《2025年1课3练单元达标测试九年级物理上册苏科版》

11 一列火车以 450 kW 的功率在平直轨道上匀速行驶,速度为 50 m/s.问:
(1)火车的牵引力多大?
(2)火车行驶1 min,牵引力做了多少功?

答案：
(1)$9×10^{3}\ \text{N}$
(2)$2.7×10^{7}\ \text{J}$
[解析]
(1)由$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$可得,牵引力的大小$F=\frac{P}{v}=\frac{450×10^{3}\ \text{W}}{50\ \text{m/s}}=9×10^{3}\ \text{N}$.
(2)由$P=\frac{W}{t}$可得,火车行驶1 min,牵引力做的功$W=Pt=450×10^{3}\ \text{W}×60\ \text{s}=2.7×10^{7}\ \text{J}$.

12 跨学科 跳绳中的重心移动 如图所示是小明同学某次跳绳时重心移动的高度 h 随时间 t 变化的图像.按图像中的规律跳绳,小明1 min 能完成的跳绳个数为______,若他质量为50 kg,则在此过程中,他克服重力做功的功率为______W.跳绳功率的大小可能与哪些因素有关呢? 请写出你的猜想:______.(g 取 10 N/kg)

答案： 150 75 人的体重(或跳起的高度、起跳的频率) [解析]由图像可知,跳一次绳所用时间为0.4 s,小明1 min能完成的跳绳个数$n=\frac{60\ \text{s}}{0.4\ \text{s}}=150$.跳起的最大高度$h=6\ \text{cm}=0.06\ \text{m}$,人的重力$G=mg=50\ \text{kg}×10\ \text{N/kg}=500\ \text{N}$,跳绳一次克服重力做的功$W_{1}=Gh=500\ \text{N}×0.06\ \text{m}=30\ \text{J}$,1 min内克服重力做的功$W=nW_{1}=150×30\ \text{J}=4500\ \text{J}$,则在此过程中,他克服重力做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{4500\ \text{J}}{60\ \text{s}}=75\ \text{W}$.根据$P=\frac{W}{t}=\frac{nGh}{t}$可知,跳绳功率的大小可能与人的体重、跳起的高度、起跳的频率等有关.

13 中考新考法 生活实践 风车是利用风力做功的装置.小明制作了一架小风车,他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率,实验装置如图所示.

(1)观察实验装置,小明是通过测量细线对______做功的功率来测定风车做功的功率的.
(2)除了图中的实验器材,还需要的测量工具有:天平、______和______.
(3)实验时,逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止.若测得回形针匀速上升的高度为 h、所用的时间为 t、回形针的总质量为 m,则风车做功的功率 P= ______(表达式中的物理量均用符号表示).
(4)如果选用较粗重的线做实验,则与选用较细的线相比,测得风车的功率值偏______.

答案：
(1)回形针
(2)刻度尺 秒表
(3)$\frac{mgh}{t}$
(4)小
[解析]
(1)由实验装置可知,通过测量细线对回形针做功的功率即可粗略测定风车在一定风速下做功的功率.
(2)由$W=Gh=mgh$可知,要测细线对回形针做的功,需要用天平测出回形针的总质量m,用刻度尺测出回形针上升的高度h;由$P=\frac{W}{t}$可得,要测出细线对回形针做功的功率,需要用秒表测出所用的时间t.
(3)风车做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Gh}{t}=\frac{mgh}{t}$.
(4)线本身有质量,对回形针做功的同时要对线做功,选用较粗重的线做实验时对线做的功大于选用较细的线时对线做的功,而测量时未考虑对线做的功,实验中只测量了克服回形针重力做的功,所以测得风车的功率值会偏小.

14 质量为 70 kg 的骑行者,骑着质量为 5 kg 的自行车沿着平直的水平路面,以 5 m/s 的速度匀速行驶了5 min,骑行过程中受到的阻力为人和车总重力的 0.02,g 取 10 N/kg,求:
(1)匀速行驶时自行车受到的牵引力;
(2)匀速行驶时牵引力所做的功;
(3)牵引力做功的功率.

答案：
(1)15 N
(2)$2.25×10^{4}\ \text{J}$
(3)75 W
[解析]
(1)由题意可得,人和车受到的阻力$f=0.02G_{\text{总}}=0.02m_{\text{总}}g=0.02×(70\ \text{kg}+5\ \text{kg})×10\ \text{N/kg}=15\ \text{N}$,自行车做匀速直线运动,受到的牵引力与车和人受到的阻力平衡,二力大小相等,即$F=f=15\ \text{N}$.
(2)根据$v=\frac{s}{t}$可得,自行车行驶的路程$s=vt=5\ \text{m/s}×5×60\ \text{s}=1500\ \text{m}$,根据$W=Fs$可得,匀速行驶时牵引力所做的功$W=Fs=15\ \text{N}×1500\ \text{m}=2.25×10^{4}\ \text{J}$.
(3)牵引力做功的功率$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=15\ \text{N}×5\ \text{m/s}=75\ \text{W}$.