3.功 功率
知识点 1 功的概念
1.如图所示,小聪用力拉箱子,箱子被拉走了;小明用力推箱子,箱子没有被推动。根据做功的两个必要因素:一是 ,二是 ,我们说
对箱子做了功, 没有对箱子做功。(后两空均选填“小聪”或“小明”)
2.如图所示是人对物体施力的几种情景,其中力对物体做了功的是 ( )
知识点 2 功的计算
3.一名普通中学生从地上拿起一个鸡蛋,并把它缓缓举过头顶,在此过程中他对鸡蛋做的功约为 ( )
A.100 J B.10 J C.1 J D.0.1 J
4.在水平地面上,用50 N的力沿水平方向拉着重为100 N的小车前进4 m。拉力做功为
J,重力做功为 J。
知识点 3 功率及其计算
5.我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢,如图所示,用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同,这里所用的判断方法是:做功时间相同,比较 ;另一种判断方法是:
相同,比较 。
6.下列关于功率的说法,正确的是 ( )
A.功率大的机械做功一定多 B.功率小的机械做功一定慢
C.做功较多的机械,功率较大 D.做功时间较长的机械,功率较小
7.(2020贵港)如图所示,在3 N的拉力F作用下,重为20 N的物体A以0.2 m/s的速度匀速移动了0.4 m,不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦,则拉力所做的功是 J,功率是
W。
知识点 4 功的原理
8.功的原理表明了使用机械做功时 ( )
A.任何机械都可以省力 B.任何机械都可以省距离
C.有些机械既能省力又可以省距离 D.任何机械都不能省功
9.两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s)-时间(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:v1>v2 B.0~6 s两次拉力对物体做功的功率:P1
C.两次物体所受的拉力:F1=F2 D.0~6 s两次拉力对物体所做的功:W1>W2
10.青少年在安静思考问题时,心脏推动血液流动的功率约为1.5 W,则某中学生在考试的2 h内,心脏做功约为 J。用这些功可以让一个质量为50 kg的物体匀速升高 m。(g取10 N/kg)
11.甲、乙两辆功率相等的汽车,如果在相等的时间内匀速通过的路程之比为2∶1,那么它们的牵引力之比为 ,它们做的功之比为 。
12.某汽车发动机输出功率为30 kW,恰能以15 m/s的速度在水平路面匀速行驶4.5 km,其间发动机共做功 J,汽车行驶时受到的阻力为 N。当汽车上坡时,只能保持36 km/h的速度匀速行驶,此时汽车发动机的牵引力为 N。
13.如图甲所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示。则1~3 s内木箱做 (选填“匀速”或“变速”)运动;3~5 s内推力对木箱做的功是 J,功率是 W。
14.(2020赤峰)学完《功率》一节后,老师布置了一项实践性作业:利用生活中的测量工具,设计一种测量自己上楼功率的方案。请补充未完成的步骤(需要测量的物理量用相应的字母表示):
(1) 。
(2)用皮尺测出所上楼梯的总高度h。
(3) 。
(4)上楼功率的表达式P= (g值用该字母表示即可)。
15.一辆小轿车以15 m/s的速度在水平公路上匀速直线行驶,受到的阻力是1200 N。小轿车沿水平路面匀速行驶300 m后驶上一个斜坡。设行驶过程中小轿车的功率始终保持不变。求:
(1)在水平路面上行驶时小轿车牵引力所做的功。
(2)行驶过程中小轿车的功率。
(3)要使小轿车上坡时的牵引力增大为在水平路面上行驶时的1.5倍,其上坡时的行驶速度应为多少。
考|题|展|示
16.(2021宜昌)小勇放学后,背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m,用时3 min,又用1 min爬上了大约9 m高的四楼回到了家,小勇的重力为600 N。则他在回家过程中对书包所做的功为 J,他所做总功的功率是 W。
3.功 功率
1.[教材图片信息题,P82 图 1] 有力作用在物体上 物体在力的方向上移动的距离 小聪 小明
2.A 3.C 4.200 0 5.做功多少 做功多少 做功所用时间
6.B 7.2.4 1.2 8.D
9.B 由图像可知,在相同时间内,物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,所以v1>v2,故A正确。
同一物体,则重力不变,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;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:F1=F2=f,故C正确。
由图像可知,0~6 s物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,又知两次拉力相等,根据W=Fs可知W1>W2,故D正确。0~6 s,时间相同,且W1>W2;根据P=可知,0~6 s两次拉力对物体做功的功率:P1>P2,故B错误。
10.10800 21.6
11.1∶2 1∶1 两车在相等的时间内匀速通过路程之比为2∶1,则由v=得:=,
两车功率相等,由P=Fv得:==;
因两车功率和运动时间均相同,由W=Pt得:做功之比为1∶1。
12.9×106 2000 3000 汽车功率P=30 kW=3×104 W,速度v1=15 m/s,v2=36 km/h=10 m/s;
根据v=可知行驶的时间:t===300 s,
汽车发动机做功:W=Pt=3×104 W×300 s=9×106 J,
根据P===Fv可知汽车的牵引力:F1===2000 N,
汽车做匀速运动,处于平衡状态,阻力等于牵引力,则阻力f=F1=2000 N,
根据P=Fv可知当汽车以36 km/h的速度匀速上坡时,汽车的牵引力:
F2===3000 N。
13.变速 400 200 (1)由v-t图像可知,1~3 s内木箱的速度逐渐增大,则木箱做变速运动。
(2)从F-t图像可知,3~5 s内木箱受到的推力F=200 N,
由v-t图像可知,3~5 s内木箱做匀速直线运动,其速度为1 m/s,
3~5 s内木箱移动的距离:
s=vt=1 m/s×2 s=2 m,
则3~5 s内推力对木箱做的功:
W=Fs=200 N×2 m=400 J。
功率:P===200 W。
14.(1)用台秤测出自身质量为m
(3)用停表测量出上楼所用的时间t (4)
(1)用台秤测出自身的质量为m;(2)用皮尺测出所上楼梯的总高度h;(3)用停表测量出上楼所用的时间t;(4)上楼功率的表达式:P===。
15.(1)小轿车在水平路面上匀速直线行驶,则牵引力F1=F阻=1200 N,
小轿车牵引力所做的功:W=F1s=1200 N×300 m=3.6×105 J。
(2)小轿车在水平路面上匀速行驶的时间:
t===20 s,
小轿车的功率:P1===1.8×104 W。
(3)P===Fv,
因为P1=P2,所以F1v1=F2v2,
即v2====10 m/s。
16.360 24 (1)小勇在水平路面上行走时,对书包的作用力竖直向上,但在竖直方向上移动的距离是0,此过程对书包做功为0 J;
在登楼时,将书包提升,克服书包重力做的功:W=G书包h=40 N×9 m=360 J,
即他在回家的过程中对书包所做的功为360 J;
(2)同理可得他在回家的过程中克服自身重力所做的功:
W'=G人h=600 N×9 m=5400 J;
他所做的总功:W总=360 J+5400 J=5760 J,
总时间:t=3 min+1 min=4 min=240 s,
他所做总功的功率:P===24 W。