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專題03 力及其應用、功和功率
一、理解力可以從以下幾個方面進行：
(1)必須有兩個物體才能產生力的作用，單獨一個物體不能產生力。
(2)產生力的作用與兩物體是否接力體而則觸無關。
(3)物體間力的作用是相互的，一個物體對另一個物體施加作用力的同時，這個物體也受到另一個物體的反作用力，且相互作用的兩個力大小相等。
(4)力的作用效果：①使物體發生形變；②改變物體的運動狀態。
(5)力的大小、方向、作用點都能影響力的作用效果。
【特別提示】力不能脫離物體而存在，只要有力，就一定有施力物體和受力物體;施力物體和受力物體是相對而言的，一個物體是施力物體，則另一個物體就是受力物體。
二、計算做功的兩個公式：W=Fs、W=Pt
W總=W有+W額
機械效率：
三、計算功率的兩個公式：、
（1）求解重力(克服重力)做功時用W=Gh；
（2）使用公式W=Fs時，注意：F是在力下的方向上移動的距離；
（3）當力F的方向和運動方向相反時，一般說克服力F做功；
（4）使用公式時，物體需要做勻速運動，即v為定值。
1．小明同學的質量是，假期他體驗了一次極限運動過山車，當他乘坐的過山車在環形軌道上高速行駛時，感覺“天旋地轉”，當他乘坐的過山車位于圓形軌道的最右側時，他受到的重力方向是 　　，大小是 　　。
2．如圖甲所示，灑水壺有、兩個把手，分別供提水、灑水時使用，這說明力的作用效果與 　　有關。灑水時，水從壺嘴沿水平方向噴出，運動軌跡卻為曲線（如圖乙所示），這是由于受到重力的作用，該力的施力物體是 　　。
3．如圖所示是中國甲骨文中的“射”字，宛如搭弓射箭。射箭時，弓弦發生了 　　（選填“彈性”或“塑性” 形變，產生了彈力；在一定限度內，弓拉得越滿，彈力越 　　。
4．如圖所示，用彈簧測力計測一物體所受的重力。由圖可知，物體所受的重力為 　　，重力的施力物體是 　　。
5．如圖，木塊與彈簧測力計對話。彈簧測力計說“其實你也在拉我”的話從物理學角度分析，其原理是 　　；圖中彈簧測力計的示數為 　　。
6．如圖所示當拉力為時，木板剛好向左做勻速直線運動，右端彈簧測力計示數為，此時相對于向 　　運動（選填“左”或“右” ；當拉力為時，所受的摩擦力方向向 　　（選填“左”或“右” ，大小為 　　。
7．如圖所示，一個重的木塊被壓在墻壁上靜止，壓力的大小為，則受到墻面對它的摩擦力大小為 　　，如果壓力增大，墻壁對的摩擦力將 　　（選填“增大”“減小”或“不變” 。
8．如圖甲所示，用水平推力推置于水平地面上的木箱，在此過程中，推力的大小隨時間變化的情況如圖乙所示，木箱運動速度隨時間的變化情況如圖丙所示，則木箱受到的合力為 　　，木箱受到的摩擦力為 　　。
9．如圖所示，一個重為的物體被水平力壓在豎直墻面上勻速下滑，則勻速下滑的過程中壓力做的功為 　　。
10．在水平地面上，用的力沿水平方向拉著重為的小車勻速前進了，在這個過程中，拉力做的功等于 　　，小車受到的摩擦力為 　　。
11．如圖所示，冬奧會冰壺比賽上，冰壺從出發點被運動員推著運動后，在點被推出，沿冰道運動到點停下來。冰壺離開手后還能夠繼續向前運動，是因為冰壺具有 　　。若運動員對冰壺的推力是，冰壺滑行時受到的平均摩擦力為，從點到點的運動過程中，運動員對冰壺做功 　　，冰壺克服摩擦做功 　　。
12．如圖所示，用的拉力通過滑輪組將的重物在內勻速提升，在此過程中，拉力做功為 　　，拉力的功率是 　　。
13．如圖甲所示，水平面上的物體在的水平拉力的作用下，向右運動了，則重力對物體所做的功為 　　；如圖乙所示，如果在物體的上面再放一個物體，使、一起在水平拉力作用下向右做加速運動，則物體所受摩擦力的方向為 　　。
14．如圖所示，為游樂場中在豎直面內轉動的摩天輪，小明乘坐該摩天輪時速度大小不變，則他從最低點上升到最高點的過程中，他的運動狀態 　　（填“改變”或“不變” ，若小明的質量為，摩天輪的半徑為，每轉1周，則小明在內，摩天輪克服小明重力所做的功為 　　。
15．如圖甲所示，放在水平地面上的物體受到方向不變的水平拉力的作用，和圖像分別如圖乙、圖丙所示，過程中物體相對于地面是 　　的（選填“運動”或“靜止” ，第摩擦力的大小為 　　，在內，物體克服摩擦力所做的功為 　　。
16． 2023年9月23日至10月8日，第19屆亞運會在杭州市隆重舉行，本屆亞運會各種自動化科技應用悉數亮相，餐飲場所使用送餐機器人送餐（如圖所示），如果機器人在水平路面上以的速度沿直線勻速運動，它所受到的阻力為，則機器人的重力做功 　　，機器人牽引力做功的功率為 　　。
17．如圖所示，用水平方向的力拉繩子的一端，使物體以的速度向左勻速運動，此時彈簧測力計的示數為。不計滑輪、彈簧測力計的重力及繩與滑輪間的摩擦，則拉力的功率為 　　。
18．汽車在平直公路上以速度勻速行駛，發動機功率為，快進入鬧市區時，司機在時刻減小了油門，使汽車的功率保持一個較小的恒定功率繼續行駛，設汽車行駛過程中所受阻力大小不變，汽車的牽引力隨時間變化的圖像如圖所示。則減小了油門后，汽車所受阻力大小為 　　（選填“”或“” ；汽車將做 　　（選填“先減速再加速最后勻速”或“先減速再勻速” 直線運動：汽車將保持的較小恒定功率為 　　（選填“”“ ”或“” ，汽車再次勻速運動時的速度大小為 　　。
19．如圖所示，體重為的人站在地上，用滑輪組將重的物體沿豎直方向以的速度勻速提起。若動滑輪重為，不計繩重和摩擦，人對地面壓力的大小是 　　，繩子自由端拉力功率為 　　。
20．物體重，如圖甲，在水平拉力的作用下，在水平面從勻速直線運動到用時，如圖乙，在上放置一個鉤碼，在水平拉力的作用下，在另一水平面從勻速直線運動到用時。
（1）在、段，的速度分別為、，所受摩擦力分別為、，則　　，　　；（均選填“”、“ ”“ ” 。
（2）從運動到，功率為 　　。
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專題03 力及其應用、功和功率
一、理解力可以從以下幾個方面進行：
(1)必須有兩個物體才能產生力的作用，單獨一個物體不能產生力。
(2)產生力的作用與兩物體是否接力體而則觸無關。
(3)物體間力的作用是相互的，一個物體對另一個物體施加作用力的同時，這個物體也受到另一個物體的反作用力，且相互作用的兩個力大小相等。
(4)力的作用效果：①使物體發生形變；②改變物體的運動狀態。
(5)力的大小、方向、作用點都能影響力的作用效果。
【特別提示】力不能脫離物體而存在，只要有力，就一定有施力物體和受力物體;施力物體和受力物體是相對而言的，一個物體是施力物體，則另一個物體就是受力物體。
二、計算做功的兩個公式：W=Fs、W=Pt
W總=W有+W額
機械效率：
三、計算功率的兩個公式：、
（1）求解重力(克服重力)做功時用W=Gh；
（2）使用公式W=Fs時，注意：F是在力下的方向上移動的距離；
（3）當力F的方向和運動方向相反時，一般說克服力F做功；
（4）使用公式時，物體需要做勻速運動，即v為定值。
1．小明同學的質量是，假期他體驗了一次極限運動過山車，當他乘坐的過山車在環形軌道上高速行駛時，感覺“天旋地轉”，當他乘坐的過山車位于圓形軌道的最右側時，他受到的重力方向是 　豎直向下　，大小是 　　。
【答案】豎直向下；。
【解答】解：地面附近的物體都受到重力作用，重力的方向總是豎直向下的，所以，當他乘坐的過山車位于圓形軌道的最右側時，他受到的重力方向是豎直向下。
他受到的重力大小為：。
故答案為：豎直向下；。
2．如圖甲所示，灑水壺有、兩個把手，分別供提水、灑水時使用，這說明力的作用效果與 　力的作用點　有關。灑水時，水從壺嘴沿水平方向噴出，運動軌跡卻為曲線（如圖乙所示），這是由于受到重力的作用，該力的施力物體是 　　。
【答案】力的作用點；地球。
【解答】解：（1）力的三要素共同影響著力的作用效果，提水時用把手，當用灑水壺灑水時，應該用把手，用的把手不同，力的作用效果就會不同，這說明力的作用效果與力的作用點有關；
（2）灑水時，水從壺嘴沿水平方向噴出，運動軌跡卻為曲線，這是水受到重力作用改變了運動方向，重力的施力物體是地球。
故答案為：力的作用點；地球。
3．如圖所示是中國甲骨文中的“射”字，宛如搭弓射箭。射箭時，弓弦發生了 　彈性　（選填“彈性”或“塑性” 形變，產生了彈力；在一定限度內，弓拉得越滿，彈力越 　　。
【答案】彈性；大。
【解答】解：人們射箭時，弓弦因發生了彈性形變而產生彈力，在一定限度內，弓拉得越滿，形變越大，彈力越大。
故答案為：彈性；大。
4．如圖所示，用彈簧測力計測一物體所受的重力。由圖可知，物體所受的重力為 　3.6　，重力的施力物體是 　　。
【答案】3.6；地球
【解答】解：
由圖知，測力計的分度值為，物體的重力；
在地球附近，由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力，重力的施力物體是地球。
故答案為：3.6；地球。
5．如圖，木塊與彈簧測力計對話。彈簧測力計說“其實你也在拉我”的話從物理學角度分析，其原理是 　力的作用是相互的　；圖中彈簧測力計的示數為 　　。
【答案】力的作用是相互的；3.6。
【解答】解：圖片中對話說明物體間力的作用是相互的；
右圖可知，彈簧測力計的量程是，示數為。
故答案為：力的作用是相互的；3.6。
6．如圖所示當拉力為時，木板剛好向左做勻速直線運動，右端彈簧測力計示數為，此時相對于向 　右　運動（選填“左”或“右” ；當拉力為時，所受的摩擦力方向向 　　（選填“左”或“右” ，大小為 　　。
【答案】右；左；2。
【解答】解：相對于地面靜止，受力平衡，右端彈簧測力計示數為，此時相對于向右運動；摩擦力方向向左，摩擦力大小為；當拉力為時，壓力和接觸面的粗糙程度不變，摩擦力不變，大小為。
故答案為：右；左；2。
7．如圖所示，一個重的木塊被壓在墻壁上靜止，壓力的大小為，則受到墻面對它的摩擦力大小為 　30　，如果壓力增大，墻壁對的摩擦力將 　　（選填“增大”“減小”或“不變” 。
【答案】30；不變。
【解答】解：物體處于靜止狀態，即平衡狀態，所以受到的是平衡力。重力方向豎直向下，則摩擦力與重力是一對平衡力，方向完全相反，為豎直向上。而且大小完全相等，也是。
如果壓力增大，則摩擦力與重力在豎直方向上還是一對平衡力，墻面對的摩擦力不變。
故答案為：30；不變。
8．如圖甲所示，用水平推力推置于水平地面上的木箱，在此過程中，推力的大小隨時間變化的情況如圖乙所示，木箱運動速度隨時間的變化情況如圖丙所示，則木箱受到的合力為 　0　，木箱受到的摩擦力為 　　。
【答案】0；200。
【解答】解：由圖像可知，木箱靜止，箱子受到的推力與靜摩擦力二力平衡，重力與支持力二力平衡，所以木箱受到的合力為0。
由圖像可知，木箱做勻速直線運動，滑動摩擦力與推力是一對平衡力，由圖像可知，木箱受到的推力，故木箱受到的滑動摩擦力為，
由圖像可知，木箱做加速運動，因為滑動摩擦力的大小與壓力、接觸面的粗糙程度有關，壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，所以滑動摩擦力不變，故木箱所受的滑動摩擦力等于在內木箱受到的滑動摩擦力，大小為。
故答案為：0；200。
9．如圖所示，一個重為的物體被水平力壓在豎直墻面上勻速下滑，則勻速下滑的過程中壓力做的功為 　0　。
【答案】0
【解答】解：一個重為的物體被水平力壓在豎直墻面上勻速下滑，在這個過程中，壓力的方向垂直墻面向里，物體運動方向為豎直向下，壓力的方向與物體運動方向垂直，故壓力做的功為。
故答案為：0。
10．在水平地面上，用的力沿水平方向拉著重為的小車勻速前進了，在這個過程中，拉力做的功等于 　250　，小車受到的摩擦力為 　　。
【答案】250；50。
【解答】解：（1）拉力做的功：；
（2）因為小車在水平方向上做勻速直線運動，所以小車在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，因此小車受到的滑動摩擦力：。
故答案為：250；50。
11．如圖所示，冬奧會冰壺比賽上，冰壺從出發點被運動員推著運動后，在點被推出，沿冰道運動到點停下來。冰壺離開手后還能夠繼續向前運動，是因為冰壺具有 　慣性　。若運動員對冰壺的推力是，冰壺滑行時受到的平均摩擦力為，從點到點的運動過程中，運動員對冰壺做功 　　，冰壺克服摩擦做功 　　。
【答案】慣性；60；54。
【解答】解：（1）冰壺被推出后仍向前滑行是因為冰壺具有慣性，要保持原來的運動狀態，所以向前繼續滑行；
（2）由圖可知，從出發點被運動員推著運動，到達投擲線，冰壺受到推力的作用，并且在推力的方向上通過了距離，所以推力對冰壺做了功；而在階段冰壺雖然通過了一定距離，但不再受到推力的作用，運動員對冰壺不做功，所以，運動員對冰壺做功：。
冰壺克服摩擦力運動的距離為：，
冰壺克服摩擦力所做的功為：。
故答案為：慣性；60；54。
12．如圖所示，用的拉力通過滑輪組將的重物在內勻速提升，在此過程中，拉力做功為 　40　，拉力的功率是 　　。
【答案】40；20。
【解答】解：（1）由圖可知，繩子自由端移動的距離為：，
所以拉力做的功為：；
（2）拉力的功率為：。
故答案為：40；20。
13．如圖甲所示，水平面上的物體在的水平拉力的作用下，向右運動了，則重力對物體所做的功為 　0　；如圖乙所示，如果在物體的上面再放一個物體，使、一起在水平拉力作用下向右做加速運動，則物體所受摩擦力的方向為 　　。
【答案】0；水平向右。
【解答】解：由題意可得，物體在重力作用方向上沒有移動一段距離，根據做功條件，重力對物體沒有做功，即所做功為。
、一起在水平拉力作用下向右做加速運動，由于慣性，物體有一個向左的運動趨勢，物體受到物體給它的一個水平向右的摩擦力。
故答案為：0；水平向右。
14．如圖所示，為游樂場中在豎直面內轉動的摩天輪，小明乘坐該摩天輪時速度大小不變，則他從最低點上升到最高點的過程中，他的運動狀態 　改變　（填“改變”或“不變” ，若小明的質量為，摩天輪的半徑為，每轉1周，則小明在內，摩天輪克服小明重力所做的功為 　　。
【答案】改變；2500。
【解答】解：（1）從最低點上升到最高點的過程中，雖然速度大小不變，但方向一直改變，所以小明的運動狀態是改變的；
（2）小明的重力，
只轉動周，提升的高度應為摩天輪的半徑，
摩天輪克服小明重力所做的功。
故答案為：改變；2500。
15．如圖甲所示，放在水平地面上的物體受到方向不變的水平拉力的作用，和圖像分別如圖乙、圖丙所示，過程中物體相對于地面是 　靜止　的（選填“運動”或“靜止” ，第摩擦力的大小為 　　，在內，物體克服摩擦力所做的功為 　　。
【答案】靜止；4；12。
【解答】解：圖丙所示，過程中物體速度為0，即相對于地面是靜止的；
如圖甲所示，放在水平地面上的物體受到方向不變的水平拉力的作用，和圖象分別如圖乙、丙所示，由圖4知，秒物體做勻速直線運動，受到的拉力與摩擦力為一對平衡力，大小相等，所以物體與地面的摩擦力為，因壓力大小和接觸面粗糙程度不變，則受到摩擦力大小不變，故物體在第4秒時受到的摩擦力大小為；
在內，物體移動的距離：，
物體克服摩擦力所做的功：。
故答案為：靜止；4；12。
16． 2023年9月23日至10月8日，第19屆亞運會在杭州市隆重舉行，本屆亞運會各種自動化科技應用悉數亮相，餐飲場所使用送餐機器人送餐（如圖所示），如果機器人在水平路面上以的速度沿直線勻速運動，它所受到的阻力為，則機器人的重力做功 　0　，機器人牽引力做功的功率為 　　。
【答案】0；。
【解答】解：（1）由于機器人在水平路面上做勻速直線運動，沒有在重力的方向上移動距離，由做功的兩個必要條件可知，此過程中機器人的重力沒有做功，即機器人的重力做功為；
（2）機器人在水平路面上以的速度沿直線勻速運動，處于平衡狀態，受到平衡力的作用，大小相等，所以所受的牽引力：，
牽引力對機器人做功的功率：。
故答案為：0；。
17．如圖所示，用水平方向的力拉繩子的一端，使物體以的速度向左勻速運動，此時彈簧測力計的示數為。不計滑輪、彈簧測力計的重力及繩與滑輪間的摩擦，則拉力的功率為 　32　。
【答案】32
【解答】解：根據圖片可知，承擔拉力的繩子段數，則拉力移動的速度為：。
拉力的功率為。
故答案為：32。
18．汽車在平直公路上以速度勻速行駛，發動機功率為，快進入鬧市區時，司機在時刻減小了油門，使汽車的功率保持一個較小的恒定功率繼續行駛，設汽車行駛過程中所受阻力大小不變，汽車的牽引力隨時間變化的圖像如圖所示。則減小了油門后，汽車所受阻力大小為 　　（選填“”或“” ；汽車將做 　　（選填“先減速再加速最后勻速”或“先減速再勻速” 直線運動：汽車將保持的較小恒定功率為 　　（選填“”“ ”或“” ，汽車再次勻速運動時的速度大小為 　　。
【答案】；先減速再勻速；；。
【解答】解：由題意可知，司機在時刻之前，汽車在平直公路上以速度勻速行駛，則汽車處于平衡狀態，所受牽引力與阻力是一對平衡力，大小相等，由圖像可知，此時所受的阻力為，減小了油門后，汽車行駛過程中所受阻力不變，即汽車所受阻力仍然為；
由圖像可知，時刻之后，牽引力由慢慢增大為，而阻力不變，則在牽引力慢慢增大時，由于牽引力小于阻力，故汽車先減速，到最后牽引力變為與阻力相等時，汽車勻速；
司機在時刻之前，發動機功率為，快進入鬧市區時，司機在時刻減小了油門，牽引力變為原來的一半，減速瞬間，速度不變，由得到功率為；
汽車再次勻速運動，牽引力為，速度為
。
故答案為：；先減速再勻速；；。
19．如圖所示，體重為的人站在地上，用滑輪組將重的物體沿豎直方向以的速度勻速提起。若動滑輪重為，不計繩重和摩擦，人對地面壓力的大小是 　400　，繩子自由端拉力功率為 　　。
【答案】400；4.4。
【解答】解：（1）由圖知，，不計繩重和摩擦，則繩子自由端的拉力：，
人對地面的壓力：；
（2）繩子自由端移動的速度：，
繩子自由端拉力功率：。
故答案為：400；4.4。
20．物體重，如圖甲，在水平拉力的作用下，在水平面從勻速直線運動到用時，如圖乙，在上放置一個鉤碼，在水平拉力的作用下，在另一水平面從勻速直線運動到用時。
（1）在、段，的速度分別為、，所受摩擦力分別為、，則　　，　　；（均選填“”、“ ”“ ” 。
（2）從運動到，功率為 　　。
【答案】（1）；；（2）0.1。
【解答】解：（1）由圖1可知，在段，勻速運動的路程，水平拉力，其速度：，
在段，勻速運動的路程，水平拉力，其速度：，則；
因在、段均做勻速直線運動，受到的摩擦力和拉力是一對平衡力，
所以，所受摩擦力：，，則。
（2）從運動到，做的功：，功率。
故答案為：（1）；；（2）0.1。
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