2019年中考物理一轮复习新突破:专题05 机械功与功率(解析版和原卷版)
【内容简介】在选择题、填空题、计算题三种题型里考查机械功和功率问题时常见的,是物理学重要知识点,每年全国各地中考试卷中都会出现考查功、功率问题。平时要加深对其物理意义的理解。
一、对机械功和功率知识点的把握
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。
2.利用功的公式计算时应注意的问题
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。
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.
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。
二、机械功与功率考点例题解析[
1.力不做功的几种情况的问题
【例题1】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。
2.根据定义式求解功和功率的问题
【例题2】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=2:1
C.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;
【例题3】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】=;>。
(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。
3.与功和功率有关的综合计算问题
【例题4】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530N
C. F做功的功率为42w
D
.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。
【例题5】步行是一种简易方便的健身运动,人正常步行时,步距(指步行一步的距离)变化不大,步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5m,他正常步行1min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。
(已知小东的腿长是65cm,质量是50kg)(g取10N/kg)求:
(1)小东正常步行的速度是多少?
(2)小东每走一步克服重力所做的功是多少?
(3)小东正常步行克服重力做功的功率是多少?
【答案】(1)小东正常步行的速度是1.2m/s;
(2)小东每走一步克服重力所做的功为25J。
(3)小东正常步行克服重力做功的功率是75W。
【解析】(1)小东1min经过的路程为:s=0.5m×180=90m,
他的步行速度为:v=s/t=90m60s=1.5m/s;
(2)重心升高的高度h=65cm﹣=5cm=0.05m;
小东每走一步克服重力所做的功:W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.05m=25J;
(3)1min做的总功:
W总=180W=180×25J=4500J,
功率:P= W总/t=4500J/60S=75W。
功和功率专题同步训练题及其解析
1.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
2.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。
3.小张用40N的推力将重力为100N的物体沿水平方向匀速推动了10m,则小张对物体所做的功是( )
A.400J B.600J C.1000J D.1400J
【答案】A
【解析】已知推力大小和物体在水平方向上移动的距离,利用W=Fs计算该过程中小张对物体所做的功.小张对物体所做的功:W=Fs=40N×10m=400J.
4.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.
5.已知小汽车的总质量为1500kg,该车以30m/s的速度作水平匀速直线运动,行驶180s,汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍(g=10N/kg)则结论正确的是( )
A.小车行驶的距离为540m.
B.在此过程中汽车的牵引力为240N
C. 在此过程中汽车的牵引力做功为1.296×106J
D.汽车的功率为7.2×104W
【答案】D
【解析】本题考点是速度公式及其应用;功、功率的计算..
(1)已知速度与行驶时间,由速度公式可以求出小车的路程.
(2)小车做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可以求出牵引力,然后由功率公式求出功率.
(1)由v=可知,小车行驶的距离:
s=vt=30m/s×180s=5400m
(2)小车做匀速直线运动,处于平衡状态,
由平衡条件得:F=f=0.16mg=0.16×1500kg×10N/kg=2400N
(3)牵引力做的功:W=Fs=1.296×107J
(4)牵引力的功率:P===72000W
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资料审核:czwlzx
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