1. 分析功率公式 $ P = \frac{W}{t} $ 可以知道,当做功时间一定时,机械所做的功越多,它的功率就越
大
(大/小);当机械所做的功一定时,所用的做功时间越短,它的功率就越 大
(大/小)。根据速度公式,机械功的功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = $ Fv
。答案
1. 大 大 Fv
解析
【分析】
本题考查功率公式的理解与推导,解题思路如下:① 利用控制变量法分析功率与功、时间的关系:功率公式为$ P = \frac{W}{t} $,当时间$ t $一定时,功率与功成正比,功越多则功率越大;当功$ W $一定时,功率与时间成反比,时间越短则功率越大。② 结合速度公式$ v = \frac{s}{t} $,将机械功$ W = Fs $代入功率定义式,推导得出功率的变形公式。
【解析】
1. 由功率公式$ P = \frac{W}{t} $,当时间$ t $一定时,功率与功$ W $成正比,因此机械所做的功越多,功率越大;
2. 当功$ W $一定时,功率与时间$ t $成反比,因此做功时间越短,功率越大;
3. 已知机械功$ W = Fs $,速度公式$ v = \frac{s}{t} $(即$ s = vt $),将其代入功率公式可得:$ P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = \frac{F · vt}{t} = Fv $。
【答案】
大 大 Fv
【知识点】
功率公式、速度公式
【点评】
本题为基础概念题,考查功率公式的基本应用、控制变量法的使用及公式推导,侧重对核心知识点的理解,难度较低。
【难度系数】
0.9
本题考查功率公式的理解与推导,解题思路如下:① 利用控制变量法分析功率与功、时间的关系:功率公式为$ P = \frac{W}{t} $,当时间$ t $一定时,功率与功成正比,功越多则功率越大;当功$ W $一定时,功率与时间成反比,时间越短则功率越大。② 结合速度公式$ v = \frac{s}{t} $,将机械功$ W = Fs $代入功率定义式,推导得出功率的变形公式。
【解析】
1. 由功率公式$ P = \frac{W}{t} $,当时间$ t $一定时,功率与功$ W $成正比,因此机械所做的功越多,功率越大;
2. 当功$ W $一定时,功率与时间$ t $成反比,因此做功时间越短,功率越大;
3. 已知机械功$ W = Fs $,速度公式$ v = \frac{s}{t} $(即$ s = vt $),将其代入功率公式可得:$ P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = \frac{F · vt}{t} = Fv $。
【答案】
大 大 Fv
【知识点】
功率公式、速度公式
【点评】
本题为基础概念题,考查功率公式的基本应用、控制变量法的使用及公式推导,侧重对核心知识点的理解,难度较低。
【难度系数】
0.9
2. 完成下列单位换算:
(1)100 W=
(2)2.5 MW=
(1)100 W=
100
J/s;(2)2.5 MW=
2.5×10³
kW=2.5×10⁶
W。答案
2.(1)100 (2)2.5×10³ 2.5×10⁶
解析
【分析】
本题考查功率单位的换算,解题思路:①明确功率单位瓦特(W)的物理定义:1W=1J/s,据此完成第一问;②掌握功率单位间的进率:1MW=10³kW,1kW=10³W,利用进率逐步换算完成第二问。
【解析】
(1)功率的单位瓦特(W)的定义为:1瓦特等于1焦耳每秒,即 $1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$,因此 $100\ \mathrm{W}=100\ \mathrm{J/s}$;
(2)功率单位中,$1\ \mathrm{MW}=10^3\ \mathrm{kW}$,$1\ \mathrm{kW}=10^3\ \mathrm{W}$,则:
$2.5\ \mathrm{MW}=2.5×10^3\ \mathrm{kW}$;
$2.5\ \mathrm{MW}=2.5×10^3\ \mathrm{kW}=2.5×10^3×10^3\ \mathrm{W}=2.5×10^6\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1)100;(2)$2.5×10^3$;$2.5×10^6$
【知识点】
功率单位换算,单位换算
【点评】
本题为物理基础的单位换算题,核心考查功率单位的定义和进率,只要牢记相关知识点即可快速解答,属于易得分的基础题型。
【难度系数】
0.8
本题考查功率单位的换算,解题思路:①明确功率单位瓦特(W)的物理定义:1W=1J/s,据此完成第一问;②掌握功率单位间的进率:1MW=10³kW,1kW=10³W,利用进率逐步换算完成第二问。
【解析】
(1)功率的单位瓦特(W)的定义为:1瓦特等于1焦耳每秒,即 $1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$,因此 $100\ \mathrm{W}=100\ \mathrm{J/s}$;
(2)功率单位中,$1\ \mathrm{MW}=10^3\ \mathrm{kW}$,$1\ \mathrm{kW}=10^3\ \mathrm{W}$,则:
$2.5\ \mathrm{MW}=2.5×10^3\ \mathrm{kW}$;
$2.5\ \mathrm{MW}=2.5×10^3\ \mathrm{kW}=2.5×10^3×10^3\ \mathrm{W}=2.5×10^6\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1)100;(2)$2.5×10^3$;$2.5×10^6$
【知识点】
功率单位换算,单位换算
【点评】
本题为物理基础的单位换算题,核心考查功率单位的定义和进率,只要牢记相关知识点即可快速解答,属于易得分的基础题型。
【难度系数】
0.8
3. 2024年11月12日,我国第二款隐形战机歼-35 A惊艳亮相珠海航展。歼-35 A采用两台国产涡扇19发动机,当发动机以$2×10^5$ N的推力使战机以2马赫(即2倍声速,已知声速为340 m/s)匀速巡航时,10 s内发动机推力做功
1.36×10⁹
J,它的功率是1.36×10⁸
W。答案
3. 1.36×10⁹ 1.36×10⁸
解析
【分析】
要解决这道题,需掌握功、功率的计算公式,以及速度与路程的关系。解题思路为:先根据“2马赫=2倍声速”算出战机的速度,再利用速度公式求出10s内战机移动的距离;接着代入功的公式计算推力做的功,最后用功率公式(或P=Fv)算出功率。
【解析】
解:①计算战机的速度:
已知声速为340m/s,2马赫即2倍声速,故战机速度:
v = 2×340 m/s = 680 m/s
②计算10s内战机移动的距离:
根据速度公式s=vt,可得:
s = vt = 680 m/s ×10 s = 6800 m
③计算发动机推力做的功:
根据功的公式W=Fs,代入数据得:
W = Fs = 2×10⁵ N ×6800 m = 1.36×10⁹ J
④计算发动机的功率:
根据功率公式P=W/t,代入数据得:
P = W/t = 1.36×10⁹ J ÷10 s = 1.36×10⁸ W
(也可直接用P=Fv计算:P=2×10⁵ N ×680 m/s=1.36×10⁸ W)
【答案】
1.36×10⁹;1.36×10⁸
【知识点】
功的计算;功率的计算;速度公式的应用
【点评】
本题结合实际科技场景,考查功、功率的基础计算,核心是先求出战机速度,再运用相关公式逐步推导,属于基础应用类题目,注重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.3
要解决这道题,需掌握功、功率的计算公式,以及速度与路程的关系。解题思路为:先根据“2马赫=2倍声速”算出战机的速度,再利用速度公式求出10s内战机移动的距离;接着代入功的公式计算推力做的功,最后用功率公式(或P=Fv)算出功率。
【解析】
解:①计算战机的速度:
已知声速为340m/s,2马赫即2倍声速,故战机速度:
v = 2×340 m/s = 680 m/s
②计算10s内战机移动的距离:
根据速度公式s=vt,可得:
s = vt = 680 m/s ×10 s = 6800 m
③计算发动机推力做的功:
根据功的公式W=Fs,代入数据得:
W = Fs = 2×10⁵ N ×6800 m = 1.36×10⁹ J
④计算发动机的功率:
根据功率公式P=W/t,代入数据得:
P = W/t = 1.36×10⁹ J ÷10 s = 1.36×10⁸ W
(也可直接用P=Fv计算:P=2×10⁵ N ×680 m/s=1.36×10⁸ W)
【答案】
1.36×10⁹;1.36×10⁸
【知识点】
功的计算;功率的计算;速度公式的应用
【点评】
本题结合实际科技场景,考查功、功率的基础计算,核心是先求出战机速度,再运用相关公式逐步推导,属于基础应用类题目,注重公式的灵活运用。
【难度系数】
0.3
4. 一辆重型卡车正在平直公路上以20 m/s的速度匀速行驶,卡车发动机做功的功率为$2× 10^{5}\ \mathrm{W}$。则卡车行驶1 min通过的路程为
1200
m,发动机做的功是1.2×10⁷
J,此过程中,卡车受到的阻力为1×10⁴
N。答案
4. 1200 1.2×10⁷ 1×10⁴
解析
【分析】
本题给出卡车匀速行驶的速度、发动机功率及行驶时间,需分三步求解:首先利用匀速直线运动路程公式算路程,再用功率公式变形求发动机做功,最后结合匀速运动时牵引力与阻力平衡的特点,通过功率公式变形求阻力。
【解析】
1. 求行驶1 min通过的路程:
已知行驶时间$ t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s} $,匀速直线运动路程公式为$ s=vt $,代入数据得:
$ s=20\ \mathrm{m/s} × 60\ \mathrm{s}=1200\ \mathrm{m} $;
2. 求发动机做的功:
由功率公式$ P=\frac{W}{t} $,变形得$ W=Pt $,代入数据得:
$ W=2×10^5\ \mathrm{W} × 60\ \mathrm{s}=1.2×10^7\ \mathrm{J} $;
3. 求卡车受到的阻力:
卡车匀速行驶,牵引力与阻力是平衡力,即$ f=F $;又功率公式$ P=Fv $,变形得$ F=\frac{P}{v} $,代入数据得:
$ F=\frac{2×10^5\ \mathrm{W}}{20\ \mathrm{m/s}}=1×10^4\ \mathrm{N} $,故阻力$ f=1×10^4\ \mathrm{N} $。
【答案】
1200;1.2×10⁷;1×10⁴
【知识点】
匀速直线运动、功率公式、二力平衡
【点评】
本题考查力学基础公式的综合应用,核心是掌握匀速运动的特点及功率公式的变形,属于常规基础题,需注意单位换算和公式的灵活运用。
【难度系数】
0.5
本题给出卡车匀速行驶的速度、发动机功率及行驶时间,需分三步求解:首先利用匀速直线运动路程公式算路程,再用功率公式变形求发动机做功,最后结合匀速运动时牵引力与阻力平衡的特点,通过功率公式变形求阻力。
【解析】
1. 求行驶1 min通过的路程:
已知行驶时间$ t=1\ \mathrm{min}=60\ \mathrm{s} $,匀速直线运动路程公式为$ s=vt $,代入数据得:
$ s=20\ \mathrm{m/s} × 60\ \mathrm{s}=1200\ \mathrm{m} $;
2. 求发动机做的功:
由功率公式$ P=\frac{W}{t} $,变形得$ W=Pt $,代入数据得:
$ W=2×10^5\ \mathrm{W} × 60\ \mathrm{s}=1.2×10^7\ \mathrm{J} $;
3. 求卡车受到的阻力:
卡车匀速行驶,牵引力与阻力是平衡力,即$ f=F $;又功率公式$ P=Fv $,变形得$ F=\frac{P}{v} $,代入数据得:
$ F=\frac{2×10^5\ \mathrm{W}}{20\ \mathrm{m/s}}=1×10^4\ \mathrm{N} $,故阻力$ f=1×10^4\ \mathrm{N} $。
【答案】
1200;1.2×10⁷;1×10⁴
【知识点】
匀速直线运动、功率公式、二力平衡
【点评】
本题考查力学基础公式的综合应用,核心是掌握匀速运动的特点及功率公式的变形,属于常规基础题,需注意单位换算和公式的灵活运用。
【难度系数】
0.5
5. “引体向上”是近年来各地体育中考新设的男生考核体育锻炼项目,如图所示,为了尽可能正确地估测某位同学引体向上运动的功率,下列物理量需要测量的是(
① 人体的质量$m$;② 单杠的高度$H$;③ 每次身体上升的高度$h$;④ 做引体向上的时间$t$;⑤ 引体向上的次数$n$;⑥ $n$次引体向上的总时间$T$。

A.①②④
B.①③④
C.①③⑤⑥
D.①②⑤⑥
C
)① 人体的质量$m$;② 单杠的高度$H$;③ 每次身体上升的高度$h$;④ 做引体向上的时间$t$;⑤ 引体向上的次数$n$;⑥ $n$次引体向上的总时间$T$。
A.①②④
B.①③④
C.①③⑤⑥
D.①②⑤⑥
答案
5. C
解析
【分析】要估测算引体向上运动的功率,需先明确功率的计算公式及引体向上过程中做功的特点。功率的定义式为$ P=\frac{W}{t} $,引体向上时克服重力做功,每次做功$ W_1=mgh $,完成$ n $次引体向上的总功为$ W_{总}=n· mgh $,总时间为完成$ n $次引体向上的总时间$ T $,因此功率$ P=\frac{n m g h}{T} $。由此可知,需要测量的物理量是人体质量$ m $、每次身体上升的高度$ h $、引体向上的次数$ n $、$ n $次引体向上的总时间$ T $,对应题目中的①③⑤⑥,据此分析选项即可。
【解析】根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $,引体向上时,克服重力做功,单次引体向上做功$ W_1=mgh $,$ n $次引体向上的总功$ W_{总}=n m g h $,总时间为$ n $次引体向上的总时间$ T $,则引体向上的功率$ P=\frac{n m g h}{T} $。因此需要测量的物理量为:①人体的质量$ m $、③每次身体上升的高度$ h $、⑤引体向上的次数$ n $、⑥$ n $次引体向上的总时间$ T $,对应选项C。
【答案】C
【知识点】功率计算、功的计算、重力做功
【点评】本题考查功率在实际运动中的应用,核心是明确引体向上过程中功和时间的计算,结合功率公式分析所需测量的物理量,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $,引体向上时,克服重力做功,单次引体向上做功$ W_1=mgh $,$ n $次引体向上的总功$ W_{总}=n m g h $,总时间为$ n $次引体向上的总时间$ T $,则引体向上的功率$ P=\frac{n m g h}{T} $。因此需要测量的物理量为:①人体的质量$ m $、③每次身体上升的高度$ h $、⑤引体向上的次数$ n $、⑥$ n $次引体向上的总时间$ T $,对应选项C。
【答案】C
【知识点】功率计算、功的计算、重力做功
【点评】本题考查功率在实际运动中的应用,核心是明确引体向上过程中功和时间的计算,结合功率公式分析所需测量的物理量,属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
6. 一辆汽车在公路上做直线运动,其s-t图像如图所示。0~12 s内,汽车牵引力做功为$W_1$,功率为$P_1$;12~24 s内,汽车牵引力做功为$W_2$,功率为$P_2$。若汽车在行驶过程中所受牵引力恒定不变,则下列判断正确的是(

A.$W_1=W_2$,$P_1=P_2$
B.$W_1<W_2$,$P_1>P_2$
C.$W_1>W_2$,$P_1=P_2$
D.$W_1>W_2$,$P_1>P_2$
D
)A.$W_1=W_2$,$P_1=P_2$
B.$W_1<W_2$,$P_1>P_2$
C.$W_1>W_2$,$P_1=P_2$
D.$W_1>W_2$,$P_1>P_2$
答案
6. D
解析
【分析】
要解决此题,需结合s-t图像提取位移信息,利用功和功率的公式分析。首先,功的计算公式为$W=Fs$,牵引力$F$恒定,做功多少与路程$s$成正比;功率的计算公式为$P=Fv$,牵引力恒定,功率与速度$v$成正比。因此需先从图像中算出两段时间内的路程和速度,再比较做功和功率的大小。
【解析】
1. 从s-t图像提取数据:
0~12s内,汽车通过的路程$s_1=120m$,时间$t_1=12s$;
12~24s内,汽车通过的路程$s_2=160m - 120m=40m$,时间$t_2=24s -12s=12s$。
2. 比较做功大小:
已知牵引力$F$恒定,根据功的公式$W=Fs$,因为$s_1=120m > s_2=40m$,所以$W_1=F s_1 > W_2=F s_2$。
3. 比较功率大小:
先计算两段时间内的速度:
$v_1=\frac{s_1}{t_1}=\frac{120m}{12s}=10m/s$,
$v_2=\frac{s_2}{t_2}=\frac{40m}{12s}\approx3.33m/s$,
因为$v_1 > v_2$,且牵引力$F$恒定,根据功率公式$P=Fv$,可得$P_1=F v_1 > P_2=F v_2$。
综上,$W_1>W_2$,$P_1>P_2$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
功的计算、功率的计算、s-t图像
【点评】
本题结合s-t图像考查功与功率的计算,核心是从图像中获取路程信息,再利用公式分析,属于基础应用类题目,需掌握公式与图像的结合方法。
【难度系数】
0.5
要解决此题,需结合s-t图像提取位移信息,利用功和功率的公式分析。首先,功的计算公式为$W=Fs$,牵引力$F$恒定,做功多少与路程$s$成正比;功率的计算公式为$P=Fv$,牵引力恒定,功率与速度$v$成正比。因此需先从图像中算出两段时间内的路程和速度,再比较做功和功率的大小。
【解析】
1. 从s-t图像提取数据:
0~12s内,汽车通过的路程$s_1=120m$,时间$t_1=12s$;
12~24s内,汽车通过的路程$s_2=160m - 120m=40m$,时间$t_2=24s -12s=12s$。
2. 比较做功大小:
已知牵引力$F$恒定,根据功的公式$W=Fs$,因为$s_1=120m > s_2=40m$,所以$W_1=F s_1 > W_2=F s_2$。
3. 比较功率大小:
先计算两段时间内的速度:
$v_1=\frac{s_1}{t_1}=\frac{120m}{12s}=10m/s$,
$v_2=\frac{s_2}{t_2}=\frac{40m}{12s}\approx3.33m/s$,
因为$v_1 > v_2$,且牵引力$F$恒定,根据功率公式$P=Fv$,可得$P_1=F v_1 > P_2=F v_2$。
综上,$W_1>W_2$,$P_1>P_2$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
功的计算、功率的计算、s-t图像
【点评】
本题结合s-t图像考查功与功率的计算,核心是从图像中获取路程信息,再利用公式分析,属于基础应用类题目,需掌握公式与图像的结合方法。
【难度系数】
0.5
7.(云南中考)AI机器人逐渐改变了我们的生活,我国自主研发的某款人形机器人身高1.65 m,质量55 kg。某次测试中该机器人用100 N竖直向上的力将箱子在2 s内匀速抬高1 m。求:
(1)机器人所受的重力。
(2)2 s内机器人对箱子所做的功。
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
课后作业 KEHOUZUOYE ★★★★★
(1)机器人所受的重力。
(2)2 s内机器人对箱子所做的功。
(3)2 s内机器人对箱子做功的功率。
课后作业 KEHOUZUOYE ★★★★★
答案
7.(1)机器人所受的重力 $G=mg=55\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=550\ \mathrm{N}$ (2)2 s内机器人对箱子所做的功 $W=Fs=100\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$ (3)2 s内机器人对箱子做功的功率 $P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$
解析
【分析】
本题为力学基础计算题,分三个小问依次求解:
1. 求机器人重力,需运用重力公式$G=mg$,代入机器人质量和$g$值计算;
2. 求机器人对箱子做的功,利用功的公式$W=Fs$,代入对箱子的拉力和箱子被抬高的竖直距离计算;
3. 求做功的功率,运用功率公式$P=\frac{W}{t}$,代入已求出的功和做功时间计算。
【解析】
(1)根据重力计算公式$G=mg$,已知机器人质量$m=55\ \mathrm{kg}$,取$g=10\ \mathrm{N/kg}$,代入得:
$G=mg=55\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=550\ \mathrm{N}$;
(2)根据功的计算公式$W=Fs$,已知对箱子的拉力$F=100\ \mathrm{N}$,箱子被抬高的距离$s=1\ \mathrm{m}$,代入得:
$W=Fs=100\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$;
(3)根据功率计算公式$P=\frac{W}{t}$,已知做功$W=100\ \mathrm{J}$,时间$t=2\ \mathrm{s}$,代入得:
$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1)机器人所受的重力为550 N;(2)2 s内机器人对箱子所做的功为100 J;(3)2 s内机器人对箱子做功的功率为50 W。
【知识点】
重力的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题考查力学核心基础公式的应用,属于常规基础题,只要牢记公式、准确代入数据即可解答,侧重对基本物理概念和公式的掌握。
【难度系数】
0.8
本题为力学基础计算题,分三个小问依次求解:
1. 求机器人重力,需运用重力公式$G=mg$,代入机器人质量和$g$值计算;
2. 求机器人对箱子做的功,利用功的公式$W=Fs$,代入对箱子的拉力和箱子被抬高的竖直距离计算;
3. 求做功的功率,运用功率公式$P=\frac{W}{t}$,代入已求出的功和做功时间计算。
【解析】
(1)根据重力计算公式$G=mg$,已知机器人质量$m=55\ \mathrm{kg}$,取$g=10\ \mathrm{N/kg}$,代入得:
$G=mg=55\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=550\ \mathrm{N}$;
(2)根据功的计算公式$W=Fs$,已知对箱子的拉力$F=100\ \mathrm{N}$,箱子被抬高的距离$s=1\ \mathrm{m}$,代入得:
$W=Fs=100\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$;
(3)根据功率计算公式$P=\frac{W}{t}$,已知做功$W=100\ \mathrm{J}$,时间$t=2\ \mathrm{s}$,代入得:
$P=\frac{W}{t}=\frac{100\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=50\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1)机器人所受的重力为550 N;(2)2 s内机器人对箱子所做的功为100 J;(3)2 s内机器人对箱子做功的功率为50 W。
【知识点】
重力的计算、功的计算、功率的计算
【点评】
本题考查力学核心基础公式的应用,属于常规基础题,只要牢记公式、准确代入数据即可解答,侧重对基本物理概念和公式的掌握。
【难度系数】
0.8
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