1、九年级上科学期末复习考点训练九年级上科学期末复习考点训练（六）功和功率的计算（六）功和功率的计算 12021 年 5 月 15 日，“天问一号”着陆器成功降落火星，如图甲所示。质量为 1300 千克的“天问一号”在距火星表面 100 米高处短暂悬停，选定安全地点后着陆。某同学对最后 100 米的降落过程，其速度大小随下降高度的变化作了简单的模拟绘图，如图乙所示。已知同一物体在火星上的重力是地球上的25，求： （1）在 100 米降落过程中，“天问一号”所受火星重力对它做了多少功？ （2）在匀速下降期间，“天问一号”所受火星重力对它做功的功率为多大？ 2心脏是人体血液的动力站，一个人的心脏只有拳
2、头大小，质量为 0.3 千克，但它在 10 小时内所做的功却相当于把质量为 1.8 吨的物体举高 1 米。（g取 10N/kg）请你计算 （1）一般人的心脏重力约为多少？ （2）一般人的心脏功率有几瓦？ 3.健康的生活既要注意平衡膳食，还要积极参加体育锻炼，如图所示为可调式握力器，可用于锻炼手部肌肉。锻炼时只要抓住左手柄，用力抓紧使其碰触右手柄上的计数按钮，即算完成一个握力动作。 （1）握力器的力度可以通过使用调节器移动弹簧下端的位置来改变。现在需要将力度调小，则应该将弹簧下端向_(选填“左”或“右”)移。 （2）小嘉用平均大小为 500 牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移动 6 厘米
3、完成一个握力动作，则做功多少焦? （3） 小嘉饮用一罐净含量为 330 毫升的可乐后， 获得的能量为 540 千焦。 若获得能量的 10%用于握力做功，则消耗这些能量需要完成多少个题(2)中的握力动作? 4 吉利科技集团推出的 “曹操出行” 新能源共享汽车进驻我市以来， 方便广大市民的绿色出行。 如图所示，一辆“曹操出行”共享汽车以 5m/s 的速度在水平路面上匀速直线行驶 3000m 在这段路程中，该汽车的输出功率保持 1000W 不变。求： （1）在上述匀速直线行驶的过程中，该汽车受到的阻力大小； （2）在上述匀速直线行驶的过程中，该汽车的牵引力所做的功大小。 5.一辆质量 2t 的汽车，
4、在平直公路上以额定功率 80kW 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 25s 关闭发动机，滑行 100m 停下。其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，求： （1）.整个过程中发动机做的功； （2）.汽车的最大速度最大 6.在立定跳远项目的测试时，体重为 500 牛的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离是为 0.3 米，用时 0.5 秒，运动轨迹如图所示。 （1）此过程人的重力做的功为多少焦？ （2）人的重力的平均功率为多少瓦？ 7.如图甲，氦气球和热气球都是利用浮力升空的装置。请阅读材料回答问题： 材料一
5、： 2017 年，国家明令禁止使用的氢气灌装手持气球，应改为使用氦气。 材料二：热气球由一个巨大的气囊、一个吊篮和用于加热空气的燃烧器组成。热气球上升前，对气囊充入足够多的空气使其鼓起来，然后用燃烧器对气囊内的空气加热一段时间，就可以实现升空，飞行过程中其体积基本不变。 （1）国家明令禁止使用的氢气灌装手持气球是因为氢气具有_的性质。 （2）分折材料二回答，该过程如何调节力的大小实现热气球升空？ （3）某热气球气囊外壳、吊篮以及加热器的总质量为 460 千克，货物和人总质量 2000 干克。热气球上升过程中速度与时间的关系如图乙所示，计算热气球在匀速上升阶段克服货物和人的重力做的功。 8.无人
6、机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通等领域。如图为某型号无人机，整机质量 2 千克，停放时与水平地面总接触面积 0.002 米2 ， 摄像机拍摄速度 11000 帧/秒。在轿车限速 120 千米/时的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。 （1）在 60 米高空，以 24 千米/小时的速度水平匀速跟拍过程中。判断该过程中无人机动能不变的理由是_。 （2）无人机竖直向上爬升 60 米的过程中克服重力做了多少功？ （3）无人机在某轿车通行 0.6 米的过程中拍摄 220 帧，通过计算判断该轿车是否超速。 9.如图所示是世界上第一艘飞
7、艇， 它是由法国工程师吉法尔于 1852年制造的。 这艘飞艇的气囊充满氢气后，长 44m，直径 11.9m，体积 2100m3 ， 形状像一个巨大的橄榄。 这年的 9 月 24 日，吉法尔乘坐该飞艇从巴黎的马戏场出发，用一台 2.2kW 的蒸汽机带动螺旋桨，以 8km/h 的速度，飞行了 28km。 （1）飞艇的气囊形状像一个橄榄，在前进过程中可以减小_。 （2）充满氢气后气囊受到的浮力是多少？ (空气密度取 1.29kg/m3) （3）这次飞行，飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少？ 10.金义东（金华义乌东阳）线是金华轻轨的首条线路，全长约 108 千米，该线路的建成有
8、助于打造金义都市区“一小时通勤圈”。金义东线所用列车空载时的质量约为 200 吨，停靠时车轮跟铁轨接触总面积为 0.8 平方米，最高设计速度为 120 千米/小时。 完成下列问题： （1）若列车全程以最高设计速度行驶，途中不停靠，则从金华到东阳共需要多少小时？ （2）停靠时，空载列车对铁轨的压强为多少？ （3）若空载列车以最高设计速度匀速直线行驶时，所受阻力为车重的 0.04 倍，此时该列车的功率为多少瓦？ 11.我国继去年嫦娥五号成功登月之后，今年 5 月 15 日天问一号探测器携祝融号火星车又成功着陆火星乌托邦平原。天问- -号探测器从进入火星大气到着陆火星表面的 9 分钟过程中，依靠自身
9、完成弹开降落伞、反推发动机点火、悬停避障、缓冲着陆等多个动作，实现速度从 4.9km/s 降低到 0m/s。月球和火星部分信息见下表。 天体 离地球距离 天体表面物体受到的重力 表面状况 大气压情况 火星 5.5107km-4108km 约为地球上的 2/5 岩石、高山、平原 只有地球大气压的 1%，大气中95%为二氧化碳 月球 3.6107km-4108km 约为地球上的 1/6 环形山、高地、平原 没有 （1）探测器着陆火星时离地球约为 1.8108km，根据相关报道，探测器着陆火星表面的 9 分钟过程中，它会“失去”地面指挥人员的控制，只能依靠自身独立完成各种精确动作。请你根据数据计算并
10、分析探测器“失控”的原因。(提示：通讯信息是通过电磁波传递的，其速度为 3105km/s) （2）已知祝融号火星车质量为 240kg，它随探测器降落至距离火星表面 100m 时，先悬停避障然后着陆到火星表面。请计算从距离火星表而 100m 处到着陆火星表面过程中火星车重力做了多少功。 （3）自上个世纪 60 年代以来，人类对火星开展了 40 余次探测活动，成功的却不到五半，但人类探索太空的脚步并未停止，相信不远的将来，在火星上将会建立研究站进行长期考察。你认为在设计制定建立研究站计划时，需要考虑人类生存的问题有： _(写出一点即可)。 （4）如图为一幅网友自称来自月球车在月球上拍摄的照片，照片
11、上呈现了类似地球上雨后“彩虹”光晕。很多网友问这是不是月球上的彩虹？请你作出判断并说明理由。_ 12航天迷小伟利用自降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放，速度增大至 10m/s时打开降落伞，重物开始减速下落。重物从释放到落地共用时 4s，其vt图象如图所示，落地前最后 2s重物的运动可视为匀速运动。打开降落伞后，降落伞和重物受到的空气阻力f与速度v满足关系f=kv2，k为定值。降落伞和重物的总质量为 7.5kg，g取 10N/kg：求： （1）求落地前最后 2s 降落伞和重物的总重力的功率。 （2）求常数k的值。 13美国建筑师凯文朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如
12、图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达 360m，占地 270 万平方米，可容纳多达 4 万居民。 （1） 假如我校九年级有 50 位平均质量为 50kg 的中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力增加了 N，排开水的体积增加了 m3。 （2）若漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力 F 随运动时间 t 的变化关系如图甲所示，漂浮城市的运动速度 v 与时间 t 的关系如图乙所示。求：从第 50s
13、钟到 80s 内牵引力做的功为多少焦？ 答案及解析答案及解析 1（1）520000J；（2）18720W 【解析】 解：（1）“天问一号”在火星所受重力 G=mg=1300kg10N/kg25=5200N “天问一号”重力做功为 W=Gh=5200N100m=520000J （2）“天问一号”所受火星重力对它做功的功率为 5200N 3.6m/s=18720WWPFvt 答：（1）“天问一号”所受火星重力对它做功 520000J； （2）“天问一号”所受火星重力做功功率为 18720W。 2（1）3N；（2）0.5W 【解析】 解：（1）一般人的心脏重力 G=mg=0.3kg10N/kg=3N
14、 （2）物体的重力 G=mg=1.8103kg10N/kg=1.8104N 克服重力做的功 W=Gh=1.8104N1m=1.8104J 心脏的功率 41.8 10 J0.5W10 3600sWPt 答：（1）一般人的心脏重力约为 3N； （2）一般人的心脏功率为 0.5W。 3.（1）右 （2）解：W=Fs=500N0.06m=30J 答：完成一个握手动作做功 30J （3）解： 答：饮用可乐后获得的能量相当于完成握手动作 1800 次的能量 【解析】 （1）根据图片可知，O 点为支点，弹簧对杠杆施加阻力，手对杠杆施加动力。根据 F1L1=F2L2可知，在弹簧拉力 F2和动力臂 L1不变的情
15、况下，要减小动力 F1就必须减小阻力臂 L2，即将弹簧下端向右移动。 （2）完成一个握力动作做功：W=Fs=500N0.06m=30J； （3）消耗这些能量需要完成题(2)中的握力动作的个数： 。 4（1）200N；（2）6105J 【解析】 解：（1）汽车做匀速直线运动，由二力平衡原理可知，汽车受到的阻力等于汽车受到的牵引力，由PFv可知 1000W200N5m/sPfFv牵 （2）汽车的牵引力所做的功 5200N 3000m6 10 JWFs 答：（1）该汽车受到的阻力大小为 200N； （2）该汽车的牵引力所做的功大小为56 10 J。 5.（1）解：由题意可知，整个过程中发动机的工作时
16、间：t=15s+25s=40s， 整个过程中发动机做的功：W=Pt=80103W40s=3.2106J （2）解：汽车的重力：G=mg=2000kg10N/kg=2104N， 由题意和图象可知，1540s 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=0.22104N=4000N， 由 P= =Fv 可得，汽车的最大速度：v最大= =20m/s 【解析】（1）根据图像确定发动机做功的时间，然后根据 W=Pt 计算出发动机所做的功； （2）首先根据 G=mg 计算出汽车的重力，再根据 F=f=0.2G 计算出汽车受到的牵引力，最后根据计算
17、出汽车的最大速度。 6.（1）重力做的功 W=Gh=500N0.3m=150J； （2）人的重力的平均功率。 【解析】（1）根据 W=Gh 计算重力做的功； （2）根据计算做功的平均功率。 7.（1）易燃烧（易燃易爆）（可燃性） （2）通过减少气球的重力，使其重力小于浮力，从而实现热气球升空 （3）解：G=mg=2000 千克10 牛/千克=2104牛 s=vt=4 米/秒20 秒=80 米 W=Fs=Gs=2104牛80 米=1.6106焦 【解析】（1）氢气具有可燃性，如果混入空气，那么遇到明火很可能发生爆炸； （2）根据浮沉条件可知，热气球升空时，它受到的浮力肯定大于重力。气球的体积不变
18、，那么它受到的浮力不变，只能通过减小气球的重力实现升空。 （3）根据 G=mg 计算货物和人的总重力，根据 s=vt 计算气球上升的距离，最后根据 W=Gh 计算克服重力做的功。 8.（1）质量和速度不变 （2）解：G=mg=2 千克10 牛/千克=20 牛 W=Gh=20 牛60 米=1200 焦 （3）解：220 帧/(11000 帧/秒)=0.02 秒 v=s/t=0.6 米/0.02 秒=30 米/秒=108 千米/时120 千米/时，所以不超速 【解析】（1）动能与物体的质量和速度大小有关，即质量越大、速度越大，物体的动能越大。 （2）根据 G=mg 计算出无人机的重力，然后根据 W
19、=Gh 计算克服重力做的功。 （3）根据时间即计算出轿车行驶的时间，再根据计算轿车的速度，最后与限速比较即可。 9.（1）空气阻力 （2）解： F浮=空气gV排=空气gV气囊=1.29kg/m310N/kg2100m3 =27090N 答：飞艇受到的空气浮力为 27090N。 （3）解： t= =3.5h w=Pt=2.2103W3.53.6103s=2.772107J f=F= =990N 答：这次飞行，飞行所需时间为 3.5h；蒸汽机做的功为 2.772x107J 飞行时受到的平均阻力为 990N。 【解析】（1）物体的形状越接近流线型，空气对它的阻力越小； （2）根据阿基米德原理 F浮=
20、空气gV排计算出气囊受到的浮力； （3）根据公式计算出飞行时间，根据公式 W=Pt 计算出蒸汽机做的功，根据 计算飞行时受到的阻力。 10.（1）从金华到东阳共需要； （2）停靠时，空载列车对铁轨的压强：； （3）列车的牵引力 F=f=0.04G=200103kg10N/kg0.04=8104N； 列车的速度 v=120km/h=； 则该列车的功率：P=Fv=8104N=2.7106W。 【解析】（1）根据公式计算出从金华到东阳的时间； （2）根据公式计算空载列车对铁轨的压强； （3）首先根据 f=0.04G 计算出列车受到的阻力，再根据 P=Fv 计算列车的功率。 11.（1）地球指挥人员与
21、火星车之间依靠电磁波传递信息，电磁波以光速传播，由于火星车着落时离地球的距离有 1.8108km 根据公式：t=s/v=1.8108km/3.0105km/s=600s=10min，从火星车上发出要着落的信号后，地球上的指挥员收到上述信息需要 10 分钟时间，地球上的指挥员发出指令到达火星车的时间又需要 10 分钟，此时，火星车早就在地球上指挥人员收到信息前就完成着陆过程了。因此，该过程地面指挥人员对火星车“失去”了控制，祝融号着陆的 9 分钟过程中只能完全依靠自身识别、判断，地面指挥人员无法代替祝融号作出反应。 （2）解：方法一： G地=mg=240kg10N/kg=2400N G火=2/5
22、G地=2/52400N=960N W火=Fs=G火s=960N100m=96000J 方法二： W地=Fs=Gs=mgs=240kg10N/kg100m=240000J(2 分) W火=2/5W地=240000J2/5=96000J （3）如何获得氧气、水和燃料，如何获得食物，获得什么食物等。 （4）不是彩虹，因为月球上空没有液态小水滴，所以不能形成彩虹。 12（1）375W；（2）3Ns2/m2 【解析】 解：（1）降落伞和重物的总重力 G=mg=7.5kg10N/kg=75N 由图象可知，落地前最后 2s 处于匀速直线运动状态，速度为 5m/s， 落地前最后 2s 降落伞和重物的总重力的功
23、率 75N 5m/s=375WWGhPGvtt （2）降落伞和重物受到的空气阻力f与速度v满足关系f=kv2， 22225m/s3N s /m75Nvkf 答：（1）落地前最后 2s 降落伞和重物的总重力的功率为 375W； （2）常数k的值为 3Ns2/m2。 13解：（1）50 位中学生的重力：Gmg5050kg10N/kg25000N， 根据漂浮物体增加的浮力等于增加的重力，所以F排G25000N； 根据阿基米德原理可知排开水的体积增加了：V2.5m3； （2）由甲图得，漂浮城市在第 50s 钟到 100s 钟内牵引力是 8108N， 由乙图知，漂浮城市的运动速度是 0.5m/s，漂浮城市运动距离：svt0.5m/s（80s50s）15m， 漂浮城市牵引力做功：WFs8108N15m1.21010J。 故答案为：（1）25000；2.5；（2）从第 50s 钟到 80s 钟内牵引力做的功为 1.21010J。
