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有色中学教本资料152功率
第三节 功率
【学习目标】
一、功率:
1、定义:
单位时间内所做的功。
2、意义:
表示做功快慢的物理量。
3、公式:
(求出的是平均功率)
P=Fv(求出的是瞬时功率。
推导过程:
当物体在力F的作用下,以速度v沿F的方向做匀速直线运动时,则:
)
驾驶汽车,有经验的司机在上坡时总要减速行驶,原因是:
根据P=Fv可知,当功率P一定时,减小车速v,可增大牵引力F,这样更容易上坡。
注意:
①、由
可得到求功的另一个公式:
W=Pt。
②、所有公式的单位必须统一,一般统一成各自的主单位。
特别是P=Fv这个公式尤其要注意P→W,F→N,v→m/s。
4、单位:
①主单位:
瓦特,简称瓦(W) 1W=1J/s
②其他单位:
千瓦(kW)、兆瓦(MW)、马力
换算关系为:
1kW=103W 1MW=106W 1马力≈735W
5、功、功率、机械效率概念比较:
功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功,与做功多少和做功时间同时有关;
机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功中有多大比例的有用功。
功和功率的区别:
功率表示做功的快慢,不表示做功的多少;一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定;功率大的机械,做功不一定多。
做功多的机械,功率也不一定大。
在分析功和功率的关系时,必须同时考虑时间这个因素。
功率与机械效率的区别:
功率与机械效率是两个完全不同的物理量。
功率与机械效率完全无关,即:
功率大的机器,机械效率不一定高,机械效率高的机器,并不一定功率大,二者之间无因果关系。
选用机械时,我们总希望机械效率越高越好;不是功率越大越好,只要配套就行。
【同步精练】
(一)课内巩固
考点1:
功率的计算(P=W/t,P=Fv)
1、(2010江苏省宿迁市)小明的体重是500,若他用20s的时间登上6m高的楼房,克服自身重力做功为J,登楼的功率是W。
2、(2006黄石)奇瑞QQ轿车在3×103N的牵引力的作用下以120km/h的速度沿平直公路行驶20km,轿车的功率是_____kW。
3、中考体育跳绳项目测试中,小明同学在1min内跳了120次,则他跳绳时的功率大约是( )
A、0.5W B、5W C、50W D、500W
4、某人骑一辆自行车,在平直公路上以某一速度匀速行驶,若人和车所受的阻力为20N,则通常情况下,骑车人消耗的功率最接近( )
A、1W B、10W C、100W D、1000W
5、【2010安徽省】某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。
在额定功率下,当汽车匀速行驶时,求:
(1)发动机所提供的牵引力大小;
(2)行驶速度的大小;
(3)行驶5min牵引力所做的功。
考点2:
功率、功、机械效率的区别
6、下列说法中正确的是:
( )
A、机器的功率越大,做的功越多
B、机器的功率越大,做的有用功在总功中所占的百分比越大
C、机器的效率越高,其功率越大
D、机器的功率越大,表明它做功越快
7、(2010宜昌)下列说法正确的是()
A.机械效率越高的机械做功越快B.机械效率越高的机械做功越多
C.功率越大的机械做功越快D.功率越大的机械做功越多
考点3:
功率两个计算公式的理解
8、(2010株洲
)四个同学在石峰公园进行登山比赛。
如果规定功率最大者获胜,那么最后胜出者一定是( )
A.体重最大的一个B.时间最短的一个
C.速度最大的一个D.做功最快的一个
9、(2010德州)一位父亲与他5岁的儿子磊磊一起上楼回家,对此,下列说法中错误的是( )
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子的功率一定大
D.爬相同的楼梯,父亲比儿子先到达,父亲的功率一定大
10、汽车驶上陡坡时,驾驶员通常要进行调换档位操作,以减小汽车的行驶速度,这样做的目的是:
( )
A、省油 B、安全 C、增大摩擦 D、增大爬坡的牵引力
考点4:
功率的测量
11、【10宁波】学习了功率的知识后,小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。
以下是他们设计的三套方案,其中可行的是( )
①控制爬楼的时间相同,测量出各自的体重、爬上楼的高度,算出功率进行比较。
②控制爬楼的高度相同,测量出各自的体重、爬楼用的时间,算出功率进行比较。
③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,算出功率进行比较。
A.只有①B.只有①②C.只有②③D.①②③
考点5:
综合运用
12、(2010镇江市)电动自行车轻便、实用、无污染,很受人们喜爱.若某人骑电动自行车在一段平直的公路上匀速行驶了150m,用时30s,电动自行车的牵引力为20N,在此过程中:
(1)电动自行车速度的大小;
(2)牵引力所做的功;(3)牵引力做功的功率.
13、(2008黄石)一辆质量为1.5t的小货车,载有质量为0.8t的货物,四个车轮与地面接触的总面积为0.1m3,若小贷车在4000N的牵引力的作用下滑平直公路匀速行驶500m,所用时间为400s,(取g=10N/kg)。
求:
(1)小货车对地面的压强;
(2)小货车所受阻力的大小;
(3)牵引力做的功和牵引力的功率。
(二)基础过关
1、(2010上海)物体在大小为5牛的水平拉力作用下,10秒内沿水平地面前进2米,则拉力做的功为_________焦,功率为________瓦;若物体重20牛,则重力对物体做的功为_______焦。
2、(黄石2005)某人用300N的水平力推着重1200N的小车在水平路面上匀速前进。
若小车在25s内前进20m,在这个过程中,人对小车做功的功率为______W。
3、(2010安顺)如图所示,有一重为150N的小球在水平桌面上滚动了80cm滚出桌面,0.5s后落在离桌面边缘水平方向上2m的地面上。
若桌高1.25m,则小球在整个运动过程中,重力做了 J的功,其功率是 w。
4、(2010潍坊)2010年潍坊市学业水平体育测试立定跳远项目中,体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中,重心下降的最大距离为0.3m,用时0.5s,轨迹如图.则此过程重力做的功为________J,重力的功率为_________W.
5、【2010咸宁】如图所示健身运动的过程中,物体A的质量为4kg,滑轮摩擦不计。
当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢(匀速)提升时,脚腕对细绳拉力的方向在改变、大小(选填“也改变”或“不变”)。
若2.4s内脚腕将A物体匀速提起0.3m,则对物体A所做的功为J,功率为
W。
6、体重相同的小明和小军进行爬竿比赛,小明比小军先爬到竿顶,则小明克服重力做的功W1与小军克服重力做的功W2相比,W1W2;小明爬竿的功率Pl与小军爬竿的功率P2相比,则PlP2。
(选填“>”、“<”或“=”)
7、【2009•长沙市】小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力Ff=600N,小强所用拉力F=250N,则拉力F的功率为___W,该装置的机械效率是___.
8、【2009•威海市】甲乙两同学进行爬杆比赛,爬到杆顶(杆长相同)时,甲用10S,乙用9S,若甲乙两人的体重之比为5:
6,则甲乙两人爬到杆顶做功之比是 ,甲乙两人平均功率之比是 。
9、(2010宁夏)如图所示,拉力F=125N,在10s内将重物匀速提升2m,滑轮组的机械效率是80%。
则下列说法正确的是( )D
A.绳子自由端移动距离为4m
B.物体重是375N
C.拉力F做的功是250J
D.拉力F的功率为75W
10、(2010·茂名)关于做功和功率的说法中正确的是( )
A.有力作用在物体上,力—定对物体做功
B.在光滑水平面上做匀速直线运动的物体,没有力做功
C.物体受到的作用力越大,力对物体做功就越多
D.力对物体做功越多,功率就越大
11、(2010广东省)某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼,如果分别采用如图所示的两种方式搬运,F1和F2做功的情况,以下判断正确的是( )
A、两种方式机械效率一定相等
B、两种方式功率一定相等
C、两种方式所做的总功一定相等
D、两种方式所做的有用功一定相等
12、【2009•天津市 多选】2008年8月l5日北京奥运会上,身高l68cm、体重75㎏的我国举重运动员曹磊,挺举成绩为154kg,并用时1.5s成功抓举起128㎏的杠铃。
最后以总成绩282kg获得女子75公斤级奥运会冠军。
下列选项中,对曹磊将杠铃从地面举至最高处过程中的有关估算结果,接近实际的是( )
A.她此次挺举对杠铃做功约为3200J
B.她此次挺举对杠铃做功约为6800J
C.她此次抓举对杠铃做功的平均功率约为l700W
D.她此次抓举对杠铃做功的平均功率约为4800W
13、【2009•临沂】如图所示,粗略测量小明同学引体向上运动的功率时,下列物理量不需要测量的是( )
A.小明的质量
B.单杠的高度
C.每次身体上升的高度
D.做引体向上的时间
14、(2008四川内江)一个正常人的心脏推动血液流动的功率为1.5W,那么,在考试2h的时间内心脏做的功和用这些功可以把一个质量为50㎏的中学生匀速举高的高度分别为(g=10N/㎏)( )
A.180J3.6mB.180J0.36C.10800J216mD.10800J21.6m
15、小敏同学和他所骑的轻便自行车总重约600N,上学路上他骑车在20s内匀速通过了一段长100m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,小敏同学蹬车的功率约为( )
A.150W B.300W C.1500W D.3000W
16、(2010徐州)叉车将质量为200kg的货物在10s时间内匀速提高2m(g取10N/kg).求:
(1)货物的重力;
(2)叉车对货物做功的
功率.
17、(2010扬州)一列质量为1×103t的火车,以180km/h的速度在平直轨道上匀速行驶,整列火车受到的阻力是9×103N。
(1)火车的牵引力多大?
(2)火车行驶1min时间内,重力做了多少功?
机车牵引力做了多少功?
牵引力的功率多大?
18、(2008四川成都)某汽车以72㎞/h的速度匀速行驶时,汽车牵引力的功率是6×104W。
汽车以该速度匀速行驶了2000m。
求:
(1)汽车牵引力在这段路程中做的功是多少焦?
(2)汽车牵引力为多少牛?
19、(2010大理)2009年入夏以来,我省滇西地区出现了百年不遇的特大旱灾,某校为保障师生的生活用水,紧急调来一台功率为15kw的抽水机,把水抽到距水面10m高的蓄水池中,抽水机30分钟刚好将容积为18m3的蓄水池抽满,求:
(1)抽水机对水做的功;
(2)抽水机的效率;
(3)同学们,水是生命之源,请你写出日常生活中的两项节水措施。
20、(2010襄樊体育活动中也包含很多物理知识。
下表是杨威同学的一次体育测试成绩
请你
根据表格中提供的信息进行下列有关计算:
(g取10N/kg)
(1)杨威同学100m跑的平均速度是多大?
(2)在图中,杨威同学的重量是500N,A点为此时的重 心,请你根据图中数据求出支持力F的大小;
(3)杨威同学用4s把杠铃举起了2m,则他举起杠铃的功率是多少?
21、(2010年重庆)加勒比岛国海地当地时间2010年1月12日下午发生里氏7.3级强烈地震,首都太子港及全国大部分地区受灾情况严重。
地震发生后,国际社会纷纷伸出援手,表示将向海地提供人道主义援助。
中国救援队在搜救过程中发现一名生还者被一块约1.8吨的建筑材料堵在一个狭小的空间里,材料与地面接触面积约为1.5m2。
(1)、建筑材料对地面的压强为多大?
(g取10N/kg)
(2)、由于条件限制,救援队只能用如图17所示的滑轮将建筑材料吊离,若在起吊过程中滑轮组的机械效率为80%,求此过程中绳子自由端所施加的拉力。
(3)、若拉动材料的时,材料向上的速度为0.01m/s,则拉力做功的功率是多少?
22、【2010湛江】湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80kg的货物,所用的拉力F为500N,绳子自由端在50s内被匀速拉下4m,求:
(g取10N/kg)
(1)提升前货物静止在地面上,与地面的接触面积为0.04m2,求货物对地面的压强.
(2)提升时绳子自由端的速度.
(3)拉力F的功率.
(4)此滑轮组的机械效率.
23、【2010黄冈】在打捞海底沉船时,常用水下机器人潜入水下打捞船上物品,已知ρ海水=1.03×103kg/m3.
(1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
(2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3、密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动,求该力的大小.
(3)若机器人在水下运动时,所受海水阻力与速度的关系如图所示,求机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动时,机器人水平推进力的功率.
24、(2008江苏连云港)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。
已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。
若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,。
求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
(三)能力提升
1、(2010黄石)如图所示,有一块平直的轻质木板(木板重力不计),其左端连接在转动轴O处,其右端A用一根细绳系在竖直墙B处,此时木板恰好水平,夹角∠BAO=37°,细绳能承受的最大拉力为10N,OB两点间距是5m,现将一个重量为10N的小物块放在木板上O点附近(可视为在O点),让它在一个大小为5N的水平拉力作用下以2m/s的速度向右做匀速直线运动,已知sin37°=0.6,sin53°=0.8)
求:
(1)小物块在木板上运动时,它受到的摩擦力是多大?
(2)小物块在木板上运动了多长时间,细绳才被拉断?
(3)在细绳AB拉断之前,拉力F对小物块做了多少功?
做功功率多大?
2、(2009黄石)小强同学在看“动物世界”时,听到这样的描述:
猎豹的心脏每跳动一次输送的血液△V=2×10-3m3,其血压的平均值为p=8×104Pa,心跳频率为f=1Hz(即每秒心跳一次),于是他利用上述数据求出了猎豹心脏的平均功率为______W。
3.【2010杭州】如图,长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动,平板与水平地面的夹角为30°,在板上站两个小孩。
已知20千克的甲小孩位于板的中点,30千克的乙小孩位于板的左端。
现两个小孩均以0.1米/秒的速度同时向右慢慢移动,秒时间后平板开始转动;乙小孩在这一过程中克服自身重力做功的功率为瓦。
(g=10牛/千克)
4.【2010黄冈】右图是某商场的自动扶梯。
扶梯的部分几何尺寸如图所示,质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼.已知扶梯以1m/s的速皮匀速上行。
则扶梯对他做的功是________J,对他做功的功率是________W.如果站在扶梯上的人数增多,扶梯的效率将________(填“变大”、“变小”或“不变”).若小华为较快上楼,在扶梯以上述速度上行的同时,他又相对扶梯以1m/s的速度在扶梯上向上步行,则他从一楼到达二楼所需的时间为________s。
5、(河南省竞赛题)现有30个相同的货箱,总质量为150kg。
要你尽可能快地把这批货箱搬到12m高的楼上。
假设你身体可以提供的功率如图那样与所搬物体的质量有关,不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间,则要使搬运时间最短,每次搬运箱子数为:
( )
A、2个 B、3个 C、4个 D、5个
6、(2004年全国物理竞赛题)图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。
汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度V = 0.2 m/s 向右运动。
图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t 变化的图象。
设t = 0 时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g取10 N/kg。
求:
(1)圆柱形重物的质量;
(2)圆柱形重物的密度;
(3)打捞前,圆柱形重物上表面所受的水的压力。
7.【2010云南昭通】小汽车是我们熟悉的交通工具,它给我们的生活提供了便利,某型号小汽车以72km/h的速度匀速行驶时,小汽车牵引力的功率是70kw.求:
(I)小汽车匀速行驶1000m牵引力做的功是多少焦?
(2)小汽车以该速度匀速行驶时牵引力是多大?
(3)观察小汽车的外形(如图所示),判断小汽车在水平路面高速行驶与静止时,对地面的压力哪个大?
为什么?
8.【2010昆明】在今年的抗旱工作中,某单位帮助一个对口扶贫村打了一口地下水井,并在地面上修了一个深2m,能储存30t水的水池。
已知水井中的水面距离水池进水口的竖直距离是30m。
求:
(1)将30t水从井里刚好抽到水池里,抽水机对水做的功。
(2)水池装满
水后,水对池底的压强。
(3)若抽水机的效率是80%,将30t水从井中抽到水池中需要1h,这台抽水机的总功率不得低于多少瓦?
(g取10N/kg)
9、(2010宜宾)2009年秋季以来,我国西南部分地区遭遇严重旱灾,不少地方不得不靠打深井取水。
如图所示,小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水,若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg,水桶容积为20L。
当盛满水的桶从水中慢慢提升(桶始终未出水面)时,小明对绳的拉力为F=25N。
不计绳子重量和摩擦,水的密度是1.0×103Kg/m3,g取10N/Kg.试求:
(1)动滑轮有多重?
(2)水桶露出水面前,滑轮组的机械效率有多大?
(3)水桶被提离井中水面后,以0.2m/s的速度匀速竖直上升,小明对绳子自由端拉力的功率多大?
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