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【配套K12]中考物理 专题四 机械功与功率中考试题命题点及其例题解析

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专题四 机械功与功率中考试题命题点及其例题解析
初中物理新课标要求“知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。”所以功和功 率知识点在物理学习中有着十分重要的地位,是每年中考必考的内容。通过对机械功与功率中考试题命题 点及其解析的全面把握,毕业班教师在中考复习教学时做到心中有数,有的放失。 一、指导学生把握重点难点知识的内涵是解决问题的关键 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、教好机械功与功率试题命题点及其分析是提高学生解题能力的重要举措 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( )
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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】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 W 1 W2,P1 P2(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. 【例题 3】小生同学用 100N 的推力推动重 500N 的木箱,使木箱沿推力方向做匀速直线运动,10s 内前进了 6m.求:小生同学对木箱做的功和功率. 答案:小生同学对木箱做的功和功率分别是 600J 和 60W. 分析:知道小生同学用的推力和木箱沿推力方向移动的距离,利用 W=Fs 可求小生同学对木箱做的功,再根 据 P= 即可求出功率.
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3.与功和功率有关的综合计算问题 【例题 4】随着居民生活水平的不断提高,家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家.下表为某型家用轿车 的有关数据:

家用轿车的总质量 1200kg

家用轿车的额定功率 30kW

每个轮胎与地面的接触面积 0.02m2

油箱的容积 55L

(1)该家用轿车静止在水平地面上时,对地面的压强是多大?

(2)若该家用轿车在额定功率下以 72km/h 的速度匀速行驶在平直的公路上,则该车发动机的牵引力是多

少?

答案:(1)1.5×105Pa;(2)1500N.

解析:该汽车静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等,根据 p=F/S 求出对地面的压强;根据

P=Fv 求出发动机牵引力;根据 W=Pt 求出汽车以额定功率匀速直线行驶 10min 牵引力所做的功。

【例题 5】如图所示,一位质量为 48kg 的同学乘电梯上楼,每只脚与电梯接触的面积均为 0.015m2.电梯向

上匀速运动时,2s 内上升的高度为 4m.g 取 10N/kg.求:

(1)电梯静止时,该同学对电梯的压强;

(2)在 2s 内,电梯对该同学做功的功率.

答案:(1)电梯静止时,该同学对电梯的压强为 1.6×104Pa; (2)在 2s 内,电梯对该同学做功的功率为 960W. 解析:本题考查了重力公式、压强公式、做功公式、功率公式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和 自身的重力相等.电梯静止时,该同学对电梯的压力和自身的重力相等,根据 F=G=mg 求出其大小,受力面 积为 2 只脚与电梯接触的面积之和,根据 p= 求出该同学对电梯的压强;电梯对该同学做的功即为克服自
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身重力做的功,根据 W=Gh 求出其大小,利用 P= 求出电梯对该同学做功的功率.

(1)电梯静止时,该同学对电梯的压力:

F=G=mg=48kg×10N/kg=480N,

受力面积:

S=2×0.015m2=0.03m2,

该同学对电梯的压强:

p= =

=1.6×104Pa;

(2)在 2s 内,电梯对该同学做的功: W=F′h=Gh=480N×4m=1920J, 电梯对该同学做功的功率:

P= =

=960W.

【例题 6】高速公路已广泛应用 ETC 收费系统,这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统.如 图是某高速公路入口处的 ETC 通道示意图.现有一辆总质量 M=1500kg 的汽车,在进入 ETC 收费岛区域前 s1=50m 处开始减速,经 t1=4s 后运动至 ETC 收费岛(图中阴影区域)边界,然后再经 t2=6s 匀速通过 ETC 收 费岛,其长 s2=36m.不计车长,取 g=10N/kg.

(1)求汽车的重力大小; (2)求汽车从减速开始到离开 ETC 收费岛全过程的平均速度大小; (3)若汽车在 ETC 收费岛匀速行驶所受阻力为车重力的 0.2 倍,求汽车通过 ETC 收费岛牵引力所做的功和 功率. 答案:(1)汽车的重力为 15000N; (2)汽车从减速开始到离开 ETC 收费岛全过程的平均速度为 8.6m/s; (3)汽车通过 ETC 收费岛牵引力所做的功为 1.08×105J,功率为 18000W. 解析:根据 G=mg 求出重力大小;根据路程和时间求出速度的大小;先求出阻力,根据 P=Fv 求出功率,再 根据 W=Pt 求出功. (1)汽车的重力为:
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G=mg=1500kg×10N/kg=15000N; (2)由题意可知,汽车从减速开始到离开 ETC 收费岛全过程的平均速度大小为:

v= =

=8.6m/s

(3)因为汽车在 ETC 收费岛匀速行驶, 所以汽车受到的牵引力: F=f=0.2G=0.2×15000N=3000N 汽车在收费岛匀速行驶的速度:

v'= = =6m/s

汽车的功率: P=Fv′=3000N×6m/s=18000W 汽车所做的功: W=Pt=18000W×6s=1.08×105J. 三、与功和功率有关的和中考难度一致的精品训练试题(含答案) 1.如图所示,印刷厂新进一批纸张,每包纸受到的重力是 5100N,体积是 0.6m3,利用叉车运送纸包,将纸 包放在叉托上,纸包与叉托的接触面积是 0.1m2,每次叉车将一包纸匀速向上举高 1m,需要 20s.则下列结 论正确的是( )

叉托

A.每包纸的质量是 510kg

B.纸的密度是 0.85×103kg/m3

C.每包纸受到叉托的支持力为 5100N D.叉托对纸包做功的功率为 255W

答案:ABCD

2.如图 A 物体在大小为 10N 拉力 F 作用下,以 0.3m/s 的速度向右匀速运动(不计滑轮和细绳的摩擦及重力), 若 A 物体与桌面间的摩擦力为 1N,下列结论正.确.的是(g=10N/kg)( )

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A.拉力 F 做功的功率是 3W

B.B 物体的质量为 2.7kg

C.B 物体上升的速度是 0.1m/s

D.A 物体运动 1s 则 B 物体克服重力做 3J 功

答案:ABC

3.学习物理要注意联系生活实际,观察物理现象,学会估测。以下说法符合实际的是( ) ①泰安市冬天最低气温约﹣30℃; ②人正常步行速度约为 2.1m/s; ③通过家庭节能灯中的电流约为 100mA; ④手托两个鸡蛋匀速向上抬高 1m 约做功 1J。

A.只有①、②

B.只有②、③

C.只有①、④

D.只有③、④

答案:D

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

5.如图所示,小王通过滑轮组向高处提升重 210N 的物体,动滑轮重 10N,定滑轮重 15N,不计绳重及滑轮

与轴之间的摩擦.8s 内物体匀速上升 4m,则该 8s 内( )

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A.小王做的有用功为 840J B.小王做的额外功为 100J

C.小王做功的功率为 110W D.小王对绳子的拉力为 70N

答案:AC.

6.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.

7.如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力 F 的作用,力 F 的大小与时间 t 的关系和

物体速度 v 与时间 t 的关系如图乙所示。则第 2s 末前,物体处于______状态,物体在第 6s 到第 9s 末期间,

推力 F 做功是_______J。

答案:静止,24。 8.我国设计的“中华月球车”今年将登陆月球,如图为该车的模型。物体在月球表面附近受到的重力仅为 在地球表面附近所受重力的 1/6,月球车的质量为 120kg,它在月球表面受到的重力为______N。若它在月 球表面上方竖直下落 4m,则重力对它做的功为_______J。(g 取 10N/kg)
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K12 教育资源学习用资料 答案:200 800 9.物体在 50 牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动,10 秒内前进了 20 米,求此过程中拉力做的 功 W 和拉力的功率 P. 答案:此过程中拉力做的功为 1000J,功率为 100W. 10.上海自主研发了一种氢燃料汽车,它使用氢气代替汽油。在一次测试中,汽车在水平路面受到 2400N 的 水平牵引力,5min 内匀速直线行驶了 9000m。 (1)汽车受到水平方向的阻力是多少? (2)汽车牵引力所做的功和功率是多少? 答案:(1)f =F=2400N(2)W =2.16×107J P =7.2×104W
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