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12 探究能量转化的度量
一、功：
功的含义
物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功
2、做功的两个必要因素
（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上通过一段距离
3、功的定义：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
4、计算公式：W= FS F：作用在物体上的力 S：物体在力的方向上通过的距离
5、单位：焦耳，简称 焦，符号J ，1焦=1
二、功率
定义：物体在单位时间内完成的功叫做功率，是一个反映物体做功快慢的物理量。
计算公式：
单位：瓦特，简称“瓦”，符号“W”
功率为30瓦的含义：表示物体在每秒内做功30J，或者物体每秒有30J的能量发生转化或者转移
公式推导：，若是表示重力的功率则
注：汽车从工厂制造出来，额定功率是固定的，故汽车在斜坡的时候，挂抵挡可以产生更大的牵引力
三、典型例题
【例1】 如图，小虎用水平向右的力推放在水平地面上的箱子，但没有推动，则此时（　　）
A. 小虎的推力小于箱子受到的阻力 B. 小虎的推力大于箱子受到的阻力
C. 小虎对箱子做了功 D. 小虎对箱子没有做功
【例2】科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人(如图)替代人工送菜。
（1）该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，用时________秒 ；
（2）若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功________焦。
【例3】如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地面高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功________焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为________瓦。
【例4】三位同学准备进行爬楼梯比赛，并比较功率的大小。为此，他们开展了如下的讨论。
甲：只有测出各自的体重，爬楼用的时间和爬楼的高度，才能进行比较；
乙：控制爬楼的时间相同时，只要测出各自的体重、爬楼的高度，就可以进行比较；
丙：控制爬楼的高度相同时，只要测出各自的体重、爬楼的时间，就可以进行比较。
正确的是( )。
A.甲、乙和丙 B.甲和乙 C.甲和丙 D.乙和丙
A组 基础训练
1.某人用竖直向上的力将2只鸡蛋匀速提高1米，此人对鸡蛋做的功约为( )。
A.1焦 B.10焦 C.100焦 D.1000焦
2.一则题为“20秒60级台阶他抱着晕倒的女士冲向医院"的新闻报道，让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨岩刷屏全国。在这20秒内，朱墨岩登台阶的平均功率接近( )。
A.5.5瓦 B.55瓦 C.550瓦 D.5500瓦
3.在体育课上，某同学练习爬杆。他第一次勾速爬到杆顶用时8秒，第二次匀速爬到杆顶用时10秒，则他两次爬杆功率之比为( )。
A.5：4 B.4：5 C.25：16 D.16：25
4.用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是( )。
A.F1>F2，W1>W2 B.F1=F2，W1>W2 C.F1=F2，W15.举重运动员在比赛时，第一阶段把100千克的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒钟。下列关于举 重时运动员对杠铃做功的说法，正确的是( ) 。
A.第一阶段没有做功 B.第二阶段没有做功 C.两个阶段都在做功 D.两个阶段都没有做功
6.在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s。在这个过程中运动员（ ）
A.受到的重力小于阻力
B.下落的平均速度20m/s
C.机械能先增加再减小最后保持不变
D.重力做功的平均功率为5×103W
7.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.0~2s内物块没有推动，推力小于摩擦力
B.2~4s内物块受到的摩擦力与水平推力是对平衡力
C.t=3s时，物块受到的摩擦力为f=3N
D.物块在4s- 6s时间内水平推力做功为16J
8.重为80Ｎ的物体在大小为20Ｎ，方向水平向右的拉力F1作用下，在水平面上以2m/s速度做匀速直线运动。当撤去拉力F1，物体静止后，改用方向水平向左，大小为30N的拉力F2使物体向左运动10m，在力F 2作用的过程中 ( )
A.物体与地面之间的摩擦力大小为30Ｎ B.拉力F2做功为200Ｊ
C.物体克服摩擦做功200J D.物体运动的速度大小仍为2m/s
9.如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s－t关系图像如图乙所示。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，下列判断正确的是（ ）
A.F1＞F2、P1＞P2 B.F1＝F2、P1＞P2 C.F1＞F2、P1＝P2 D.F1＜F2、P1＜P2
B组 自主提高
1.某兴趣小组制作了一枚火箭，重为8牛(不包含燃料)，发射后获取火箭的飞行高度与时间的关系如图所示。
（1）.在图中标注的A，B，C三个位置中，火箭的重力势能最小的是 。
（2）.火箭从最高点B下落到地面过程中，重力做功的功率是 瓦。
2.甲、乙两位同学参加爬山活动。甲同学的体重为450牛，乙同学的体重为500牛。当他们爬到离地面100米的高度时，甲同学克服自身的重力做功 焦。如果该过程甲同学用了5分钟的时间，乙同学用了6分钟的时间，那么 同学的功率大。
3.最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶8km消耗汽油1.2千克（汽油热值为4.5×107J/kg），假设汽油完全燃烧，放出热量________J；若其中30%的能量为推动汽车前进的机械能，则为________J，受到的阻力是________N。
4.图甲所示的铁块重力G=4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F=6N的作用下向上运动时，铁块受到的摩擦力为________N；铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则4s内拉力F做功是________J。
5.如图所示，引体向上是同学们经常做的一项健身运动。某同学能连续做16次标准的引体向上动作，若要测出该同学16次引体向上克服重力所做的功，则：
（1）下列科学量中 ：①该同学的质量m；②该同学的身高h；③该同学悬垂时离开地面的高度H1；④该同学过杠后离开地面的高度H2 ；⑤该同学连续做完16次动作所用的时间t，应测量的量有 (填序号)。
（2）该同学完成一次动作拉力通过的距离为 ，完成16次标准动作克服重力所做的功为 。
参考答案
三、典型例题
【例1】 如图，小虎用水平向右的力推放在水平地面上的箱子，但没有推动，则此时（　　）
A. 小虎的推力小于箱子受到的阻力 B. 小虎的推力大于箱子受到的阻力
C. 小虎对箱子做了功 D. 小虎对箱子没有做功
【答案】D
【例2】科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人(如图)替代人工送菜。
（1）该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，用时________秒 ；
（2）若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功________焦。
【答案】（1）30 （2）1500
【例3】如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地面高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功________焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为________瓦。
【答案】20；0.9
【例4】三位同学准备进行爬楼梯比赛，并比较功率的大小。为此，他们开展了如下的讨论。
甲：只有测出各自的体重，爬楼用的时间和爬楼的高度，才能进行比较；
乙：控制爬楼的时间相同时，只要测出各自的体重、爬楼的高度，就可以进行比较；
丙：控制爬楼的高度相同时，只要测出各自的体重、爬楼的时间，就可以进行比较。
正确的是( )。
A.甲、乙和丙 B.甲和乙 C.甲和丙 D.乙和丙
【答案】D
A组 基础训练
1.某人用竖直向上的力将2只鸡蛋匀速提高1米，此人对鸡蛋做的功约为( )。
A.1焦 B.10焦 C.100焦 D.1000焦
【答案】 A
2.一则题为“20秒60级台阶他抱着晕倒的女士冲向医院"的新闻报道，让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨岩刷屏全国。在这20秒内，朱墨岩登台阶的平均功率接近( )。
A.5.5瓦 B.55瓦 C.550瓦 D.5500瓦
【答案】 C
3.在体育课上，某同学练习爬杆。他第一次勾速爬到杆顶用时8秒，第二次匀速爬到杆顶用时10秒，则他两次爬杆功率之比为( )。
A.5：4 B.4：5 C.25：16 D.16：25
【答案】 A
4.用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是( )。
A.F1>F2，W1>W2 B.F1=F2，W1>W2 C.F1=F2，W1【答案】 B
5.举重运动员在比赛时，第一阶段把100千克的杠铃很快地举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳地停留了3秒钟。下列关于举 重时运动员对杠铃做功的说法，正确的是( ) 。
A.第一阶段没有做功 B.第二阶段没有做功 C.两个阶段都在做功 D.两个阶段都没有做功
【答案】 B
6.在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s。在这个过程中运动员（ ）
A.受到的重力小于阻力
B.下落的平均速度20m/s
C.机械能先增加再减小最后保持不变
D.重力做功的平均功率为5×103W
【答案】 D
7.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.0~2s内物块没有推动，推力小于摩擦力
B.2~4s内物块受到的摩擦力与水平推力是对平衡力
C.t=3s时，物块受到的摩擦力为f=3N
D.物块在4s- 6s时间内水平推力做功为16J
【答案】 D
8.重为80Ｎ的物体在大小为20Ｎ，方向水平向右的拉力F1作用下，在水平面上以2m/s速度做匀速直线运动。当撤去拉力F1，物体静止后，改用方向水平向左，大小为30N的拉力F2使物体向左运动10m，在力F 2作用的过程中 ( )
A.物体与地面之间的摩擦力大小为30Ｎ B.拉力F2做功为200Ｊ
C.物体克服摩擦做功200J D.物体运动的速度大小仍为2m/s
【答案】 C
9.如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s－t关系图像如图乙所示。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，下列判断正确的是（ ）
A.F1＞F2、P1＞P2 B.F1＝F2、P1＞P2 C.F1＞F2、P1＝P2 D.F1＜F2、P1＜P2
【答案】 B
B组 自主提高
1.某兴趣小组制作了一枚火箭，重为8牛(不包含燃料)，发射后获取火箭的飞行高度与时间的关系如图所示。
（1）.在图中标注的A，B，C三个位置中，火箭的重力势能最小的是 。
（2）.火箭从最高点B下落到地面过程中，重力做功的功率是 瓦。
【答案】 C 70
2.甲、乙两位同学参加爬山活动。甲同学的体重为450牛，乙同学的体重为500牛。当他们爬到离地面100米的高度时，甲同学克服自身的重力做功 焦。如果该过程甲同学用了5分钟的时间，乙同学用了6分钟的时间，那么 同学的功率大。
【答案】 D 45000 甲
3.最新一款无人驾驶汽车以一定的速度匀速直线行驶8km消耗汽油1.2千克（汽油热值为4.5×107J/kg），假设汽油完全燃烧，放出热量________J；若其中30%的能量为推动汽车前进的机械能，则为________J，受到的阻力是________N。
【答案】 5.4 ×107J 1.62 ×107J 2025N
4.图甲所示的铁块重力G=4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F=6N的作用下向上运动时，铁块受到的摩擦力为________N；铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则4s内拉力F做功是________J。
【答案】 2 4.8
5.如图所示，引体向上是同学们经常做的一项健身运动。某同学能连续做16次标准的引体向上动作，若要测出该同学16次引体向上克服重力所做的功，则：
（1）下列科学量中 ：①该同学的质量m；②该同学的身高h；③该同学悬垂时离开地面的高度H1；④该同学过杠后离开地面的高度H2 ；⑤该同学连续做完16次动作所用的时间t，应测量的量有 (填序号)。
（2）该同学完成一次动作拉力通过的距离为 ，完成16次标准动作克服重力所做的功为 。
【答案】 ①③④ H2-H1 16mg(H2-H1 )
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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