2021届中考一轮复习专题训练(六)　功、功率与机械效率的综合问题

1、专题训练(六)功、功率与机械效率的综合问题 类型一功和功率的计算1.如图所示,用50 n的水平拉力f拉着物体在2 s内沿水平方向前进了4 m,下列说法中正确的是()a.拉力做功为零b.拉力的功率为零c.拉力做功为100 jd.拉力的功率为100 w2.爷爷与小丽进行爬楼比赛,他们都从1楼上到6楼,爷爷的体重是小丽体重的2倍,爷爷所用的时间是小丽所用时间的2倍。若爷爷做功为w1,功率为p1,小丽做功为w2,功率为p2,则下列判断正确的是()a.w1w2=11b.w1w2=41c.p1p2=11d.p1p2=413. 2018年6月29日,一则题为20秒60级台阶他抱着晕倒的女士冲向医院的新闻报道

2、让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨岩刷屏全国(图)。在这20 s内,朱墨岩登台阶的平均功率接近()a.5.5 wb.55 wc.550 wd.5500 w4.两次水平拉动同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程随时间变化的关系图像如图所示。根据图像,下列判断中正确的是()a.两次物体运动的速度:v1f2d.06 s内两次拉力对物体做功的功率:p1p25.某建筑工地上一台升降机的箱体连同货物的重力为1500 n,在10 s内从楼的1层上升到5层,如果每层楼高3 m,则升降电动机至少做j的功,功率至少为w。6.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在

3、平直公路上匀速行驶12 km,用时10 min。已知该电动汽车的总质量为1.6103 kg,行驶中阻力为车重的0.05,此过程中该车牵引力做的功为j,牵引力做功的功率为kw。(g取10 n/kg)7.如图所示,小明用98 n的拉力在4 s内将货物匀速提升2 m,不计摩擦和绳重。求:(1)货物的质量m。(g=9.8 n/kg)(2)这段时间内,拉力所做的功w和功率p。类型二机械效率的计算8.小华利用如图所示滑轮组将一桶重400 n的水匀速提升6 m,共用时2 min,滑轮组的机械效率为80%。下列说法中正确的是(不计桶重、绳重和摩擦)()a.小华所做的有用功为3000 jb.小华所用拉力f为25

4、0 nc.拉力f的功率是37.5 wd.若提升过程中有部分水洒出,滑轮组的机械效率不变9.如图所示,由于使用杠杆时摩擦非常小,故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。某人用杠杆将一个质量为18 kg的物体匀速提升了0.5 m,则他所做的有用功是j。若在此过程中杠杆的机械效率为90%,则他做的总功是 j,额外功是 j。(g取10 n/kg)10. 质量为m的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶,滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像如图乙所示,滑轮摩擦及绳重忽略不计,影响滑轮组机械效率的因素有(写出一条即可),动滑轮的重力为;该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时,此滑轮组机械效率的最

5、大值为。(后两空均用已知量符号表示)11.工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为600 n的货物,绳子自由端被竖直提升6 m,额外功为300 j。求滑轮组的机械效率。12.工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600 n的货物匀速提升了2 m,所做的总功为1500 j。求:(1)此时该滑轮组的机械效率。(2)当他用400 n的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,则被提升货物的重力为多少。类型三功、功率与机械效率的综合计算13.如图所示,物体a重25 n,在水平地面上以0.2 m/s的速度向左做匀速直线运动,已知拉力f=5 n,该滑轮的机械效率为90%。则()a.拉力f的功率是1 wb.5 s

6、内拉力f所做功的大小是15 jc.2 s内绳子自由端移动的距离是0.4 md.物体a受到水平地面的摩擦力大小是9 n14.水平地面上放着重为200 n、边长为0.2 m的正方体物块,现用斜面将其由底端匀速拉到顶端,如图所示。已知平行于斜面的拉力为120 n,物体移动的距离为2 m,升高1 m。求:(1)物块放在水平地面上时对地面的压强。(2)斜面的机械效率。(3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。15.一名重为560 n、双脚与地面的接触面积为0.04 m2的学生站在水平地面上,用如图所示的滑轮组,在20 s内将600 n的重物匀速提升1 m,绳重及滑轮摩擦不计。(1)请画出滑轮组的绕线。

7、当这名学生未提重物时,他站在地面上对地面的压强多大?(2)匀速提升该重物的过程中,滑轮组的机械效率是75%,拉力的功率多大?(3)若用该滑轮组将800 n的重物匀速提升1 m,机械效率又是多大?参考答案1.d解析： 拉力做的功:w=fs=50 n4 m=200 j;拉力的功率:p=wt=200j2s=100 w。2.c解析： w1w2=g1g2=g1g2=21;p1p2=w1t1w2t2=w1w2t2t1=2112=11。3.c解析： 朱墨岩的体重大约为600 n,女士的体重大约为500 n,60级台阶的高度:h=600.15 m=9 m,朱墨岩抱着晕倒的女士登台阶所做的功:w=gh=(600

8、 n+500 n)9 m=9900 j,平均功率p=wt=9900j20s=495 w,与550 w相差不大,故c正确。4.d解析： 由图像可知,在相同时间内,物体第1次通过的路程大于第2次通过的路程,由v=st可知,v1v2,故a错误;两次水平拉动同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动时,物体对水平地面的压力和接触面的粗糙程度相同,受到的滑动摩擦力不变,物体受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,所以两次物体所受的拉力f1=f2,故c错误;由图像可知,06 s内物体第1次通过的路程大于第2次通过的路程,由w=fs可知,w1w2,故b错误;由p=wt=fv可知,06 s两次拉力对物体做功的功率:p

9、1p2,故d正确。5.1.81041.81036.9.610616解析： (1)牵引力:f=f=0.05g=0.05mg=0.051.6103 kg10 n/kg=800 n,牵引力做的功:w=fs=800 n1.2104 m=9.6106 j。(2)功率:p=wt=9.6106 j600 s=1.6104 w=16 kw。7.(1)g=f=98 n,货物的质量:m=gg=98n9.8n/kg=10 kg。(2)拉力所做的功:w=fs=98 n2 m=196 j;拉力做功的功率:p=wt=196j4s=49 w。8.b解析： 小华所做的有用功:w有=gh=400 n6 m=2400 j,故a错

10、误;滑轮组的机械效率=w有w总100%=80%,小华拉力做的总功:w总=w有80%=2400j80%=3000 j,由图知,n=2,拉力端移动的距离:s=2h=26 m=12 m,由w总=fs可得拉力:f=w总s=3000j12m=250 n,故b正确;拉力做功的功率:p=w总t=3000j260s=25 w,故c错误;若提升过程中有部分水洒出,提升的物重变小,有用功变小,不计桶重、绳重和摩擦,额外功基本不变,有用功与总功的比值变小,机械效率变小,故d错误。9.9010010解析： 物体的重力:g=mg=18 kg10 n/kg=180 n,有用功:w有=gh=180 n0.5 m=90 j。

11、由=w有w总100%得w总=w有=90j90%=100 j。因为w总=w有+w额,所以w额=w总-w有=100 j-90 j=10 j。10.物重(或动滑轮重)g03mg-g03mg100%解析： 已知机械中摩擦力及绳重忽略不计,则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重;由图乙可知,物重g0,滑轮组的机械效率=50%,因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,所以,滑轮组的机械效率:=w有w总=g0(g0+g动)=g0g0+g动=50%,解得g动=g0;已知工人的质量为m,则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:f大=g人=mg,

12、由f=1n(g+g动)可得,提升的最大物重:g大=3f大-g动=3f大-g0=3mg-g0,则滑轮组机械效率的最大值:大g大g大+g动100%=3mg-g03mg-g0+g0100%=3mg-g03mg100%。11.由图知,承担物重的绳子股数n=3,由s=nh可得货物提升的高度:h=sn=6m3=2 m,则有用功:w有=gh=600 n2 m=1200 j,拉力所做的总功:w总=w有+w额=1200 j+300 j=1500 j,滑轮组的机械效率:=w有w总100%=1200j1500j100%=80%。12.(1)工人所做的有用功:w有=gh=600 n2 m=1200 j,由题知,工人所

13、做的总功为1500 j,则滑轮组的机械效率:=w有w总100%=1200j1500j100%=80%。(2)当他用400 n的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,则有用功占总功的85%,即=85%,由图知,n=3,滑轮组的机械效率=w有w总100%=gfs100%=gf3100%=g3f100%,所以,此时被提升的物重:g=3f=385%400 n=1020 n。13.d解析： 拉力端移动的速度:v=0.2 m/s2=0.4 m/s,拉力的功率:p=fv=5 n0.4 m/s=2 w,故a错误;5 s内拉力f所做的功:w=pt=2 w5 s=10 j,故b错误;2 s内绳子自由端移动

14、的距离:s=vt=0.4 m/s2 s=0.8 m,故c错误;由图示可知,滑轮组承担摩擦力的绳子股数n=2,克服摩擦力做的功为有用功,机械效率:=w有w总100%=fs物fs100%=fs物f2s物100%=f2f100%=90%,则摩擦力f=2f90%=25 n90%=9 n,故d正确。14.(1)对地面的压强:p=f1s=ga2=200n0.2 m0.2 m=5103 pa。(2)总功:w总=fs=120 n2 m=240 j,有用功:w有=gh=200 n1 m=200 j,斜面的机械效率:=w有w总100%=200j240 j100%83.3%。(3)摩擦力所做的额外功:w额=w总-w有=240 j-200 j=40 j,f=w额s=40j2 m=20 n。15.(1)如图所示这名学生未提重物时,他对地面的压力:f=g人=560 n,此时他对地面的压强:p=fs=560n0.04m2=1.4104 pa。(2)将600 n的重物匀速提升1 m,他所做的有用功:w有=gh=600 n1 m=600 j,由=w有w总100%可得拉力做的总功:w总=w有=600j75%=800 j,拉力的功率:p=w