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文档简介
第11讲功和功率及其计算
类型一:功及其计算
1.做功的两个必要的因素:一个是力作用在物体上,二是在力的作用方向上通过了
一定的距离。
2.其中不做功的三种情况,有力无距离(物体虽然受力,但是物体没有在力的方向
上通过距离),有距离无力(物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力
的作用)和距离垂直及物体受力没有移动,是物体沿力方向通过的距离,物体凭
惯性运动。
【例1】如图所示,服务员送餐时,当服务员托着餐盘在水平路面上匀速行走时,他的手对餐盘_____;
当服务员托着餐盘从一楼厨房端上二楼的餐厅时,他的手对餐盘_____O(选填“做了功”或“没做功”)
1.(湖北孝感・中考真题)对生活中的有关物理现象,其说法正确的是()
A.利用斜面搬运物体,既可省力也可省功
B.建筑工地上尘土飞扬,不能说明分子在不停地作无规则运动
C.开车要系安全带,是为了在紧急刹车时减少驾驶员的惯性
D.刮大风时窗户有时会被向外推开,这是由于室外的大气压强大于室内的大气压强
2.(贵州安顺・统考中考真题)仅用8天就建成的武汉火神山医院,彰显的不仅是中国速度,更是战胜疫情
的坚强决心。如图所示,为了在最短的时间完成地面基础建设,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所
有挖掘机总的()
A.机械效率B.功率C.功D.有用功
3.(湖北黄冈・统考中考真题)成语“水滴石穿”,比喻力量虽小,但只要坚持,功到自然成。从物理的角度
分析:①力改变了石头的形状;②水滴冲击石头时,石头对水滴没有作用力;③水滴加速下落过程,重力
对水滴做了功;④水滴加速下落过程,受到了平衡力的作用。完全正确的一组是
水滴石穿
A.①③B.①②C.①④D.②④
4.(2022・四川自贡・统考中考真题)小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物车。购物车自
静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为J,重力做功为
_______________Jo
5.(2022•四川攀枝花•统考中考真题)小丽穿上旱冰鞋,向前推墙,她会向后运动,这说明物体间力的作
用是。小丽推墙的过程,她对墙(选填“有”或“没有”)做功。
6.(2022・山东日照•统考中考真题)物理课上,喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材,器材所受的重力
为20N,距离讲台的水平距离两=1.2m,距离讲台面的竖直高度丽=0.8m,如图所示。小明先用4s的
时间在M点将器材匀速竖直搬起0.8m,再匀速直线运动5s到达讲台的N点。小明水平移动器材时,速度
大小为cm/s、对器材做的功为Jo
7.(2022•内蒙古呼和浩特•中考真题)如图为某盘山公路。汽车沿着公路,可以驶上高耸入云的山峰。为
什么盘山公路要修成S形呢?因为盘山公路相当于斜面,省力而安全。若从山底到山顶的盘山公路长
6000m,山高900m,一辆5t的小型货车以恒定功率165kW,匀速沿盘山公路从山底开上山顶,用时
lOmino在货车从山底到山顶过程中,阻力大小不变。求:
(1)货车克服重力做的功和发动机对货车做的功;
(2)货车所受阻力大小。
8.(2022•山东东营.统考中考真题)如图所示,某电动叉车拾升石材的情景。电动叉车将1500kg石材完成
一次最大起升高度,用时30s,其项目参数如下表。(g取10N/kg)
项目参数
额定载重(kg)1500
最大起升高度(m)3
空载行驶速度(km/h)5
空载质量(kg)720
轮胎接地总面积(m2)0.08
(1)求石材被抬升的速度;
(2)求电机对石材做的功及做功功率;
(3)求空载的电动叉车静止时对水平地面的压强。
9.(2022•江苏南通・统考中考真题)氢能源汽车具有零排放的环保优势,某款氢能源汽车总质量为
1.5xl03kg,在水平公路上以70km/h的速度匀速行驶时受到的阻力为1.2xlO3N,行驶0.5h消耗氢0.6kg,
己如氢的热值为L4xlC)8j/kg,g取10N/kg。求汽车:
(1)受到的重力和牵引大的大小;
(2)行驶的距离和牵引力做的功;
(3)利用氢能的效率。
10.(2022•山东济南•统考中考真题)在泉城济南,游客乘坐画舫游船穿行其间,可以尽享“不出城郭而获
山水之怡,身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣。如图所示,若画舫游船质量为3t,从黑虎泉站出发
以3.5m/s的速度匀速行驶到泉城广场站,所用时间约为5min,牵引力是6X1()3N。取g=10N/kg,通过
计算回答:
(1)黑虎泉站到泉城广场站河段大约多长?
(2)游船在护城河中受到的浮力多大?
(3)这次水上航行中,牵引力对游船做了多少功?
(4)这次水上航行中,牵引力对游船做功的功率多大?
类型二:功率及其计算
1.定义
在物理学中,用功率表示物体做功快慢。物体做的功与做功所用时间之比叫做功率。
2.公式
功宓=曳尸
十时间一t推导公式为:P=Fv
3.符号的意义及单位P-—功率一瓦特(W)
W一功一焦耳(J)
t----时间一秒(s)
物理学中,功率P的单位是瓦特,简称瓦,符号是Wo功率常用单位KW与国际单位W的换算关
系为:1KW=1000W
【例2】小明用50N的水平推力推一个放在地面上重100N的箱子没有推动,小明对箱子做功J,
当推力为100N时,在10秒时间内箱子向前运动了10米,小明对箱子做功J,功率是W。
11.(2022・湖北襄阳•统考中考真题)神舟13号返回舱在空中高速下降到适当位置时打开降落伞,返回舱
和伞开始做减速运动,空气阻力随速度的减小而减小,下降一段高度后,开始匀速下降直到地面附近。以
返回舱和伞为研究对象,下列说法不正确的是()
A.减速下降过程中受力不平衡
B.减速下降过程中减少的机械能等于克服空气阻力做功消耗的能量
C.匀速下降过程中机械能减小
D.减速下降过程中重力做功的功率小于匀速下降时重力做功的功率
12.(2022.江苏南通・统考中考真题)在内径约为1cm的玻璃管中注水近满,上端留一个气泡,用橡皮塞塞
住管口,再将玻璃管翻转后竖直放置,气泡上升,如图所示。测得气泡上升40cm用时20s,则该过程中气
泡所受浮力做功的功率最接近于()
A.2x105WB.2X10-4WC.2x10%D.2XW2W
13.(2022•山东潍坊・统考中考真题)图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景,吊篮可在
电动机的作用下实现升降,其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg,两名工人及工具的总质量为
200kg,某次吊升过程中,吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦,关于该过程的分析正
确的是()
A.吊篮的动能不变B.吊篮的机械能守恒
C.电动机对绳子的拉力为800ND.电动机拉动绳子的功率为480W
14.(2022.贵州铜仁・统考中考真题)冬奥会场馆内,一名志愿者正在搬运一长方体器材箱,从边线开始向
右水平移动一段距离,如图(a)所示,他对器材的水平推力为300N,箱子运动过程中的位置(s)与时间
G)关系图像如图(b)所示。4s内箱子的平均速度为m/s;4s内志愿者克服摩擦力做功的功率为
W;若将两个规格相同的器材箱水平并排放置,一起匀速推动,与推动一个器材箱相比,志愿者施
加的推力将(选题“增大”“不变”或“减小”);如果有一个与箱子质量相等的物体,被天宫二号宇航员
在空间站舱内板面上推动,推力与板面平行,物体所受摩擦力是其在地球表面的倍。(物体在空间
站所受的引力约是在地球表面的0.9倍)
15.(2022•四川攀枝花.统考中考真题)如图所示的滑轮组,将一重510N的箱子在10s内匀速提升5m,拉
力P为200N,动滑轮重50N。拉力尸的功率为W,滑轮组的机械效率为=
16.(2022•内蒙古通辽•统考中考真题)如图甲,用竖直向上的拉力凡将静止在水平地面上的物体向上提
升。乙图表示拉力尸的大小随时间r的变化关系,丙图表示物体运动速度v的大小随时间r的变化关系。在
0〜10s内物体对地面的压力为N;20-30S内拉力尸做功的功率为W„
17.(2022•山东淄博・统考中考真题)我国生产的无人机世界领先,种类繁多,应用广泛。如图所示是一架
已经装载上10kg防疫物资的无人机,若该无人机自身质量为30kg,它有4条支撑腿,每条支撑腿与地面
的接触面积为25cmz(g取10N/kg)请解答下列问题:
(1)防疫物资所受的重力;
(2)图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强(旋翼未转动);
(3)起飞后,无人机在30s内匀速竖直上升60m,此过程中无人机对防疫物资做功的功率。
18.(2022•辽宁丹东•统考中考真题)新能源汽车以其环保和节能逐渐获得人们的青睐。某新能源汽车质量
为1400kg,静止在水平地面上时,车轮与地面总接触面积为O.ln?。当汽车在平直公路上以20m/s的速度
匀速行驶7min,行驶过程中受到的阻力为1000N。求:
(1)汽车静止时对水平地面的压强;
(2)在上述行驶过程中,汽车通过的路程;
(3)在上述行驶过程中,汽车发动机的功率。
19.(2022・辽宁・统考中考真题)新能源汽车正逐步取代传统燃油车。如图是一款无人驾驶智能电动车。电
动车静止在水平地面上,对地面的压强为1.2xl()5pa,车胎与地面接触总面积为lOOOcn?,最高时速可达
180km/h,此时车的功率为90kW。^4.6xlO7J/kg,g取10N/kg)。求:
(1)电动车的质量;
(2)若电动车以最高时速在平直公路上进行测试,匀速行驶时所受的阻力;
(3)在(2)的条件下,车的电动机效率为90%,匀速行驶4.6km,消耗的电能相当于完全燃烧多少千克
的汽油所释放的能量。
20.(2022•贵州黔西•统考中考真题)某电动汽车的一些性能参数如表所示。载上总质量为210kg的司乘人
员后,汽车轮胎与地面的总接触面积为6.4dm2,若电动机以50kW功率驱动汽车在平直道路上以90km/h
的速度匀速行驶25km,驱动效率为80%。求:
性能参数
整车质量1390kg
最高时速130km/h
续驶里程150〜200km
电动机最大功率70kW
电池容量45kW-h
(1)载上司乘人员后,汽车静止时轮胎对水平地面的压强。
(2)电动机在这段时间内所做的功。
(3)汽车在这段道路上行驶时受到的阻力。
第11讲功和功率及其计算
类型一:功及其计算
1.做功的两个必要的因素:一个是力作用在物体上,二是在力的作用
方向上通过了一定的距离。
2.其中不做功的三种情况,有力无距离(物体虽然受力,但是物体没
有在力的方向上通过距离),有距离无力(物体移动了一段距离,但在
此运动方向上没有受到力的作用)和距离垂直及物体受力没有移动,
是物体沿力方向通过的距离,物体凭惯性运动。
【例1】如图所示,服务员送餐时,当服务员托着餐盘在水平路面上匀速行走时,他的手
对餐盘______;当服务员托着餐盘从一楼厨房端上二楼的餐厅时,他的手对餐盘______O
(选填“做了功”或“没做功”)
【答案】没做功做了功
【详解】[1]⑵服务员托着餐盘在水平路面上匀速行走时,对餐盘有竖直向上的力,移动的
方向为水平方向,所以不做功;服务员托着餐盘时,对餐盘有竖直向上的力,从一楼厨房
端上二楼的餐厅时,餐盘在力的方向上通过了一定距离,所以他对餐盘做了功。
1.(湖北孝感・中考真题)对生活中的有关物理现象,其说法正确的是()
A.利用斜面搬运物体,既可省力也可省功
B.建筑工地上尘土飞扬,不能说明分子在不停地作无规则运动
C.开车要系安全带,是为了在紧急刹车时减少驾驶员的惯性
D.刮大风时窗户有时会被向外推开,这是由于室外的大气压强大于室内的大气压强
【答案】B
【详解】A.利用斜面搬运物体,可以省力,但使用任何机械都不能省功,故A错误;
B.建筑工地上尘土飞扬,尘土虽然很小,但与分子相比还属于宏观的物体,不能说明分子
在不停地作无规则运动,故B正确;
C.开车要系安全带,是为了在紧急刹车时减少惯性的危害,但不能减小惯性,故C错
误;
D.刮大风时窗户有时会被向外推开,这是由于室外的空气流速大,压强小,所以室外的大
气压强小于室内的大气压强,故D错误;
故选B.
点睛:注意惯性的理解,惯性是物体的基本属性,与物体的运动状态无关,与质量大小有
关,且惯性不是力,不能说成:受到惯性作用,而应该描述成:具有惯性.
2.(贵州安顺・统考中考真题)仅用8天就建成的武汉火神山医院,彰显的不仅是中国速
度,更是战胜疫情的坚强决心。如图所示,为了在最短的时间完成地面基础建设,上百台
挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘机总的()
A.机械效率B,功率C.功D.有用功
【答案】B
【详解】建成一所医院所做的有用功是相同的,为了减小做功的时间(缩短工期),根据
P=:可知,需要增大挖掘机的功率,所以,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖
掘机总的功率,故B正确,ACD错误。
故选B。
3.(湖北黄冈・统考中考真题)成语“水滴石穿”,比喻力量虽小,但只要坚持,功到自然成
。从物理的角度分析:①力改变了石头的形状;②水滴冲击石头时,石头对水滴没有作用
力;③水滴加速下落过程,重力对水滴做了功;④水滴加速下落过程,受到了平衡力的作
用。完全正确的一组是
水滴石穿
A.①③B.①②C.①④D.②④
【答案】A
【详解】①水滴石穿,水由于重力而下降作用在石头上,石头的形状逐渐改变,故①正
确;
②力的作用是相互的,水滴冲击石头时,石头对水滴也有相互作用的力,故②错误;
③水滴加速下落过程,重力的方向竖直向下,水滴下降的方向竖直向下,所以,重力对水
滴做了功,故③正确;
④水滴下降的过程中,重力大于空气的阻力,做加速下落运动,受到的是非平衡力的影
响,故④错误。
故选Ao
4.(2022・四川自贡・统考中考真题)小明同学用15N的水平推力推动重为100N的超市购物
车。购物车自静止开始在10s内沿水平方向前进了10m。在整个过程中推力做功为
J,重力做功为Jo
【答案】1500
【详解】口]推力的方向水平向前,推车水平方向移动的距离为10m,由卬=Fs可知,在
整个过程中推力做功
W=Fs=15Nx10m=150J
⑵当一个力作用在物体上,并使物体在力的方向上通过了一段距离,力学中就说这个力对
物体做了功。重力的方向为竖直向下,但推车未在竖直方向上移动距离,故重力没做功,
其大小为0。
5.(2022.四川攀枝花•统考中考真题)小丽穿上旱冰鞋,向前推墙,她会向后运动,这说明
物体间力的作用是。小丽推墙的过程,她对墙(选填“有”或“没有”)做功。
【答案】相互的没有
【详解】[1]小丽穿上旱冰鞋,向前推墙,给墙施加向前的推力,由于力的作用是相互的,
墙也会对她施加向后的反作用力,使她向后运动。
⑵小丽推墙的过程,她对墙施加向前的力,但墙没有在力的方向上移动距离,所以她对墙
没有做功。
6.(2022・山东日照・统考中考真题)物理课上,喜欢动手的小明帮助老师搬运实验器材,器
材所受的重力为20N,距离讲台的水平距离。M=1.2m,距离讲台面的竖直高度。N=
0.8m,如图所示。小明先用4s的时间在M点将器材匀速竖直搬起0.8m,再匀速直线运动5s
到达讲台的N点。小明水平移动器材时,速度大小为cm/s、对器材做的功为
【答案】240
【详解】[1]小明水平移动器材时运动的距离
s=1.2m=120cm
速度大小为
s120cm
v=-=--------=24cm/s
⑵小明水平移动器材时,小明对器材的作用力竖直向上,器材在力的方向上没有移动距
离,因此小明水平移动器材时不对器材做功,故对器材做的功为0。
7.(2022•内蒙古呼和浩特•中考真题)如图为某盘山公路。汽车沿着公路,可以驶上高耸入
云的山峰。为什么盘山公路要修成S形呢?因为盘山公路相当于斜面,省力而安全。若从
山底到山顶的盘山公路长6000m,山高900m,一辆5t的小型货车以恒定功率165kW,匀
速沿盘山公路从山底开上山顶,用时lOmino在货车从山底到山顶过程中,阻力大小不
变。求:
(1)货车克服重力做的功和发动机对货车做的功;
(2)货车所受阻力大小。
【答案】(1)4.5X107J,9.9X107J;(2)9000N
【详解】解:(1)货车的重力为
G=mg=5x103kgx10N/kg=5x104N
货车克服重力做的功
iy=G/i=5xl04Nx900m=4.5xl07J
由P=/得,发动机对货车做的功
W'=Pt=165x103Wx10x60s=9.9x107J
(2)汽车克服阻力做的功
W陌=iy'M=9.9xl07j-4.5xl07j=5.4xl()7j
由卬=尸5得,货车所受阻力大小为
答:(1)货车克服重力做的功为4.5X107J,发动机对货车做的功为9.9X107J;
(2)货车所受阻力大小为9000N。
8.(2022•山东东营・统考中考真题)如图所示,某电动叉车拾升石材的情景。电动叉车将
1500kg石材完成一次最大起升高度,用时30s,其项目参数如下表。(g取10N/kg)
项目参数
额定载重(kg)1500
最大起升高度(m)3
空载行驶速度(km/h)5
空载质量(kg)720
轮胎接地总面积(m2)0.08
(1)求石材被抬升的速度;
(2)求电机对石材做的功及做功功率;
(3)求空载的电动叉车静止时对水平地面的压强。
【答案】(1)0.1m/s;(2)4.5x104J,1.5x103W;(3)9x104Pa
【详解】解:(1)根据速度的计算公式可得,石材被抬升的速度为
s3m
v=-=――=0.1m/s
t30s
(2)由重力的计算公式可得,石材的重力为
G=mg=15OOkgx1ON/kg=1.5x104N
根据功的计算公式可得,电机对石材做的功为
W=Gh=1.5x104Nx3m=4.5x104J
由功率的计算公式可得,电机对石材做功功率为
--------=1.5x
(3)由题意可知,空载叉车静止时,其对地面的压力与受到的重力大小相等,空载叉车对
地面的压力为
F=G'=m'g=720kgX10N/kg=7.2X103N
根据压强的计算公式可得,空载的电动叉车静止时对水平地面的压强为
答:(1)石材被抬升的速度为0.1m/s;
(2)电机对石材做的功为4.5x10打及做功功率为1.5x103W;
(3)空载的电动叉车静止时对水平地面的压强为9x104Pao
9.(2022•江苏南通・统考中考真题)氢能源汽车具有零排放的环保优势,某款氢能源汽车总
质量为1.5xlO3kg,在水平公路上以70km/h的速度匀速行驶时受到的阻力为1.2X1()3N,行
驶0.5h消耗氢0.6kg,已如氢的热值为1.4xl()8j/kg,g取10N/kg。求汽车:
(1)受到的重力和牵引大的大小;
(2)行驶的距离和牵引力做的功;
(3)利用氢能的效率。
【答案】(1)1.5X104N,1.2X103N;(2)3.5x104m,4.2X107J;(3)50%
【详解】解:(1)汽车受到的重力
G=mg=1.5x103kgx1ON/kg=1.5xlO4N
因为匀速行驶,根据二力平衡原理,汽车受到的牵引力
F牵=f=1.2xlO3N
(2)汽车行驶的距离为
s=vt=70km/hx0.5h=35km=3.5x104m
牵引力做的功为
W=F牵s=1.2xl03Nx3.5xl04m=4.2xl07J
(3)氢完全燃烧所产生的热量
Q=mq=0.6kgxl.4xl08J/kg=8.4xl07J
汽车利用氢能的效率
W4.2x107J
7/=—x100%=—~x100%=50%
Q8.4x107J
答:(1)汽车受到的重力为1.5X104N,汽车受到的牵引力为1.2X103N;
(2)汽车行驶的距离为3.5x104m,牵引力做的功为4.2X107J;
(3)汽车利用氢能的效率为50%。
10.(2022・山东济南・统考中考真题)在泉城济南,游客乘坐画舫游船穿行其间,可以尽享
“不出城郭而获山水之怡,身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣。如图所示,若画舫游
船质量为3t,从黑虎泉站出发以3.5m/s的速度匀速行驶到泉城广场站,所用时间约为
5min,牵引力是6X1()3N。取g=10N/kg,通过计算回答:
(1)黑虎泉站到泉城广场站河段大约多长?
(2)游船在护城河中受到的浮力多大?
(3)这次水上航行中,牵引力对游船做了多少功?
(4)这次水上航行中,牵引力对游船做功的功率多大?
【答案】(1)1050m;(2)3X104N;(3)6.3x106J;(4)2.1x104W
【详解】解:(1)所用时间约为
t=5min=300s
由公式u="得,黑虎泉站到泉城广场站河段的长度
s=vt=3.5m/sx300s=1050m
(2)画舫游船质量为
m=3t=3000kg
画舫游船重力为
G=mg=3000kgxlON/kg=3x104N
因为游船漂浮在水中,根据漂浮条件得,游船在护城河中受到的浮力
/浮=G=3x104N
(3)牵引力对游船做的功
W=Fs=6x103Nx1050m=6.3x106J
(4)牵引力对游船做功的功率
答:(1)黑虎泉站到泉城广场站河段长1050m;
(2)游船在护城河中受到的浮力是3x1()4N;
(3)这次水上航行中,牵引力对游船做功是6.3X106J;
(4)这次水上航行中,牵引力对游船做功的功率是2.1x
类型二:功率及其计算
1.定义
在物理学中,用功率表示物体做功快慢。物体做的功与做功所用时间之比叫做
功率。
2.公式
功率=曳尸=竺
十时间-t推导公式为:P=Fv
3.符号的意义及单位P--功率一瓦特(W)
W一功一焦耳(J)
t----时间一秒(s)
物理学中,功率P的单位是瓦特,简称瓦,符号是Wo功率常用单位KW与国际单
位W的换算关系为:1KW=1000W
【例2】小明用50N的水平推力推一个放在地面上重100N的箱子没有推动,小明对箱子
做功J,当推力为100N时,在10秒时间内箱子向前运动了10米,小明对箱子做功
J,功率是W0
【答案】01000100
【详解】[1]小明用50N的水平推力推一个放在地面上重100N的箱子没有推动,箱子在推
力的方向上没有移动距离,没有对箱子做功,因此小明对箱子做功为0。
⑵当推力为100N时,在10秒时间内箱子向前运动了10米,小明对箱子做的功
勿=Fs=100Nx10m=1000J
[3]做功的功率为
11.(2022・湖北襄阳•统考中考真题)神舟13号返回舱在空中高速下降到适当位置时打开降
落伞,返回舱和伞开始做减速运动,空气阻力随速度的减小而减小,下降一段高度后,开
始匀速下降直到地面附近。以返回舱和伞为研究对象,下列说法不正确的是()
A.减速下降过程中受力不平衡
B.减速下降过程中减少的机械能等于克服空气阻力做功消耗的能量
C.匀速下降过程中机械能减小
D.减速下降过程中重力做功的功率小于匀速下降时重力做功的功率
【答案】D
【详解】A.减速下降过程中,返回舱和伞处于非平衡状态,所以它受力不平衡,故A正
确,不符合题意;
B.减速下降的过程中,要克服空气阻力做功,则减少的机械能等于克服空气阻力做功消
耗的能量,故B正确,不符合题意;
C.返回舱和伞匀速下降的过程中,质量不变,速度不变,但高度减小,则动能不变,重
力势能减少,则机械能总量减少,故C正确,不符合题意;
D.返回舱和伞的重力大小不变,由题意可知返回舱和伞减速下降时的速度大于匀速下降
时的速度,根据公式
WGh
P=——=——=Gv
tt
可知,减速下降中重力做功的功率大于匀速下降中重力做功的功率,故D错误,符合题
后、o
故选Do
12.(2022.江苏南通・统考中考真题)在内径约为1cm的玻璃管中注水近满,上端留一个气
泡,用橡皮塞塞住管口,再将玻璃管翻转后竖直放置,气泡上升,如图所示。测得气泡上
升40cm用时20s,则该过程中气泡所受浮力做功的功率最接近于()
,
A.2XW5WB.2X10-4WC.2XW3WD.2XW2W
【答案】B
【详解】玻璃管的内径约为1cm,则玻璃管的半径约为0.5cm;气泡的形状近似为球形,
则气泡的体积
44311
V=工兀厂3=兀(0.5cm)=-7icm3=-nX10-6m3
3366
由于气泡浸没在水中,故气泡排开水的体积
1
1P=兀x10-6m3
气泡在水中受到的浮力
尸浮=。水94;1x103kg/m3x10N/kgx;兀x10-6m3=^7ix10-2N
气泡上升距离
s=40cm=0.4m
气泡所受浮力做的功
11
W=F浑s=:兀x10-27Nx0.4m=—7ixIO-72J
仔615
气泡所受浮力做功的功率
W士兀X10-2J1
P=—=12----=—71x10-3W«1x10-4W
t20s30
故气泡所受浮力做功的功率最接近于2x10-4W,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
13.(2022•山东潍坊・统考中考真题)图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的
情景,吊篮可在电动机的作用下实现升降,其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为
40kg,两名工人及工具的总质量为200kg,某次吊升过程中,吊篮在30s内匀速上升了
6m。不计滑轮重、绳重和摩擦,关于该过程的分析正确的是()
。电动机|
A.吊篮的动能不变B.吊篮的机械能守恒
C.电动机对绳子的拉力为800ND.电动机拉动绳子的功率为480W
【答案】AD
【详解】AB.吊篮匀速上升的过程,质量不变,速度不变,高度升高,所以动能不变,重
力势能变大,机械能变大,机械能不守恒,故A正确,B错误;
C.由图示知,承重绳子为4根。不计滑轮重、绳重及摩擦时,电动机对绳子的拉力
111
F=—G=—m^g=—x(40kg+200kg)xlON/kg=600N
故C错误;
D.绳子在30s内移动的距离
s=4h=4x6m=24m
绳子移动的速度
s24m
v=-=――=0.8m/s
t30s
电动机拉动绳子的功率
P=Fv=600Nx0.8m/s=480W
故D正确。
故选ADo
14.(2022.贵州铜仁・统考中考真题)冬奥会场馆内,一名志愿者正在搬运一长方体器材
箱,从边线开始向右水平移动一段距离,如图(a)所示,他对器材的水平推力为300N,
箱子运动过程中的位置(s)与时间G)关系图像如图(b)所示。4s内箱子的平均速度为
—m/s;4s内志愿者克服摩擦力做功的功率为W;若将两个规格相同的器材箱水平
并排放置,一起匀速推动,与推动一个器材箱相比,志愿者施加的推力将(选题“增
大,,,,不变,,或,,减小,,);如果有一个与箱子质量相等的物体,被天宫二号宇航员在空间站舱
内板面上推动,推力与板面平行,物体所受摩擦力是其在地球表面的倍。(物体在空
间站所受的引力约是在地球表面的0.9倍)
【答案】0.5150
增大0.9
【详解】⑴由图可知,4s内箱子的平均速度
s7m—5m
v=-=-----------=0.5m/s
⑵水平推力为300N,4s内志愿者克服摩擦力做功的功率
P=Fv=300Nx0.5m/s=150W
[3]将两个规格相同的器材箱水平并排放置,器材箱对水平面的压力增大,滑动摩擦力的大
小与压力大小与接触面粗糙程度有关,接触面粗糙程度不变,压力大小变大,所以滑动摩
擦力变大,匀速运动时,滑动摩擦力的大小等于推力大小,所以推力大小增大。
⑷由题意可知,物体在空间站所受的引力约是在地球表面的0.9倍,所以物体在空间站受
到的重力为地球上受到重力的0.9倍,即物体对水平面的压力大小为地球上的0.9倍,则物
体所受摩擦力是其在地球表面的0.9倍。
15.(2022•四川攀枝花•统考中考真题)如图所示的滑轮组,将一重510N的箱子在10s内
匀速提升5m,拉力/为200N,动滑轮重50N。拉力/的功率为W,滑轮组的机械
效率为=
【答案】30085%
【详解】口]箱子在10s内匀速提升5m,所以箱子运动的速度
h5m
"箱=E=-=05m/s
由图可知,动滑轮上的绳子段数是3段,则绳端移动速度
v=Jif箱=3x0.5m/s=1.5m/s
拉力F的功率
WFh
P=—=—=Fv=200Nx1.5m/s=300W
⑵有用功
“有=Gh=510Nx5m=2550J
总功
W=Fs=Fnh=200Nx3x5m=3000J
滑轮组的机械效率
作有25501
片4X1OO%=砌X1OO%=85%
16.(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。乙图表示拉力厂的大小随时间f的变化关系,丙图表示物体运动速度v
的大小随时间f的变化关系。在。〜10s内物体对地面的压力为N;20〜30s内
拉力尸做功的功率为Wo
【答案】30500
【详解】[1]由图可知,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
FH=G-F=50N-20N=30N
⑵由图可知,20〜30s内物体的速度为10m/s,拉力F做功的功率为
p=Fv=50Nxl0m/s=500W
17.(2022•山东淄博・统考中考真题)我国生产的无人机世界领先,种类繁多,应用广泛。
如图所示是一架已经装载上10kg防疫物资的无人机,若该无人机自身质量为30kg,它有4
条支撑腿,每条支撑腿与地面的接触面积为25cm2-(g取10N/kg)请解答下列问题:
(1)防疫物资所受的重力;
(2)图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强(旋翼未转动);
(3)起飞后,无人机在30s内匀速竖直上升60m,此过程中无人机对防疫物资做功的功
率。
【答案】(1)100N;(2)4xlO4Pa;(3)200W
【详解】解:(1)由G=ag知道,防疫物资的重力
G物资=m物资g=1Okgx10N/kg=100N
(2)由G=zng知道,无人机的重力
G无人机=m无人机g=3OkgxlON/kg=3OON
在水平地面上静止的无人机对地面的压力
F=G物资+G无人机=100N+300N=400N
总受力面积
S=4x25cm2=100cm2=1x10-2m2
则无人机对地面的压强
F400N4
p=—=--------5——=4x104P;
's1X10-2m2
(3)无人机对防疫物资做的功
W=G物资h=100Nx60m=6xl03J
则此过程中无人机对防疫物资做功的功率
W6x103J
P=—==200W
t30s
答:(1)防疫物资所受的重力为100N;
(2)图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强为4xlO4Pa;
(3)此过程中无人机对防疫物资做功的功率为200W。
18.(2022.辽宁丹东•统考中考真题)新能源汽车以其环保和节能逐渐获得人们的青睐。某
新能源汽车质量为1400kg,静止在水平地面上时,车轮与地面总接触面积为O.ln?。当汽
车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶7min,行驶过程中受到的阻力为1000N。求:
(1)汽车静止时对水平地面的压强;
(2)在上述行驶过程中,汽车通过的路程;
(3)在上述行驶过程中,汽车发动机的功率。
【答案】(1)1.4x105Pa;(2)8400m;(3)2X104W
【详解】解:(1)汽车静止时对路面的压力为
F=G=m^=1400kgx10N/kg=1.4x104N
对路面的压强为
F1.4X104N
P=1,4x105Pa
S0.1m2
(2)由。=:可得,汽车通过的路程为
s=vt=20m/sx7x60s=8400m
(3)因为汽车匀速行驶,由二力平衡可知,牵引力为
F牵=/=1000N
汽车行驶过程中发动机的功率为
W尸牵s
P=工=^^=尸牵v=1000Nx20m/s=2x104W
答:(1)汽车静止时对水平地面的压强为L4xl()5pa;
(2)在上述行驶过程中,汽车通过的路程为8400m;
(3)在上述行驶过程中,汽车发动机的功率为2X104w。
19.(2022・辽宁•统考中考真题)新能源汽车正逐步取代传统燃油车。如图是一款无人驾驶
智能电动车。电动车静止在水平地面上,对地面的压强为1.2xl05pa,车胎与地面接触总面
积为lOOOcn?,最高时速可达180km/h,此时车的功率为90kW。^4.6xlO7J/kg,g取
10N/kg)o求:
(1)电动车的质量;
(2)若电动车以最高时速在平直公路上进行测试,匀速行驶时所受的阻力;
(3)在(2)的条件下,车的电动机效率为90%,匀速行驶4.6km,消耗的电能相当于完
全燃烧多少千克的汽油所释放的能量。
【答案】(1)1.2x103kg;(2)1.8X103N;(3)0.2kg
【详解】解:(1)静止在水平地面上的电动车对地面的压力等于其重力大小,由公式p=?
可得,电动车的重力
G=F=pS=1.2xl05Paxl000xl0-4m2=1.2xl04N
电动车的质量
G1.2X104N°
m=-=----=1.2X103kg
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