中考物理總復習 技能訓練四 功 功率 機械效率的綜合計算檢測1

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技能訓練四　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＝ 1．(2016，賀州)如圖所示，叉車在10 s內(nèi)將質(zhì)量為2 t的平桂大理石沿豎直方向勻速提升了1 m，發(fā)動機所做的功是5104 J，求： (1)大理石在10 s內(nèi)被提升的平均速度是多少m/s? (2)叉車支持力對大理石做的功是多少J? (3)叉車提升大理石的功率是多少W? (4)叉車提升大理石的機械效率是多少？ 解：(1)貨物的平均速度v＝＝＝0.1 m/s； (2)貨物的重力G＝mg＝2103 kg10 N/kg＝2104 N，根據(jù)二力平衡可知，叉車對貨物的支持力F＝G＝2104 N，叉車的支持力做的功W＝Fh＝2104 N1 m＝2104 J；(3)叉車提升貨物的功率P＝＝＝2103 W；(4)叉車發(fā)動機做的總功W總＝5104 J，叉車的機械效率η＝100%＝100%＝40% 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(zhì)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(zhì)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(zhì)量為10 kg，以0.1 m/s的速度勻速運動時，拉力F的功率。 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 3．(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(zhì)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？ 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(zhì)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　 4．(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。 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% 5．(2016，玉林)在一底面積為4 m2的圓柱形深井底部，有一體積為2 m3，密度為10103 kg/m3的貴重物體，現(xiàn)用如圖所示的裝置將其打撈上來。若牽引車以0.6 m/s的速度勻速向右行駛，通過滑輪組將物體由井底開始往上拉，30 s后井底受到的水的壓強恰好變化了2.5103 Pa(忽略動滑輪和繩子的重力及滑輪與繩子之間的摩擦，g取10 N/kg)。求： (1)物體的重力； (2)物體浸沒在水中時受到的浮力； (3)牽引車行駛了30 s后，物體被提升的高度； (4)物體未露出水面前，物體受到繩子拉力的功率； (5)牽引車行駛了30 s時，牽引車對繩子的拉力。 解：(1)G物＝ρ物V物g＝10103 kg/m32 m310 N/kg＝2105 N　(2)F浮＝ρ水gV排＝1.0103 kg/m310 N/kg2 m3＝2104 N　(3)牽引車通過的路程s＝vt＝0.6 m/s30 s＝18 m，物體提升的高度h＝＝＝9 m　(4)物體露出水面前，由平衡條件得FL＝G物－F?。?105 N－2104 N＝1.8105 N，v物＝v＝0.6 m/s＝0.3 m/s；物體受到的繩子拉力的功率P＝FLv物＝1.8105 N0.3 m/s＝5.4104 W　(5)由p＝ρgh得水面下降的深度Δh＝＝＝0.25 m；此時物體露出水面的體積ΔV＝ΔhS＝0.25 m4 m2＝1 m3；物體浸在水面下的體積V′排＝V物－ΔV＝2 m3－1 m3＝1 m3；物體受到的浮力F′?。溅阉甮V′排＝1.0103 kg/m310 N/kg1 m3＝1104 N；牽引車對繩子的拉力F＝(G物－F′浮)＝(2105 N－1104 N)＝9.5104 N