38功率的概念与单位、功率的计算及公式的应用(教师版).docx
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1、初中物理自主招生讲练38功率的概念与单位、功率的计算及公式的应用一 .功率的概念与单位(共1小题)【知识点的认识】(I)定义:物体在单位时间内所做的功叫功率,在物理学中用字母P表示.(2)意义:物理学中,用功率来表示物体做功的快慢.(3)公式:功率=功/时间,即P=JLt(4)单位:国际单位:瓦(W),1W=IJ/S;常用单位:千瓦(kW),IkW=IO3W.(5)功率的种类:平均功率:物体做变速运动时,力在不同的时间段内做功快慢不同,平均功率可表示力在某段时间内做功的平均快慢程度.瞬时功率:物体做变速运动时,力在某时刻做功的快慢.【命题方向】此考点主要考查功率的基本认识,主要以选择题为主.例
2、:某机械的功率为150W,表示该机械()A.每秒做功150JSB.做功150J的功C.IS的功率为150WDIS内做150J的功点评:根据功率的概念回答.解:功率的概念:单位时间内做的功的多少,故机械的功率为150W,表示该机械Is内做150J的功.故选D.点评:本题考查了功率的概念.【解题方法点拨】需熟记功率的基本概念,同时要注意区分功率与功的区别.功率是表示做功快慢的物理量,做功快慢和做功多少是不同的.1. 一个小球从某点静止开始自由下落,不计空气阻力,小球下落过程中,通过路程s、速度V、机械能E及重力的功率P与时间t的关系图象中正确的是()答案与解析:小球由静止开始自由下落,在下落过程中
3、,速度越来越大,做加速运动,路程和时间不成正比,故AB错误;由于不计空气阻力,则小球的机械能守恒,即机械能保持不变;故C错误;根据功率公式P=FV=GV可知,重力不变,速度变大,功率变大,故D正确。故选:Do二 .比较功率的大小(共5小题)【知识点的认识】功率是表示物体做功快慢的物理量,一般采用下列三种办法比较大小:(1)在相同时间内,比较做功的多少,做功越多的物体,功率越大.(2)在完成相同功的条件下,比较所用时间的长短,所用时间越短的物体,功率越大.(3)做功多少和所用时间都不同的情况下,通过公式P=乜计算,然后进行比较.t【命题方向】在相同时间内给出做功的多少或完成相同的功根据时间的长短
4、判断功率大小;给出部分物理量通过公式p=也计算出功率的大小;结合图片根据图示判断功率的大小.t例1:甲、乙两同学推桌子时,做一样多的功,甲用了3min,乙用了2min,则甲、乙做功的功率大小关系是()A.P甲VP乙B.P甲P乙C.P甲=P乙D.无法确定分析:功率是物体在单位时间内所做的功,在功相同的前提下,做功的时间越短,功率越大.解:甲、乙两同学做一样多的功,甲用了3min,乙用了2min,则甲用的时间比乙长,所以甲的功率比乙的功率小.由上述可知选项B、C、D的说法不正确,因此不能选.故选A.点评:本题的解题关键是应用控制变量法进行比较.例2:小丽用40N的水平推力将一个重90N的箱子水平匀
5、速推动1m,所用时间为2s,小强将这个箱子匀速提上0.4m高的台阶,所用时间为1.5s.则小丽和小强做的功Wi、W2和功率Pi、P2之间的大小关系正确的是()A.WW2B.W1P2分析:据题目所给已知条件利用公式分别计算出小丽、小宇所做的功和做功功率,然后进行比较大小,最后选出正确答案.解:Wi=FiSi=40Nlm=40J,Pi=-l-=-l=20W,t12s由于物体被匀速提起,则F2=G=90NW2=F2S2=90N0.4m=36J,P2=理L=24W.通过以上计算可知:WW2,P1P乙B.P甲VP乙C.P甲=P乙D.无法确定分析:功率表示物理做功的快慢程度,单位时间内做的功越多,功率越大
6、.解:如图所示,取相同时间比较甲、乙两物体做功的多少,从图中可以看出,甲做的功比乙多,即甲的功率比乙的功率大,所以P甲P乙.故选A.点评:该题通过图象来考查功率的大小,要求同学们具有一定的识图能力,可以通过两种方法来判断:是相同时间内比较做功多少;二是做相同的功看用时多少.【解题方法点拨】找出做功过程中对应的力、距离和时间,正确运用功和功率的公式进行计算,是答题的关键.2 .如图,水平地面O点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向3N的力F。物体经过M点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,在NO、OP段做功分别为Wno、WOp,功率分别为PN0、Pop,则(F=3NF=3NII
7、IIIIIIIIIIIIIhIIIII/、-,_3n.卡二3n:PMNOPQA.WnoWopC.PnoPopD.PnoPop答案与解析:(1)由图可知,OP段和No段的路程都为s=3m,拉力都是F=3N,由W=FS可得做的功Wno=Wop;(2)由题知,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,设No段用的时间tN=3则OP段用的时间top=2t,所以tNPopot综上分析可知,只有C正确。故选:Co3 .质量为m的汽车在平直路面上启动,启动过程的速度图像如图所示,从U时刻起汽车的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff,则()B. 0t时间内,汽车做匀加速运动且发动机功率不变C. Ut
8、2时间内,汽车的平均速度等于vl+V22D. tt2时间内汽车牵引力不变答案与解析:A、由题意知,从H时刻起汽车的功率保持不变,故A正确;B、在0U时间内,根据图象可知,汽车做初速度为零的匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可知:F-f=ma,解得F=f+ma,因为整个运动过程中汽车所受阻力不变,故牵引力不变,速度增大,根据P=FV可知,汽车发动机功率功率增大,故B错误;C、因为汽车在tt2时间内不是匀变速直线运动,则平均速度不等于二工故C错误;D、由题意知在tlt2时间内,汽车的功率保持不变,由图可知汽车的速度在增大,根据P=FV知汽车牵引力变小,故D错误。故选:Ao(多选)4.如图,位于水平面
9、上的物体在水平恒力FI作用下,以速度V沿水平面做匀速直线运动;若改为斜向上的恒力F2作用, 已知Fi与F2的功率相同。则可能有(A. Fi=Fz, vv2C. F1F2, v1 = v2答案与解析:物体都做匀速运动,受力平衡,F = mgF2c0s = (mg - F2sin)解得:Fz (cos+sin) =FI 根据Fl与F2功率相同得:FlVl=F2V2COS0 让物体以速度V2沿水平面做匀速直线运动)B. FIVF2,vF2 v1v2则:由解得:ZI=cos8+.sine=+tan80V1COS所以V1F2,FlVF2或F1=F2,当Fi=F2时=tan2故AB正确,CD错误。故选:A
10、Bo(多选)5.下列说法中正确的是()A.做功快的机械,其功率一定大B.跳远运动员助跑可以提高成绩,是利用了身体的惯性C.人用水平方向的力推桌子,桌子没动是因为推力小于摩擦力D.竖直向上抛出的小球,上升时受到的合力大于下降时受到的合力答案与解析:A、因为功率是表示做功快慢的物理量,因此做功越快的物体,功率一定大,故A正确;B、跳远运动员助跑可以提高成绩,是利用了身体的惯性,使人起跳后仍能向前运动,故B正确;C、人用水平方向的力推桌子,桌子没动,处于平衡状态,是因为推力等于摩擦力,故C错误;D、小球上升时,受到竖直向下的重力和同样向下的空气阻力,合力为二者之和,下降时受到重力和向上的空气阻力,合
11、力为二者之差,故上升时受到的合力大于下降时受到的合力,故D正确。故选:ABDoA. F=F2B. FP2(多选)6.分别推动同一物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间图象如图甲时,水平推力为Fi;当物体运动的速度和时间图象如图乙时,水平推力为F2;两次推力的功率分别为Pi、P2,则下列关系正确的是()D.P1=E且=Fv。ttt由该公式可知:在功率P一定时,力F与速度V成反比。b.应用:当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。【命题方向】第一类常考题:某九年级同学家住5楼。一天,他提着装有30个鸡蛋的塑料袋从I楼走到家里在此过程中,下列估算不合理的是()A.
12、他提鸡蛋的力做的功约为20OJB.他提鸡蛋的力做功的功率约为3WC.他爬楼做的功约为6X1()3jD.他爬楼做功的功率约为1IO3W分析:估算出30个鸡蛋的重力和爬楼的高度,根据W=FS可算出做功的多少。然后再根据P=V计算功率。t解:(1)根据书本中“手托两只鸡蛋的力大约为1N”,可知提30个鸡蛋的力大约为F=15N;住宅楼的楼层高大约3米,家住5楼,此同学实际爬楼高度h=3mX4=12m:故提鸡蛋的力大约做功W=Fs=15N12m=180JoWl=GS=500NX12m=6XIO3J,他爬楼做的功W总=W+W1=180J+6103J=6.18103J,故A、C比较符合实际;(2)从1楼到5
13、楼大约Imin,则他提鸡蛋的力做功的功率P=M=侬L=3W;故B符合t60sW3实际;爬楼做功的功率Pi61810J=1.03IO2W,故D不符合实际。故选t60sDo点评:所谓估算,不是猜,而是依据生活经验或常识,对相关物理量进行估计,必要时还需根据相关公式计算得出结果;需注意:实际爬楼的层数等于楼层数减一。第二类常考题:工人用定滑轮将重240N的物体匀速向上提升,所用拉力为250N,5s内重物上升4m。此过程中,有用功为960J,拉力做功的功率为200Wo分析:解决此题是利用功的公式W=Fs求解有用功和拉力所做的功,利用功率的公式P=上求解功率。t解:重物上升时克服重力所做的功为有用功,W
14、=FS=Gh=240X4=960J;拉力所做的功为总功,W=2504=1000J,利用功率的公式P=Y=K=200W:t5故答案为:960,200o点评:解决此类型题目要区分有用功和总功,会利用功率公式求解功率。【解题方法点拨】(1)要明确是哪个力对哪个物体做功,或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。(2)公式中的F是作用在物体上的力,公式中的是物体在力的作用下“在力的方向上通过的距离”,即注意F和S的同体性和同向性,否则在计算功时容易出错。(3) W=FS中的F是使物体沿着F方向移动、距离过程中(同时性),始终作用在物体上的力,其大小和方向是不变的。(4) W=FS的变形公式F=JLS=乜可
15、求力和物体在力的作用下移动的距离sF【知识点的认识】(1)功率:在物理学中,功与做功所用时间之比叫做功率。功率是表示物体做功快慢的物理量。(2)功率的公式:P=Z(其中P表示功率,W表示功,t表示时间)t(3)计算功率的另一个公式:P=Fv,即物体在拉力F的作用下,以速度V沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力F所做的功的功率可表示为Fv.(其中F表示物体所受的拉力,V表示物体运动的速度)a.推导:由P=联立W=Fs,得P=M=E且=Fv。ttt由该公式可知:在功率P一定时,力F与速度V成反比。b.应用:当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。【命题方向】第一类常考题:甲乙
16、两种机械所做的功W随时间t变化的图象如图所示,则从图象可以判断()A.甲比乙做功多B.甲比乙做功少C.甲比乙做功快D.甲比乙做功慢分析:根据图象应用功率公式分析答题。解:机械做功与时间有关,不知道机械做功的时间关系无法比较做功多少,故AB错误;由图象可知,在相等时间内,甲比乙做功多,由P=V可知,甲的功率大,甲比乙做功t快,故C正确,D错误;故选C。点评:本题考查了比较机械做功多少与快慢问题,功率越大,机械做功越快。第二类常考题:刘明在05min内,用20N的水平推力使重120N的超市购物车在水平路面上匀速前进了15m,在此过程中购物车受到的摩擦力等于20N,他做的功率是10W,购物车重力做的
17、功是OJo分析:(1)购物车在水平路面上匀速前进时处于平衡状态,受到的阻力和拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件求出购物车受到的摩擦力;(2)知道水平推力和水平方向上移动的距离,可利用功W=FS计算推力做的功,又知道做功的时间,可利用公式P=乜计算功率;t(3)购物车受重力但在重力的方向上没移动距离,重力不做功。解:(1)购物车在水平路面上匀速前进时处于平衡状态,受到的阻力和拉力是一对平衡力,购物车受到的摩擦力f=F=20N;(2)拉力做的功:W=Fs=20N15m=300J,运动的时间:t=0.5min=30s,他做的功率:P=jL=300J=ow;t30s(3)购物车受重力,在水平面上匀速前
18、进,在重力的方向上没有移动距离,所以重力没做功,为OJ;故答案为:20;10;Oo点评:本题考查了二力平衡条件的应用和功的计算、功率的计算,做功的必要条件:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上通过的距离,二者缺一不可。【解题方法点拨】(1)功率的定义式是指平均功率,即在t时间内的平均功率,而不是某一时刻的瞬时功率。(2)功率的定义式P=Y可以变形为:W=Ptfllt=I,可分别用于求功和时间。当P一定tP时,W与t成正比,则X_=3_;当W一定时,P与t成反比,则EL=W2;当I一定时,92t2P2tIWPW与P成正比,则_=_。MP2(3)利用公式P=FV时要注意以下几点:a.拉力F必须是
19、恒力,且物体运动的速度应不变;b.计算时,V的单位必须用ms,这样算出的功率单位才是w;c.速度V跟拉力F必须对应,即V必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。在解决一些有关运动物体的功率问题时,应用此公式解题会更简便。7 .跳绳是冬季的一种健身运动,看起来似乎很简单,然而亲自跳起来就会感到运动量是相当大的。有位同学对此作了专门研究:跳绳者的质量m=50kg,跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者在1分钟内克服重力做功的平均功率为()A.168.75WB.135wC.75WD.67.5W答案与解析:由题意知:该同学的重力G=mg=50kg10Nkg=500
20、N,跳一次所用时间t=L,Imin内所跳的次数n=警=180,33s由图可知:起跳的最大高度h=0.09m,克服重力做功:W=GXnh=500NX1800.09m=8100J;Imin内克服重力做功的平均功率P=乜=蜜2工=135W。故选:Bot60s8 .我国自主研制的绞吸挖泥船“天鳏号”达到世界先进水平。若某段工作时间内,“天鳏号”的泥泵输出功率恒为IXlO,kW,排泥量为1.4r,排泥管的横截面积为(Un?。则泥泵对排泥管内泥浆的推力为()A.2IO9NB.2XlO7NC.5XlO6ND.5XlO9N答案与解析:由题意可得排泥的速度为:3V=L/s=2ms;0.7m2因P=V=Fs=Fv
21、tt43所以泥泵对排泥管内泥浆的推力:F=E=IXio产w=5M,V2ms故C正确、ABD错误。故选:Co9.青岛五十八中学生在青岛市中小学生体质健康检测中屡获佳绩,现有身高约1.7m,体重为60kg的一男生在学校体育课完成引体向上测试,该同学在Imin内完成了20次引体向上,每次引体向上都使自己的整个身体升高一个手臂的高度h从而克服重力做功mgh,且每次引体向上都需要IS才能完成,则该同学在整个测试过程中克服重力做功的平均功率约为()A.IWB.IOWC.120WD.360W答案与解析:(1)小明所受重力:G=mg=60kg10Nkg=600N;升高一个手臂的高度h约为0.6m;完成一次引体
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