中考物理基础篇第12讲机械功功率附强化训练题Word格式.docx
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12.2.1理解“功”的意义
物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”或“工作”的含义不同。
在物理学中，“做功”是指作用在物体上的力F和物体在力的方向上通过的一段距离S这两个必要因素同时存在的物理过程。
这两个因素缺一不可，缺少了其中任何一个条件，物理上就说没有做功。
根据做功的两个必要因素，下面三种情况中力没有做功。
（1）物体受到力的作用，但没有通过距离。
例如人用力推一个笨重的物体而没有推动；
一个举着物体不动，力都没有对物体做功。
（2）物体不受外力，例如物体由于惯性做匀速直线运动，物体虽然通过了一段距离，但物体没有受到力的作用，没有力做功。
（3）物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直。
例如人在水平面上推车前进，重力的方向是竖直向下的，车虽然通过了距离，但在重力方向上没有通过距离，因此重力没有对车做功。
12.2.2理解功率的另一个单位：
马力
日常生活中人们经常说，这台手扶拖拉机是10马力的，那辆汽车是75马力的，这台空调是1匹、1.5匹等等。
匹或马力在历史上是常用的功率的单位，现在国际单位制中已不采用，但在日常生活中还在使用。
关于马力的来由，18世纪后半叶，由于改进蒸汽机而出名的英国发明家瓦特（1736-1819），为了找到功率的计量单位，日夜苦思冥想。
有一天，他从邻近的酒坊里借了一匹特别强壮的马，找来一根绳子，绳子的一端拴在马上，另一头绕过定滑轮绑在1000磅（1b）的重物上。
马向前跑，重物就向上提升。
当时马用了1min时间把重物提升了33英尺（ft），功率是550磅英尺/秒（1b·
ft/s）。
瓦特就把这个功率定义为1马力，用它作文功率的单位。
由于换算起来很不方便，我国和世界上绝大多数国家后来都规定1马力=735W。
需要注意的是，马力只是功率的单位，不是一匹马的功率。
在长时间内一匹马做功的功率一般只有0.4~0.6马力。
在特殊情况下，像马车陷在泥地里，一匹壮马能够产生近10马力的功率，把车子拉出来。
人正常劳动的功率一般是0.05~0.1马力。
12.2.3理解p=F·
v的物理意义
功率是表示做功快慢的物理量。
功率的大小跟功和做功的时间两个因素有关，并由它们的比值决定。
由功率的定义式P=W/和功的计算式W=Fs，可推导得到P=F·
v，即已知力与速度可以计算功率。
当作用在物体上的力不变，利用P=F·
v，计算功率时，若速度是运动物体在某一时刻的速度，则功率就对应于该时刻的功率，速度改变，且方向与F一致时，则计算出的功率也随v改变而改变。
例如汽车爬坡时，由于汽车发动机的功率是一定的，根据公式P=F·
v可知，汽车的牵引力跟速度成反比，牵引力较大时，速度相应减小。
司机采取的措施是换挡降速，以获得较大的牵引力。
12.2.4如何理解功的原理
在不考虑摩擦和机械自重的情况下，可以得出：
使用任何机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功。
我们把它叫做理想机械。
在理想机械中，动力对机械所做的功等于机械对物体所做的功。
例如使用斜面提升重力为G的物体，斜面长和高分别为L和h，用沿斜面方向的拉力F将物体拉到斜面的顶端。
在不考虑斜面摩擦的情况下，利用机械（斜面）做的功W1=W2，即FL=Gh，得到F=h/L·
G。
说明利用斜面提升物体时，沿斜面方向的拉力F是物体重力G的h/L倍，因此使用斜面可以省力。
考虑摩擦和机械自重的机械，又叫实际机械。
在实际机械中，人们对机械所做的功W总等于不用机械直接对物体所做的功W有用与使用机械不得不做的额外功W额外之和，即W总=W有用+W额外。
综上所述，功的原理对所有机械，包括理想机械、实际机械、考虑摩擦还是不考虑摩擦的机械等，都普遍适用。
因而人们称它为“黄金定律”。
12.3例题解析
12.3.1功的计算与判断
例1冰块在水平的光滑冰面上匀速滑行时，分析冰块所受到的力是否对冰块做功？
【点拨】分析冰块的受力情况。
冰在光滑的冰面上滑行时，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力。
“光滑”冰面表示摩擦力不计，而冰块在水平的光滑冰面上做的是匀速运动，它的滑行是惯性运动。
【解答一】分析冰块的受力情况可知，当冰块在光滑的冰面匀速滑行时，冰块只受到重力和冰面支持力，方向分别是竖直向下和竖直向上。
所以冰块虽在冰面上移动了距离，但此距离与所受重力、支持力垂直，根据做功的两个必要因素，说明没有力对物体做功。
【解答二】根据计算公式W=Fs，这里“s”必须是物体在力的方向上通过的距离。
对于重力G做功，W=G·
0,=0J；
对于支持力N做功，W=N·
0,=0J，而在水平方向上，W=0·
s=0J，所以没有力对物体做功。
【反思】如果冰块在水平的粗糙的地面上匀速滑行时，则冰块在水平方向将受到拉力（假设拉力的方向是水平方向）的作用，并在力的方向上通过了一段距离，那么这个力将对冰块做功。
例2一个人用330N的力推着重力为1500N的小车，使它在水平路面前进了2m，则人对小车做的功是（）
A.3000JB.600JC.条件不足，无法计算D.不能确定人是否做功
【点拨】要确定人用力推小车做的功，要分析小车在水平路面上前进的距离是否为在推力方向通过的距离。
【解析】由题意可知，人用推力推小车前进了一段距离，说明人对小车做了功，但题目中没有明确人推小车的力一定是水平方向，因此推力所做的功不一定是600J.
【答案】C
【反思】在分析和计算力对物体做的功时，必须抓住功的两个必要因素，并注意两个物理量的对应关系，才能准确计算和判断作用力对物体做的功。
12.3.2功率概念的理解和计算
例3举重运动员把980N的杠铃举高2m，然后在空中停留10s，问运动员功做了多少功？
头2s内、后10s内和整个过程的功率分别多大？
【点拨】根据功率的定义，分析举重运动员在各个时间段是否做功。
【解答】根据功的计算公式W=FS.举重运动员要匀速举起杠铃，必须克服杠铃的重力做功，即F=G=980N，而在力的方向上通过的距离S=2m，所以
W=FS=980N·
2m=1.96·
103J
根据功率的公式P=W/t=，可得头2s内的功率
P=W/t=1.96·
103J/2s=980W
而后10s内杠铃停在空中，人对杠铃虽有向上的作用力，但杠铃在此力的方向上没有移动距离，所以后10s内人对杠铃没有做功，因而功率等于零。
在整个过程内做的功仍是1.96·
103J，时间共12s，所以
P总=W/t=1.96·
103J/12s=163W
【答案】1.96·
103J980W0W163W
【反思】功率是反映物体做功快慢的物理量，不表示做功的多少。
运动员在不同的时间内可以做相同的功，但做功的快慢是不同的，即功率不同。
因此在计算功率时，应把握好做功和对应的时间。
11.3.3公式P=Fv的应用
例4汽车发动机的功率为100kw，汽车的速度可达到90km/h，如果把该发动机装在汽船上，汽船的速度只能达到30km/h,，则汽车和汽船行驶时受到的阻力之比是多少？
【点拨】当汽车或汽船分别以相同的额定功率行驶，速度分别达到最大时，牵引力等于阻力，即F=f。
【解答】由公式P=Fv得，f1：
f2=v2：
v1=30km/h：
90km/h=1:
3
【答案】1:
【反思】应用公式P=Fv,要注意个物理量的对应关系，在功率不变时，F与v是反比关系。
例如，汽车上桥时，旺旺减小行驶的速度，用以增大上桥的动力。
12.3.4功的原理的应用
例5将质量相同的甲乙两物体，分别沿BA和CA两个光滑斜面底端匀速拉到顶端，如图12-1所示，如果所用的时间相同，则拉力（）
A.F甲做的功比F乙大，F甲的功率比F乙大
B.F甲做的功比F乙大，F甲的功率比F乙小
C.F甲和F乙做的功相同，功率不同
D.F甲和F乙做的功和功率相同
【点拨】甲乙两个物体的质量相同，所受到的重力也相同，由于它们在拉力的作用下沿光滑的斜面到达同一高度，则机械（斜面）克服重力做的功是相同的。
【解析】由题意m甲=m乙，则G甲=G乙
根据功的原理，W动=W阻=Gh，得出F甲和F乙所做的功相同。
又因为它们做功的时间也相同，所以F甲和F乙做功的功率也相同。
【答案】D
【反思】解决这类问题关键是分析两部分的功：
即外力对机械所做的功和机械对物体所做的功。
在不考虑摩擦和机械自重等理想情况下，这两部分功是相等的。
例6如图12-2所示，用动滑轮提升物体，作用在绳子上的拉力是400N，如果2s内将物体匀速提高4m，那么拉力做的功和功率各多大？
（不考虑滑轮重力和摩擦）
【点拨】运用功的计算公式W=FS，要注意力F与通过的距离s的对应关系。
在这个问题中，拉力F通过的距离S是物体上升距离h的2倍，即s=2h。
【解答】设s和h分别表示拉力移动的距离和物体上升的距离，根据功的原理可以得到W动=W阻，可得Fs=Gh，由动滑轮的特点可知s=2h，所以W动=Fs=400N·
（2·
4m）=3.2·
103J，则P=W/t=3.2·
103J/2s=1.6·
103W
【答案】3.2·
103J1.6·
【反思】如同例5，滑轮也属机械，同样可以应用功的原理解决这类问题，关键是搞清绳子自由端移动的距离s和物体上升距离h的倍数关系：
s=nh。
（其中n为绳子的股数）
A卷
1.做功有两个必要因素，一是作用在物体上的力，二是物体________________。
用20N的水平拉力，使质量为10kg的物体，沿着水平方向匀速前进50m，则拉力做功___________J，重力做功______________J。
2.起重机吊着500kg物体，水平匀速地移动了4m，则钢丝绳拉力做功为__________J，物体重力做功_____________J。
3.某人用1min时间扛着重为300N的木头走上一个长为40m、高为8m的斜坡，他对木头做功为_________J，功率为__________W。
4.功的原理是：
使用机械时动力对机械所做的功等于________________________所做的功，即使用任何机械都____________________。
若使用长是高5倍的斜面，那么用200N的力最多可以把_____________N的重物推上斜面。
5.一个人把重为100N的水桶从井中的水面匀速拉起，水面到井口的高度为3m，接着他又沿水平方向匀速前进了10m，则这个人对水桶共做了__________J的功。
6.下列说法中，正确的是（）
A.用力越大，物体移动的距离越大，力做的功一定越大
B.对物体做的功越多，物体受到的力一定越大
C.力的大小一定，力所做的功与物体移动的距离成正比
D.力的大小一定，力对物体所做的功越大，物体在力的方向上移动的距离就越大
7.在下列几种情况中，有力对物体做功的是（）
A.用力提着物体，沿水平方向匀速运动
B.用力托住物体静止不动
C.物体由于惯性，在光滑的水平面上运动
D.重物从高处自由下落
8.质量为10kg的物体从1m高的桌面上掉到地上，下列说法正确的是（）
A.物体做了98J的功
B.重力对物体做了98J的功
C.桌子对物体做了98J的功
D.没有力对物体做功
9.一颗质量为20kg的子弹从枪膛中水平射出，子弹在枪内受火药爆炸后产生的气体的平均作用力为500N，枪膛长为40cm，射出后子弹在空中飞行1000m，则气体对子弹所做的功为（）
A.0J
B.200J
C.500000J
D.无法计算
10.一只重为50N的木箱放在水平面上，用10N的水平拉力拉木箱前进，所做的功为60J，则（）
A.木箱受到的摩擦力可能为10N
B.木箱前进的距离一定是1m
C.木箱在水平面上一定做匀速直线运动
D.无法判断
11.甲用力推一辆小车，经过3min小车在力的方向上前进了50m，乙用同样大小的力推另一辆小车，经过6min小车在力的方向上前进了相同的距离，那么（）
A.甲和乙做的功一样多
B.甲做的功多
C.乙做的功多
D.乙做的功比甲快
12.某人用脚把重10N的球水平踢出，球在地面上滚动8m才停下来，在滚动过程中，重力对球做的功和人对球所做的功分别为（）
A.0J，0J
B.80J，0J
C.0J，80J
D.80J，80J
13.如图12-3所示，物体A重25N，用大小为5N的水平拉力F拉滑轮，使物体A移动的距离为6m，则拉力F做的功和重力做的功为（）
A.15J，75J
B.30J，0J
C.15J，0J
D.30J，75J
14.使用机械做功时，下列说法正确的是（）
A.功率大的机器一定比功率小的机器做功多
B.功率大的机器一定比功率小的机器做功快
C.功率小的机器可能比功率大的机器做功快
D.功率小的机器的效率一定较大
15.要想增大功率，可采用的方法是（）
A.做一定量的功，减少做功的时间
B.做一定量的功，增加做功的时间
C.增加做单位功所需的时间
D.增加做的功
16.某木工平均用100N的力拉或推锯子，锯条每次平均移动的水平距离为50cm，每拉或推一次锯，锯条平均深入2mm，现要把20cm厚的木头锯断，他必须做功多少焦？
17.如图12-4所示，要把重为600N的货物提高3m，拉力F至少多大？
绳端移动的距离为多少？
拉力F所做的功为多少？
（不计摩擦和滑轮的重力）
18.载重汽车在水平公路上匀速行驶时，所受的阻力为4900N，汽车发动机的功率为66.15kW，求：
（1）汽车发动机每分钟做的功；
（2）汽车每分钟通过的路程；
（3）汽车行驶的速度。
19.有一矿井深100m，每分钟积水45dm3，为了不让水留在矿井中，至少应选用多大功率的水泵抽水？
20.如图12-5所示，长1.5m的轻质木板OA（质量忽略不计），一端能绕轴O自由转动，另一端用一细绳把木板吊成水平。
已知细绳能承受的最大拉力为5N。
在轴O的正上方放一个重为7.5N的金属小球（体积忽略不计）。
现用2N的水平拉力拉物体向右以0.2m/s的速度做匀速直线运动，小球运动到C点时，细绳刚好拉断。
求拉力对小球所做的功和功率各是多少？
B卷
1.甲、乙两种机械的功率之比为2：
3，则它们在相同的时间里所做的功之比为_________，做相同的功所需的时间之比为__________。
2.从湖面下5m深的地方用绳子匀速提起10kg的一块矿石到水面（矿石密度ρ石=5000kg/m3），人所做的功大约是___________J。
3.将一块光滑木板的一端搁在1m高的卡车板上，另一端搁在地上。
要使用200N平行于斜面的力把700N的重物匀速沿木板推上去，这木板至少应_________m长。
4.用动力臂是阻力臂2倍的杠杆，将重400N的货物提高20cm，手向下压杠杆的力是220N，手下降的高度是_________cm，人做的功是__________J。
5.如图12-6所示，在不计滑轮的摩擦和绳重的条件下，某人拉着绳的自由端沿水平地面向右移动，使200N的重物匀速提高1m，在这个过程中，手拉绳子的力F为_____N，人拉绳子做的功为__________J。
6.质量相等的小明和小刚，分别以1m/s和0.8m/s的速度从一楼跑到四楼，他们的功率之比为（）
A.1:
1
B.5:
4
C.4:
5
D.无法比较
7.用拖拉机深耕时，一般都走得慢，这是因为（）
A.减小阻力
B.节省燃料
C.获得较大的牵引力
D.保证耕地质量
8.如图12-7，在水平面ABC中，AB段光滑，BC段粗糙，且AB=BC，物体M在水平恒力F的作用下，由A点运动到C点，在AB段、BC段上的拉力所做的功分别为W1、W2，则W1、W2的大小关系是（）
A.W1>
W2
B.W1=W2
C.W1<
D.无法确定
9.甲、乙两人，甲的质量大于乙的质量，他们用相同的时间登上10m的楼面，则（）
A.甲的功率大于乙的功率
B.甲、乙的功率相同
C.甲的功率小于乙的功率
10.如果适当地把几种机械组合使用，这个组合机械（）
A.一定省力
B.一定省距离
C.一定省功
D.一定不省功
11.如图12-8所示，使重为60N的物体沿着长5m、高1m的斜面匀速向上运动，必须用沿斜面向上的32N的拉力F，则物体所受摩擦力大小为（）
A.12N
B.20N
C.32N
D.60N
12.某人第一次用手将一物体匀速举高2m，第二次用滑轮将该物体匀速举高2m，比较两次情况下此人对物体做的功（不计摩擦及滑轮与绳子的重力）（）
A.第一次做功多
B.第二次做功多
C.两次做功一样大
13.利用动滑轮将重为G的物体匀速拉上斜面，如图12-9所示，设斜面长为L，高为h，滑轮重及摩擦均不计，则拉力F的大小为（）
A.Gh/（2L）
B.Gh/L
C.2Gh/L
D.GL/（2h）
14.两个滑轮完全相同，重力均为20N，用如图12-10所示的两种方式将重400N的物体以相同的速度匀速提升10m，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是（）
A.F1做的功小于F2做的功
B.F1和F2做的功相等
C.F1做功功率大于F2做功功率
D.F1和F2做功的功率相等
15.一物体从斜面顶端以0.5m/s的速度匀速下滑到底端，物体克服摩擦力所做的功是300J，如果再把该物体从斜面底端以原来的速度匀速拉至顶端，则人对物体做的功是（）
A.300J
B.600J
C.900J
16.一辆重60000N的汽车匀速行驶在长1000m、高20m的坡路上，运动中除重力以外的阻力等于车重的0.06倍，求：
（1）发动机的牵引力；
（2）若车速为10m/s，此时发动机的功率。
17.如图12-11所示，四块相同的木块叠放在水平地面上，已知木块长L=20cm，重G=20N，所有木块运动时受到的摩擦力都是接触面之间的压力的0.2倍。
现要求保持其余木块静止的情况下，依次自下而上抽出木块A、B、C，求此过程至少要做多少功？
18.如图12-12所示为甲、乙两个物体做功与所需时间的图像，试从图像中的图线分析，哪个物体功率大，为什么？
19.在图12-13所示装置中，物体A重100N，物体B重10N，在B的作用下，A在水平面上做匀速直线运动，问：
如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为10W，求物体B匀速上升2m需要多少时间？
20.我国已兴建了一座抽水蓄能水电站，它可以调剂电力供应。
深夜时，用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内；
白天则通过闸门放水发电，以补充电能不足，如图12-14所示。
若上蓄水池长为150m，宽为30m，从深夜11时至清晨4时抽水，可使上蓄水池水面增高20m，而抽水过程中水上升的高度始终保持为400m。
不计抽水过程中其他能量损失，试求抽水机的功率。
（g取10N/kg）
参考答案：
1.在力的方向上通过一段距离，1000，02.0，03.2400，4054.机械克服阻力，不能省功，10005.3006.D7.D8.B9.B10.A11.A12.A13.C14.B15.A16.5000J17.200N，9m，1800J18.
（1）约4000000J；
（2）810m；
（3）13.5m19.735W20.2J，0.4W（提示：
由杠杆的平衡条件，确定当细绳承受最大拉力时，金属小球所在的位置，即OC的长度）
1.2:
3，3:
22.3923.3.54.40，885.200，2006.B7.C8.B9.A10.D11.B12.C13.A14.C15.B16.
（1）4800N（提示：
发动机的牵引力等于汽车重力沿斜面方向的分力与阻力之和）；
（2）48kW17.12J18.甲物体功率大；
当时间相同时，甲做功多19.4s20.20000kW（提示：
计算出抽水机在一定时间内抽水的重力G）
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