功率(提高)
【学习目标】 1、知道功率的物理意义; 2、理解功率的定义及其单位; 3、理解功率的计算公式;
4、能够用功率的定义式解决相关问题。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、关于功率,下列说法中正确的是( )
A.做功越多,功率越大
B.单位时间内做功越多,功率越大
C.做功的力越大,功率就越大
D.物体的运动速度越大,功率就越大
【答案】B
【解析】A、做功多,但是如果用的时间很长,此时的功率也不一定大,所以A错误;
B、功率表示的是物体做功的快慢,单位时间内做功越多,也就说明物体做功快,所以B正确;
C、由P=Fv可知,当物体的速度较小时,做功的力大,物体的功率也不一定大,所以C错误;
D、由P=Fv可知,物体的运动速度越大,当力很小时,物体的功率也不一定大,所以D错误。
【总结升华】分析问题要全面。
举一反三:
【变式1】起重机用20s 的时间将重物吊起,整个过程中做的功是20000J,在此过程中起重机的功率是( )
A.200W B.500W C.1000W D.2000W
【答案】C
【变式2】 关于物体做功的功率,下列说法正确的是( )
A.物体做功时间越短,功率越大
B.物体做功越多,功率越大
C.物体做功越慢,功率越大
D.物体做功越快,功率越大
【答案】D
2、如图所示是甲、乙两个物体做功与所需时间的关系图象,由上图可知,甲物体的功率P甲与乙物体的功率P乙相比是( )
A.P甲>P乙 B.P甲<P乙 C.P甲=P乙 D.无法确定
【答案】A
【解析】由图象可知,当时间相同时,W甲>W乙,根据公式可知,P甲>P乙。
故选A。
【总结升华】(1)根据公式,要判断功率大小,可以取相同时间,比较功的大小;也可以取相同的功,比较时间的长短;
(2)本题是一道图象题,图象中往往包含大量的信息,要注意从中找出对解题有用的东西,是非常关键的。
举一反三:
【变式】一年级的小朱和爸爸比一比:登白云山,谁快。爸爸一步跨三级,而同时出发的小朱一步跨两级,结果父女俩同时到达山顶。下列说法正确的是( )
A.爸爸的速度快 B.小朱的速度快
C.爸爸的登山功率大 D.小朱的登山功率大
【答案】C
类型二、知识运用
3、如图所示,用一滑轮组拉着重为的汽车沿水平方向匀速移动,汽车所受的阻力为车重的0.03倍,此时要在绳端加F=1000N的水平拉力,汽车移动的速度为0.2m/s,走了1min,试求:①汽车克服摩擦力做了多少功,②绳自由端拉力F的功率。(滑轮和绳的自重不计,绳足够长)。 【答案与解析】
①由于汽车匀速移动,故物体受平衡力作用, 因此动滑轮对汽车的拉力F拉=Ff=0.03×G物=0.03×8×104N=2400N; 汽车运动时间为1min=60s, 则车运动距离S1=vt=0.2m/s×60s=12m, 所以克服摩擦力做功Wf=W拉=FS1=2400N×12m=28800J, ②因为拉车的绳子股绳n=3, 所以绳子自由端移动的距离为:S2=nS1=3vt=36m, 1分钟内拉力做功W=F S2=1000N×36m=36000J, P=W/t =36000J / 60s = 600W。
【总结升华】此题涉及到滑轮组与功、功率的综合,需要注意绳子自由端的移动距离与物体上升的高度的关系。
举一反三:
【变式】如图所示,在不计滑轮的摩擦和绳重时,绳的自由端沿水平地面向右移动,使200N的重物匀速提高1m,在这过程中,手拉绳子的力F与人拉绳子所做的功W分别为(? )
A、200N 200J B、200N 400J
C、100N 200J D、无法计算
【答案】A
4、如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在40s内移动了8m,绳子自由端拉力F的大小为20N。请你根据已知条件求出5个相关的物理量。(不计滑轮的摩擦和动滑轮与绳的重力,g=10N/kg)
【答案与解析】
【总结升华】本题为答案开放型题目,要求认真分析题目提供已知条件,灵活运用所学知识求解,可以很好地锻炼分析题意利用所学求解的能力,好题!
举一反三:
【变式】某同学用如图所示的牵引装置来锻炼关节的功能。重物质量为3kg,小腿拉绳使重物在4s内匀速上升0.5m,若不计绳重及摩擦,求:(1)小腿拉重物所做的功。(2)小腿拉重物的功率。(g=10N/kg)
【答案】
(1)小腿拉重物所做的功为 W=Gh=mgh=3kg×10N/kg×0.5m=15J
(2)小腿拉重物的功率为
5、如图中物体A重50N,物体B重60N,动滑轮重3N,物体A在物体B的作用下以0.3m/s的速度向右做匀速直线运动。如果在物体A上加一个水平向左的力F拉动A,使物体B以0.1m/s的速度匀速上升,则力F的功率大小为多少瓦?(绳子的重以及轮与轴间的摩擦均不计)
【答案与解析】
物体A受到向右的拉力:,
因为物体A向右做匀速直线运动,受到向右的拉力与受到的摩擦力是一对平衡力;
f=F′=21N,
F=f+F′=42N.
F的功率大小为:P=FV=42N×0.3m/s=12.6W
【总结升华】本题主要考查了功率的计算,本题要注意物体A所受摩擦力的分析,先根据物体A向右匀速运动,向右的拉力与受到的摩擦力是一对平衡力,求出摩擦力;当物体A向左运动时,物体A受到向右的力有绳子的拉力和摩擦力。
举一反三:
【变式】 如图所示,在拉力F的作用下,重24N的木块以0.1m/s的速度在水平桌面上匀速运动,木块受到的摩擦力为8N。不计滑轮重及轴摩擦,拉力F的功率为 W。
【答案】0.8
【巩固练习】
一、填空题
1、1W=________J/s,它表示的意思是________________。
2、一台机器在200s内做了6×105 J的功,这台机器的功率是________kW。
3、甲乙两同学进行爬杆比赛,爬到杆顶(杆长相同)时,甲用10 s,乙用9 s,若甲乙两人的体重之比为5:6,则甲乙两人爬到杆顶做功之比是________,甲乙两人平均功率之比是________。
4、木块在大小为2 N的水平拉力作用下,10 s内在水平面上沿拉力方向前进1 m,拉力做功为________J,功率为________W;若木块重5N,在此过程中重力对木块做功为________J。
5、小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000 N的物体A在3 s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力600 N,小强所用拉力F=250 N,则拉力F的功率为________W,该装置的机械效率是________。
6、跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示描绘了某同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。由图象可知,他的重心移动的最大高度为________cm。若该同学的体重为500 N,则他1 min内克服重力做功的功率为________W。
二、选择题
7、四个同学在石峰公园进行登山比赛。如果规定功率最大者获胜,那么最后胜出者一定是( )
A.体重最大的一个 B.时间最短的一个
C.速度最大的一个 D.做功最快的一个
8、为纪念英国工程师、发明家瓦特对蒸汽机改良的突出贡献,将瓦特作为单位的物理量是( )
A.功 B.功率 C.焦耳 D.瓦特
9、两位学生比赛爬竿,他们的质量之比为4:5,已知甲用18s爬到顶,乙用20s爬到顶,则两人匀速爬竿过程中所做功和功率大小是( )
A.甲学生做功较少,功率较大
B.甲学生做功较少,功率较小
C.甲学生做功较多,功率较大
D.甲学生做功较多,功率较小
10、(2012?武汉)航模小组的某位同学在操场上利用如图所示的电动遥控飞机进行训练,他操作遥控器,使重为3N的飞机从水平地面由静止开始竖直上升,飞机先后经历加速、匀速、减速三个阶段,然后悬停在距离地面10m的高度处。飞机竖直上升的总时间为12s匀速上升阶段的速度为1m/s。假设飞机在空中的受力情况可以简化为仅受重力和竖直向上的升力,则下列说法正确的是( )
A.在离开地面的过程中飞机对地面的压力先增大后减小
B.在上升的阶段受到的升力大于重力
C.在上升阶段飞机的功率为2.5W
D.在悬停阶段飞机升力的功率为3W
11、(2012?常州)分别用如图所示的(甲)、(乙)两个滑轮组,在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m,每个滑轮的重均为20N。不计绳重及摩擦,此过程中( )
A.F甲做的功大于F乙做的功
B.F甲做的功小于F乙做的功
C.F甲做功的功率小于F乙做功的功率
D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率
12、王小虎同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到三楼,所用时间为10秒。那么他上楼过程中,克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值( )
A.3W B.30W C.300W D.3000W
三、简答与计算题
13、司机在驾驶车辆时,要上坡前总会把挡位从高速挡调到低速挡,这样才能顺利上坡。请你分析这样做有什么物理道理?
14、某型号汽车发动机的额定功率为6×104W,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800 N。在额定功率下,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5 min牵引力所做的功。
15、在今年的抗旱工作中,某单位帮助一个对口扶贫村打了一口地下水井,并在地面上修建了一个深2m,能储存30 t水的水池。已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是30 m。求:
(1)将30 t水从井里刚好抽到水池里,抽水机对水做的功;
(2)水池装满水后,水对池底的压强;
(3)若抽水机的效率是80%,将30 t水从井中抽到水池中需要1 h,这台抽水机的总功率不得低于多少瓦?(g取10 N/kg)
【答案与解析】
一、填空题
1、【答案】1;1s内做功1J
2、【答案】3
3、【答案】5:6 3:4
【解析】因为爬杆长度相同,体重之比为5:6,利用W=Gh可知,做功之比为5:6。根据功率可知,平均功率之比为3:4。
4、【答案】2 0.2 0
【解析】拉力做功:W=Fs=2 N×1 m=2 J;功率:。重力不做功。
5、【答案】1500 80%
【解析】动滑轮被三股绳子拉动,物体A在3s内拉动6 m,拉力F在3s内拉动6×3m=18 m,拉力做功,拉力做功的功率,有用功,该装置的机械效率。
6、【答案】6 75
【解析】60秒内跳绳的次数:次。每次克服重力做的功:W=Gh=500N×0.06m=30 J;则,则功率:。
二、选择题
7、【答案】 D
【解析 】功率的物理意义:功率是反映物体做功快慢的物理量,功率大的物体,做功快;功率小的物体,做功慢。所以做功最快的那一个人,他的功率最大。
8、【答案】B
【解析】功的单位为焦耳,功率的单位为瓦特。
9、【答案】B
【解析】(1)做功的多少比较:甲乙的质量之比为4:5,可知甲乙重力之比也是4:5;都是爬到顶,所以上升的高度之比就是1:1;所以根据公式W=Gh,可知做功之比是4:5,即甲学生做功较少。
(2)功率的比较:甲乙做功是4:5,所花的时间是18s:20s=9:10,根据功率公式P=W/ t ,可知功率之比为8:9,即甲学生功率较小。
10、【答案】C
【解析】A、在离开地面的过程中,飞机对地面的压力在减小,故A错;
B、飞机在加速时,升力大于重力;在匀速时,升力等于重力;在减速时,升力小于重力,故B错;
C、在上升阶段,平均的升力为3N,升力做功W=Fs=3N×10m=30J,上升阶段飞机的功率P=W/ t =30J 12s =2.5W;故C正确;
D、在悬停阶段,有升力,但没移动距离,升力不做功,功率为0,故D错。
11、【答案】D
【解析】
12、【答案】C
【解析】因王小虎同学是学生体重约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10秒;
则克服自己重力做功的功率,所以C选项比较接近。
三、简答与计算题
13、【答案与解析】
由公式结合公式、,我们就能推出公式,当汽车输出功率一定时,减小汽车行驶的速度能增大汽车的牵引力。
14、【答案】(1)1800 N (2)33.3 m/s (3)1.8×107 J
【解析】
(1)由于汽车匀速行驶时,受平衡力的作用,所以牵引力;
(2)由得:汽车匀速行驶速度;(3)。
15、【答案】(1)9×106 J (2)2×104 Pa (3)3.125×103 W
【解析】
(1);
(2);
(3),。