11.4 功率-2021-2022学年九年级物理上册知识点和分类专题练习同步教案（苏科版） - (解析版)

第十一章简单机械和功课时11.4功率知道功率的物理意义；理解功率的定义及其单位；理解功率的计算公式；能够用功率的定义式解决相关问题。题型汇总：功率的概念、比较做功快慢的方法、功率大小的比较、功率的计算、功率公式的应用、功率的测量实验。定义：物理学中，功与做功所用时间之比叫功率，用符号P表示，它在数值上等于单位时间内所做的功；物理意义：功率是表示做功快慢的物理量；单位：单位瓦特，简称瓦，用字母W表示。公式：P=W/t，1W=1J/s； 推导式：P=Fv。注：功率表示物体做功的快慢，而不是做功的多少，做功多功率不一定大。比较做功快慢的方法在相同时间内比较做功的多少在做功的多少完全相同的条件下比较所用时间的长短在做功的多少和所用时间都不相同的情况下通过P=W/t计算后进行比较常见功率：麻雀飞行8W，人骑自行车60-80W，家用轿车发动机80kW，起重机320kW，动车组5.5-20mW，辽宁号航空母舰发动机的总功率147mW。估测人上楼时的功率：原理：P=W/t；测量：用体重计测出人的质量m，用卷尺测出上楼的高度h，用秒表测出上楼时间t，代入P=mgh/t估算即可。考点一功率的概念1．下列关于功率的说法中，正确的是()A．做功多的机械，功率一定大 B．做功快的机械，功率一定大 C．做功时间少的机械，功率一定大 D．功率是用做相同的功比做功时间的方法比较做功快慢的【解答】解：A、根据P=WB、功率表示做功快慢的物理量，做功快的机械，功率一定大，故B正确；C、功根据P=WD、用做相同的功比做功时间的方法可以比较做功快慢；功率是反映做功快慢的物理量，但不能说功率是用做相同的功比做功时间的方法比较做功快慢的。故D错误。故选：B。2．下列说法中正确的是()A．功率越大的机械，做功一定越多 B．做功越快的机械，功率越大 C．做功时间越多的机械，做的功越多 D．做功时间越少的机械，功率越大【解答】解：A、功率越大，表示机械做功越快，单位时间内做的功越多；由功率公式P=WB、功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，表示机械功率越大，故B正确。C、做功的多少由功率和时间共同决定，故C错误；D、功率大小与做功多少和做功所用时间都有关，做功时间短功率不一定大，故D错误。故选：B。3．甲、乙两台抽水机的功率分别为500W和800W，下列说法正确的是()A．甲做功少 B．乙做功少 C．甲做功快 D．乙做功快【解答】解：甲机械的功率为500W，乙机械的功率为800W，甲的功率小于乙的功率，说明乙做功比甲快，故C错误，D正确；不知道做功时间，无法比较功的大小，故AB错误。故选：D。4．四个同学在进行骑自行车比赛。如果规定功率最大者获胜，那么最后胜出者一定是（）A．体重最大的 B．时间最短的 C．速度最大的 D．做功最快的【解答】解：功率是反映物体做功快慢的物理量，功率大的物体，做功快；功率小的物体，做功慢。所以，做功最快的那一个人，他的功率最大，按规定可知他是最后的胜出者。故选：D。考点二比较做功快慢的方法5．为了比较挖掘机与人力挖土做功的快慢，我们可以采用做功相同，比较的方法；或采用相同，比较的方法。【解答】解：比较挖掘机与人力挖土做功的快慢，即比较挖掘机与人力挖土做功的功率，由P=W我们可以采用做功相同，比较时间的方法；或采用相同的时间，比较做功多少的方法。故答案为：时间；时间；做功多少。考点三功率大小的比较6．两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程（s）—时间（t）图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是()A．两次物体运动的速度：v1＜v2 B．0﹣6s，两次拉力对物体做功的功率：P1＜P2 C．两次物体所受的拉力：F1＜F2 D．0﹣6s，两次拉力对物体所做的功：W1＞W2【解答】解：A、由图象可知，在相同时间内，物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，所以v1＞v2，故A错误；C、同一物体重力相等，对水平面的压力相等，在同一水平面接触面的粗糙程度相同，因此两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等，由于物体做匀速直线运动，所受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以两次物体所受的拉力F1＝F2＝f，故C错误；D、由图象可知，0﹣6s物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程，又因为F1＝F2，根据W＝Fs可得，0﹣6s两次拉力对物体所做的功W1＞W2，故D正确；B、0﹣6s两次拉力对物体所做的功W1＞W2，时间相同，由P=Wt可得0﹣6s两次拉力对物体做功的功率P1＞P故选：D。7．几位同学进行爬楼比赛，规定功率最大的人获胜，那么冠军是()A．体重最大的人 B．用时最短的人 C．做功最快的人 D．速度最大的人【解答】解：ABD、根据功率的计算公式：P=WC、由功率的物理意义可知，功率大的物体，做功快；功率小的物体，做功慢。所以最后胜出者为做功最快的一个，故C正确。故选：C。8．如图所示，是一个小球自由下落过程的频闪照片。小球在落的前一半路程中，重力做的功为W1，功率为P1；小球在后一半路程中，重力做功为W2，功率为P2，则它们的大小关系是()A．W1＞W2P1＜P2 B．W1＝W2P1＞P2 C．W1＝W2P1＜P2 D．W1＝W2P1＝P2【解答】解：小球在下落过程中，重力对小球做功；前后一半路程中小球的重力、下落高度均相同，则根据公式W＝Gh可知，重力做功相等，即W1＝W2；由小球自由下落过程的频闪照片可知，小球在下落过程中做加速直线运动，在后半程用时较少，根据功率公式P=Wt可知，P1＜P故选：C。9．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是()A．F1＝F2，W1＞W2，P1＞P2 B．F1＝F2，W1＞W2，P1＝P2 C．F1＜F2，W1＝W2，P1＝P2 D．F1＜F2，W1＝W2，P1＜P2【解答】解：（1）由图知，斜面AB的倾斜角度小于斜面AC，且分别拉动同一物体，所以物体沿AB运动时拉力F1较小，即：F1＜F2；（2）斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有做额外功，所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功，由W＝Gh可知，拉力做的功相同，即：W1＝W2；（3）从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，且F1＜F2，根据公式P=Wt=Fst=Fv可知，物体沿AB运动时拉力F故选：D。10．四位同学一起到泰州园博园游玩时，突发奇想，要进行一次比赛。他们商定：四人同时出发，绕园博园中心的天德湖跑一圈，功率最大者获胜。那么，最后胜出者一定是()A．体重最大的同学 B．最快跑完一圈的同学 C．速度最大的同学 D．做功最快的同学【解答】解：由功率的物理意义可知，功率大的物体，做功快；功率小的物体，做功慢。所以最后胜出者为做功最快的一个。故选：D。11．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动同一木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，则()A．F1＝F2P1＞P2 B．F1＞F2P1＞P2 C．F1＜F2P1＝P2 D．F1＞F2P1＝P2【解答】解：（1）由图乙可知，两次木块都做匀速直线运动，则拉力等于滑动摩擦力；同一个木块对水平面的压力一定，接触面的粗糙程度相同，所以两次木块受到的滑动摩擦力大小相等，则两次测力计的拉力也相等，即F1＝F2，故BCD错误；（2）由s﹣t图象可知，第①次木块运动的速度v较大，且两次拉力的大小相等，由公式P＝Fv可知，第①次拉力的功率较大，即P1＞P2，故A正确。故选：A。12．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC.如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1W2，P1P2（两空均选填“＞”、“＜”或“＝”）。【解答】解：由题AB＝BC，根据W＝Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，即W1＝W2；由于小球在自由下落时做加速运动，由v=st可得t=sv，小球在BC段运动的时间短，根据公式P=W故答案为：＝；＜。考点四功率的计算13．工人用如图所示的滑轮组提升重为600N的物体，使物体以0.5m/s的速度匀速、竖直上升。不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦，下列说法中正确的是()A．人对绳子的拉力为300N，拉力做功的功率为150W B．人对绳子的拉力为300N，拉力做功的功率为300W C．人对绳子的拉力为600N，拉力做功的功率为300W D．人对绳子的拉力为600N，拉力做功的功率为600W【解答】解：由图可知，该滑轮组有2段绳子拉着动滑轮，不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦，则F=12G物体以0.5m/s的速度匀速、竖直上升，则绳子自由端的速度为v＝2×0.5m/s＝1m/s；则拉力的功率为：P=W故选：B。14．人的心脏每跳一次大约输送8×10﹣5米3的血液，正常人血压（可看作心脏压送血液的压强）的平均值约为1.5×104帕。据此估测心脏平均功率约为()A．0.14W B．1.4W C．14W D．140W【解答】解：设血管横截面积为S，由p=F由V＝SL可得每次血移动的距离L=V每分钟心脏做功的次数约为70次，则心脏的平均功率约为：P=W故选：B。15．小明和他所骑的自行车总重为600N，上学路上他骑车在1min内匀速通过了一段长300m的平直公路，若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍，则通过该段公路时，小明骑车的功率约为()A．150W B．300W C．1500W D．3000W【解答】解：由题知，小明骑自行车受路面的阻力：f＝0.05×600N＝30N；小明匀速骑车，小明的骑车动力与阻力是一对平衡力：F＝f＝30N；小明做的功：W＝Fs＝30N×300m＝9000J；小明蹬车的功率：P=W故选：A。16．王老师用50s从一楼走到五楼的教室，他上楼时的功率可能是()A．1.5瓦 B．15瓦 C．150瓦 D．1500瓦【解答】解：老师的质量约为65kg，则受到的重力：G＝mg＝65kg×10N/kg＝650N，每一层楼的高度为3m，从一楼走到五楼楼上升的高度：h＝（5﹣1）×3m＝12m，他上楼时克服重力做的功：W＝Gh＝650N×12m＝7800J，则他上楼时的功率：P=W故选：C。17．某位质量为50kg的中学生参加跳绳比赛，他在1分钟内跳了120次，每次跳离地面的高度约为5厘米，则她跳绳的功率最接近()A．12.5W B．50W C．100W D．500W【解答】解：初中生的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，在1min内跳了120次，所以跳一次所用时间t=60她跳绳做的功W＝Gh＝500N×0.05h＝25J，她跳绳的功率P=W故选：B。18．质量为50kg的人连续向上跳12节台阶，每节台阶的高度是0.2m，花费的时间为10s。此过程人所做的功是J，功率是W。【解答】解：人在此过程中上升的高度为：h＝s＝0.2m×12＝2.4m，人所受重力为：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，则此过程人所做的功是：W＝Gh＝500N×2.4m＝1200J；功率为：P=W故答案为：1200；120。19．为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召。质量为60kg的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为15kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）小明和自行车的总重力；（2）他骑行时自行车对地面的压强；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是多大。【解答】解：（1）小明和自行车的总重力G总＝m总g＝（60kg+15kg）×10N/kg＝750N；（2）他骑行时自行车对地面的压力F＝G总＝750N，他骑行时自行车对地面的压强p=FS=（3）在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍，且处于平衡状态，则F牵＝f＝0.02G总＝0.02×750N＝15N，牵引力做功W＝F牵s＝15N×1500m＝22500J，他骑行时的功率P=W答：（1）小明和自行车的总重力为750N；（2）他骑行时自行车对地面的压强为2.5×105Pa；（3）若他在水平路面上5min内匀速骑行了1500m，则他骑行时的功率是75W。20．如图所示，一位质量为48kg的同学乘电梯上楼，每只脚与电梯接触的面积均为0.015m2．电梯向上匀速运动时，2s内上升的高度为4m。g取10N/kg。求：（1）电梯静止时，该同学对电梯的压力；（2）该同学对电梯的压强；（3）在2s内，电梯对该同学做功的功率多大。【解答】解：（1）电梯静止时，该同学对电梯的压力：F＝G＝mg＝48kg×10N/kg＝480N，（2）受力面积：S＝2×0.015m2＝0.03m2，该同学对电梯的压强：p=FS=（3）在2s内，电梯对该同学做的功：W＝F′h＝Gh＝480N×4m＝1920J，电梯对该同学做功的功率：P=W答：（1）电梯静止时，该同学对电梯的压力为480N；（2）电梯静止时，该同学对电梯的压强为1.6×104Pa；（3）在2s内，电梯对该同学做功的功率为960W。考点五功率计算公式的应用21．一辆汽车在平直路面上匀速行驶，在t＝0时刻将汽车发动机的输出功率调大为另一个恒定值，设汽车行驶过程中受到的阻力恒定不变。从t＝0时刻开始，下列描述汽车运动的v﹣t图像和牵引力做功的W﹣t图像中，正确的是()A． B． C． D．【解答】解：AB、由题意知，汽车发动机的输出功率恒定，行驶过程中受到的阻力恒定不变，由P＝Fv可知汽车开始速度较小，牵引力较大，随着速度的增大，牵引力会减小，当牵引力减小与汽车所受阻力相等时，汽车做匀速直线运动，由v﹣t的图像可知，AB错误；CD、由题意知，汽车发动机的输出功率恒定，由W＝Pt可知，牵引力做功W与时间t成正比，C图表示W与t是正比例图像，D图表示W随t的变化而变化，故C符合题意，D不符合题意。故选：C。22．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。【解答】解：①由图可知，在20﹣25s时间内轿车的速度v＝30m/s，t＝25s﹣20s＝5s，则根据v=s②因轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，所以根据P=Wt可得，轿车发动机做功：W＝Pt＝9×104W×5s＝4.5×10③轿车在匀速运动过程中的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，则根据P=Wt=故答案为：150；4.5×105；3000。23．如图，公交车在平直公路上匀速行驶10min，速度为54km/h，此时输出功率为72kW，求：（1）汽车牵引力做的功；（2）该汽车行驶过程中受到的阻力。【解答】解：（1）汽车牵引力做的功为：W＝Pt＝72000W×10×60s＝4.32×107J；（2）v＝54km/h＝15m/s；根据P=Wt=因为公交车在平直公路上匀速行驶时，受到平衡力的作用，所以该汽车行驶过程中受到的阻力：f＝F＝4800N。答：（1）汽车牵引力做的功为4.32×107J；（2）该汽车行驶过程中受到的阻力为4800N。24．质量为2t的汽车，在平直公路上以额定功率80kW从静止开始运动，经15s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动25s关闭发动机，滑行100m停下。v﹣t图象如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，（g＝10N/kg）求：（1）全程中汽车的所受阻力大小；（2）整个过程中发动机做的功；（3）汽车的最大速度v最大。【解答】解：（1）全程中汽车的所受阻力：f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×2×103kg×10N/kg＝4×103N；（2）由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝40s，且在这段时间内发动机的功率不变，由P=WW＝Pt＝80×103W×40s＝3.2×106J；（3）因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，所以，汽车的牵引力F＝f＝4×103N，由P=Wv最大=P答：（1）全程中汽车的所受阻力为4×103N；（2）整个过程中发动机做的功为3.2×106J；（3）汽车的最大速度为20m/s。考点六功率在实际中的应用25．汽车以恒定功率爬坡时要采用低挡上坡，这样做是为了()A．增大汽车惯性 B．减小汽车牵引力 C．增大汽车速度 D．增大汽车牵引力【解答】解：A、汽车爬坡时要采用低挡上坡，不会改变汽车的质量，不会增大汽车的惯性，故A错；BCD、汽车爬坡时要采用低挡上坡，速度会减小，汽车的功率一定，由功率的变形公式P＝Fv可知，可以增大牵引力，故BC错误，D正确。故选：D。26．汽车爬坡时，驾驶员的操作是：加大油门，同时将变速器换成低速挡。加大油门是使发动机发挥最大的功率，换用低速挡是为了减速。那么，在爬坡时，减小汽车的速度是为了()A．保证安全 B．获取更大的动力 C．省油 D．增大惯性【解答】解：爬坡时需要发动机有很大的牵引力，而单靠增大功率无法达到必要的牵引力，而由P＝Fv得：要想使F增大，只能减小速度。当功率为最大时，速度最小时牵引力最大；故减小速度可以增大发动机的牵引力；而不是为了保证安全；而油量取决于油门的大小，故也无法省油；机械效率取决于损耗能量的多少，而减小速度不会减小能量的损耗；惯性是物体的固有属性，与物体的速度无关，故减小速度不能增大惯性。故选：B。考点七功率的测量实验27．班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，比比谁的功率最大。为此，需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的量是()①三楼地面到一楼地面的高度②从一楼到达三楼所用的时间③每个同学的质量或体重④一楼到三楼楼梯的长度A．①② B．①④ C．②③ D．①②③【解答】解：登楼是克服自身重力在竖直方向上做功，功率的计算公式为P=W故选：C。28．跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力做功的平均功率（不计绳重）.（1）用体重计测量自己的质量m；（2）用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h（人的重心上升的高度）；（3）用（填测量器材）记录跳n次所用的（填物理量与其对应字母）；（4）计算出跳绳时克服重力的平均功率P＝（用字母表示）；（5）两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则A.频率相同，体重大的功率大B.频率相同，跳的时间长的功率大C.体重相同，频率高的功率小D.体重相同，跳的时间长的功率大（6）若跳绳者的质量m＝50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示.根据图中所给条件，可估算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为135W.（g取10N/kg）【解答】解：（3）用秒表记录跳n次所用的时间t；（4）自己所受的重力是：mg；每次克服重力所做的功W＝Gh＝mgh，则跳n次所做的总功W总＝nmgh，则平均功率P=W（5）AB、频率相同，体重大的，在相同时间里做的功多，功率大，所以A正确，B错误。C、体重相同，频率高，在相同时间里做的功多，所以功率大，故C错误。D、体重相同，跳一次做的功相同，时间越长，由P=W选A；（6）由题意知：该同学的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；跳一次所用时间t1=13s；1min内所跳的次数n起跳的最大高度h＝0.09m；克服重力做功：W＝G•nh＝500N×180×0.09m＝8100J；1min内克服重力做功的平均功率：P=W故答案为：（3）秒表；时间t；（4）Wt29．学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁在爬楼过程中的功率大”的活动。（1）测量所需要的器材有：、、。（2）他们设计了三套方案：①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。可行的是A．只有①B