2020-2021学年4 功率随堂练习题
展开11.4 功率
一.选择题(共12小题)
1.航空母舰上的飞机起飞时,由于跑道距离有限,可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度,我国正在加紧研制这项技术力争在后续的航母中投入使用,蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能,转化效率约为9%,对于蒸汽弹射以下说法正确的是( )
A.功率大、效率高 B.功率大、效率低
C.功率小、效率高 D.功率小、效率低
2.如图所示,水平地面G点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向5N的拉力F.物体经过E点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,物体在EG段做匀速直线运动,则:( )
A.物体在EF段的速度大于GH段的速度
B.物体在GK段受到的摩擦力等于5N
C.拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功
D.拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率
3.如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧秤读数为10牛,物体M的运动速度为1米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦),那么在此过程中( )
A.物体M与地面间的摩擦力为5牛
B.物体M与地面间的摩擦力为10牛
C.水平拉力F做功的功率为20瓦
D.1秒内滑轮对物体M做功为10焦
4.在水平地面上,小明在10s内用50N力沿水平方向拉着重为100N的小车前进了5m,则小明的功率是( )
A.25W B.50W C.250W D.500W
5.如图所示在水平拉力F的作用下,使重300N的物体在水平桌面上以0.lm/s的速度匀速运动时,物体与桌面的摩擦力为60N(不计绳重,动滑轮重及摩擦),F及其功率的大小分别为( )
A.20N 2W B.20N 6W C.60N 2W D.30N 6W
6.如图是使用汽车打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井口的过程中,汽车以恒定速度如图向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图象,其中正确的是( )
A. B. C. D.
7.如甲图所示,小明用弹簧测力计水平拉木块,使它先后两次沿水平木板滑动相同的距离,乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象.下列说法错误的是( )
A.两次木块都作匀速直线运动
B.两次木块受到的摩擦力一样大
C.两次拉力对木块做的功一样多
D.两次拉力对木块做功的功率一样大
8.关于功和功率的说法正确的是( )
A.做功越多,功率越大 B.功率越大,做功时间越短
C.做功本领越大,功率越大 D.功率越小,做功越慢
9.一位体重为500N的同学在跳绳测试中,1min跳180次,每次腾空的最大高度平均为4cm,则他在跳绳过程中,克服重力做功的平均功率是( )
A.60W B.3.6×103W C.6×103W D.3.6×105W
10.加在某电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机消耗的机械功率为( )
A.P B. C. D.P﹣
11.利用拖拉机耕地时总比在道路上行驶时速度慢,这是为了( )
A.提高拖拉机的效率 B.增大柴油机的功率
C.提高燃料的利用率 D.增大拖拉机的牵引力
12.如图,是小球从某高度处由静止下落过程中,路程h与时间t的关系图.则图中能正确表示重力对该球做功的功率与速度关系的图象是( )
A. B. C. D.
二.填空题(共9小题)
13.如图所示,物体在5N的水平拉力F作用下,沿水平面以0.2m/s 的速度匀速运动了4s,拉力F的功率为 W.
14.如图所示,斜面高为2m,用斜面向上大小为250N的拉力F,将重为600N的木箱由斜面底端以0.6m/s的速度匀速拉动,经过10s到达顶端,则拉力的功率是 W,物体与斜面间的摩擦力是 N.
15.某工人用如图所示的装置,将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m,此装置是 滑轮(选填“定”或“动”),该工人拉力的功率为 W(滑轮和绳的重力、摩擦均不计).
16.小明在如图所示的健身运动过程中,摆动脚腕使细绳拉着物体A上升.若物体A的质量为3kg,在1.2s内匀速上升0.4m,绳重及滑轮摩擦不计.则小明对物体A做功的功率为 W.(取g=10N/kg)
17.2017年中考体育加试的总分数提高到55分,跳绳是可以选考的项目之一,由于其简单易得高分,所以深受同学的选择.平均每次跳起高度为3cm,质量50kg的小慧同学在一次跳绳练习中,一分钟的成绩是200次,则小慧同学此次跳绳克服重力做功的功率是 W.g=10N/kg.
18.重为150N的物体在大小为40N的水平拉力F作用下,向右匀速运动了10m,所用时间为20s,摩擦力的大小为 N,拉力做的功是 J,拉力的功率为 W.
19.如图,质量为2kg的物体,在力F作用下,以0.5m/s的速度沿水平面作匀速直线运动(滑轮重量及绳间的摩擦不计),此时弹簧秤的示数为2N,则物体与水平面间的摩擦力是 N,拉力F做功的功率为 W.
20.如图所示,水平台上的物体A重50N,在水平向右的拉力F的作用下以5cm/s的速度做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为10N.若滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计,则拉力F为 N,物体A受到的摩擦力为 N,拉力的功率为 W.
21.用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的s﹣t图象如图所示,其对应的测力计示数分别为F1和F2,功率分别为P1和P2,则F1 F2,P1 P2( 填“>”“<”“=”).
三.计算题(共13小题)
22.跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜爱.在某次跳伞训练过程中,一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其速度与时间的关系如图所示,经15s下落210m后,开始做匀速直线运动直至落地,整个过程用时30s,求在这个过程中:
(1)运动员下落的平均速度;
(2)重力做的功;
(3)匀速下降时重力做功的功率.
23.我国自主研发的“蛟龙4500”深海潜水器的质量是2×104kg,长度有8米,高为3.5米,宽度是3米.潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图所示.(g=10N/kg)问:潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12米.
(1)牵引机械对潜水器的拉力有多大?
(2)牵引机械对潜水器所做的功是多少?
(3)假如牵引机械提升时间为2分钟,牵引机械的功率应为多少?
24.重庆至德国杜伊斯堡的中欧班列全程约10800 km,运行时间300h.中欧班列在平直路面匀速行驶时,和谐型大功率机车提供的牵引力约9.6×107 N,求:
(1)中欧班列运行时的平均速度约为多少千米每小时?
(2)中欧班列在平直路面以v=20m/s匀速行驶时,机车功率约为多少瓦?
25.“汽车共享”在丽水市推出以来受到市民的青睐,它属于公共交通的补充,可以满足人们自驾出行的需求.如图是我市一款按租用时间收费的电动共享汽车.五一期间,小科一家租用该款电动共享汽车去旅游,从租车点一路不停行驶105千米到达目的地,若全程的速度为70千米/时.回答下列问题:
(1)推广电动共享汽车的好处有 (答出一点即可);
(2)租用该电动汽车的价格为0.5元/分钟,小科一家从租车点到目的地的租车费用为 元;
(3)该电动汽车发动机的额定功率为30千瓦,若汽车以额定功率在水平路面匀速直线行驶时,所受的阻力恒为1200牛,汽车的速度为多少?
26.如图所示为某新能源汽车测试,该汽车以甲醇为燃料.质量为1.8×103kg的轿车以1.2×104W的功率先以v1=20 m/s的速度匀速行驶一段水平路面,再以相同的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行.已知斜坡的机械效率为80%,甲醇燃烧值2.7×107J/kg,g=10 N/kg.试求:
①水平路面对汽车的阻力的大小;
②汽车爬坡时的牵引力和速度的大小;
③设汽车的效率为45%,行驶坡路与平路的路程之比为1:9,该车每100 km理论上要燃烧甲醇的质量为多少?
27.在某建筑土地上起重机在2min内把体积为30m3的花岗岩碑石提升2.5m高.已知该花岗岩的密度为2.8×103kg/m3.取g=10N/kg.通过计算回答:
(1)这块花岗岩碑石的质量多大?
(2)起重机对碑石所做的功是多少?
(3)起重机对碑石做功的功率是多少?
28.一辆质量为1.5t的小货车,载有0.8t的货物,沿平直的公路匀速行驶500m,所用的时间为500s,受到的阻力为车对地面压力的0.05倍(g取10N/kg).
(1)货车的牵引力是多少?
(2)牵引力做功及其功率是多少?
29.国产航空母装有蒸汽弹射器辅助战斗机的起飞,它的过程可简化为如图,高温高压的蒸汽进入弹射汽缸后通过牵引器在短距离s内对飞机做功,使飞机达到起飞速度,某蒸汽弹射器每弹射一次对飞机做功9×107J,所用时间4.5s,s=50m;求
(1)该蒸汽弹射器的对飞机做功的功率是多少?
(2)蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力多大?
(3)若使飞机更易起飞,应该逆风还是顺风弹射?
30.如图所示,体重为600N的小林在跑步机上锻炼身体.他每只脚与跑步机的接触面积是125cm2,设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min,跑步的总动力为40N.求:
(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程?
(2)在跑步过程中小林对跑步机的压强为多大?
(3)他在这段时间内做了多少功?
(4)他在这段时间内做功的功率是多少?
31.小明有一辆捷安特自行车,质量为12kg.星期天,小明到西太湖骑自行车健身,他在2h内匀速骑行了36km,小明的质量为58kg,骑车时受到的阻力是车和人总重的0.03倍.(g=10N/kg)
(1)这段时间内,他克服阻力做功的功率为多少?
(2)若人体消耗的能量中有30%用于驱动自行车前进,则整个过程人消耗的能量为多少?
32.如图所示,小明用力将某货物在4秒内匀速提升了2米,做了160焦的功,不计摩擦和绳子重力.求:
(1)这段时间内拉力的功率.
(2)货物的重力.
33.如图所示,汽车以速度v向右水平匀速拉动绳子,使滑轮组匀速竖直提升物体A.汽车对绳子的拉力为F.滑轮组的机械效率为η.已知:F=2000N,v=0.5m/s,η=90%,g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计.求:
(1)拉力F的功率P;
(2)物体A所受的重力GA.
34.如图,这是端午节举行龙舟比赛时的情景.
(1)使龙舟前进的施力物体是 .用桨划水时,桨可以看作 (填简单机械的名称).
(2)某队龙舟和运动员的总质量为2×103kg,在一次龙舟赛上,该队以2min40s的成绩夺得800m比赛冠军.已知该龙舟在运动过程中受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍.
①该队在800m比赛过程中的平均速度是多少?
②如果把该队龙舟的运动看作是匀速直线运动,求运动员在比赛过程中划船时的功率是多少?(g=10N/kg)
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.(2017•宜昌)航空母舰上的飞机起飞时,由于跑道距离有限,可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度,我国正在加紧研制这项技术力争在后续的航母中投入使用,蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能,转化效率约为9%,对于蒸汽弹射以下说法正确的是( )
A.功率大、效率高 B.功率大、效率低
C.功率小、效率高 D.功率小、效率低
【分析】根据题中的信息得出蒸汽弹射的特点;
功率是表示做功快慢的物理量,效率是表示有用功在总功所占的比例,二者无联系.
【解答】解:航空母舰上的飞机起飞时,由于跑道距离有限,可采用蒸汽弹射来帮助飞机迅速起飞所需要的速度,这就要求蒸汽弹射的功率大;
由“蒸汽弹射是将水蒸气的内能转化为飞机的动能,转化效率约为9%”知蒸汽弹射的效率低,故B正确.
故选B.
【点评】本题以蒸汽弹射为题材,考查了功率和效率的问题,是一道中等题.
2.(2017•巴彦淖尔)如图所示,水平地面G点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向5N的拉力F.物体经过E点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,物体在EG段做匀速直线运动,则:( )
A.物体在EF段的速度大于GH段的速度
B.物体在GK段受到的摩擦力等于5N
C.拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功
D.拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率
【分析】(1)根据图象提供的信息,由速度公式v=解题;
(2)摩擦力的大小与压力及接触面的粗糙程度有关,据此分析;
(3)根据功的两个要素,由W=Fs解析;
(4)分析图象,根据P==判断.
【解答】解:
A、由图和题意可知,物体在EF段和GH段通过的路程相同,但所用时间tEF=2tGH,由v=可知,物体在EF段的速度小于GH段的速度,故A错误;
B、由图可知,物体在GK段做变速运动,故物体在GK段所受的摩擦力不等于拉力,即不等于5N;故B错误;
C、由图可知,sEF=sGH,所用的拉力相同即F=5N,由W=Fs可知,所做的功相同,故C错误;
D、由图和题意可知,sEF<sGK,所用时间t和拉力F均相同,由P==可知,拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率,故D正确.
故选D.
【点评】本题考查功及功率的计算,要会从图象中获取信息.
3.(2017•杭州)如图所示装置,在水平拉力F的作用下,物体M沿水平地面做匀速直线运动,已知弹簧秤读数为10牛,物体M的运动速度为1米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦),那么在此过程中( )
A.物体M与地面间的摩擦力为5牛
B.物体M与地面间的摩擦力为10牛
C.水平拉力F做功的功率为20瓦
D.1秒内滑轮对物体M做功为10焦
【分析】该滑轮为动滑轮,拉力F的大小和弹簧测力计的示数一样,因为物体做匀速运动,所以物体受到的力是平衡力,利用力的平衡可以计算摩擦力的大小;
先求物体移动的路程,再计算拉力移动的距离,然后利用W=Fs公式计算拉力做的功,再利用功率的公式计算拉力F的功率.
【解答】解:
AB、如图所示,n=2,物体做匀速运动,f=2F=2×10N=20N;故AB错误;
CD、物体移动的路程s′=v物t,
拉力移动的距离:
s=2s′=2×v物t=2×1m/s×1s=2m,
拉力做功:W=Fs=10N×2m=20J,
拉力做功功率:
P===20W;
故C正确,D错误.
故选C.
【点评】本题所用滑轮组是水平的,计算过程要注意,拉力的大小是摩擦力的一半,拉力移动的路程是物体移动的路程的2倍(动滑轮由两股绳子拉着).
4.(2017•广西)在水平地面上,小明在10s内用50N力沿水平方向拉着重为100N的小车前进了5m,则小明的功率是( )
A.25W B.50W C.250W D.500W
【分析】已知拉力和拉力方向移动的距离,根据功的计算公式w=Fs计算拉力做的功,利用P=计算拉力做功的功率.
【解答】解:拉力做功:W=Fs=50N×5m=250J;
则小明的功率:P===25W.
故选A.
【点评】此题的重点要掌握功的计算公式W=Fs和功率的计算公式P=;由于重力的方向是竖直向下的,物体在水平方向上移动,即没有在重力方向上移动距离,重力没有对物体做功.
5.(2017•六盘水)如图所示在水平拉力F的作用下,使重300N的物体在水平桌面上以0.lm/s的速度匀速运动时,物体与桌面的摩擦力为60N(不计绳重,动滑轮重及摩擦),F及其功率的大小分别为( )
A.20N 2W B.20N 6W C.60N 2W D.30N 6W
【分析】(1)与动滑轮相连的绳子段数为3,即承担地面摩擦力有3段绳子;则拉力为摩擦力的三分之一,绳子自由端的速度为物体受到的3倍;
(2)运用公式P=Fv,可求功率大小.
【解答】解:
(1)由图可知,与动滑轮相连的绳子段数为3,则绳端的拉力:F=f=×60N=20N;
(2)绳子自由端的速度为:v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s;
则拉力F的功率为:P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W;
故ACD错误,B正确;
故选B.
【点评】明确承担摩擦力的绳子段数,熟练运用拉力与摩擦力的关系以及功率的计算公式;是解答此题的关键.
6.如图是使用汽车打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井口的过程中,汽车以恒定速度如图向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图象,其中正确的是( )
A. B. C. D.
【分析】此过程分三个阶段:
第一个阶段,物体完全浸没在水中,此时浮力不变,F=G﹣F浮,所以拉力不变,根据P=Fv可知:汽车在此阶段的功率不变;
第二个阶段,物体只有一部分浸入水中,而且排开水的体积越来越小,所受浮力也越来越小,F=G﹣F浮,所以拉力增大,根据P=Fv可知:汽车在此阶段的功率增大;
第三个阶段,物体离开水面了,此时物体只在拉力和重力的作用下匀速运动,所以F=G,拉力不变,根据P=Fv可知:汽车在此阶段的功率不变.
【解答】解:汽车匀速运动,重物也匀速运动,在重物露出水面前,浮力不变,F=G﹣F浮,所以拉力不变,根据P=Fv可知:汽车的功率不变;
在物体露出水面而没完全露出时,浮力减小,F=G﹣F浮,所以拉力增大,根据P=Fv可知:汽车的功率增大;
在物体完全露出液面时,F=G,拉力不变,根据P=Fv可知:汽车的功率不变;
综上所述,汽车的功率先不变,再增大,最后又不变,故D正确,ABC错误.
故选D.
【点评】此题的关键要知道功率的公式P=Fv,由于速度不变,则关键是通过浮力的变化来判断拉力的变化.
7.如甲图所示,小明用弹簧测力计水平拉木块,使它先后两次沿水平木板滑动相同的距离,乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象.下列说法错误的是( )
A.两次木块都作匀速直线运动
B.两次木块受到的摩擦力一样大
C.两次拉力对木块做的功一样多
D.两次拉力对木块做功的功率一样大
【分析】(1)有图象分析物体的运动情况;
(2)先判断木块两次的运动状态,然后根据二力平衡的条件分析拉力和摩擦力的关系.
(3)根据作用在物体上的拉力和在拉力方向上通过的距离,利用公式W=Fs比较两次做功的多少.
(4)根据决定功率的因素即木块的拉力和木块的速度进行分析.
【解答】解:
A、由乙图可知,两次路程和时间都成正比,故两次木块都做匀速直线运动.故A正确;
B、用弹簧测力计拉着木块沿水平木板匀速滑动,木块做匀速直线运动,不论其速度大小如何,都受到平衡力的作用,在水平方向上,摩擦力和拉力是一对平衡力;且压力大小和接触面的粗糙程度不变,则摩擦力大小相同,故两次实验的拉力和摩擦力均相等.故B正确;
C、在相同拉力作用下,木块两次运动的距离相同,由W=Fs可知,两次拉力对木块做的功一样多.故C正确;
D、从图象中可看出,相同时间内第一次通过的路程大于第二次,所以第一次的速度大于第二次的速度,木块所受的拉力不变,根据公式P=Fv可知,第一次拉力做功的功率大.故D错误.
故选D.
【点评】此题考查了二力平衡的条件、摩擦力大小的决定因素、速度的计算等知识点.图象是形象描述物理状态、物理过程和物理规律的常用工具,也是应用数学知识解决物理问题的一个重要方面,它不仅可以使抽象的概念直观形象,也能使动态变化过程更为清晰.
8.关于功和功率的说法正确的是( )
A.做功越多,功率越大 B.功率越大,做功时间越短
C.做功本领越大,功率越大 D.功率越小,做功越慢
【分析】(1)功等于力与距离的乘积;
(2)功率是单位时间内做功的多少,是表示做功快慢的物理量.功率的大小与做功多少和所用时间都有关系.
【解答】解:A、由P=可知,功率与功和时间都有关系,只知道做功多不能表示功率一定大,故A错误;
B、由公式W=Pt可知,只有在做功一定时,功率越大,做功时间才越短,故B错误;
C、功率表示做功的快慢,并不是做功本领大,功率就大,故C错误;
D、功率是表示做功快慢的物理量,功率越小,做功越慢,故D正确.
故选D.
【点评】功率用来比较物体做功快慢,做功快不等于做功多,功率大不等于做功大.
9.一位体重为500N的同学在跳绳测试中,1min跳180次,每次腾空的最大高度平均为4cm,则他在跳绳过程中,克服重力做功的平均功率是( )
A.60W B.3.6×103W C.6×103W D.3.6×105W
【分析】已知该同学的体重和每次腾空的高度,则可利用公式W=Gh计算每跳一次克服重力做的功,跳了180次,从而可以求出他在跳绳过程中克服重力做的功,已知时间,可利用公式P=计算做功的功率.
【解答】解:
∵G=500N,h=4cm=0.04m,
∴跳一次克服重力做功为:W=Gh=500N×0.04m=20J,
1min跳180次所做的总功为:W总=180×20J=3600J,
又∵t=1min=60s,
∴功率为:P===60W.
故选A.
【点评】考查了功与功率的计算,当重力做功或克服重力做功时可以用W=Gh计算功.
10.加在某电动机上的电压是U,电动机消耗的电功率为P,电动机线圈的电阻为r,则电动机消耗的机械功率为( )
A.P B. C. D.P﹣
【分析】电动机消耗的电功率为P=UI,发热功率P热=I2r,输出功率P出=P﹣P热.根据功率关系求出电动机线圈上消耗的机械功率.
【解答】解:
电动机消耗的电功率为P,加在电动机上的电压是U,
故通过电动机的电流为:I=;
发热功率:P热=I2r=;
根据能量守恒定律可知,电动机的机械功率为:
P出=P﹣P热=P﹣.
故选:D.
【点评】对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路,可从从能量转化的角度理解:电能全部转化内能时,是纯电阻电路;电能转化为内能和其他能时,是非纯电阻电路
11.利用拖拉机耕地时总比在道路上行驶时速度慢,这是为了( )
A.提高拖拉机的效率 B.增大柴油机的功率
C.提高燃料的利用率 D.增大拖拉机的牵引力
【分析】根据公式P=Fv可知,当机器的功率一定时,牵引力与速成反比,要获得较大的牵引力,速度就要减慢.
【解答】解:
拖拉机深耕时总比在道路上行驶时,需要克服更大阻力,所以需要更大的牵引力,但拖拉机发动机的功率是一定的,根据公式P=Fv可知,速度就会变慢,故D正确.
故选D.
【点评】本题主要考查了公式P=Fv的运用,只要知道当功率一定时,牵引力与速成反比即可解答.
12.如图,是小球从某高度处由静止下落过程中,路程h与时间t的关系图.则图中能正确表示重力对该球做功的功率与速度关系的图象是( )
A. B. C. D.
【分析】根据W=Gh和P=得出重力对该球做功的功率P与速度v的关系,然后根据表达式判断对于的图象.
【解答】解:重力对该球做功的功率:
P===Gv,
据此可知,重力对该球做功的功率P与速度v成正比,
则P﹣v图象应是过原点的斜直线,故ABC错误、D正确.
故选D.
【点评】本题考查了功率公式的灵活应用,是一道较为简单的应用题.
二.填空题(共9小题)
13.(2017•邵阳)如图所示,物体在5N的水平拉力F作用下,沿水平面以0.2m/s 的速度匀速运动了4s,拉力F的功率为 2 W.
【分析】根据动滑轮的特点求出绳子的自由端的速度,根据公式P=Fv求出功率.
【解答】解:由图可知,该滑轮为动滑轮,物体运动的速度为0.2m/s,则绳子的自由端的速度为:v=2×0.2m/s=0.4m/s;
拉力F的功率为:P=Fv=5N×0.4m/s=2W.
故答案为:2.
【点评】本题考查了功率的计算,明确功率的计算公式W=Fv是解题的关键.
14.(2017•眉山)如图所示,斜面高为2m,用斜面向上大小为250N的拉力F,将重为600N的木箱由斜面底端以0.6m/s的速度匀速拉动,经过10s到达顶端,则拉力的功率是 150 W,物体与斜面间的摩擦力是 50 N.
【分析】(1)利用P===Fv求拉力的功率;
(2)利用W=Gh求拉力做的有用功,利用s=vt求斜面长,利用W=Fs求拉力做的总功,额外功等于总功减去有用功,再利用W额外=fs求摩擦力的大小.
【解答】解:
(1)拉力的功率:
P===Fv=250N×0.6m/s=150W;
(2)有用功:W有用=Gh=600N×2m=1200J,
斜面长s=vt=0.6m/s×10s=6m,
拉力做的总功:W总=Fs=250N×6m=1500J,
额外功:W额外=W总﹣W有用=1500J﹣1200J=300J,
由W额外=fs可得摩擦力的大小:
f===50N.
故答案为:150;50.
【点评】本题考查有用功、总功、额外功的计算,知道额外功等于克服摩擦阻力做的功,解题的关键在于明确总功应等于有用功与额外功之和,注意f≠F,这是本题的易错点.
15.(2017•云南)某工人用如图所示的装置,将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m,此装置是 动 滑轮(选填“定”或“动”),该工人拉力的功率为 60 W(滑轮和绳的重力、摩擦均不计).
【分析】(1)使用中固定不动的滑轮是定滑轮,使用时随物体一起运动的滑轮是动滑轮;
(2)滑轮和绳的重力、摩擦均不计,克服木块重力做的功即为工人拉力做的总功,根据W=Gh求出其大小,根据P=求出该工人拉力的功率.
【解答】解:(1)图中的滑轮随物体一起运动,此装置是动滑轮;
(2)滑轮和绳的重力、摩擦均不计,工人拉力做的功:
W=Gh=150N×4m=600J,
该工人拉力的功率:
P===60W.
故答案为:动;60.
【点评】本题考查了动滑轮和定滑轮的判断以及功、功率的计算,明确拉力做的功等于克服木块重力做的功是关键.
16.小明在如图所示的健身运动过程中,摆动脚腕使细绳拉着物体A上升.若物体A的质量为3kg,在1.2s内匀速上升0.4m,绳重及滑轮摩擦不计.则小明对物体A做功的功率为 10 W.(取g=10N/kg)
【分析】已知物体A的质量为4kg,根据G=mg可求出物体A的重力,然后根据W=Gh求出物体A所做的功;再根据P=求出功率.
【解答】解:物体所受的重力:G=mg=3kg×10N/kg=30N,
物体A所做的功为:W=Gh=30N×0.4m=12J,
功率为:P===10W.
故答案为:10.
【点评】本题考查了功和功率的计算,此题难度不大,用公式可直接求解.注意要通过质量求出物体的重力.
17.跳绳是运动项目之一,由于其简单易得高分,所以深受同学的选择.平均每次跳起高度为3cm,质量50kg的小慧同学在一次跳绳练习中,一分钟的成绩是200次,则小慧同学此次跳绳克服重力做功的功率是 50 W.g=10N/kg.
【分析】跳绳过程是克服自身重力做功的过程,根据W=Gh计算1min内所做的功,再利用P=求出跳绳功率.
【解答】解:
小慧的重力:
G=mg=50kg×10N/kg=500N,
小慧跳绳1次克服重力做功:
W1=Gh=500N×0.03m=15J;
跳绳200次克服重力做功:
W=200×W1=200×15J=3000J,
小慧同学此次跳绳克服重力做功的功率:
P===50W.
故答案为:50.
【点评】本题考查了功和功率的计算,克服重力做功,选好公式W=Gh,除了知道重力大小以外,关键分析在重力方向上移动的距离
18.重为150N的物体在大小为40N的水平拉力F作用下,向右匀速运动了10m,所用时间为20s,摩擦力的大小为 40 N,拉力做的功是 400 J,拉力的功率为 20 W.
【分析】物体在水平方向上做匀速直线运动时,水平方向上受平衡力的作用;
知道拉力大小和物体在拉力方向上移动的距离,利用W=Fs求拉力所做的功;
知道做功时间,再利用P=求拉力的功率;
【解答】解:
物体在大小为40N的水平拉力F作用下在水平方向上做匀速直线运动,拉力与摩擦力是一对平衡力,故f=F=40N;
拉力做的功:W=Fs=40N×10m=400J;
拉力做功的功率:P===20W;
故答案为:40;400;20.
【点评】本题考查功、功率的计算以及做功的条件.关键知道做功的条件是有力作用在物体上和物体在力的方向上移动距离,二者缺一不可.
19.如图,质量为2kg的物体,在力F作用下,以0.5m/s的速度沿水平面作匀速直线运动(滑轮重量及绳间的摩擦不计),此时弹簧秤的示数为2N,则物体与水平面间的摩擦力是 2 N,拉力F做功的功率为 1 W.
【分析】由图可知,滑轮承重绳子的有效股数n=2;
(1)物体A匀速运动,受到的合力为零,故A物体所受拉力和摩擦力相等;
(2)根据动滑轮工作特点求出作用在动滑轮轴上的拉力,利用P===Fv求出拉力的功率.
【解答】解:(1)物体A受绳子拉力F绳=F示=2N与滑动摩擦力f作用,
物体做匀速直线运动,由二力平衡条件得:f=F绳=2N;
(2)由图可知,绳子的有效股数n=2,
作用在动滑轮轴上的拉力:
F=2F示=2×2N=4N;
拉力F的移动速度:
v=v物=×0.5m/s=0.25m/s,
拉力F做功的功率:
P===Fv=4N×0.25m/s=1W.
故答案为:2;1.
【点评】本题主要考查学生对:动滑轮的工作特点的了解和掌握,以及对功率推导公式的理解,是一道中档题.
20.如图所示,水平台上的物体A重50N,在水平向右的拉力F的作用下以5cm/s的速度做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为10N.若滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计,则拉力F为 10 N,物体A受到的摩擦力为 20 N,拉力的功率为 1 W.
【分析】(1)同一根绳子的拉力相等,弹簧测力计的示数即为绳子的拉力;
(2)滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计,动滑轮绳子的有效股数为2,根据F=f求出物体A受到的摩擦力;
(3)根据v绳=2v物求出绳端移动的速度,根据P===Fv求出拉力的功率.
【解答】解:(1)因同一根绳子的拉力相等,
所以,绳子的拉力等于弹簧测力计的示数,即F=10N;
(2)滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计,动滑轮绳子的有效股数为2,
由F=f可得,物体A受到的摩擦力:
f=2F=2×10N=20N;
(3)绳端移动的速度:
v绳=2v物=2×5cm/s=10cm/s=0.1m/s,
则拉力的功率:
P===Fv绳=10N×0.1m/s=1W.
故答案为:10;20;1.
【点评】本题考查了滑轮组拉力公式和功率公式的应用,关键是知道滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计时,水平方向使用滑轮时绳子的拉力公式为F=f,而不是F=G.
21.用测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动,两次运动的s﹣t图象如图所示,其对应的测力计示数分别为F1和F2,功率分别为P1和P2,则F1 = F2,P1 > P2( 填“>”“<”“=”).
【分析】首先根据路程时间图象判断出物体两次的运动情况,并判断出两次速度的大小;由二力平衡条件的知识得出两次拉力的大小不变;
根据公式P===Fv判断出两次功率的大小关系.
【解答】解:由图象知,
前后两次物体通过的路程与时间都成正比,也就是物体都做匀速直线运动,所以两次的拉力都等于摩擦力,摩擦力不变,拉力不变.因此F1=F2;
由图象知,在相同时间内,①经过的路程大,所以①的速度大于②的速度,根据公式P===Fv知,拉力相同,P1>P2.
故答案为:=;>.
【点评】此题考查了有关路程时间图象的分析,从图象中不仅要分析物体的运动状态.同时考查了二力平衡条件的应用,由于匀速直线运动,两次的拉力不变.还考查了功率公式的推导及大小的判断.
三.计算题(共13小题)
22.(2017•益阳)跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜爱.在某次跳伞训练过程中,一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其速度与时间的关系如图所示,经15s下落210m后,开始做匀速直线运动直至落地,整个过程用时30s,求在这个过程中:
(1)运动员下落的平均速度;
(2)重力做的功;
(3)匀速下降时重力做功的功率.
【分析】根据图象中的体现形状,分析物体的运动状态,再根据速度公式v=、功的公式W=Fs=Gh、功率公式P=Fv,代入数值可求速度、功和功率.
【解答】解:
(1)由题可知,运动员在0﹣15s下落的路程为s前=210m,
由图象可知,15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动,
则运动员在15﹣30s通过的路程为:s后=vt后=6m/s×15s=90m;
运动员通过的总路程为:s=s前+s后=210m+90m=300m,
总时间为t=30s,
则整个过程中运动员下落的平均速度:
v′===10m/s;
(2)运动员下落的高度为:h=s=300m;
重力做的功:
W=Gh=500N×300m=1.5×105J;
(3)匀速下降时,重力做功的功率:
P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W;
答:(1)运动员下落的平均速度为10m/s;
(2)重力做的功为1.5×105J;
(3)匀速下降时重力做功的功率为3×103W.
【点评】准确分析图象中提供的信息,熟练运用速度、功、功率的计算公式;是解答此题的关键.
23.(2017•菏泽)我国自主研发的“蛟龙4500”深海潜水器的质量是2×104kg,长度有8米,高为3.5米,宽度是3米.潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景如图所示.(g=10N/kg)问:潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升12米.
(1)牵引机械对潜水器的拉力有多大?
(2)牵引机械对潜水器所做的功是多少?
(3)假如牵引机械提升时间为2分钟,牵引机械的功率应为多少?
【分析】(1)潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升时,处于平衡状态,受到的力是平衡力;
(2)根据W=Fs算出牵引机械对潜水器所做的功;
(3)根据P=算出牵引机械的功率.
【解答】解:(1)潜水器离开水面沿竖直方向匀速上升时,处于平衡状态,受到重力和拉力是一对平衡力,大小相等,即F=G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N;
(2)牵引机械对潜水器所做的功:W=Fs=2×105N×12m=2.4×106J;
(3)牵引机械的功率应:P===20000W.
答:(1)牵引机械对潜水器的拉力2×105N;
(2)牵引机械对潜水器所做的功是2.4×106J;
(3)假如牵引机械提升时间为2分钟,牵引机械的功率应为20000W.
【点评】本题考查了求重力、拉力、功及功率等问题,应用重力公式、功、功率的计算公式即可正确解题.
24.(2017•重庆)重庆至德国杜伊斯堡的中欧班列全程约10800 km,运行时间300h.中欧班列在平直路面匀速行驶时,和谐型大功率机车提供的牵引力约9.6×107 N,求:
(1)中欧班列运行时的平均速度约为多少千米每小时?
(2)中欧班列在平直路面以v=20m/s匀速行驶时,机车功率约为多少瓦?
【分析】(1)速度计算公式为v=,代入题目的条件可求速度;
(2)运用功率公式P=Fv,代入条件可求功率.
【解答】解:
(1)全程s=10800 km,运行时间t=300h;
平均速度为:v===36km/h;
(2)机车的功率:P=Fv=9.6×107 N×20m/s=1.92×109W;
答:(1)中欧班列运行时的平均速度约为36km/h;
(2)中欧班列在平直路面以v=20m/s匀速行驶时,机车功率约为1.92×109W.
【点评】熟练运用速度和功率的计算公式,是解答此题的关键.
25.(2017•丽水)“汽车共享”在丽水市推出以来受到市民的青睐,它属于公共交通的补充,可以满足人们自驾出行的需求.如图是我市一款按租用时间收费的电动共享汽车.五一期间,小科一家租用该款电动共享汽车去旅游,从租车点一路不停行驶105千米到达目的地,若全程的速度为70千米/时.回答下列问题:
(1)推广电动共享汽车的好处有 绿色环保 (答出一点即可);
(2)租用该电动汽车的价格为0.5元/分钟,小科一家从租车点到目的地的租车费用为 45 元;
(3)该电动汽车发动机的额定功率为30千瓦,若汽车以额定功率在水平路面匀速直线行驶时,所受的阻力恒为1200牛,汽车的速度为多少?
【分析】(1)电动车与普通汽车相比,从热污染、噪声污染、废气污染等方面分析回答;
(2)根据t=算出到达目的地的时间,根据租用电动汽车的价格算出车费;
(3)汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件求出发动机所提供的牵引力;
知道牵引力的功率和受到的牵引力,根据P===Fv求出行驶的速度;
【解答】解:
(1)电动车相比普通汽车有无尾气、噪音小的特点,即绿色环保;
(2)电动共享汽车行驶的距离s=105km,全程的速度v=70km/h,
根据v=可得,电动共享汽车行驶的时间:
t===1.5h=90min,
因为租用该电动汽车的价格为0.5元/分钟,
所以小科一家从租车点到目的地的租车费用为:0.5元/min×90min=45元;
(3)因为汽车匀速行驶,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
由二力平衡条件可知,发动机所提供的牵引力:F=f=1200N;
根据P===Fv可得,汽车行驶的速度:
v===25m/s.
故答案为:(1)绿色环保;(2)45;(3)汽车的速度为25m/s.
【点评】本题考查了二力平衡条件和功率公式的灵活应用,是一对较为简单的应用题.
26.如图所示为某新能源汽车测试,该汽车以甲醇为燃料.质量为1.8×103kg的轿车以1.2×104W的功率先以v1=20 m/s的速度匀速行驶一段水平路面,再以相同的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行.已知斜坡的机械效率为80%,甲醇燃烧值2.7×107J/kg,g=10 N/kg.试求:
①水平路面对汽车的阻力的大小;
②汽车爬坡时的牵引力和速度的大小;
③设汽车的效率为45%,行驶坡路与平路的路程之比为1:9,该车每100 km理论上要燃烧甲醇的质量为多少?
【分析】(1)已知速度和牵引力做功的功率,根据公式F=可求汽车的牵引力,因为物体匀速运动得出水平路面对汽车的阻力.
(2)根据η==的变形公式得出汽车爬坡时的牵引力,根据v=算出速度的大小;
(3)根据行驶坡路与平路的路程之比为1:9和W=Fs求出汽车在行驶坡路做的功和平路做的功,再求出总功W,根据η==的变形公式算出燃烧甲醇的质量.
【解答】解:
①由P=Fv可得,汽车在水平路面上行驶的牵引力:
F1===600N;
汽车在水平路面上匀速行驶,则F阻=F1=600N;
②斜坡的倾角为30°,则汽车在斜坡上行驶的路程s=2h,
汽车在爬坡过程中,有用功W有=Gh,
由η=可得总功:
W总====,
由W总=Fs可得爬坡时的牵引力:
F2=====1.125×104N;
由P=Fv可得,汽车爬坡时速度:
v2===1.07m/s;
③由题意,行驶坡路与平路的路程之比为1:9,
则汽车每行驶100km过程中,平路上行驶s1=90km,在坡道上行驶s2=10km,
平路上发动机做功:W1=F1•s1=600N×90×103m=5.4×107J;
坡道上发动机做功:W2=F2•s2=1.125×104N×10×103m=1.125×108J;
发动机总共做功:W=W1+W2=1.665×108J,
汽车的效率为45%,由η′==可得,要燃烧甲醇的质量:
m′===13.7kg.
故答案为:①水平路面对汽车的阻力的大小600N;
②汽车爬坡时的牵引力为1.125×104N,速度的大小为1.07m/s;
③设汽车的效率为45%,行驶坡路与平路的路程之比为1:9,该车每100 km理论上要燃烧甲醇的质量为13.7kg.
【点评】本题考查了学生对功的公式、功率公式、机械效率的公式的掌握和运用,知道有用功为Gh、总功为FS、利用好功率的推导公式P=Fv是关键
27.在某建筑土地上起重机在2min内把体积为30m3的花岗岩碑石提升2.5m高.已知该花岗岩的密度为2.8×103kg/m3.取g=10N/kg.通过计算回答:
(1)这块花岗岩碑石的质量多大?
(2)起重机对碑石所做的功是多少?
(3)起重机对碑石做功的功率是多少?
【分析】(1)知道这块花岗岩碑石的密度和体积,根据ρ=求出其质量;
(2)根据G=mg求出重力的大小,根据W=Fs求出起重机对碑石所做的功;
(3)根据P=求出起重机对碑石做功的功率.
【解答】解:(1)由ρ=得,这块花岗岩碑石的质量:
m=ρV=2.8×103kg/m3×30m3=8.4×104kg;
(2)花岗岩的重力:
G=mg=8.4×104kg×10N/kg=8.4×105N;
起重机对碑石所做的功:
W=Gh=8.4×105N×2.5m=2.1×106J;
(3)起重机对碑石做功的功率:
P===1.75×104W.
答:(1)这块花岗岩碑石的质量是8.4×104kg;
(2)起重机对碑石所做的功是2.1×106J;
(3)起重机提升重物的功率是1.75×104W.
【点评】本题综合考查了密度、重力、功和功率的计算公式的综合应用,难度不大,灵活运用公式,仔细解答是解题的关键.
28.一辆质量为1.5t的小货车,载有0.8t的货物,沿平直的公路匀速行驶500m,所用的时间为500s,受到的阻力为车对地面压力的0.05倍(g取10N/kg).
(1)货车的牵引力是多少?
(2)牵引力做功及其功率是多少?
【分析】(1)货车对地面的压力和自身的总重力相等,根据F=G=mg求出其大小,货车沿平直的公路匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二小大小相等,根据F=f=0.05F压求出牵引力的大小;
(2)根据W=Fs求出牵引力做功,再根据P=求出其功率.
【解答】解:(1)车对地面压力:
F压=G总=(m车+m货)g=(1.5×103kg+0.8×103kg)×10N/kg=2.3×104N,
因货车沿平直的公路匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,货车的牵引力:
F=f=0.05F压=0.05×2.3×104N=1150N;
(2)牵引力做的功:
W=Fs=1150N×500m=5.75×105J,
牵引力做功的功率:
P===1150W.
答:(1)货车的牵引力是1150N;
(2)牵引力做功为5.75×105J,功率是1150W.
【点评】本题考查了重力公式和做功公式、功率公式以及二力平衡条件的应用,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等.
29.国产航空母装有蒸汽弹射器辅助战斗机的起飞,它的过程可简化为如图,高温高压的蒸汽进入弹射汽缸后通过牵引器在短距离s内对飞机做功,使飞机达到起飞速度,某蒸汽弹射器每弹射一次对飞机做功9×107J,所用时间4.5s,s=50m;求
(1)该蒸汽弹射器的对飞机做功的功率是多少?
(2)蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力多大?
(3)若使飞机更易起飞,应该逆风还是顺风弹射?
【分析】(1)知道功的大小和做功时间,利用P=求蒸汽弹射器的对飞机做功的功率;
(2)知道功的大小和距离,利用W=Fs求蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力;
(3)飞机的机翼通常都做成上面凸起,下面平直的形状.这样,当飞机起飞时,流过机翼上方的空气流速大,压强小,流过机翼下方的空气流速小,压强大.机翼上下方所受到的压力差便形成向上的升力.
【解答】解:
(1)蒸汽弹射器的对飞机做功的功率:
P===2×107W;
(2)由W=Fs可得,蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力:
F===1.8×106N;
(3)逆风弹射使飞机更易起飞,因为飞机逆风起飞时,飞机相对于空气有一个较大的相对速度,从而获得足够的升力.
答:(1)该蒸汽弹射器的对飞机做功的功率是2×107W;
(2)蒸汽弹射器通过牵引器对飞机的平均作用力为1.8×106N;
(3)若使飞机更易起飞,应该逆风弹射.
【点评】本题考查了功的公式、功率公式的应用以及流体压强与流速的关系,易错点在第三问,明确飞机升力产生的原理是关键.
30.如图所示,体重为600N的小林在跑步机上锻炼身体.他每只脚与跑步机的接触面积是125cm2,设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min,跑步的总动力为40N.求:
(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程?
(2)在跑步过程中小林对跑步机的压强为多大?
(3)他在这段时间内做了多少功?
(4)他在这段时间内做功的功率是多少?
【分析】(1)运用速度的公式变形s=vt可求路程;
(2)关键F=G得出压力,再根据压强公式可求压强大小;
(3)运用功的计算公式W=Fs可求出功;
(4)运用功率的公式P=代入数值可求功率.
【解答】解:
(1)t=30min=1800s,由v= 可得,他通过路程:
s=vt=5m/s×1800s=9000 m;
(2)跑步时受力面积为:S=125cm2=0.0125m2;
小林对跑步机的压力:F=G=600N;
跑步时小林对跑步机的压强:
p===4.8×104 Pa;
(3)跑步时小林动力做的功:
W=Fs=40N×9000 m=3.6×105 J;
(4)做功的功率:
P===200 W;
答:(1)他在这段时间内相当于跑了9000m的路程;
(2)在跑步过程中小林对跑步机的压强为4.8×104Pa;
(3)他在这段时间内做了3.6×105 J的功;
(4)他在这段时间内做功的功率是200W.
【点评】熟练运用速度公式、压强公式、功和功率的公式,是解答此题的关键.
31.小明有一辆捷安特自行车,质量为12kg.星期天,小明到西太湖骑自行车健身,他在2h内匀速骑行了36km,小明的质量为58kg,骑车时受到的阻力是车和人总重的0.03倍.(g=10N/kg)
(1)这段时间内,他克服阻力做功的功率为多少?
(2)若人体消耗的能量中有30%用于驱动自行车前进,则整个过程人消耗的能量为多少?
【分析】(1)利用G=mg求出电动车和人总重,而电动车受到的阻力f=0.03G,知道行驶距离,利用W=fs求克服阻力做功,再利用P=求做功功率;
(2)人体消耗的能量中有30%用于驱动自行车前进,则整个过程人消耗的能量E=.
【解答】解:
(1)电动车和人总重:G=mg=(58kg+12kg)×10N/kg=700N,
电动车受到的阻力:f=0.03G=0.03×700N=21N,
克服阻力做功:
W=fs=21N×36000m=7.56×105J,
他克服阻力做功的功率:
P===105W;
(2)若人体消耗的能量中有30%用于驱动自行车前进,
则整个过程人消耗的能量:
E===2.52×106J.
答:(1)这段时间内,他克服阻力做功的功率为105W;
(2)整个过程人消耗的能量为2.52×106J.
【点评】本题考查了重力、功、功率的计算以及效率公式的应用,属于基础题目.
32.如图所示,小明用力将某货物在4秒内匀速提升了2米,做了160焦的功,不计摩擦和绳子重力.求:
(1)这段时间内拉力的功率.
(2)货物的重力.
【分析】(1)功率的计算公式为:P=,代入数值可求功率;
(2)根据功的计算公式W=Fs,变形可求重力G.
【解答】解:(1)由题可知,拉力做功W=160J,时间t=4s;
故拉力的功率为:P===40W;
(2)因为不计摩擦和绳子重力,
所以,使用定滑轮时没有做额外功,则拉力做功等于克服物体重力做的功,即W=160J;
由W=Gh可得,货物的重力为:G===80N;
答:(1)这段时间内拉力的功率为40W.
(2)货物的重力为80N.
【点评】熟练运用功和功率的计算公式,明确题目中的条件;是解答此题的关键.
33.如图所示,汽车以速度v向右水平匀速拉动绳子,使滑轮组匀速竖直提升物体A.汽车对绳子的拉力为F.滑轮组的机械效率为η.已知:F=2000N,v=0.5m/s,η=90%,g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计.求:
(1)拉力F的功率P;
(2)物体A所受的重力GA.
【分析】(1)运用功率的公式P=Fv,代入数值可求功率;
(2)对于使用滑轮组提升重物的题目中,所做的有用功为W有=Gh;所做总功为W总=Fs;其中,s=nh(n表示承担重物的绳子段数);机械效率为η=;代入题目中的信息可求A的重力.
【解答】解:
(1)拉力F的功率:
P=Fv=2000N×0.5m/s=1000W;
(2)有用功为W有=GAh;所做总功为W总=Fs;且s=3h;
则滑轮组的机械效率η====;
所以:GA=3Fη=3×2000N×90%=5400N;
答:(1)拉力F的功率P为1000W;
(2)物体A所受的重力GA为5400N.
【点评】熟练运用功率的计算公式,明确总功和有用功的计算方法,灵活运用机械效率的公式是解答此题的关键.
34.如图,这是端午节举行龙舟比赛时的情景.
(1)使龙舟前进的施力物体是 水 .用桨划水时,桨可以看作 费力杠杆 (填简单机械的名称).
(2)某队龙舟和运动员的总质量为2×103kg,在一次龙舟赛上,该队以2min40s的成绩夺得800m比赛冠军.已知该龙舟在运动过程中受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍.
①该队在800m比赛过程中的平均速度是多少?
②如果把该队龙舟的运动看作是匀速直线运动,求运动员在比赛过程中划船时的功率是多少?(g=10N/kg)
【分析】(1)物体间力的作用是相互的;根据杠杆使用是的特点可分为:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆;
(2)①已知总路程和行驶时间,利用v=计算速度;②利用功率的推导式P=Fv可计算功率.
【解答】解:
(1)物体间力的作用是相互的,向后划水的同时,龙舟会受到水对龙舟向前的力,所以使龙舟前进的施力物体是水;
龙舟的桨在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;
(2)①该队夺冠成绩t=2min40s=160s,
龙舟的平均速度:v===5m/s;
②龙舟在匀速直线运动过程中受到的动力等于阻力:
F=f=0.1×G=0.1mg=0.1×2×103kg×10N/kg=2000N,
运动员划船时的功率:
P===Fv=2000N×5m/s=10000W.
故答案为:(1)水;费力杠杆;
(2)①龙舟的平均速度是5m/s;②运动员在比赛过程中划船时的功率是10000W.
【点评】本题考查了杠杆的分类、功率和速度的计算,属于力学综合题,解题的关键是熟练掌握相关的公式.
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