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一、选择题
第2节 功率
测试时间:20 分钟
1. 甲、乙两机器,甲的功率比乙的功率大,这说明( )
A. 甲做功一定比乙多
B. 甲做功一定比乙快
C. 甲做功一定比乙用的时间少
D. 做相同的功,甲一定比乙用的时间多
1. 答案 B 甲的功率比乙的功率大,说明甲做功一定比乙快,或者做相同的功,甲用的时间少。
2. 如图,小华同学从地上拿起一个鸡蛋,并用大约1s的时间举过头顶,做功的功率约为( )
C.1W D.2W
2. 答案 C 小华同学从地上拿起一个约 50g 的鸡蛋,缓缓举过头顶。鸡蛋通过的距离是她的身高再加上大约半只胳膊的长度,因此鸡蛋向上移动的距离约 1.8m;向上举鸡蛋的力 F=G=mg=50×10-3kg×9.8N/kg=0.49N,做的功
𝑊 0.9J
W=Fs=0.49N×1.8m≈0.9J。功率 P=𝑡 = 1s =0.9W,应选C。
3. 一辆汽车在平直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,那么汽车行驶路程s随时间t的变化关系可能是( )
3. 答案 D 汽车经过泥泞路面时牵引力变大,经过泥泞路面后牵引力恢复到之前的大小。汽车发动机的功率始终保持不变,经过泥泞路面时牵引力变大,由 P=Fv 可知,汽车经过泥泞路面时的速度会变小,经过泥泞路面后速度恢复到之前的大小,故 D 选项符合题意。
4. 下面说法中正确的选项是( )
𝑊
A. 由 P=𝑡可知,功率跟功成正比,所以只要做功多,功率就大
B. 功率跟时间成反比,所以只要时间短,功率就大
C. 功率大的机器比功率小的机器做功多
D. 甲每小时做的功比乙每小时做的功多,甲的功率比乙的功率大
𝑊
4. 答案 D 由公式 P=𝑡可知,功率的大小与做功的多少及做功所用的时间两个因素有关,故 A、B 错误;功率表示做功快
慢,不是表示做功多少,故 C 错误;做功的时间相同,甲做的功多,乙做的功少,所以甲的功率比乙的功率大,故 D 正确。
5. 一辆汽车的功率为100kW,上坡时的速度是1m/s,那么该汽车的牵引力是() A.100NB.10N C.105ND.103N
𝑊 𝐹𝑠
𝑃 1 × 105W
5. 答案 C 由 P=𝑡= 𝑡=Fv 可得,牵引力的大小:F=𝑣=
1m/s
=1×105N。
6. 如图中的两条直线是表示甲、乙两个物体做功与所需时间的关系图象,由图象可知,甲、乙两物体的功率关系是( )
A.P甲>P乙 B.P甲<P乙 C.P甲=P乙 D.无法比拟大小
𝑊
6. 答案 A 由图象可知,当做功时间相同时,W 甲>W 乙,由 P=𝑡可知,P 甲>P 乙。
二、填空题
7. 比拟图中小明的爸爸用挖掘机挖土与小明用铁锹挖土做功的快慢,我们可以采用相同,比拟的方法;
也可采用相同,比拟的方法。
7. 答案 做功多少 做功所用的时间 做功所用的时间 做功多少
解析 做功的快慢与做功的多少和做功所用的时间有关,通常比拟做功快慢有两种方法:一种是做功所用的时间相同,比拟做功的多少;另一种是做功的多少相同,比拟做功所用的时间。
8. 如下图,一物体在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m,拉力F1所做的功为W1,功率为P1。假设该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m,拉力F2所做的功为W2,功率为P2,那么W1W2,P1P2(均选填“>〞“<〞或“=〞)。
8.答案 = <
解析 由题意可知,同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动,物体对水平地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,因此两次物体受到的滑动摩擦力大小不变;物体在水平地面上匀速运动,根据二力平衡可知,水平拉力和滑动摩
𝑊 𝐹𝑠
擦力是一对平衡力,大小相等,即 F1=F2=f;物体运动的距离都为 10m,由 W=Fs 可知 W1=W2;因为 v1<v2,且 F1=F2,由 P=𝑡 = 𝑡 =Fv
可知,P1<P2。
9. 如下图的手扶拖拉机耕地时,发动机的功率为90kW,拖拉机以0.5m/s的速度前进了500m,那么拖拉机做功为J,
拖拉机受到的阻力是N。
9.答案 9×107 1.8×105
𝑊 𝐹𝑠
𝑃 90000W
解析 由 P= 𝑡 = 𝑡 =Fv 得,拖拉机的牵引力 F=𝑣= 0.5m/s =1.8×105N,拖拉机前进 500m,做功 W=Fs=1.8×105N×500m=9×107J;
拖拉机匀速前进,处于平衡状态,由平衡条件得拖拉机所受阻力 f=F=1.8×105N。
10. 铁路提速要解决的一个重要技术问题是提高机车牵引力功率。匀速行驶时,列车所受阻力与速度的平方成正比,
即f=kv2,当列车分别以180km/h和60km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时,机车的牵引力功率之比为。
10.答案 27∶1
解析 列车匀速行驶时所受阻力与速度的平方成正比,即 f=kv2,当列车在水平轨道上匀速行驶时,牵引力等于阻力,
1 21 2
即 F=f=kv2,所以功率 P=Fv=kv3,当列车分别以 180km/h 和 60km/h 的速度在水平轨道上匀速行驶时,P∶P=(k𝑣3)∶(k𝑣3
)=(180km/h)3∶(60km/h)3=27∶1。
11. 某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1200N,发动机在额定功率下,汽车匀速行驶时的速度大小为m/s。在同样的阻力下,如果汽车匀速行驶时的速度为15m/s,那么发动机输出的实际功率是
kW。
11.答案 50 18
解析 因为汽车匀速行驶,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以由二力平衡条件可知,发动机所提供的牵引
𝑊 𝐹𝑠
𝑃 60 × 103W
力:F=f=1200N;因为 P= 𝑡 = 𝑡 =Fv,所以汽车的行驶速度 v=𝐹=
1200N
=50m/s;在同样的阻力下,速度为 15m/s,牵引力仍为
1200N,发动机输出的实际功率是:P'=Fv'=1200N×15m/s=18000W=18kW。
三、简答题
12. 物体在 50 牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动,10 秒内前进了 20 米。求此过程中:
(1) 拉力做的功 W;
(2) 拉力的功率 P。
12.答案 (1)1000J (2)100W
解析 (1)此过程中拉力做的功 W=Fs=50N×20m=1000J;
𝑊 1000J
(2)拉力的功率 P=𝑡 = 10s =100W。
13. 如图是海上蹦极挑战实景,假设某海上蹦极挑战者的质量为 50kg,下落的高度为 45m,所用时间为 5s,g 取 10N/kg,求:
(1) 挑战者下落的平均速度;
(2) 重力对挑战者所做的功;
(3) 重力做功的功率。
13.答案 (1)9m/s (2)2.25×104J (3)4500W
𝑠 45m
𝑊 2.25 × 104J
解析(1)v=𝑡=5s =9m/s;(2)G=mg=50kg×10N/kg=500N,W=Gh=500N×45m=2.25×104J;(3)P=𝑡=5s=4500W。
14. 福清市江阴港是“世界不多,中国少有〞的天然良港,港口便利的交通条件为运输节约了本钱,有效推进了福清市的经济腾飞。如下图,港口码头的塔吊在匀速竖直起吊装载货物的集装箱,假设每个集装箱重力均为 4.0×105N,那么:
(1) 塔吊起吊一个集装箱,需要多大的力?
(2) 假设塔吊以 0.2m/s 的速度将一个集装箱起吊至最高处,用时 100s,那么塔吊对集装箱做了多少功?
(3) 塔吊假设以最大功率 1.0×105W 将集装箱起吊至(2)小题中的相同高度,用时 40min 能吊起多少个集装箱?
14.答案 (1)4.0×105N (2)8.0×106J (3)30(个)
解析 (1)集装箱匀速竖直向上运动,F=G=4.0×105N;(2)s=h=vt=0.2m/s×100s=20m,W=Fs=4.0×105N×20m=8.0×106J;(3)W
𝑊 总 2.4×108J 1.2 ×107N
总=Pt=1.0×105W×40×60s=2.4×108J,G 总= ℎ =
20m
=1.2×107N,n=
5 =30(个)。
4.0 × 10 N
四、综合题
15. 测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢的实验,表是两位同学的实验数据,其中实验 1、2 做功快慢相同并且最快,实验 4 做功快慢其次,实验 3 做功最慢。
同学
实验次数
做功时间(秒)
做功(焦)
甲
1
30
6000
甲
2
60
12000
乙
3
30
4000
乙
4
50
6000
(1) 比拟实验次数1和3可知:当,做功越快;
(2) 比拟实验次数可知:当做功多少相同时,所用时间越短,做功越快;
(3) 当做功多少和做功时间均不相同时,需要对表格中的数据进行综合分析,,做功越快。因此, 为了比拟两位同学做功的快慢,应该在表格最后一列增加一栏工程,这个工程是(要写上单位),为此物理学 中引入了一个新的物理量叫。
15. 答案 (1)所用时间相同时,做功越多 (2)1和4(3)做功与所用时间的比值越大功/时间(焦/秒) 功率
解析 (1)由表中实验次数 1 和 3 所示实验数据可知,当做功时间相同时,做功越多,做功越快;(2)由表中实验次数 1 和 4 的实验数据可知:当做功多少相同时,做功时间越短,做功越快;(3)当他们做功多少和做功时间均不相同时,单位时间内做功越多,做功越快。因此,为了比拟两位同学做功的快慢,应该在表格最后一列增加一栏工程,这个工程是“功/时间(焦/ 秒)〞,为此物理学中引入了一个新的物理量叫功率。
16. 学校买了一箱物理器材,甲同学将它从一楼搬运到三楼,乙同学想测量甲同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。
(1) 测量所需要的器材有:卷尺、停表和。
(2) 乙同学设计的测量步骤如下,其中多余的是。
A. 测出箱子的质量
B. 测出楼梯的总长度
C. 测出一楼到三楼的高度 D.测出甲同学上楼梯所用的时间
E.算出甲同学搬运箱子的功率
(3) 请你帮乙同学设计一个记录该实验数据的表格。
16.答案 (1)磅秤 (2)B (3)如表所示
箱子质量(m/kg)
上升的高度(h/m)
上楼时间(t/s)
功率(P/W)
𝑊 𝐺ℎ 𝑚𝑔ℎ
解析 (1)测量同学做功的功率,需结合 P=𝑡 = 𝑡 = 𝑡 分析,式中 m 为箱子的质量,h 为从一楼到三楼箱子上升的高度,t 为
上楼所用的时间。所以需要用磅秤测量箱子的质量 m、用卷尺测量从一楼到三楼上升的高度 h,用停表测量上楼所用的时间 t。(2)由(1)中分析可知并不需要测量楼梯的总长度。(3)实验中需要测量的物理量有:箱子的质量、上升的高度、上楼时间、功率,根据这四个内容设计表格。
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