备考2024年中考物理重难点精讲精练：92-热点47 功、功率及相关计算（精讲）

中考物理热点复习精讲精练

热点47功、功率及相关计算（精讲）

知识梳理

典例讲解

例1．下列事例中，人对物体做功的是（　　）

A．冰壶离手后在冰面上滑行 

B．背着背包在水平路面上前行 

C．大力士支撑着大轮胎静止不动 

D．工人将货箱从地面搬到桌

【分析】做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，二者缺一不可，据此分析判断。

【解答】解：

A、冰壶离手后由于惯性在冰面上滑行，不再受到人的推力，因此人不再对冰壶做功，故A不合题意；

B、背着背包在水平路面上前行，人给背包的力竖直向上，与背包通过的距离垂直，所以人对背包没有做功，故B不合题意；

C、大力士支撑着大轮胎静止不动，人对轮胎施加了力，但轮胎没有移动距离，所以人对轮胎没有做功，故C不合题意；

D、工人将货箱从地面搬到桌上，工人对货箱施加了力，货箱在力的方向上移动了距离，所以人对货箱做了功，故D符合题意。

故选：D。

例2．如图甲所示，一物块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动两次，两次均做匀速直线运动，两次拉动物块得到的s﹣t图象如图乙所示，对应的弹簧测力计示数分别为F1和F2，两次拉力的功率分别为P1和P2。下列说法正确的是（　　）

A．P1＞P2 B．P1＜P2 C．F1＞F2 D．F1＜F2

【分析】弹簧测力计拉动木块在水平面上匀速直线运动时，水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。根据P＝Fv判断拉力的功率。

【解答】解：同一木块两次在同一地面上运动，压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变；

由图中可知，木块两次都做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等，即F1＝F2；

从图象中可以判断出，第①次的运动速度v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P1＞P2。

例3．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动时的功率，如图所示。

（1）需要的测量工具：电子秤、刻度尺、　   　。

（2）请帮他设计实验步骤：

①用 　   　测出小刚的质量m；

②小刚吊在单杠上，用刻度尺测量人的下巴到单杠的高度h，也就是人体上升的高度；

③连续完成n次引体向上，记录需要的 　   　。

④计算做功的功率。

（3）小刚采用表格记录数据，请帮他把表中空格补充完整，不填写数据。

【分析】（1）根据P＝＝＝分析；

（2）使用电子秤测量小刚的质量m；用刻度尺测量每次引体向上上升的高度h；用秒表测量连续n次引体向上动作需要的时间t；计算出小刚做引体向上运动时的功率；

（3）根据G＝mg得出小刚的重力，根据W＝Gh得出做一次引体向上小刚做的功，根据做一次引体向上小刚做的功和n次计算出W总，根据P＝求出小刚做引体向上的功率。

【解答】解：

（1）小刚做引体向上运动时，需要克服自身重力做功，功率表达式为P＝＝＝，则除使用电子秤、刻度尺外，还需要测量时间的器材﹣﹣秒表；

（2）实验步骤分别为：使用电子秤测量小刚的质量m；用刻度尺测量每次引体向上上升的高度h；用秒表测量连续n次引体向上动作需要的时间t；再计算小刚做引体向上运动时的功率；

（3）根据题意知，表格中缺少的内容分别是：人的质量m/kg、人体上升的高度h/m、时间t/s、功率P/W。

故答案为：（1）秒表；（2）电子秤；时间t；（3）人的质量m/kg；人体上升的高度h/m；时间t/s；功率P/W。

例4．2021年5月15日，我国首个火星探测器“天问一号”在火星成功着陆，其中搭载的“祝融号”火星探测车，如图所示，其质量为240kg，在火星上受到的重力约为地球上重力的0.4倍，若“祝融号”在火星表面水平匀速直线行驶，速度为200m/h，所受阻力为车重的0.1倍。（g火＝0.4g地，g地取10N/kg）。求：

（1）“祝融号”匀速行驶过程中受到的牵引力；

（2）“祝融号”匀速行驶30min做的功；

（3）“祝融号”匀速行驶时做功的功率。

【分析】（1）根据G＝mg求“祝融号”在地球上的重力，根据在火星上受到的重力约为地球上重力的0.4倍求出“祝融号”在火星上受到的重力，根据所受阻力为车重的0.1倍求出“祝融号”在火星上受到的阻力，根据二力平衡条件求出“祝融号”匀速行驶过程中受到的牵引力；

（2）根据速度公式求出“祝融号”匀速行驶30min通过的距离，根据W＝Fs求出“祝融号”匀速行驶30min做的功；

（3）根据P＝求出“祝融号”匀速行驶时做功的功率。

【解答】解：（1）“祝融号”在地球上的重力：

G地＝mg地＝240kg×10N/kg＝2400N，

由题意可知，“祝融号”在火星上受到的重力：

G火＝0.4G地＝0.4×2400N＝960N，

“祝融号”在火星上受到的阻力：

f＝0.1G火＝0.1×960N＝96N，

“祝融号”做匀速直线运动时，处于平衡状态，由二力平衡条件可知，“祝融号”匀速行驶过程中受到的牵引力：

F＝f＝96N；

（2）由v＝可知，“祝融号”匀速行驶30min通过的距离：

s＝vt＝200m/h×30×h＝100m，

则“祝融号”匀速行驶30min做的功：

W＝Fs＝96N×100m＝9600J；

（3）“祝融号”匀速行驶时做功的功率：

P＝＝≈5.3W。

答：（1）“祝融号”匀速行驶过程中受到的牵引力为96N；

（2）“祝融号”匀速行驶30min做的功为9600J；

（3）“祝融号”匀速行驶时做功的功率为5.3W。