八年级物理下《功率》拓展训练.docx

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八年级物理下《功率》拓展训练

《功率》拓展训练

一、选择题（本大题共1小题，共10.0分）

1．（10分）一小球从水平台面上滚落地面的过程中，经历了A、B、C三个位置，它们的位置关系如图所示设小球在AB段重力做功为W1，重力的平均功率为P1；在BC段重力做功为W2，重力的平均功率为P2．则下列关系正确的是（　　）

A．W1＞W2，P1＞P2B．W1＞W2，P1＜P2

C．W1＝W2，P1＝P2D．W1＝W2，P1＜P2

二、填空题（本大题共1小题，共10.0分）

2．（10分）现有30包大米，总质量为180kg。

小明想尽快将它们搬上10m高处的库房。

如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象。

由图分析可知，他为了尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬　　包。

若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为　　s．（g取10N/kg）

三、多选题（本大题共2小题，共20.0分）

3．（10分）为了测定未知电阻Rx在电路中的实际功率，研究性学习小组的同学们在只有一个电流表而没有电压表的情况下，设计了如图所示的四种实验电路。

其中电阻R．是阻值已知的定值电阻，电源两端的电压未知但为恒定值，图中实线所画出的电流表是第一次测量时所连接的位置，虚线所画的电流表是第二次测量时所连接的位置。

这四个电路中能测出电阻Rx的实际功率的是（　　）

A．

B．

C．

D．

4．（10分）如图所示，水平地面G点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5N的拉力F作用。

物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则（　　）

A．物体在EF段的速度大于GK段的平均速度

B．物体在GK段受到的摩擦力等于5N

C．物体在GK段做变速运动

D．拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率

四、实验探究题（本大题共3小题，共30.0分）

5．（10分）学校买了一箱物理器材，甲同学将它从一楼搬运到三楼，乙同学想测量甲同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。

（1）测量所需要的器材有：

卷尺、秒表和　　。

（2）乙同学设计的测量步骤如下，其中多余的是　　。

A测出箱子的质量

B测出楼梯的总长度

C测出一楼到三楼的竖直高度

D测出甲同学上楼梯所用的时间

E算出甲同学搬运箱子的功率

（3）请你在下面空白处帮乙同学设计一个记录该实验数据的表格。

6．（10分）在学习了功率的知识后，小汇和几位同学做“比一比谁的功率大”的活动。

他们均是匀速爬楼，为了计算出各自的功率，需要测量哪些物理量？

请将需要测量的物理量写出：

　　。

7．（10分）测量两位同学从一楼登上到三楼做功快慢的实验，下表是两位同学的实验数据，其中实验次数1、2做功快慢相同并且最快，次数4做功快慢其次，次数3做功最慢：

同学

实验次数

做功时间（秒）

做功（焦）

甲

1

30

6000

甲

2

60

12000

乙

3

30

4000

乙

4

50

6000

（1）比较实验次数1和3可得到：

当　　，做功越快；

（2）比较实验次数　　可知：

当两位同学做功多少相同时，所用时间越短，做功越快；

（3）当做功多少和做功时间均不相同时，需要对表格中的数据进行综合分析，当　　，做功越快。

因此，为了比较两位同学做功的快慢，应该在表格最后一列增加一栏项目，这个项目是　　（要写上单位），为此物理学中引入了一个新的物理量叫　　。

五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

8．（10分）一辆质量2t的汽车，在平直公路上以额定功率100kW从静止开始运动，经l5s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动20s关闭发动机，滑行100m停下。

其ν﹣t图象如图所示。

已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，（g取10N/kg）求：

（1）在运动过程中受到的阻力；

（2）整个过程中发动机所做的功的大小；

（3）汽车运动的最大速度v；

（4）整个过程中克服阻力所做的功的大小。

9．（10分）小陈开着一辆质量为M小车从水平路面驶入西湖大道，再从高架入口驶入引桥。

引桥长度为L，高为h。

（1）当汽车在水平路面行驶时，发动机输出功率恒为P1，此时汽车以v的最大速度匀速行驶，求汽车受到的阻力多大？

（2）当汽车驶入高架引桥，发动机输出功率恒定为P2，已知汽车从引桥底部行驶到顶部所用时间为t，那么在引桥上行驶时汽车做的（输出）总功是多少？

（3）在第

（2）问的基础上，试推导汽车在引桥上受到的阻力是水平路面受到阻力的k倍，证明：

k＝

。

10．（10分）2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，我国启用了“蓝鳍金枪鱼﹣21”简称（金枪鱼）自主水下航行器进行深海搜寻。

“金枪鱼”质量为750kg最大潜水深度为4500m，（g取10N/kg）。

若漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。

起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图所示，图中P3＝3P1．求t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力（不考虑水的阻力）。

《功率》拓展训练

参考答案与试题解析

一、选择题（本大题共1小题，共10.0分）

1．（10分）一小球从水平台面上滚落地面的过程中，经历了A、B、C三个位置，它们的位置关系如图所示设小球在AB段重力做功为W1，重力的平均功率为P1；在BC段重力做功为W2，重力的平均功率为P2．则下列关系正确的是（　　）

A．W1＞W2，P1＞P2B．W1＞W2，P1＜P2

C．W1＝W2，P1＝P2D．W1＝W2，P1＜P2

【考点】功的大小比较；功率大小的比较．

【分析】根据图示得出小球在AB段和BC段，在重力的方向上通过的距离关系；然后根据W＝Gh判断这两段重力做功大小；因小球在下落时做加速运动，所以根据速度公式可知经过相同路程的时间关系，再根据功率公式得出它们的功率关系。

【解答】解：

由图可知，AB段，小球在重力的方向上通过的距离为0.8m﹣0.6m＝0.2m；BC段，小球在重力的方向上通过的距离为0.6m﹣0.4m＝0.2m；

则小球在重力的方向上通过的距离相等，同一小球，其重力一定，

所以由W＝Gh可知，重力做功W1＝W2；

由于小球在下落时做加速运动，

根据v＝

可知，小球在BC段运动的时间短，

根据P＝

可知，小球在BC段重力做功的功率较大，即P1＜P2。

故选：

D。

【点评】此题难易程度适中，涉及到的知识点不是很多，但有一定的拔高难度，关键是知道自由下落物体的运动是加速下落，从而得到AB和BC段的时间关系。

二、填空题（本大题共1小题，共10.0分）

2．（10分）现有30包大米，总质量为180kg。

小明想尽快将它们搬上10m高处的库房。

如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象。

由图分析可知，他为了尽可能快地将大米搬上库房，他每次应搬　2　包。

若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间为　540　s．（g取10N/kg）

【考点】功率计算公式的应用．

【分析】

（1）由于总功一定，由图中信息，根据W＝Pt得出何种情况下搬运的时间最短；

（2）知道最大输出功率，可求每次上楼时间，再求出下楼时间，进而得出一次搬动大米总共用的时间。

【解答】解：

（1）由图知当搬动质量为12kg时，人用于搬动物体的功率（输出）最大，其值为50W；

30包大米，总质量为180kg，每包大米的质量是6kg；

由于搬动大米所需要做的总功是一定的，要尽快完成搬运工作，要求人始终在最大功率（输出）状态下工作，每次应搬动质量12kg的物体，即2包大米；

（2）每次搬运的大米的重力：

G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N；

克服大米重力做的功：

W＝Gh＝120N×10m＝1200J；

由P＝

可得，则每次上楼所用的时间：

t＝

＝

＝24s，

由题知，每次下楼所用的时间是12s，则一个来回需要的时间是24s+12s＝36s，

每次搬运12kg的大米，180kg需要15次，

所以，他最快完成搬运任务并返回原地所用的总时间：

t′＝15×36s＝540s。

故答案为：

2；540。

【点评】求尽快把物体搬到楼上需要的时间，找到最大功率和最大功率下的质量，这是本题的关键，学会在图象上获取有用信息。

有一定难度。

三、多选题（本大题共2小题，共20.0分）

3．（10分）为了测定未知电阻Rx在电路中的实际功率，研究性学习小组的同学们在只有一个电流表而没有电压表的情况下，设计了如图所示的四种实验电路。

其中电阻R．是阻值已知的定值电阻，电源两端的电压未知但为恒定值，图中实线所画出的电流表是第一次测量时所连接的位置，虚线所画的电流表是第二次测量时所连接的位置。

这四个电路中能测出电阻Rx的实际功率的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【考点】功率的测量实验．

【分析】要测量电阻的实际功率，需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流，然后应用P＝UI求出电阻的实际电功率，分析图示电路图，应用串并联电路特点与欧姆定律以及等效法测电功率分析答题。

【解答】解：

A．由电路图可知，两电阻并联，第一次电流表测量干路电流，示数为I；第二次电流表测量通过电阻R0的电流I0，则通过Rx的电流为I﹣I0，根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知Rx两端的电压为I0R0，则Rx的实际功率：

Px＝I0R0（I﹣I0），故A可行；

B．由电路图可知，两电阻并联，第一次电流表测量Rx的电流，示数为Ix；第二次电流表测量通过电阻R0的电流I0，根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知Rx两端的电压为I0R0，则Rx的实际功率：

Px＝I0R0Ix，故B可行；

C、由电路图可知，两电阻并联，第一次电流表测量干路电流，示数为I；第二次电流表测量通过电阻Rx的电流Ix，则通过R0的电流为I﹣Ix，根据并联电路电压的规律和欧姆定律可知Rx两端的电压为（I﹣Ix）R0，则Rx的实际功率：

Px＝（I﹣Ix）R0Ix，故C可行；

D．由电路图可知，两电阻串联，无论电流表接在哪一位置，电流表都是测量整个电路的电流，且电源两端的电压未知，所以无法知道Rx两端的电压，不能测出电阻Rx的实际功率，故D不可行。

故选：

ABC。

【点评】利用电流表测未知电阻的实际电功率，就是根据并联电路的电压特点想办法得出未知电阻两端的电压和电流，然后P＝UI求出实际功率。

4．（10分）如图所示，水平地面G点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5N的拉力F作用。

物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则（　　）

A．物体在EF段的速度大于GK段的平均速度

B．物体在GK段受到的摩擦力等于5N

C．物体在GK段做变速运动

D．拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率

【考点】功率计算公式的应用．

【分析】

（1）分析题中图，得出物体的运动情况。

EG段匀速直线运动，GK段加速直线运动。

（2）匀速直线运动的物体受到平衡力作用，加速运动的物体受到非平衡力作用。

（3）功率公式为：

P＝Fv。

【解答】解：

A、由图可知，EG段中每小段的时间和路程均相等，故匀速直线运动。

GK段中，每小段的时间相等，但路程变大，故做加速直线运动；且G点之后，每段时间相等，但每段路程均大于G点之前的每段路程。

故EF段的速度小于GK段的平均速度；故A错误；

B、水平地面G点两侧粗糙程度不同，由图可得出，在EG段，F＝f＝5N；在GK段，F＞f′，即f′＜5N；故B错误；

C、由图可知，GK段加速直线运动。

故C正确；

D、由于EF段的速度小于GK段的平均速度；由P＝Fv可知，F不变，故速度越大功率越大；故F在EF段的功率小于在GK段的功率；故D正确；

故选：

CD。

【点评】准确分析物体的运动状态，运用运动状态与受力情况间的关系、功率的公式；可解答此题。

四、实验探究题（本大题共3小题，共30.0分）

5．（10分）学校买了一箱物理器材，甲同学将它从一楼搬运到三楼，乙同学想测量甲同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。

（1）测量所需要的器材有：

卷尺、秒表和　磅秤　。

（2）乙同学设计的测量步骤如下，其中多余的是　B　。

A测出箱子的质量

B测出楼梯的总长度

C测出一楼到三楼的竖直高度

D测出甲同学上楼梯所用的时间

E算出甲同学搬运箱子的功率

（3）请你在下面空白处帮乙同学设计一个记录该实验数据的表格。

【考点】功率的测量实验．

【分析】

（1）该实验的原理P＝

，公式中的功W＝Gh＝mgh．根据原理中的物理量来判断所需的实验器材和选择实验步骤，进行测量并记录数据。

（2）设计实验记录表格就是要把实验中所涉及的数据画成表格的形式记录下来。

【解答】解：

（1）测量同学做功的功率，需结合公式P＝

＝

＝

，式中m为箱子的质量，h为一楼来到二楼的竖直高度，t为上楼所用的时间。

所以需要磅秤测量箱子的质量m、用卷尺测量一楼到二楼的竖直高度h，用秒表测量上楼所用的时间t。

（2）由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度。

（3）将实验中所要测量的这些物理量：

箱子的质量、楼梯高度、上楼时间，以及功率这四个内容逐一绘制在表格中，如下表所示。

箱子质量（m/kg）

楼梯高度（h/m）

上楼时间（t/s）

功率（P/W）

故答案为：

（1）磅秤；

（2）B，（3）如上表所示。

【点评】这是一道实验设计题目，要在充分理解功率的基础上自己设计实验并测量功率，这样体现了学有所用，理论联系实际的新理念。

6．（10分）在学习了功率的知识后，小汇和几位同学做“比一比谁的功率大”的活动。

他们均是匀速爬楼，为了计算出各自的功率，需要测量哪些物理量？

请将需要测量的物理量写出：

　各自的质量、楼高、爬楼的时间　。

【考点】功率的测量实验．

【分析】爬楼过程中要克服重力做功，根据功率公式求出功率表达式，然后分析测量的量。

【解答】解：

爬楼时要克服自身重力做功，做功的功率P＝

＝

＝

，故实验时需要测量：

各自的质量、楼高、爬楼所用的时间。

故答案为：

各自的质量、楼高、爬楼的时间。

【点评】解答此题的关键是我们首先要知道爬楼是克服自身的重力做功，然后根据比较功率的方法来解答。

7．（10分）测量两位同学从一楼登上到三楼做功快慢的实验，下表是两位同学的实验数据，其中实验次数1、2做功快慢相同并且最快，次数4做功快慢其次，次数3做功最慢：

同学

实验次数

做功时间（秒）

做功（焦）

甲

1

30

6000

甲

2

60

12000

乙

3

30

4000

乙

4

50

6000

（1）比较实验次数1和3可得到：

当　所用时间相同时，做功越多　，做功越快；

（2）比较实验次数　1和4　可知：

当两位同学做功多少相同时，所用时间越短，做功越快；

（3）当做功多少和做功时间均不相同时，需要对表格中的数据进行综合分析，当　做功与所用时间的比值越大　，做功越快。

因此，为了比较两位同学做功的快慢，应该在表格最后一列增加一栏项目，这个项目是　功/时间（焦/秒）　（要写上单位），为此物理学中引入了一个新的物理量叫　功率　。

【考点】功率的测量实验．

【分析】

（1）

（2）做功快慢可以通过比较相等时间内做功多少或做相同的功比较所用时间多少进行比较；分析表中实验数据，根据表中实验数据得出结论；

（3）当做功的大小和时间都不相同时，算出功和时间的比值进行比较，从而得出：

用功率来表示物体做功的快慢。

【解答】解：

（1）由表中实验次数1和3所示实验数据可知，当做功时间相同时，做功越多，做功越快；

（2）由表中实验次数为1和4的实验数据可知：

当两位同学做功多少相同时，做功时间越少，做功越快；

（3）当他们做功多少和做功时间均不相同时，单位时间内做功越多，做功越快。

因此，为了比较两位同学做功的快慢，应该在表格最后一列增加一栏项目，这个项目是做功/做功时间（焦/秒）（要写上单位），为此物理学中引入了一个新的物理量叫功率。

故答案为：

（1）所用时间相同时，做功越多；

（2）1和4；（3）做功与所用时间的比值越大；功/时间（焦/秒）；功率。

【点评】此题考查的是我们对于实验数据的分析能力，我们要能够根据实验数据分析、得出正确的结论，这也是中考的一个重点，还要学会应用控制变量法来解题。

五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

8．（10分）一辆质量2t的汽车，在平直公路上以额定功率100kW从静止开始运动，经l5s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动20s关闭发动机，滑行100m停下。

其ν﹣t图象如图所示。

已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，（g取10N/kg）求：

（1）在运动过程中受到的阻力；

（2）整个过程中发动机所做的功的大小；

（3）汽车运动的最大速度v；

（4）整个过程中克服阻力所做的功的大小。

【考点】功率计算公式的应用．

【分析】

（1）根据f＝0.2G求出汽车受到的阻力；

（2）根据P＝

求出发动机做的功；

（3）因为匀速运动，所以牵引力等于阻力，根据P＝

＝

＝Fv求出汽车的最大速度；

（4）根据W＝fs算出整个过程中克服阻力所做的功。

【解答】解：

（1）汽车受到的阻力：

f＝0.2G＝0.2×2×104N＝4000N；

（2）由题意可知，整个过程中发动机的工作时间：

t＝15s+20s＝35s，

由P＝

可得，整个过程中发动机做的功：

W＝Pt＝100×103W×35s＝3.5×106J；

（3）汽车的重力：

G＝mg＝2000kg×10N/kg＝2×104N，

由题意和图象可知，15﹣35s汽车的速度最大且做匀速直线运动，

根据二力平衡条件和题意可得，汽车匀速运动时的牵引力：

F＝f＝0.2G＝0.2×2×104N＝4000N，

由P＝

＝

＝Fv可得，汽车的最大速度：

v最大＝

＝

＝25m/s；

（4）根据v＝

得匀速运动20s运动的距离：

s2＝vt＝25m/s×20s＝500m，

这个过程运动的距离为：

s＝s1+s2+s3＝200m+500m+100m＝800m，

整个过程中克服阻力所做的功：

W＝fs＝4000N×800m＝3.2×106J。

答：

（1）在运动过程中受到的阻力4000N；

（2）整个过程中发动机所做的功的大小3.5×106J；

（3）汽车运动的最大速度v为25m/s；

（4）整个过程中克服阻力所做的功的大小3.2×106J。

【点评】此题主要考查的是学生对功、功率、重力、速度计算公式的理解和掌握，知道平均速度的计算方法是解决此题的关键。

9．（10分）小陈开着一辆质量为M小车从水平路面驶入西湖大道，再从高架入口驶入引桥。

引桥长度为L，高为h。

（1）当汽车在水平路面行驶时，发动机输出功率恒为P1，此时汽车以v的最大速度匀速行驶，求汽车受到的阻力多大？

（2）当汽车驶入高架引桥，发动机输出功率恒定为P2，已知汽车从引桥底部行驶到顶部所用时间为t，那么在引桥上行驶时汽车做的（输出）总功是多少？

（3）在第

（2）问的基础上，试推导汽车在引桥上受到的阻力是水平路面受到阻力的k倍，证明：

k＝

。

【考点】功率计算公式的应用．

【分析】

（1）汽车在水平路面匀速行驶时，牵引力大小等于受到的阻力，根据公式P＝Fv可求牵引力的大小即可得出阻力；

（2）根据W＝Pt求出在引桥上行驶时汽车做的（输出）总功；

（3）根据W有用＝Gh＝Mgh求出有用功，进而求出额外功，然后根据W＝f2L求出汽车在引桥上受到的阻力，

又知道汽车在引桥上受到的阻力与水平路面受到阻力的关系，最后推导出k的表达式。

【解答】解：

（1）由P＝

＝

＝Fv得，

汽车在水平路面匀速行驶时受到的牵引力：

F1＝

，

因为汽车在水平轮匀速行驶，根据二力平衡条件可知，

汽车受到的阻力：

f1＝F1＝

，

（2）由P＝

得，在引桥上行驶时汽车做的（输出）总功：

W总＝P2t

（3）汽车做的有用功：

W有用＝Gh＝Mgh；

汽车克服阻力做功：

W额＝W总﹣W有用＝P2t﹣Mgh，

由W＝f2L得，汽车在引桥上受到的阻力：

f2＝

＝

，

又题意知，f2＝kf1＝k

，

由以上两式可解得：

k＝

。

答：

（1）汽车受到的阻力为

；

（2）在引桥上行驶时汽车做的（输出）总功是P2t；

（3）见解答。

【点评】本题考查功和功率的计算及推导公式的灵活运用等知识，综合性很强，难度较大，推导时一定要细心、谨慎。

10．（10分）2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，我国启用了“蓝鳍金枪鱼﹣21”简称（金枪鱼）自主水下航行器进行深海搜寻。

“金枪鱼”质量为750kg最大潜水深度为4500m，（g取10N/kg）。

若漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。

起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图所示，图中P3＝3P1．求t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力（不考虑水的阻力）。

【考点】功率计算公式的应用．

【分析】

（1）根据公式W＝Fs和P＝

，可推导得出计算功率的另一个公式为：

P＝Fv；过程如下：

P＝

＝

＝F×

＝Fv；

（2）根据力与运动之间的关系，匀速直线运动的物体受到平衡力的作用。

【解答】解：

由图象可知，在时间t3之后，“金枪鱼”已完全离开水面，此时，“金枪鱼”匀速升高，受到平衡力作用；即拉力F3＝G＝mg＝750kg×10N/kg＝7500N；此时的功率P3＝F3v。

在时间t1时，起重装置对“金枪鱼”的拉力为F1；功率P1＝F1v；

因为：

P3＝3P1．故有F3v＝3F1v。

则F1＝

F3＝

×7500N＝2500N；

答：

t1时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力为2500N。

【点评】准确分析图象的含义，熟练运用计算功率的公式何变形公式，运用平衡力的知识；是解答此题的关键。