11.2功率
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.甲、乙两位物理课代表将相同多的物理作业从一楼搬到三楼,所用时间分别为30s和40s。关于两同学对作业做功的情况,下列说法正确的是( )
A.甲同学做功多,甲乙的功率相同
B.两同学做功相同,甲的功率更大
C.乙同学做功相同,乙的功率更大
D.两同学做功相同,功率也一样
2.健身教练用改变音乐的节奏,来改变健身者的运动;从物理学角度分析,主要是改变了健身者( )
A.运动的时间 B.运动的距离 C.重力 D.运动的功率
3.如图所示,将同一物体分别沿光滑斜面、()以相同的速度匀速拉到顶点A,施加的力分别为和,拉力做功为和,拉力做功的功率分别为和,则( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,
4.1666年是他的“奇迹年”,为了纪念他,物理学中用他的名字作为力的单位,他是( )
A.牛顿 B.瓦特 C.帕斯卡 D.焦耳
5.下列描述符合实际的是( )
A.中学生上楼时对楼梯的压力约为2000N
B.正常人吸气时肺内气压约2×105Pa
C.中学生上一层楼需要克服自身重力做功约1500J
D.中学生上楼的功率约为1500W
6.一位初中生用30s从坡底爬上了9m高的山坡,他爬坡时的功率最接近
A.2W B.20W C.200W D.2kW
7.下列运用科学方法的实例中,正确的是( )
A.由功率的定义得出其定义式,运用了等效法
B.研究固体的微观结构时,把分子比作座位上的同学,运用了拟人类比法
C.由于重力方向竖直向下,重物下落时会砸伤人,据此制成重垂线,运用了缺点列举法
D.研究牛顿第一定律时,在斜面小车实验基础上,通过理想化推理得到结论,运用了模型法
8.下列数据中,最接近生活实际的是( )
A.校园内机动车限速5m/s
B.初中物理书竖立放在桌面上压强约为60Pa
C.一个普通游泳圈能给人提供的浮力约为50N
D.一名普通中学生跑1000m时的功率能达到1000W
9.上课铃响起时,小虎同学从教学楼的一楼跑到三楼,所用的时间为15s.他上楼的功率可能是
A.100W B.200W C.400W D.600W
10.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
二、多选题
11.如图所示,用力拉着滑轮,使重200N的物体A以的速度,在水平地面上匀速运动。弹簧测力计的示数为5N。不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦,则下列叙述正确的是
A.水平拉力的功率是1W
B.以滑轮为参照物,物体A是运动的
C.物体A前进1m,重力做功200J
D.物体A受到的摩擦力为5N
12.如图所示为冬奥会比赛项目情景,下列说法正确的是( )
A.短道速滑运动员进行比赛时弓着腰,是通过降低中心来增大惯性
B.自由滑雪空中技巧运动员在空中加速下落过程中,他的重力做功变快
C. 运动员穿上滑雪板,因增大了与雪地的接触面积 ,从而减小了压强
D.花样滑冰运动员在冰面上沿曲线匀速滑行 ,此时运动员所受合力为零
13.如图甲所示,水平面上有三段粗糙程度不同的区域,物块(体积忽略不计)在F=3N的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动,在刚进入区域③时撤去拉力,物块最终停在区域③的最右端。图乙为物块运动的v-t图象,下列说法正确的是( )
A.区域②的粗糙程度比区域①的粗糙程度大
B.物块在区域①所受的摩擦力大于3N
C.拉力在区域②中做的功为12J
D.在区域③,拉力做功的功率为6W
14.下列说法正确的是
A.功率大的机械比功率小的机械做功快
B.做有用功越多,机械功率越大
C.机械做功越快,机械效率就越高
D.所有机械的机械效率都小于1
15.小明是兴化市的一名初二学生,下列估测不合理的是
A.小明游泳时受到的浮力约 500N
B.小明将两个鸡蛋从地上举过头顶,对鸡蛋做功约 1J
C.小明正常爬楼的功率约 20W
D.小明食指指甲受到的大气压力约为 10N
三、填空题
16.星期天,小东随爸爸、妈妈乘坐和谐号动车组从青川站出发到成都旅游,小东一家人在站台候车时须站在安全线以为的区域,否则,当动车高速驶过时,周围空气流速增大,压强 ,存在安全隐患,动车匀速直线运动的速度是50m/s,牵引功率是5000kW动车受到的阻力是 N。
17.首府高架路段需要铲雪车连夜清雪。当铲雪车以恒定功率攀行高架路段时,可以通过 (选填“增大”或“减小”)车速来增大牵引力。铲雪车所配的推雪铲与雪堆的接触面积为3m2,当铲雪车以28.8km/h的速度匀速清雪时,推雪铲受到雪堆产生的平均压强是6250Pa,忽略其他阻力的影响,铲雪车的功率是 kW。
18.在水平地面上,小明在10s内用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进了5m,则小明对小车做功为 J,功率为 W,重力做功为 J.
19.甲、乙两个同学的体重相同,他们都从底楼匀速跑到五楼.则他们所做功 (选填“相同”或“不同”).若甲用了20秒,乙用了30秒,则 (选填“甲”或“乙”)的功率大,甲、乙的功率之比为 .
20.如图甲所示,木块放在水平地面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到的s-t图像分别是图乙中的图线①、②,两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。两次运动相同路程拉力做的功分别为W1、W2,则F1 F2,P1 P2,W1 W2(均选填“<”“=”或“>”)。
四、综合题
21.2021年4月21日,印度尼西亚“南伽拉”402号潜艇在巴厘岛附近海域训练。
(1)下潜过程中,潜艇受到海水压强的变化情况为 。
(2)在某一深度,由于潜艇老旧,艇身破裂沉入海底,应印度尼西亚请求,中国派出“永兴岛”号打捞船展开救援。如图甲所示,打捞船向海底竖直发射超声波,1.1秒后收到回波信号,已知声音在海水中传播速度是1500m/s,海洋该处的深度是 m。
(3)打捞船利用绳子以0.5m/s的速度竖直向上匀速吊起一块潜艇残骸,绳子拉力F与时间t的关系如图乙所示,已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg,不计海水对残骸的阻力,问:
①残骸的密度有多大?( )
②拉力F功率的最大值有多大?( )
22.春节假期,小明一家驾车去大理旅游,汽车行在高速公路上,小明看到图中甲路标时,他看了看手表,此时正好是上午9∶20,如果一路上汽车始终是匀速行驶,当汽车到达图中乙路标时,小明又看了看手表,时间为上午11∶20,如果小汽车匀速行驶时受到的阻力为1000N,请运用所学的知识解答下列问题。
(1)汽车匀速行驶的速度是多少km/h ?
(2)汽车匀速行驶的功率是多少kW ?
(3)交通标志牌中,“100”的含义为 .
23.我国自主研制的一种无人机上,装有一台双缸活塞式四冲程发动机,可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空地打击武器,可广泛应用于如灾情监视、军事活动等科学研究领域。该飞机相关参数如表所示:
最大飞速度km/h 280 正常巡航速度km/h 180
最大续航时间h 20 发动机额定功率kW 15
最大载荷量kg 200 最大载燃油量kg 300
机身净质量t 1. 1 机身长度m 9. 0
(1)无人机前有一个自动光控感应器,当外界环境变暗时,光控感应器反应,无人机前的两盏照明灯同时开启,这个光控感应器相当于电路中的 。白天,飞机上的太阳能光伏电板给蓄电池充电,以满足晚上照明需要,在充电过程中,蓄电池相当于电路中的 。
(2)活塞式四冲程发动机是无人机的核心部件,如果燃气的平均压强为Pa,活塞的横截面积为50cm2,活塞行程为0.1m,当转速为1800 r/min时这台汽油机的功率为?
(3)当无人机起飞后在额定功率下沿水平方向正常巡航时,所受的阻力为?
参考答案:
1.B
【详解】甲、乙两位物理课代表将相同多的物理作业从一楼搬到三楼,说明做功相同;甲同学用的时间是30s,乙甲同学用的时间是40s,根据可知,总功相同时,时间短的物理课代表功率更大,所以,甲的功率更大,故ACD错误,B正确。
故选B。
2.D
【详解】功率反映的是物体做功的快慢,等于功和时间的比值,健身教练通过改变音乐的节奏来控制健身者的运动量,从而改变健身者的做功快慢,即功率的大小,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
3.B
【详解】斜面倾斜角度越大,越费力,斜面AB的倾斜角度小于AC,所以斜面AB更省力,即。斜面光滑,说明摩擦力为0,即使用光滑斜面没有额外功,所以拉力在两斜面上做功都等于克服重力做的功,物体重力不变,竖直高度变化量相同,所以克服重力所做的功大小相等,即。以相同的速度匀速拉到顶点A,斜面AB的长度大于AC,由可知,在斜面AB的运行的时间大于AC。由可知,在斜面AB的功率小于AC,即。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.A
【详解】A.在物理学中,牛顿是力的单位,故A符合题意;
B.在物理学中,瓦特是功率的单位,故B不符合题意;
C.在物理学中,帕斯卡是压强的单位,故C符合题意;
D.在物理学中,焦耳是能量和功的单位,故D不符合题意。
故选A。
5.C
【详解】A.中学生的质量约50kg,上楼时对楼梯的压力
故A不符合题意;
B.吸气时肺内的气压小于人体外的大气压强,即小于,故B不符合题意;
C.中学生的重力为
一层楼的高度为,中学生爬一层楼克服重力做功为
故C符合题意;
D.爬一层楼的时间大约为15s,功率为
故D不符合题意。
故选C。
6.C
【详解】中学生的体重在左右,山坡的高度为,爬坡的功率:
可见,他爬坡时的功率与C选项最接近,故选C。
7.B
【详解】A.由功率的定义得出其定义式,即利用了比值法定义的,故A错误;
B.研究固体的微观结构时,把分子比作座位上的同学,运用了拟人类比法,故B正确;
C.由于重力方向竖直向下,重物下落时会砸伤人,据此制成重垂线,运用了缺点利用法,故C错误;
D.研究牛顿第一定律时,在斜面小车实验基础上,通过理想化推理得到结论,这是利用的科学推理法,故D错误;
故选B。
8.C
【详解】A.校园内机动车限速为5km/h,故A不符合题意;
B.初中物理书的重力约为2N,即对水平桌面的压力约为
F=G=2N
受力面积约为
S=20cm×1cm=20cm2=2×10-3m2
竖立放在桌面上压强约为
故B不符合题意;
C.一个普通游泳圈的体积约为5dm3,能给人提供的浮力约为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5×10-3m3=50N
故C符合题意;
D.一名普通中学生跑1000m时的功率约为几十瓦,不可能达到1000W,故D不符合题意。
故选C。
9.B
【分析】估测小虎同学的体重和两层楼的高度,根据功率的公式得到他上楼的功率.
【详解】小虎同学的体重约400N,一层楼高约4m,从一楼跑到三楼有两层楼高约8m;所用时间为15s,克服自己重力做功的功率.
故选B.
【点睛】本题考查功率的估测,解决本题的关键知道功率的计算公式以及学生重力和楼高的估测.
10.C
【详解】普通中学生的质量约为50kg,每次引体向上上升的高度约0.5m,引体向上一次克服重力阻力所做的功为
该学生此过程中克服重力做功的平均功率为
故选C。
11.BD
【详解】A.由图知,弹簧测力计的示数是5N,所以物体A对滑轮的拉力也是5N,手拉滑轮的力为
手拉滑轮的速度为
所以拉力的功率为
故A错误;
B.匀速拉动滑轮过程中,以滑轮为参照物,物体离滑轮越来越近,所以是运动的。故B正确;
C.因为物体沿水平方向运动,重力没有做功,即重力做功0J。故C错误;
D.物体A做匀速直线运动,所以在水平方向受到的是一对平衡力,所以摩擦力
故D正确。
故选BD。
12.BC
【详解】A.惯性大小只与物体的质量有关,降低中心不能改变惯性,为了防止滑倒,故A项错误;
B.自由滑雪空中技巧运动员在空中加速下落过程中,速度越来越快,由P=Fv可知,他的重力做功变快,故B项正确;
C.运动员穿上滑雪板,因增大了与雪地的受力面积 ,从而减小了压强,防止陷入雪中,故C项正确;
D.花样滑冰运动员在冰面上沿曲线匀速滑行,物体的运动状态变化,为非平衡状态,此时运动员所受非平衡力作用,合力不为零,故D项错误。
故选BC。
13.AC
【详解】AB.物块运动时,在水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力的作用;由题目和图像可知:物块在0~2s内在区域①内做加速运动,此时的拉力要大于摩擦力,拉力为3N,故摩擦力小于3N;在2s~4s内,在区域②内在做匀速运动,则拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,因滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力大小不变,物块在区域②受到的摩擦力较大,所以区域②的粗糙程度比区域①的粗糙程度大,故A正确,B错误;
C.由图可知,物体在2s~4s内通过的路程是
s=vt=2m/s×2s=4m
拉力F=3N,在区域②中拉力做的功为
W=Fs=3N×4m=12J
故C正确;
D.由图可知,物块在区域③内做减速运动,拉力F=0,故拉力做的功为0,根据可知拉力做功的功率为0,故D错误。
故选AC。
14.AD
【详解】A.功率是表示机械做功快慢的物理量,所以,功率大的机械比功率小的机械做功快,故A正确;
B.机械的功率还与做功时间有关,所以做有用功越多,机械的功率不一定越大,故B不正确;
C.机械效率是指有用功与总功的比值,机械做功越快,只能说明功率越大,不能说明有用功与总功的比值越大(机械效率越大),故C不正确;
D.使用任何机械时,都不能避免做额外功,即有用功一定小于总功,所以,任何机械的机械效率都小于1,故D正确.
15.BCD
【详解】试题分析:小明在游泳池里游泳时,处于漂浮状态,小明受到的浮力等于其重力,即F浮=G;初中生的质量一般在50kg左右,根据重力与质量的关系可得重力G=mg=50kg×10N/kg=500N;故小明受到的浮力大约为500N左右;故A符合实际;两个鸡蛋的质量大约100g,受到的重力约G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,将鸡蛋举过头顶通过的距离接近2m,所做的功为W=Gh=1N×2m=2J,故B不符合实际;根据功率的公式可知P=W/t=Gh/t,小明的体重约500N,每层楼的高度约为3m,从一楼到三楼约为6m,用时约10s,代入计算可得,他爬楼的功率约为300W,故C不符合实际;食指指甲的面积S=0.5cm2 =5×10-5 m2,根据p=F/S
可得,食指指甲受到的大气压力F=pS=1.01×105 Pa×5×10-5 m2 =5.05N,故D不符合实际,故选BCD.
考点:浮力大小的计算;大气压强的存在;功的计算;功率的计算
16. 减小 1×105.
【详解】[1]根据当动车高速驶过时,周围空气流速增大,压强减小,存在安全隐患。
[2]动车组匀速直线行驶时,所以水平方向的牵引力与阻力是一对平衡力,由
可得阻力
17. 减小 150
【详解】[1]根据公式可知,当功率一定时,铲雪车攀行高架路段时减小车速可以增大牵引力。
[2]铲雪车的速度
由得,铲雪车匀速清雪时,受到的阻力
铲雪车的功率为
P=Fv=18750N×8m/s=1.5×105W=150kW
18. 0
【详解】[1]用50N的力沿水平方向拉着小车前进了5m,小明对小车做功为
[2]这个过程的功率为
[3]小车在竖直方向上没有移动距离,那么重力做功为0 J.
19. 相同 甲 3:2
【详解】[1]已知甲、乙两同学上升的高度相同,体重相同, 由知:甲、乙两同学上楼做功相同:;
[2]甲、乙两同学上楼做功相同,甲用的时间小于乙用的时间,由知,甲同学上楼做功功率较大,即;
[3]因为,,,由得
20. = > =
【详解】[1]两次在水平地面上拉动同一木块,压力大小和接触面的粗糙程度均不变,故木块受到的滑动摩擦力大小不变,木块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,由s-t图像可知,木块两次都做匀速直线运动,所以拉力和摩擦力是一对平衡力,拉力大小等于滑动摩擦力大小,滑动摩擦力大小相等,所以拉力F大小相等,即F1=F2。
[2]从图像中可以判断出,第①次运动的速度v较大,根据公式P=Fv可知,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。
[3]由于拉力F和路程s相同,由公式W=Fs可知,两次做的功是相同的,即W1=W2。
21. 变大 825 3.95×103W
【详解】(1)[1]下潜过程中,深度增加,根据p=ρgh,潜艇受到海水压强变大。
(2)[2]海洋该处的深度是
(3)①[3]由图可知,残骸重力为7.9×103N,残骸完全浸没时,浮力为
F浮=7.9×103N-6.8×103N=1.1×103N
残骸体积为
残骸的密度
②[4]拉力F功率的最大值
P=F最大v=7.9×103N×0.5m/s=3.95×103W
22. 90km/h 25kW 100km/h
【详解】(1)[1]甲乙两地的路程
s=256km-76km=180km
甲乙两地的时间
t=11∶20﹣9∶20=2h
汽车匀速行驶的速度
(2)[2]汽车匀速行驶时受牵引力和阻力一对平衡力,平衡力大小相等,牵引力
F=f=1000N
汽车匀速行驶的功率
(3)[3]“100”表示汽车行驶的最大速度不能超过100km/h。
23. 开关 用电器 9000W 300N
【详解】(1)[1]光控感应器能控制无人机前的两盏照明灯,说明光控感应器相当于电路中的开关。
[2]蓄电池充电时是电能转化为化学能,在充电过程中,蓄电池相当于电路中的用电器。
(2)[3]燃气对活塞的平均压力
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
飞轮转速1800r/ min = 30r/s,因为一个工作循环飞轮转2圈,完成4个冲程,做功一次,双缸做功次数加倍,所以每秒共有30个工作循环,对外做功30次;该汽油机每秒做的功
汽油机的功率为
(3)[4]无人机正常巡航速度
v=180km/h= 50m/s
发动机额定功率
P发=15kW=1.5×104W
由
知发动机的动力为
因为,无人机正常巡航时处于平衡状态,所以无人机所受阻力为