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专题03 力及其应用、功和功率
一、理解力可以从以下几个方面进行：
(1)必须有两个物体才能产生力的作用，单独一个物体不能产生力。
(2)产生力的作用与两物体是否接力体而则触无关。
(3)物体间力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施加作用力的同时，这个物体也受到另一个物体的反作用力，且相互作用的两个力大小相等。
(4)力的作用效果：①使物体发生形变；②改变物体的运动状态。
(5)力的大小、方向、作用点都能影响力的作用效果。
【特别提示】力不能脱离物体而存在，只要有力，就一定有施力物体和受力物体;施力物体和受力物体是相对而言的，一个物体是施力物体，则另一个物体就是受力物体。
二、计算做功的两个公式：W=Fs、W=Pt
W总=W有+W额
机械效率：
三、计算功率的两个公式：、
（1）求解重力(克服重力)做功时用W=Gh；
（2）使用公式W=Fs时，注意：F是在力下的方向上移动的距离；
（3）当力F的方向和运动方向相反时，一般说克服力F做功；
（4）使用公式时，物体需要做匀速运动，即v为定值。
1．小明同学的质量是，假期他体验了一次极限运动过山车，当他乘坐的过山车在环形轨道上高速行驶时，感觉“天旋地转”，当他乘坐的过山车位于圆形轨道的最右侧时，他受到的重力方向是 　　，大小是 　　。
2．如图甲所示，洒水壶有、两个把手，分别供提水、洒水时使用，这说明力的作用效果与 　　有关。洒水时，水从壶嘴沿水平方向喷出，运动轨迹却为曲线（如图乙所示），这是由于受到重力的作用，该力的施力物体是 　　。
3．如图所示是中国甲骨文中的“射”字，宛如搭弓射箭。射箭时，弓弦发生了 　　（选填“弹性”或“塑性” 形变，产生了弹力；在一定限度内，弓拉得越满，弹力越 　　。
4．如图所示，用弹簧测力计测一物体所受的重力。由图可知，物体所受的重力为 　　，重力的施力物体是 　　。
5．如图，木块与弹簧测力计对话。弹簧测力计说“其实你也在拉我”的话从物理学角度分析，其原理是 　　；图中弹簧测力计的示数为 　　。
6．如图所示当拉力为时，木板刚好向左做匀速直线运动，右端弹簧测力计示数为，此时相对于向 　　运动（选填“左”或“右” ；当拉力为时，所受的摩擦力方向向 　　（选填“左”或“右” ，大小为 　　。
7．如图所示，一个重的木块被压在墙壁上静止，压力的大小为，则受到墙面对它的摩擦力大小为 　　，如果压力增大，墙壁对的摩擦力将 　　（选填“增大”“减小”或“不变” 。
8．如图甲所示，用水平推力推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力的大小随时间变化的情况如图乙所示，木箱运动速度随时间的变化情况如图丙所示，则木箱受到的合力为 　　，木箱受到的摩擦力为 　　。
9．如图所示，一个重为的物体被水平力压在竖直墙面上匀速下滑，则匀速下滑的过程中压力做的功为 　　。
10．在水平地面上，用的力沿水平方向拉着重为的小车匀速前进了，在这个过程中，拉力做的功等于 　　，小车受到的摩擦力为 　　。
11．如图所示，冬奥会冰壶比赛上，冰壶从出发点被运动员推着运动后，在点被推出，沿冰道运动到点停下来。冰壶离开手后还能够继续向前运动，是因为冰壶具有 　　。若运动员对冰壶的推力是，冰壶滑行时受到的平均摩擦力为，从点到点的运动过程中，运动员对冰壶做功 　　，冰壶克服摩擦做功 　　。
12．如图所示，用的拉力通过滑轮组将的重物在内匀速提升，在此过程中，拉力做功为 　　，拉力的功率是 　　。
13．如图甲所示，水平面上的物体在的水平拉力的作用下，向右运动了，则重力对物体所做的功为 　　；如图乙所示，如果在物体的上面再放一个物体，使、一起在水平拉力作用下向右做加速运动，则物体所受摩擦力的方向为 　　。
14．如图所示，为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小明乘坐该摩天轮时速度大小不变，则他从最低点上升到最高点的过程中，他的运动状态 　　（填“改变”或“不变” ，若小明的质量为，摩天轮的半径为，每转1周，则小明在内，摩天轮克服小明重力所做的功为 　　。
15．如图甲所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力的作用，和图像分别如图乙、图丙所示，过程中物体相对于地面是 　　的（选填“运动”或“静止” ，第摩擦力的大小为 　　，在内，物体克服摩擦力所做的功为 　　。
16． 2023年9月23日至10月8日，第19届亚运会在杭州市隆重举行，本届亚运会各种自动化科技应用悉数亮相，餐饮场所使用送餐机器人送餐（如图所示），如果机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动，它所受到的阻力为，则机器人的重力做功 　　，机器人牵引力做功的功率为 　　。
17．如图所示，用水平方向的力拉绳子的一端，使物体以的速度向左匀速运动，此时弹簧测力计的示数为。不计滑轮、弹簧测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则拉力的功率为 　　。
18．汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为，快进入闹市区时，司机在时刻减小了油门，使汽车的功率保持一个较小的恒定功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，汽车的牵引力随时间变化的图像如图所示。则减小了油门后，汽车所受阻力大小为 　　（选填“”或“” ；汽车将做 　　（选填“先减速再加速最后匀速”或“先减速再匀速” 直线运动：汽车将保持的较小恒定功率为 　　（选填“”“ ”或“” ，汽车再次匀速运动时的速度大小为 　　。
19．如图所示，体重为的人站在地上，用滑轮组将重的物体沿竖直方向以的速度匀速提起。若动滑轮重为，不计绳重和摩擦，人对地面压力的大小是 　　，绳子自由端拉力功率为 　　。
20．物体重，如图甲，在水平拉力的作用下，在水平面从匀速直线运动到用时，如图乙，在上放置一个钩码，在水平拉力的作用下，在另一水平面从匀速直线运动到用时。
（1）在、段，的速度分别为、，所受摩擦力分别为、，则　　，　　；（均选填“”、“ ”“ ” 。
（2）从运动到，功率为 　　。
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专题03 力及其应用、功和功率
一、理解力可以从以下几个方面进行：
(1)必须有两个物体才能产生力的作用，单独一个物体不能产生力。
(2)产生力的作用与两物体是否接力体而则触无关。
(3)物体间力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施加作用力的同时，这个物体也受到另一个物体的反作用力，且相互作用的两个力大小相等。
(4)力的作用效果：①使物体发生形变；②改变物体的运动状态。
(5)力的大小、方向、作用点都能影响力的作用效果。
【特别提示】力不能脱离物体而存在，只要有力，就一定有施力物体和受力物体;施力物体和受力物体是相对而言的，一个物体是施力物体，则另一个物体就是受力物体。
二、计算做功的两个公式：W=Fs、W=Pt
W总=W有+W额
机械效率：
三、计算功率的两个公式：、
（1）求解重力(克服重力)做功时用W=Gh；
（2）使用公式W=Fs时，注意：F是在力下的方向上移动的距离；
（3）当力F的方向和运动方向相反时，一般说克服力F做功；
（4）使用公式时，物体需要做匀速运动，即v为定值。
1．小明同学的质量是，假期他体验了一次极限运动过山车，当他乘坐的过山车在环形轨道上高速行驶时，感觉“天旋地转”，当他乘坐的过山车位于圆形轨道的最右侧时，他受到的重力方向是 　竖直向下　，大小是 　　。
【答案】竖直向下；。
【解答】解：地面附近的物体都受到重力作用，重力的方向总是竖直向下的，所以，当他乘坐的过山车位于圆形轨道的最右侧时，他受到的重力方向是竖直向下。
他受到的重力大小为：。
故答案为：竖直向下；。
2．如图甲所示，洒水壶有、两个把手，分别供提水、洒水时使用，这说明力的作用效果与 　力的作用点　有关。洒水时，水从壶嘴沿水平方向喷出，运动轨迹却为曲线（如图乙所示），这是由于受到重力的作用，该力的施力物体是 　　。
【答案】力的作用点；地球。
【解答】解：（1）力的三要素共同影响着力的作用效果，提水时用把手，当用洒水壶洒水时，应该用把手，用的把手不同，力的作用效果就会不同，这说明力的作用效果与力的作用点有关；
（2）洒水时，水从壶嘴沿水平方向喷出，运动轨迹却为曲线，这是水受到重力作用改变了运动方向，重力的施力物体是地球。
故答案为：力的作用点；地球。
3．如图所示是中国甲骨文中的“射”字，宛如搭弓射箭。射箭时，弓弦发生了 　弹性　（选填“弹性”或“塑性” 形变，产生了弹力；在一定限度内，弓拉得越满，弹力越 　　。
【答案】弹性；大。
【解答】解：人们射箭时，弓弦因发生了弹性形变而产生弹力，在一定限度内，弓拉得越满，形变越大，弹力越大。
故答案为：弹性；大。
4．如图所示，用弹簧测力计测一物体所受的重力。由图可知，物体所受的重力为 　3.6　，重力的施力物体是 　　。
【答案】3.6；地球
【解答】解：
由图知，测力计的分度值为，物体的重力；
在地球附近，由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力，重力的施力物体是地球。
故答案为：3.6；地球。
5．如图，木块与弹簧测力计对话。弹簧测力计说“其实你也在拉我”的话从物理学角度分析，其原理是 　力的作用是相互的　；图中弹簧测力计的示数为 　　。
【答案】力的作用是相互的；3.6。
【解答】解：图片中对话说明物体间力的作用是相互的；
右图可知，弹簧测力计的量程是，示数为。
故答案为：力的作用是相互的；3.6。
6．如图所示当拉力为时，木板刚好向左做匀速直线运动，右端弹簧测力计示数为，此时相对于向 　右　运动（选填“左”或“右” ；当拉力为时，所受的摩擦力方向向 　　（选填“左”或“右” ，大小为 　　。
【答案】右；左；2。
【解答】解：相对于地面静止，受力平衡，右端弹簧测力计示数为，此时相对于向右运动；摩擦力方向向左，摩擦力大小为；当拉力为时，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，大小为。
故答案为：右；左；2。
7．如图所示，一个重的木块被压在墙壁上静止，压力的大小为，则受到墙面对它的摩擦力大小为 　30　，如果压力增大，墙壁对的摩擦力将 　　（选填“增大”“减小”或“不变” 。
【答案】30；不变。
【解答】解：物体处于静止状态，即平衡状态，所以受到的是平衡力。重力方向竖直向下，则摩擦力与重力是一对平衡力，方向完全相反，为竖直向上。而且大小完全相等，也是。
如果压力增大，则摩擦力与重力在竖直方向上还是一对平衡力，墙面对的摩擦力不变。
故答案为：30；不变。
8．如图甲所示，用水平推力推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力的大小随时间变化的情况如图乙所示，木箱运动速度随时间的变化情况如图丙所示，则木箱受到的合力为 　0　，木箱受到的摩擦力为 　　。
【答案】0；200。
【解答】解：由图像可知，木箱静止，箱子受到的推力与静摩擦力二力平衡，重力与支持力二力平衡，所以木箱受到的合力为0。
由图像可知，木箱做匀速直线运动，滑动摩擦力与推力是一对平衡力，由图像可知，木箱受到的推力，故木箱受到的滑动摩擦力为，
由图像可知，木箱做加速运动，因为滑动摩擦力的大小与压力、接触面的粗糙程度有关，压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力不变，故木箱所受的滑动摩擦力等于在内木箱受到的滑动摩擦力，大小为。
故答案为：0；200。
9．如图所示，一个重为的物体被水平力压在竖直墙面上匀速下滑，则匀速下滑的过程中压力做的功为 　0　。
【答案】0
【解答】解：一个重为的物体被水平力压在竖直墙面上匀速下滑，在这个过程中，压力的方向垂直墙面向里，物体运动方向为竖直向下，压力的方向与物体运动方向垂直，故压力做的功为。
故答案为：0。
10．在水平地面上，用的力沿水平方向拉着重为的小车匀速前进了，在这个过程中，拉力做的功等于 　250　，小车受到的摩擦力为 　　。
【答案】250；50。
【解答】解：（1）拉力做的功：；
（2）因为小车在水平方向上做匀速直线运动，所以小车在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，因此小车受到的滑动摩擦力：。
故答案为：250；50。
11．如图所示，冬奥会冰壶比赛上，冰壶从出发点被运动员推着运动后，在点被推出，沿冰道运动到点停下来。冰壶离开手后还能够继续向前运动，是因为冰壶具有 　惯性　。若运动员对冰壶的推力是，冰壶滑行时受到的平均摩擦力为，从点到点的运动过程中，运动员对冰壶做功 　　，冰壶克服摩擦做功 　　。
【答案】惯性；60；54。
【解答】解：（1）冰壶被推出后仍向前滑行是因为冰壶具有惯性，要保持原来的运动状态，所以向前继续滑行；
（2）由图可知，从出发点被运动员推着运动，到达投掷线，冰壶受到推力的作用，并且在推力的方向上通过了距离，所以推力对冰壶做了功；而在阶段冰壶虽然通过了一定距离，但不再受到推力的作用，运动员对冰壶不做功，所以，运动员对冰壶做功：。
冰壶克服摩擦力运动的距离为：，
冰壶克服摩擦力所做的功为：。
故答案为：惯性；60；54。
12．如图所示，用的拉力通过滑轮组将的重物在内匀速提升，在此过程中，拉力做功为 　40　，拉力的功率是 　　。
【答案】40；20。
【解答】解：（1）由图可知，绳子自由端移动的距离为：，
所以拉力做的功为：；
（2）拉力的功率为：。
故答案为：40；20。
13．如图甲所示，水平面上的物体在的水平拉力的作用下，向右运动了，则重力对物体所做的功为 　0　；如图乙所示，如果在物体的上面再放一个物体，使、一起在水平拉力作用下向右做加速运动，则物体所受摩擦力的方向为 　　。
【答案】0；水平向右。
【解答】解：由题意可得，物体在重力作用方向上没有移动一段距离，根据做功条件，重力对物体没有做功，即所做功为。
、一起在水平拉力作用下向右做加速运动，由于惯性，物体有一个向左的运动趋势，物体受到物体给它的一个水平向右的摩擦力。
故答案为：0；水平向右。
14．如图所示，为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小明乘坐该摩天轮时速度大小不变，则他从最低点上升到最高点的过程中，他的运动状态 　改变　（填“改变”或“不变” ，若小明的质量为，摩天轮的半径为，每转1周，则小明在内，摩天轮克服小明重力所做的功为 　　。
【答案】改变；2500。
【解答】解：（1）从最低点上升到最高点的过程中，虽然速度大小不变，但方向一直改变，所以小明的运动状态是改变的；
（2）小明的重力，
只转动周，提升的高度应为摩天轮的半径，
摩天轮克服小明重力所做的功。
故答案为：改变；2500。
15．如图甲所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力的作用，和图像分别如图乙、图丙所示，过程中物体相对于地面是 　静止　的（选填“运动”或“静止” ，第摩擦力的大小为 　　，在内，物体克服摩擦力所做的功为 　　。
【答案】静止；4；12。
【解答】解：图丙所示，过程中物体速度为0，即相对于地面是静止的；
如图甲所示，放在水平地面上的物体受到方向不变的水平拉力的作用，和图象分别如图乙、丙所示，由图4知，秒物体做匀速直线运动，受到的拉力与摩擦力为一对平衡力，大小相等，所以物体与地面的摩擦力为，因压力大小和接触面粗糙程度不变，则受到摩擦力大小不变，故物体在第4秒时受到的摩擦力大小为；
在内，物体移动的距离：，
物体克服摩擦力所做的功：。
故答案为：静止；4；12。
16． 2023年9月23日至10月8日，第19届亚运会在杭州市隆重举行，本届亚运会各种自动化科技应用悉数亮相，餐饮场所使用送餐机器人送餐（如图所示），如果机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动，它所受到的阻力为，则机器人的重力做功 　0　，机器人牵引力做功的功率为 　　。
【答案】0；。
【解答】解：（1）由于机器人在水平路面上做匀速直线运动，没有在重力的方向上移动距离，由做功的两个必要条件可知，此过程中机器人的重力没有做功，即机器人的重力做功为；
（2）机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动，处于平衡状态，受到平衡力的作用，大小相等，所以所受的牵引力：，
牵引力对机器人做功的功率：。
故答案为：0；。
17．如图所示，用水平方向的力拉绳子的一端，使物体以的速度向左匀速运动，此时弹簧测力计的示数为。不计滑轮、弹簧测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则拉力的功率为 　32　。
【答案】32
【解答】解：根据图片可知，承担拉力的绳子段数，则拉力移动的速度为：。
拉力的功率为。
故答案为：32。
18．汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为，快进入闹市区时，司机在时刻减小了油门，使汽车的功率保持一个较小的恒定功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，汽车的牵引力随时间变化的图像如图所示。则减小了油门后，汽车所受阻力大小为 　　（选填“”或“” ；汽车将做 　　（选填“先减速再加速最后匀速”或“先减速再匀速” 直线运动：汽车将保持的较小恒定功率为 　　（选填“”“ ”或“” ，汽车再次匀速运动时的速度大小为 　　。
【答案】；先减速再匀速；；。
【解答】解：由题意可知，司机在时刻之前，汽车在平直公路上以速度匀速行驶，则汽车处于平衡状态，所受牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，由图像可知，此时所受的阻力为，减小了油门后，汽车行驶过程中所受阻力不变，即汽车所受阻力仍然为；
由图像可知，时刻之后，牵引力由慢慢增大为，而阻力不变，则在牵引力慢慢增大时，由于牵引力小于阻力，故汽车先减速，到最后牵引力变为与阻力相等时，汽车匀速；
司机在时刻之前，发动机功率为，快进入闹市区时，司机在时刻减小了油门，牵引力变为原来的一半，减速瞬间，速度不变，由得到功率为；
汽车再次匀速运动，牵引力为，速度为
。
故答案为：；先减速再匀速；；。
19．如图所示，体重为的人站在地上，用滑轮组将重的物体沿竖直方向以的速度匀速提起。若动滑轮重为，不计绳重和摩擦，人对地面压力的大小是 　400　，绳子自由端拉力功率为 　　。
【答案】400；4.4。
【解答】解：（1）由图知，，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力：，
人对地面的压力：；
（2）绳子自由端移动的速度：，
绳子自由端拉力功率：。
故答案为：400；4.4。
20．物体重，如图甲，在水平拉力的作用下，在水平面从匀速直线运动到用时，如图乙，在上放置一个钩码，在水平拉力的作用下，在另一水平面从匀速直线运动到用时。
（1）在、段，的速度分别为、，所受摩擦力分别为、，则　　，　　；（均选填“”、“ ”“ ” 。
（2）从运动到，功率为 　　。
【答案】（1）；；（2）0.1。
【解答】解：（1）由图1可知，在段，匀速运动的路程，水平拉力，其速度：，
在段，匀速运动的路程，水平拉力，其速度：，则；
因在、段均做匀速直线运动，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，
所以，所受摩擦力：，，则。
（2）从运动到，做的功：，功率。
故答案为：（1）；；（2）0.1。
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