中考物理一轮微专题复习专题14功与功率计算中考问题（教师版）

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专题14 功与功率计算问题知识点1：对不做功的几种情况的理解(1)有力作用在物体上，但物体不动，也就是没有通过距离。(2)有距离通过，但在沿距离方向没有力的作用，这时对物体也没有做功。(3)力与距离垂直时，这个力对物体也不做功。知识点2：功的公式利用W=Fs进行计算时，一定要注意力F和距离S的一 一对应的关系，即距离S是在力F作用下且沿力的方向上移动的距离。其次，一定要注意F和S的同时性，即在计算做功多少时，一定要搞清S是否是F始终作用下运动的距离。比如用60N的力将一重为8N的物体踢出20m远，这20m不是在脚的力的始终作用下运动的，在求脚对物体做功时，不能表示为W=Fs=60N×20m=1200J。知识点3：比较功率大小方法(1)做功时间相同，比较做功的多少，在时间相同时，做功越多功率越大。(2)做功相同时，比较做功时间长短，在做相同多的功，用时越短，功率越大.知识点4：对公式 P＝F·v 讨论①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变。②若P恒定，则F越大，V越小；F越小，V越大。如：很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P＝Fv可知：当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些。当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，v必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。③若F恒定，V越大，P越大：在动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，若保持牵引力恒定不变，速度逐渐增大过程中，功率也逐渐增大。但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额。以后，这种情况不可能实现。 【例题1】(2019呼和浩特)下列四幅图反映的物理情景中，其中有一幅图和其它三幅图不同，这幅图是(   )       A.用力推车但没推动  B.把杠铃举起来  C.冰壶在平滑冰面上滑行 D.提滑板在水平面前行【答案】B 【解析】本题考查力对物体做功和不做功的几种情况的问题，需要同学们正确把握力不做功的三种情况，深刻理解力对物体做功的不可或缺的2个因素及其2个因素的关系。【对点练习】如图实例中，力对物体没有做功的是 (    )【答案】D【解析】力对物体做功有两个必要条件，缺一不可。有力和力的方向上通过的距离。 【例题2】(2020天津)小明在超市购物时，用10N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10m，用时10s，则推力做的功等于______J，推力的功率等于______W｡【答案】(1) 100  (2) 10【解析】推力做的功W=Fs=10N×10m=100J推力的功率【对点练习】如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的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．若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，则W1　　W2，P1　　P2(选填“＞”、“＜”或“=”)【答案】=；＞。【解析】(1)由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则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不变；又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即F1=F2=f；(2)物体运动的距离都为10m，且F1=F2，由W=Fs可知W1=W2；由题意可知v1＞v2，且F1=F2，由P===Fv可知，P1＞P2。 【例题3】(2020齐齐哈尔)防疫期间，小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车，为社区运送物资，如图所示，小慧通过查阅资料了解到：当该车满载货物时，总质量为4×103kg，发动机的牵引力为3×103N．若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中，求：(1)货车行驶所用的时间是多少？(2)该车满载货物时，所受到的重力是多少？(3)牵引力所做的功是多少？【答案】(1)货车行驶所用的时间是180s；(2)该车满载货物时，所受到的重力是4×104N；(3)牵引力所做的功是1.08×107J。【解析】(1)由v＝可得，货车行驶所用的时间为：t＝＝＝180s；(2)当该车满载货物时，总质量为4×103kg，受到的重力为：G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N；(3)牵引力所做的功为：W＝Fs＝3×103N×3600m＝1.08×107J。【对点练习】如图是一款新研发的机器人。若机器人重为15N，与地面的接触面积是1×10﹣3m2，牵引力大小是I0N、机器人在水平地面上沿直线行走l0m，用时100s。求：(1)机器人行走的平均速度； (2)机器人牵引力做的功；(3)机器人静止时对水平面的压强。【答案】(1)0.1m/s(2)100J(3)1.5×104Pa。【解析】(1)机器人行走的平均速度：v=s/t=10m/100s=0.1m/s；(2)机器人牵引力做的功：W=Fs=10N×10m=100J；(3)机器人静止时对水平面的压力：F=G=15N，受力面积S=1×103m2，对地面的压强：p=F/S=1.5×104Pa。一、选择题1．(2020牡丹江模拟)在物理学发展过程中，为了纪念其在能量转化中发现守恒思想的重大贡献，用他的名字来命名功和能单位的物理学家是  (　　)A．牛顿     B．焦耳     C．安培    D．欧姆【答案】B．【解析】功和能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J．A．牛顿是力的单位；故A错误；B．功和能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J；故B正确；C．安培是电流的国际单位；故C错误；D．欧姆是电阻的国际单位；故D错误。 2.(2020大庆模拟)妈妈与小明进行爬山比赛，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．W1：W2=2：1     P1：P2=6：1 B．W1：W2=2：3     P1：P2=2：1C．W1：W2=2：1     P1：P2=3：2 D．W1：W2=2：1     P1：P2=2：3【答案】D。【解析】(1)爬山比赛过程中，两人爬山的高度相同，根据W=Gh求出做功之比；(2)根据P=求出功率之比。 由题可知，妈妈与小明爬山的高度相同，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，由W=Gh可得，妈妈和小明克服重力做功之比：===；由P=可得，妈妈和小明克服重力做功的功率之比：==×=×=，故D正确。3.(2020大兴安岭模拟)如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为50N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，此时测力计的示数为550N；在物体B下加挂重为90N的物体C后，用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s. 若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是(   )A．物体A所受滑动摩擦力大小为275N B.  F的大小为530NC.  F做功的功率为42wD．B的重力为500N【答案】B 【解析】本题考查滑轮组。设物体A所受摩擦力大小为f，则有2f+50N=550N，所以f=250N,A错误；对于物体B，有3f=GB+G滑，即250N×3=GB+50N，所以GB=700N，D错误；加挂物体C后，有3(F—f)=GB+GC+G滑，即3(F-250N)=700N+90N+50N，解得F=530N，B正确；物体B上升的速度为5cm/s，则拉力F端移动的速度v=3×5cm/s=0.15m/s，F的功率P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W，C错误。4.(2020湖北荆州模拟)如图所示，用不变的拉力 F 匀速拉动重为 G 的物体A，使物体 A 沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F 做的功为                        (    ) A. Fs    B. Gs   C. 2Fs      D. (G+F)s  【答案】C 【解析】由图可以看出，该滑轮组绳子的有效股数n=2，绳子自由端移动2s，已知拉力为F，由功的公式可以计算拉力所做的功．由功的公式得：W=2Fs．故选C．二、填空题5.(2020贵州黔东南)浸没在水中的长方体金属块，上、下表面受到水的压力分别为2N、10N，该金属块受到的浮力为 ________ N，金属块的体积为________，若上表面距离水面的深度为0.4m，现用3N的力把金属块提升0.1m，则此力对物体做的功为________ J，此时金属块受到的浮力将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)(，g取10 N/kg)。【答案】 (1)8  (2)8×10-4  (3) 03  (4) 不变【解析】(1)该金属块受到的浮力为(2)由可得(3)此力对物体做的功为(4)由可得，把金属块提升0.1m，金属块排开水的体积不变，故金属块受到水的浮力不变。 6.(2020沈阳模拟)若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图甲所示．则在20﹣25s时间内，轿车运动的距离是　　m，该过程发动机做的功是　　J，轿车在运动过程中受到的阻力是　　N．【答案】150；4.5×105；3000． 【解析】由图象可知，在20﹣25s时间内，轿车运动的速度为30m/s，则轿车运动的距离s=vt=30m/s×5s=150m；因轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，所以轿车发动机做功W=Pt=9×104×5J=4.5×105J；轿车运动过程中受到的阻力f===3000N．7.(2020四平模拟)新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km，用时10min。已知该车的总质量为1.6×103kg，行驶中阻力为车重的0.05倍，此过程中该车牵引力做功    J，功率为    kW．(g=10N/kg)【答案】9.6×106；16【解析】根据行驶中阻力为车重的0.05倍求出阻力；由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力；根据W=Fs求出功的大小，根据P=W/t求出功率。由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力，则牵引力：F=f=0.05G=0.05mg=0.05×1.6×103kg×10N/kg=800N；汽车做的功为：W=Fs=800N×12000m=9.6×106J；汽车的功率为：P=W/t=16000W=16kW.8．(2020大连模拟)我们在超市购物时，常常使用购物车，已知购物车的质量为10kg，小明用10N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4m，用时4s，则：购物车的重力为______N；推力所做的功______J；推力的功率为___W。【答案】(1)100(2)40(3)10【解析】(1)购物车的重力为：G=mg=10kg×10N/kg=100N (2)推力所做的功为 (3)推力的功率为 三、综合应用题9.(2020安徽)在车站广场上，常常看见人们将旅行包B平放在拉杆箱A上，如图甲所示。假设作用在箱子上的水平推力，F推=20N，A、B一起做匀速直线运动。(1)将旅行包B看成一个有质量的点，如图乙所示。请在图乙中画出运动过程中B的受力示意图；(2)若10s内箱子运动的距离为8m ，求力F推做功的功率。【答案】(1)(2)16W【解析】(1) A、B一起做匀速直线运动，即旅行包B静止在拉杆箱A上，只受到本身竖直向下的重力和拉杆箱对它竖直向上的支持力的作用，如图所示(2)推力做的功W=Fs=160J推力做功的功率10.(2020江苏连云港)随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2，在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号(该时间内汽车行驶的距离忽略不计)。已知光速为3×108m/s，g取10N/kg。求该汽车。(1)静止时对水平地面的压强大小；(2)此刻车头到障碍物的距离；(3)以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率。【答案】(1)；(2)45m；(3)【解析】(1)汽车对水平地面的压力F=G=mg=1.2×104N静止时对水平地面的压强大小(2)此刻车头到障碍物的距离(3)汽车的速度v=36km/h=10m/s以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率11.(2020山东泰安)利用叉车运送货物，已知货物质量为500kg、底面积为5m2，货物与叉车水平叉臂的接触面积为0.8m2，g取10N/kg。(1)叉车托着货物匀速水平移动，求货物对叉车水平叉臂压强；(2)叉车在20s内将货物匀速举高1.8m，求叉车支持力对货物做功的功率。【答案】(1)6.25×103Pa；(2)450W【解析】(1)货物对叉臂的压力F＝G＝mg＝500kg×10N/kg＝5×103N货物对叉车水平叉臂的压强p＝＝6.25×103Pa(2)叉车对货物的支持力F′＝G＝5×103N叉车支持力对货物做的功W＝F′s＝5×103N×1.8m＝9×103J叉车支持力对货物做功的功率P＝＝＝450W12.(2020云南模拟)电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势，成为家庭常用的交通工具。如图所示的这辆电动自行车自身重力为600N，在水平公路上匀速直线行驶了4.8km用了10min，行驶时受到的阻力是40N。(1)求该车在这段时间内行驶的速度是多少m/s？牵引力做功是多少？(2)若该车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2，车胎能承受的最大压强为2×10 5Pa，求该车的最大载重量是多少N？【答案】(1)8m/s  1.92×10 5J(2)3400N 【解析】(1)v＝s/t＝4800m/(600s)＝8m/s因为该车在水平面上做匀速直线运动，所以F＝f＝40NW＝Fs＝40N×4800m＝1.92×10 5J(2)由p＝F/S得F＝pS=2×10 5Pa×2×0.01m2＝4000N在水平面上，G＝F＝4000N    G载＝4000N－600N＝3400N13.(2020河北模拟)我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W．(ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg)求(1)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积；(2)每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；(3)飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。【答案】(1)53.5m3；(2)1.5×104W；(3)2.5×105N。【解析】(1)因为AG600蓄满水后静止在水面上，所以飞机受到的浮力：F浮=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N，由F浮=ρ水gV排可得，排开水的体积：V排= F浮/ρ水g =53.5m3；(2)每次投下的水在下落过程中重力做功：W=Gh=m水gh=200kg×10N/kg×150m=3×105J，重力做功的平均功率：P=W/t=1.5×104W；(3)飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W，因为P=W/t=Fv，所以，飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力：F= P总/v =2.5×106W /10m/s =2.5×105N。14.(2020成都模拟)滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为34kg，所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为3kg，鞋底每个轮子与地面接触面积为4cm2．(g取10N/kg)求：(1)小兵自身受到的重力(2)若比赛时小兵滑行1200m用时2.5min，小兵滑动的平均速度是多少m/s。(3)小兵单脚滑行时对地面的压强(4)小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该怎样做，为什么？(不计斜坡阻力) 【答案】(1)340N(2)8m/s(3)2.5×105Pa(4)提高速度；速度大，动能大，容易冲上斜坡。【解析】(1)小兵质量约为m=34kg，则小兵自身受到的重力：G=mg=34kg×10N/kg=340N；(2)小兵滑行的路程s=1200m，所用时间：t=2.5min=2.5×60s=150s，小兵滑动的平均速度：v=s/t=1200m /150s=8m/s；(3)小兵滑行时对地面的压力：F=G总=G人+G鞋=340N+3kg×2×10N/kg=400N；一只旱冰鞋与地面的接触面积为：S=4×4cm2=1.6×10﹣3m2，对地面的压强：p=F/s=400N/1.6×10﹣3m2 =2.5×105Pa；(4)冲上斜坡时，动能转化为重力势能，所以他应该提高速度，增大动能，容易冲上斜坡。15.(2020南宁模拟)如图所示，是我市著名民营企业生产的力帆100E型电动微型轿车．轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶1 min所通过的路程为720 m．已知轿车总质量m＝ 600 kg．受到的阻力f大小恒为轿车总重的0.1倍，轮胎与路面接触的总面积S＝3×10-2m2．求：(1)轿车行驶的速度大小．(2)轿车对路面产生的压强．(3)牵引力对轿车做功的功率．【答案】(1)12m/s．(2)2×105Pa。(3)7200W．【解析】(1)根据公式v=s/t，求出轿车行驶的速度大小。(2)根据公式G=mg，求出轿车的总重力，轿车对地面的压力等于轿车的总重力，再根据公式P=F/S，求出轿车对路面产生的压强。轿车总重力：，轿车对路面的压力：，轿车对路面产生的压强：(3)根据轿车在水平公路上做匀速直线运动，所受阻力和牵引力是平衡力，求出轿车受到的牵引力，根据公式P=W/t=FV，求出牵引力对轿车做功的功率．∵轿车在水平公路上做匀速直线运动，所受阻力和牵引力是平衡力，∴轿车受到的牵引力：牵引力对轿车做功的功率：