北京中考物理功和机械效率专题复习教师版.docx

北京中考物理功和机械效率专题复习一解答题（共15小题）1用如图所示的滑轮组将480N的物体以0.3m/s的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N（不计摩擦和绳重）求：（1）滑轮组的机械效率（2）拉力的功率（3）若用该滑轮组将重600N的物体匀速提升2m时，拉力所做的功为多少？解答：解：（1）由图知，使用该滑轮组承担物重的绳子股数，n=3滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=80%；（2）绳子自由端移动的速度：v=3v=0.3m/s×3=0.9m/s，拉力的功率：P=Fv=200N×0.9m/s=180W；（3）不计摩擦和绳重，F=（G+G动），G动=3FG=3×200N480N=120N，当提起G=600N的物体时拉力：F=（G+G动），=（600N+120N）=240N，这时拉力做的功：W=Fs=F×3h=240N×3×2m=1440J答：（1）滑轮组的机械效率为80%；（2）拉力的功率180W；（3）拉力所做的功为1440J2在农村常有家庭挖井取水小明同学用如图（甲）所示的滑轮组提土，他用20s的时间把重为120N的土从井中匀速提升5m，拉力做的功W随时间t的变化图象如图（乙）所示求：（1）有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）拉力的大小；（4）拉力的功率考点：功的计算；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率；功率的计算专题：计算题；压轴题分析：（1）已知土的重力和上升的高度，根据W=Gh求出克服土的重力做的功，即为有用功；（2）由乙图直接读出20s内拉力做的功即为总功，根据=求出滑轮组的机械效率；（3）由图可知绳子的有效股数为2，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力的大小；（4）根据P=求出拉力的功率解答：解：（1）有用功：W有=Gh=120N×5m=600J；（2）由乙图可得：W总=800J，滑轮组的机械效率：=75%；（3）绳端移动的距离：s=nh=2×5m=10m，拉力的大小：F=80N；（4）拉力的功率：P=40W答：（1）有用功为600J；（2）滑轮组的机械效率为75%；（3）拉力的大小为80N；（4）拉力的功率为40W3如图1所示，重为8N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m拉力F做的功随时间变化的图象如图2所示己知动滑轮重0.5N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.5倍求：（1）拉力F的功率（2）拉力F大小（3）克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例解：（1）由图象知，拉力做的功W=2.5J时，所用的时间是5s所以拉力的功率为P=0.5W；（2）绳子拉下的长度为S=2h=2×0.5m=1m作用在绳子上的拉力为F=2.5N；（3）拉动物体做的有用功为W有用=fS1=0.5×8N×0.5m=2J拉力做的总功为W总=FS2=2.5N×1m=2.5J额外功为W额=W总W有用=2.5J2J=0.5J对动滑轮做的功为W动=G动h=0.5N×0.5m=0.25J克服绳重及摩擦所做的额外功为W=W额W动=0.5J0.25J=0.25J克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例为=10%4人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A打捞上来，物体A的密度为9.0×103Kg/m3，体积为100dm3在5000N的拉力F作用下，物体A在2s内匀速竖直上升2m（物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/Kg求：（1）物体A受到的浮力（2）拉力F做功的功率（3）滑轮组的机械效率分析：（1）知道物体A的体积（浸没水中排开水的体积）利用阿基米德原理求物体A受到的浮力；（2）由图知，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离S=2h，利用W=FS求拉力F所做的总功，又知道做功时间，利用P=求拉力F做功的功率；（3）知道物体A的体积和密度，利用G=mg=Vg求物体A的重力，知道拉力大小，利用=求滑轮组的机械效率解答：解：（1）物体A受到的浮力F浮为：F浮=水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×103m3=1000N；（2）拉力F移动的距离S为：S=2h=2×2m=4m，拉力F所做的总功W总为：W总=FS=5000N×4m=20000J，则拉力F做功的功率P为：P=10000W=10kW；（3）物体A的重力G为：G=mg=物gV物=9.0×103Kg/m3×10N/Kg×100×103m3=9000N，滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=×100%=×100%=80%5如图所示，现将一重G1=8100N的实心铝块在水中匀速上提h=2m（未露出水面），已知每个滑轮重G2=900N，不计绳重和各种摩擦，不计水的阻力已知铝的密度铝=2.7×103kg/m3，水的密度水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg求：（1）滑轮组的机械效率多大？（2）若绳端拉力的功率为P=540W，则铝块上升的速度为多大？解答：解：（1）铝块重G1=铝vg，铝块的体积：v=0.3m3，在水中铝块受到的浮力：F浮=水vg=1.0×103kg/m3×0.3m3×10N/kg=3000N，滑轮组对铝块的拉力：F=G1F浮=8100N3000N=5100N，使用滑轮组做的有用功：W有用=Fh=5100N×2m=10200J，不计绳重和各种摩擦，使用滑轮组做的额外功：W额=G轮h=900N×2m=1800J，W总=W有用+W额=Fh+G轮h=10200J+1800J=12000J，滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=85%；（2）由题知P总=540W，做功时间：t=，铝块上升的速度：v=0.09m/s答：（1）滑轮组的机械效率85%；（2）铝块上升的速度为0.09m/s6建筑工地上，某施工人员利用如图6所示的滑轮组匀速提升重物若不计摩擦和绳重求：（1）利用这个滑轮组匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N，此时滑轮组的机械效率是80%，拉力做功的功率是750W，求重物在1min内匀速上升的高度？（2）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少？解答：解：（1）由题意知，拉力在1min做的功为：W总=Pt=750W×60s=45000J根据W总=Fs得s=90m由图知，此滑轮组由三段绳子承担物重，所以s=3h则h=s=×90m=30m答：重物在1min内上升的高度是30m（2）因为滑轮组由3段绳子承担物重，所以F=（G物+G动）G动=3×500N1200N=300N则F=（G物+G动）=×（1800N+300N）=700N答：当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是700N7为打造环三中心城市，宁德市政府投入巨资，对市区南北主干道进行改造，施工中，一工人利用如图所示的滑轮组，要15s内将480N的重物匀速拉到3m高处，所用的拉力是300N求：（1）有用功是多少？（2）滑轮组的机械效率是多少？（3）拉力的功率是多少？解答：解：（1）有用功W有用=Gh=480N×3m=1440J；答：有用功是1440J；（2）拉力移动的距离S=2h=2×3m=6m；拉力做的总功W总=FS=300N×6m=1800J；滑轮组的机械效率是=×100%=×100%=80%；答：滑轮组的机械效率是80%；（3）拉力的功率是P=120W；答：拉力的功率是120W8如图所示，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上已知建筑材料的质量m=360kg，用t=20s的时间把建筑材料匀逮提升了h=4m，滑轮组的机械效率为90%，g取10N/Kg求这段时间内（1）建筑材料上升的速度V；（2）电动机对绳子的拉力F；（3）电动机拉绳子的功率P分析：（1）已知建筑材料运动的距离（上升的高度）和所用的时间，利用速度计算公式V=计算得出；（2）本题是利用滑轮组提升重物，一个动滑轮，一个定滑轮，从图上可以看出动滑轮上有两段绳子，故拉力移动的距离等于2倍物体上升的高度，即s=2h；此时，W有用=Gh，W总=Fs，再利用机械效率=代入后分析计算得出拉力F；（3）利用求出的拉力F和s、h之间的关系可以计算出电动机拉绳子做的功，又已知时间，利用P=计算得出解答：解：m=360kg，t=20s，h=4m，（1）上升的速度v=0.2m/s；（2）建筑材料的重力G=mg=360kg×10N/kg=3600N，由=得：电动机对绳子的拉力F=2000N；（3）电动机拉绳子做的功：W=Fs=2Fh=2×2000N×4m=16000J，电动机拉绳子的功率P=800W9在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上，用时40s，卷扬机提供的拉力F为2500N求在此过程中：（1）有用功；（2）拉力F的功和功率；（3）滑轮组的机械效率解答：解：（1）拉力F所做的有用功：W有=Gh=4000N×10m=4×104J（2）拉力F移动的距离：s=2h=2×10m=20m拉力F所做的总功：W总=Fs=2500N×20m=5×104J拉力F做功的功率：P=1250W（3）滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=80%答：（1）力F所做的有用功是4×104J；（2）拉力F做的功和功率分别是5×104J、1250W；（3）滑轮组的机械效率是80%10重为160N、底面积为0.04m2的物体落入干涸的深井底部已知物体的密度为1.6×103kg/m3，g=10N/kg，不计绳重和摩擦（1）求物体对井底的压强；（2）使用图所示滑轮组，当施拉力F=100N时物体恰能匀速上升，求此滑轮组的机械效率；（3）若在井内注入水，仍用此滑轮组使物体以1m/s的速度在水中匀速上升，求拉力的功率（不计水对物体的阻力）分析：（1）物体对井底的压力等于物体重，知道受力面积，利用压强公式求物体对井底的压强；（2）由图可知，承担物重的绳子股数n=2，则拉力端移动的距离s=2h，知道拉力和物重大小，利用=求滑轮组的机械效率；（3）由题知，不计绳重和摩擦，则F=（G+G轮），据此求出动滑轮重；知道物体重和物体的密度，利用G=mg=Vg求物体的体积，再利用阿基米德原理求出物体受到水的浮力，不计绳重、摩擦、水的阻力，则F=（G物+G动F浮），据此求出拉力大小，再求出拉力端移动的速度，利用P=Fv求拉力做功功率解答：解：（1）物体对井底的压力：F=G=160N，物体对井底的压强：p=4×103Pa；（2）由图可知，n=2，则拉力端移动的距离s=2h，=80%；（3）不计绳重和摩擦，F=（G+G轮），100N=（160N+G轮），解得动滑轮重：G动=40NG=mg=Vg，物体的体积：V=0.01m3，在水中受到的浮力：F浮=水gV排=水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N，此时拉力：F=（G物+G动F浮）=（160N+40N100N）=50N，拉力端移动的速度：v=2v物=2×1m/s=2m/s，拉力做功功率：P=Fv=50N×2m/s=100W答：（1）求物体对井底的压强为4×103Pa；（2）此滑轮组的机械效率为80%；（3）拉力的功率为100W11用如图所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m，所用的拉力是250N，在这个过程中，求：（1）有用功是多少？（2）拉力的功率是多少？（3）滑轮组的机械效率是多少？解答：解：（1）拉力F所做的有用功：W有=Gh=600N×4m=2400J；（2）拉力F移动的距离：s=4h=4×4m=16m；拉力F所做的总功：W总=Fs=250N×16m=4000J；拉力F做功的功率：P=200W；（3）滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=60%答：（1）力F所做的有用功是2400J；（2）拉力F做功的功率是200W；（3）滑轮组的机械效率是60%12工人师傅利用图装置在5S内将一个重为4500N的物体A沿水平方向匀速向左拉动2m已知作用在绳自由端的拉力F为400N，物体的底面积为1.5m2，若物体滑动时受到的摩擦力大小是物重的0.2倍求：（1）物体A对地面的压强；（2）拉力F做的功和功率；（3）滑轮组的机械效率解答：解：（1）物体A对地面的压强：p=3000Pa；（2）拉力F做的功：W总=Fs=400N×3×2m=2400J，拉力F做功的功率：P总=480W；（3）克服摩擦力做的有用功：W有=fs=G×0.2×s=4500N×0.2×2m=1800J，滑轮组的机械效率：=75%答：（1）物体A对地面的压强为3000Pa；（2）拉力F做的功为2400J，功率为480W；（3）滑轮组的机械效率为75%点评：本题考查压强、有用功、总功和机械效率的计算，关键知道克服摩擦力所做的功为有用功13如图所示，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，10s内绳子的自由端拉下16m，此过程所做的额外功是800J，若绳重和摩擦不计，求：（1）拉力F的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）动滑轮的总重解答：已知：物重G=1000N，时间t=10s，拉力移动距离s=16m，n=4，额外功W额=800J求：（1）拉力F的功率P=？；（2）滑轮组的机械效率=？；（3）动滑轮的总重G动=？解：（1）由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为4根，因为绳子移动的距离与物体上升的高度之间的关系是：s=4h，则物体上升的高度：h=4m，克服物体重力做的功：W有用=Gh=1000N×4m=4000J，拉力做的功：W总=W有用+W额=4000J+800J=4800J，所以拉力的功率：P=480W；（2）滑轮组的机械效率：=×100%=×100%83.3%；（3）W额=G动h，动滑轮的总重为：G动=200N答：（1）绳自由端拉力的功率是480W（2）滑轮组的机械效率是83.3%（3）动滑轮的总重是200N14如图所示，是一个从隧道中运矿石的装置图，用滑轮组拉着重800N的货车A在50s内沿水平方向匀速运动10m，货车受到的摩擦力是车重的0.2倍滑轮组绳子自由端拉力F做的功为2000J求：（1）滑轮组绳子自由端拉力F的功率；（2）货车A受到绳子的水平拉力F1；（3）滑轮组的机械效率解答：已知：拉力F做的功为W总=2000J，G=800N，t=50s，s=10m，求：（1）拉力F的功率P=？；（2）货车A受到绳子的水平拉力F1=？；（3）滑轮组的机械效率=？解：（1）拉力F的功率：P=40W；（2）货车受的摩擦力f=0.2G=0.2×800N=160N，因为货车做的是匀速直线运动，所以它受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以货车受到绳子的水平拉力F1=f=160N；（3）拉力做的有用功W有用=fs=160N×10m=1600J，滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=80%答：（1）拉力的功率为40W；（2）货车A受到绳子的水平拉力为160N；（3）滑轮组的机械效率为80%15小华同学不小心将桶掉入水井中，为了将桶捞上来，他设计了如图所示的打捞装置已知水面距离井口6m，桶离开水面后，他用25N的拉力经过15s的时间将桶匀速拉至井口经测量：桶的自重力为20N，桶内装有40N的水，试求小华同学在打捞桶（桶刚离开水面至井口）的过程中：桶上升的速度v；小华同学做的有用功W有用；拉力的功率P解答：解：v=0.4m/s；W有用=G桶h=20N×6m=120J；W总=Fs=F×3h=25N×3×6m=450J，拉力的功率P=30W答：桶上升的速度为0.4m/s；小华同学做的有用功为120J；拉力的功率为30W