知能演练提升
一、能力提升
1.如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q,OP段拉力F1为300 N,F1做的功为W1,功率为P1;PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2,则( )
A.W1>W2 B.W1<W2
C.P1>P2 D.P1<P2
2.一瀑布的落差(瀑布顶端和底端的高度差)约为100 m。在0.1 s内有18 kg的水流过瀑布顶端,经过4.5 s落到瀑布底端。质量为18 kg的这些水从顶端落到底端的过程中,重力的功率约为( ) A.4×102 W B.4×103 W
C.1.8×104 W D.1.8×105 W
3.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,两次拉动木块得到的s-t图像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是P1、P2,则( ) 甲
乙
A.F1=F2 P中华人民共和国反法1>P2
B.F1>F2 P1>P2
C.F1= P1=P2
D.F1>F2 P1<P2
4.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=1∶1 B.W1∶W2=2∶3
C.P1∶P2=1∶1 D.P1∶P2=点火头2∶3
5.如图所示,一个物体静止于光滑水平面上的O点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,依次经过A、B、C三个点,且A、B之间和B、C之间的距离相等。F在AB段做功W1,做功功率P1;在BC段做功W2,做功功率P2,则有W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“=”或“<”)
6.“绿环保,低碳出行。”一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶,发动机的功率为200 kW,
速度为72 km/h。公交车行驶1 h,发动机做的功为 J,公交车行驶的路程为 m。
7.歼-10是我国自行研发的新型战机,当发动机以 1.2×105 N的推力使其以二倍声速(声速为340 m/s)飞行时,10 s飞行的距离是 m,发动机推力的功率是 W。
8.引体向上是同学们经常做的一项健身运动,如图所示。该运动的规范动作是两手正握单杠,由悬垂开始,上提时,下颚需超过杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂。这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的。陈强同学能连续匀速做16个规范的引体向上动作。课外活动小组的同学现要估测陈强同学做动作时的功率。 (1)请你说出应测量哪些物理量。
(2)写出计算陈强同学做动作时功率的表达式。
★9.学校机器人兴趣小组进行“精准吊装”实验。7块长短不一的长方体木块均平放在水平地
面上,机器人将木块按长度从大到小依次吊装并对称叠放。已知木块的密度相同,高度均为h=0.2 m,宽度均为b=0.2 m,不同序号木块的质量如下表,其中why should we learn Englishm=12 kg,g取10 N/kg。
(1)已知1号木块的长度a=1.2 m,求未叠放时1号木块对地面的压强。
(2)如图所示,把2号木块吊装到1号木块的上面,求此过程克服木块重力所做的功。
(3)机器人完成全部吊装叠放用时6 min,求整个过程克服木块重力做功的功率。
二、探究创新
★10.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m、…、70 m的地方分别画上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持停表。听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时。自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间。实验数据记录如下:
运动距 离s/m | 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
运动时间t/s | 0 | 2.4 | 4.2 | 6.3 | 7.8 | 9.0 | 10.0 | 11.0 | 12.0 |
| | | | | | | | | |
(1)完成下表中空格的数据:
运动距离/m | 0~5 | 5~10 | 10~20 | 奔豚症20~30 |
各段平均速度/(m·s-1) | 2.08 | | 4.76 | 6.67 |
运动距离/m | 30~40 | 40~50 | 50~60 | 60~70 |
各段平均速度/(m·s-1) | 8.33 | 10.00 | | 10.00 |
| | | | |
从数据分析可知,该同学骑自行车由静到动的过程中,先加速后匀速。关于加速的原因正确的是 。
A.人骑自行车的牵引力等于阻力
B.人骑自行车的牵引力大于阻力
C.人骑自行车的牵引力小于阻力
D.都有可能
(2)本次实验中,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,比例系数为15 N·s/m,则在匀速运动过程中人骑自行车的牵引力为F= N,若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P= W。
知能演练·提升
1.C 解析 由题图知,OP段的路程s1=4 m,PQ段的路程s2=6 m,OP段拉力F1做的功为W1=F1s1=300 N×4 m=1 200 J,PQ段拉力F2做的功为W2=F2s2=200 N×6 m=1 200 J,比较可知,W1=W2,故A、B错误;物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q全国初中数学联赛,所以物体在OP段和PQ段速度相同,又因为F1>F2,所以根据P==Fv可知,P1>P2,故C正确,D错误。
2.B 解析 本题考查做功的条件及功率的计算,综合性较强。瀑布从高处落下,重力做功,水的重力是G=mg=18 kg×10 N/kg=180 N,则重力做的功是W=Gh=180 N×100 m=1.8×104 J,做功的时间是落下的时间4.5 s,而不是流过顶端的时间0.1 s。则做功的功率P==4×103 W。
3.A 解析 由题图中可知,木块两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2;从图像中可以判断出,第①次的运动速度v较大,根据公式P=Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。故选A。
4.D 解析 由W=Gh可得,妈妈和小明克服重力做功之比为,由P=得,妈妈和小明克服重力做功的功率之比为。
5.解析 由题知,A、B之间和B、C之间的距离相等,拉力恒定,根据W=Fs可知,两个过程中拉力做的功相等,即W1=W2。物体向右做加速运动,速度在不断增大,运动相等的路程,所用的时间减少,根据P=可知,拉力做功的功率为P1<P2。
答案 = <
6.解析 t=1 h=3 600 s
W=Pt=200×103 W×3 600 s=7.2×108 J
v=72 km/h=20 m/s
s=vt=20 m/s×3 600 s=7.2×104 m。
答案 7.2×108 7.2×104 m
7.解析 本题考查路程和功率的计算。新型战机以二倍声速,即680 m/s的速度飞行10 s,则飞行的距离s=vt=680 m/s×10 s=6 800 m;发动机推力的功率P==Fv=1.2×105 N×680 m/s=8.16×107 W。
答案 6 800 8.16×107
8.解析 引体向上活动过程实质是克服自身的重力做功,由功率公式P=可知,必须要知道陈强的重力G,每次动作重心上升的高度h,连续完成16个规范动作所用的时间t,这样该同学的功率P可求出来。
答案 (1)见解析
(2)P=
9.解析 (1)由题可知,木块放在水平地面上,1号木块对地面的压力大小为F1=G1=m1g=2mg=2×12 kg×10 N/kg=240 N,S1=ab=1.2 m×0.2 m=0.24 m2
则1号木块对地面产生的压强为p1==1 000 Pa。
(2)由题可知,把2号木块吊装到1号木块的上面,此过程中克服木块所做的功为
W2=G2h=mgh=12 kg×10 N/kg×0.2 m=24 J。
(3)由表中数据可知,吊装n(n=2,3,…,7)号木块克服重力做的功为Wn=Gn(n-1)h=g(n-1)h=mgh=12 kg×10 N/kg×0.2 m=24 J
则W总=6Wn=6×24 J=144 J,功率大小为P==0.4 W。
答案 (1)1 000 Pa
(2)24 J
(3)0.4 W
10.解析 (1)根据表格中的数据可知,5 m点对应的时刻是2.4 s,10 m点对应的时刻是4.2 s,所以从5 m到10 m这5 m的路程,对应的时间是1.8 s。根据速度计算公式可以求得此段路程的速度v=≈2.78 m/s。同理可以求得从50 m到60 m这段路程的平均速度为10 m/s。自行车在行驶过程中,受到牵引力和阻力(包括摩擦力和空气阻力)的作用,由于是加速运动,所以不是平衡状态,受到的牵引力和阻力不是一对平衡力,两者不相等,而是牵引力大于阻力。故选B。
(2)由题意知阻力和速度的关系式是F阻=15 N·s/m×v。当自行车匀速运动时,速度v为 10 m/s,代入关系式可得F阻=15 N·s/m×10 m/s=150 N。由于此时做匀速直线运动,处于平衡状态,所以牵引力等于阻力,故此时的牵引力为150 N。功率的计算公式P==Fv,将匀速运动过程中的速度和牵引力代入公式,即可求得功率P=Fv=150 N×10 m/s=1 500 W。
答案 (1)2.78 10.00 B
(2)150 1 500
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