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1、1专题训练专题训练( (一一) ) 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 利用滑轮组提升物体 1.用如图 Z11 所示的滑轮组提升重物，当作用在绳子自由端的拉力为 100 N 时，能 匀速提起重力为 240 N 的物体，不计绳重和摩擦，求： (1)动滑轮的重力. (2)若绕绳能承受的最大拉力为 200 N，则该滑轮组的最大机械效率是多少.图 Z112.用如图 Z12 所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重 30 N，货物重 360 N，上升速 度是 0.3 m/s，拉力F的功率是 180 W(不计绳重).求： (1)滑轮组的机械效率. (2)货物上升 3 m 的过程中，克
2、服摩擦力做的功.图 Z123.如图 Z13 所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为 0.6 kg， 小明用 2.4 N 的拉力竖直向上匀速拉动细绳(绳重和摩擦忽略不计，g取 10 N/kg). (1)若钩码 2 s 内上升 0.1 m，则钩码上升的速度是多少？ (2)小明拉力做功的功率是多少？该滑轮组的机械效率是多少？(结果保留一位小数) (3)当钩码总重力为 12 N 时，该滑轮组的机械效率为多大？(结果保留一位小数)图 Z132类型二 利用滑轮组水平拉动物体 4.一辆质量是 3.5103 kg 的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图 Z14 所示的滑轮组将汽车拖出.已
3、知整个过程中，水平拉力F为 1103 N，汽车沿水平 方向匀速移动了 2 m，滑轮组的机械效率为 90%.求： (1)拉力F做的总功. (2)有用功的大小. (3)汽车受到的阻力大小.图 Z14类型三 利用斜面提升物体 5.如图 Z15 所示，斜面倾角为 30，斜面高为 2 m.小兵同学用绳子沿斜面将重为 400 N 的木箱由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为 300 N，绳重不计.求： (1)小兵对木箱做的有用功. (2)斜面的机械效率. (3)斜面对物体施加的摩擦力.图 Z15 类型四 利用杠杆提升物体 6.小金用如图 Z16 所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时竖直向上拉动杠杆， 使挂
4、在杠杆下面的钩码缓缓上升.(支点和杠杆的摩擦不计)问： (1)重为 5 N 的钩码挂在A点时，人的拉力F为 4 N.钩码上升 0.3 m 时，动力作用点C 上升 0.5 m，此时机械效率1为多大？ (2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移 到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升 0.5 m.问：人的拉力F与第一次相比 _(选填“变大” “变小”或“不变”).比较此时的机械效率2与1的大小，并用 学过的知识加以推导.图 Z163类型五 组合机械 7.小明健身用的拉力器结构如图 Z17 所示.他用 250 N 的拉力向下拉动拉杆，使 20 kg 的配重
5、块在 2 s 内匀速升高 40 cm.不计拉杆和绳的重力，g取 10 N/kg.求： (1)所拉配重块的重力. (2)2 s 内配重块运动的速度. (3)此过程中拉力器的机械效率.图 Z178.图 Z18 是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使 重 800 N 的建筑材料A在 50 s 的时间里，匀速竖直上升了 10 m.在这个过程中，动滑轮提 升建筑材料A所做的有用功为W有用，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为 200 W.绳重可忽 略不计.求： (1)有用功W有用. (2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率.图 Z184教师详解详析 1.(1)由题图可知，承担物重的
6、绳子段数n3，因为不计绳重和摩擦，所以F，即 100 N，G动60 N.G物G动 n240 NG动 3(2)若绕绳能承受的最大拉力为 200 N，则F最大，即 200 G最大G动 nN，得G最大540 N，则滑轮组的最大机械效率为最大100%G最大60 N 3W有用 W总100%100%90%.G最大 3F最大540 N 3 200 N2. (1)1 s 内货物升高的高度h10.3 m，W有用 1Gh1360 N0.3 m108 J，W总1P总t1180 W1 s180 J，100%100%60%.W有用1 W总1108 J 180 J(2)货物上升 3 m 所用的时间t210 s，W总 2P
7、总t2180 W10 h2 v3 m 0.3 m/ss1800 J， W有用 2Gh2360 N3 m1080 J， 提升动滑轮做的功：W动G动h230 N3 m90 J， 克服摩擦力做的功：WfW总 2W有 2W动1800 J1080 J90 J630 J.3.(1)钩码上升的速度为v 0.05 m/s.h t0.1 m 2 s(2)拉力做的功：W总Fs2.4 N30.1 m0.72 J，拉力做功的功率：P总0.36 W.W总 t0.72 J 2 s钩码重：G物mg0.6 kg10 N/kg6 N， 有用功：W有用G物h6 N0.1 m0.6 J，故该滑轮组的机械效率为100%100%83.
8、3%.W有用 W总0.6 J 0.72 J(3)因为不计摩擦及绳重，所以G动3FG物32.4 N6 N1.2 N，100%100%90.9%.G物 G物G动12 N 12 N1.2 N4.(1)拉力F移动的距离： snL22 m4 m， 拉力F做的总功： W总Fs1103 N4 m4103 J. (2)有用功： W有用W总90%4103 J3.6103 J. (3)滑轮组对汽车的拉力：F1.8103 N.W有用 L3.6 103 J 2 m因为汽车做的是匀速直线运动，所以汽车受的拉力和阻力是一对平衡力，大小相等，故 汽车受到的阻力fF1.8103 N.55.(1)W有用Gh400 N2 m80
9、0 J.(2)100%100%100%66.7%.W有用 W总W有用 F2h800 J 300 N 2 2 m(3)W额外W总W有用1200 J800 J400 J，则f100 N.W额外 2h400 J 2 2 m6. (1)有用功：W有用Gh5 N0.3 m1.5 J. 总功：W总Fs4 N0.5 m2 J，机械效率：1100%100%75%.W有用 W总1.5 J 2 J(2)钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，则由杠杆的平衡条件得：GOAG杠杆OCFOC；1 2悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得：GOBG杠杆OCFOC，1 2观察比较可知，悬挂点移至B点时，OBOA，
10、即钩码重力的力臂变小，所以拉力F也变 小.杠杆的机械效率：100%100%100%；W有用 W总W有用 W有用W额外11W额外W有用因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变.由于悬挂点B更接近 支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用Gh可知，有用功减小；从上面的表达式可知：W有用减小、W额外不变，所以变大，分母变大，则变小，即21.W额外 W有用7.(1)拉力器上的两个滑轮都是定滑轮，拉力移动的距离与配重块移动的距离相等，配 重块的重力：Gmg20 kg10 N/kg200 N.(2)配重块运动的速度：v 20 cm/s0.2 m/s.s t40 cm 2 s(3)拉力器的机械效率：100%100%100%80%.W有用 W总Gh Fs200 N 0.4 m 250 N 0.4 m8.(1)有用功为W有用Gh800 N10 m8000 J.(2)机械效率为100%100%100%80%. W有用 W总W有用 P总t8000 J 200 W 50 s