功和功率
一、单选题
1.非洲旱季,常用Hippo roller(中间有转轴的塑料桶)运水。小华分别用背背、用手抱、用手平拉、滚拉的方式运满桶水,在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程,她对满桶水做功最多的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示用20牛的力F沿水平方向拉滑轮,可使物体A以1米/秒的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为5牛(不计滑轮、测力计、绳子的重力,滑轮的转轴光滑)。下列说法错误的是( )
A.拉力做功功率为40瓦
B.滑轮移动的速度是0.5米/秒
C.物体受到的摩擦力是5牛
D.物体受到地面水平向右5牛的摩擦力
3.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
4.如图甲所示,重、底面积为的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台(图乙);已知拉力为,箱子沿板移动了,升高,用时;下列说法错误的是( )
A.箱子对水平地面的压强是
B.将箱拉高所做的有用功是
C.上移过程中拉力做功的功率
D.箱子受到斜面对它的摩擦力为
5.如图所示,当水平拉力F=50N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N,所受地面的摩擦力为80N,假如在5s时间内,物体水平移动了0.6m,不计绳和滑轮的自重,则在此过程中( )
A.拉力F做功为30J B.物体重力做功为120J
C.拉力F做功的功率为12W D.该装置的机械效率约为60%
6.下列曲线示意图与相应选项表示不正确的是( )
A.Ⅰ表示往盐酸中滴加蒸馏水逐渐稀释
B.Ⅱ表示等体积、等质量分数的过氧化氢溶液的分解
C.Ⅲ表示质量、颗粒大小都相同的金属分别投入足量同浓度的稀盐酸中
D.Ⅳ表示 HCl和 FeCl3的混合溶液中逐滴滴加 NaOH 溶液
7. 如图所示,小柯在探究“斜面的机械效率”的实验中,某次实验数据为斜面长3m,高0.6m,小柯将重50N的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是15N(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是 ( )
A.实验的额外功为45J
B.斜面的机械效率是80%
C.物体受到的摩擦力是5N
D.斜面的倾斜程度越大,机械效率越大,沿斜面所用的拉力越小
8.如图所示,用10N的力F沿水平方向拉滑轮,可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N(不计滑轮、测力计、绳子的重力,滑轮的转轴光滑)。下列说法不正确的是( )
A.物体A受到地面水平向右3N的摩擦力
B.物体A受到B的摩擦力是2N
C.滑轮移动的速度是0.1m/s
D.拉力F做功功率为4W
9.如图,一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点且速度逐渐增大,已知AB=BC,物体在AB段重力做功 W1,功率为 P1;在 BC段重力做功 W2,功率为P2。则
A. B.
C. D.
10.现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s,如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是( )
A.W甲>W乙>W丙 B.W甲C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙二、填空题
11.某一物体在同一水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间图像如图甲时,受到的水平推力为;当物体运动的速度和时间图像如图乙时,受到的水平推力为,两次推力的功率分别为则 (均选填“>”、“<”或“=”)。
12.如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AO、BO以相同的速度从底部匀速拉到顶点O,已知,如果拉力做的功分别为,拉力做功的功率分别为,则 , 。(均填“>”、“<”或“=”)
三、解答题
13. 杭州亚运提倡“绿色低碳”出行,如图所示是自动驾驶接驳车,该车行驶时所受阻力为车总重的0.1倍,空载时车重为3×104N。
(1)求接驳车空载行驶时所受的阻力大小;
(2)求接驳车空载匀速行驶1000m接驳车牵引力做的功;
(3)当接驳车以72kW的额定功率、72km/h的速度匀速行驶时,求该车最多乘坐的人数(人均质量为60kg)。
14.如图,一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上,将边长5cm的正方体G1通过轻质细绳系于正上方杠杆A点,G2=40N,将G2放在B点时,G1对地面的压强为2×104Pa,已知OA=0.2m,OB=0.1m,求:
(1)此时细绳作用于A的拉力;
(2)地面对正方体G1的支持力和G1重力;
(3)现用F=5N的水平拉力使G2以0.05m/s的速度从B点向右匀速直线运动,经过一段时间使G1对地面的压力恰好为零,在这段时间内拉力F做的功及做功的功率。
15.如图,水平地面上物体重G=300牛,通过滑轮组用力F拉着物体沿水平地面匀速运动,物体与地面的摩擦力f=0.2G,物体的匀速运动速度为0.5米/秒,则:
(1)若不计滑轮质量与摩擦,在4秒之内拉力所做的功及功率。
(2)若滑轮组的机械效率为80%,求实际拉力及拉力的功率。
16.如图,为机场高架的部分路段示意图,水平路面AB=150m、斜坡BC=100m、坡高CD=5m。搭载乘客后总重为G=2.0×105N的公交车。当它以恒定功率P1匀速通过AB段时,用时t1=15s;以恒定功率P2匀速通过BC段时,用时t2=20s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请完成下列问题:
(1)公交车通过AB段时,牵引力的功率P1是多少瓦特
(2)公交车通过BC段时,牵引力的大小为多少牛顿 C
四、综合说理题
17.
(1)测量自身的体重
①体重秤一般显示的是人体质量数,要计算出人上楼所做的功,需要求出人体所受的重力,可用公式 来求得。
②让被测者站在体重秤平台上,静止不动时,观察指针位置,把结果记录在表3-1中。
(2)测量楼层高度
①认识皮卷尺。观察皮卷尺,该皮卷尺的量程是 ,最小刻度值是 。
②练习收放皮卷尺。
③选择合适的测量地点。最好选择如图3-1式样的楼梯,在楼梯休息平台处测量楼高。
④测量楼高。与同学合作,在楼梯休息平台A处,一人拿着皮卷尺往下放。当皮尺端头到一楼地面时,另一个同学在B处手握端头,把零刻度紧贴地面。楼上的同学适当收紧皮尺,读出楼层高度,记录在表3-1中。
⑤在测量楼层高度时,应注意安全,不可把身体探出楼梯外。
(3)测量上楼时间
①认识秒表。该秒表的最小刻度值是 。观察秒表的按钮,了解其功能:计时、停止和复位。
②测量自己用平常的速度走上楼所用的时间。与同学合作,一人在一层楼梯口发口令,另一人在三层楼梯口按秒表计时,测量自己走上楼所用的时间,记录在表3-1中。
③轮换休息后,再用上面的方法测出自己用较快的速度走上楼所用的时间、用平常的速度跑步上楼所用的时间、用最快的速度跑步上楼所用的时间,分别记录在表3-1中。
④在上下楼梯时,特别是快跑上楼时,要注意安全。应选择楼梯上没有其他人员时进行实验,以免发生碰撞。
(4)实验数据记录.
表3-1记录表
上楼方式 人的质量(千克) 人所受的重力(牛) 楼层高度(米) 所用时间(秒) 克服重力所做的功(焦) 人上楼的功率(瓦)
1.用平常的速度走上楼
2.用较快的速度走上楼
3.用平常的速度跑步上楼
4.用最快的速度跑步上楼
18.如图是玩弹弓时的情景。经验表明,当橡皮筋被拉长的长度相同,且发射子弹的角度相同时,若所用的“子弹”是大小不同的小石块,则质量较小的石块射出的距离较大;若所用的“子弹”是体积相近的小石块和泡沫球,则质量较小的泡沫球射出的距离较小。请用所学知识解释上述现象。
答案解析部分
1.C
2.A
3.D
4.D
5.C
6.C
7.C
8.D
9.D
10.C
11.=;<
12.=;<
13.(1)接驳车空载行驶时所受的阻力大小:f=0.1G=0.1×3×104N=3×103N;
(2)接驳车匀速行驶,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,
由二力平衡条件可得此时接驳车的牵引力:F=f=3×103N,
则匀速行驶1000m接驳车牵引力做的功:W=Fs=3×103N×1000m=3×106J;
(3)接驳车匀速行驶的速度v=72km/h=20m/s,
由P=Fv可得,此时接驳车的牵引力:,
由二力平衡条件和题意可得此时的牵引力:F'=f'=0.1G总,
所以此时接驳车的总重力:,
最多乘坐人的总重力:G人总=G总-G=3.6×104N-3×104N=6000N,
人均质量为60kg,则最多乘坐的人数:。
14.(1)细绳对A的拉力:,代入数据可得:,解得。
答:细绳对A的拉力为20N。
(2)对地面的压强为,边长为0.05m,则对地面的压力为:,力的作用是相互的,所以地面给物体的支持力为50N。细绳对A的拉力为20N,则A的重力为:。
答:地面对正方体的支持力为50N,的重力为70N。
(3)对地面的压力恰好为零时,细绳对的拉力等于的重力,即为70N,此时距离支点的距离为:,解得,所以移动的距离为:0.35m-0.1m=0.25m,则拉力所做的功为:。
时间为:,则功率为:。
答:拉力做功为1.25J,功率为0.25W。
15.(1)解:物体与地面摩擦力f=0.2G=0.2×300N=60N,
由 得4s物体移动的距离sA=vt=0.5m/s×4s=2m,
由图知,使用的滑轮组n=2,
则拉力端移动的距离sF=2sA=2×2m=4m,
若不计滑轮质量与摩擦,拉力 ,
拉力做功W总=Fs=30N×4m=120J,
拉力做功功率:
;
答:若不计滑轮质量与摩擦,在4秒之内拉力所做的功及功率为120J、30W
(2)解:若滑轮组的机械效率为80%,
拉力做功W总′= =150J,
由W总=Fs得实际拉力: ,
拉力做功功率 。
答:若滑轮组的机械效率为80%,实际拉力及拉力的功率分别为37.5N、37.5W。
16.(1)公交车在AB段行驶时受到的阻力:
f=0.01G=0.01×2.0×105N=2×103N,
因为公交车匀速直线行驶,所以牵引力:
F1=f=2×103N,
牵引力F1做的功:
W1=F1s=2×103N×150m=3×105J,
则牵引力F1的功率:;
(2)由题知,公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等,
公交车通过BC段时,克服阻力做的额外功:
W额外=fSBC=2×103N×100m=2×105J;
克服重力做的有用功:
W有用=GhCD=2×105N×5m=1×106J;
公交车通过BC段时牵引力做的功:
WBC=W有用+W额外=1×106J+2×105J=1.2×106J。
由W=Fs可得,牵引力:。
17.(1)W=GH
(2)100m;1cm
(3)0.01s
(4)略
18.橡皮筋被拉长相同长度具有相同弹性势能,发射时橡皮筋的弹性势能转化为子弹的动能,因此子弹具有相同的动能。第一种情况:影响动能大小的因素是物体的速度和质量,动能相同时,质量较小的石块,具有较大的射出速度,因此着地前能射出较大距离;第二种情况:射出的子弹在运动过程中受到空气阻力作用,力能改变物体的运动状态,泡沫球的的质量较小,惯性较小,运动状态容易改变,速度急速减小,着地前能射出距离较小。