中考物理總復習 考點跟蹤突破 微專題五 功 功率 機械效率的綜合計算檢測1

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微專題五　功　功率　機械效率的綜合計算 一、計算公式 1．總功的計算方法： (1)定義法：W總＝Fs； (2)W總＝W有＋W額； (3)公式法：W總＝或W總＝。 2．有用功的計算方法： (1)定義法：W有＝Gh； (2)W有＝W總－W額； (3)公式法：W有＝W總η。 3．額外功的計算方法： (1)定義法：W額＝G額h，W額＝f額s； (2)W額＝W總－W有； (3)公式法：W額＝W總(1－η)。 4．機械效率：η＝，η＝，η＝，η＝。 二、分清使用時不同的狀態(tài) 1．利用滑輪組豎直提升重物的三種情況： (1)理想情況：不計動滑輪重力，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，即W額＝0。 F＝G物/n，η＝1，Gh＝Fs (2)半理想情況：計動滑輪的重力，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，即W額＝G動h。 F＝(G物＋G動)/n，η＝G物/(G物＋G動) (3)實際情況：計動滑輪的重力、繩重和繩與滑輪間的摩擦(題目不說明，表明要考慮)。 η＝G物/Fn，F(xiàn)＝G物/nη 2．利用滑輪組水平拉物體，此時克服物體受到的摩擦力做功為有用功，與物重、滑輪重無關；將上述公式中的G物換成f就行了。 理想情況：W有＝fs，F(xiàn)＝f/n 實際情況：η＝f/Fn，F(xiàn)＝f/nη 3．使用斜面提升物體時，克服物體重力做功為有用功，拉力F做的功是總功，克服摩擦做的功是額外功。 W有＝Gh，W總＝FL，W額＝fL，η＝或η＝ 類型一　利用滑輪組拉物體 1．(2016，邵陽)在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡化如圖所示。為了盡快疏通道路，交警只用了30 s的時間，指揮拖車在水平路面上將質量是1.5 t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場。若故障車被拖離的速度是6 m/s，繩子自由端的拉力F是500 N，該裝置的機械效率是80%。求：(導學號　40722108) (1)故障車在30 s內(nèi)通過的路程。 (2)拉力F在30 s內(nèi)所做的功。 (3)故障車在被拖離過程中受到的阻力。 解：(1)由v＝得故障車在30 s內(nèi)通過路程s車＝vt＝6 m/s30 s＝180 m　(2)由圖可知n＝3，繩子自由端移動的距離s繩＝3s車＝3180 m＝540 m，拉力F在30 s內(nèi)所做的功W＝Fs繩＝500 N540 m＝2.7105 J　(3)由圖知，n＝3，水平滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，所以故障車在被拖離過程中受到的阻力f＝3Fη＝3500 N80%＝1 200 N 2．(2016，南寧)如圖所示，利用滑輪組裝置勻速拉動水平面上的物體。已知物體在水平面上受到的滑動摩擦力為重力的0.1倍，物體被勻速拉動的距離為1 m。當物體質量為2 kg時，滑輪組的機械效率為50%，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦。求： (1)物體質量為2 kg時，在水平面上受到的滑動摩擦力。 (2)動滑輪的重力。 (3)若物體質量為10 kg，以0.1 m/s的速度勻速運動時，拉力F的功率。(導學號　40722109) 解：(1)f＝0.1G＝0.1mg＝0.12 kg10 N/kg＝2 N　(2)W有＝fs＝2 N1 m＝2 J，W額＝G動h＝G動1 m，由η＝＝得＝50%，解得G動＝2 N　(3)當m＝10 kg時，拉物體前進的力F′＝0.1G總＝0.110 kg10 N/kg＝10 N，F(xiàn)＝(F′＋G動)＝(10 N＋2 N)＝4 N，P＝Fv＝F3v物＝4 N30.1 m/s＝1.2 W 類型二　利用組合機械提升物體 3．(2016，陜師大附中模擬)某工人用如圖所示的裝置把一重為1200 N的箱子從斜面底端勻速拉到頂端用時10 s，已知斜面長6 m、高2 m，此裝置的機械效率為80%(滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計)。求：(導學號　40722110) (1)拉力F。 (2)拉力F做功的功率。 (3)箱子和斜面間的摩擦力。 解：(1)由圖可知滑輪裝置是一個動滑輪，繩端移動的距離s′＝2s＝26 m＝12 m；有用功W有用＝Gh＝1 200 N2 m＝2 400 J，根據(jù)η＝＝可得，所以F＝＝＝250 N　(2)拉力做的功W總＝Fs′＝250 N12 m＝3 000 J，拉力的功率P＝＝＝300 W　(3)因為W總＝W有用＋W額，所以克服摩擦力做的額外功W額＝W總－W有用＝3 000 J－2 400 J＝600 J，根據(jù)W＝Fs可得，摩擦力f＝＝＝100 N 4．(2016，攀枝花)配重M單獨置于水平地面上靜止時，對水平地面壓強為3105 Pa，將配重M用繩系于杠桿的B端，在杠桿的A端懸掛一滑輪組，定滑輪重150 N，動滑輪重90 N，杠桿AB的支點為O，OA∶OB＝5∶3，由這些器材組裝成一個重物提升裝置，如圖所示，當工人利用滑輪組提升重力為210 N的物體以0.4 m/s的速度勻速上升時，杠桿在水平位置平衡，此時配重M對地面壓強為1105 Pa。(杠桿與繩的重量、滑輪組的摩擦均不計，g取10 N/kg) (1)求滑輪組的機械效率。 (2)配重M的質量是多少千克？ (3)為使配重M不離開地面，人對繩的最大拉力是多少牛頓？(導學號　40722111) 解：(1)η＝＝＝＝70%　(2)繩子末端拉力F人＝(G物＋G動)＝(210 N＋90 N)＝150 N，杠桿A端受到定滑輪拉力FA＝G定＋3F人＝150 N＋3150 N＝600 N，根據(jù)杠桿的平衡條件FAOA＝FBOB，M對B端拉力FB＝FA＝600 N＝1 000 N，設配重M的質量為m、與地面的接觸面積為S，M放在水平地面時，由p＝＝得＝＝1105 Pa①，＝3105 Pa②，以上①②兩式聯(lián)解得m＝150 kg　(3)當M對地面的壓力剛好為零時，則GMOB＝FA大OA，F(xiàn)A大＝GM＝150 kg10 N/kg＝900 N，由FA大＝G定＋3F人大有900 N＝150 N＋3F人大，F(xiàn)人大＝250 N 類型三　綜合 5．(2016，達州)某工人使用如圖甲所示的滑輪組勻速提升浸沒在水中的實心物體A，拉力的功率隨時間的變化如圖乙所示，已知動滑輪的重力為60 N，物體勻速上升的速度始終為1 m/s。(不計繩重，摩擦及阻力，ρ水＝1103 kg/m3，g取10 N/kg)求： (1)物體浸沒在水中時受到的浮力。 (2)物體的密度。 (3)物體浸沒在水中時滑輪組的機械效率。 (導學號　40722112) 解：(1)由圖甲可知，n＝2，則拉力F拉繩的速度v＝2vA＝21 m/s＝2 m/s；由圖乙可知，圓柱體A離開水面后拉力F的功率P′＝420 W，由P＝Fv得，繩子自由端的拉力F′＝＝＝210 N；不計繩重、摩擦及阻力，拉力F′＝(GA＋G輪)，A的重力GA＝2F′－G輪＝2210 N－60 N＝360 N；由圖乙可知，圓柱體A浸沒水中拉力F的功率P＝300 W，由P＝Fv得，繩子自由端的拉力F＝＝＝150 N，不計繩重、摩擦及阻力，拉力F＝(GA－F浮＋G輪)，150 N＝(360 N－F浮＋60 N)，解得F浮＝120 N　(2)由F?。溅阉甮V排得A的體積V＝V排＝＝＝1.210－2 m3；A的質量mA＝＝＝36 kg，A的密度ρA＝＝＝3103 kg/m3　(3)物體浸沒在水中時滑輪組的機械效率η＝＝＝＝100%＝80% 6．(2016，南充)某人站在水平高臺上用如圖所示的滑輪組提升重物，不計繩重和摩擦。第一次他勻速提升重物G1＝150 N時，人豎直向上拉繩的力為F1，人對高臺的壓強為p1；第二次他勻速提升另一重物G2＝270 N時，人豎直向上拉繩的力為F2，人對高臺的壓強為p2。兩次物體勻速上升的速度均為0.5 m/s，人的重力G人＝500 N，且p1∶p2＝14∶15。求： (1)若人的雙腳與高臺的總接觸面積為410－2 m2，當人站在高臺上沒有拉繩時，人對高臺的壓強。 (2)第一次提升重物時，克服物體重力做功的功率。 (3)第二次提升重物時，滑輪組的機械效率。 (導學號　40722113) 解：(1)p人＝＝＝＝1.25104 Pa　(2)P＝G1v＝150 N0.5 m/s＝75 W　(3)人對繩拉力F＝(G＋G動)，人對高臺的壓力F壓＝G人＋(G＋G動)，對高臺壓強p＝＝＝，第一次提G1＝150 N時，p1＝＝＝，同理第二次提G2＝270 N時，p2＝＝，且p1∶p2＝14∶15，三式綜合聯(lián)解得G動＝30 N，則第二次提重物時，滑輪組效率η2＝＝＝＝＝90%