专题1.7 机械功和功率问题八年级下册物理期末复习宝典（人教版）

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一、选择题
1．在物理学发展过程中，为了纪念其在能量转化中发现守恒思想的重大贡献，用他的名字来命名功和能单位的物理学家是 （ ）
A．牛顿 B．焦耳 C．安培 D．欧姆
【答案】B．
【解析】功和能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J．
A．牛顿是力的单位；故A错误；
B．功和能的国际单位是焦耳，简称焦，符号为J；故B正确；
C．安培是电流的国际单位；故C错误；
D．欧姆是电阻的国际单位；故D错误。
2.如图实例中，力对物体没有做功的是 （ ）
【答案】D
【解析】力对物体做功有两个必要条件，缺一不可。有力和力的方向上通过的距离。
3.小张用40N的推力将重力为100N的物体沿水平方向匀速推动了10m，则小张对物体所做的功是（ ）
A．400J B．600J C．1000J D．1400J
【答案】A．
【解析】已知推力大小和物体在水平方向上移动的距离，利用W=Fs计算该过程中小张对物体所做的功．小张对物体所做的功：W=Fs=40N×10m=400J．
4.中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62kg级冠军，挺举成绩是176kg，图为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近（ ）

A．600JB．1200JC．1800JD．3400J
【答案】D
【解析】根据G=mg求出杠铃的重力，估测出举高的高度，根据W=Gh求出对杠铃做的功。解：杠铃的重力：
G=mg=176kg×10N/kg=1760N，
张湘祥的身高约为1.60m；
在挺举过程中把杠铃举高的高度为张湘祥的身高加上0.4m，即：
h=1.60m+0.4=2.0m，
在挺举过程中对杠铃做的功：
W=Gh=1760N×2.0m=3520J。
5.如图所示，用不变的拉力 F 匀速拉动重为 G 的物体A，使物体 A 沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F 做的功为 （ ）
A. Fs B. Gs C. 2Fs D. (G+F)s
【答案】C
【解析】由图可以看出，该滑轮组绳子的有效股数n=2，绳子自由端移动2s，已知拉力为F，由功的公式可以计算拉力所做的功．由功的公式得：W=2Fs．故选C．
6.已知小汽车的总质量为1500kg，该车以30m/s的速度作水平匀速直线运动，行驶180s，汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍（g=10N/kg）则结论正确的是（ ）
A.小车行驶的距离为540m．
B.在此过程中汽车的牵引力为240N
C. 在此过程中汽车的牵引力做功为1.296×106J
D.汽车的功率为7.2×104W
【答案】D
【解析】本题考点是速度公式及其应用；功、功率的计算．.
（1）已知速度与行驶时间，由速度公式可以求出小车的路程．
（2）小车做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可以求出牵引力，然后由功率公式求出功率．
（1）由v=可知，小车行驶的距离：
s=vt=30m/s×180s=5400m
（2）小车做匀速直线运动，处于平衡状态，
由平衡条件得：F=f=0.16mg=0.16×1500kg×10N/kg=2400N
（3）牵引力做的功：W=Fs=1.296×107J
（4）牵引力的功率：P===72000W
二、填空题
7.如图甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F﹣t和v﹣t的图象分别如图乙、丙所示．由图象可知，0～3s内，推力对物体做功 J；t=5s时，物体受到的摩擦力是 N．
【答案】0；6．
【解析】v﹣t图象、F﹣t图象相结合，判断出物体各段运动状态，根据平衡状态中二力平衡找出力的大小是本题的关键所在．从速度图象中分析0﹣3s时物体的速度大小可得出物体此时所处的状态，然后根据做功的两个必要条件分析解答；首先从速度图象中9﹣12s得出物体匀速直线运动．然后对应的从F﹣t图象中得出物体所受的摩擦力；最后根据摩擦力的影响因素判断出t=5s时物体受到的摩擦力大小．
（1）由丙图知：0～3s内物体速度大小为零，物体处于静止状态，有力无距离，所以，推力对物体做功0J．
（2）由丙图知，9﹣12s时，物体匀速运动，
由乙图知，9﹣12s时，F=6N，
所以摩擦力与推力F平衡，大小为6N．
3﹣6s之间，物体加速运动，受力不平衡，推力大于摩擦力；但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以摩擦力大小不变；即仍为6N．
8.若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图甲所示．则在20﹣25s时间内，轿车运动的距离是 m，该过程发动机做的功是 J，轿车在运动过程中受到的阻力是 N．
【答案】150；4.5×105；3000．
【解析】由图象可知，在20﹣25s时间内，轿车运动的速度为30m/s，则轿车运动的距离s=vt=30m/s×5s=150m；
因轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，所以轿车发动机做功W=Pt=9×104×5J=4.5×105J；轿车运动过程中受到的阻力f===3000N．
9.如图所示，一物体在水平向右的拉力F1作用下以3m/s的速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力F1所做的功为W1，功率为P1．若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2，功率为P2，则W1 W2，P1 P2（选填“＞”、“＜”或“=”）
【答案】=；＞。
【解析】（1）由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变；
又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即F1=F2=f；
（2）物体运动的距离都为10m，且F1=F2，由W=Fs可知W1=W2；
由题意可知v1＞v2，且F1=F2，由P===Fv可知，P1＞P2。
10.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km，用时10min。已知该车的总质量为1.6×103kg，行驶中阻力为车重的0.05倍，此过程中该车牵引力做功 J，功率为 kW．（g=10N/kg）
【答案】9.6×106；16
【解析】根据行驶中阻力为车重的0.05倍求出阻力；由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力；根据W=Fs求出功的大小，根据P=W/t求出功率。
由于车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力，则牵引力：
F=f=0.05G=0.05mg=0.05×1.6×103kg×10N/kg=800N；
汽车做的功为：W=Fs=800N×12000m=9.6×106J；
汽车的功率为：P=W/t=16000W=16kW.
11.某一型号的汽车质量为5×103kg，轮胎与地面接触面积为4×250cm2，在一段平直公路上用0.5小时匀速行驶了54km，车受到的阻力为车重的0.1倍．g取10N/kg. 则该汽车的行驶速度为 km/h ，该汽车对地面的压强为 Pa，该汽车牵引力所做的功为 J。
【答案】108，5×105，2.7×108。
【解析】（1）根据速度公式v=s/t可求汽车的行驶速度；
（2）汽车对地面压力F=G=mg，地面受力面积已知，根据压强公式P=F/S可求汽车对地面的压强；
（3）牵引力F=0.1G,行驶的路程已知，根据公式W=Fs可求汽车牵引力所做的功；
（4）汽车匀速行驶，车受到的阻力等于牵引力。
点评：压强的计算，需要确定压力、面积。要注意面积的计算与单位，其中压力的确定是难点。正确判断物体间的压力，进行受力分析是关键；物体间接触部分的面积，一般与较小的物体面积相同。
12．我们在超市购物时，常常使用购物车，已知购物车的质量为10kg，小明用10N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4m，用时4s，则：购物车的重力为______N；推力所做的功______J；推力的功率为___W。
【答案】（1）100（2）40（3）10
【解析】（1）购物车的重力为：G=mg=10kg×10N/kg=100N
（2）推力所做的功为
（3）推力的功率为
三、综合应用题
13.电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势，成为家庭常用的交通工具。如图所示的这辆电动自行车自身重力为600N，在水平公路上匀速直线行驶了4.8km用了10min，行驶时受到的阻力是40N。
（1）求该车在这段时间内行驶的速度是多少m/s？牵引力做功是多少？
（2）若该车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2，车胎能承受的最大压强为2×10 5Pa，求该车的最大载重量是多少N？
【答案】（1）8m/s 1.92×10 5J（2）3400N
【解析】（1）v＝s/t＝4800m/（600s）＝8m/s
因为该车在水平面上做匀速直线运动，所以F＝f＝40N
W＝Fs＝40N×4800m＝1.92×10 5J
（2）由p＝F/S得F＝pS=2×10 5Pa×2×0.01m2＝4000N
在水平面上，G＝F＝4000N G载＝4000N－600N＝3400N
14.随着居民生活水平的不断提高，家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家．下表为某型家用轿车的有关数据：

（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？
（2）若该家用轿车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上，则该车发动机的牵引力是多少？
【答案】（1）1.5×105Pa；（2）1500N．
【解析】该汽车静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据p=F/S求出对地面的压强；根据P=Fv求出发动机牵引力；根据W=Pt求出汽车以额定功率匀速直线行驶10min牵引力所做的功。
15.我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W．（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
求（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积；
（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；
（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。
【答案】（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积为53.5m3；
（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率为1.5×104W；
（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力为2.5×105N。
【解析】（1）因为AG600蓄满水后静止在水面上，
所以飞机受到的浮力：F浮=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N，
由F浮=ρ水gV排可得，排开水的体积：
V排= F浮/ρ水g =53.5m3；
（2）每次投下的水在下落过程中重力做功：
W=Gh=m水gh=200kg×10N/kg×150m=3×105J，
重力做功的平均功率：
P=W/t=1.5×104W；
（3）飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W，
因为P=W/t=Fv，
所以，飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力：
F= P总/v =2.5×106W /10m/s =2.5×105N。
16.如图所示，长L1=1m的薄壁正方体容器A放置在水平地面上，顶部有小孔C与空气相通，长L2=0.2m的正方体木块B静止在容器A底面。通过细管D缓慢向容器A内注水，直到注满容器A，木块B上浮过程中上下表面始终水平，木块B与容器A底面和顶部都不会紧密接触。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，木块的密度ρ木=0.5×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）注水前，木块B对容器A底面的压强
（2）木块B对容器A底面压力刚好为0时，容器A内水的深度
（3）水注满容器后，容器A顶部对木块B的压力大小
（4）整个过程，浮力对木块所做的功

【答案】（1）注水前，木块B对容器A底面的压强为1000Pa；
（2）木块B对容器A底面压力刚好为0时，容器A内水的深度为0.1m；
（3）水注满容器后，容器A顶部对木块B的压力大小为40N；
（4）整个过程，浮力对木块所做的功为32J。
【解析】（1）木块的质量为：m=ρV=0.5×103kg/m3×（0.2m）3=4kg；
木块B对容器A底面的压强为：P=F/S=G/S=mg/S=1000Pa；
（2）木块B对容器A底面压力刚好为0时，木块恰好处于漂浮状态，此时受到的浮力为：
F浮=G=mg=4kg×10N/kg=40N；
根据阿基米德原理可知，木块排开的水的体积为：V排=F浮/ρ水g =4×10﹣3m3，
则木块浸入水中的深度即水的深度为：h=V/S= 4×10﹣3m3/0.2m×0.2m=0.1m；
（3）水注满容器后，木块全部浸入水中，木块受到竖直向下的重力、竖直向下的压力和竖直向上的浮力的共同作用；
由阿基米德原理可知，此时木块受到的浮力为：F'浮=ρgV'排=1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）3=80N；
物体处于静止状态，受力平衡，则容器A顶部对木块B的压力大小为：F=F'浮﹣G=80N﹣40N=40N；
（4）整个过程中，木块上升的高度为：s=L1﹣L2=1m﹣0.2m=0.8m；
则浮力所做的功为：W=F浮s=40N×0.8m=32J。
17.“沙场点兵，扬我军威”。2017年8月1日，习近平总书记在朱日和军事基地乘坐检阅车对三军将士进行检阅。某检阅车质量为2400kg，在600s内沿水平方向匀速前进了3000m，牵引力大小为2000N．求
（1）检阅车的重力（g=10N/kg）（2）检阅车的速度（3）牵引力的功率

【答案】（1）24000N（2）5m/s（3）10kW
【解析】考查了重力公式、速度公式和功率公式的应用，第三问也可以分步计算：先利用W=Fs求检阅车牵引力做的功，再利用P=W/t求牵引力的功率。知道检阅车的质量，利用G=mg求其重力；利用速度公式v=s/t求检阅车的速度；利用P=W/t=Fv求牵引力的功率。
（1）检阅车的重力：G=mg=2400kg×10N/kg=24000N；
（2）检阅车的速度：v=s/t=5m/s；
（3）牵引力的功率：P=W/t=Fv=2000N×5m/s=10000W=10kW。
18.如图是一款新研发的机器人。若机器人重为15N，与地面的接触面积是1×10﹣3m2，牵引力大小是I0N、机器人在水平地面上沿直线行走l0m，用时100s。求：
（1）机器人行走的平均速度；
（2）机器人牵引力做的功；
（3）机器人静止时对水平面的压强。
【答案】（1）0.1m/s（2）100J（3）1.5×104Pa。
【解析】（1）机器人行走的平均速度：v=s/t=10m/100s=0.1m/s；
（2）机器人牵引力做的功：W=Fs=10N×10m=100J；
（3）机器人静止时对水平面的压力：F=G=15N，受力面积S=1×103m2，
对地面的压强：p=F/S=1.5×104Pa。
19.滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为34kg，所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为3kg，鞋底每个轮子与地面接触面积为4cm2．（g取10N/kg）求：
（1）小兵自身受到的重力
（2）若比赛时小兵滑行1200m用时2.5min，小兵滑动的平均速度是多少m/s。
（3）小兵单脚滑行时对地面的压强
（4）小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该怎样做，为什么？（不计斜坡阻力）

【答案】（1）340N（2）8m/s（3）2.5×105Pa（4）提高速度；速度大，动能大，容易冲上斜坡。
【解析】（1）小兵质量约为m=34kg，则小兵自身受到的重力：G=mg=34kg×10N/kg=340N；
（2）小兵滑行的路程s=1200m，所用时间：t=2.5min=2.5×60s=150s，
小兵滑动的平均速度：v=s/t=1200m /150s=8m/s；
（3）小兵滑行时对地面的压力：F=G总=G人+G鞋=340N+3kg×2×10N/kg=400N；
一只旱冰鞋与地面的接触面积为：S=4×4cm2=1.6×10﹣3m2，
对地面的压强：p=F/s=400N/1.6×10﹣3m2 =2.5×105Pa；
（4）冲上斜坡时，动能转化为重力势能，所以他应该提高速度，增大动能，容易冲上斜坡。
20.步行是一种简易方便的健身运动，人正常步行时，步距（指步行一步的距离）变化不大，步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5m，他正常步行1min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。
（已知小东的腿长是65cm，质量是50kg）（g取10N/kg）求：
（1）小东正常步行的速度是多少？
（2）小东每走一步克服重力所做的功是多少？
（3）小东正常步行克服重力做功的功率是多少？
【答案】（1）1.2m/s（2）25J（3）75W
【解析】（1）小东1min经过的路程为：s=0.5m×180=90m，
他的步行速度为：v=s/t=90m60s=1.5m/s；
（2）重心升高的高度h=65cm﹣=5cm=0.05m；
小东每走一步克服重力所做的功：W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×0.05m=25J；
（3）1min做的总功：
W总=180W=180×25J=4500J，
功率：P= W总/t=4500J/60S=75W。
家用轿车的总质量1200kg
家用轿车的额定功率30kW
每个轮胎与地面的接触面积0.02m2
油箱的容积55L