3.3能量转化的量度（科学功率的计算与应用 ）同步练习（含解析）

2021-2022学年浙教版科学功率的计算与应用
一．选择题（共8小题）
1．
2020年新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，打喷嚏可以将飞沫喷到15m之外，有关专家研究得出打喷嚏时口腔对气流的作用力约为0.14N，气流喷出的速度可达150km/h，约为42m/s。估算人打一次喷嚏做功的最大功率的为（　　）
A．75W
B．5.9W
C．2.1W
D．60W
2．引体向上是中学生体育测试的项目之一，若一个普通中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　）
A．5W
B．20W
C．100W
D．400W
3．跳伞运动员连同装置共重800N，她从悬停静止的直升飞机上竖直向下跳伞，下落时速度随时间的变化图象如图所示，只考虑人受到的重力和空气阻力。以下说法中正确的是（　　）
A．前40s内人的平均速度是60m/s
B．若前20s内下落了1000m，则这段时间内重力做功的功率是4×104W
C．从第20s到第30s，人的重力势能转化为动能，机械能保持不变
D．在第30s（未开伞）时和在第80s（已开伞）时人所受空气阻力不同
4．甲、乙两人分别使用两套滑轮组，将同样重的物体匀速提升相同高度，所用滑轮组的机械效率分别为80%和60%，甲用1min，乙用0.5min，则两人所做的功之比和功率之比分别为（　　）
A．8：3，4：3
B．3：4，3：8
C．3：8，3：16
D．2：3，1：3
5．质量为50kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图象可估算出该同学在1min内克服重力做功的平均功率为（g取10N/kg）（　　）
A．30W
B．45W
C．90W
D．150W
6．爷爷与小宁进行爬山比赛，选择相同的起点和终点。爷爷和小宁体重之比G1：G2=3：2，所用时间之比t1：t2=4：3，爷爷克服重力做功为W1、功率为P1，小宁克服重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是（　　）
A．W1
：W2
=1：1
B．W1：W2
=2：3
C．P1：P2
=8：9
D．P1：P2
=9：8
7．关于功率以下说法中正确的是（　　）
A．据
P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大
B．据
P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比
C．据
P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D．根据
P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比
8．甲、乙两人匀速跑上楼的功率之比是3：2，两人体重之比为2：1，甲跑上楼用的时间是t1，若开动传送带或电梯把甲送上楼用的时间是t2，当乙用原来速度从向上开动的电梯跑上楼时，所用时间是（　　）
A．
B．
C．
D．
　
二．填空题（共6小题）
9．如图，小虎利用斜面将一个19.2N重的物块匀速拉到高h处，所用时间为4s。物体受到的摩擦力为2N，图中s=3m，h=1m，则小虎做功的功率为　　W，小虎沿斜面向上用的拉力为　　N。
10．一台功率恒定的动力机器，能以1.0m/s的速度匀速提升一个质量为1.0×103kg的重物，若用这台机器匀速提升另一个质量为1.5×103kg的重物，则重物的速度为　　m/s；这台动力机器的功率为　　W．（g取10N/kg）
11．如图，水平地面上一个重为100N的物体，在大小为20N的水平拉力F的作用下向左做匀速直线运动，在10s的时间内通过的距离为4m。物体运动过程中拉力F做功为　　J，拉力F做功的功率为　　W。
12．小军站在斜面顶端，如图甲所示，已知斜面长4m，高2m。他用平行于斜面向上的70N的拉力在10s内，将100N重的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，则斜面对木块的支持力做功为　　J，拉力做功的功率为　　W。
13．火神山医院的修建，再一次体现出了“中国速度”，从方案设计到建成交付仅用10天。如图是司机王师傅驾驶一辆载货汽车从坡底AB爬到坡顶CD的示意图。有经验的王师傅将车开到B点上坡时，换挡减速，油门踩到底，稳稳的将车开到了坡顶CD，王师傅换挡减速的目的是为了　　汽车的牵引力；油门踩到底时，汽车的功率达到最大且恒定，请你从能量转化的角度解释，为什么油门踩到底时功率是恒定的：　　。
14．汽车在水平公路上匀速前进时，受到的运动阻力为8×103N．若汽车的功率为80kW，则汽车的行驶速度为　　m/s。
　
三．计算题（共4小题）
15．如图所示，水平地面上M点有一质量为60kg的箱子，现用水平向左的推力将箱子沿直线匀速推至N点，所用时间30s，MN间的距离为15m（g=10N/kg）。求：
（1）箱子所受的重力；
（2）箱子运动的速度；
（3）若箱子在运动过程中所受阻力为自身重力的0.2倍，则从M点推至N点的过程中推力对箱子做功的功率。
16．周末，小红在操场上遥控一架小型无人机匀速竖直上升，无人机重力为14N，若无人机在10s内上升高度为30m，求：
（1）无人机上升的速度；
（2）无人机的功率。
17．一辆重型卡车匀速行驶时发动机的功率为2×105W，速度20m/s，汽车行驶7200s，请你计算
（1）发动机所做的功是多少？
（2）卡车的牵引力是多少？
18．
“国之润，自疏浚始”。新一代国之重器“天鲲号”绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。
（1）“天鲲号”以功率P1=6600kW进行绞吸，同时以功率P2=13400kW向远处输送岩石泥沙，工作时间t=10min，共做功多少焦？
（2）“天鲲号”绞刀的工作原理与家用破壁机相似。某破壁机的额定电压U=220V，额定电流I=10A．“天鲲号”绞刀以功率P1=6600kW工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？
　
2021-2022学年浙教版科学功率的计算与应用
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．解：打喷嚏时口腔对气流的作用力约为0.14N，气流喷出的速度可达150km/h，约为42m/s，则功率为：P=Fv=0.14N×42m/s=5.88W，故B符合题意。
故选：B。
　
2．解：学生的体重约为50kg，每次引体向上上升的高度约为0.5m，
则做一次引体向上克服重力做功：W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.5m=250J，
在30秒内完成12次引体向上，30s共做功：W′=12W=12×250J=3000J；
全过程克服重力做功的平均功率为：P===100W，故C正确，ABD错误；
故选：C。
　
3．解：A、由图象知在开始的时间内人做加速运动，大约在17s到40s保持6m/s做匀速直线运动，所以前40s内人的平均速度小于60m/s，故A错误；
B、若前20s内下落了1000m，则这段时间内重力做功的功率是：P====4×104W，故B正确；
C、由图象知，从第20s到第30s人做匀速直线运动，速度不变，质量不变，动能不变，高度减小，人的重力势能减小，机械能减小，故C错误；
D、由图知，在第30s时和第80s时人都做匀速运动，阻力和重力都是平衡力，重力不变，则阻力不变，即人在第30s时所受空气阻力等于第80s时所受空气阻力，故D错误。
故选：B。
　
4．解：两人所做功之比，
功率之比。
故选：B。
　
5．解：该同学所受重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N；
跳一次所用时间：t1=s；
1min内所跳的次数：n==180；
起跳的最大高度h=0.1m，
克服重力做功：W=G?nh=500N×180×0.1m=9000J；
1min内克服重力做功的平均功率：
P===150W。
故选：D。
　
6．解：AB、由W=Gh可得，爷爷与小宁克服重力做功之比：===，故AB错误；
CD、根据P=可知，爷爷与小宁的功率之比为：==×=×=9：8，故C错误，D正确。
故选：D。
　
7．解：A、据P=可知，在相同时间内，做功多的机器，功率一定大，但选项A缺少“相同时间”这一条件，故A错误。
BD、据P=Fv可知，发动机功率一定时，牵引力与运动速度成反比，故B错误，D正确；
C、根据P=可知，知道时间t内机器所做的功，就可以求得这段时间内做功的平均功率，但不能得出任一时刻机器做功的功率，故C错误。
故选：D。
　
8．解：甲、乙的重力之比=，功率之比=，
由P===Fv=Gv得他们的速度之比：
==×=×=，
所以v乙=v甲；
设扶梯高度为h，则甲的速度v甲=，所以h=v甲t1；
扶梯速度v梯=；
当乙用原来的速度沿向上开动的扶梯跑上楼时，所用的时间为：
t乙====。
故选：B。
　
二．填空题（共6小题）
9．解：（1）使用斜面时做的有用功：W有用=Gh=19.2N×1m=19.2J；
额外功：W额=fs=2N×3m=6J，
则总功：W总=W有用+W额外=19.2J+6J=25.2J，
小虎做功的功率：
P===6.3W；
（2）由W总=Fs公式变形可得，小虎沿斜面向上用的拉力：
F===8.4N。
故答案为：6.3；8.4。
　
10．解：匀速提升一个质量为1.0×103kg的重物时，重物处于平衡状态，
由二力平衡条件可得物体受到的拉力：
F=G=mg=1.0×103kg×10N/kg=1.0×104N，
则这台动力机器的功率：
P=Fv=1.0×104N×1.0m/s=1×104W；
当用这台机器匀速提升另一个质量为1.5×103kg的重物时，由二力平衡条件可得该物体受到的拉力：
F′=G′=m′g=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N，
由题知该机器的功率恒定，则由P=Fv可得，该重物的速度：
v′==≈0.67m/s。
故答案为：0.67；1×104。
　
11．解：用20N的水平拉力，拉着物体向左做匀速直线运动，在10s的时间内通过的距离为4m，拉力F做的功：
W=Fs=20N×4m=80J，
拉力F做功的功率：
P===8W。
故答案为：80；8。
　
12．解：斜面对木块的支持力垂直于斜面向上，沿斜面拉动木块时，木块在支持力的方向上没有移动距离，故斜面对木块的支持力做功为0J。
拉力对木块做的功：W=Fs=70N×4m=280J，
则拉力做功的功率：P===28W。
故答案为：0；28。
　
13．解：汽车上坡时，发动机的功率一定，由P=Fv可知，换挡减速是为了增大汽车上坡的牵引力；
油门踩到底时，相同时间内，燃烧汽油的质量相同，汽油放出的热量相同，转化为的机械能相同，根据P=可知，汽车的功率是相同的。
故答案为：增大；相同时间内，燃烧汽油的质量相同，汽油放出的热量相同，转化为的机械能相同，根据P=可知，汽车的功率是相同的。
　
14．解：（1）由题知，汽车做匀速直线运动，所以汽车受平衡力作用，水平方向的牵引力与阻力平衡，
则汽车的牵引力：F=f=8×103N；
（2）由P===Fv可得，汽车的行驶速度：
v===10m/s。
故答案为：10。
　
三．计算题（共4小题）
15．解：（1）箱子所受的重力为：G=mg=60kg×10N/kg=600N；
（2）箱子运动的速度为：v===0.5m/s；
（3）箱子在运动过程中所受阻力为自身重力的0.2倍，则阻力为：f=G×0.2=600N×0.2=120N；
由于箱子做匀速直线运动，则水平方向上受力平衡，根据二力平衡条件可知，推力F=f=120N；
则推力的功率为：P=Fv=120N×0.5m/s=60W。
答：（1）箱子所受的重力为600N；
（2）箱子运动的速度为0.5m/s；
（3）推力对箱子做功的功率为60W。
　
16．解：（1）无人机上升的速度为：v===3m/s；
（2）因为无人机匀速竖直上升，则无人机的升力F=G=14N；
无人机的功率为：P=Fv=14N×3m/s=42W。
答：（1）无人机上升的速度为3m/s；
（2）无人机的功率为42W。
　
17．解：（1）因为P=，
所以发动机做的功：
W=Pt=2×105W×7200s=14.4×108J；
（2）由P===Fv可得汽车牵引力：
F===1×104N；
答：（1）发动机做的功是14.4×108J；
（2）卡车的牵引力是1×104N。
　
18．解：（1）“天鲲号”工作时的总功率：
P=P1+P2=6600kW+13400kW=20000kW=2×107W，
工作时间t=10min，所做的总功：
W=Pt=2×107W×10×60s=1.2×1010J；
（2）每台破壁机的功率：
P0=UI=220V×10A=2200W，
“天鲲号”绞刀以功率P1=6600kW工作，相当于破壁机正常工作的台数：
n===3000（台）。
答：（1）共做功1.2×1010J；
（2）相当于3000台这种破壁机正常工作消耗的总功率。