2020八年級物理下冊 第十一章 功和機(jī)械能 11.2 功率精講精練（含解析）（新版）新人教版

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1、專題11.2 功率 課前預(yù)習(xí) 1.單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做____功率___。 2.功率是表示物體做功___快慢____的物理量。 3.功率計(jì)算公式是__ P=W/t ____。另一個(gè)公式：P=Fv。 4.功率單位是瓦,用符號____ W ____、千瓦(KW) , 1KW=__1000___W。 知識點(diǎn)解讀與例題突破 知識點(diǎn)1：功率的概念 1.物理意義功率是表示物體 做功快慢的物理量。 2.定義：單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做功率，用符號“P”表示。單位是瓦特（W）。 3.公式：P=W/t。式中 表示功率，單位是瓦特（W）；W表示功，單位是焦

2、耳（J）；t表示時(shí)間，單位是秒（s）。 注意：功率表示物體做功的快慢；機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率。 【例題1】某同學(xué)在10s內(nèi)做了5個(gè)“引體向上”，他的質(zhì)量為60kg，每次上升的高度為40cm．該同學(xué)做一次“引體向上”克服重力做的功的功是　　J，10s內(nèi)做功的功率為　　W（g=10N/kg）． 【答案】240；120． 【解析】根據(jù)G=mg求出重力，再根據(jù)W=Gh求出克服重力做的功；求出10s內(nèi)做的總功，據(jù)P=求出功率． （1）小明所受的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N； 完成一次引體向上，克服重力做的功：W=Gh=600N×0.4m=240J； （2）在10s內(nèi)

3、做了5個(gè)“引體向上”，則10s內(nèi)做的總功：W總=5W=5×240J=1200J， 10s內(nèi)做功的功率： P===120W． 習(xí)題精練 一、選擇題 1．（2019湖南株洲）甲、乙、丙、丁四個(gè)同學(xué)進(jìn)行攀巖比賽，他們做的功W與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。若規(guī)定做功最快的獲勝，則最后勝出的一定是（　?。? A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】A 【解析】在相同時(shí)間內(nèi)，做功越多，功率越大，也就是做功越快。由圖象知，當(dāng)時(shí)間相同時(shí)，甲做功最多，所以由公式P＝知，甲功率最大，做功最快。 2．（2019黑龍江大慶）汽車在平直公路上以速度V0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P0，牽引力為F0

4、，t1時(shí)刻開始，司機(jī)減小了油門，使汽車保持恒定功率P行駛，到t2時(shí)刻，汽車又開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為v，已知運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受阻力f恒定不變，汽車牽引力F隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，則（　?。? A．t1至t2時(shí)間內(nèi)，汽車做加速運(yùn)動(dòng) B．F0＝2f C．t2時(shí)刻之后，汽車將保持功率P0行駛 D．v＝v0 【答案】D 【解析】由題知，在t1時(shí)刻以前，汽車以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P0，牽引力為F0，則：P0＝F0v0﹣﹣①； 在t1時(shí)刻，司機(jī)減小了油門，汽車的功率突然減小為P，在該瞬間汽車的速度不變（仍為v0），由圖象知牽引力由F0突然減小為

5、F0，所以：P＝F0v0﹣﹣﹣﹣②， 由①②可知P＝P0（即汽車的功率突然減小為原來的一半）。 A．由圖可知，t1至t2時(shí)間內(nèi)，汽車受到的牽引力增大，功率不變，由P＝Fv可得，汽車行駛的速度減小，所以汽車做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤； B．汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力與阻力平衡，所以F0＝f，故B錯(cuò)誤； C．由題可知，t1時(shí)刻后汽車的功率保持恒定；由前面分析知，汽車的功率將保持P＝P0不變，故C錯(cuò)誤； D．由題知，到t2時(shí)刻，汽車又開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為v； 由圖可知，汽車再次做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力與最初做勻速運(yùn)動(dòng)的牽引力大小相等，均為F0； 根據(jù)P＝Fv可得第二次做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速

6、度：v＝＝＝＝v0，故D正確。 3．（2019湖北隨州）一只木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同。對木箱施加一個(gè)方向不變的水平推力F（如圖甲）；F的大小與時(shí)間t的關(guān)系、木箱的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示。以下說法正確的是（　　） A．在第一個(gè)2s內(nèi)木箱所受摩擦力為2N B．在第二個(gè)2s內(nèi)木箱所受摩擦力為3N C．在第一個(gè)2s內(nèi)推力F對木箱所做的功為2J D．在第三個(gè)2s內(nèi)推力F對木箱做功的功率為8W 【答案】D 【解析】先由速度﹣時(shí)間圖象判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況，然后根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷物體是否受平衡力作用；根據(jù)由F﹣t圖象求出物體受到的拉力，然后由二力平衡

7、的條件求出摩擦力的大小。根據(jù)W＝Fs可求功；由P＝Fv可求功率。 A、由圖象可知，第一個(gè)2s內(nèi)，物體沒有推動(dòng)，物體處于平衡狀態(tài)，推力等于摩擦力，等于1N，故A錯(cuò)誤； B、由v﹣t圖象可知，在4s～6s物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由F﹣t圖象可知在4s～6s即在第三個(gè)2s內(nèi)拉力F＝2N，由平衡條件可得滑動(dòng)摩擦力f＝F＝2N，由v﹣t圖象可知，物體在第二個(gè)2s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，因?yàn)閴毫徒佑|面的粗糙程度不變，因此物體受到的摩擦力仍是2N，方向與推力方向相反，即向左；故B錯(cuò)誤； C、由圖象可知，第一個(gè)2s內(nèi)，物體沒有推動(dòng)，由W＝Fs可知，推力F對木箱所做的功為0；

8、故C錯(cuò)誤； D、在第三個(gè)2s內(nèi)推力F對木箱做功的功率為： P＝Fv＝2N×4m/s＝8W．故D正確。 4.已知小汽車的總質(zhì)量為1500kg，該車以30m/s的速度作水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，行駛180s，汽車在行駛過程中受到的阻力為車重的0.16倍（g=10N/kg）則結(jié)論正確的是（ ） A.小車行駛的距離為540m． B.在此過程中汽車的牽引力為240N C. 在此過程中汽車的牽引力做功為1.296×106J D.汽車的功率為7.2×104W 【答案】D 【解析】本題考點(diǎn)是速度公式及其應(yīng)用；功、功率的計(jì)算．. （1）已知速度與行駛時(shí)間，由速度公式可以求出小車的路程． （

9、2）小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可以求出牽引力，然后由功率公式求出功率． （1）由v=可知，小車行駛的距離： s=vt=30m/s×180s=5400m （2）小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)， 由平衡條件得：F=f=0.16mg=0.16×1500kg×10N/kg=2400N （3）牽引力做的功：W=Fs=1.296×107J （4）牽引力的功率：P===72000W 5.如圖所示，水平木板上有甲、乙兩個(gè)木塊，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量。兩木塊下表面的粗糙程度相同。甲、乙分別在水平拉力F1和F2的作用下，以相同速度勻速直線運(yùn)動(dòng)了相同時(shí)間，下列說法中正確的是（????

10、）。 A. F1大于F2 B.F1比F2做功多 B. C.F2比F1的功率大 D.甲的重力做功較多 【答案】AB 【解析】本題考查滑動(dòng)摩擦力大小的決定因素、功和功率。滑動(dòng)摩擦力與壓力和接觸面粗糙程度有關(guān)，甲對桌面的壓力大于乙對桌面的壓力，甲的摩擦力大于，因?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，拉力與摩擦力大小相等，所以A正確；因?yàn)樗俣认嗤瑫r(shí)間相同，運(yùn)動(dòng)距離相同，根據(jù)公式W=Fs，F(xiàn)1大于F2，則F1做的功多，所以B正確；根據(jù)P=W/t，時(shí)間相同時(shí)，F(xiàn)1做功多,故F1的功率大于F2的功率，C錯(cuò)誤；重力與運(yùn)動(dòng)方向垂直，重力不做功，D錯(cuò)誤。 二、填空題 6．（2019四川

11、南充）將物體A放在水平面上，在水平拉力F1作用下，以V1＝4m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，在同一水平面上，物體A受到水平拉力F2作用時(shí)，以V2＝6m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)兩次移動(dòng)的距離相同，則兩次拉力做功W1　 　W2（填“＞”、“＜”或“＝”），兩次拉力的功率P1　 　P2（填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】＝；＜。 【解析】將物體A放在水平面上，在水平拉力作用下，以一定的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)；同一物體在同一水平面上，壓力的大小與接觸面的粗糙程度均不變，則摩擦力大小不變，根據(jù)二力平衡條件可知，水平拉力都等于摩擦力，即F1＝F2＝f； 兩次拉力相等，兩次移動(dòng)的距離也相同，根據(jù)W＝Fs可知

12、，拉力做的功相等，即W1＝W2； 兩次拉力相等，v1＝4m/s，v2＝6m/s，由P＝Fv可知，兩次拉力的功率P1＜P2。 7.（2019山東臨沂）某航模興趣小組操控一架重20N的小型無人機(jī)（如圖），讓其在5s內(nèi)勻速下降10m，該過程中重力做功的功率是______W；機(jī)翼上方的空氣流速______（選填“大于”、“小于”或“等于”）下方的空氣流速。當(dāng)該無人機(jī)靜止在水平操場上時(shí)受到的支持力為______N。 【答案】40 ? 大于 ? 20 【解析】無人機(jī)克服自身重力做功為： W=Fs=Gh=20N×10m=200J； 無人機(jī)克服自身重力的功率： P===40W。 由于機(jī)翼上凸下

13、平，在相同是時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過上方的路程長，速度大；經(jīng)過下方的路程短，速度小。上方空氣流速越大，壓強(qiáng)越?。幌路娇諝饬魉僭叫?，壓強(qiáng)越大。 該飛機(jī)靜止在水平地面上時(shí)，受到的重力和支持力是一對平衡力，故F支=G=20N。 8.某同學(xué)在10s內(nèi)做了5個(gè)“引體向上”，他的質(zhì)量為60kg，每次上升的高度為40cm．該同學(xué)做一次“引體向上”克服重力做的功的功是　　J，10s內(nèi)做功的功率為　　W（g=10N/kg）． 【答案】240；120． 【解析】根據(jù)G=mg求出重力，再根據(jù)W=Gh求出克服重力做的功；求出10s內(nèi)做的總功，據(jù)P=求出功率． （1）小明所受的重力：G=mg=60kg×10N/kg=

14、600N； 完成一次引體向上，克服重力做的功：W=Gh=600N×0.4m=240J； （2）在10s內(nèi)做了5個(gè)“引體向上”，則10s內(nèi)做的總功：W總=5W=5×240J=1200J， 10s內(nèi)做功的功率： P===120W． 9.在自由下落過程中，物體運(yùn)動(dòng)速度會(huì)越來越快，一個(gè)物體由A點(diǎn)自由下落，相繼經(jīng)過B、C兩點(diǎn)，已知AB=BC．如圖所示，物體在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，則W1　　W2，P1　　P2（兩空均選填“＞”、“＜”或“=”） 【答案】=；＜． 【解析】本題考點(diǎn)是功、功率的大小比較．已知AB=BC，根據(jù)W=Gh可知這兩段物體

15、做的功相等；因小球在自由下落時(shí)做加速下落運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)速度公式可知經(jīng)過相同路程的時(shí)間關(guān)系，再根據(jù)功率公式得出它們的功率關(guān)系． 由題AB=BC， 根據(jù)W=Gh可知，物體在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2； 由于小球在自由下落時(shí)做加速運(yùn)動(dòng)， 根據(jù)t=可知，小球在BC段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短， 根據(jù)公式P=可知，物體在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2． 10.如圖所示，一物體在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)了10m，拉力F1所做的功為W1，功率為P1，若該物體在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)了10m，拉力F2

16、所做的功為W2，功率為P2，則W1　　W2，P1　　P2（選填“＞”、“＜”或“=”）． 【答案】=；＜． 【解析】本題考點(diǎn)是功、功率大小的比較．根據(jù)影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素和二力平衡條件即可比較水平拉力的大小；知道拉力拉力做功的大小關(guān)系，根據(jù)W=Fs和P=Fv判斷比較功和功率的關(guān)系． （1）由題可知，同一物體先后以不同的速度在同一水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，則物體對水平地面的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，因此兩次物體受到的滑動(dòng)摩擦力不變； 又因?yàn)槲矬w在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡條件可知，水平拉力F和滑動(dòng)摩擦力f是一對平衡力，大小相等，即F1=F2=f； （2）物體運(yùn)動(dòng)的距離都為

17、10m，且F1=F2，由W=Fs可知W1=W2； 因?yàn)関1＜v2，且F1=F2，由P===Fv可知，P1＜P2． 11.若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示．則在20﹣25s時(shí)間內(nèi)，轎車運(yùn)動(dòng)的距離是　　m，該過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是　　J，轎車在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是　　N． 【答案】150；4.5×105；3000． 【解析】由圖象可知，在20﹣25s時(shí)間內(nèi)，轎車運(yùn)動(dòng)的速度為30m/s，則轎車運(yùn)動(dòng)的距離s=vt=30m/s×5s=150m； 因轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，所以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=Pt=9

18、×104×5J=4.5×105J；轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力f===3000N． 12.一輛轎車以72km/h的速度在水平路面上沿直線勻速行駛10分鐘，轎車的質(zhì)量為1500kg，行駛時(shí)所受阻力為車重的0.2倍（g取10N/kg），則牽引力為　　N．此時(shí)汽車的功率為　 　kW。 【答案】3×103；60。 【解析】汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，根據(jù)f=0.2G=0.2mg求出阻力，利用二力平衡條件求出牽引力的大小； 根據(jù)P===Fv求出汽車的功率。 （1）汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由二力平衡條件得牽引力： F=f=0.2G=0.2mg=0

19、.2×1500kg×10N/kg=3×103N； （2）汽車的速度：v=72km/h=20m/s； 汽車的功率：P===Fv=3×103N×20m/s=6×104W=60kW 三、計(jì)算題 13．（2019湖南郴州）一輛重為2×104N的電動(dòng)汽車，以恒定功率50kW在平直的公路上勻速行駛3km，用時(shí)3min。已知汽車在行駛中所受阻力為車重的0.1倍，汽車輪胎與地面接觸的總面積為0.5m2．求： （1）汽車對地面的壓強(qiáng)； （2）汽車的牽引力所做的功； （3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）。 【答案】（1）汽車對地面的壓強(qiáng)為4×104Pa； （2）汽車的牽引力所做的功

20、為6×106J； （3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為66.7%。 【解析】（1）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等， 所以，汽車對地面的壓強(qiáng)： p＝＝＝＝4×104Pa； （2）因電動(dòng)汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力， 所以，汽車的牽引力： F′＝F阻＝0.1G＝0.1×2×104N＝2×103N， 則汽車的牽引力所做的功： W機(jī)械＝F′s＝2×103N×3×103m＝6×106J； （3）由P＝可得，電動(dòng)汽車消耗的電能： W電＝Pt＝50×103W×3×60s＝9×106J， 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率： η＝×100%＝×100%≈66.7%。

21、14．（2019廣西北部灣）我們在超市購物時(shí)，常常使用購物車，已知購物車的質(zhì)量為10kg，小明用10N的水平推力推著購物車沿水平地面運(yùn)動(dòng)了4m，用時(shí)4s，求： （1）購物車的重力；（2）推力所做的功；（3）推力的功率。 【答案】（1）購物車的重力為100N；（2）推力所做的功為40J；（3）推力的功率為10W。 【解析】（1）購物車的重力為：G=mg=10kg×10N/kg=100N （2）推力所做的功為 （3）推力的功率為 P=W/t=40J/4s=10W 15.如圖所示是正在建造中的我國自主設(shè)計(jì)的首艘科考破冰船“雪龍2號”，它將助力我國極地科考工作。該船設(shè)計(jì)空載排水量為

22、8000t，滿載排水量為14000t，能在厚冰層上連續(xù)破冰。（排水量為輪船在水中排開水的質(zhì)量，g取10N/kg）。 （1）空載時(shí)該船受到的重力為多少N？ （2）假設(shè)破冰船在1.5m厚的冰層海域以7.2km/h的速度勻速直線破冰時(shí)所受的阻力為2×107N，則此時(shí)破冰船推進(jìn)功率為多大？ 【答案】（1）空載時(shí)該船受到的重力為8×107N； （2）假設(shè)破冰船在1.5m厚的冰層海域以7.2km/h的速度勻速直線破冰時(shí)所受的阻力為2×107N，則此時(shí)破冰船推進(jìn)功率為4×107W。 【解析】根據(jù)G=mg算出空載時(shí)排開水的重力；根據(jù)阿基米德原理求出空載時(shí)該船受到的重力；利用二力平衡條件求出牽引力

23、，然后利用P===Fv計(jì)算功率。 （1）船空載時(shí)排水量：m=8000t=8×106kg； 排開水的重力：G=mg=8×106kg×10N/kg=8×107N； 根據(jù)阿基米德原理F浮=G排=8×107N， 因?yàn)槠。钥蛰d時(shí)該船受到的重力： G=F浮=8×107N； （2）v=7.2km/h=2m/s； 勻速行駛時(shí)，牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，即F=f=2×107N， 推進(jìn)功率：P===Fv=2×107N×2m/s=4×107W。 16.跳傘是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在越來越受到人們的喜愛．在某次跳傘訓(xùn)練過程中，一體重為500N的運(yùn)動(dòng)員從空中懸停的直升機(jī)上由靜止開始豎直

24、跳下，其速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示，經(jīng)15s下落210m后，開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)直至落地，整個(gè)過程用時(shí)30s，求在這個(gè)過程中： （1）運(yùn)動(dòng)員下落的平均速度； （2）重力做的功； （3）勻速下降時(shí)重力做功的功率． 【答案】（1）運(yùn)動(dòng)員下落的平均速度為10m/s； （2）重力做的功為1.5×105J； （3）勻速下降時(shí)重力做功的功率為3×103W． 【解析】準(zhǔn)確分析圖象中提供的信息，熟練運(yùn)用速度、功、功率的計(jì)算公式；是解答此題的關(guān)鍵．根據(jù)圖象中的體現(xiàn)形狀，分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再根據(jù)速度公式v=、功的公式W=Fs=Gh、功率公式P=Fv，代入數(shù)值可求速度、功和功率． （1）由題可知，

25、運(yùn)動(dòng)員在0﹣15s下落的路程為s前=210m， 由圖象可知，15s后運(yùn)動(dòng)員以6m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)， 則運(yùn)動(dòng)員在15﹣30s通過的路程為：s后=vt后=6m/s×15s=90m； 運(yùn)動(dòng)員通過的總路程為：s=s前+s后=210m+90m=300m， 總時(shí)間為t=30s， 則整個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)員下落的平均速度： v′===10m/s； （2）運(yùn)動(dòng)員下落的高度為：h=s=300m； 重力做的功： W=Gh=500N×300m=1.5×105J； （3）勻速下降時(shí)，重力做功的功率： P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W； 17.星期天，小強(qiáng)同學(xué)參加社區(qū)舉辦的“體驗(yàn)

26、日”活動(dòng)中，體驗(yàn)了一回送水工的工作，將一桶20L的飲用桶裝水搬到五樓的張爺爺家。（g=10N/kg，1L=1×10-3m3）求： （1）桶中水的質(zhì)量是多少？ （2）小強(qiáng)同學(xué)質(zhì)量為40kg，桶重不計(jì)，每只腳與地面接觸面積約0.025m2，當(dāng)他扛起這桶水雙腳站立時(shí)，他對水平地面的壓強(qiáng)是多大？ （3）小強(qiáng)同學(xué)將水從一樓搬到12m高的五樓用時(shí)2min，小強(qiáng)對水做功的平均功率是多少？ 【答案】見解析。 【解析】（1）水的質(zhì)量m=ρV=1×103kg/ m3×20×10-3m3=20kg （2）小強(qiáng)扛起水后對水平地面的壓力 F=G=mg=（40kg+20kg）×10N/kg=600N 小強(qiáng)雙腳站立，與地面的接觸面積S=2×0.025 m2=0.05 m2 對地面的壓強(qiáng)P=F/S=600N/0.05 m2=1.2×104Pa （3）對水做功W=Gh=mgh=20kg×10N/kg×12m=2400J 做功功率P=W/t=2400J/120s=20W 11