1、1功、功率和机械能(限时:50 分钟)|对点训练|【考点 1】知道机械功的规定、定义式 W=Fs 和单位:焦耳(简称焦,符号为 J);能在具体问题中判断力是否做功;能运用该定义式进行计算。(B)1.2017鄂州图 K10-1 所示生活实例中,力对物体做功的有 ( )图 K10-1A.甲和乙 B.甲和丙C.乙和丙 D.丙和丁2.2018长沙下列关于功的说法正确的是( )A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功B.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠
2、铃做了功3.如图 K10-2 所示,物体在相同力 F 的作用下,分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离 s,力 F 做的功分别为 W1、 W2、 W3,则下列说法中正确的是 ( )图 K10-2A.W1W2W3 B.W1=W2=W3C.W1W2=W3 D.W2W1W34.在水平地面上,用 50 N 的水平拉力拉重力为 100 N 的小车 ,使小车沿水平方向前进 5 m,则在此过程中,拉力所做的功等于 J,重力所做的功等于 J。 5.如图 K10-3 所示,拉力 F=20 N,拉着一个重为 50 N 的物体在光滑的水平面上做匀速圆周运动 ,若绳长 0.5 m,则物体
3、运动一周,拉力做的功为 J。 2图 K10-36.如图 K10-4 所示,物体 A 在水平拉力 F 的作用下,沿水平面以 0.4 m/s 的速度运动了 2 s,弹簧测力计的示数为 5 N,拉力 F 做功为 J。 图 K10-47.2018邵阳如图 K10-5 所示,重 10 N 的物体 A 在水平拉力 F 的作用下,沿水平方向以 0.4 m/s 的速度匀速运动了 2 s,弹簧测力计的示数为 4 N,物体 A 所受重力做的功为 J。图 K10-5【考点 2】能说明功率的物理意义;理解功率的定义式 P= 和单位:瓦特(简称瓦,符号为 W);能说明机械(包括用电器等)Wt功率的意义;能运用该定义式进
4、行计算。(B)1.一个物体由 A 点自由下落时,相继经过 B、 C 两点,如图 K10-6 所示。已知 AB=BC,物体在 AB 段重力做功为 W1,功率为P1;在 BC 段重力做功为 W2,功率为 P2,则下列关系正确的是 ( )图 K10-6A.W1=W2,P1P2B.W1=W2,P1=P2C.W1=W2,P1W2 B.W1P2 D.P1AC,沿斜面 AB 和 AC 分别将同一重物从它们的底部拉到顶部所用时间相同,所需拉力分3别为 F1和 F2,所做的功的功率分别为 P1和 P2,则 ( )图 K10-8A.F1F2 P1P2D.F1F2 P1=P24.2018枣庄妈妈与小明进行爬山比赛,
5、他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的 2 倍,妈妈所用的时间是小明的 3 倍。若妈妈克服自身重力做功为 W1、功率为 P1,小明克服自身重力做功为 W2、功率为 P2,则下列关系正确的是( )A.W1W 2=2 1 P1P 2=6 1B.W1W 2=2 3 P1P 2=2 1C.W1W 2=2 1 P1P 2=3 2D.W1W 2=2 1 P1P 2=2 35.如图 K10-9 甲所示,木块放在水平面上,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。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
6、是 P1、 P2,则 F1 F2,P1 P2。(均选填“” “=”或“ 铁 ) 5图 K10-133.如图 K10-14 所示,弹簧一端固定在木板上,用小车将弹簧压缩后松手释放,小车被弹开。弹簧弹性形变越 ,其弹性势能越 ,小车滑行的距离越远。 图 K10-144.2018济宁如图 K10-15 所示,跳水运动员为获得充足的空间滞留时间,都会在跳水前先用力向下压跳板,以便利用跳板的 让自己上升得更高。不计空气阻力,运动员从离开跳板到入水的过程中,在 (选填“离开跳板”“最高点”或“入水”)时动能最大。 图 K10-155.2017绥化如图 K10-16 所示是人造卫星的轨道示意图。卫星在大气层
7、外运行,不受空气阻力。只有动能和势能的转化,因此机械能守恒。卫星在远地点时 能最大,从远地点向近地点运动时,他的势能减小、 能增大,速度也就增大。 图 K10-166.为了模拟探究汽车超载和超速带来的安全隐患,小谢同学设计了如图 K10-17 所示的探究实验:将 A、 B、 C 三个小球先后从同一装置,高度分别为 hA、 hB、 hC的位置滚下( mA=mBhB),推动小木块运动一段距离后静止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法,回答下列问题:图 K10-176(1)在图甲和图丙所示实验中, A 球、 C 球刚滚到水平面时的速度 (选填“相等”或“不相等”)。 (2)小球推动小木块运动的距离
8、越大,安全隐患 (选填“越大” “不变”或“越小”)。 (3)探究超载安全隐患时,我们应选择 两图所示实验进行比较。 (4)探究超速安全隐患时,我们应选择 两图所示实验进行比较。 |综合训练|一、填空题1.2018德阳如图 K10-18 甲所示的铁块重力 G=4 N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,当它在沿竖直方向向上的拉力 F=6 N 的作用下向上运动时,铁块受到的摩擦力为 N;此时铁块速度 v 与时间 t 的关系图像如图乙所示,4 s 内拉力 F 做的功是 J。 图 K10-182.2018南充在如图 K10-19 所示的斜面上,一工人用 200 N 的拉力,将一重为 250 N 的
9、物体,从底端匀速拉到顶端,用时 6 s,则此过程中物体受到的拉力 (选填“大于” “等于”或“小于”)斜面对物体的摩擦力,拉力做功的功率为 W。 图 K10-193.2018娄底 图 K10-20 是用滑轮组提升物体 A 的示意图,物体 A 受到的重力大小为 GA=100 N。在匀速竖直提升物体A 的过 程中,物体 A 上升的速度大小为 v=0.4 m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦忽略不计。图 K10-20(1)绳子自由端的拉力大小 F= N。 (2)拉力 F 做功的功率 P= W。 (3)物体 A 的机械能 (选填“增加” “减少”或“不变”)。 二、选择题74. 2018徐州一辆汽车在平直
10、公路上沿直线向前行驶,途中经过一段泥泞路面,如果汽车发动机的功率始终保持不变,则图 K10-21 所示汽车行驶路程 s 随时间 t 的变化关系可能是 ( )图 K10-215.2018德州两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速 直线运动,两次物体运动的 s-t 图像如图 K10-22 所示。根据图像,下列判断正确的是( )图 K10-22A.两次物体运动的速度 v1F2C.06 s 两次拉力对物体所做的功 W1W2D.06 s 两次拉力对物体做功的功率 P1t2,又因为 W1=W2,根据 P= ,所以 P1F2,则 P1P2,故 C 正确,D 错误。3.A 解析 斜面光滑说明摩擦力为 0,即
11、没有额外功,则拉力做的功等于克服物体重力做的功。把同一物体沿斜面 BA和 CA 分别拉到顶端 A 时,物体重力 G、上升高度 h 均相同,由 W=Gh 可知两次做的功相同,即 W1=W2。 ABAC,W1=W2,由W=FL 可知, F1解析 由题图乙可知,木块两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,两次中滑动摩擦力大小不变,则拉力 F 相等,即 F1=F2。从题图乙可知,第一次的运动速度较大,根据公式 P=Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即 P1P2。6.1.4 0.36解析 由题意,工人做的有用功 W 有用 =Gh=7 N0.2 m=1.4 J,由题图可知, n=3,则绳端移
12、动的距离 s=nh=30.2 m=0.6 m,拉力做的总功 W 总 =Fs=3 N0.6 m=1.8 J,则拉力的功率 P= = =0.36 W。W总t1.8J5s7.3.6 1.8128.240 120解析 一次引体向上克服重力做功: W=Gh=mgh=60 kg10 N/kg0.4 m=240 J;功率 P= = =120 W。nWt5240J10s9.20 600解析 72 km/h=20 m/s,由公式 P= = =Fv 得,汽车的牵引力, F= = =600 N,匀速行驶时,汽车受到的牵引力与阻WtFst Pv12103W20m/s力是一对平衡力,所以 f=F=600 N。10.9.
13、6106 16解析 由于汽车做匀速直线运动,该车的牵引力为F=f=0.05G=0.051.6103 kg10 N/kg=800 N,牵引力做功 W=Fs=800 N12000 m=9.6106 J;功率 P= = =16000 W=16 kW。Wt9.6106J600s11.解:(1)自行车行驶时对路面的压力F=G=mg=80 kg10 N/kg=800 N,自行车行驶时对路面的压强 p= = =8104 Pa。FS800N0.01m2(2)因匀速骑行,则自行车行驶的动力 F=f=0.02G=0.02800 N=16 N,自行车行驶 1000 m,动力做的功 W=Fs=16 N1000 m=1
14、.6104 J。(3)自行车行驶的时间 t= = =200 s,sv1000m5m/s自行车行驶时的功率 P= = =80 W。Wt1.6104J200s考点 31.匀速直线 变小2.A B3.大 大4.弹性势能 入水5.势 动6.(1)相等 (2)越大 (3)甲、丙 (4)甲、乙【综合训练】1.2 4.82.大于 100解析 因为物体在拉力作用下做匀速直线运动,对物体进行受力分析可知,受到沿斜面方向向上的拉力 F 与沿斜面方向向下的摩擦力和重力沿斜面方向向下的分力,三力平衡,故物体受到的拉力大于斜面对物体的摩擦力;拉力做功的功13率为 P= = = =100 W。WtFst200N3m6s3
15、.(1)50 (2)40 (3)增加4.D 解析 由功率的计算公式 P= =Fv 和速度的计算公式 v= 可知,功率 P 保持不变,牵引力与速度成反比,经过泥泞Wt st路面时,汽车所受阻力增大,所需牵引力增大,则速度减小;路程 s 与时间 t 成正比,即路程 s 随时间 t 的增大而增大,其图像为一条倾斜直线,但经过泥泞路面时,速度减小,图像的斜率减小,故选 D。5.C 解析 由题图可知,相同时间,第一次移动的距离大,则 v1v2,故 A 错误;拉动同一个物体在同一水平面上做匀速直线运动,物体受到的摩擦力不变,物体受平衡力作用,所以 F1=F2=f,故 B 错误;由题图可知,0 6 s 第一
16、次物体运动了0.6 m,第二次物体运动了 0.3 m,由 W=Fs 可得, W1W2,故 C 正确;由 P= 得,0 6 s 内 P1P2,故 D 错误。Wt6.C7.D 解析 到达 B 点前,小球乙的重力势能减小,动能变大,由于在下落过程中受到重力和斥力的共同作用,故机械能不守恒,增加的动能不等于减小的重力势能,故 A 错误;到达 B 点后,重力恰好等于甲对它的排斥力,由于乙具有惯性,仍然会向下运动,此时重力小于斥力,将做变速运动,故 B 错误;小球乙在下落的过程中受到重力和斥力的共同作用,由于斥力会发生变化,故受力不平衡,故 C 错误;从 A 点到 B 点,重力不变,排斥力变大,在 B 点
17、时排斥力等于重力,故从 A 点到 B 点,重力做的功比排斥力做的功多,故 D 正确。8.C 解析 电梯厢和人的总重力 G=mg=500 kg10 N/kg=5000 N,匀速运动时,钢绳的拉力 T=G+f=5000 N+500 N=5500 N,电梯从 A 点到 B 点过程中加速运动, T5500 N,则钢绳拉力做功 WTs=5500 N3 m=1.65104 J,故 A 错误。电梯从 B 点到 C 点过程中,做匀速运动,上升一层楼高, s=3 m,用时 t=2 s,拉力做的功 W1=Ts=5500 N3 m=1.65104 J,钢绳拉力 T 做功的功率 P1= = =8.25103 W,故
18、B 错误。电梯从 C 点到 D 点过程中,做匀速运动,上升一层楼高,W1t1.65104J2ss=3 m,用时 t=2 s,拉力做的功 W2=Ts=5500 N3 m=1.65104J ,钢绳拉力 T 做功的功率 P2= = =8.25103 W,故W2t1.65104J2sC 正确。电梯从 D 点到 E 点过程中,减速运动, T5500 N,故 D 错误。9.(1)速度 木块滑行的距离 (2)C解析 (1)将小车从同一位置处释放,目的是控制小车到达水平面的速度相同。通过比较木块滑行的距离,来比较小车动能的大小。(2)让同一小车从同一斜面的不同高度由静止释放,木块滑行的距离不一样,这个实验不能
19、判断动能是否与质量有关,但可以判断动能大小一定 与质量外的其他因素有关,故选 C。10.解:(1)小东 1 min 经过的路程 s=0.5 m180=90 m,他的步行速度 v= = =1.5 m/s。st90m60s(2)由图示及勾股定理可知,重心升高的高度 h=65 cm- =5 cm=0.05 m。(65cm)2-(25cm)2则小东每走一步克服重力所做的功 W=Gh=mgh=50 kg10 N/kg0.05 m=25 J。14(3)1 min 做的总功 W 总 =nW=18025 J=4500 J,则他正常步行克服重力做功的功率 P= = =75 W。W总t4500J60s11.解:(
20、1)降落伞和重物的总重力 G=mg=7.5 kg10 N/kg=75 N,由图像可知,落地 前最后 2 s 处于匀速直线运动,速度为 5 m/s,则落地前最后 2 s 降落伞和重物的总重力的功率 P= = =Gv=75 N5 m/s=375 W。WtGht(2)降落伞和重物匀速直线下落时处于平衡状态,所受重力和阻力是一对平衡力,大小相等,即 f=G=75 N,又因为 f=kv2,则 k= = =3 Ns2/m2,fv2 75N(5m/s)2刚开始减速时,降落伞和重物受到的阻力 f=kv2=3 Ns2/m2(10 m/s)2=300 N,与重力 G 的方向相反,所以,刚开始减速时降落伞和重物受到的合外力大小 F=f-G=300 N-75 N=225 N。
