广东学业水平测试物理冲A学案 第6章　6.1功和功率 Word版含答案

功和功率
[基础知识填充]
1．功
(1)做功的两个不可缺少的因素：力和在力的方向上发生的位移.
(2)公式：W＝Fscos α，式中α是力与位移的夹角，此式主要用于求恒力的功或F随s做线性变化的变力功(此时对应的是力的平均值)．当α＝90°时，力对物体不做功，当α<90°时，力对物体做正功，当90°<α<180°时力对物体做负功．
(3)单位：焦耳(J).1 J＝1 N·m.
(4)矢量性：功是标量，但有正负之分，正功表示动力对物体做功，负功表示阻力对物体做功．
2．功率
(1)定义：功跟完成这些功所用时间的比值．
(2)物理意义：功率描述做功的快慢．功率大则做功快，功率小则做功慢．
(3)公式
①P＝；
②P＝Fvcos α(α为F与v的夹角，其中v若为平均速度，则对应的P为平均功率；若v为瞬时速度，则相对应的P为瞬时功率)．
(4)额定功率：机械正常工作时的最大输出功率．
(5)实际功率：机械实际工作时输出的功率，机械在工作时并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率，实际输出功率在零和额定值之间．
[学考真题对练]
1．(2019·广东学业水平考试)在下列情景中，重力对物体M做了功的是(　　)
A　　　　　 　　　B
C　　　　　 　　　D
答案：B
2.(2019·广东学业水平测评)如图所示，货物放在自动扶梯的水平台阶上，随扶梯一起向斜上方做匀速直线运动，下列说法正确的是(　　)
A．重力对货物做正功
B．摩擦力对货物做正功
C．支持力对货物做正功
D．合外力对货物做正功
答案：C
3．(2019·广东学业水平考试)如图所示，重为20 N的物体，沿固定的斜面由静止开始下滑，经过1 s下降了1 m的高度，在此过程中重力做功的平均功率为(　　)
A．20 W　　　 B．40 W　　　C．30 W　　　D．50 W
答案：A
4．(2018·广东学业水平考试)用力将重物竖直提起，先匀加速上升，再匀速上升．若前后两过程上升的高度相等，则 (　　)
A．加速过程中重力做功与匀速过程中重力做功一样多
B．加速过程中拉力做功比匀速过程中拉力做功少
C．加速过程中重力做功比匀速过程中重力做功多
D．加速过程中拉力做功与匀速过程中拉力做功一样多
A　[由重力做功WG＝－mgh，得两次重力做功一样多，加速过程中拉力做功比匀速过程中拉力做功多．]
(2018·广东学业水平考试)如图所示，拖着旧橡皮轮胎跑步是身体耐力训练的一种有效方法．如果某受训者拖着轮胎在水平直道上加速跑了50 m，下列说法正确的是 (　　)
A．拉力对轮胎不做功
B．重力对轮胎做正功
C．摩擦力对轮胎做负功
D．合外力对轮胎做负功
C　[轮胎受到重力、支持力、拉力、摩擦力，拉力对轮胎做正功；重力对轮胎不做功；摩擦力对轮胎做负功；合外力对轮胎做正功．]
5．(2018·广东学业水平考试)汽车在恒定牵引力的作用下沿平直路面行驶，速度为v时，发动机的输出功率为P，当汽车速度为2v时，若发动机的输出功率仍未超出额定功率，则发动机的输出功率为 (　　)
A．3P　　　　　　　　 B．P
C．4P D．2P
D　[牵引力不变，故当速度为v时，此时的功率为P＝Fv，当速度为2v时，此时的功率为P′＝F·2v＝2P.]
6.(2017·广东学业水平考试1月)如图所示，木箱在与水平方向成α角的拉力F作用下，沿水平地面向右移动了距离l，此过程中拉力F对木箱所做的功为(　　)
A．0 B．Fl
C．Flcos α D．Flsin α
答案：C
7.(2017·广东学业水平考试)(多选)如图所示，一木块从固定的粗糙斜面顶端沿斜面加速下滑，在下滑过程中，下列说法正确的有(　　)
A．重力对木块做正功
B．重力对木块做负功
C．摩擦力对木块做正功
D．摩擦力对木块做负功
AD　[一木块从固定的粗糙斜面顶端沿斜面加速下滑，受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力及沿斜面向上的摩擦力，根据力做正负功的条件可知，重力对木块做正功，摩擦力对木块做负功，A、D正确．]
8．(2016·广东学业水平考试)某同学用两种不同方式搬动哑铃，Ⅰ：缓慢将哑铃举过头顶；Ⅱ：托着哑铃沿水平方向匀速前进．下列说法正确的是(　　)
A．在Ⅰ中他对哑铃做负功
B．在Ⅱ中他对哑铃做正功
C．在Ⅰ和Ⅱ中他对哑铃都做正功
D．在Ⅰ中他对哑铃做正功，Ⅱ中他对哑铃不做功
D　[ 学生对哑铃的力竖直向上，当向上缓慢举起时，对哑铃做正功；当水平匀速前进时，对哑铃不做功．]
1.正功和负功：从公式W＝Fscos α中α的可能值入手，得出功W可能为正值、负值或零，如下表：
α的取值
cos α的值
W的值
物理意义
0≤α<π/2
大于0
W>0
力对物体做正功，力是动力
α＝π/2
0
W＝0
力和位移垂直时，做功为零
π/2<α≤π
小于0
W<0
力对物体做负功，力是阻力
2.功的计算
(1)恒力的功，直接利用W＝Fscos α来计算，变力的功可用动能定理或功能关系计算．
(2)求总功的两种基本方法：其一是先求合力再求功，即：W合＝F合scos α；其二是先求各力的功再求各力功的代数和，即：W合＝W1＋W2＋W3….
3．机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短时间内实际功率略大于额定功率，但不允许也不能够长时间超过额定功率．发动机的额定功率P额＝Fv，反映机械的额定功率对机械的动力与速度的制约关系，这个制约关系在机器设计制造时就已确定了，所以当机器的功率达到额定功率时，要增大动力则必须减小速度．
4．功率的计算
功率公式P＝与P＝Fv的选择使用：公式P＝是物体在时间t内的平均功率，表示做功的平均快慢程度．公式P＝Fv中，当v为时间t内的平均速度时，P表示力F在时间t内的平均功率；当v为物体某一时刻的瞬时速度时，P表示该时刻的瞬时功率．
由上述可知，在计算力F在某段时间内的平均功率时，可用P＝，也可用P＝Fv，计算瞬时功率时只能用P＝Fv.
[最新模拟快练]
1．(2019·江门学测模拟)关于功的概念，以下说法正确的是(　　)
A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量
B．功有正、负之分，所以功可能有方向性
C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移
D．恒力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
答案：D
2．(2018·韶关学考模拟)如图所示，高速列车在平直轨道上匀速运行．对列车所受力的做功情况，下列判断正确的是(　　)
A．重力做正功 B．牵引力做正功
C．牵引力做负功 D．空气阻力做正功
答案：B
3.(2019·江门学测模拟)如图所示，质量为m的小车在与竖直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离l.在此过程中，小车受到的阻力大小恒为Ff，则(　　)
A．拉力对小车做功为Flcos α
B．支持力对小车做功为Flsin α
C．阻力对小车做功为－Ffl
D．重力对小车做功为mgl
答案：C
4．(2018·信宜学考模拟)一辆汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，汽车的发动机始终以额定功率输出．关于牵引力和汽车速度，下列说法中正确的是(　　)
A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大
B．汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大
C．汽车加速行驶时，牵引力减小，速度减小
D．当牵引力等于阻力时，速度达到最大值
答案：D
5．(2018·河源学考模拟)汽车以额定功率从水平路面上坡时，司机换挡是为了(　　)
A．增大速度，增大牵引力
B．减小速度，减小牵引力
C．增大速度，减小牵引力
D．减小速度，增大牵引力
答案：D
6．(2019·东莞学测模拟)质量为1 kg的物体从某一高度自由下落，设5 s内物体未着地，则该物体下落5 s内重力做功的平均功率是(取g＝10 m/s2，空气阻力不计)(　　)
A．50 W B．100 W
C．250 W D．500 W
答案：C
7．某同学参加引体向上体能测试，如图所示，在20 s内完成10次标准动作，每次引体向上的高度约为50 cm，则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于(g取10 m/s2)(　　)
A．0 B．150 W
C．300 W D．450 W
B　[该同学的质量约为60 kg，引体向上的高度为50 cm，该同学做功的平均功率为P＝＝n＝150 W，选项B正确．]
8．(2018·阳江学考模拟)(多选)某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体从静止开始在光滑水平面上前进l距离，第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进l距离．若先后两次拉力做的功分别为W1和W2，拉力做功的平均功率分别为P1和P2，则(　　)
A．W1＝W2 B．W1>W2
C．P1>P2 D．P1＝P2
答案：AC