11.2 功率（分层作业）【解析版】（人教版）

学而优教有方第2节功率一、做功的快慢1．我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢，如图1所示用挖掘机挖土与人力挖土做功快慢不同，一种判断方法是：做功时间相同，比较做功多少；另一种判断方法是：相同，比较。【答案】做功，做功时间。【解析】判断做功快慢有两种方法：（1）做相同的功，比较做功时间的长短；（2）在相同的时间内，比较做功的多少。图1图图1图22.如图2所示，大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同，下列说法正确的是（）A．大人与小孩做功相同，两人做功快慢相同B．大人与小孩做功相同，小孩做功快C．大人比小孩做功多，大人做功快D．大人比小孩做功多，小孩做功快【答案】C.【解析】图中两人爬相同的楼梯，两人升高的高度相同，但由于大人的重力大于小孩的重力，根据W=Fs=Gh可知，大人比小孩做的功多。因为两人所用时间t相同，大人比小孩做的功多，所以大人做功快。所以选C.3．下学期期中阶段质量调研初二（1）班同学在体育课上进行“引体向上”活动，三位同学为了比较谁做功快，做了如下实验：他们分别测出各自连续做5次“引体向上”的时间，身体引体向上的的距离。然后将数据记录在下面的表格中。序号学生重力（N）引体向上的距离（m）完成5次做的功（J）完成5次所用的时间（s）1甲5000.4812005.42乙4800.4510805.43丙6000.4012006.5（1）分析比较实验序号中的数据，可以得出的初步结论是：当做功所用的时间相同时，做功越多，做功越快。（2）分析比较实验序号1与3中的数据，可以得出的初步结论是。（3）分析比较实验序号2与3中的数据，若要比较乙、丙两位同学做功的快慢，应在表格中添加的栏目是，因此为了比较做功快慢，物理学中引入了物理量。【答案】（1）1与2；（2）当做功相同时，所用时间越少，做功越快；（3）功/时间（J/s）；功率。【解析】（1）根据初步结论：当做功所用的时间相同时，做功越多，做功越快。应该分析比较实验序号1与2中的数据；（2）分析比较实验序号1与3中的数据可知，做功相等，时间不等，可以得出的初步结论是：当做功相同时，所用时间越少，做功越快；（3）分析比较实验序号2与3中的数据，乙、丙两位同学做功的多少不等、时间不等，若要比较乙、丙两位同学做功的快慢，应该用所做的“功/时间”进行比较，所以在表格中添加的栏目是：功/时间（J/s），因此为了比较做功快慢，物理学中引入了物理量功率。二、功率4．功率是描述物体_________的物理量，一辆摩托车在水平地面上行驶了2s，牵引力对它做功800J，功率为________W，它表示的物理意义是：________________________________。【答案】做功快慢，400，物体每秒做功400J。【解析】功率是表示物体做功快慢的物理量；根据功率公式得：P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(800J,2S)＝400W功率在数值上等于单位时间内所做的功，所以400W表示的物理意义是：牵引力每s做功400J。5．下面列出的单位中不是功率的单位是（）A.千瓦B.瓦C.瓦•秒D.焦/秒【答案】C。【解析】1瓦=1焦/1秒，千瓦、瓦及焦/秒都是功率的单位；C选项：根据W=Pt可知，瓦•秒为功的单位，1焦=1瓦×1秒。所以选C。6．如图所示，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（）A．0.25W B．0.5W C．1WD．2W【答案】C【解析】一只鸡蛋的质量约50g，小华同学是从地上拿起缓缓举过头顶，所以他通过的距离是自己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(1.8∼2.2)m；向上举鸡蛋的力：F＝G＝mg＝50×10−3kg×10N/kg＝0.5N，做的功：W＝Fs＝0.5N×（1.8∼2.2）m＝(0.9∼1.1)J，功率P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(0.9～1.1J,1S)＝0.9～1.1W故选C。7．如图所示的科学家中，其名字被命名为“功率”单位的是()A.焦耳B.牛顿C.伽利略 D.瓦特【答案】D【解析】A．焦耳是功和各种能量的基本单位；故A不符合题意；B．牛顿是力的基本单位；故B不符合题意；C．伽利略是著名的物理学家，但目前位置其名字没有被命名为物理量的单位；故C不符合题意；D．瓦特是功率的基本单位；故D符合题意。所以选D.8.一位重为800牛的大学生和一位重为450牛的初中生进行登楼比赛，他们同时从同一幢楼的底楼出发，结果初中生比大学生先到达楼顶，那么（）A.大学生做功一定少B.初中生做功一定少C.大学生功率一定小D.初中生功率一定小【答案】B【解析】选项A与B．由题意可知，G大学生=800N>G中学生=450N，因从底层到达顶搂的高度相同，由W=Gh可知，大人做功一定多，故A不符合题意，B符合题意；选项C与D．中学生比大学生先到达顶搂，即中学生所用的时间少，但时间的数值不明确，根据P=W/t可知，无法比较两者功率之间的关系，故C、D不符合题意。所以选B。9.小明同学在10s内做了5个“引体向上”，他的质量为50kg，每次上升的高度为40cm．该同学做一次“引体向上”克服重力做的功的功是J，10s内做功的功率为W（g=10N/kg）．【答案】240；120．【解析】（1）小明所受的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N完成一次引体向上，克服重力做的功：W=Gh=500N×0.4m=200J（2）在10s内做了5个“引体向上”，则10s内做的总功：W总=5W=5×200J=1000J，10s内做功的功率：P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(1200J,10S)＝1200W10.如图所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部匀速拉到顶部，所用时间相同，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，所做功的功率分别为P1和P2，则（）A．F1<F2，P1>P2 B．F1>F2，P1<P2C．W1>W2，P1=P2 D．W1=W2，P1=P2【答案】D【解析】因为斜面光滑，且同一重物被匀速地从底部被拉到顶部，所以W1=W2=Gh因为W1=F1×AB,W2=F2×AC且AB>AC，所以F1<F2因为P＝EQ\F(W,t)，且W1=W2，t1=t2，所以P1=P2故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。11．如图3所示，是一个老人和小孩攀爬同一楼梯时的情景。若需要比较攀爬楼梯过程中老人和小孩消耗的功率大小，测量的物理量有（）A．只需测量各自爬楼梯的高度B．只需测量老人的质量、小孩的质量C．需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯所需的时间D．需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯的高度和所需的时间【答案】C【解析】爬楼时，克服重力做功，需要测量老人的质量、小孩的质量，由W＝Gh＝mgh可比较做功的多少；爬完相同的楼梯，则高度相同，根据P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(mgh,t)比较功率的大小，因此只需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯所需的时间即可比较老人和小孩消耗的功率大小。故选C。图图3图412．频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一，如图4所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置，不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是（）A．小球的下落速度是越来越慢B．小球的下落速度是不变的C．小球的重力在ab段做功比在cd段多 D．小球的重力在ab段做功比在cd段慢【答案】D【解析】A．a、b、c、d是竖直下落的小球每隔相等时间的位置，但是距离越来越大，表面小球下落的越来越快，故A、B错误；C．ab段长度小于cd段，重力相同，根据W=FS，做功大小与下落距离成正比，ab段做功小于cd段，故C错误；D．ab段做功小于cd段做功，而所用时间相等，所以ab段功率小于cd段功率，故D正确。13．优秀运动员短时间内的功率可达1kW，它的物理意义是______；如图是甲、乙两台机器做功与做功所用时间的关系图像，由图像可知，甲、乙两物体的功率P甲______P乙（选“＞”、“＝”或“＜”），若运动员与其中一台机器的功率之比为1：3，则它们做同样的功所需要的时间之比是_____。【答案】运动员每秒做功1000J；＞；3∶1。【解析】在物理学中，用功率表示做功的快慢。优秀运动员短时间内的功率1kW＝1000W，表示运动员每秒做功1000J。由图可知，在相同时间内，甲物体做的功多，乙物体做的功少，根据P＝EQ\F(W,t)可知，甲物体的功率大于乙物体的功率，即P甲＞P乙。已知P1∶P2＝1∶3，W1=W2，根据W=Pt，则P1t1＝P2t2EQ\F(t1,t2)=EQ\F(P2,P1)=EQ\F(3,1)所以做同样的功所需的时间之比是3∶1。14．小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。A．用体重计测量自己的质量mB．测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）C．用秒表记录跳n次所用的______（填物理量与其对应字母）D．数据处理：（1）自己所受的重力______；（2）每次克服重力所做的功______；（3）平均功率______。【答案】时间t

；mg；mgh；EQ\F(nmgh,t).【解析】实验中，除了测人的质量和起跳高度外，还应用秒表记录跳一定次数时所用的时间t。（1）根据重力公式，自己所受的重力G=mg。（2）每次克服重力所做的功W=Gh=mgh（3）跳1次所用的时间为t1=EQ\F(t,n)，平均功率P＝EQ\F(W,t1)=EQ\F(mgh,t/n)=EQ\F(nmgh,t)15．如图所示为一辆无人驾驶清扫车，空车质量为400kg，它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体，可自主作业。（1）空车停在水平地面上，若地面总受力面积为200cm2，则车对地面的压强为多少帕？（g取10N/kg）（2）空车行驶时牵引力的功率为810W，在10s内匀速行驶12m，车受到的阻力为多少牛？【答案】（1）2×105Pa；（2）675N。【解析】（1）车对地面的压力F=G=mg=400kg×10N/kg=4000N车对地面的压强p＝EQ\F(F,S)=EQ\F(4000N,200×10-4m2)=2×105Pa（2）车的速度v＝eq\f(s,t)＝eq\f(12m,10s)＝1.2m/s空车行驶时牵引力的功率P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(FS,t)=Fv牵引力F＝EQ\F(P,v)=EQ\F(810W,1.2m/S)=675N由于车做匀速运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，所以车受到的阻力为f=F=675N16．（2022内蒙古通辽•统考中考真题）如图甲，用竖直向上的拉力F，将静止在水平地面上的物体向上提升。乙图表示拉力F的大小随时间t的变化关系，丙图表示物体运动速度v的大小随时间t的变化关系。在0～10s内物体对地面的压力为___________N；20～30s内拉力F做功的功率为_________W。【答案】30；500。【解析】由图丙可知，第20s之后，物体竖直向上做匀速直线运动，物体处于平衡状态，重力等于拉力为50N，则在0～10s内物体对地面的压力为F压=G-F=50N-20N=30N由图丙可知，20～30s内物体的速度为10m/s，所以拉力F做功的功率为P=Fv=50N×10m/s=500W17．（2022·甘肃兰州•统考中考真题）如图所示，物块在水平拉力（大小未知）的作用下，在水平直线轨道上运动，其中。已知物块在段和段分别以和的速度匀速运动，且在段、段所受摩擦力分别为和，则该物块通过段和段所用的时间之比为_______，拉力在段做功的功率为________。【答案】

2∶1；2。【解析】①由速度公式可得，该物块通过AB段所用时间tAB＝eq\f(sAB,vAB)＝eq\f(10m,2m/s)＝5s通过CD段所用时间tCD＝eq\f(sCD,vCD)＝eq\f(10m,4m/s)＝2.5s则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为tAB∶tCD=2∶1②物块在AB段做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的拉力F=f1=1N根据P=W/t=Fs/t=Fv可知，拉力F在AB段做功的功率P=Fv=1N×2m/s=2W18.（2022黑龙江齐齐哈尔•统考中考真题）如图甲所示，放在水平地面上的物体在水平推力F的作用下做直线运动。当水平推力为F1时，物体运动的路程与时间关系如图乙所示：当水平推力为F2时，物体运动的速度与时间关系如图丙所示。则F1_____F2，若两次推力的功率分别为P1、P2，则P1_____P2（两空均选填“大于”、“等于”或“小于”）【答案】等于；小于。【解析】由图乙可知，物体做匀速直线运动，速度大小为v1＝eq\f(s1,t1)＝eq\f(6m,2s)＝3m/s由图丙可知，物体仍做匀速直线运动，速度大小为v2=5m/s，物体在水平地面上做匀速直线运动时，所受推力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F=f，虽然v1<v2，但由于接触面的粗糙程度和压力大小不变，故同一物体所受滑动摩擦力大小不变，则F1=F2。已知v1<v2，由P＝EQ\F(W,t)=EQ\F(FS,t)=Fv可得，两次推力的功率关系为P1<P2。19．（2022·山西•统考中考真题）频闪拍摄是研究物体运动的最好方式之一。如图所示，是小亮用相机每隔0.5s曝光一次，拍摄的汽车在平直公路上行驶时的频闪照片。拍摄过程中汽车的总质量约为1.6t，所受阻力约为车重的0.3倍。搜集汽车信息得知车身长3m，静止时车轮与地面的总接触面积为0.16m2。.求：（g取10N/kg）（1）汽车静止时对水平地面的压强；（2）拍摄过程中汽车的输出功率。【答案】（1）1×105Pa；（2）5.76×104W.【解析】（1）汽车静止在水平地面，对地面的压力F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N汽车对水平地面的压强车对地面的压强p＝EQ\F(F,S)=EQ\F(1.6×104N,0.16m2)=1×105Pa（2）如图，由汽车长3m可知，每个小格表示1m，汽车在平直公路上每0.5s通过的路程均为6m，在拍摄过程中做匀速直线运动，汽车在拍摄过程中受到的牵引力F牵=f=0.3G=0.3×1.6×104N=4.8×1