考点11功和功率（解析版）2

考点11功和功率一、功1．功的定义：作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。2．公式表达：，条件：F与s必须是在同一条直线上。3．功是能量的一个单位，单位是“焦耳”（J）。把两个鸡蛋举高1m所做的功大约是1J；不做功的三种情况①力不为零，在力的方向上通过的距离为零；②距离不为零，作用在物体上的力为零；③力和距离都不为零，但力和距离的方向垂直。二、功率1．功率的定义：单位时间内完成的功叫功率（P）．功率反映了做功的快慢。注意：功率大的做功一定快，做功不一定多。2．功率的公式：P=W/t，当物体做匀速运动时，。3．功率的单位是瓦特（W），常用单位是千瓦（kW），1kW=1000W例1、如图所示事例中，人对物体做功的是（） A.中学生背着书包水平行走 B.大人用力提一箱水果却没有提起 C.小孩子从地上捡起玩具车 D.运动员举着杠铃原地不动【答案】C【解析】解：A、中学生背着书包水平行走，人给书包一个向上的力，但书包向上没有移动距离，则人对书包没有做功，故A不符合题意。B、大人提水果却没有提起，人给袋子一个向上的力，这袋水果向上没有移动距离，所以人对水果不做功，故B不符合题意。C、小孩从地上捡起玩具车，小孩给玩具一个向上的力，玩具向上移动了距离，所以小孩对玩具做功，故C符合题意。D、运动员举着杠铃原地不动，运动员给杠铃一个向上的力，但杠铃向上没有移动距离，则运动员对杠铃没有做功，故D不符合题意。故选：C。例2、如图所示的装置中，某人将重为300牛的货物匀速提升2米，所用时间为10秒。求:(1)手对绳的拉力F；(2)手对绳拉力所做的功W；(3)拉力做功的功率P。【解析】解：（1）该滑轮为定滑轮，使用定滑轮不省力，即手对绳子的拉力：F＝G＝300N；（2）绳拉重物所做的功：W＝Fs＝300N×2m＝600J；（3）拉力做功的功率：P=Wt答：（1）手对绳的拉力F大小为300N。（2）手对绳拉力所做的功W为600J。（3）拉力做功的功率P为60W。1．下列生活实例中，人对物体施加的力做功的有（）A．甲和乙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．丙和丁【答案】B【解析】解：甲、箱子在推力的作用下向前运动了一段距离，有力作用在箱子上，箱子在力的方向上通过了距离，所以做了功；乙、提着小桶在水平路上前行，人给小桶一个向上的力，小桶向上没有移动距离，人对小桶没有做功；丙、用尽全力搬石头，但未搬动，有力作用在物体上，但没有移动距离，所以不做功；丁、物体在绳子的作用下沿力的方向升高一段距离，力对物体做了功；综上分析，甲和丁实例中，人对物体施加的力做了功。故选：B。2．将一本现在使用的八年级第二册物理书由地面拿到学生课桌上，所做的功约为（）A．0.1焦 B．1焦 C．10焦 D．100焦【答案】B【解析】解：一本物理书重约1.5N，课桌高度在0.8m左右，将一本物理书由地面拿到学生课桌上，所做的功大约是：W＝Fs＝Gh＝1.5N×0.8m＝1.2J．故B符合实际；故选：B。3．一物体在水平拉力F的作用下，沿力的方向匀速运动了0.8m，撤去拉力后又向前滑行了0.2m，拉力F大小为5N，拉力F做的功为（）A．1J B．3J C．2J D．4J【答案】D【解析】解：（1）水平拉力做的功为：W＝Fs＝5N×0.8m＝4J；（2）撤去拉力后，M向前滑行了0.2m过程中拉力没有作用在物体上，根据做功的两个必要因素：作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离可知，此过程中拉力不做功；因此整个过程中拉力做的功W＝4J，故D正确。故选：D。4．下列关于功率的说法中，正确的是（）A．物体做功越多，功率越大 B．物体做功越快，功率越大 C．物体做功时间越长，功率越大 D．物体做功时间越短，功率越大【答案】B【解析】解：功率的大小同时取决于做功多少和所用时间。A没有涉及到做功时间，不符合题意。C、D没有涉及到做功多少，不符合题意。故选：B。5．如图，要粗测举重运动员成功举起杠铃时，对杠铃所做功的功率，以下物理量中不需要测量的是（）A．运动员的重力 B．杠铃被举起的高度 C．杠铃的质量 D．举起杠铃的时间【答案】A【解析】解：举重运动员成功举起杠铃时，对杠铃所做功的功率P=W故选：A。6．甲和乙两位体重相等的同学进行登楼比赛，甲用1分钟登上5楼，乙用45秒登上4楼，则（）A．甲和乙两位同学的功率之比为1：1 B．甲和乙两位同学做功之比为5：4 C．甲和乙两位同学的功率之比为15：16 D．甲和乙两位同学做功之比为3：4【答案】A【解析】解：由W＝Gh可知甲、乙两同学做功之比为：W甲：W乙＝Gh甲：Gh乙＝G×（5﹣1）h：G×（4﹣1）h＝4：3；甲、乙所用的时间之比为：t甲：t乙＝60s：45s＝4：3，由P=Wt可知甲、乙两同学的功率之比为：P甲：P乙=W甲t甲：W乙t乙=故选：A。7．如图所示，分别用力F1、F2通过滑轮以相同速度匀速提升同一重物若所用时间相同且不计滑轮重及摩擦，则力F1、F2及做的功W1、W2的大小关系为（）A．F1＝F2，W1＝W2 B．F1＞F2，W1＞W2 C．F1＞F2，W1＝W2 D．F1＜F2，W1＜W2【答案】C【解析】解：（1）左图为定滑轮，右图为动滑轮，不计滑轮重及摩擦时，F1＝G，F2=12G，因此F1＞F（2）物体上升的速度和时间相同，由h＝vt可知，物体上升高度相同，根据W＝Gh可知拉力对物体做功的大小相等，不计滑轮重及摩擦时，拉力做的功等于拉力对物体做的功，即：W1＝W2。故选：C。8．如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（）A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲＝P乙 D．无法确定【答案】A【解析】解：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=Wt可知，甲物体的功率大于乙物体的功率，即P甲＞P故选：A。二．填空题（共7小题）9．物理学把单位时间内所做的________叫做功率。某机器正常工作时的功率为2千瓦，其物理意义是________________________，该机器正常工作1小时做功为________焦。【答案】功；该机器在1s内做功2000J；7.2×106。【解析】解：物理学把单位时间物体做的功叫功率；某机器正常工作时的功率为2kW＝2000W＝2000J/s，表示该机器在1s内做功2000J；因为P=Wt，所以机器正常工作1h做的功为W＝Pt＝2000W×3600s＝7.2×106故答案为：功；该机器在1s内做功2000J；7.2×106。10．重80牛的木箱在大小为20牛的水平推力F作用下，5秒钟内沿水平地面匀速前进了10米，则推力F做功为________焦，功率为________瓦；重力对木箱做功________焦。【答案】200；40；0。【解析】解：重80牛的木箱在大小为20牛的水平推力F作用下，5秒钟内沿水平地面匀速前进了10米，此过程中，推力做功为：W＝Fs＝20N×10m＝200J；推力做功的功率为：P=Wt物体在重力的方向没有通过距离，所以重力做功为0J。故答案为：200；40；0。11．重为15牛的物块，在大小为2牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，10秒内前进了6米。此过程中，物块的运动状态________________变化（选填“发生”或“不发生”），重力做功为________焦，拉力的功率为________瓦。【答案】不发生；0；1.2。【解析】解：（1物体在水平面上做匀速直线运动，处于平衡状态，速度大小和方向都不变，所以物块的运动状态不发生改变；（2）物块在重力的方向上没有移动距离，重力做功为0J；（3）拉力做的功：W＝Fs＝2N×6m＝12J，拉力的功率：P=Wt故答案为：不发生；0；1.2。12．2022年2月8日北京冬奥会自由式滑雪大跳台女子组决赛中，中国选手谷爱凌以最后一跳的超高难度动作逆转对手夺得冠军。如图所示，人与装备的总质量约为80千克，从空中最高处下落10米，用时约2秒。下落过程中，重力的方向________（选填“不变”或“改变”），重力做功约为________焦，重力的功率约为________瓦。【答案】不变；8000；4000。【解析】解：（1）重力的方向始终竖直向下，因此下落过程中，重力的方向不变；（2）由题知重力做的功为：W＝Gh＝mgh＝80kg×10N/kg×10m＝8000J；（3）重力的功率为：P=Wt故答案为：不变；8000；4000。13．用如图所示的滑轮装置匀速提升重为50牛的物体，若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大小为________牛；若该物体5秒内匀速升高了2米，则此过程中拉力F所做的功为________焦，功率为________瓦。【答案】25；100；20。【解析】解：若不计滑轮重及摩擦，图使用的是动滑轮，能省一半力，拉力F=12G=12拉力F所做的功W＝Fs＝F×2h＝25N×2×2m＝100J，拉力F的功率P=Wt故答案为：25；100；20。14．如图所示，物体A重10牛，在拉力F＝8牛作用下，以1米/秒的速度匀速向右运动，物体A受到的摩擦力大小为________牛，拉力F的功率为________瓦。（不计轮与轴之间的摩擦）【答案】4；4。【解析】解：（1）由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子对物体A的拉力：F绳=1nF=12因为物体A做匀速直线运动，所以物体A受到的摩擦力：f＝F绳＝4N；（2）拉力移动的速度：v=1nvA=12则拉力做功的功率：P=Wt=Fst=故答案为：4；4。15．如图所示，拉力F1、F2、F3分别通过三个滑轮，拉重力为100牛的同一物体A在水平地面匀速通过2米的距离。若物体A与水平地面间的滑动摩擦力大小都为50牛，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，则F1________F2________F3，拉力F1、F2、F3所做的功W1________W2________W3．（均选填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】小于；小于；等于；等于。【解析】解：，由图可见，本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功，物体A与水平地面间的滑动摩擦力f大小都为50N，物体移动的距离s为2m，由于不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦则对这三个图分析可得：（1）甲图：滑轮为动滑轮，因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的杠杆，省一半的力，所以根据二力平衡，此时拉力F1=12f=12×50N＝25N；但是费2倍的距离，拉力的作用点移动的距离s2＝2s＝2×2m＝4m，做的功为做的功为W1＝F1s1（2）乙图：滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力，所以根据二力平衡，此时拉力F2＝f＝50N；拉力的作用点移动的距离s1＝s＝2m，W2＝F2s2＝50N×2m＝100J。（3）丙图：滑轮为动滑轮，拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是个费力杠杆，费2倍的力，省2倍的距离，因此F3＝2f＝2×50N＝100N，拉力的作用点移动的距离s3=12s=12×2m＝1m，做的功为W3＝F3s3综上分析可知：F1＜F2＜F3；W1＝W2＝W3。故答案为：小于；小于；等于；等于。三．综合题（共3小题）16．某物体在10牛的水平拉力作用下沿水平桌面做匀速直线运动，5秒内前进了6米，求此过程中拉力做的功W和功率P。【解析】解：（1）拉力做的功：W＝Fs＝10N×6m＝60J；（2）拉力的功率：P=Wt答：此过程中拉力做的功是60J；拉力的功率是12W。17．某同学用如图所示的装置匀速提升重力为200牛的物体，滑轮重力和摩擦不计，若物体在以0.3米/秒的速度匀速上升0.6米，求：（1）拉力做的功W。（2）所用的时间t。（3）拉力的功率P。【解析】解：（1）滑轮重力和摩擦不计，拉力做的功等于克服重力做的功，即：W＝Gh＝200N×0.6m＝120J；（2）根据v=st=sv（3）拉力的功率：P=Wt答：（1）拉力做的功W为120J；（2）所用的时间t为2s；（3）拉力的功率P为60