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2020八年級(jí)物理下冊(cè) 第十一章 功和機(jī)械能 11.2 功率精講精練(含解析)(新版)新人教版

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1、專題11.2 功率 課前預(yù)習(xí) 1.單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做____功率___。 2.功率是表示物體做功___快慢____的物理量。 3.功率計(jì)算公式是__ P=W/t ____。另一個(gè)公式:P=Fv。 4.功率單位是瓦,用符號(hào)____ W ____、千瓦(KW) , 1KW=__1000___W。 知識(shí)點(diǎn)解讀與例題突破 知識(shí)點(diǎn)1:功率的概念 1.物理意義功率是表示物體 做功快慢的物理量。 2.定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所做的功叫做功率,用符號(hào)“P”表示。單位是瓦特(W)。 3.公式:P=W/t。式中 表示功率,單位是瓦特(W);W表示功,單位是焦

2、耳(J);t表示時(shí)間,單位是秒(s)。 注意:功率表示物體做功的快慢;機(jī)械效率表示機(jī)械做功的效率。 【例題1】某同學(xué)在10s內(nèi)做了5個(gè)“引體向上”,他的質(zhì)量為60kg,每次上升的高度為40cm.該同學(xué)做一次“引體向上”克服重力做的功的功是  J,10s內(nèi)做功的功率為  W(g=10N/kg). 【答案】240;120. 【解析】根據(jù)G=mg求出重力,再根據(jù)W=Gh求出克服重力做的功;求出10s內(nèi)做的總功,據(jù)P=求出功率. (1)小明所受的重力:G=mg=60kg×10N/kg=600N; 完成一次引體向上,克服重力做的功:W=Gh=600N×0.4m=240J; (2)在10s內(nèi)

3、做了5個(gè)“引體向上”,則10s內(nèi)做的總功:W總=5W=5×240J=1200J, 10s內(nèi)做功的功率: P===120W. 習(xí)題精練 一、選擇題 1.(2019湖南株洲)甲、乙、丙、丁四個(gè)同學(xué)進(jìn)行攀巖比賽,他們做的功W與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。若規(guī)定做功最快的獲勝,則最后勝出的一定是(  ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 【答案】A 【解析】在相同時(shí)間內(nèi),做功越多,功率越大,也就是做功越快。由圖象知,當(dāng)時(shí)間相同時(shí),甲做功最多,所以由公式P=知,甲功率最大,做功最快。 2.(2019黑龍江大慶)汽車在平直公路上以速度V0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P0,牽引力為F0

4、,t1時(shí)刻開(kāi)始,司機(jī)減小了油門,使汽車保持恒定功率P行駛,到t2時(shí)刻,汽車又開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v,已知運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車所受阻力f恒定不變,汽車牽引力F隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,則( ?。? A.t1至t2時(shí)間內(nèi),汽車做加速運(yùn)動(dòng) B.F0=2f C.t2時(shí)刻之后,汽車將保持功率P0行駛 D.v=v0 【答案】D 【解析】由題知,在t1時(shí)刻以前,汽車以速度v0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P0,牽引力為F0,則:P0=F0v0﹣﹣①; 在t1時(shí)刻,司機(jī)減小了油門,汽車的功率突然減小為P,在該瞬間汽車的速度不變(仍為v0),由圖象知牽引力由F0突然減小為

5、F0,所以:P=F0v0﹣﹣﹣﹣②, 由①②可知P=P0(即汽車的功率突然減小為原來(lái)的一半)。 A.由圖可知,t1至t2時(shí)間內(nèi),汽車受到的牽引力增大,功率不變,由P=Fv可得,汽車行駛的速度減小,所以汽車做減速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤; B.汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),牽引力與阻力平衡,所以F0=f,故B錯(cuò)誤; C.由題可知,t1時(shí)刻后汽車的功率保持恒定;由前面分析知,汽車的功率將保持P=P0不變,故C錯(cuò)誤; D.由題知,到t2時(shí)刻,汽車又開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度為v; 由圖可知,汽車再次做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力與最初做勻速運(yùn)動(dòng)的牽引力大小相等,均為F0; 根據(jù)P=Fv可得第二次做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速

6、度:v====v0,故D正確。 3.(2019湖北隨州)一只木箱放在水平地面上,地面上各處粗糙程度相同。對(duì)木箱施加一個(gè)方向不變的水平推力F(如圖甲);F的大小與時(shí)間t的關(guān)系、木箱的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象如圖乙所示。以下說(shuō)法正確的是(  ) A.在第一個(gè)2s內(nèi)木箱所受摩擦力為2N B.在第二個(gè)2s內(nèi)木箱所受摩擦力為3N C.在第一個(gè)2s內(nèi)推力F對(duì)木箱所做的功為2J D.在第三個(gè)2s內(nèi)推力F對(duì)木箱做功的功率為8W 【答案】D 【解析】先由速度﹣時(shí)間圖象判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況,然后根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷物體是否受平衡力作用;根據(jù)由F﹣t圖象求出物體受到的拉力,然后由二力平衡

7、的條件求出摩擦力的大小。根據(jù)W=Fs可求功;由P=Fv可求功率。 A、由圖象可知,第一個(gè)2s內(nèi),物體沒(méi)有推動(dòng),物體處于平衡狀態(tài),推力等于摩擦力,等于1N,故A錯(cuò)誤; B、由v﹣t圖象可知,在4s~6s物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),由F﹣t圖象可知在4s~6s即在第三個(gè)2s內(nèi)拉力F=2N,由平衡條件可得滑動(dòng)摩擦力f=F=2N,由v﹣t圖象可知,物體在第二個(gè)2s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng),受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,因?yàn)閴毫徒佑|面的粗糙程度不變,因此物體受到的摩擦力仍是2N,方向與推力方向相反,即向左;故B錯(cuò)誤; C、由圖象可知,第一個(gè)2s內(nèi),物體沒(méi)有推動(dòng),由W=Fs可知,推力F對(duì)木箱所做的功為0;

8、故C錯(cuò)誤; D、在第三個(gè)2s內(nèi)推力F對(duì)木箱做功的功率為: P=Fv=2N×4m/s=8W.故D正確。 4.已知小汽車的總質(zhì)量為1500kg,該車以30m/s的速度作水平勻速直線運(yùn)動(dòng),行駛180s,汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力為車重的0.16倍(g=10N/kg)則結(jié)論正確的是( ) A.小車行駛的距離為540m. B.在此過(guò)程中汽車的牽引力為240N C. 在此過(guò)程中汽車的牽引力做功為1.296×106J D.汽車的功率為7.2×104W 【答案】D 【解析】本題考點(diǎn)是速度公式及其應(yīng)用;功、功率的計(jì)算.. (1)已知速度與行駛時(shí)間,由速度公式可以求出小車的路程. (

9、2)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),由平衡條件可以求出牽引力,然后由功率公式求出功率. (1)由v=可知,小車行駛的距離: s=vt=30m/s×180s=5400m (2)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài), 由平衡條件得:F=f=0.16mg=0.16×1500kg×10N/kg=2400N (3)牽引力做的功:W=Fs=1.296×107J (4)牽引力的功率:P===72000W 5.如圖所示,水平木板上有甲、乙兩個(gè)木塊,甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量。兩木塊下表面的粗糙程度相同。甲、乙分別在水平拉力F1和F2的作用下,以相同速度勻速直線運(yùn)動(dòng)了相同時(shí)間,下列說(shuō)法中正確的是(????

10、)。 A. F1大于F2 B.F1比F2做功多 B. C.F2比F1的功率大 D.甲的重力做功較多 【答案】AB 【解析】本題考查滑動(dòng)摩擦力大小的決定因素、功和功率?;瑒?dòng)摩擦力與壓力和接觸面粗糙程度有關(guān),甲對(duì)桌面的壓力大于乙對(duì)桌面的壓力,甲的摩擦力大于,因?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng),拉力與摩擦力大小相等,所以A正確;因?yàn)樗俣认嗤?,時(shí)間相同,運(yùn)動(dòng)距離相同,根據(jù)公式W=Fs,F(xiàn)1大于F2,則F1做的功多,所以B正確;根據(jù)P=W/t,時(shí)間相同時(shí),F(xiàn)1做功多,故F1的功率大于F2的功率,C錯(cuò)誤;重力與運(yùn)動(dòng)方向垂直,重力不做功,D錯(cuò)誤。 二、填空題 6.(2019四川

11、南充)將物體A放在水平面上,在水平拉力F1作用下,以V1=4m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),在同一水平面上,物體A受到水平拉力F2作用時(shí),以V2=6m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)兩次移動(dòng)的距離相同,則兩次拉力做功W1   W2(填“>”、“<”或“=”),兩次拉力的功率P1   P2(填“>”、“<”或“=”)。 【答案】=;<。 【解析】將物體A放在水平面上,在水平拉力作用下,以一定的速度向右勻速運(yùn)動(dòng);同一物體在同一水平面上,壓力的大小與接觸面的粗糙程度均不變,則摩擦力大小不變,根據(jù)二力平衡條件可知,水平拉力都等于摩擦力,即F1=F2=f; 兩次拉力相等,兩次移動(dòng)的距離也相同,根據(jù)W=Fs可知

12、,拉力做的功相等,即W1=W2; 兩次拉力相等,v1=4m/s,v2=6m/s,由P=Fv可知,兩次拉力的功率P1<P2。 7.(2019山東臨沂)某航模興趣小組操控一架重20N的小型無(wú)人機(jī)(如圖),讓其在5s內(nèi)勻速下降10m,該過(guò)程中重力做功的功率是______W;機(jī)翼上方的空氣流速______(選填“大于”、“小于”或“等于”)下方的空氣流速。當(dāng)該無(wú)人機(jī)靜止在水平操場(chǎng)上時(shí)受到的支持力為_(kāi)_____N。 【答案】40 ? 大于 ? 20 【解析】無(wú)人機(jī)克服自身重力做功為: W=Fs=Gh=20N×10m=200J; 無(wú)人機(jī)克服自身重力的功率: P===40W。 由于機(jī)翼上凸下

13、平,在相同是時(shí)間內(nèi),空氣經(jīng)過(guò)上方的路程長(zhǎng),速度大;經(jīng)過(guò)下方的路程短,速度小。上方空氣流速越大,壓強(qiáng)越?。幌路娇諝饬魉僭叫?,壓強(qiáng)越大。 該飛機(jī)靜止在水平地面上時(shí),受到的重力和支持力是一對(duì)平衡力,故F支=G=20N。 8.某同學(xué)在10s內(nèi)做了5個(gè)“引體向上”,他的質(zhì)量為60kg,每次上升的高度為40cm.該同學(xué)做一次“引體向上”克服重力做的功的功是  J,10s內(nèi)做功的功率為  W(g=10N/kg). 【答案】240;120. 【解析】根據(jù)G=mg求出重力,再根據(jù)W=Gh求出克服重力做的功;求出10s內(nèi)做的總功,據(jù)P=求出功率. (1)小明所受的重力:G=mg=60kg×10N/kg=

14、600N; 完成一次引體向上,克服重力做的功:W=Gh=600N×0.4m=240J; (2)在10s內(nèi)做了5個(gè)“引體向上”,則10s內(nèi)做的總功:W總=5W=5×240J=1200J, 10s內(nèi)做功的功率: P===120W. 9.在自由下落過(guò)程中,物體運(yùn)動(dòng)速度會(huì)越來(lái)越快,一個(gè)物體由A點(diǎn)自由下落,相繼經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn),已知AB=BC.如圖所示,物體在AB段重力做功W1,做功功率P1;在BC段重力做功W2,做功功率P2,則W1  W2,P1  P2(兩空均選填“>”、“<”或“=”) 【答案】=;<. 【解析】本題考點(diǎn)是功、功率的大小比較.已知AB=BC,根據(jù)W=Gh可知這兩段物體

15、做的功相等;因小球在自由下落時(shí)做加速下落運(yùn)動(dòng),所以根據(jù)速度公式可知經(jīng)過(guò)相同路程的時(shí)間關(guān)系,再根據(jù)功率公式得出它們的功率關(guān)系. 由題AB=BC, 根據(jù)W=Gh可知,物體在AB段和BC段做的功相等,即W1=W2; 由于小球在自由下落時(shí)做加速運(yùn)動(dòng), 根據(jù)t=可知,小球在BC段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短, 根據(jù)公式P=可知,物體在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率,即P1<P2. 10.如圖所示,一物體在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)了10m,拉力F1所做的功為W1,功率為P1,若該物體在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)了10m,拉力F2

16、所做的功為W2,功率為P2,則W1  W2,P1  P2(選填“>”、“<”或“=”). 【答案】=;<. 【解析】本題考點(diǎn)是功、功率大小的比較.根據(jù)影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素和二力平衡條件即可比較水平拉力的大??;知道拉力拉力做功的大小關(guān)系,根據(jù)W=Fs和P=Fv判斷比較功和功率的關(guān)系. (1)由題可知,同一物體先后以不同的速度在同一水平地面上勻速運(yùn)動(dòng),則物體對(duì)水平地面的壓力不變,接觸面的粗糙程度不變,因此兩次物體受到的滑動(dòng)摩擦力不變; 又因?yàn)槲矬w在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)二力平衡條件可知,水平拉力F和滑動(dòng)摩擦力f是一對(duì)平衡力,大小相等,即F1=F2=f; (2)物體運(yùn)動(dòng)的距離都為

17、10m,且F1=F2,由W=Fs可知W1=W2; 因?yàn)関1<v2,且F1=F2,由P===Fv可知,P1<P2. 11.若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變,運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示.則在20﹣25s時(shí)間內(nèi),轎車運(yùn)動(dòng)的距離是  m,該過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是  J,轎車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力是  N. 【答案】150;4.5×105;3000. 【解析】由圖象可知,在20﹣25s時(shí)間內(nèi),轎車運(yùn)動(dòng)的速度為30m/s,則轎車運(yùn)動(dòng)的距離s=vt=30m/s×5s=150m; 因轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng),所以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=Pt=9

18、×104×5J=4.5×105J;轎車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力f===3000N. 12.一輛轎車以72km/h的速度在水平路面上沿直線勻速行駛10分鐘,轎車的質(zhì)量為1500kg,行駛時(shí)所受阻力為車重的0.2倍(g取10N/kg),則牽引力為  N.此時(shí)汽車的功率為   kW。 【答案】3×103;60。 【解析】汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài),受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力,根據(jù)f=0.2G=0.2mg求出阻力,利用二力平衡條件求出牽引力的大??; 根據(jù)P===Fv求出汽車的功率。 (1)汽車做勻速運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),由二力平衡條件得牽引力: F=f=0.2G=0.2mg=0

19、.2×1500kg×10N/kg=3×103N; (2)汽車的速度:v=72km/h=20m/s; 汽車的功率:P===Fv=3×103N×20m/s=6×104W=60kW 三、計(jì)算題 13.(2019湖南郴州)一輛重為2×104N的電動(dòng)汽車,以恒定功率50kW在平直的公路上勻速行駛3km,用時(shí)3min。已知汽車在行駛中所受阻力為車重的0.1倍,汽車輪胎與地面接觸的總面積為0.5m2.求: (1)汽車對(duì)地面的壓強(qiáng); (2)汽車的牽引力所做的功; (3)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。 【答案】(1)汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)為4×104Pa; (2)汽車的牽引力所做的功

20、為6×106J; (3)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為66.7%。 【解析】(1)因水平面上物體的壓力和自身的重力相等, 所以,汽車對(duì)地面的壓強(qiáng): p====4×104Pa; (2)因電動(dòng)汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài),受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力, 所以,汽車的牽引力: F′=F阻=0.1G=0.1×2×104N=2×103N, 則汽車的牽引力所做的功: W機(jī)械=F′s=2×103N×3×103m=6×106J; (3)由P=可得,電動(dòng)汽車消耗的電能: W電=Pt=50×103W×3×60s=9×106J, 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率: η=×100%=×100%≈66.7%。

21、14.(2019廣西北部灣)我們?cè)诔匈?gòu)物時(shí),常常使用購(gòu)物車,已知購(gòu)物車的質(zhì)量為10kg,小明用10N的水平推力推著購(gòu)物車沿水平地面運(yùn)動(dòng)了4m,用時(shí)4s,求: (1)購(gòu)物車的重力;(2)推力所做的功;(3)推力的功率。 【答案】(1)購(gòu)物車的重力為100N;(2)推力所做的功為40J;(3)推力的功率為10W。 【解析】(1)購(gòu)物車的重力為:G=mg=10kg×10N/kg=100N (2)推力所做的功為 (3)推力的功率為 P=W/t=40J/4s=10W 15.如圖所示是正在建造中的我國(guó)自主設(shè)計(jì)的首艘科考破冰船“雪龍2號(hào)”,它將助力我國(guó)極地科考工作。該船設(shè)計(jì)空載排水量為

22、8000t,滿載排水量為14000t,能在厚冰層上連續(xù)破冰。(排水量為輪船在水中排開(kāi)水的質(zhì)量,g取10N/kg)。 (1)空載時(shí)該船受到的重力為多少N? (2)假設(shè)破冰船在1.5m厚的冰層海域以7.2km/h的速度勻速直線破冰時(shí)所受的阻力為2×107N,則此時(shí)破冰船推進(jìn)功率為多大? 【答案】(1)空載時(shí)該船受到的重力為8×107N; (2)假設(shè)破冰船在1.5m厚的冰層海域以7.2km/h的速度勻速直線破冰時(shí)所受的阻力為2×107N,則此時(shí)破冰船推進(jìn)功率為4×107W。 【解析】根據(jù)G=mg算出空載時(shí)排開(kāi)水的重力;根據(jù)阿基米德原理求出空載時(shí)該船受到的重力;利用二力平衡條件求出牽引力

23、,然后利用P===Fv計(jì)算功率。 (1)船空載時(shí)排水量:m=8000t=8×106kg; 排開(kāi)水的重力:G=mg=8×106kg×10N/kg=8×107N; 根據(jù)阿基米德原理F浮=G排=8×107N, 因?yàn)槠。钥蛰d時(shí)該船受到的重力: G=F浮=8×107N; (2)v=7.2km/h=2m/s; 勻速行駛時(shí),牽引力和阻力是一對(duì)平衡力,大小相等,即F=f=2×107N, 推進(jìn)功率:P===Fv=2×107N×2m/s=4×107W。 16.跳傘是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的運(yùn)動(dòng),現(xiàn)在越來(lái)越受到人們的喜愛(ài).在某次跳傘訓(xùn)練過(guò)程中,一體重為500N的運(yùn)動(dòng)員從空中懸停的直升機(jī)上由靜止開(kāi)始豎直

24、跳下,其速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示,經(jīng)15s下落210m后,開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)直至落地,整個(gè)過(guò)程用時(shí)30s,求在這個(gè)過(guò)程中: (1)運(yùn)動(dòng)員下落的平均速度; (2)重力做的功; (3)勻速下降時(shí)重力做功的功率. 【答案】(1)運(yùn)動(dòng)員下落的平均速度為10m/s; (2)重力做的功為1.5×105J; (3)勻速下降時(shí)重力做功的功率為3×103W. 【解析】準(zhǔn)確分析圖象中提供的信息,熟練運(yùn)用速度、功、功率的計(jì)算公式;是解答此題的關(guān)鍵.根據(jù)圖象中的體現(xiàn)形狀,分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),再根據(jù)速度公式v=、功的公式W=Fs=Gh、功率公式P=Fv,代入數(shù)值可求速度、功和功率. (1)由題可知,

25、運(yùn)動(dòng)員在0﹣15s下落的路程為s前=210m, 由圖象可知,15s后運(yùn)動(dòng)員以6m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng), 則運(yùn)動(dòng)員在15﹣30s通過(guò)的路程為:s后=vt后=6m/s×15s=90m; 運(yùn)動(dòng)員通過(guò)的總路程為:s=s前+s后=210m+90m=300m, 總時(shí)間為t=30s, 則整個(gè)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員下落的平均速度: v′===10m/s; (2)運(yùn)動(dòng)員下落的高度為:h=s=300m; 重力做的功: W=Gh=500N×300m=1.5×105J; (3)勻速下降時(shí),重力做功的功率: P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W; 17.星期天,小強(qiáng)同學(xué)參加社區(qū)舉辦的“體驗(yàn)

26、日”活動(dòng)中,體驗(yàn)了一回送水工的工作,將一桶20L的飲用桶裝水搬到五樓的張爺爺家。(g=10N/kg,1L=1×10-3m3)求: (1)桶中水的質(zhì)量是多少? (2)小強(qiáng)同學(xué)質(zhì)量為40kg,桶重不計(jì),每只腳與地面接觸面積約0.025m2,當(dāng)他扛起這桶水雙腳站立時(shí),他對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多大? (3)小強(qiáng)同學(xué)將水從一樓搬到12m高的五樓用時(shí)2min,小強(qiáng)對(duì)水做功的平均功率是多少? 【答案】見(jiàn)解析。 【解析】(1)水的質(zhì)量m=ρV=1×103kg/ m3×20×10-3m3=20kg (2)小強(qiáng)扛起水后對(duì)水平地面的壓力 F=G=mg=(40kg+20kg)×10N/kg=600N 小強(qiáng)雙腳站立,與地面的接觸面積S=2×0.025 m2=0.05 m2 對(duì)地面的壓強(qiáng)P=F/S=600N/0.05 m2=1.2×104Pa (3)對(duì)水做功W=Gh=mgh=20kg×10N/kg×12m=2400J 做功功率P=W/t=2400J/120s=20W 11

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