1 下列关于功率的说法正确的是(
A.做功所用的时间越多,功率越小
B.功率越大,做功就越多
C.在相同的时间里,做功越多,功率越大
D.做功所用的时间越少,功率越小
C
)A.做功所用的时间越多,功率越小
B.功率越大,做功就越多
C.在相同的时间里,做功越多,功率越大
D.做功所用的时间越少,功率越小
答案:1. C
解析:
【分析】
我们首先要明确功率是描述做功快慢的物理量,其大小由做功的多少和做功所用的时间两个因素共同决定,计算公式为$P=\frac{W}{t}$,判断功率大小时必须同时兼顾两个变量,不能仅通过其中一个变量直接得出结论。我们可以用控制变量的思路逐个验证选项:先判断每个选项是否控制了其中一个变量不变,再分析另一个变量对功率的影响,就能快速排除错误选项,选出正确答案。
【解析】
功率的物理意义是表示物体做功的快慢,其定义式为$P=\frac{W}{t}$,功率大小由做功总量W和做功时间t共同决定,逐一分析选项:
1. 选项A:仅指出做功所用时间越多,没有限定做功的总量相同,无法直接得出功率越小的结论,A错误;
2. 选项B:由推导公式$W=Pt$可知,做功的总量等于功率与做功时间的乘积,仅功率大、未限定做功时间的前提下,无法判断做功的多少,B错误;
3. 选项C:当做功时间t相同时,根据公式$P=\frac{W}{t}$,做功W越大,对应的功率P就越大,符合功率的定义规律,C正确;
4. 选项D:仅指出做功所用时间越少,没有限定做功的总量相同,无法得出功率越小的结论,实际上在做功总量相同的情况下,做功时间越短功率反而越大,D错误。
【答案】
C
【知识点】
功率的概念;功率定义式辨析
【点评】
本题属于功率章节的基础概念辨析题,主要针对初学者容易忽略控制变量、仅通过单一变量判断功率大小的常见误区设置选项,帮助学生巩固对功率决定因素的理解,明确物理定义式中多变量的大小比较需要满足控制变量的前提。
【难度系数】
0.8
我们首先要明确功率是描述做功快慢的物理量,其大小由做功的多少和做功所用的时间两个因素共同决定,计算公式为$P=\frac{W}{t}$,判断功率大小时必须同时兼顾两个变量,不能仅通过其中一个变量直接得出结论。我们可以用控制变量的思路逐个验证选项:先判断每个选项是否控制了其中一个变量不变,再分析另一个变量对功率的影响,就能快速排除错误选项,选出正确答案。
【解析】
功率的物理意义是表示物体做功的快慢,其定义式为$P=\frac{W}{t}$,功率大小由做功总量W和做功时间t共同决定,逐一分析选项:
1. 选项A:仅指出做功所用时间越多,没有限定做功的总量相同,无法直接得出功率越小的结论,A错误;
2. 选项B:由推导公式$W=Pt$可知,做功的总量等于功率与做功时间的乘积,仅功率大、未限定做功时间的前提下,无法判断做功的多少,B错误;
3. 选项C:当做功时间t相同时,根据公式$P=\frac{W}{t}$,做功W越大,对应的功率P就越大,符合功率的定义规律,C正确;
4. 选项D:仅指出做功所用时间越少,没有限定做功的总量相同,无法得出功率越小的结论,实际上在做功总量相同的情况下,做功时间越短功率反而越大,D错误。
【答案】
C
【知识点】
功率的概念;功率定义式辨析
【点评】
本题属于功率章节的基础概念辨析题,主要针对初学者容易忽略控制变量、仅通过单一变量判断功率大小的常见误区设置选项,帮助学生巩固对功率决定因素的理解,明确物理定义式中多变量的大小比较需要满足控制变量的前提。
【难度系数】
0.8
2 甲机器的功率为 200 W,乙机器的功率为 100 W,当两台机器正常工作时,下列说法正确的是(
A.甲机器做功一定比乙机器多
B.甲机器做功可能比乙机器少
C.甲机器做功可能比乙机器慢
D.甲机器做功时间一定比乙机器少
B
)A.甲机器做功一定比乙机器多
B.甲机器做功可能比乙机器少
C.甲机器做功可能比乙机器慢
D.甲机器做功时间一定比乙机器少
答案:2. B
解析:
【分析】
首先我们要明确功率的物理意义和相关公式:功率是表示做功快慢的物理量,计算公式为$P=\frac{W}{t}$,由此可以推导出功的计算公式$W=Pt$、时间的计算公式$t=\frac{W}{P}$。可以看到,做功的多少由功率和做功时间两个因素共同决定,做功的时间由总功和功率两个因素共同决定,不能仅通过功率的大小直接判断做功多少或者用时长短。接下来我们逐个验证选项:首先甲的功率比乙大,说明甲正常工作时做功一定比乙快,再结合两个变量共同决定功的大小的逻辑,就能判断各个选项的对错。
【解析】
解:功率是描述物体做功快慢的物理量,已知甲的功率为200W,乙的功率为100W,说明正常工作时甲做功的速度一定比乙快。
根据功率公式$P=\frac{W}{t}$,可得$W=Pt$,机器做功的总量由功率和工作时间共同决定:
选项A:仅知道甲的功率更大,若甲的工作时间远小于乙的工作时间,甲做的功可能小于乙做的功,因此甲做功不一定比乙多,A错误;
选项B:举例验证:若甲工作1s,做功$W_甲=P_甲t_甲=200W×1s=200J$,乙工作3s,做功$W_乙=P_乙t_乙=100W×3s=300J$,此时甲做功小于乙做功,因此甲机器做功可能比乙机器少,B正确;
选项C:甲的功率大于乙的功率,正常工作时甲做功一定比乙快,不可能比乙慢,C错误;
选项D:根据$t=\frac{W}{P}$,只有在两台机器做功总量相等的前提下,功率大的甲用时才更少,题目没有限定二者做功总量相同,无法判断甲的工作时间一定比乙少,D错误。
【答案】
B
【知识点】
功率的物理意义,功的计算
【点评】
本题属于功率部分的基础易错题,很多同学会直接把功率大小等同于做功多少,忽略了功是由功率和时间两个变量共同决定的,分析这类问题要使用控制变量的思路,不能脱离第二个变量仅通过功率大小直接推导功或者时间的大小关系。
【难度系数】
0.7
首先我们要明确功率的物理意义和相关公式:功率是表示做功快慢的物理量,计算公式为$P=\frac{W}{t}$,由此可以推导出功的计算公式$W=Pt$、时间的计算公式$t=\frac{W}{P}$。可以看到,做功的多少由功率和做功时间两个因素共同决定,做功的时间由总功和功率两个因素共同决定,不能仅通过功率的大小直接判断做功多少或者用时长短。接下来我们逐个验证选项:首先甲的功率比乙大,说明甲正常工作时做功一定比乙快,再结合两个变量共同决定功的大小的逻辑,就能判断各个选项的对错。
【解析】
解:功率是描述物体做功快慢的物理量,已知甲的功率为200W,乙的功率为100W,说明正常工作时甲做功的速度一定比乙快。
根据功率公式$P=\frac{W}{t}$,可得$W=Pt$,机器做功的总量由功率和工作时间共同决定:
选项A:仅知道甲的功率更大,若甲的工作时间远小于乙的工作时间,甲做的功可能小于乙做的功,因此甲做功不一定比乙多,A错误;
选项B:举例验证:若甲工作1s,做功$W_甲=P_甲t_甲=200W×1s=200J$,乙工作3s,做功$W_乙=P_乙t_乙=100W×3s=300J$,此时甲做功小于乙做功,因此甲机器做功可能比乙机器少,B正确;
选项C:甲的功率大于乙的功率,正常工作时甲做功一定比乙快,不可能比乙慢,C错误;
选项D:根据$t=\frac{W}{P}$,只有在两台机器做功总量相等的前提下,功率大的甲用时才更少,题目没有限定二者做功总量相同,无法判断甲的工作时间一定比乙少,D错误。
【答案】
B
【知识点】
功率的物理意义,功的计算
【点评】
本题属于功率部分的基础易错题,很多同学会直接把功率大小等同于做功多少,忽略了功是由功率和时间两个变量共同决定的,分析这类问题要使用控制变量的思路,不能脱离第二个变量仅通过功率大小直接推导功或者时间的大小关系。
【难度系数】
0.7
3 四名同学在公园进行登山比赛,如果规定功率最大者获胜,那么最后胜出者一定是 (
A.体重最大的
B.用时最短的
C.速度最大的
D.做功最快的
D
)A.体重最大的
B.用时最短的
C.速度最大的
D.做功最快的
答案:3. D
解析:
【分析】
这道题的核心规则是功率最大者获胜,解题的关键要紧扣功率的物理定义展开思考:首先回忆功率的相关概念,功率是用来衡量做功快慢的物理量,我们可以先逐一排查选项里的片面条件:登山过程中做功W=Gh,功率P=W/t,要确定功率大小需要同时考虑重力、登山高度、时间多个变量,A、B、C三个选项都只给出了单一变量,无法判定功率大小,只有直接对应功率物理意义的描述才是正确的,最终就能选出正确答案。
【解析】
解:功率的物理意义是表示物体做功的快慢,功率越大,说明物体做功越快。
对各选项逐一分析:
A. 仅知道体重最大,登山高度相同的前提下,无法确定做功多少和所用时间,不能判定功率最大,不符合题意;
B. 仅知道用时最短,无法确定登山过程做功的总量,根据P=W/t,不能判定功率最大,不符合题意;
C. 仅知道速度最大,由功率推导式P=W/t=Gh/t=Gv可知,体重未知的情况下,无法判定功率最大,不符合题意;
D. 功率本身就是描述物体做功快慢的物理量,功率最大就意味着做功最快,完全符合题意。
【答案】
D
【知识点】
功率的物理意义;功率的计算
【点评】
本题属于功率概念的基础辨析题,易错点是学生容易片面套用功率的计算公式,忽略多个变量的制约关系,误选只给出单一条件的选项,掌握功率的核心定义是解题的关键,能够帮助学生厘清功率和功、时间、速度等物理量的区别。
【难度系数】
0.9
这道题的核心规则是功率最大者获胜,解题的关键要紧扣功率的物理定义展开思考:首先回忆功率的相关概念,功率是用来衡量做功快慢的物理量,我们可以先逐一排查选项里的片面条件:登山过程中做功W=Gh,功率P=W/t,要确定功率大小需要同时考虑重力、登山高度、时间多个变量,A、B、C三个选项都只给出了单一变量,无法判定功率大小,只有直接对应功率物理意义的描述才是正确的,最终就能选出正确答案。
【解析】
解:功率的物理意义是表示物体做功的快慢,功率越大,说明物体做功越快。
对各选项逐一分析:
A. 仅知道体重最大,登山高度相同的前提下,无法确定做功多少和所用时间,不能判定功率最大,不符合题意;
B. 仅知道用时最短,无法确定登山过程做功的总量,根据P=W/t,不能判定功率最大,不符合题意;
C. 仅知道速度最大,由功率推导式P=W/t=Gh/t=Gv可知,体重未知的情况下,无法判定功率最大,不符合题意;
D. 功率本身就是描述物体做功快慢的物理量,功率最大就意味着做功最快,完全符合题意。
【答案】
D
【知识点】
功率的物理意义;功率的计算
【点评】
本题属于功率概念的基础辨析题,易错点是学生容易片面套用功率的计算公式,忽略多个变量的制约关系,误选只给出单一条件的选项,掌握功率的核心定义是解题的关键,能够帮助学生厘清功率和功、时间、速度等物理量的区别。
【难度系数】
0.9
4 如图所示为甲、乙两物体做功与所需时间的关系图像,由图可知,甲物体的功率$P_{\mathrm{甲}}$与乙物体的功率$P_{\mathrm{乙}}$的关系是(

A.$P_{\mathrm{甲}}>P_{\mathrm{乙}}$
B.$P_{\mathrm{甲}}<P_{\mathrm{乙}}$
C.$P_{\mathrm{甲}}=P_{\mathrm{乙}}$
D.无法确定
B
)A.$P_{\mathrm{甲}}>P_{\mathrm{乙}}$
B.$P_{\mathrm{甲}}<P_{\mathrm{乙}}$
C.$P_{\mathrm{甲}}=P_{\mathrm{乙}}$
D.无法确定
答案:4. B
解析:
【分析】
要比较甲乙两物体的功率大小,首先回忆功率的计算公式$P=\frac{W}{t}$,比较功率可使用控制变量法:要么固定时间相同,比较做功的多少,做功越多功率越大;要么固定做功相同,比较所用时间长短,时间越短功率越大。观察题图的W-t图像,我们选取同一时刻$t_0$,也就是控制时间相等,直接对比该时刻甲乙对应的做功数值,就能快速推导出两者的功率大小关系。
【解析】
解:功率的定义式为$P=\frac{W}{t}$,从图像中取相同时间$t_0$,可以看到该时刻乙物体做的功$W_乙$大于甲物体做的功$W_甲$,即$W_乙>W_甲$。在时间$t$相等的前提下,做功$W$越大,对应的功率$P$就越大,因此可得$P_甲<P_乙$,对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
功率计算,W-t图像分析
【点评】
本题属于功率比较的基础题型,核心是利用控制变量法结合图像信息求解,也可以直接通过W-t图像的斜率物理意义判断:图像的斜率对应功率大小,斜率越大功率越高,乙的图像斜率更大,因此乙的功率更高,掌握这类图像的分析方法可以大幅提升解题速度。
【难度系数】
0.8
要比较甲乙两物体的功率大小,首先回忆功率的计算公式$P=\frac{W}{t}$,比较功率可使用控制变量法:要么固定时间相同,比较做功的多少,做功越多功率越大;要么固定做功相同,比较所用时间长短,时间越短功率越大。观察题图的W-t图像,我们选取同一时刻$t_0$,也就是控制时间相等,直接对比该时刻甲乙对应的做功数值,就能快速推导出两者的功率大小关系。
【解析】
解:功率的定义式为$P=\frac{W}{t}$,从图像中取相同时间$t_0$,可以看到该时刻乙物体做的功$W_乙$大于甲物体做的功$W_甲$,即$W_乙>W_甲$。在时间$t$相等的前提下,做功$W$越大,对应的功率$P$就越大,因此可得$P_甲<P_乙$,对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
功率计算,W-t图像分析
【点评】
本题属于功率比较的基础题型,核心是利用控制变量法结合图像信息求解,也可以直接通过W-t图像的斜率物理意义判断:图像的斜率对应功率大小,斜率越大功率越高,乙的图像斜率更大,因此乙的功率更高,掌握这类图像的分析方法可以大幅提升解题速度。
【难度系数】
0.8
5 新素养 科学思维 采用功与时间比值的方法,得到“单位时间”内做的功,这样就方便比较做功的快慢了,这个比值叫作
功率
。这种方法,实质上还是用时间相同比较功
(时间相同比较功/功相同比较时间)的方法来比较做功快慢的。答案:5. 功率 时间相同比较功
解析:
【分析】
我们可以按照两步思路来推导答案:首先回忆描述做功快慢的物理量的定义,题目明确说明是功与时间的比值、表示单位时间内做的功,对应我们学过的描述做功快慢的物理量;其次再分析这个比值法的逻辑,把功除以时间得到单位时间的做功,相当于把所有比较对象的时间都统一成相等的单位时间,直接对比这个相同时间内的做功多少就能判断快慢,对应比较做功快慢的其中一种控制变量方法,顺着这个逻辑就能得到两个空的结果。
【解析】
1. 第一空:物理学中专门把功与做功所用时间的比值定义为功率,它的物理意义就是单位时间内物体完成的功,作用就是定量表示做功的快慢,因此第一空填功率。
2. 第二空:这种取单位时间计算做功的方法,本质上是将所有待比较对象的做功时间统一为相同的单位时间,通过对比相同时间内各自完成的功的大小判断做功快慢,因此实质上采用的是时间相同比较功的方法。
【答案】
功率;时间相同比较功
【知识点】
功率的定义,比较做功快慢
【点评】
本题从功率概念的生成逻辑切入,没有直接考察公式的机械记忆,深挖比值定义法背后的控制变量思想,引导学生理解物理概念的本质,避免死记硬背,贴合物理核心素养中科学思维的培养要求。
【难度系数】
0.8
我们可以按照两步思路来推导答案:首先回忆描述做功快慢的物理量的定义,题目明确说明是功与时间的比值、表示单位时间内做的功,对应我们学过的描述做功快慢的物理量;其次再分析这个比值法的逻辑,把功除以时间得到单位时间的做功,相当于把所有比较对象的时间都统一成相等的单位时间,直接对比这个相同时间内的做功多少就能判断快慢,对应比较做功快慢的其中一种控制变量方法,顺着这个逻辑就能得到两个空的结果。
【解析】
1. 第一空:物理学中专门把功与做功所用时间的比值定义为功率,它的物理意义就是单位时间内物体完成的功,作用就是定量表示做功的快慢,因此第一空填功率。
2. 第二空:这种取单位时间计算做功的方法,本质上是将所有待比较对象的做功时间统一为相同的单位时间,通过对比相同时间内各自完成的功的大小判断做功快慢,因此实质上采用的是时间相同比较功的方法。
【答案】
功率;时间相同比较功
【知识点】
功率的定义,比较做功快慢
【点评】
本题从功率概念的生成逻辑切入,没有直接考察公式的机械记忆,深挖比值定义法背后的控制变量思想,引导学生理解物理概念的本质,避免死记硬背,贴合物理核心素养中科学思维的培养要求。
【难度系数】
0.8
6 甲机器的功率比乙机器的功率大,表示甲机器做功比乙机器
快
。某机器的功率是1.5 kW,合1500
W,表示的物理意义是该机器在1 s内所做的功是1500 J
。答案:6. 快
1500 该机器在1 s内所做的功是1500 J
1500 该机器在1 s内所做的功是1500 J
解析:
【分析】
我们可以顺着三个空的考点逐步推导:首先第一空,先回忆功率的核心定义,功率本身就是专门用来描述物体做功快慢的物理量,功率越大代表单位时间内完成的功越多,做功就越快,直接对应概念就能得出结论。第二空是功率的单位换算,牢记千瓦和瓦的换算关系1kW=1000W,将1.5乘以1000就能得到换算结果。第三空解释功率的物理意义,结合功率的定义:功率是单位时间内物体所做的功,把对应数值代入表述即可。
【解析】
1. 功率是表示物体做功快慢的物理量,甲机器的功率比乙机器大,说明甲机器做功比乙机器快;
2. 功率单位换算:因为1kW=1000W,所以1.5kW=1.5×1000W=1500W;
3. 功率的物理含义是单位时间内机器完成的功,1500W对应的物理意义就是该机器在1s内所做的功是1500J。
【答案】
快;1500;该机器在1 s内所做的功是1500 J
【知识点】
功率的物理意义,功率单位换算
【点评】
本题属于功率章节的基础概念题,难度较低,核心考察学生对功率概念的准确理解,要注意区分“做功多少”和“做功快慢”的差异,避免将功和功率的概念混淆,同时熟练掌握常见功率单位的换算规则即可轻松得分。
【难度系数】
0.9
我们可以顺着三个空的考点逐步推导:首先第一空,先回忆功率的核心定义,功率本身就是专门用来描述物体做功快慢的物理量,功率越大代表单位时间内完成的功越多,做功就越快,直接对应概念就能得出结论。第二空是功率的单位换算,牢记千瓦和瓦的换算关系1kW=1000W,将1.5乘以1000就能得到换算结果。第三空解释功率的物理意义,结合功率的定义:功率是单位时间内物体所做的功,把对应数值代入表述即可。
【解析】
1. 功率是表示物体做功快慢的物理量,甲机器的功率比乙机器大,说明甲机器做功比乙机器快;
2. 功率单位换算:因为1kW=1000W,所以1.5kW=1.5×1000W=1500W;
3. 功率的物理含义是单位时间内机器完成的功,1500W对应的物理意义就是该机器在1s内所做的功是1500J。
【答案】
快;1500;该机器在1 s内所做的功是1500 J
【知识点】
功率的物理意义,功率单位换算
【点评】
本题属于功率章节的基础概念题,难度较低,核心考察学生对功率概念的准确理解,要注意区分“做功多少”和“做功快慢”的差异,避免将功和功率的概念混淆,同时熟练掌握常见功率单位的换算规则即可轻松得分。
【难度系数】
0.9
7 完成下列单位换算:
(1) $100\ \mathrm{W}=$
(2) $2.5\ \mathrm{MW}=$
(1) $100\ \mathrm{W}=$
100
$\mathrm{J}/\mathrm{s}$。(2) $2.5\ \mathrm{MW}=$
2500
$\mathrm{kW}=$ $2.5×10^{6}$
$\mathrm{W}$。答案:7.(1)100
(2)2500 $2.5×10^{6}$
(2)2500 $2.5×10^{6}$
解析:
【分析】
这道题是功率相关的单位换算题,我们可以从功率单位的定义和不同量级功率单位的进制关系入手解题:首先第一小问,回忆功率单位瓦特的定义,明确W和J/s的等量关系就能直接得出结果;第二小问先理清兆瓦(MW)、千瓦(kW)、瓦(W)三者之间的千进制换算进率,大单位转换为小单位时乘以对应进率,逐步计算就能得到正确结果。
【解析】
解:
(1) 功率的单位瓦特是导出单位,根据功率的定义$P=\frac{W}{t}$可知,$1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$,因此$100\ \mathrm{W}=100\ \mathrm{J/s}$。
(2) 功率的常用量级单位换算关系为:$1\ \mathrm{MW}=10^3\ \mathrm{kW}$,$1\ \mathrm{kW}=10^3\ \mathrm{W}$,因此:
$2.5\ \mathrm{MW}=2.5×10^3\ \mathrm{kW}=2500\ \mathrm{kW}$;
$2500\ \mathrm{kW}=2500×10^3\ \mathrm{W}=2.5×10^6\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 100;(2) 2500;$2.5×10^6$
【知识点】
功率单位定义;功率单位换算
【点评】
本题属于功率章节的入门基础题,重点考察学生对瓦特单位物理意义的理解,以及对不同量级功率单位换算规则的掌握,只要牢记功率单位间的千进制进率,避免进率混淆,就可以轻松完成换算。
【难度系数】
0.9
这道题是功率相关的单位换算题,我们可以从功率单位的定义和不同量级功率单位的进制关系入手解题:首先第一小问,回忆功率单位瓦特的定义,明确W和J/s的等量关系就能直接得出结果;第二小问先理清兆瓦(MW)、千瓦(kW)、瓦(W)三者之间的千进制换算进率,大单位转换为小单位时乘以对应进率,逐步计算就能得到正确结果。
【解析】
解:
(1) 功率的单位瓦特是导出单位,根据功率的定义$P=\frac{W}{t}$可知,$1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$,因此$100\ \mathrm{W}=100\ \mathrm{J/s}$。
(2) 功率的常用量级单位换算关系为:$1\ \mathrm{MW}=10^3\ \mathrm{kW}$,$1\ \mathrm{kW}=10^3\ \mathrm{W}$,因此:
$2.5\ \mathrm{MW}=2.5×10^3\ \mathrm{kW}=2500\ \mathrm{kW}$;
$2500\ \mathrm{kW}=2500×10^3\ \mathrm{W}=2.5×10^6\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 100;(2) 2500;$2.5×10^6$
【知识点】
功率单位定义;功率单位换算
【点评】
本题属于功率章节的入门基础题,重点考察学生对瓦特单位物理意义的理解,以及对不同量级功率单位换算规则的掌握,只要牢记功率单位间的千进制进率,避免进率混淆,就可以轻松完成换算。
【难度系数】
0.9
8 甲、乙两台机器的功率之比为 $3:2$,它们做同样的功所需的时间之比为
$2:3$
;在相同时间内,甲、乙两台机器所做的功之比为$3:2$
。答案:8. $2:3$ $3:2$
解析:
【分析】
这道题是功率相关的比例计算问题,首先我们要从功率的定义公式P=W/t入手,已知甲乙功率之比为3:2。第一空要求做相同功的时间之比,先把公式变形为t=W/P,当功W相等时,时间t和功率P成反比,代入功率比值就能算出时间比。第二空要求相同时间内的做功之比,把公式变形为W=Pt,当时间t相等时,做功W和功率P成正比,直接代入功率比值就能得到功的比值,通过约去相同的物理量就可以快速完成推导。
【解析】
解:功率的定义式为 $P=\frac{W}{t}$,对公式做对应变形后分别计算两个比值:
1. 计算做同样的功所需的时间之比:
已知甲乙做功相等,即$W_甲=W_乙$,将公式变形为$t=\frac{W}{P}$,则时间之比:
$\frac{t_甲}{t_乙}=\frac{\frac{W_甲}{P_甲}}{\frac{W_乙}{P_乙}}=\frac{W_甲}{W_乙}×\frac{P_乙}{P_甲}$
代入$W_甲=W_乙$、$P_甲:P_乙=3:2$,可得$\frac{t_甲}{t_乙}=1×\frac{2}{3}=\frac{2}{3}$,即时间之比为$2:3$。
2. 计算相同时间内甲乙的做功之比:
已知甲乙工作时间相等,即$t_甲=t_乙$,将公式变形为$W=Pt$,则做功之比:
$\frac{W_甲}{W_乙}=\frac{P_甲t_甲}{P_乙t_乙}=\frac{P_甲}{P_乙}×\frac{t_甲}{t_乙}$
代入$t_甲=t_乙$、$P_甲:P_乙=3:2$,可得$\frac{W_甲}{W_乙}=\frac{3}{2}×1=\frac{3}{2}$,即做功之比为$3:2$。
【答案】$2:3$ $3:2$
【知识点】功率公式;物理量比值计算
【点评】本题是功率章节的基础经典题型,核心考察对功率定义式的变形应用,以及特定条件下物理量正反比例关系的判断,没有复杂运算,只要理清三个物理量的关联逻辑就能快速求解,适合巩固功率的基础概念。
【难度系数】0.8
这道题是功率相关的比例计算问题,首先我们要从功率的定义公式P=W/t入手,已知甲乙功率之比为3:2。第一空要求做相同功的时间之比,先把公式变形为t=W/P,当功W相等时,时间t和功率P成反比,代入功率比值就能算出时间比。第二空要求相同时间内的做功之比,把公式变形为W=Pt,当时间t相等时,做功W和功率P成正比,直接代入功率比值就能得到功的比值,通过约去相同的物理量就可以快速完成推导。
【解析】
解:功率的定义式为 $P=\frac{W}{t}$,对公式做对应变形后分别计算两个比值:
1. 计算做同样的功所需的时间之比:
已知甲乙做功相等,即$W_甲=W_乙$,将公式变形为$t=\frac{W}{P}$,则时间之比:
$\frac{t_甲}{t_乙}=\frac{\frac{W_甲}{P_甲}}{\frac{W_乙}{P_乙}}=\frac{W_甲}{W_乙}×\frac{P_乙}{P_甲}$
代入$W_甲=W_乙$、$P_甲:P_乙=3:2$,可得$\frac{t_甲}{t_乙}=1×\frac{2}{3}=\frac{2}{3}$,即时间之比为$2:3$。
2. 计算相同时间内甲乙的做功之比:
已知甲乙工作时间相等,即$t_甲=t_乙$,将公式变形为$W=Pt$,则做功之比:
$\frac{W_甲}{W_乙}=\frac{P_甲t_甲}{P_乙t_乙}=\frac{P_甲}{P_乙}×\frac{t_甲}{t_乙}$
代入$t_甲=t_乙$、$P_甲:P_乙=3:2$,可得$\frac{W_甲}{W_乙}=\frac{3}{2}×1=\frac{3}{2}$,即做功之比为$3:2$。
【答案】$2:3$ $3:2$
【知识点】功率公式;物理量比值计算
【点评】本题是功率章节的基础经典题型,核心考察对功率定义式的变形应用,以及特定条件下物理量正反比例关系的判断,没有复杂运算,只要理清三个物理量的关联逻辑就能快速求解,适合巩固功率的基础概念。
【难度系数】0.8
9 水平地面上一静止木箱重为800 N,某人用60 N的水平推力在5 s内推动木箱前进10 m,撤去推力后木箱又继续前进了2 m,全程用时6 s,整个过程中水平推力做功为
600
J,重力做功为0
J,6 s内推力的功率为100
W。答案:9. 600 0 100
解析:
【分析】
这道题考查功和功率的计算,解题时要紧扣做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。首先计算推力做功:推力仅在推动木箱前进10m的过程中存在,撤去推力后木箱滑行的2m过程中没有推力作用,因此推力对应的位移只有10m,代入W=Fs即可算出推力做的总功。接着分析重力做功:重力方向竖直向下,木箱全程沿水平地面运动,竖直方向没有位移,因此重力做功为0。最后计算6s内推力的功率,功率的定义是单位时间内做的功,这里要注意是6s全程的平均功率,用推力做的总功除以题目给出的总时间6s就能得到结果。
【解析】
1. 计算水平推力做的功:
已知水平推力F=60N,木箱在推力作用下移动的距离s₁=10m,撤去推力后木箱不受推力,滑行的2m不存在推力作用,因此推力做功:
$W_{\mathrm{推}} = Fs_1 = 60\,\mathrm{N} × 10\,\mathrm{m} = 600\,\mathrm{J}$
2. 计算重力做的功:
重力方向竖直向下,木箱全程沿水平方向运动,在重力方向上通过的位移为0,因此重力做功:
$W_G = G × s_{\mathrm{竖直}} = 800\,\mathrm{N} × 0\,\mathrm{m} = 0\,\mathrm{J}$
3. 计算6s内推力的功率:
推力做的总功为600J,对应的统计时间为全程6s,根据功率公式$P=\frac{W}{t}$可得:
$P = \frac{W_{\mathrm{推}}}{t_{\mathrm{总}}} = \frac{600\,\mathrm{J}}{6\,\mathrm{s}} = 100\,\mathrm{W}$
【答案】
600 0 100
【知识点】
功的计算,功率的计算,做功的条件
【点评】
本题的易错点有两处:一是容易误将撤去推力后木箱滑行的2m算入推力的作用位移,导致推力做功计算偏大;二是计算功率时容易错用推力的作用时间5s来计算,忽略题目要求的是6s全程的推力平均功率,解题时一定要注意力和位移、功和时间的对应关系。
【难度系数】
0.6
这道题考查功和功率的计算,解题时要紧扣做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。首先计算推力做功:推力仅在推动木箱前进10m的过程中存在,撤去推力后木箱滑行的2m过程中没有推力作用,因此推力对应的位移只有10m,代入W=Fs即可算出推力做的总功。接着分析重力做功:重力方向竖直向下,木箱全程沿水平地面运动,竖直方向没有位移,因此重力做功为0。最后计算6s内推力的功率,功率的定义是单位时间内做的功,这里要注意是6s全程的平均功率,用推力做的总功除以题目给出的总时间6s就能得到结果。
【解析】
1. 计算水平推力做的功:
已知水平推力F=60N,木箱在推力作用下移动的距离s₁=10m,撤去推力后木箱不受推力,滑行的2m不存在推力作用,因此推力做功:
$W_{\mathrm{推}} = Fs_1 = 60\,\mathrm{N} × 10\,\mathrm{m} = 600\,\mathrm{J}$
2. 计算重力做的功:
重力方向竖直向下,木箱全程沿水平方向运动,在重力方向上通过的位移为0,因此重力做功:
$W_G = G × s_{\mathrm{竖直}} = 800\,\mathrm{N} × 0\,\mathrm{m} = 0\,\mathrm{J}$
3. 计算6s内推力的功率:
推力做的总功为600J,对应的统计时间为全程6s,根据功率公式$P=\frac{W}{t}$可得:
$P = \frac{W_{\mathrm{推}}}{t_{\mathrm{总}}} = \frac{600\,\mathrm{J}}{6\,\mathrm{s}} = 100\,\mathrm{W}$
【答案】
600 0 100
【知识点】
功的计算,功率的计算,做功的条件
【点评】
本题的易错点有两处:一是容易误将撤去推力后木箱滑行的2m算入推力的作用位移,导致推力做功计算偏大;二是计算功率时容易错用推力的作用时间5s来计算,忽略题目要求的是6s全程的推力平均功率,解题时一定要注意力和位移、功和时间的对应关系。
【难度系数】
0.6
10 一列火车以 20 m/s 的速度在平直轨道上匀速行驶,整列火车受到的阻力是 2 000 N。求:
(1)火车行驶 10 s 时间内,牵引力所做的功。
(2)牵引力的功率。
(1)火车行驶 10 s 时间内,牵引力所做的功。
(2)牵引力的功率。
答案:10.(1)由于火车在平直轨道上匀速行驶,所以$F=f=2000\ \mathrm{N}$,
火车在水平方向移动的距离$s=vt=20\ \mathrm{m/s}×10\ \mathrm{s}=200\ \mathrm{m}$,牵引力
做的功$W=Fs=2000\ \mathrm{N}×200\ \mathrm{m}=4×10^{5}\ \mathrm{J}$ (2)牵引力的功率
$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{4×10^{5}\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}}=4×10^{4}\ \mathrm{W}$
火车在水平方向移动的距离$s=vt=20\ \mathrm{m/s}×10\ \mathrm{s}=200\ \mathrm{m}$,牵引力
做的功$W=Fs=2000\ \mathrm{N}×200\ \mathrm{m}=4×10^{5}\ \mathrm{J}$ (2)牵引力的功率
$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{4×10^{5}\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}}=4×10^{4}\ \mathrm{W}$
解析:
【分析】
这道题是力学功与功率的基础计算,解题思路可以按两步梳理:
1. 第一问求牵引力做功:题目给出火车匀速行驶,说明火车处于平衡状态,水平方向牵引力和阻力是一对平衡力,因此牵引力大小等于阻力,直接得到F=2000N;接下来已知火车的速度和行驶时间,用速度公式的变形式s=vt就能算出10s内火车行驶的路程,最后代入功的计算公式W=Fs,就能求出牵引力做的功。
2. 第二问求牵引力的功率:已经算出了10s内牵引力做的功,直接代入功率的定义式P=W/t就能算出结果,也可以用推导式P=Fv直接代入牵引力和速度快速计算,两种方法结果一致。
【解析】
(1)已知火车在平直轨道上匀速行驶,处于平衡状态,水平方向牵引力与阻力二力平衡:
可得牵引力 $ F = f = 2000\ \mathrm{N} $
由速度公式 $ v=\frac{s}{t} $,可得火车10s内行驶的路程:
$ s = vt = 20\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 200\ \mathrm{m} $
根据功的计算公式,牵引力做的功:
$ W = Fs = 2000\ \mathrm{N} × 200\ \mathrm{m} = 4 × 10^5\ \mathrm{J} $
(2)根据功率的定义式,牵引力的功率:
$ P = \frac{W}{t} = \frac{4 × 10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}} = 4 × 10^4\ \mathrm{W} $
补充:也可通过推导式 $ P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv $ 直接计算,代入数值得 $ P=2000\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{m/s}=4×10^4\ \mathrm{W} $,计算更简便。
【答案】
(1)牵引力所做的功为 $ 4 × 10^5\ \mathrm{J} $;(2)牵引力的功率为 $ 4 × 10^4\ \mathrm{W} $
【知识点】
二力平衡条件,功的计算,功率的计算
【点评】
本题属于力学基础计算题,核心考点是利用匀速运动的平衡状态间接得到牵引力大小,规避了复杂的受力分析,解题逻辑清晰,也可通过P=Fv的推导式简化功率的计算,是初中机械功章节的典型常考基础题型。
【难度系数】
0.8
这道题是力学功与功率的基础计算,解题思路可以按两步梳理:
1. 第一问求牵引力做功:题目给出火车匀速行驶,说明火车处于平衡状态,水平方向牵引力和阻力是一对平衡力,因此牵引力大小等于阻力,直接得到F=2000N;接下来已知火车的速度和行驶时间,用速度公式的变形式s=vt就能算出10s内火车行驶的路程,最后代入功的计算公式W=Fs,就能求出牵引力做的功。
2. 第二问求牵引力的功率:已经算出了10s内牵引力做的功,直接代入功率的定义式P=W/t就能算出结果,也可以用推导式P=Fv直接代入牵引力和速度快速计算,两种方法结果一致。
【解析】
(1)已知火车在平直轨道上匀速行驶,处于平衡状态,水平方向牵引力与阻力二力平衡:
可得牵引力 $ F = f = 2000\ \mathrm{N} $
由速度公式 $ v=\frac{s}{t} $,可得火车10s内行驶的路程:
$ s = vt = 20\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 200\ \mathrm{m} $
根据功的计算公式,牵引力做的功:
$ W = Fs = 2000\ \mathrm{N} × 200\ \mathrm{m} = 4 × 10^5\ \mathrm{J} $
(2)根据功率的定义式,牵引力的功率:
$ P = \frac{W}{t} = \frac{4 × 10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}} = 4 × 10^4\ \mathrm{W} $
补充:也可通过推导式 $ P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv $ 直接计算,代入数值得 $ P=2000\ \mathrm{N} × 20\ \mathrm{m/s}=4×10^4\ \mathrm{W} $,计算更简便。
【答案】
(1)牵引力所做的功为 $ 4 × 10^5\ \mathrm{J} $;(2)牵引力的功率为 $ 4 × 10^4\ \mathrm{W} $
【知识点】
二力平衡条件,功的计算,功率的计算
【点评】
本题属于力学基础计算题,核心考点是利用匀速运动的平衡状态间接得到牵引力大小,规避了复杂的受力分析,解题逻辑清晰,也可通过P=Fv的推导式简化功率的计算,是初中机械功章节的典型常考基础题型。
【难度系数】
0.8