北京中考物理功和机械效率专题复习教师版

1、北京中考物理功和机械效率专题复习一.解答题共15小题1. 用如下图的滑轮组将 480N的物体以s的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N 不计摩擦和绳重.求：(1)滑轮组的机械效率.(2)拉力的功率.(3)答:解：1由图知，使用该滑轮组承当物重的绳子股数，n=3滑轮组的机械效率:假设用该滑轮组将重600N的物体匀速提升2m时，拉力所做的功为多少X 100%=J X 100%-GhF-3hX 10°%X 100%480N200NX3X 100%=80%2绳子自由端移动的速度:v =3v=sX 3=s,拉力的功率:3v不计摩擦和绳重,s=180V；F=- (G+G»),G 动

2、=3F G=3X200N- 480N=120N当提起G =600N的物体时拉力:F'=(G +G 动),三(600N+120N =240N,3这时拉力做的功:W 二F ss 二F'x 3h =240NX 3X2m=1440J答：(1)滑轮组的机械效率为 80%(2) 拉力的功率180W(3) 拉力所做的功为1440J.2. 在农村常有家庭挖井取水. 小明同学用如图(甲)所示的滑轮组提土，他用20s 的时间把重为120N的土从井中匀速提升 5m,拉力做的功 W随时间t的变化图象如 图(乙)所示求：(1) 有用功；(2) 滑轮组的机械效率；(3) 拉力的大小；(4) 拉力的功率.考

3、 功的计算；有用功和额外功；滑轮(组)的机械效率；功率的计算.占：八、专 计算题；压轴题.题：分(1)土的重力和上升的高度，根据 W=G求出克服土的重力做的功，即析：为有用功；(2) 由乙图直接读出20s内拉力做的功即为总功，根据 nj求出滑轮组的机械效率；(3) 由图可知绳子的有效股数为 2,根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力的大小;(4) 根据P求出拉力的功率.t解 解：(1)有用功：答： W有=Gh=120N< 5m=600J(2) 由乙图可得：W总=800J,滑轮组的机械效率：n二丄=75% w 总 800J(3) 绳端移动的距离：s二n h=2X 5m=10m

4、拉力的大小：F=r=80N；(4) 拉力的功率:答：(1)有用功为600J;(2) 滑轮组的机械效率为 75%(3) 拉力的大小为80N;(4) 拉力的功率为 40W3 .如图1所示，重为8N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了 .拉力 F做的功随时间变化的图象如图2所示.己知动滑轮重，物体 A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的倍. 求：(1)拉力F的功率.(2)拉力F大小.(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例.解：(1) 由图象知，拉力做的功出寸，所用的时间是5s所以拉力的功率为 P=d= =；t 5s(2) 绳子拉下的长度为 S=2h=2X =1m作用在绳子上的拉力

5、为 F二二丄二二;S Id(3) 拉动物体做的有用功为 W有用二fSi二X 8NX =2J拉力做的总功为W、=FS2=X 1m=额外功为W二W、- W有用二-2J=对动滑轮做的功为W动二G动h=x =克服绳重及摩擦所做的额外功为 W二W额-W动=-=克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例为'' 仝=10%4. 人们利用如下图的滑轮组将浸没在河底的实心物体 A打捞上来，物体A的密 度为X 103Kg/m3，体积为100dm.在5000N的拉力F作用下，物体 A在2s内匀速 竖直上升2m (物体未露出水面)，不计水的阻力，g=10N/Kg.求：(1) 物体A受到的浮力.(2) 拉力

6、F做功的功率.(3) 滑轮组的机械效率.分 (1)知道物体A的体积(浸没水中排幵水的体积)利用阿基米德原理求物析：体A受到的浮力；(2)由图知，承当物重的绳子股数n=2，贝V拉力F移动的距离S=2h,利用W=F味拉力F所做的总功，又知道做功时间，利用P=求拉力F做功的功率;(3) 知道物体A的体积和密度，利用 G=mg= Vg求物体A的重力，知道拉力大小，利用n=Lq求滑轮组的机械效率.解解：答：(1)物体A受到的浮力F浮为：F浮=p水gV排=x 103kg/m3x lON/kg x 100X 103m=1000N;(2)拉力F移动的距离S为：S=2h=2X 2m=4m拉力F所做的总功W总为：

7、W总二FS=5000X 4m=20000J那么拉力F做功的功率P为：(3)物体A的重力G为：G=mg=物 gV 物=x 103Kg/m3x 10N/Kgx 100X 103m =9000N,滑轮组的机械效率:x 100%(G - F谭)h-fx 100%=80%5. 如下图，现将一重G=8100N的实心铝块在水中匀速上提 h=2m(未露出水面)，每个滑轮重G=900N不计绳重和各种摩擦，不计水的阻力.铝的密度p铝二x 103kg/m3,水的密度 p 水二x 103kg/m3, g 取 10N/kg .求：(1) 滑轮组的机械效率多大(2) 假设绳端拉力的功率为 P=5400那么铝块上升的速度为

8、多大解 解：(1)：铝块重G=p铝vg,答：铝块的体积：打-810 OKp铝g2. 7X lb3kg/iD3X10N/kg在水中铝块受到的浮力：F 浮二 p 水 vg=x 103kg/m3xx 10N/kg=3000N,滑轮组对铝块的拉力：F=G- F 浮=8100N- 3000N=5100N使用滑轮组做的有用功：W有用=Fh=5100NK 2m=10200J不计绳重和各种摩擦，使用滑轮组做的额外功:W额=6轮 h=900Nx 2m=1800JW总二W有用 +W额二Fh+G轮 h=10200J+1800J=12000J，滑轮组的机械效率:n 二x 1000%= ； I x 100%=85%W总

9、12000J(2)由题知P总=1=540Wt做功时间：t=铝块上升的速度：v=sv7 12000J540W答：(1)滑轮组的机械效率 85%(2)铝块上升的速度为s.6. 建筑工地上，某施工人员利用如图 6所示的滑轮组匀速提升重物.假设不计摩擦和绳重.求：(1) 利用这个滑轮组匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N,此时滑轮组的机械效率是80%拉力做功的功率是750W求重物在1min内匀速上升的高(2) 当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少解 解：(1)由题意知，拉力在1min做的功为： W、答：二Pt=750W< 60s=45000J根据 W总二Fs得

10、s=工二=90mF 500N由图知，此滑轮组由三段绳子承当物重，所以s=3h贝Vx 90m=30m答：重物在1min内上升的高度是30m(2)因为滑轮组由3段绳子承当物重，所以 F- ( G物+G动)G 动=3X 500N- 1200N=300N贝y F 二丄(G物+G动)4X( 1800N+300N =700N33答：当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是700N.7. 为打造环三中心城市，宁德市政府投入巨资，对市区南北主干道进行改造，施工中，一工人利用如下图的滑轮组，要15s内将480N的重物匀速拉到3m高处,所用的拉力是300N.求:(1) 有用功是多少(2) 滑轮组的机械

11、效率是多少(3)拉力的功率是多少解 解：(1)有用功 W有用=Gh=480X 3m=1440J答：答：有用功是1440J;(2)拉力移动的距离 S=2h=2X 3m=6m拉力做的总功 W总二FS=300X 6m=1800J滑轮组的机械效率是X 100%=HX 100%=80%答：滑轮组的机械效率是 80%(3)拉力的功率是P =120W t 15g答：拉力的功率是 120W8. 如下图，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上.建筑材料的质量 m=360kg用t=20s的时间把建筑材料匀逮提升了h=4m滑轮组的机械效率为 90% g取10N/Kg.求这段时间内(1) 建筑材料

12、上升的速度 V;(2) 电动机对绳子的拉力 F;(3) 电动机拉绳子的功率 P.分 (1)建筑材料运动的距离(上升的高度)和所用的时间，利用速度计 析：算公式V千计算得出；(2) 此题是利用滑轮组提升重物，一个动滑轮，一个定滑轮，从图上可以看出动滑轮上有两段绳子，故拉力移动的距离等于2倍物体上升的高度，即s=2h;此时，W有用二Gh, W总二Fs，再利用机械效率 n=代入后分析计算得出拉力F；(3) 利用求出的拉力F和s、h之间的关系可以计算出电动机拉绳子做的功， 又时间，利用P计算得出.t解 解：m=360kg t=20s，h=4m，答： (1)上升的速度 v="二s;答：(2)

13、建筑材料的重力 G=mg=360kg 10N/kg=3600N,由n二二=得:円总Fs电动机对绳子的拉力二'二-二 =2000NTs 2Tlh 211 2X90*(3) 电动机拉绳子做的功： W=Fs=2Fh=Z 2000NX 4m=16000J电动机拉绳子的功率 P丄二=800Wt 20s9. 在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如下图的滑轮组.某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上，用时40s，卷扬机提供的拉力 F为2500N.求在此过程中：(1) 有用功;(2) 拉力F的功和功率；(3) 滑轮组的机械效率.解 解：(1)拉力F所做

14、的有用功:答： W有二Gh=4000陈 10m=4< 10 4J .(2)拉力F移动的距离：s=2h=2X 10m=20m拉力F所做的总功：W总二Fs=2500IX 20m=X 10 4J .拉力F做功的功率：P=甘 -=1250Wt 40s(3)滑轮组的机械效率：W有n= X100%用总=4 浓 idj X 100%=80%5X 104J答：(1)力F所做的有用功是4X 104J ;(2) 拉力F做的功和功率分别是 5X 104J、12500(3) 滑轮组的机械效率是 80%1010 .重为160N底面积为的物体落入干涸的深井底部.物体的密度为Xkg/m3, g=10N/kg，不计绳重

15、和摩擦.(1) 求物体对井底的压强；(2) 使用图所示滑轮组，当施拉力F=100 N时物体恰能匀速上升，求此滑轮组的机械效率;(3)假设在井内注入水，仍用此滑轮组使物体以1m/s的速度在水中匀速上升，求拉力的功率.(不计水对物体的阻力)分(1)物体对井底的压力等于物体重，知道受力面积，利用压强公式求物体析：对井底的压强；(2) 由图可知，承当物重的绳子股数n=2，贝V拉力端移动的距离 s=2h，知道拉力和物重大小，利用n二"= 二一求滑轮组的机械效率；Wg Fs F2h 面(3) 由题知，不计绳重和摩擦，那么F冷(G+G)，据此求出动滑轮重；知道物体重和物体的密度，利用 G=mg=

16、Vg求物体的体积，再利用阿基米德原理求出物体受到水的浮力，不计绳重、摩擦、水的阻力，那么F二二(G物+G2动-F浮),据此求出拉力大小，再求出拉力端移动的速度，利用P=Fv求拉力做功功率.解 解：(1)物体对井底的压力: 答：F=G=160N物体对井底的压强:P=昇:二 *103pa;(2)由图可知，n=2，贝V拉力端移动的距离 s=2h，"i=_； 1= j =80% 用总 Fs F2h 2F%(3)v不计绳重和摩擦,F= (G+G轮)，100N亍(160N+G)，解得动滑轮重：G动=40NG=mg= Vg,物体的体积:=& 1-iconnp物呂1.6X lft3kg/m3

17、X 10N/kg在水中受到的浮力：F 浮=p 水gV排= p 水gV物=x 103 kg/m 3 x 10N/kg x =100N|此时拉力：F 二丄(G物+G动F 浮)(160N+40N- 100N) =50N, 2 2拉力端移动的速度：v=2v 物=2x 1m/s=2m/s,拉力做功功率：P=F v=50NX 2m/s=100W答：(1)求物体对井底的压强为 4X 103Pa;(2) 此滑轮组的机械效率为 80%(3) 拉力的功率为100W11 .用如下图的滑轮组在 20s内将重600N的物体从地面竖直提高 4m,所用的拉 力是250N,在这个过程中，求：(1) 有用功是多少(2) 拉力的

18、功率是多少(3) 滑轮组的机械效率是多少解 解：(1)拉力F所做的有用功：答： W有=Gh=600X 4m=2400J(2)拉力F移动的距离:s=4h=4X 4m=16m拉力F所做的总功:W总二Fs=250IN< 16m=4000J拉力F做功的功率：P二亠二 =200Wt 20s(3)滑轮组的机械效率：n=x 100%=x 100%=60%即总4000J答：(1)力F所做的有用功是2400J;(2) 拉力F做功的功率是200W(3) 滑轮组的机械效率是 60%12 .工人师傅利用图装置在 5S内将一个重为4500N的物体A沿水平方向匀速向左拉动2m作用在绳自由端的拉力 F为400N,物体

19、的底面积为，假设物体滑动时受到的摩擦力大小是物重的倍.求：(1) 物体A对地面的压强;(2) 拉力F做的功和功率；(3) 滑轮组的机械效率.解 解：(1)物体A对地面的压强:答: p二丄二=L!=3000Pa;答：卩注1.5m2；(2)拉力F做的功：W总=Fs=400NX 3 x 2m=2400J拉力F做功的功率:2t5s480WP总(3)克服摩擦力做的有用功:W有=fs=GXX s=4500NXX 2m=1800J滑轮组的机械效率：耳=鼻=75%用总2400J答：(1)物体A对地面的压强为3000Pa；(2) 拉力F做的功为2400J，功率为480W(3) 滑轮组的机械效率为 75%点此题考

20、查压强、有用功、总功和机械效率的计算，关键知道克服摩擦力所做评：的功为有用功.13.如下图，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，10s内绳子的自由端拉下16m 此过程所做的额外功是 800J，假设绳重和摩擦不计，求：(1) 拉力F的功率；(2) 滑轮组的机械效率；(3) 动滑轮的总重.解 ：物重G=1000N时间t=10s，拉力移动距离s=16m, n=4,额外功W额=800J答：求：(1)拉力F的功率P=; (2)滑轮组的机械效率 n =； (3)动滑轮的总重G动=解：(1)由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为4根，因为绳子移动的距离与物体上升的高度之间的关系是：s=4h，那么物体上升的高度：h一二 =4m，44克服物体重力做的功： W有用=Gh=1000X 4m=4000J拉力做的功： W总二W4用 +W额=4000J+800J=4800J，所以拉力的功率：P= _=480Wt 10s(2)滑轮组的机械效率：n二 x 100%=x 100%W 总4800JG动=200N(3)°W 额=6动 h,动滑轮的总重为: 答：(1)绳自由端拉力的功率是 480W(2)滑轮组的机械效率是 %(3) 动滑轮的总重是 200N.14 .如下图，是一个从隧道中运矿石的装置图，用滑轮组拉着重800N的货车A在50s内沿水平方向匀速运动10m货车受到的摩擦力是车重的倍.滑轮组绳子自由端