排可求潜水器的体积;
(3)从潜水器所受海水阻力与速度的关系图象中读出潜水器在水下以0.2 米/秒的水平速度匀速运动时受到的阻力,利用二力平衡条件求出推力,利用速度公式求出距离,再利用W=Fs计算潜水器水平推力所做的功。
【解】(1)下潜过程中,所处深度不断增大,由p=ρ水gh可知潜水器受到海水的压强变大;
(2)潜水器在载人的过程中一直静止漂浮在海面上,F浮=G总=m总g=(300kg+23.9×1000kg)×10N/kg=2.42×105N;
由F浮=ρ水gV排可知,潜水器浸没在水中时排开水的体积为V排24.2m3;
(3)由潜水器所受海水阻力与速度的关系图象可知,潜水器在水下以0.2 m/s的水平速度匀速运动时受到的阻力为f=250N,潜水器在水下匀速运动时,水平推力与受到的阻力是一对平衡力,所以F=f=250N,根据v可得,潜水器运动的路程:s=vt=0.2m/s×10s=2m,潜水器水平推力所做的功:W=Fs=250N×2m=500J。
答:(1)变大;
(2)该潜水器排开水的体积是24.2m3;
(3)潜水器水平推力所做的功是500J。
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易错点05 明确功是能量转化的量度(4考点3陷阱点4题型)
中
目 录
易●错●考●点 1
◆易错一 正确判断力对物体做功 1
◆易错二 功与功率的区别与联系 2
◆易错三 图象中的功率问题 3
◆易错四 功和能的关系 3
易●错●陷●阱 3
★陷阱一 功和功率的计算容易出错 3
★陷阱二 做功“多少”与“快慢”的意义不同 4
★陷阱三 “能够做功”与“做了功”的区别 4
易●错●题●型 4
◆题型一 功的计算 5
◆题型二 功的大小比较 6
◆题型三 功率大小的比较 7
◆题型四 功率的计算 8
易●错●题●通●关 9
易●错●考●点
◆易错一 正确判断力对物体做功
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,就说这个力对物体做了功。
要判断力是否对物体做功,关键要看是否满足做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离,二者缺一不可,下列三种情况对物体都没有做功:
三种不做功的情况
举例
1.不劳无功:物体没有受到力的作用,但移动了一段距离
①某同学踢足球,足球离开脚后飞出了15m,在飞出这15m的过程中,水平方向没有力作用在足球上
②物体在光滑水平面做匀速运动。在水平方向没有受到力的作用,物体由于惯性二运动,因而没有力对物体做功。
2.劳而无功:物体虽然受到了力的作用,但是没有移动距离
一块很大的石头,小明用力推没有推动
3.垂直无功:物体受到了力的作用,同时也运动了距离,但是运动的方向和力的方向垂直
①人推着木箱在水平面上运动,这个运动方向与重力的方向垂直
②手用竖直向上的拉力提水桶,沿水平方向移动距离,这个拉力也没有对水桶做功。
★名师解析:关于克服阻力做功
如果物体在力的作用下移动的方向与一个力(阻力)的方向相反,我们就说物体克服这个力做功。
例如,在水平面上推动物体前进时,要克服摩擦力做功;提高物体时要克服重力做功,人在爬楼梯时,要克服自身重力做功。
◆易错二 功与功率的区别与联系
功(W)
功率(P)
概念
当一个力作用在物体上,物体在这个力作用下通过一段距离。这个力对物体做了功。
单位时间里完成功的多少。
单位
功的单位是力的单位与距离的单位的乘积牛·米,也叫焦耳。1J=1N·m。
功率的单位也是复合单位,焦/秒,叫做瓦特。1W=1J/S
计算
W=FS
【注】如果是重力做功可以写成,摩擦力做功。
(1)P=。其中:W是做的功,单位是J;t是做功用的时间,单位是s.P是功率,国际单位是瓦特,简称瓦,符号为W.其他单位:千瓦,符号为kW.单位换算:1 kW=103 W,1 W=1 J/s.
(2)P=F·v其中:F是力,单位是N;v是在力的作用下物体的速度,单位是m/s.
(3)变形公式W=P·t.
其它
(1)F与s具有同时性:即物体在受力的同时移动了距离,移动距离的同时受了力。公式中的F是使物体沿力F的方向通过距离s的过程中,始终作用在物体上的力,它的大小和方向都是不变的。
(2)F与s具有同向性:公式中的F是作用在物体上的力,s是物体在力F的方向上通过的距离。
(3)F与s具有同体性:即F与s对应同一个研究对象。
比较做功快慢的方法有:
①比较相同时间内做的功,做功多的做功快;
②比较做相同的功所用时间,所用时间少的做功快;
③比较功和时间的比值,比值大的做功快。
说明
功率与功是两个不同的物理量,“功”表示做功的“多少”,而“功率”则表示做功的“快慢”,“多少”与“快慢”的意义不一样,只有在做功时间相同时,做功多的就做功快;否则,做功多不一定做功就快,即“功率”不一定就大,也就是说:功率与功和时间两个因素有关。
◆易错三 图象中的功率问题
与功率相关的图象一般有s-t 图像和v-t 图像两种。
(1)s-t 图像是倾斜直线或v-t 图像平行于时间轴,说明物体做匀速直线运动,倾斜程度大的速度大。此时,拉力或牵引力不变。根据P=F v可知,速度大的功率大。
(2)v-t 图像是倾斜直线,说明物体速度均匀增大(或减小),拉力或牵引力不变时,根据P=F v可知,速度增大(或减小),功率增大(或减小)。
◆易错四 功和能的关系
1.一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,所以能量和功的单位都是焦耳。
2.功的实质:做功的过程实质上就是能量转化的过程,物体做多少功就有多少能量转化为其他形式的能,所以功是能量转化多少的一种量度。
3.功能转换关系的应用
能量不会凭空的消失,也不会凭空的创造。增大的能量肯定有来处(肯定有其他能量转换过来),减小的能量肯定有去处(肯定有转换成其他能量)。
例如:物体从A点静止滑下,到C点刚好静止,求BC段摩擦力大小。AB段光滑,水平的BC段粗糙,BC段长S。
①AB光滑,机械能没有对外转化出去,机械能守恒,能量没有损耗。
②比较C点与A点具有的能量,发现C点比A点少了mgh的能量(重力势能),少掉的能量mgh肯定转化成了其他形式的能量,在BC段克服摩擦力做功转化为内能。
③即减少的能量=克服摩擦力做功转化的内能 mgh=fS f=mgh/S
易●错●陷●阱
★陷阱一 功和功率的计算容易出错
1.正确使用功的公式计算时应注意的问题:
(1)分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力。
当力或运动状态发生变化时,要分阶段计算,最后进行相加。
(2)公式中s一定是在力的方向上通过的距离,与力F相对应。
力对物体做功时,物体的移动方向并非一定要与力的方向完全一致,移动的方向和力的方向有夹角(夹角不等于90°)时力也对物体做功。如图中,小车在斜向上拉力的作用下在水平地面上运动,重力对物体不做功,拉力对物体做功。
若力和物体在力的方向上通过的距离都相等,那么力所做的功就相等。
(3)特别注意:物体在力的方向上移动距离s的全过程中,力F是否始终作用在物体。
2.公式 如何理解和应用
因为,所以,如果一台机器的功率一定时,牵引力越大,速度就越小;牵引力越小,速度越大。当牵引力大小不变时,速度越大,功率也越大;同样,当速度大小不变时,牵引力越大,功率也越大。
此公式适用于如下情况:
(1)物体在拉力的作用下,以速度沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积,即。
(2)在功率一定时,力与速度成反比。在生活中,当汽车上坡、汽车启动、拖拉机耕田时,因为功率不变,故司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
★陷阱二 做功“多少”与“快慢”的意义不同
做功多的不一定做功快,做功少的不一定做功慢。只有做功时间相同时,做功多的做功才快,即功率才大所以描述功率时不能说物体做功越多,功率越大,也要注意时间的多少般叙述为单位时间内(或相同时间内)物体做功越多,功率越大。
★陷阱三 “能够做功”与“做了功”的区别
物体“能够做功”与“做了功”是两个不同的概念。“能够做功”表示物体具有做功的本领,与做不做功没关系。“做了功”表示结果,是物体对另一个物体施力并经过一段距离后取得了成效。
易●错●题●型
◆题型一 功的计算
1.如图所示滑轮组,不计绳重和滑轮摩擦。用力F水平向右拉动绳端,使重物A以0.1m/s的速度做匀速直线运动,已知拉力F的功率为10W,物体A重150N,则( )
A.拉力F的大小为40N
B.拉力F做功的大小为75J
C.物体A受到的摩擦阻力大小为100N
D.绳端的移动速度为0.3m/s
2.如图甲所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示,若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是( )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5N
B.0~2s内拉力F等于7N
C.2~6s内拉力F等于5N
D.2~6s内拉力F做了84J的功
3.(2025•仙居县二模)小科用如图甲所示的方式把重为700N货物搬往高台,发现非常吃力,于是他找来一块木板,搭成图乙所示的斜面,斜面长2m、高1m,然后站在高台上借助一根绳子沿斜面把货物拉上了高台,拉力做功为1000J。
(1)小科将货物沿斜面拉上高台所做的有用功为________J。
(2)货物受到斜面的摩擦力大小为________N。
(3)利用斜面搬运货物的优点是________ 。
◆题型二 功的大小比较
4.(2024•杭州模拟)如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力F1将物体从A拉到O,再改用拉力F2将物体从O拉到C,其中LAO=LOB,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力F1在AO段所做的功为W1,拉力F2在OB段所做的功为W2,物体在AO段受到的摩擦力为f1,在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是( )
A.W1>W2 B.W1<W2 C.f1>f2 D.f1<f2
5.小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,关于做功大小的下列说法正确的是( )
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
6.(2025•鹿城区校级三模)如图,一个重为10牛的物体在大小为6牛的拉力F的作用下,先后经过光滑的水平面和粗糙的斜面,AB和CD段距的离均为2米,CD间的垂直高度为1米。
(1)物体在CD段运动时,物体所受重力的方向是________________。
(2)物体通过AB和CD段时,力F做功分别为W1和W2,则W1________ W2(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)若已知物体在斜面上匀速运动,则斜面CD段物体所受的摩擦力大小为________牛。
◆题型三 功率大小的比较
7.(2023•鹿城区模拟)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匀速直线运动,两次拉动木块得到的s﹣t关系图象如图乙所示。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
8.(2025•上虞区二模)如图1所示,水平拉力F1作用在物体甲上,使其沿水平面以速度v1向右做匀速直线运动;如图2所示,在甲上放置物体乙,水平拉力F2作用在甲上,使两物体一起沿同一水平面以速度v2向右做匀速直线运动。F1和F2作用时间均为t,忽略空气阻力,下列判断正确的是( )
A.v1一定小于v2
B.F1一定小于F2
C.F1做的功一定小于F2做的功
D.F1的功率一定小于F2的功率
9.(2024•温州模拟)如图所示,分别用甲、乙两种滑轮,把同一物体在相同时间内匀速提升相同高度(不计绳重、滑轮重和摩擦),所用拉力分别是F甲和F乙,拉力的功率分别是P甲和P乙,则( )
A.F甲=F乙 B.F甲>F乙 C.P甲=P乙 D.P甲<P乙
◆题型四 功率的计算
10.(2024•舟山三模)小科同学在单杠上做“引体向上”锻炼身体,1分钟完成了15次,根据如图信息,对小科完成一次引体向上的描述符合实际的是( )
A.所受重力约为60N
B.上升高度约为1m
C.克服重力所做的功约为300J
D.克服重力所做功的功率约为200W
11.(2025•西湖区校级三模)如图甲所示,用弹簧测力计水平拉动木块,使它在水平长木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的两段图像,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块受到的拉力为3.8N
B.木块在AB段和BC段受到的滑动摩擦力之比为1:2
C.AB段和BC段拉力做功的功率之比为2:1
D.AB段木块受平衡力作用,BC段木块受力不平衡
12.(2025•浙江模拟)每年的8月8日是我国全民健身日,某社区组织进行引体向上比赛。小科的质量是60kg,做引体向上时,每次身体重心向上移动0.6m。小科用了20s就完成8个引体向上动作,获得小组第一名。小科每完成一个引体向上,克服重力做的功为________,20s内克服重力做功的平均功率是________。
易●错●题●通●关
1.如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N,已知A的质量是1kg,B的质量为0.5kg。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是( )
A.物体A对地面的压力为10N
B.绳子拉物体A的功率为2W
C.物体B受到的摩擦力为3N,方向水平向右
D.在运动过程中若将拉力F增大到12N,弹簧测力计的示数仍为3N
2.(2023•宁波模拟)如图是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程,分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量(用斜影表示)的是( )
A. B.
C. D.
3.(2024•瓯海区校级模拟)如图所示,绳子通过一个定滑轮悬挂一个重100N的物体,一人拉着绳端从A向B走过6m用了5s,物体被匀速提高2m,若不计绳与滑轮的摩擦和绳重,则下列说法正确的是( )
A.人拉绳子做功为200J,平均功率为40W
B.拉力大于100N,功率为120W
C.拉力做功为600J,功率为120W
D.人的拉力拉过的距离不知,无法求出拉力做的功和功率
4.(2023•海曙区一模)如图甲,用滑轮组将重为120N的物体匀速提起,在5s内绳子自由端移动的距离为3m,如图乙是拉力F与绳子自由端移动距离s的关系图象,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.物体上升的速度为0.6m/s
B.拉力的功率为40W
C.动滑轮重为20N
D.图乙阴影部分面积可以表示为拉力F所做的功
5.(2025•滨江区校级模拟)如图所示是小明在做引体向上时的锻炼场景。小明的质量为60kg,做一次引体向上需克服重力做功为________J,如果小明1min完成10个引体向上,则他的功率是________W。(g取10N/kg)
6.(2024•三台县二模)如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的40%,她在1min内做了40个仰卧起坐,每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m,则她在1min内克服重力做的功为________J,功率为________W。
7.(2024•台州三模)研究人员对某型号的电动自行车进行了测试,他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。
(1)行驶过程中,0~2秒内电动自行车受到的摩擦力为________N。
(2)电动自行车匀速行驶时牵引力做功的功率为________W。
8.(2024•余姚市模拟)2023年5月24日,以“机器智联、赋能万物”为主题的第八届中国机器人峰会暨智能经济人才峰会在宁波余姚开幕。大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。如图所示,参观者戴上该设备,轻松地将40kg的物体匀速举高1m,用时0.5s,此过程中对物体做功的功率为 800 W。
9.(2025•缙云县一模)乘坐动车时“大包小包”均要过安检,如图质量为10千克的行李箱放在安检机的传送带上一起水平向右做匀速直线运动。
(1)以地面为参照物,行李箱处于________________(填“静止状态”或“运动状态”);
(2)当行李箱和传送带保持相对静止,两者间摩擦力的大小为________牛;
(3)当行李箱和传送带一起以0.5米/秒的速度向右匀速运动10秒,传送带的支持力对行李箱做功为________ 焦。
10.(2025•莲都区二模)如图所示,小科设计了两种测量摩擦力的方法。
(1)图甲中,根据________________原理,测量时必须沿水平方向匀速拉动木块才能测出木块受到的摩擦力。
(2)图乙中,将木块A、B叠放在水平桌面上,分别用弹簧测力计拉(B不会从A上落下),当A被匀速拉动5cm时,弹簧测力计a的示数为30N,弹簧测力计b的示数为90N,则B受到的摩擦力方向是________________,物体A克服地面摩擦力所做的功是________J。
11.(2025•拱墅区校级二模)如图所示,用12N的水平拉力F拉滑轮,使重为10N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,物体B重为6N,弹簧测力计的示数为2N且不变。若不计滑轮、弹簧测力计及绳所受重力和绳与滑轮间的摩擦,则:
(1)地面受到的摩擦力大小为________N。滑轮移动的速度为________。
(2)在2s内,水平拉力F做功为________J。
12.(2024•滨江区校级模拟)如图甲所示的地面清洁机器人,质量为3kg。机器人在水平地面运动时,所受推力F与速度v关系如图乙所示。求:
(1)该机器人受到的重力为多大?
(2)该机器人所提供的水平推力为300N时,匀速直线运动3m,水平推力做了多少功?
(3)该机器人在水平地面上以0.5m/s速度匀速直线运动时,水平推力的功率是多大?
13.(2024•拱墅区校级三模)如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”,填补了国内观光潜水器的空白,具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米,未搭乘乘客时的质量为23.9吨。
(1)该潜水器在下潜过程中,受到水的压强如何变化?________。
(2)潜水器在载人的过程中一直静止在海面上,若此时潜水器上有5人,总质量为300千克,计算该潜水器排开水的体积为多少?(ρ水取1×103千克/米3)
(3)若潜水器在水下运动时,所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒,则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功?
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