2019年中考物理--机械功与功率

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=2：1P1：P2=6：1B．W1：W2=2：3P1：P2=2：1C．W1：W2=2：1P1：P2=3：2D．W1：W2=2：1P1：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W1W2，P1P2（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275NB.F的大小为530NC.F做功的功率为42wD．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】B2.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．400JB．600JC．1000JD．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.FsB.GsC.2FsD.(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240NC.在此过程中汽车的牵引力做功为1.296×106JD.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===72000W6.小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了lm，整个过程中小明做功J，书箱的重力做功J．【答案】80；0．【解析】知道水平推力和水平方向上移动的距离，可利用功W=Fs计算推力做的功；书箱受到重力但在重力的方向上没移动距离，重力不做功．（1）小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，推力对箱子做的功：W1=Fs1=40N×2m=80J；松开手后，书箱仍向前滑行了lm，书箱由于惯性滑行，则小刚没有做功，即W2=0J；整个过程中小明对书箱一共做的功：W=W1+W2=80J+0J=80J；（2）书箱在水平面上运动，虽然受重力，也有距离，但在重力的方向上没有移动距离，所以重力没做功，为0J．7.如图是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA=100N。在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为v=0.4m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计，（1）绳子自由端的拉力大小F=___N；（2）拉力F做功的功率P=W。（3）物体A的机械能(填“增加”、“减少”或“不变”)。【答案】（1）50（2）40（3）增加8.如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以1m/s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W1W2，P1P2（选填“＞”、“＜”或“=”）．【答案】=；＜．【解析】根据影响滑动摩擦力大小的因素和二力平衡条件即可比较水平拉力的大小；知道拉力拉力做功的大小关系，根据W=Fs和P=Fv判断比较功和功率的关系．（1）由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变；又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即F1=F2=f；（2）物体运动的距离都为10m，且F1=F2，由W=Fs可知W1=W2；因为v1＜v2，且F1=F2，由P===Fv可知，P1＜P2．9.如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F﹣t和v﹣t的图象分别如图乙、丙所示．由图象可知，0～3s内，推力对物体做功J；t=5s时，物体受到的摩擦力是N．【答案】0；6．（1）由丙图知：0～3s内物体的速度大小为零，物体处于静止状态，有力无距离，所以，推力对物体做功0J．（2）由丙图知，9﹣12s时，物体匀速运动，由乙图知，9﹣12s时，F=6N，所以摩擦力与推力F平衡，大小为6N．3﹣6s之间，物体加速运动，受力不平衡，推力大于摩擦力；但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以摩擦力大小不变；即仍为6N．10.某一型号的汽车质量为5×103kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍．g取10N/kg.则该汽车的行驶速度为km/h，该汽车对地面的压强为Pa，该汽车牵引力所做的功为J。【答案】108，5×105，2.7×108。【解析】（1）根据速度公式v=s/t可求汽车的行驶速度；（2）汽车对地面压力F=G=mg，地面受力面积已知，根据压强公式P=F/S可求汽车对地面的压强；（3）牵引力F=0.1G,行驶的路程已知，根据公式W=Fs可求汽车牵引力所做的功；（4）汽车匀速行驶，车受到的阻力等于牵引力。点评：压强的计算，需要确定压力、面积。要注意面积的计算与单位，其中压力的确定是难点。正确判断物体间的压力，进行受力分析是关键；物体间接触部分的面积，一般与较小的物体面积相同。11