3.3能量转化的量度 同步练习（含解析）

3.3 能量转化的量度
一 、选择题
1.当两台机器正常工作时， 功率大的机器一定比功率小的机器( )
A．做功多 B．做功少 C．做功快 D．做功慢
2.亮亮和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为 5kg 的大米， 从一楼爬到三楼，爸爸用时较短， 则
亮亮与爸爸所做的( )
A．有用功相等 B．总功相等
C．总功率相等 D．有用功和总功的比值相等
3.登楼梯比赛时， 某同学从底楼匀速登上五楼， 共用了 12 s，该同学登楼时克服重力做功的功率最接
近于 ( )
A．500 W B．100 W C．50 W D．10 W
4.下列关于物体是否做功的说法中正确的是( )
A．足球在水平地面上滚动，足球受到的重力对足球做了功
B．小刚从地上提起一桶水的过程中， 小刚对水桶的拉力做了功
C．举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃竖直向上的支持力做了功
D．起重机吊着钢筋水平匀速移动一段距离，起重机对钢筋竖直向上的拉力做了功
5.如图，用大小相等的拉力 F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间
tab＞tcd ，运动距离 sab=scd ，比较两种情况下拉力所做的功和功率( )
A．ab 段做功较多 B．ab 段与 cd 段的功一样多
C．ab 段功率较大 D．ab 段与 cd 段的功率一样大
6.如图所示，分别用竖直向上的拉力 F1 、F2 拉着同一物体沿着竖直墙壁做匀速直线运动，甲、乙两图
中物体均与竖直墙壁接触，已知运动的距离均为 s，v1第 1 页（共 10 页）
A．甲图中物体受到的摩擦力竖直向下
B．拉力 F1 大于 F2
C．拉力 F1 和 F2 做功一样多
D．拉力 F1 做功的功率比 F2 大
7.如图所示， 一个物体由 A 点从静止开始下落， 相继经过 B、C 两点，AB＝BC。物体在 AB 段重力做功
W1 ，做功功率 P1 ；在 BC 段重力做功 W2 ，做功功率 P2 ，则下列关系正确的是( )
A．W1 ≠W2 ，P1 ≠P2 B．W1 ＝W2 ，P1 ＝P2
C．W1 ＝W2 ，P1＞P2 D．W1 ＝W2 ，P1＜P2
8.如图所示， 用 10N 的水平推力推着重为 60N 的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了 60J
的功， 则在这一过程中( )
A．物体一定受到 10N 的摩擦力
B．重力做的功一定为 360J
C．物体一定运动了 1m
D．物体一定运动了 6m
9.如图所示， 塔式起重机下挂着重物， 在下列三种情形中： ①重物静止不动； ②重物匀速向上运动；
③重物沿水平方向匀速移动。下列关于钢索拉力对重物做功的判断及其原因的分析，正确的是( )
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A．只有情形①③做了功，因为重物的机械能发生了变化
B．只有情形②做了功， 因为重物的机械能发生了变化
C．只有情形①③做了功，因为起重机消耗了能量
D．只有情形②做了功， 因为起重机消耗了能量
10.小球从某高度由静止下落过程中速度逐渐增大，这个过程中， 物体下落的路程与时间的关系式为 h
= gt2 ，能正确描述重力对该球做功大小与时间关系的图象是
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A.
B.
C.
D.
二 、填空题
11.质量为 1000kg 的汽车以恒定的功率从静止开始启动，经过 4 分钟后达到最大速度 20m/s，假设汽车 在这一过程中阻力恒定， 且阻力 f＝2000N，则汽车达到最大速度时发动机的功率为 W，这段时
间内发动机做的功为 J。
12.小刚要锯开厚度均匀的木板，每拉一次， 锯条移动的距离为 0.3m，所用的力为 180N，连续拉锯 50
次用了 1min，这个过程中小刚做功为 J，功率是 W。
13.如图所示， 水平桌面的右端固定一个不计摩擦的定滑轮， 轻质小盘通过 一根绕过定滑轮的细轻绳 与桌面上质量为 0.5kg 的木块相连。当小盘内放 2 个砝码时， 木块刚好可以匀速向右移动， 已知每个
砝码的重力为 0.5N。现用一个水平向左的拉力 F 将木块匀速向左拉动，砝码在 2s 内上升了 0.5m。求：
（1）当木块匀速向右移动时，所受摩擦力的大小是 牛。
（2）砝码上升 0.5m，拉力 F 做功的功率是 瓦。
三 、实验题
14.学习功率的知识后， 小明和几位同学准备开展“比一比谁在爬楼过程中的功率大”的活动。
（1）如何比较同学上楼功率，可以有多种方案：
①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；
②控制爬楼的时间相同， 测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；
③控制爬楼的高度相同， 测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。
可行的是 ：
A．只有①B．只有①②C．只有②③D. ①②③都可以。
（2）如果要求估测每位同学功率的大小，可根据方案 （填序号），选择必须的测量工具： 刻
度尺、体重计和 。
（3）相互合作， 估测每位同学的上楼功率的数据并记录在自己设计的表格中，根据测量所选方案，填
写表格中空缺的栏目内容 。
质量 m/kg 上楼高度 h/m
… … …
（4）功率表达式： （用符号表示）。
四 、解答题
15.某型号汽车发动机的额定功率为 8000W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是 1600N。额定功率
下，当汽车匀速行驶时， 求：
（1）发动机所提供的牵引力大小。
（2）行驶速度的大小。
（3）行驶 10min 牵引力所做的功。
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3.3 能量转化的量度答案解析
一 、选择题
1.C
【解析】机器的功率大， 知单位时间内完成的功多，做功就快，所以功率大的机器一定比功率小的机
器做功快， 故 C 正确，A．B、D 错误．故选 C.
功率是反映做功快慢的物理量， 不是反映做功的多少.
2.A
【解析】因二人所提重物重力相同， 上升的高度相同， 故由 W=FS 可知， 二人做的有用功一样多， 所以
A 选项正确，符合题意；而由于爸爸体重大，所做的额外功多，故爸爸所做的总功多，由功率
可知， 爸爸所用的时间短，故爸爸的功率要大， 所以 BC 选项错误， 不符合题意； 由 可知，
爸爸的机械效率低， 所以 D 选项错误，不符合题意.
故选 A.
由功的计算公式可得出二人做功的关系； 由功率公式可求得二人的功率关系.
3.A
【解析】（1）一个中学生的体重大约 50kg；
（2）一层楼约高 3m，那么从底楼到五楼约高：h=3m×（5-1）=12m；
（3）首先根据 W=Gh 计算克服重力做的功，然后根据公式P = 计算功率。
该同学登楼时克服重力做功的功率约为： W=Gh=50kg×10N/kg×12m=6000J；
该同学登楼的功率大约为：P = t (w) = 612S (000)J = 500w。
故选 A.
4.B
【解析】做功的两个要素：①作用在物体上的力； ②物体在力的方向上通过的距离。
A．足球的重力方向竖直向下，而它在水平方向运动，因此重力不做功， 故 A 错误；
B.小刚对水桶的拉力竖直向上， 且水桶运动方向向上，因此他对水桶做功， 故 B 正确；
C.运动员对杠铃的举力向上，但是杠铃并没有在向上的方向上通过距离，因此他对杠铃没做功， 故 C
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错误；
D.起重机对钢筋的拉力向上，而钢筋没有在向上的方向上通过距离，因此起重机对钢筋没做功， 故 D
错误。
故选 B。
5.B
【解析】
（1）力学中的功包括两个必要的因素：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。 功的大小等于作用在物体上的力与物体在力的方向移动距离的乘积。两种情况下，用大小相等的拉力 F，
物体在力的方向上运动的距离也是相同的，故拉力做功一样多。
（2）功率是反映做功快慢的物理量，大小等于功与做功时间的比值。即，拉力做功一样多，而时间 tab>tcd，
所以 ab 段的功率比 cd 段的功率小。
由题意分析可得：两种情况下，用大小相等的拉力 F，物体在力的方向上运动的距离也是相同的，故拉 力做功一样多； 拉力做功一样多，而时间 tab>tcd，所以 ab 段的功率比 cd 段的功率小。故选项 B 正确。
6.C
【解析】（1）摩擦力产生的条件：①相互接触；②相对运动或有运动趋势；
（2）根据二力平衡的知识比较两个拉力的大小；
（3）根据 W=Fs 比较做功的大小；
（4）根据 P=Fv 比较功率的大小。
根据甲图可知， 物体在拉力 F1 的作用下沿墙壁竖直向上运动， 由于物体对墙壁没有压力，则它受到的
摩擦力为零，故 A 错误；
前后两次， 物体都做匀速直线运动， 则它受到的拉力与物体重力相互平衡， 即 F1=F2=G，故 B 错误；
根据 W=Fs 可知，两次拉力做功大小相等， 故 C 正确；
已知 v1故选 C。
7.D
【解析】根据 W=Gh 比较做功的大小， 根据 P=Fv 比较做功的功率。
（1）AB 和 BC 的高度相等，且重力保持不变， 根据 W=Gh 可知，做功 W1=W2；
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（2）物体做自由落体运动，则速度逐渐增大， 即 v1故 D 正确， 而 A．B、C 错误。
故选 D。
8.利用公式 W＝FS 可以求出物体移动的距离；根据 W＝Gh 即可求出重力做功的多少； 物体的运动的状
态不确定， 而只有在匀速直线运动时才可以求出摩擦力， 所以摩擦力无法确定。
【解答】解：
A．由于物体的运动状态不确定， 所以无法求得摩擦力， 故 A 错误。
B、由于物体重力方向上没有移动的距离， 因此重力做的功为零，故 B 错误；
CD、由 W＝Fs 可得物体移动的距离： s＝ ＝ ＝6m，故 D 正确，C 错误；
故选： D。
9.B
【解析】做功的两个要素：①作用在物体上的力； ②物体在力的方向上通过的距离，据此分析判断。
①重物静止不动，它只受到起重机施加的力， 而没在力的方向上通过距离， 因此没有做功；
②重物匀速向上运动时， 起重机对它施加向上的拉力，且它在这个力的方向上通过距离，因此对物体
做了功。由于高度增大， 所以物体的重力势能增大；
③重物沿水平方向匀速移动，它受到起重机向上的拉力， 但是没有在这个方向上通过距离， 因此没有
做功。此时它的动能与重力势能都没有发生改变。
故 B 正确， 而 A．C、D 错误。
故选 B。
10.根据 W＝Gh、h＝gt2 即可判断小球重力做功与时间关系的图象。
【解答】解：由题知，物体下落的路程与时间的关系式为 h＝gt2，
则重力对小球做的功 W＝Gh＝G×gt2 ，G、g 不变， 则可知 W 与 t 成二次函数关系，即图象是开口向
上的抛物线，或者可理解为在相同时间内重力对小球做的功越来越大， 故 C 正确， ABD 错误。
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故选： C。
二 、填空题
11.
解：汽车达到最大速度时，牵引力 F＝f＝2000N，
根据 P＝ ＝ ＝Fv 可知汽车达到最大速度时发动机的功率为：
P＝Fv＝2000N×20m/s＝4×104W；
这段时间内发动机做的功为：
W＝Pt＝4×104W×4×60s＝9.6×106J。
故答案为： 4×104 ；9.6×106。
12.2700；45
【解析】先求得总共拉的距离 s，由 W=Fs 计算所做的功， 由 P=W /t 计算功率。
s=50×0.3m=15m，
W=Fs=180N×15m=2700J，
P=W /t =2700J 60s =45W。
故答案为： 2700 45
13.（1）1
（2）0.5
【解析】（1）根据二力平衡的知识计算出摩擦力的大小；
（1）当木块向左做匀速直线运动时， 根据二力平衡的知识计算出拉力的大小，再根据p = = 计算
拉力的功率。
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（1）当木块水平向右做匀速直线运动时， 它受到的拉力和摩擦力相互平衡， 即摩擦力 f=F=G 砝码
=0.5N×2=1N。
（2）当木块水平向左做匀速直线运动时，木块受到向左的拉力 F'，向右的拉力 G 砝码，向右的摩擦力 f，
根据二力平衡的条件得到，拉力 F'=G 砝码+f=1N+1N=2N；
那么拉力做功的功率：P = = = = 0.5w。
三 、实验题
14.
解：
（1）（4）爬楼时需要克服自身的重力做功，爬楼的功率 P= = = ,
①测出各自的体重、爬楼时间和爬楼的高度， 根据 P＝求出功率， 直接比较功率的大小；
②控制爬楼的时间相同， 测出各自的体重 m 和爬楼的高度 h，算出爬楼做的功（即 W＝mgh），爬楼做的
功越大，功率就越大；
③控制爬楼高度相同，测出各自的体重 m 和爬楼时间 t，若的比值越大，功率就越大；
所以三种方法都是可以的，故选 D；
（2）要求估测每位同学功率的大小， 根据 P＝测出功率的值， 可以用方案①;
可知需要测量的物理量有：同学的体重（m）、上楼的高度（h）、上楼所用的时间（t）；用体重计用测
量体重，用卷尺测楼高， 用秒表测登楼时间。
（3）表格中缺少时间， 故应填入时间 t/s；
故答案为：（1）D；（2）①;秒表；（3）时间 t/s；（4）P＝。
四 、解答题
15.
解：
（1）因汽车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，发动机所提供的牵引力和受到的阻力是一对平衡
力，
所以， 发动机所提供的牵引力 F＝f＝1600N；
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（2）由 P＝ ＝ ＝Fv 可得，汽车行驶的速度：
v＝ ＝ ＝5m/s；
（3）由 P＝可得， 汽车行驶 10min 牵引力所做的功：
W＝Pt＝8000W×10×60s＝4.8×106J。
答：（1）发动机所提供的牵引力大小为 1600N；
（2）行驶速度的大小为 5m/s；
（3）行驶 10min 牵引力所做的功为 2.4×107J。
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