【九年級(jí)下冊(cè)人教版物理】專題20 功和功率_第1頁(yè)
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專題20功和功率一.選擇題1.(2018?天津)中國(guó)選手張湘祥在奧運(yùn)會(huì)上獲得男子舉重62kg級(jí)冠軍,挺舉成績(jī)是176kg,圖為他比賽時(shí)的照片。他在挺舉過(guò)程中對(duì)杠鈴做的功最接近()A.600J B.1200J C.1800J D.3400J【解答】杠鈴的重力:G=mg=176kg×10N/kg=1760N,張湘祥的身高約為1.60m;在挺舉過(guò)程中把杠鈴舉高的高度為張湘祥的身高加上0.4m,即:h=1.60m+0.4=2.0m,在挺舉過(guò)程中對(duì)杠鈴做的功:W=Gh=1760N×2.0m=3520J。故選D。2.(2018?長(zhǎng)沙)下列關(guān)于功的說(shuō)法正確的是()A.小明用力推發(fā)生故障的汽車而未推動(dòng)時(shí),推力對(duì)汽車做了功B.吊車吊著重物沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)一段距離時(shí),吊車的拉力對(duì)重物做了功C.足球在水平地面上滾動(dòng)一段距離時(shí),重力對(duì)足球做了功D.舉重運(yùn)動(dòng)員從地面將杠鈴舉起的過(guò)程中,舉重運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做了功【解答】A、用力推發(fā)生故障的汽車而未推動(dòng)時(shí),只有力沒(méi)有距離;故推力對(duì)汽車沒(méi)有做功;故A錯(cuò)誤;B、吊車吊著重物沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)一段距離時(shí),拉力方向豎直向上,移動(dòng)距離的方向水平向前;兩個(gè)方向相互垂直,故吊車的拉力對(duì)重物沒(méi)有做功;故B錯(cuò)誤;C、足球在水平地面上滾動(dòng)一段距離時(shí),移動(dòng)距離的方向水平向前,重力的方向豎直向下;兩個(gè)方向相互垂直,故重力對(duì)足球沒(méi)有做功;故C錯(cuò)誤;D、運(yùn)動(dòng)員從地面將杠鈴舉起的過(guò)程中,力的方向豎直向上,移動(dòng)距離的方向也豎直向上,兩個(gè)方向一致;故舉重運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做功;故D正確;故選D。3.(2018?鹽城)小明將掉在地面上的物理書撿起來(lái)放在課桌上,他對(duì)課本所做功最接近于()A.0.02J B.0.2J C.2J D.20J【解答】一本物理課本的質(zhì)量m=200g=0.2kg,G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,課桌高度約為1m,人對(duì)課本做的功:W=Gh=2N×1m=2J。故選C。4.(2018?廣州)如圖所示,OQ是水平地面,物體在水平拉力作用下從O勻速直線運(yùn)動(dòng)到Q,OP段拉力F1為300N,F(xiàn)1做的功為W1,功率為P1;PQ段拉力F2為200N,F(xiàn)2做的功為W2,功率為P2.則()A.W1>W(wǎng)2 B.W1<W2 C.P1>P2 D.P1<P2【解答】由圖知,OP段的路程s1=4m,PQ段的路程s2=6m,OP段拉力F1做的功為:W1=F1s1=300N×4m=1200J,PQ段拉力F2做的功為:W2=F2s2=200N×6m=1200J,比較可知,W1=W2,故AB錯(cuò)誤;物體在水平拉力作用下從O勻速直線運(yùn)動(dòng)到Q,所以,物體在OP段和PQ段速度相同,又因?yàn)镕1>F2,所以根據(jù)P===Fv可知,P1>P2,故C正確,D錯(cuò)誤。故選C。5.(2018?淄博)如圖所示,AC>BC,在相同時(shí)間內(nèi)把同一物體分別沿斜面AC、BC勻速推上頂端,推力分別為F1、F2,功率分別為P1、P2,在不考慮摩擦的情況下()A.F1<F2,P1=P2 B.F1>F2,P1>P2 C.F1=F2,P1=P2 D.F1<F2,P1<P2【解答】不計(jì)摩擦,斜面AC傾斜角度小于BC,則AC>BC,所以物體沿AB運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力較小,即F1<F2;不計(jì)摩擦,使用光滑的斜面沒(méi)有額外功,拉力在兩斜面上做功相同(等于克服物體重力所做的功),即W1=W2;拉力做功相同,所用時(shí)間相同,根據(jù)P=可知,拉力做功的功率相同,即P1=P2。故選A。6.(2018?徐州)一輛汽車在平直公路上沿直線向前行駛,途中經(jīng)過(guò)一段泥濘路面,如果汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率始終保持不變,則汽車行駛路程s隨時(shí)間t的變化關(guān)系可能是()A. B. C. D.【解答】汽車在泥濘的路面行駛時(shí),受到的阻力變大了,需要增大其牽引力,所以汽車在整個(gè)行駛過(guò)程中,汽車的牽引力由小變大再變小,即經(jīng)過(guò)泥濘路面時(shí)牽引力變大,經(jīng)過(guò)泥濘路面后牽引力變小;汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率始終保持不變,經(jīng)過(guò)泥濘路面時(shí)牽引力變大,由P===Fv可知,汽車經(jīng)過(guò)泥濘路面時(shí)的速度會(huì)變小,經(jīng)過(guò)泥濘路面后速度會(huì)變大,且在經(jīng)過(guò)泥濘路面前后速度是相同的。在s﹣t圖象中,傾斜的直線表示s與t成正比,即物體做勻速直線運(yùn)動(dòng);且圖線越靠近s軸(傾角越大),說(shuō)明物體速度越大。A圖中,圖線是傾斜的直線,說(shuō)明汽車一直做勻速直線運(yùn)動(dòng),不符合題意;B圖中,圖線表示汽車的速度先變大后變小,不符合題意;C圖中,中間部分表示汽車往回行駛,不符合題意;D圖中,圖線表示汽車的速度先變小后變大,且經(jīng)過(guò)泥濘路面前后速度是相同的,符合題意。故選:D。7.(2018?棗莊)媽媽與小明進(jìn)行爬山比賽,他們選擇的起點(diǎn)、路徑和終點(diǎn)都相同,全程設(shè)為勻速運(yùn)動(dòng),媽媽的體重是小明的2倍,媽媽所用的時(shí)間是小明的3倍,若媽媽克服自身重力做功為W1、功率為P1,小明克服自身重力做功為W2、功率為P2,則下列關(guān)系正確的是()A.W1:W2=2:1P1:P2=6:1 B.W1:W2=2:3P1:P2=2:1C.W1:W2=2:1P1:P2=3:2 D.W1:W2=2:1P1:P2=2:3【解答】由題可知,媽媽與小明爬山的高度相同,媽媽的體重是小明的2倍,媽媽所用的時(shí)間是小明的3倍,由W=Gh可得,媽媽和小明克服重力做功之比:===;由P=可得,媽媽和小明克服重力做功的功率之比:==×=×=,故D正確。故選D。8.(2018?隨州)都市生活離不開(kāi)電梯,如圖,將電梯簡(jiǎn)化為“鋼繩拉著電梯箱在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)”模型。小剛同學(xué)乘坐電梯從一樓到五樓,電梯箱和人的總質(zhì)量為500kg,電梯上行受到軌道摩擦力為500N,鋼繩對(duì)電梯箱的拉力用T表示。電梯(底面)在A點(diǎn)(一樓地面)到B點(diǎn)(二樓地面)過(guò)程中速度在增加,用時(shí)4s:在B點(diǎn)到D點(diǎn)(四樓地面)過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng),用時(shí)4s:在D點(diǎn)到E點(diǎn)(五樓地面)過(guò)程中速度逐漸減小,用時(shí)四樓地面4s;每層樓高3m,(g取10Nkg),下面說(shuō)法正確的是()A.電梯從A點(diǎn)到B點(diǎn)過(guò)程中,鋼繩拉力T做功1.65×104JB.電梯從B點(diǎn)到C點(diǎn)過(guò)程中,鋼繩拉力T做功的功率4.125×103WC.電梯從C點(diǎn)到D點(diǎn)過(guò)程中,鋼繩拉力T做功的功率8.25×103WD.電梯從D點(diǎn)到E點(diǎn)過(guò)程中,鋼繩拉力T=5.5×103N【解答】電梯廂和人的總重力G=mg=500kg×10N/kg=5000N,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),鋼繩的拉力T=G+f=50000N+500N=5500N,電梯從A點(diǎn)到B點(diǎn)過(guò)程中,加速運(yùn)動(dòng),T′>5500N,A、鋼繩拉力T做功W>Ts=5500N×3m=1.65×104J,故A錯(cuò)誤;B、電梯從B點(diǎn)到C點(diǎn)過(guò)程中,做勻速運(yùn)動(dòng),上升一層樓高,s=3m,用時(shí)t=2s,拉力做的功W1=Ts=5500N×3m=1.65×104J,鋼繩拉力T做功的功率P===8.25×103W,故B錯(cuò)誤;C、電梯從C點(diǎn)到D點(diǎn)過(guò)程中,做勻速運(yùn)動(dòng),上升一層樓高,s=3m,用時(shí)t=2s,拉力做的功W1=Ts=5500N×3m=1.65×104J,鋼繩拉力T做功的功率P===8.25×103W,故C正確;D、電梯從D點(diǎn)到E點(diǎn)過(guò)程中,減速運(yùn)動(dòng),T″<5500N,故D錯(cuò)誤。故選:C。9.(2018?德州)兩次水平拉動(dòng)同一物體在同一水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),兩次物體運(yùn)動(dòng)的路程(s)一時(shí)間(t)圖象如圖所示,根據(jù)圖象,下列判斷正確的是()A.兩次物體運(yùn)動(dòng)的速度:v1<v2B.兩次物體所受的拉力:F1>F2C.0﹣6s兩次拉力對(duì)物體所做的功:W1>W(wǎng)2D.0﹣6s兩次拉力對(duì)物體做功的功率:P1<P2【解答】A、由圖象可知,在相同時(shí)間內(nèi),物體第一次通過(guò)的路程大于第二次通過(guò)的路程,所以v1>v2;故A錯(cuò)誤;B、同一物體,則重力相等,對(duì)水平面的壓力相等;同一水平面上,則接觸面的粗糙程度相同,故兩次拉動(dòng)物體時(shí),物體受到的摩擦力相等;由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),說(shuō)明物體受到的拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力,大小相等,所以,兩次物體所受的拉力:F1=F2=f;故B錯(cuò)誤;C、由圖象可知,0~6s物體第一次通過(guò)的路程大于第二次通過(guò)的路程,又知兩次拉力相等,根據(jù)W=Fs可知,0~6s兩次拉力對(duì)物體所做的功:W1>W(wǎng)2;故C正確;D、0~6s,時(shí)間相同,且W1>W(wǎng)2;根據(jù)P=可知,0~6s兩次拉力對(duì)物體做功的功率:P1>P2;故D錯(cuò)誤。故選C。10.(2018?眉山)小李將一排球豎直向上拋出,排球離開(kāi)手后豎直向上運(yùn)動(dòng)到一定高度又落回地面,不計(jì)空氣阻力,關(guān)于排球離開(kāi)手后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.排球在上升過(guò)程中小李對(duì)排球做功B.排球在下落過(guò)程中排球的動(dòng)能減小C.排球在上升過(guò)程中排球受到一個(gè)豎直向上的力D.排球在下落過(guò)程中排球所受的重力做功越來(lái)越快【解答】A、排球在上升過(guò)程中,小李不再對(duì)排球施加力,所以小李對(duì)排球不做功,故A錯(cuò)誤;B、排球在下落過(guò)程中,質(zhì)量不變,速度逐漸變大,排球的動(dòng)能變大,故B錯(cuò)誤;C、排球在上升過(guò)程中,不計(jì)空氣阻力,排球只受到豎直向下的重力作用,故C錯(cuò)誤;D、功率是反映做功快慢的物理量;排球在下落過(guò)程中,重力做功的功率P===Gv;由于排球下落時(shí)速度越來(lái)越快,所以重力做功的功率越來(lái)越大,即重力做功越來(lái)越快;故D正確。故選D。二.填空題11.(2018?臨沂)新能源汽車因節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)深受廣大家庭的喜愛(ài)。小明爸爸駕駛電動(dòng)汽車在平直公路上勻速行駛12km,用時(shí)10min。已知該車的總質(zhì)量為1.6×103kg,行駛中阻力為車重的0.05倍,此過(guò)程中該車牽引力做功9.6×106J,功率為16kW.(g=10N/kg)【解答】由于車做勻速直線運(yùn)動(dòng),則牽引力等于阻力,則牽引力:F=f=0.05G=0.05mg=0.05×1.6×103kg×10N/kg=800N;汽車做的功W=Fs=800N×12000m=9.6×106J;汽車的功率為:P===16000W=16kW;【答案】9.6×106;16。12.(2018?德陽(yáng))圖甲所示的鐵塊重力G=4N,被吸附在豎直放置且足夠長(zhǎng)的磁性平板上,當(dāng)它在豎直方向上拉力F=6N的作用下向上運(yùn)動(dòng)時(shí),鐵塊受到的摩擦力為2N;鐵塊此時(shí)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示,則4s內(nèi)拉力F做功是4.8J?!窘獯稹坑梢覉D可見(jiàn),鐵塊在豎直方向上運(yùn)動(dòng)時(shí),速度保持不變,因此鐵塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),鐵塊受到平衡力的作用。在豎直方向上受到豎直向下的重力G、豎直向下的摩擦力f和豎直向上的拉力F,根據(jù)平衡力的特點(diǎn),故鐵塊受到摩擦力大小f=F﹣G=6N﹣4N=2N。根據(jù)v=可得,鐵塊在4s內(nèi)升高的距離s=vt=0.2m/s×4s=0.8m,因此拉力F做的功W=Fs=6N×0.8m=4.8J?!敬鸢浮?;4.8。13.(2018?云南)如圖甲所示,張華用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此過(guò)程中,推力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖乙所示,木箱運(yùn)動(dòng)速度v的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖丙所示,則1﹣3s木箱做變速(選填“勻速”或“變速”)運(yùn)動(dòng);3~5s推力對(duì)木箱做的功是400J.【解答】由v﹣t圖象可知,1~3s內(nèi)木箱的速度逐漸增大,則木箱做變速運(yùn)動(dòng);從F﹣t圖象可知,3~5s木箱受到的推力F=200N,由v﹣t圖象可知,3~5s木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng),其速度為1m/s,3~5s木箱移動(dòng)的距離:s=vt=1m/s×2s=2m,3~5s推力對(duì)木塊做的功:W=Fs=200N×2m=400J?!敬鸢浮孔兯伲?00。14.(2018?自貢)如圖所示,一物體在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的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所做的功為W2,功率為P2,則W1=W2,P1>P2(選填“>”“<”或“=”)【解答】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(duì)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(duì)平衡力,大小相等,即F1=F2=f;物體運(yùn)動(dòng)的距離都為10m,且F1=F2,由W=Fs可知W1=W2;由題意可知v1>v2,且F1=F2,由P===Fv可知,P1>P2?!敬鸢浮?;>。15.(2018?邵陽(yáng))如圖所示,重10N的物體A在水平拉力F的作用下,沿水平方向以0.4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)了2s,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4N,物體A所受重力做的功為0J?!窘獯稹课矬wA在水平拉力F的作用下,沿水平方向以0.4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)了2s,雖然物體A受力,也移動(dòng)了距離,但物體A在重力的方向上沒(méi)有移動(dòng)距離,所以重力沒(méi)做功,即重力做功為0J。【答案】0。16.(2018?紹興)兩個(gè)完全相同的物體A、B,重均為20牛。(1)在10牛的水平推力作用下兩者同時(shí)以2米/秒的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),如圖甲,當(dāng)物體通過(guò)的距離為3米時(shí),推力所做的功為30焦。(2)若物體A、B在15牛的推力作用下以3米/秒的速度在另一水平面上作勻速直線運(yùn)動(dòng),如圖乙,則此時(shí)A對(duì)B的推力為7.5牛?!窘獯稹浚?)推力所做的功為:W=Fs=10N×3m=30J;(2)若物體A、B在15N的推力作用下以3m/s的速度在另一水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)二力平衡可知,推力與摩擦力是一對(duì)平衡力,故AB整體的摩擦力為15N;由于A、B完全相同,接觸面相同、壓力相同,故AB各自受到地面的摩擦力是相同的,總摩擦力為15N,則B受到的地面的摩擦力為15N×=7.5N;B做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A對(duì)B的推力與B受到的摩擦力是一對(duì)平衡力,故A對(duì)B的推力為7.5N?!敬鸢浮浚?)30;(2)7.5。17.(2018?玉林)如圖所示,長(zhǎng)為40cm、重為10N的勻質(zhì)杠桿可繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力F,將杠桿緩慢地由與水平方向夾角為30°的位置拉至水平位置(忽略摩擦阻力),在這個(gè)過(guò)程中,力F的大小將增大(選填“增大”“不變”或“減小”),力F所做的功為1J?!窘獯稹吭诟軛U緩慢地由與水平方向夾角為30°的位置拉至水平位置的過(guò)程中,動(dòng)力臂L的長(zhǎng)度沒(méi)有變化,阻力G的大小沒(méi)有變化,而阻力臂L卻逐漸增大;由杠桿的平衡條件知:F?L=G?L′,當(dāng)L、G不變時(shí),L′越大,那么F越大,因此拉力F在這個(gè)過(guò)程中逐漸增大;物體重心上升的高度h=Lsin30°=×40cm×=10cm=0.1m,拉力做的功W=Gh=10N×0.1m=1J。【答案】增大;1。18.(2018?遂寧)小麗同學(xué)用水平力F拉動(dòng)如圖所示裝置,使重100N的A物體4s內(nèi)在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)了80cm,物體B重50N(物體B與A始終接觸),此過(guò)程中地面受到的摩擦力為10N,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為8N.若不計(jì)輪重、彈簧測(cè)力計(jì)重、繩重和繩與滑輪間摩擦,則滑輪移動(dòng)的速度為0.1m/s,物體A受到B施加的摩擦力水平向右(選填“水平向左”“水平向右”或“為零”),水平拉力F為36N,水平拉力F的功率為3.6W?!窘獯稹课矬w移動(dòng)的速度v物===0.2m/s,滑輪移動(dòng)的速度v輪=v物=×0.2m/s=0.1m/s;因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ?,相互作用力大小相等,方向相反,而物體B受到A的摩擦力fB=8N,所以,物體A受到B施加的摩擦力fB=fB=8N,方向水平向右。物體A受到向左的拉力等于地面對(duì)A的摩擦力f地加上物體A受到B施加的摩擦力fA,F(xiàn)左=f地+fA=10N+8N=18N,滑輪為動(dòng)滑輪,水平拉力F為F左的2倍,故F=2F左=2×18N=36N,則拉力做功功率P===Fv=36N×0.1m/s=3.6W?!敬鸢浮?.1;水平向右:36:3.6。19.(2018?樂(lè)山)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3×103N.此時(shí)汽車的功率為60kW?!窘獯稹科囎鰟蛩龠\(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=0.2×1500kg×10N/kg=3×103N;汽車的速度:v=72km/h=20m/s;汽車的功率:P===Fv=3×103N×20m/s=6×104W=60kW?!敬鸢浮?×103;60。三.計(jì)算題20.(2018?成都)成都IE在大力發(fā)展包括無(wú)人機(jī)在內(nèi)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)??爝f行業(yè)的一些公司積極嘗試無(wú)人機(jī)送貨,如圖所示。一架無(wú)人機(jī)載著貨物沿豎直方向勻速上升5m,該貨物質(zhì)量為3.6kg、體枳為2.4×10﹣3m3.g取10N/kg。求:(1)貨物的密度;(2)提升貨物所做的功?!窘獯稹浚?)貨物的密度:ρ===1.5×103kg/m3;(2)提升貨物所做的功:W=Gh=mgh=3.6kg×10N/kg×5m=180J?!敬鸢浮浚?)1.5×103kg/m3;(2)180J。21.(2018?重慶)如圖所示,某公司研發(fā)的智能服務(wù)機(jī)器人,它具有凈化室內(nèi)空氣、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50N的牽引力作用下,以0.5m/s的速度在水平地面勻速直線行駛60s,求:(1)它行駛的路程;(2)此過(guò)程中牽引力所做的功。【解答】(1)因?yàn)関=,所以它行駛的路程:s=vt=0.5m/s×60s=30m;(2)此過(guò)程中牽引力所做的功:W=Fs=50N×30m=1500J。【答案】(1)30m;(2)1500J。22.(2018?山西)每天都會(huì)有許多全國(guó)各地的人民群眾,來(lái)到天安門廣場(chǎng)觀看升國(guó)旗儀式。天安門廣場(chǎng)上的國(guó)旗,每天都會(huì)隨太陽(yáng)一起升起,25000次零失誤。奇跡。天安門廣場(chǎng)上的國(guó)旗總重為175N,升旗時(shí)(如圖),國(guó)旗上升高度為30m,所使用時(shí)間2分07秒,求解下列問(wèn)題:(1)國(guó)旗上升的平均速度是多少?(保留一位小數(shù))(2)將國(guó)旗沿豎直方向勻速升高30m,拉力對(duì)國(guó)旗做的功是多少?(3)若某持槍戰(zhàn)士總重約為700N,估算該戰(zhàn)士站立時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)?!窘獯稹浚?)國(guó)旗上升的時(shí)間:t=2min7s=127s,國(guó)旗上升的平均速度:v==≈0.2m/s;(2)拉力對(duì)國(guó)旗做的功:W=Fs=Gh=175N×30m=5250J;(3)戰(zhàn)士雙腳站立時(shí)與地面的接觸面積約為:S=500cm2=5×10﹣2m2,戰(zhàn)士對(duì)地面的壓力:F=G=700N,該戰(zhàn)士站立時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng):p===1.4×104Pa?!敬鸢浮浚?)0.2m/s;(2)5250J;(3)1.4×104Pa。23.(2018?烏魯木齊)如圖所示,長(zhǎng)1m,重5N的勻質(zhì)杠桿OB連接在豎直墻壁的0點(diǎn),在杠桿的中點(diǎn)A處懸掛45N的重物。固定在A點(diǎn)的繩子跨過(guò)定滑輪,在拉力F作用下使杠桿在水平位置平衡,此時(shí)∠OAC=45°.不計(jì)繩子重力和轉(zhuǎn)動(dòng)部分的摩擦,求:(1)緩慢地將杠桿從水平位置轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置的過(guò)程中,拉力做的功;(2)杠桿從水平位置逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)多大角度后,繩子拉力開(kāi)始小于50N?!窘獯稹浚?)圖中為定滑輪,不計(jì)繩子重力和轉(zhuǎn)動(dòng)部分的摩擦,則拉力F做的功等于克服杠桿與物重所做的功。根據(jù)題意可知,杠桿O長(zhǎng)1m,將杠桿從水平位置轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置的過(guò)程中,杠桿和重物上升的高度h=OB=×1m=0.5m;即W=W杠+W物=G杠h+G物h=5N×0.5m+45N×0.5m=25J;(2)如圖,由題可知,∠OAC=45°,所以O(shè)C=OA,根據(jù)杠桿平衡條件可得:G×OM=F×ON,當(dāng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至某一角度時(shí),拉力F=50N,則50N×OM=50×ON,所以,OM=ON,又OC=OA,根據(jù)三形知識(shí)可得:∠MOA′=∠A′ON=∠NOC=30°?!敬鸢浮浚?)25J;(2)50N。24.(2018?宿遷)游泳運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為75kg,仰泳時(shí)受到的水平平均動(dòng)力為30N,在60s內(nèi)前進(jìn)了100m。(1)求在60s內(nèi)水平動(dòng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功的功率;(2)如圖所示,該運(yùn)動(dòng)員能以仰泳姿勢(shì)靜躺在水中,露出水面的頭部體積可以忽略不計(jì),請(qǐng)估算運(yùn)動(dòng)員的體積。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)【解答】(1)水平動(dòng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功:W=Fs=30N×100m=3000J,則水平動(dòng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功的功率:P===50W。(2)因?yàn)樵撨\(yùn)動(dòng)員漂浮在水面上,所以運(yùn)動(dòng)員受到的浮力:F浮=G=mg=75kg×10N/kg=750N,由F浮=ρ水gV排得,運(yùn)動(dòng)員排開(kāi)水的體積:V排===0.075m3,因?yàn)槁冻鏊娴念^部體積可以忽略不計(jì),所以,運(yùn)動(dòng)員的體積V=V排=0.075m3?!敬鸢浮浚?)50W;(2)0.075m3。25.(2018?內(nèi)江)步行是一種簡(jiǎn)易方便的健身運(yùn)動(dòng),人正常步行時(shí),步距(指步行一步的距離)變化不大,步距還可作為身體上的一把“尺子”。小東測(cè)出自己的步距為0.5m,他正常步行1min走了180步。小東根據(jù)自己的腿長(zhǎng)和步距畫出了如圖所示的步行示意圖,對(duì)步行時(shí)重心的變化進(jìn)行了分析,當(dāng)兩腳一前一后著地時(shí)重心降低,而單腳著地邁步時(shí)重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。(已知小東的腿長(zhǎng)是65cm,質(zhì)量是50kg)(g取10N/kg)求:(1)小東正常步行的速度是多少?(2)小東每走一步克服重力所做的功是多少?(3)小東正常步行克服重力做功的功率是多少?【解答】(1)小東1min經(jīng)過(guò)的路程為:s=0.5m×180=90m,他的步行速度為:v=═=1.5m/s;(2)重心升高的高度h=65cm﹣=5cm=0.05m;小東每走一步克服重力所做的功:W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.05m=25J;(3)1min做的總功:W總=180W=180×25J=4500J,功率:P===75W。【答案】(1)1.5m/s;(2)25J;(3)75W。26.(2018?瀘州)如圖甲所示的滑輪組裝置,不計(jì)繩重和摩擦,繩對(duì)滑輪的拉力方向均為豎直方向。用該滑輪組提升放置在水平地面上重為G=80N的重物到高處。用豎直向下的拉力拉繩的自由端,拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示,重物上升的速度v隨時(shí)間t變化的圖象如圖丙所示。已知在2s~4s內(nèi)重物上升的豎直高度為2m,求:(1)在4s~6s內(nèi),重物克服重力做功的功率;(2)在2s~4s內(nèi),繩自由端下降的平均速度;(3)在0~2s內(nèi),重物對(duì)地面的壓力大小?!窘獯稹浚?)由圖丙可知,在4s~6內(nèi),重物做勻速直線運(yùn)動(dòng),其速度v3=2.0m/s,由P===Fv得,重物克服重力做功的功率:P=Gv3=80N×2.0m/s=160W。(2)由圖甲可知,連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2,已知在2s~4s內(nèi)重物上升的豎直高度為2m,則繩子自由端移動(dòng)的距離:s=nh=2×2m=4m,所用的時(shí)間t=4s﹣2s=2s,則在2s~4s內(nèi),繩自由端下降的平均速度:v===2m/s。(3)由丙圖可知,物體在4s~6s內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由圖乙可知此時(shí)的拉力F3=50N,因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦,則由F=(G物+G動(dòng))得,動(dòng)滑輪的重力:G動(dòng)=nF3﹣G物=2×50N﹣80N=20N,在0~2s內(nèi),由圖乙可知此時(shí)的拉力F1=30N,把動(dòng)滑輪和重物看成整體,則這個(gè)整體受到向下的總重力、向上的支持力以及2股繩子向上的拉力而處于靜止?fàn)顟B(tài),由力的平衡條件得,F(xiàn)支+2F1=G+G動(dòng),則地面對(duì)物體的支持力:F支=G動(dòng)+G物﹣2F1=20N+80N﹣2×30N=40N,根據(jù)力的作用是相互的可知,此過(guò)程中重物對(duì)地面的壓力:F壓=F支=40N。【答案】(1)160W;(2)2m/s;(3)40N。27.(2018?湖州)在拓展課上,小泉同學(xué)模擬某建筑工地上拉動(dòng)工件的情景,設(shè)置了如圖所示的滑輪組。他用該滑輪組在4秒內(nèi)將一個(gè)重為100牛的物體,沿著水平地面勻速拉動(dòng)了2米。人的拉力為18牛,物體移動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為物重的0.35倍,不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦。求:(1)人的拉力所做的功。(2)人的拉力做功的功率。(3)動(dòng)滑輪受到的重力?!窘獯稹浚?)由圖知,n=2,則繩端移動(dòng)的距離:s繩=ns物=2×2m=4m,人的拉力所做的功:W=Fs繩=18N×4m=72J;(2)拉力F做功的功率:P===18W;(3)因?yàn)槲矬w移動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為物重的0.35倍,所以物體受到的摩擦力:f=0.35G=0.35×100N=35N;因物體勻速移動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài),物體受到的拉力F拉和摩擦力是一對(duì)平衡力,所以,滑輪組對(duì)物體的拉力:F拉=f=35N,不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦,由F=(G動(dòng)+F拉)可得,動(dòng)滑輪的重力:G動(dòng)=nF﹣F拉=2×18N﹣35N=1N?!敬鸢浮浚?)72J;(2)18W;(3)1N。28.(2018?德州)我國(guó)首款大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600如圖所示,該飛機(jī)蓄滿水后總質(zhì)量53.5t。為檢測(cè)飛機(jī)性能,先后進(jìn)行了模擬滅火和水面滑行測(cè)試。在滅火測(cè)試中:飛機(jī)盤懸在火場(chǎng)上方150m處,將所蓄水分次投下,每次投水200kg,用時(shí)20s到達(dá)地面。在水面滑行測(cè)試中:飛機(jī)在水平面上以10m/s的速度

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