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【精準把脈·聚焦中考】2025年中考科學專項沖刺限時精練 精煉18 功能計算問題(含解析)

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【精準把脈·聚焦中考】2025年中考科學專項沖刺限時精練 精煉18 功能計算問題(含解析)

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【精準把脈·聚焦中考】2025年中考科學專項沖刺限時精練
精練18 功能計算問題
01 功的計算
1、計算公式
力學中規定:功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積,即W= 。
2、功的單位
功的單位是 ,符號為J,1 J=1 N·m。
3、計算時的注意事項
①分清是哪個力對物體做功,即明確公式中的F;
②公式中的“s”是在力F的方向上通過的距離,必須與“F”對應;
③F、s的單位分別是N、m,得出功的單位才是J。
02 物體做功的快慢——功率
1、定義
單位時間內所做的功叫做功率,用符號“P”表示;功率是表示物體做功快慢的物理量。
2、公式:P= = 。
(其中W是物體所做的功,單位是J;t是做功所用的時間,單位是s)
3、單位
①功率P的國際單位是瓦特,符號是W,1 W=1J/s;
②常用單位還有:kW,1 kW=103 W。
溫馨提示:功率和機械效率是兩個不同的概念,功率表示物體做功的快慢,即單位時間內所做的功;機械效率表示機械做功的效率,即所做的總功中有多大比例的功是有用的。它們之間的物理意義不同,也沒有直接聯系,功率大的機械,機械效率不一定大;機械效率高的機械,功率也不一定大。
01 功和功率的常見計算
1.如圖所示,質量為50kg的小寧同學在做仰臥起坐運動。若他上半身的質量為全身質量的五分之三,他在1min中內做了40個仰臥起坐,每次上半身重心上升的距離均為0.3m,則他在1min內克服重力做的總功W和相應的功率P約為(  )
A.W=6000J,P=100W B.W=600J,P=10W
C.W=3600J,P=60W D.W=360J,P=6W
2.重為80N的物體在大小為20N,方向水平向右的拉力F1作用下,在水平面上以2m/s速度做勻速直線運動。當撤去拉力F1,物體靜止后,改用方向水平向左,大小為30N的拉力F2使物體向左運動10m,在力F2作用的過程中(  )
A.物體與地面之間的摩擦力大小為30N B.拉力F2做功為200J
C.物體克服摩擦做功200J D.物體運動的速度大小仍為2m/s
3.如圖所示,水平板上有質量m=1.0kg的物塊,受到隨時間t變化的水平拉力F作用,用力傳感器測出相應時刻物塊所受摩擦力Ff的大小。g取10N/kg,則下列判斷正確的是(  )
A.5s內拉力對物塊做功為零 B.4s末物塊所受合力大小為1.0N
C.物塊與木板之間的動摩擦因數為0.3 D.物塊先處于靜止狀態,后做勻速運動
4.研究人員對某型號的電動自行車進行了測試,他騎車在平直的路面上由靜止開始運動,獲得如圖所示的速度v和牽引力F隨時間t變化的關系圖象。
(1)行駛過程中,0~2秒內電動自行車受到的摩擦力為     N。
(2)電動自行車勻速行駛時牽引力做功的功率為     W。
5.滑雪是冬奧會的項目之一,如圖所示,若某段坡面的高度為H、長度為L、粗糙程度相同,重為G的運動員保持姿勢不變恰好沿該坡面自由勻速滑至坡底,不計空氣阻力。
(1)重力對運動員做的功W=     (用題中的字母表示)。
(2)運動員從頂端滑下,他的機械能     (選填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)運動員在坡面上下滑時受到的摩擦力f為     (用題中的字母表示)。6.2021年5月15日,“天問一號”著陸器成功降落火星,如圖甲所示。質量為1000千克的“天問一號”在距火星表面100米高處短暫懸停,選定安全地點后著陸。某同學對最后100米的降落過程,其速度大小隨下降高度的變化作了簡單的模擬繪圖,如圖乙所示。已知同一物體在火星上的重力是地球上0.4倍,求:
(1)在100米降落過程中,“天問一號”所受火星重力對它做了多少功?
(2)在勻速下降期間,“天問一號”所受火星重力對它做功的功率為多大?
7.如圖甲所示是《天工開物》中記載的一種農業生產機械——“龍骨水車”,其結構模型如圖乙。使用時,操作者踩踏踏板,驅動大輪與小輪轉動,刮水板就能將水槽中的水由低處運輸至高處,實現灌溉或排水。
(1)操作者使用某龍骨水車時,每分鐘能將60kg水提升至2m高的農田,則水車每分鐘需克服水的重力所做的功為     J。
(2)上述灌溉過程中,龍骨水車的機械效率若為50%,則操作者的功率應為多少瓦?
02 功是能量轉化量度觀點解決問題
8.如圖所示,為兩個光滑的圓弧槽和一段粗糙的水平面相連接的裝置。將質量為m的物體從左側圓弧槽A點由靜止釋放,最高到達右側圓弧槽B點處,然后再次滑下,最高到達左側圓弧槽C點處,其中A、B兩點距離水平面的高度分別為H、h(忽略空氣阻力)。
(1)小球從A點滑到B點的過程中,機械能     。(填“增大”、“不變”或“減小)
(2)小球從A點滑到水平面上,小球重力做功為     。
(3)從A點到B點又回到C點過程中,克服水平面上摩擦力做功為     。
9.如圖甲所示,在粗糙的斜面底部固定一個可伸縮的輕質彈簧,現將質量為m的物塊左側由高度為ha的A點沿斜面向下壓縮彈簧至高度為hb的B點并由靜止釋放,物塊沿斜面向上滑動,最終靜止在斜面上高度為hd的D點;若換成表面光滑、其他條件完全相同的斜面,仍將質量為m的木塊左側從A點沿斜面向下壓縮彈簧至B點由靜止釋放(如圖乙所示),物塊沿斜面向上滑至高度為hc的最高處C后。在斜面上的BC兩點間來回滑動。已知斜面上AB的長度為s1,AD的長度為s2,AC的長度為s3,則:
(1)甲圖中,物塊離開彈簧后,沿斜面向上滑動最終靜止在D點的過程中受到的摩擦力方向為     。(選填“向上”、“向下”、“先向下后向上”或“先向上后向下”)
(2)甲圖中物塊沿斜面向上滑動時受到的摩擦力大小為   。(用字母表示)
10.如圖甲所示,有一半徑為R的光滑的圓弧槽與一粗糙的水平面相連接,將質量為m的物體從斜面頂端由靜止釋放,停下后測出物塊在水平面上滑行距離為s1。圖乙中有一個半徑為R的粗糙的圓弧槽與和圖甲中同樣粗糙的水平面相連接,將圖甲中質量為m的物體也從圖乙中斜槽頂端由靜止釋放,停下后測出物塊在水平面上滑行距離為s2。求:
(1)甲圖中重力對物體做的功;
(2)乙圖中物體在水平面上的摩擦力f;
(3)乙中物體在粗糙的弧槽上運動這段時間內,若克服摩擦力做的功全部轉化為內能并被該物體吸收,則物體上升的溫度多少(物體比熱容為c)?
03 汽車勻速運動時功率問題
11.如圖所示,小科騎著電動平衡車,在水平路面上沿直線勻速行駛。若小科的質量為60kg,電動平衡車的質量是20kg,行駛時電動平衡車受到的阻力為車總重的0.05倍,求:
(1)電動平衡車行駛時所受的阻力。
(2)若小科在10分鐘內,行駛了3千米,求電動平衡車牽引力做的功。
(3)當電動平衡車以100W的恒定功率勻速行駛時,求電動平衡車行駛的速度。
12.我國生產的電動大巴在英國的市場占有率已超過80%,從側面可以看出來中國制造在國際中獲得了廣泛認可,如圖所示為某品牌電動大巴及其部分參數。
整車性能參數
最高車速 69km/h
工況續駛里程 ≥250km
30km/h制動距離(滿載) <10m
電機類型 永磁同步電機
電機最大功率 180kW
電機額定功率 150kW
(1)電動大巴的輪胎較寬并且上面有花紋,這是為了    。
(2)若電動大巴在額定功率下以50km/h的速度勻速行駛了5km,則電機做的功為 J。
13.如圖甲所示的地面清潔機器人,質量為3kg。機器人在水平地面運動時,所受推力F與速度v關系如圖乙所示。求:
(1)該機器人受到的重力為多大?
(2)該機器人所提供的水平推力為300N時,勻速直線運動3m,水平推力做了多少功?
(3)該機器人在水平地面上以0.5m/s速度勻速直線運動時,水平推力的功率是多大?
14.為了提高快遞配送效率,某公司使用如圖所示的物流機器人完成最后三公里的快速智能配送。該物流機器人空載時質量為350kg,最大承載質量為150kg,勻速行駛時所受阻力是重力的0.2倍,牽引力做功的功率恒為2.1kW。計算(g=10N/kg):
(1)當物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的牽引力是多少牛。
(2)當物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的速度大小。
(3)某一次機器人裝載貨物在平直道路上勻速行駛最后3km,用時20min,計算貨物的質量及機器人克服阻力所做的功。
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21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)
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1.老舊小區的外墻開裂、脫落,不僅會影響美觀,更會危及行人安全。圖中的吊車正在輔助工人進行墻體修復、粉刷。下列說法正確的是(  )
A.人站在懸停時的吊車上,吊車對人持續做功
B.吊車運行時功率越大,做功越多
C.吊車運行時功率越大,做功越快
D.吊車空載運行時,機械效率最高
2.小李同學先后用同樣大小的力F使同一木箱分別在如圖所示甲、乙、丙三個表面上沿力的方向移動相同的距離,該力F在這三個過程中所做的功分別為W甲、W乙、W丙,關于做功大小的下列說法正確的是(  )
A.W甲<W乙<W丙 B.W甲>W乙>W丙
C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙<W丙
3.如圖,一個物體由A點自由下落,相繼經過B、C兩點且速度逐漸增大,已知AB=BC,物體在AB段重力做功W1,功率為P1;在BC段重力做功W2,功率為P2。則(  )
A.W1>W2,P1>P2 B.W1<W2,P1<P2
C.W1=W2,P1>P2 D.W1=W2,P1<P2
4.如圖所示,將同一物體分別沿光滑的斜面AC、BC以相同的速度從底部勻速拉到頂點C,已知AC>BC,施加的力分別為FA、FB,拉力做功的功率分別為PA、PB,則下列判斷中正確的是(  )
A.FA>FB,PA<PB B.FA>FB,PA>PB
C.FA<FB,PA<PB D.FA<FB,PA>PB
5.如圖所示,一個人先后兩次用同樣的時間、同樣大小的力,將不同質量的物體在不同的表面上分別移動相同的距離。該力在此過程中所做功的大小分別為W1、W2,功率的大小分別為P1、P2,關于它們之間的大小關系說法正確的是(  )
A.W1<W2 P1<P2 B.W1>W2 P1>P2
C.W1=W2 P1=P2 D.W1<W2 P1>P2
6.如圖所示,某同學用大小相等的拉力F,將木塊從水平面拉上斜面,拉力方向和運動方向始終一致,若AB=CD,則下列說法正確的是(  )
A.AB段拉力做功較多
B.CD段拉力做功較多
C.AB段與CD段拉力做的功一樣多
D.水平面和斜面的粗糙程度未知,無法判斷
7.總質量為3×103kg的房車在平直公路上以100km/h的速度勻速行駛了200km(如圖),若車受到的阻力是總重的0.1倍,則此次行程中下列有關說法正確的是(  )
A.房車受到的牽引力為3×103N
B.房車牽引力做功為6×107J
C.房車行駛中功率為3×105W
D.房車行駛中機械能轉化為化學能
8.如圖甲,粗糙程度不變的水平地面上,物體受到水平向右拉力。拉力大小隨時間變化的關系如圖乙所示,物體運動速度隨時間變化的關系如圖丙所示。下列說法正確的是(  )
A.4~6s,物體運動路程為18m B.4~6s,拉力F的功率為12W
C.t=1s時,物體受到摩擦力大于2N D.拉力為6N時,物體做勻速直線運動
9.如圖甲所示,同一木塊放在同一水平面上,先后兩次沿水平方向拉動木塊使其做勻速直線運動。兩次拉動木塊的s﹣t圖像分別是圖乙中的圖線①②。則下列物理量相等的是(  )
A.木塊前后兩次所受的摩擦力
B.木塊前后兩次運動的速度
C.前后兩次在相同時間內拉力所做的功
D.前后兩次拉力的功率
10.如圖所示,用大小相等的拉力F分別沿斜面和水平面拉同一個木箱,拉力方向和運動方向始終一致。斜面AB粗糙,長度為sAB,水平面CD光滑,長度為sCD,運動時間分別為tAB、tCD,運動速度分別為vAB、vCD.則(  )
A.若sAB=sCD,則拉力在AB段做功較多
B.若sAB>sCD且tAB=tCD,則拉力在AB段做功較快
C.若sAB=sCD且tAB>tCD,則拉力在AB段做功較快
D.若vAB=vCD,則拉力在AB段和CD段做功一樣多
11.如圖所示,小德去德清某戶外拓展營地玩滑草項目。小德坐在滑草板上沿斜坡上的滑道下滑,最終停在底部平面上。已知小德及滑草板的總質量為M,滑道高度為H。
(1)小德坐在滑草板上從頂部滑到底部過程中小德及滑草板的重力做功為   (用字母表示)。
(2)小德在下滑過程中滑草板溫度升高,這是通過    方式改變內能。在下滑過程中小德及滑草板的機械能    (選填“增大”、“不變”或“減小”)。
12.某轎車以9×104W的恒定功率啟動并沿水平路面做直線運動,運動的速度v與時間/的關系如圖所示。從靜止開始到行駛25s的時間內,若前15s內通過了總路程的一半,由此可知前15s內轎車運動的距離是  m,15~25s內轎車受到的阻力為     N。
13.如圖甲所示,一段粗糙程度相同的水平面和一個光滑的圓弧槽在B點處相連。質量為m的物體從離水平面高h的A點由靜止釋放,BC長為3m,最后靜止于水平面上的C點。如圖乙所示,若在水平面上的D點處再連接一個光滑的圓弧槽,且BD長為0.7m,物體從A點由靜止釋放,第一次到達左側圓弧槽的E點,之后再下滑直至最終靜止。
(1)甲圖中,物體從A點滑到水平面時,重力所做的功為     (用題中符號表示)。物體從B點到C點的過程中,能量轉化的情況是     。
(2)乙圖中,最后物體靜止于水平面上的位置距B點     m。
14.彩虹滑道是近年來新興的游玩項目,如圖甲所示,游客只需坐在橡皮圈上,就能隨橡皮圈一起快速滑下。
(1)圖甲中的游客在彩虹滑道上下滑的過程中,速度越來越快,則橡皮圈與滑道之間的摩擦力將    (選填“變大”、“變小”或“不變”)。
(2)圖乙是該游樂項目的簡化模型,AB段表示彩虹滑道,BC段表示水平的人工草皮減速帶,起點A與人工草皮減速帶之間的高度差為h,載人橡皮圈(包括橡皮圈和人)的總質量為m。載人橡皮圈從起點A下滑至彩虹滑道底部后,會在水平的人工草皮減速帶上減速,直至停下。若該載人橡皮圈下滑時重力勢能轉化為動能的效率為η,在水平減速帶上受到的摩擦力為f,則水平減速帶的長度至少為     (用字母表示)。
15.如圖所示是一款酒店迎賓機器人,相關參數如表。機器人可以實現將客人從酒店門口帶至前臺,這一過程中機器人做勻速直線運動。通過的路程為20m,所受阻力為自身重力的0.05倍。求在迎賓整個過程中:
設備參數 整機質量 36kg
行進速度 1m/s
工作電壓 24V
工作電流 1A
(1)牽引力所做的功;
(2)機器人消耗的電能;
(3)電能轉化為機械能的效率。
16.如圖所示甲為某品牌的電動平衡車,它在行駛過程中僅僅通過人體重心的改變便可實現車輛的啟動、停止等動作。
(1)若該電動平衡車的踏板高度為30cm,小明質量為60kg,當小明從水平地面站到電動平衡車的踏板上,求該過程中小明克服自身重力所做的功為多少?
(2)如圖乙所示為小明某次騎行平衡車時運動速度隨時間變化曲線。若該平衡車自重為120牛,運動過程中所受阻力為總重的0.1倍,請計算:小明騎行過程中,電動車在5﹣10秒內牽引力做功的功率為多少?
(3)如表為在5米/秒的速度下,普通自行車和電動平衡車遇到突發情況時所需的制動(從發現情況到車停下)時間。請分析表中數據,從安全角度給電動平衡車使用者提出建議。(一條即可)
車輛種類 普通自行車 電動平衡車
時間(秒) 2 8
17.電動載人飛行汽車亮相2023湖南通航博覽會。如圖是某款飛行汽車,該車的總質量為680kg,可搭載2名乘客,最大載重160kg,最大設計飛行高度為1000m,最大設計飛行速度為130km/h,起飛后續航時間約為35分鐘,空載靜止在水平地面上時,與地面接觸的總面積為0.2m2。求:
(1)該車在博覽會上以120km/h的速度飛行表演了10min,這段時間內飛行的距離。
(2)該車空載靜止在水平地面上時,對水平地面的壓強。
(3)該車以72km/h的速度勻速直線飛行5min,發動機輸出功率為50kW,飛行汽車飛行過程中受到的阻力大小。
18.純電動汽車對降低碳排放有突出貢獻,我國制定多項政策大力發展電動汽車。已知某品牌的一款電動汽車(圖甲)的參數如表:
電動機額定功率 20千瓦 最高時速 120千米/時
能耗 12千瓦時/百公里 磷酸鐵鋰電池總電量 40千瓦時
(1)為延長電池使用壽命,通常剩余電量為20%時充電較為合適。則該車充滿電后,最佳續航里程是多少百公里?(結果保留整數)
(2)在額定功率下,該車以最高時速行駛時產生的牽引力為多少?
(3)在未來,電動汽車可在光伏路面移動充電(圖乙),充電墊發出高頻電磁波,被汽車底盤上的裝置接收,為電池充電。如圖丙所示,一輛電量不足的汽車以速度v勻速通過充電區域,其長s1為100米,接收裝置轉化電磁波能量為電能的功率P0為1000千瓦,忽略汽車在充電過程中損耗的能量。兩段充電區域的間距S2為10千米,電池消耗的電能全部用于維持汽車行駛,所受阻力為1000牛。為使汽車能順利到達下一充電區域,求其在充電時速度的最大值。【精準把脈·聚焦中考】2025年中考科學專項沖刺限時精練
精練18 功能計算問題
01 功的計算
1、計算公式
力學中規定:功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積,即W=FS。
2、功的單位
功的單位是焦,符號為J,1 J=1 N·m。
3、計算時的注意事項
①分清是哪個力對物體做功,即明確公式中的F;
②公式中的“s”是在力F的方向上通過的距離,必須與“F”對應;
③F、s的單位分別是N、m,得出功的單位才是J。
02 物體做功的快慢——功率
1、定義
單位時間內所做的功叫做功率,用符號“P”表示;功率是表示物體做功快慢的物理量。
2、公式:P= =Fv(其中W是物體所做的功,單位是J;t是做功所用的時間,單位是s)。
3、單位
①功率P的國際單位是瓦特,符號是W,1 W=1J/s;
②常用單位還有:kW,1 kW=103 W。
溫馨提示:功率和機械效率是兩個不同的概念,功率表示物體做功的快慢,即單位時間內所做的功;機械效率表示機械做功的效率,即所做的總功中有多大比例的功是有用的。它們之間的物理意義不同,也沒有直接聯系,功率大的機械,機械效率不一定大;機械效率高的機械,功率也不一定大。
01 功和功率的常見計算
1.【答案】C
【分析】根據W=Gh=mgh求克服重力做的功,根據P求相應的功率。
【解答】解:克服重力一次做的功:W1=Gh=mgh50kg×10N/kg×0.3m=90J,
他在1min內克服重力做的總功:W=nW1=40×90J=3600J,
他做功的功率:P60W,故C符合題意。
故選:C。
【點評】本題考查功和功率的計算,難度一般。
2.【答案】C
【分析】(1)物體做勻速直線運動時摩擦力等于拉力。
(2)直接根據W=Fs即可求出拉力做的功
(3)根據W=fs即可求出物體克服摩擦做功;
(4)根據力的大小判斷速度的大小。
【解答】解:A、滑動摩擦力的大小和壓力與接觸面的粗糙程度有關,當物體做勻速直線運動時,物體與地面之間的摩擦力f=F1=20N,用大小為30N的拉力F2使物體向左運動時,壓力及接觸面的粗糙程度不變,故摩擦力不變,仍為20N;故A錯誤;
B、拉力F2做的功:W=F2s=30N×10m=300J.故B錯誤;
C、物體克服摩擦做功:W′=fs=20N×10m=200J,故C正確;
D、當水平拉力F2=30N時,物體在水平方向上受拉力F2=30N與滑動摩擦力f=20N作用,受力不平衡,物體不能以2m/s的速度做勻速直線運動,故D錯誤。
故選:C。
【點評】本題考查了求物體與地面間的摩擦力大小、判斷物體的運動狀態、求拉力做的功等問題;對物體正確受力分析、知道滑動摩擦力與物體所受的拉力無關、掌握功的計算公式是正確解題的關鍵。
3.【答案】C
【分析】(1)做功的兩條件:有力作用在物體上;物體沿力的方向移動了一段距離;
(2)由摩擦力與時間圖象可知4s后物體開始運動,由拉力與時間圖象可知4s末的拉力,由摩擦力與時間圖象可知此時的摩擦力,由此得到合力;
(3)根據f=μF壓=μmg計算物塊與木板之間的動摩擦因數;
(4)由圖0﹣4s內物體受到靜摩擦力,4s末物體開始運動,分析拉力F與摩擦力Ff的關系可知物體的運動狀態。
【解答】解:
A、在0﹣4s內,物體所受的摩擦力為靜摩擦力,物體未移動,所以拉力不做功;4s末開始運動,4﹣5s內物體沿拉力運動了一段距離,拉力對物體做了功,故A錯誤;
B、由F與t圖象,4s末拉力F=4N,由Ff與t圖象可知此時摩擦力Ff=4N,所以兩力的合力為0,故B錯誤;
C、由Ff與t圖象可知,滑動摩擦力f=3N,則由f=μmg;
所以μ0.3;故C正確;
D、在0﹣4s內,物體所受的摩擦力為靜摩擦力,物體處于靜止狀態;4s末物體開始運動,
由F與t的圖象,5s后拉力F=5N,摩擦力f=3N,則合力F合=F﹣f=5﹣3=2N,所以物體會加速運動。即物體先處于靜止狀態,后做加速運動。故D錯誤。
故選:C。
【點評】解答本題的關鍵在于正確對圖象進行分析,由圖象得出需要的物理量,再根據合力和滑動摩擦力公式進行解答。
4.【答案】(1)35;(2)210。
【分析】(1)觀察速度﹣時間圖象,電動自行車在0~7s速度越來越快,7~12s,速度不再變化;觀察牽引力﹣時間圖象,在7~12s牽引力大小不變,由于電動車在平直的路面上勻速運動,牽引力等于摩擦力,求出摩擦力的大小;
(2)根據P=Fv得到電動自行車勻速行駛時牽引力做功的功率。
【解答】解:(1)由速度﹣時間圖象可知,電動自行車的運動特點是先加速、后勻速;由牽引力﹣時間圖象可知,在7~12s牽引力大小F=35N,因為在7~12s勻速運動,摩擦力f=F=35N;摩擦力的大小與接觸面積的粗糙程度和壓力大小有關,這兩個條件不變,摩擦力不變,故0~2s電動自行車受到的摩擦力與7~12s的摩擦力相同,都為35N;
(2)由速度﹣時間圖象可知,電動自行車勻速行駛時速度v=6m/s,勻速行駛時牽引力做功的功率PFv=35N×6m/s=210W。
故答案為:(1)35;(2)210。
【點評】本題考查摩擦力和功率的計算,需要知道功率的計算公式。
5.【答案】(1)GH;(2)減小;(3)。
【分析】(1)根據功的公式表示出重力做的功;
(2)動能的影響因素是速度和質量,重力勢能的影響因素是相對高度和質量,在質量一定時,速度越大,動能越大,相對高度越小,重力勢能越小;動能和勢能統稱為機械能,由于克服摩擦做功,一部分機械能轉化內能;
(3)運動員沿坡面勻速滑下時,克服摩擦做功,重力勢能轉化為內能,根據EP=Gh和W=fL求得摩擦力的大小。
【解答】解:(1)重力對運動員做的功為W=GH;
(2)運動員保持該姿勢不變沿著坡面自由勻速下滑,高度逐漸變小,質量不變,則運動員的動能不變,重力勢能變小,由于受摩擦力的作用,一部分機械能轉化為內能,所以他的機械能減小;
(3)運動員沿坡面自由勻速滑下時,運動員相對于坡面向下運動,所以其受到的摩擦力方向沿坡面向上;
運動員沿坡面勻速滑下時,克服摩擦做功,重力勢能轉化為內能,此時消耗的重力勢能等于克服摩擦做的功,即:fL=GH,解得f。
故答案為:(1)GH;(2)減小;(3)。
【點評】本題考查機械能及其轉化和摩擦力,明確勻速下滑時重力勢能轉化內能關鍵。
6.【答案】(1)在100米降落過程中,“天問一號”所受火星重力對它做的功為4×105J;
(2)在勻速下降期間,“天問一號”所受火星重力對它做功的功率為1.44×104W。
【分析】(1)先根據重力公式和題意計算“天問一號”在火星上所受的重力,然后利用公式W=Gh計算“天問一號”所受火星重力對它做的功;
(2)由圖像可知“天問一號”勻速下降的速度,然后利用公式PGv計算在勻速下降期間“天問一號”所受火星重力對它做功的功率。
【解答】解:(1)“天問一號”在地球上的重力:
G地=mg=1000kg×10N/kg=1×104N;
“天問一號”在火星上的重力:
G火=0.4G地=0.4×1×104N=4×103N;
“天問一號”重力做功:
W=G火h=4×103N×100m=4×105J;
(2)由圖像可知,“天問一號”勻速下降的速度為3.6m/s,
則在勻速下降期間“天問一號”所受火星重力對它做功的功率:
PG火v=4×103N×3.6m/s=1.44×104W。
答:(1)在100米降落過程中,“天問一號”所受火星重力對它做的功為4×105J;
(2)在勻速下降期間,“天問一號”所受火星重力對它做功的功率為1.44×104W。
【點評】本題考查了重力公式、功和功率公式的應用,注意從圖像中獲取相關信息解題。
7.【答案】(1)1200;(2)操作者的功率為40W。
【分析】(1)根據W=Gh=mgh求水車每分鐘克服水的重力所做的功,即有用功;
(2)根據η求操作者做的總功,根據P求操作者的功率。
【解答】解:(1)水車每分鐘克服水的重力所做的功,即有用功為
W有=Gh=mgh=60kg×10N/kg×2m=1200J;
(2)根據η可得,操作者做的總功:W總2400J,
操作者的功率:P40W。
答:(1)1200;(2)操作者的功率為40W。
【點評】本題考查功、功率和機械效率的相關計算,明確有用功和總功是關鍵。
02 功是能量轉化量度觀點解決問題
8.【答案】(1)減小;(2)mgH;(3)2mg(H﹣h)。
【分析】(1)物體克服摩擦力做功,機械能減小;
(2)由重力公式G=mg可得質量為m的物體的重力,根據公式W=GH可得物體從A點滑到水平面時重力所做的功;
(3)根據斜面光滑,水平面粗糙,來回克服摩擦力做功相等,據此分析。
【解答】解:(1)物體從A點滑到B點的過程中,水平面相連接的裝置是粗糙的,物體克服摩擦力做功,機械能減小;
(2)質量為m的物體的重力為:G=mg,物體從A點滑到水平面時,重力所做的功:W=GH=mgH;即物體在A處具有的重力勢能為:EpA=mgH,
(3)物體在A、B兩點的高度分別為H、h,從A點滑到B點的過程中,設機械能損失量為ΔE,即克服摩擦力做的功,由能量守恒定律得:ΔE=G Δh=mg(H﹣h)。
從A點到B點又回到C點過程中,克服水平面上摩擦力做功為2mg(H﹣h);
故答案為:(1)減小;(2)mgH;(3)2mg(H﹣h)。
【點評】本題考查功的計算和機械能的轉化,正確判斷物體在水平面上消耗的能量是關鍵。
9.【答案】(1)先向下后向上;(2)。
【分析】(1)根據物塊所處的狀態,判斷物塊所受摩擦力的種類及方向;
(2)利用能量守恒定律,對甲圖,彈簧壓縮具有的總能量用于克服重力和摩擦力做功,再由功的計算公式W=Fs可求重力做功WG和摩擦力做功Wf;對乙圖,彈簧所具有的能量只用于克服重力做功WG′,兩式結合即可求得滑動摩擦力大小。
【解答】解:(1)甲圖中,物塊離開彈簧滑到D點的過程中,物塊相對于斜面向上運動,物塊受到的滑動摩擦力的方向與物塊的相對運動方向相反,即滑動摩擦力沿斜面向下;
當物塊靜止在D點時,物塊相對于斜面有向下運動的趨勢,物塊受到靜摩擦力作用,且靜摩擦力的方向與物塊相對運動趨勢的方向相反,即靜摩擦力沿斜面向上;
故物塊所受摩擦力的方向是先向下后向上;
(2)根據能量守恒定律,甲圖中,物塊由B運動至D的過程中,彈簧具有的能量用于克服重力和摩擦力做功,則有:E彈簧=﹣(WG+Wf);
又由功的計算公式可得:WG=mg(hd﹣hb)、Wf=f×BD=f(s1+s2);
即E彈簧=﹣mg(hd﹣hb)﹣f(s1+s2)……①;
在乙圖中,彈簧的壓縮量與甲圖相同,物塊在由B運動至C的過程中,彈簧具有的能量全部用于克服重力做功,則有:E彈簧=﹣WG′=﹣mg(hc﹣hb)……②;
整理①②兩式得:mg(hc﹣hb)﹣mg(hd﹣hb)=f(s1+s2),即mg(hc﹣hd)=f(s1+s2);
解得:f。
故答案為:(1)先向下后向上;(2)。
【點評】本題考查摩擦力的種類及方向的判斷、功的計算公式及其應用、機械能的轉化、能量守恒定律及其應用,屬于力學綜合題。能量守恒定律的應用是解答本題的難點。
10.【答案】(1)甲圖中重力對物體做的功為GR;(2)乙圖中物體在水平面上的摩擦力f為;(3)物體上升的溫度為。
【分析】(1)已知物體重力G和高度R,根據W=GR可求出重力對物體做的功;
(2)甲、乙中水平面的粗糙程度相同,所以同一個物體所受的摩擦力大小相等,只求出甲中物體受的摩擦力就是乙中物體在水平面上的摩擦力;甲中物體在水平面上克服摩擦做的功等于物體沿光滑的半圓弧槽下滑重力做的功,根據W=fs1可求出摩擦力f的大小。
(3)物體在圖乙中運動,物體吸收的熱量Q等于物體機械能的減少量,再由Q=cmΔt即可求解物體升高的溫度。
【解答】解:(1)甲中重力對物體做的功:W=GR=mgR;
(2)甲中物體在水平面上克服摩擦做的功等于物體沿光滑的半圓弧槽下滑重力做的功,所以,
GR=fs1,所以,f,即乙中物體在水平面上的摩擦力f;
(3)物體在圓弧的最高點具有重力勢能,Ep=mgR,在下滑至水平軌道靜止的過程中,重力勢能全部轉化為物體的內能,則有:Q=mgR;
乙中物體在粗糙的弧槽上運動這段時間內使物體升溫的能量為Q﹣fs2=cmΔt;
所以物體升高的溫度Δt。
答:(1)甲圖中重力對物體做的功為GR;
(2)乙圖中物體在水平面上的摩擦力f為;
(3)物體上升的溫度為。
【點評】本題考查了功的計算公式及應用、熱量的計算,知道甲、乙兩圖中物體在水平面上受到的摩擦力相等,利用圖甲中摩擦力做功求解摩擦力是求解本題的難點。
03 汽車勻速運動時功率問題
11.【答案】(1)電動平衡車行駛時所受的阻力為40N。
(2)電動平衡車牽引力做的功為1.2×105J。
(3)電動平衡車行駛的速度為2.5m/s。
【分析】(1)根據G=mg求出總重力,由“電動平衡車受到的阻力為車總重的0.05倍”可求得電動平衡車行駛時所受的阻力;
(2)平衡車勻速行駛時處于平衡狀態,受到的牽引力和阻力是一對平衡力,二力大小相等,根據W=Fs可求得電動平衡車牽引力做的功;
(3)由PFv求出電動平衡車行駛的速度。
【解答】解:(1)電動平衡車行駛時所受的阻力:
f=0.05G總=0.05×m總g=0.05×(20kg+60kg)×10N/kg=40N;
(2)因平衡車勻速行駛時處于平衡狀態,受到的牽引力和阻力是一對平衡力,所以,牽引力的大小:
F=f=40N,
電動平衡車牽引力做的功W=Fs=40N×3×1000m=1.2×105J;
(3)由PFv可得,電動平衡車行駛的速度:
V2.5m/s。
答:(1)電動平衡車行駛時所受的阻力為40N。
(2)電動平衡車牽引力做的功為1.2×105J。
(3)電動平衡車行駛的速度為2.5m/s。
【點評】本題考查了速度公式、重力公式、功率公式的應用,計算時要注意單位的換算。
12.【答案】(1)減小壓強和增大摩擦;(2)5.4×107。
【分析】(1)增大摩擦的方法:在接觸面粗糙程度一定時,增大壓力;在壓力一定時,增大接觸面的粗糙程度;
減小壓強的方法:在受力面積一定時,減小壓力;在壓力一定時,增大受力面積;
(2)根據t得到運動的時間,根據W=Pt得到電機做的功。
【解答】解:(1)電動大巴的輪胎較寬,在壓力一定時,增大受力面積減小壓強;上面有花紋,這是在壓力一定時,通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力;
(2)運動的時間:t0.1h=360s,
電機做的功:W=Pt=150×1000W×360s=5.4×107J。
故答案為:(1)減小壓強和增大摩擦;(2)5.4×107。
【點評】本題考查增大摩擦的方法、減小壓強的方法和功的計算,屬于綜合題。
13.【答案】見試題解答內容
【分析】(1)利用G=mg求該機器人受到的重力;
(2)知道該機器人所提供的水平推力和距離,利用W=Fs求水平推力做的功;
(3)該機器人在水平地面上的速度,由圖乙得出此時的推力,利用P=Fv求水平推力的功率。
【解答】解:
(1)該機器人受到的重力:
G=mg=3kg×9.8N/kg=29.4N;
(2)該機器人所提供的水平推力為300N時,勻速直線運動3m,水平推力做的功:
W=Fs=300N×3m=900J;
(3)該機器人在水平地面上以0.5 m/s速度勻速直線運動時,由圖乙可知此時的推力F′=150 N,則水平推力的功率:
PF′v=150 N×0.5 m/s=75 W。
答:(1)該機器人受到的重力為29.4N;
(2)水平推力做的功為900J;
(3)水平推力的功率為75W。
【點評】本題考查了重力公式、功的公式、功率公式的應用,能從機器人所受推力F與速度v關系圖象得出相關信息是關鍵。
14.【答案】(1)物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的牽引力是700N;
(2)當物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的速度為3m/s;
(3)機器人克服阻力所做的功為2.52×106J。
【分析】(1)因為勻速行駛,根據F=0.2G=0.2mg算出牽引力;
(2)根據P=Fv得物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的速度;
(3)根據v算出機器人的速度,由P=Fv和平衡力算出阻力,由勻速行駛時所受阻力是重力的0.2倍算出物流機器人的總重力,由G=mg算出物流機器人的總質量,進而算出貨物的質量,由W=Fs算出機器人克服阻力所做的功。
【解答】解:(1)因為勻速行駛,所以牽引力為:
F=0.2G=0.2mg=0.2×350kg×10N/kg=700N;
(2)根據P=Fv得物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的速度為:
v=3m/s;
(3)某一次機器人裝載貨物在平直道路上勻速行駛最后s=3km=3000m,時間t=20min=1200s,
機器人的速度為:
v′2.5m/s,
由P=Fv和平衡力得f′=F′840N,
物流機器人的總重力為:
G總4200N,
物流機器人的總質量為:
m總420kg,
貨物的質量為:
m貨=m總﹣m=420kg﹣350kg=70kg;
機器人克服阻力所做的功為:
W=F′s=840N×3000m=2.52×106J。
答:(1)物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的牽引力是700N;
(2)當物流機器人未裝載貨物勻速行駛時的速度為3m/s;
(3)機器人克服阻力所做的功為2.52×106J。
【點評】此題考查了阻力、功及速度的計算等,利用P=Fv是求解速度的關鍵。
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15.【答案】C
【分析】(1)有力作用在物體上,且在力的作用下移動了一段距離,這個力對物體做功;
(2)(3)物體在單位時間完成的功叫功率,功率是描述物體做功快慢的物理量,等于功和做功時間的比值;
(4)有用功跟總功的比值叫做機械效率。
【解答】解:A、人站在懸停時的吊車上,有力沒有距離,不滿足做功的條件,吊車對人沒有做功,故A錯誤;
B、做功大小與功率、做功時間有關,吊車功率越大,時間未知,做功不一定多,故B錯誤;
C、物體做功快慢表示功率的大小,功率越大,做功越快,故C正確。
D、機械效率是有用功跟總功的比值,空載時,有用功為零,機械效率為零,故D錯誤;
故選:C。
【點評】該題考查學生對功、功率和機械效率的理解,特別要注意功率與機械效率是兩個不同的物理量,它們之間沒有任何關系。
16.【答案】C
【分析】物理中,功的大小等于力與在力的方向上通過的距離的乘積;即W=Fs。
【解答】解:
一個人先后用同樣大小的力F使物體沿力的方向移動相同的距離s;該力在這三個過程中所做的功分別為W甲、W乙、W丙,三個功的大小都等于W=Fs;
即W甲=W乙=W丙;
故C正確;ABD錯誤。
故選:C。
【點評】深入理解功的大小的計算方法,是解答此題的關鍵。
17.【答案】D
【分析】(1)比較兩個階段的重力和距離,根據W=Gh比較兩個階段的重力做功大小。
(2)物體在下落過程中重力勢能不斷轉化為動能,速度不斷增大,比較兩個階段的運動時間,根據P比較功率。
【解答】解:(1)物體在AB和BC段,距離相同,重力相同,根據W=Gh,重力做功相同,所以W1=W2。
(2)物體在下落過程中,重力勢能轉化為動能,物體質量不變,所以v1<v2,
因為AB=BC,所以t1>t2,
又因為W1=W2,根據P,所以P1<P2。
故選:D。
【點評】根據重力勢能轉化為動能,判斷速度大小的變化,判斷經過兩個階段的時間,是解決本題的關鍵。
18.【答案】C
【分析】斜面傾斜角度越小,越省力。斜面AC的傾斜角度小于斜面BC,所以斜面AC更省力,斜面光滑說明摩擦力為0,即使用光滑的斜面沒有額外功。
速度相同,AC>BC,所以物體沿斜面BC用時較少,根據公式P,可判斷拉力所做的功的功率大小。
【解答】解:(1)斜面AC傾斜角度小于斜面BC,所以物體沿AC運動時拉力較小,即:FA<FB;
(2)斜面光滑說明摩擦力為0,不需要做額外功,由使用任何機械都不省功可知,拉力在兩斜面上做功相同,即:WA=WB;
因為從底部勻速拉到頂點A物體的速度相同,所以物體沿BC運動時用時較少,
則根據公式P可知,拉力沿BC運動時拉力做功的功率較大,即PA<PB。
故選:C。
【點評】本題考查斜面的省力情況,物體做功的大小以及做功功率的大小,關鍵是知道接觸面光滑,摩擦力為0,使用任何機械都不省功。
19.【答案】C
【分析】根據W=Fs得到該力在此過程中所做功;根據P得到功率的大小。
【解答】解:由題可知,先后兩次同樣大小的力,將不同質量的物體在不同的表面上分別移動相同的距離,根據W=Fs可知它們做功相等;又因為兩次所用時間相同,根據P得到功率的大小相同。
故選:C。
【點評】本題考查了功和功率的大小的比較,屬于基礎題。
20.【答案】C
【分析】根據功的計算公式W=Fs可知:比較功的大小要比較拉力F和移動距離s的大小;
【解答】解:兩次拉力的大小相等,AB=CD,由W=Fs可知拉力所做的功相同,故C正確,ABD錯誤。
故選:C。
【點評】本題考查功的大小比較,需要知道功的計算公式。
21.【答案】A
【分析】(1)根據題意計算房車勻速行駛時受到的阻力,汽車勻速行駛時牽引力等于阻力,根據W=Fs得到房車行駛過程中牽引力所做的功;
(2)根據PFv計算牽引力做功的功率;
(3)房車行駛中內能轉化為機械能。
【解答】解:(1)該房車的總重力為:
G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N,
房車勻速行駛時受到的阻力為:
f=0.1G=0.1×3×104N=3×103N,
由題知汽車勻速行駛時牽引力等于阻力,則牽引力F=f=3×103N,故A正確,
牽引力做的功為:
W=Fs=3000N×200×103m=6×108J,故B錯誤;
(2)汽車的速度v=100km/hm/s,
牽引力做功的功率PFv=3×103Nm/s≈8.3×104W,故C錯誤;
(3)房車行駛中內能轉化為機械能,故D錯誤。
故選:A。
【點評】本題考查了功和功率的計算,屬于基礎題,要求掌握。
22.【答案】B
【分析】(1)由圖丙可知,物體在4﹣6s做勻速直線運動,根據s=vt得到物體運動的路程;
(2)根據P=Fv得到拉力F的功率;
(3)由圖丙可知,物體在t=1s時處于靜止狀態,拉力等于摩擦力,由圖乙可知此時拉力,根據二力平衡條件得到摩擦力;
(4)由圖丙可知,物體在2﹣4秒時做加速運動。
【解答】解:A、由圖丙可知,物體在4﹣6s做勻速直線運動,物體運動的路程為s=vt=3m/s×2s=6m,故A錯誤;
B、由圖丙可知,物體在4﹣6s做勻速直線運動,速度為3m/s,由圖乙可知,拉力是4N,拉力F的功率為PFv=4N×3m/s=12W,故B正確;
C、由圖丙可知,物體在t=1s時處于靜止狀態,拉力等于摩擦力,由圖乙可知此時拉力為2N,所以摩擦力等于2N,故C錯誤;
D、由圖乙可知,拉力為6N時,圖丙對應的物體加速運動,故D錯誤。
故選:B。
【點評】此題考查了學生對圖象問題的分析能力,能從圖象中得出相關的信息,是解題的關鍵,是中考的熱點考題。
23.【答案】A
【分析】(1)滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關,據此分析木塊前后兩次所受摩擦力的大小關系;
(2)比較木塊兩次在相同時間內通過的路程,可得出速度的大小關系;
(3)拉動木塊在水平面上做勻速直線運動時,水平方向上木塊受到拉力和滑動摩擦力的作用,拉力和滑動摩擦力是一對平衡力,據此得出兩次拉力的大小關系;由圖像可知木塊前后兩次在相同時間內通過路程的大小關系,再根據W=Fs分析前后兩次在相同時間內拉力所做功的大小關系;
(4)根據PFv分析兩次拉力的功率大小關系。
【解答】解:
A、兩次拉動同一木塊在同一水平面上運動,由于木塊對水平面的壓力大小不變,接觸面的粗糙程度不變,所以木塊受到的摩擦力不變,即f1=f2,故A符合題意;
B、由s﹣t圖像可知,相同時間內第①次木塊運動的路程大,由v可知,第①次木塊運動的速度較大,即v1>v2,故B不符合題意;
C、木塊兩次都做勻速直線運動,拉力和滑動摩擦力都是一對平衡力,所以兩次木塊受到的拉力和摩擦力大小相等,則兩次木塊受到的拉力相等,即F1=F2;
由圖乙可知,相同時間內第1次通過的路程大于第2次通過的路程,即s1>s2;由公式W=Fs可知,拉力所做的功的關系為:W1>W2,故C不符合題意;
D、因F1=F2,v1>v2,則根據PFv可知前后兩次拉力的功率P1>P2,故D不符合題意。
故選:A。
【點評】本題的關鍵是根據木塊做勻速直線運動判斷木塊受到平衡力作用,根據二力平衡條件判斷拉力和滑動摩擦力的大小關系,根據P=Fv判斷功率的大小關系。
24.【答案】B
【分析】根據功的計算公式W=Fs可知:比較功的大小要比較拉力F和移動距離s的大小,
知道功和時間的關系,根據P即可比較。
【解答】解:
A、沿斜面和水平面拉木箱時,所用的力F相等,若sAB=sCD,則根據W=Fs可知,拉力在AB段和CD段做功一樣多,故A錯誤;
B、沿斜面和水平面拉木箱時,所用的力F相等,若sAB>sCD,則根據W=Fs可知,拉力在AB段做功較多,因為tAB=tCD,所以根據P可知,拉力在AB段做功較快,故B正確;
C、由A知,拉力在AB段和CD段做功一樣多;若tAB>tCD,根據P可知,拉力在AB段做功較慢,故C錯誤;
D、沿斜面和水平面拉木箱時,所用的力F相等,若vAB=vCD,根據W=Fs=Fvt可知,時間不確定,無法比較做功的多少,故D錯誤。
故選:B。
【點評】本題考查功和功率的比較,緊扣功和功率的公式即可解答,題目難度不大,屬于基礎題。
25.【答案】(1)MgH;
(2)做功;減小。
【分析】(1)根據W=Gh得到小德及滑草板的重力做功;
(2)改變內能的方式包括做功和熱傳遞,克服摩擦做功,機械能轉化為內能,機械能減小。
【解答】解:(1)小德坐在滑草板上從頂部滑到底部過程中小德及滑草板的重力做功W=Gh=MgH;
(2)小德在下滑過程中,克服摩擦做功,機械能轉化為內能,通過做功的方式改變物體的內能,小德及滑草板的機械能減小。
故答案為:(1)MgH;
(2)做功;減小。
【點評】本題考查功的計算、內能的改變和機械能的轉化,屬于綜合題。
26.【答案】300;3×103。
【分析】(1)已知前15s行駛了總路程的一半,則15s~25s也運動了總路程的一半,
從圖中可知15s~25s時,轎車勻速運動的速度,根據速度公式可得出運動路程,進而得出前15s轎車運動的距離;
(2)15s~25s內轎車勻速直線運動,處于平衡狀態,根據PFv可知轎車受到的牽引力,進而得出阻力。
【解答】解:(1)已知前15s行駛了總路程的一半,則15s~25s也運動了總路程的一半,
從圖中可知15s~25s時,轎車勻速運動的速度為30m/s,
運動路程為s后=vt=30m/s×(25s﹣15s)=300m,
則前15s轎車運動的距離s前=s后=300m;
(2)20s~25s內轎車勻速直線運動,處于平衡狀態,根據PFv可知,轎車受到的阻力f=F牽3×103N。
故答案為:300;3×103。
【點評】本題考查速度公式、功率推導公式的應用,關鍵是從圖中得出有用信息。
27.【答案】(1)mgh;動能轉化為內能,直至動能為零;(2)0.2。
【分析】(1)已知物體的質量和A點到水平面的高度,根據W=Gh求得物體從A點滑到水平面時,重力做的功;克服摩擦力做功,機械能轉化為內能,根據斜面光滑,機械能不減小;
(2)結合兩次在水平面上克服摩擦力做功相等分析解答。
【解答】解:(1)物體從A點滑到水平面時,重力做的功為:W=Gh=mgh;
(2)甲圖中,物體在BC段運動時,克服阻力做功,將動能轉化為內能,直至動能為零;乙圖中,兩側都是光滑的圓弧槽,圓弧槽上運動時,機械能不減小,因而在水面上的運動的距離相等,故先來回運動4×0.7m=2.8m,然后再從B向左運動3m﹣2.8m=0.2m,最后物體靜止于水平面上的位置距B點0.2m。
故答案為:(1)mgh;動能轉化為內能,直至動能為零;(2)0.2。
【點評】克服摩擦力做功,機械能轉化為內能,根據斜面光滑,機械能不減小,結合兩次在水平面上克服摩擦力做功相等分析解答。
28.【答案】不變;。
【分析】(1)摩擦力大小的影響因素:壓力大小和接觸面的粗糙程度,壓力不變,接觸面粗糙程度不變,摩擦力大小不變;
(2)用W=Gh計算出載人橡皮圈的重力勢能,用效率公式η計算剛到水平草皮時載人橡皮圈的動能;用W=Fs計算出載人橡皮圈在水平減速帶滑行的長度。
【解答】解:(1)摩擦力大小的影響因素:壓力大小和接觸面的粗糙程度,當游客加速下滑的過程中,氣墊與滑道之間的壓力和接觸面的粗糙程度不變,摩擦力大小不變;
(2)載人橡皮圈的重力勢能:W=Gh=mgh
載人橡皮圈的動能W動=Wη=mghη;
載人橡皮圈在水平減速帶滑行的長度:。
故答案為:不變;。
【點評】本題考查機械能的轉化和滑動摩擦力大小的因素,明確影響滑動摩擦力大小的因素是解答此題的關鍵,難度不大。
29.【答案】(1)牽引力所做的功是360J;
(2)機器人消耗的電能是480J;
(3)電能轉化為機械能的效率是75%。
【分析】(1)根據G=mg,結合f=0.05G求出機器人受到的阻力,機器人勻速行駛時,機器人的牽引力與受到的阻力是一對平衡力,根據二力平衡條件可知機器人的牽引力,再根據W=Fs求出牽引力所做的功;
(2)根據速度公式求出機器人全程運動的時間,根據W=UIt求出機器人消耗的電能;
(3)根據效率公式求出電能轉化為機械能的效率。
【解答】解:(1)機器人重力為G=mg=36kg×10N/kg=360N,
受到阻力為f=0.05G=0.05×360N=18N,
機器人勻速行駛時,牽引力與受到的阻力是一對平衡力F=f=18N
牽引力所做的功W機=Fs=18N×20m=360J;
(2)運動時間為
20s。
機器人消耗的電能W電=UIt=24V×1A×20s=480J;
(3)電能轉化效率為

答:(1)牽引力所做的功是360J;
(2)機器人消耗的電能是480J;
(3)電能轉化為機械能的效率是75%。
【點評】本題考查功與電能的計算以及機械效率的計算,屬于中檔題。
30.【答案】(1)該過程中小明克服自身重力所做的功為180J;
(2)電動車在5﹣10秒內牽引力做功的功率為360W;
(3)減速慢行。
【分析】(1)根據G=mg得出小明的重力,根據W=Gh得出該過程中小明克服自身重力所做的功;
(2)根據G總=G+G車得出小明和電動平衡車的總重,電動平衡車在5﹣10s做速度為5m/s的勻速直線運動,處于平衡狀態,根據F=f=0.1G總得出所受的牽引力,根據PFv可知小明騎行過程中,電動車在5﹣10秒內牽引力做功的功率;
(3)從表格數據可知,在5米/秒的速度下,電動平衡車遇到突發情況時所需的制動(從發現情況到車停下)時間較長,故可給電動平衡車使用者提出建議為:減速慢行。
【解答】解:(1)小明的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N,
該過程中小明克服自身重力所做的功W=Gh=600Nm=180J;
(2)小明和電動平衡車的總重G總=G+G車=600N+120N=720N,
電動平衡車在5﹣10s做速度為5m/s的勻速直線運動,處于平衡狀態,所受的牽引力F=f=0.1G總=0.1×720N=72N,
根據PFv可知小明騎行過程中,電動車在5﹣10秒內牽引力做功的功率P=Fv=72N×5m/s=360W;
(3)從表格數據可知,在5米/秒的速度下,電動平衡車遇到突發情況時所需的制動(從發現情況到車停下)時間較長,故可給電動平衡車使用者提出建議為:減速慢行。
答:(1)該過程中小明克服自身重力所做的功為180J;
(2)電動車在5﹣10秒內牽引力做功的功率為360W;
(3)減速慢行。
【點評】本題考查功和功率的計算,綜合性強,難度適中。
31.【答案】(1)該車飛行的距離為20km;
(2)該車空載靜止在水平地面上時,對水平地面的壓強為3.4×104Pa;
(3)飛行汽車飛行過程中受到的阻力為2.5×103N。
【分析】(1)根據v計算該車飛行的距離。
(2)根據F=G=mg計算車空載靜止在水平地面上時,對水平地面的壓力,根據p計算對水平地面的壓強;
(3)車以72km/h的速度勻速直線飛行,根據f=F和PFv計算飛行汽車飛行過程中受到的阻力大小。
【解答】解:(1)由題知,該車在博覽會上飛行速度v=120km/h,飛行時間t=10minh,
這段時間內飛行距離:s=vt=120km/hh=20km;
(2)車空載靜止在水平地面上時,對水平地面的壓力:
F=G=mg=680kg×10N/kg=6800N,
對水平地面的壓強:
p3.4×104Pa;
(3)飛行汽車勻速直線飛行的速度v′=72km/h=20m/s,發動機輸出功率P=50kW=5×104W,
由f=F和PFv可得,飛行汽車飛行過程中受到的阻力:
f=F牽2.5×103N。
答:(1)該車飛行的距離為20km;
(2)該車空載靜止在水平地面上時,對水平地面的壓強為3.4×104Pa;
(3)飛行汽車飛行過程中受到的阻力為2.5×103N。
【點評】本題考查了速度、壓強和功率公式的應用,難度適中。
32.【答案】(1)為延長電池使用壽命,通常剩余電量為20%時充電較為合適。則該車充滿電后,最佳續航里程是266km;
(2)在額定功率下,該車以最高時速行駛時產生的牽引力為600N;
(3)其在充電時速度的最大值為10m/s。
【分析】(1)為延長電池使用壽命,通常剩余電量為20%時充電較為合適,已知總電能和百公里能耗,可得出最佳續航里程;
(2)根據P=Fv可知在額定功率下,該車以最高時速行駛時產生的牽引力;
(3)首先計算消耗的電能,然后計算充電過程中獲得的電能(大于克服阻力做的功),根據題中所給條件,利用公式W=Pt和t進行計算。
【解答】解:(1)由表中信息和題意可知,磷酸鐵鋰電池總電量為40kW h,百公里能耗為12kW h,為延長電池使用壽命,通常剩余電量為20%時充電較為合適,
則該車充滿電后,最多消耗的電能:W0=(1﹣20%)×40kW h=32kW h,
最佳續航里程:s266km(若取267km,則消耗的電能略大于32kW h);
(2)根據P=Fv可知在額定功率下,該車以最高時速行駛時產生的牽引力F600N;
(3)由題知,兩段充電區域的間距s2為10km,電池消耗的電能全部用于維持汽車行駛,所受阻力為1000N,
則電動汽車勻速行駛距離s2,所消耗的電能:W=fs2=1000N×10000m=1×107J;
則充電過程中獲得的電能:W′=W=1×107J;
由公式W′=P0t=P0可得,電動汽車在通過此段充電區域時的最大速度:
v10m/s,即汽車在充電時速度不能大于10m/s。
答:(1)為延長電池使用壽命,通常剩余電量為20%時充電較為合適。則該車充滿電后,最佳續航里程是266km;
(2)在額定功率下,該車以最高時速行駛時產生的牽引力為600N;
(3)其在充電時速度的最大值為10m/s。
【點評】本題考查電能和功率的計算,有一定難度。

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