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1、专题训练功、功率和机械效率的综合计算功、功率和机械效率的综合计算 类型一类型一利用滑轮、滑轮组提升重物利用滑轮、滑轮组提升重物1.(2021 南京)用定滑轮匀速提升质量为 10 kg 的物体,所用的拉力为 110 N,物体在 2 s 内升高了0.5 m,此过程中的有用功是J,定滑轮的机械效率是(结果精确到0.1%),拉力的功率是W。(g 取 10 N/kg)2.(2021 菏泽)如图图所示,用动滑轮提起一重为 80 N 的物体,在 10 s 内将物体匀速提升 5 m,已知动滑轮重 20 N,则(不计绳重和摩擦)()A.手对绳子的拉力为 40 NB.拉力做功的功率为 50 WC.手拉绳子移动的速
2、度为 0.5 m/sD.该装置的机械效率为 60%3.(2021苏州)如图图所示是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400 N的拉力作用下,使质量为 70 kg 的建筑材料在 10 s 内匀速竖直上升了 2 m。不计绳重和摩擦,g 取10 N/kg。求:(1)拉力的功率。(2)滑轮组的机械效率。(3)动滑轮的重力。类型二类型二利用滑轮组水平拉物体利用滑轮组水平拉物体4.(2021 衡阳)(多选)如图图所示,一名同学用滑轮组拉着重 450 N 的物体 A,使它 5 s 内在水平地面上匀速前进了 1 m,水平拉力 F=75 N,若物体与地面间的摩擦力是物重的 0.2,下列说法正确的是()A.
3、他做的总功是 150 JB.他做的有用功是 450 JC.拉力做功的功率是 15 WD.该滑轮组的机械效率是 60%5.(2021 玉林)如图图所示,在 F=200 N 的拉力作用下,物体 A 以 2 m/s 的速度沿水平地面做匀速 直 线 运 动,若 滑 轮 组 所 做 有 用 功 的 功 率 为 96 0 W,则 地 面 对 物 体 的 摩 擦 力 为N,该滑轮组的机械效率为。(忽略绳子和滑轮的重力)6.(2021 枣庄)如图图所示,工人师傅用 150 N 的拉力,使重为 1000 N 的物体以 0.2 m/s 的速度在水平地面上沿水平方向做匀速直线运动,已知物体在运动时受到地面的摩擦力为
4、物重的0.2。不计绳重及滑轮摩擦,求:(1)工人师傅拉力的功率。(2)动滑轮的重力。(3)若物重增大到 2000 N,则该滑轮组的机械效率是多少。7.工人师傅利用如图图甲所示的滑轮组搬运放在水平地面上的石材。石材的质量为 1.8103kg,在拉力 F 的作用下沿水平方向做匀速直线运动,其路程随时间变化的图像如图图图乙所示。石材在水平方向上受到的摩擦力为石材重力的 0.1,滑轮组的机械效率为 75%,不计滑轮重和绳重,求:(g 取 10 N/kg)(1)石材受到的摩擦力。(2)在石材运动 40 s 的过程中,工人做的有用功。(3)在石材运动 40 s 的过程中,工人作用在绳子自由端的拉力 F。类
5、型三类型三利用斜面提升物体利用斜面提升物体8.工人师傅常利用斜面将重物搬上汽车,如图图所示。已知汽车车厢高 h=1.2 m,木板长 s=2.5m,箱子重 1000 N,工人沿斜面方向向上的推力是 600 N。求:(1)工人师傅将箱子从斜面底端推到顶端做的有用功。(2)斜面的机械效率。(3)工人师傅将箱子从斜面底端推到顶端用时 6 s,推力做功的功率。(4)箱子受到斜面的摩擦力。类型四类型四生活中的简单机械生活中的简单机械9.如图图所示是某型号的小型家用起吊机(适用于农村和小型企业),其相关参数如图图下表所示。若用此起吊机吊着质量为 200 kg 的物体匀速上升,正常工作 30 s,求:(g 取
6、 10 N/kg)(1)物体上升的高度。(2)起吊机对物体做的有用功。(3)此过程中起吊机的机械效率。(结果精确到 0.1%)额定负载/kg电机功率/W起升速度/(mmin-1)20085012答案功、功率和机械效率的综合计算功、功率和机械效率的综合计算1.5090.9%27.5有用功:W有用=Gh=mgh=10 kg10 N/kg0.5 m=50 J。因为是定滑轮,所以总功:W总=Fh=110 N0.5 m=55 J,则机械效率:=?有用?总=50J55J=0.909=90.9%;拉力的功率:P=?总?=55J2s=27.5 W。2.B由图可知,该滑轮为动滑轮,则 n=2,不计绳重和摩擦,则
7、手对绳子的拉力 F=1?(G+G动)=12(80 N+20 N)=50 N,故 A 错误;当物体被提升 5 m 时,绳子自由端移动的距离:s=nh=25m=10 m,手拉绳子移动的速度:v=?=10m10s=1 m/s,拉力 F 的功率:P=?=?=Fv=50 N1 m/s=50 W,故 B 正确、C 错误;该装置的机械效率:=?有用?总=?=80N5m50N10m=0.8=80%,故 D错误。3.(1)由图可知,动滑轮上绳子的有效段数 n=2,绳子自由端移动的距离:s=nh=22 m=4 m,拉力做的总功:W总=Fs=400 N4 m=1600 J,拉力的功率:P=?总?=1600J10s=
8、160 W。(2)建筑材料的重力:G=mg=70 kg10 N/kg=700 N,有用功:W有用=Gh=700 N2 m=1400 J,滑轮组的机械效率:=?有用?总=1400J1600J=0.875=87.5%。(3)不计绳重和摩擦,由 F=1?(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=nF-G=2400 N-700 N=100 N。4.AD由图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离:s=nsA=21 m=2 m,拉力 F 做的总功:W总=Fs=75 N2 m=150 J,故 A 正确;物体 A 受到的摩擦力:f=0.2G=0.2450 N=90 N,有用功:W有用=fsA=90 N1 m=90
9、J,故B错误;拉力做功的功率:P=?总?=150J5s=30 W,故C错误;该滑轮组的机械效率:=?有用?总=90J150J=0.6=60%,故 D 正确。5.48080%(1)由 P有用=?有用?=?物?=fv物可得,地面对物体的摩擦力:f=?有用?物=960W2m/s=480 N;(2)由 图 可 知,动 滑 轮 上 绳 子 的 有 效 段 数 n=3,则 该 滑 轮 组 的 机 械 效率:=?有用?总=?物?绳=?物?物=?=480N3200N=0.8=80%。6.(1)由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,则绳子自由端移动的速度:v=nv物=20.2 m/s=0.4 m/s,拉力的功率:P=
10、?=?=Fv=150 N0.4 m/s=60 W。(2)物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的 0.2,则物体受到的摩擦力:f=0.2G=0.21000 N=200 N,绳子对动滑轮的拉力 F=200 N,物体在水平地面上做匀速直线运动,受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则拉动物体的力为F=f=200 N,不计绳重及滑轮摩擦,根据 F=1?(G+G动)可知,动滑轮的重力:G动=nF-F=2150 N-200 N=100 N。(3)若物重增大到 2000 N,则水平方向上拉动物体的力:F大=f=0.2G=0.22000 N=400 N,设物体在水平方向上移动的距离为 l,则动滑轮上升的高度为 l,此
11、时该滑轮组的机械效率:=?有用?总=?大?大?+?动?=?大?大+?动=400N400N+100N=0.8=80%。7.(1)石材沿水平方向做匀速直线运动,受到的摩擦力:f=0.1G=0.1mg=0.11.8103kg10 N/kg=1.8103N。(2)石材运动的速度:v=?=1.0m10s=0.1 m/s,石材 40 s 运动的距离:s1=vt1=0.1 m/s40 s=4 m,有用功:W有用=fs1=1.8103N4 m=7.2103J。(3)石材运动 40 s,拉力 F 做的总功:W总=?有用?=7.2103J75%=9.6103J,拉力 F 的大小:F=?总?2=?总3?1=9.61
12、03J34m=800 N。8.(1)工人师傅做的有用功:W有用=Gh=1000 N1.2 m=1200 J。(2)工人师傅做的总功:W总=Fs=600 N2.5 m=1500 J。斜面的机械效率:=?有用?总=1200J1500J=0.8=80%。(3)推力做功的功率:P=?总?=1500J6s=250 W。(4)克服摩擦做的额外功:W额外=W总-W有用=1500 J-1200 J=300 J。根据 W额外=fs 可得,箱子受到斜面的摩擦力:f=?额外?=300J2.5m=120 N。9.(1)物体上升的速度:v=12 m/min=0.2 m/s,根据 v=?可知,物体上升的高度:h=vt=0.2 m/s30 s=6 m。(2)起吊机对物体做的有用功:W有用=Gh=mgh=200 kg10 N/kg6 m=12000 J。(3)电动机所做的总功:W总=Pt=850 W30 s=25500 J。则起吊机的机械效率:=?有用?总=12000J25500J=0.471=47.1%。