期末专题复习 功、功率、机械效率的计算 2023-2024学年鲁科版（五四学制）八年级下册物理

期末专题复习 专题　功、功率、机械效率的计算 功和功率的计算 1.(2023宜昌)小勇放学后,背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m,用时3 min,又用 1 min 爬上了大约9 m高的四楼回到了家,小勇的重力为600 N.则他在回家过程中对书包所做的功为　 　J,他所做总功的功率是　 　W.  2.体重为500 N的小海同学想一睹珠峰的雄伟魅力,从重庆坐火车经过约40 h行驶了约 3 080 km 到达拉萨,然后坐汽车到达珠峰大本营.则火车的平均速度为　 　;从拉萨到珠峰大本营海拔升高了1 600 m,该过程中克服小海重力做了　 　的功. 360 24 77 km/h 8×105 J 典例分析 3.(2021安徽)如图所示,小明在单杠上做引体向上运动,每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度.已知小明的体重为500 N,握拳时手臂的长度为0.6 m,完成4次引体向上所用的时间为10 s.求: (1)小明完成1次引体向上所做的功. (2)10 s内小明做引体向上的功率. 解析:(1)做引体向上时需要克服重力做功,已知小明体重:G=500 N,每次上升距离: h=0.6 m, 小明完成一次引体向上做的功为:W=Gh=500 N×0.6 m=300 J. 答案:(1)300 J　(2)120 W 4.如图所示,质量为960 kg、底面积为 0.5 m2的石材A放在水平地面上,利用滑轮组水平拉动A,使其在20 s的时间内匀速向墙靠近了 4 m,水平拉力F=500 N,不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦,g取10 N/kg.求: (1)A对水平地面的压强. 答案:(1)1.92×104 Pa (2)A在运动过程中受到摩擦力的大小. (3)拉力F的功率. 解析:(2)绳子对A的拉力为 F拉=2F=2×500 N=1 000 N, A做匀速运动,得A在运动过程中受到摩擦力的大小为f=F拉=1 000 N. 答案:(2)1 000 N　(3)200 W 5.(2022潍坊)楼房装修常用如图所示装置将物料吊运到楼上.已知该装置电动机的额定功率P=2.2 kW,电动机将电能转换为机械能的效率η=50%,某次吊运过程中将物料匀速提升h=16 m,所用时间t=40 s,求: (1)电动机拉绳的速度大小. 答案:(1)0.8 m/s (2)电动机对绳的拉力大小. 答案:(2)1 375 N (1)计算功的大小时,注意力F和距离s的对应性,必须是做功的力与沿力的方向移动 距离的乘积. (2)拉力做功W=Fs,克服重力做功W=Gh,克服阻力做功W=fs. 机械效率的计算 6.(多选题)如图所示,用50 N拉力将质量为8 kg的物体5 s内匀速提升1 m,不计摩擦和绳重,g取10 N/kg,则下列说法中正确的是(　 　) A.有用功为100 J B.拉力做功的功率为20 W C.滑轮组的机械效率为80% D.动滑轮的重力为10 N BC 7.建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示.在匀速起吊重4.2×103 N的物体时,物体5 s内上升了6 m,此过程中有用功为　 　J,钢丝绳移动的速度为　 　m/s;若滑轮组的机械效率为70%,则额外功为　 　J,拉力F为　 　N,其功率为 　 　W.  2.52×104 3.6 1.08×104 2 000 7 200 8.(2021广西)如图所示是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景.匀速拉动车的过程中,车相对树木是　 　(选填“静止”或“运动”)的,动滑轮上有　 　段绳子承担对车的拉力,若对车的拉力为2 400 N,F为1 500 N,则该滑轮组的机械效率是　 　.  运动 2 80% 9.(2023济宁)测算如图所示滑轮组的机械效率时,实验中得到一组数据如表所示. 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 拉力 F/N 弹簧测力计 上升距离s/m 0.5 0.1 0.3 0.3 请根据以上信息,求: (1)拉力所做的功. (2)滑轮组的机械效率.(精确到0.1%) 解析:(1)拉力所做的功为:W总=Fs=0.3 N×0.3 m=0.09 J. 答案:(1)0.09 J　(2)55.6% 10.(2023奎文区一模)如图所示,工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上,汽车车厢底板高度为1 m,斜面长度为3 m,现用1 000 N的推力沿着斜面把重为2 700 N的重物匀速推到车上,求: (1)提升货物做的有用功. (2)斜面的机械效率. 解析:(1)提升货物时做的有用功:W有用=Gh=2 700×1 m=2 700 J. 答案:(1)2 700 J　(2)90% (3)货物与斜面间的摩擦力. 答案:(3)100 N 11.如图所示是工人利用滑轮组提升重为810 N物体的示意图,某段过程中物体匀速上升的速度为 0.1 m/s,工人拉力F的功率为 90 W,物体上升 10 s 拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60 J,不计绳重.求: (1)工人拉绳子的速度大小. 解析:(1)由题图可知,n=3,工人拉绳子的速度即绳端移动的速度 v绳=nv物=3×0.1 m/s=0.3 m/s. 答案:(1)0.3 m/s (2)滑轮组的机械效率. 答案:(2)90% (3)滑轮组中的动滑轮的重力. 答案:(3)30 N 12.(2023普宁模拟)工人师傅利用如图(甲)所示的滑轮组搬运石材,质量为1.8×103 kg的石材放在水平地面上,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象如图(乙)所示.石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%,滑轮组和绳子的自重不计.(g=10 N/kg)求: (1)石材受到的阻力. 解析:(1)石材的重力:G=mg=1.8×103 kg×10 N/kg=1.8×104 N, 石材受到的阻力:f=0.1G=0.1×1.8×104 N=1 800 N. 答案:(1)1 800 N (2)在石材移动10 s过程中,工人做的有用功. 解析:(2)由图(乙)可得,在t=10 s内石材移动的距离s=1.0 m, 由于石材做匀速直线运动,受到的拉力和阻力是一对平衡力,大小相等, 则滑轮组对石材的拉力:F拉=f=1 800 N. 工人做的有用功:W有用=F拉s′=1 800 N×1.0 m=1 800 J. 答案:(2)1 800 J (3)在石材移动10 s过程中,工人作用在绳子自由端的拉力F. 答案:(3)800 N 13.如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运动;货物A的速度为v=2 m/s,经过t=10 s,货物A竖直升高h=10 m;已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求: (1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功. 答案:(1)1.2×106 J (2)汽车对绳的拉力大小. 答案:(2)20 000 N (3)斜面的机械效率. 答案:(3)75% 14.如图所示是使用滑轮组打捞水中A物体的示意图.A物体重为 1 500 N,体积为0.06 m3,在整个打捞过程中,以恒定的速度上升,若A物体离开水面之后绳子自由端的拉力F=1 000 N.g取10 N/kg.求: (1)A物体完全浸没在水中时受到的浮力F浮. (2)A物体完全浸没在水中时绳子对A物体的拉力FT. 解析:(1)A物体完全浸没在水中时受到的浮力为: F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m3=600 N. (2)A物体完全浸没在水中时绳子对A物体的拉力为: FT=G-F浮=1 500 N-600 N=900 N. 答案:(1)600 N　(2)900 N (3)若A物体的底面面积为3×10-3 m2,放在水平地面上时对水平地面的压强为多少. (4)A物体离开水面之后滑轮组的机械效率η. 答案:(3)5×105 Pa　(4)75% 15.我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最.(g取10 N/kg,ρ水=1.0× 103 kg/m3)主要参数如下表: 项目 参数 总长度(m) 140 宽度(m) 27.8 吸/排管径(mm) 1 000/1 000 满载排水量(t) 1.7×104 满载吃水深度(m) 6.5 泥泵输送功率(W) 1.7×107 (1)满载时,求“天鲲号”受到水的浮力是多少. (2)满载时,求“天鲲号”底部受到水的压强是多少.若船底需要安装探测仪器,其面积为40 cm2,求探测仪器受到水的压力是多少. 解析:(1)满载时,“天鲲号”受到的浮力为 F浮=G排=m排g=1.7×104×103 kg×10 N/kg=1.7×108 N. 答案:(1)1.7×108 N　(2)6.5×104 Pa　260 N (3)“天鲲号”去某水域执行任务,其工作量相当于将1.36×104 t的淤泥输送至15 m高的台田上.假设“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵的机械效率为30%,求完成此任务需要的时间是多少. 答案:(3)400 s 谢谢观赏！ (2)小明10 s内做的总功:W总=4×300 J=1 200 J;小明做功的功率:P====120 W. 解析:(1)A的重力为 G=mg=960 kg×10 N/kg=9.6×103 N, A对水平地面的压力为F压=G=9.6×103 N, A对水平地面的压强为 p===1.92×104 Pa. (3)石材A的速度为vA===0.2 m/s, 绳子自由端移动的速度为v=2vA=0.4 m/s, 拉力的功率为 P=Fv=500 N×0.4 m/s=200 W. 解析:(1)图中使用滑轮组提升物体,n=2, 则自由端移动的距离:s=2h=2×16 m=32 m, 电动机拉绳的速度:v===0.8 m/s. 解析:(2)电动机的额定功率P=2.2 kW=2 200 W,电动机消耗的电能:W=Pt=2 200 W× 40 s=88 000 J, 电动机做功:W′=Wη=88 000 J×50%=44 000 J, 电动机对绳的拉力:F===1 375 N. (3)计算功率时要注意功与完成功所用时间的对应性,对恒力做功的功率可用P==Fv计算. (2)有用功为:W有用=Gh=0.5 N×0.1 m=0.05 J. 滑轮组的机械效率为:η==×100%≈55.6%. (2)推力做的总功:W总=Fs=1 000 N×3 m=3 000 J, 斜面的机械效率:η==×100%=90%. 解析:(3)此过程的额外功:W额=W总-W有用=3 000 J-2 700 J=300 J, 由W额=fs得货物与斜面间的摩擦力: f===100 N. 解析:(2)根据P===Fv可得,工人的拉力 F===300 N, 滑轮组的机械效率 η=====×100%=90%. 解析:(3)10 s时间重物上升的高度 h=v物t=0.1 m/s×10 s=1 m, 拉力做的有用功 W有用=Gh=810 N×1 m=810 J, 拉力做的总功 W总=Fs=Fnh=300 N×3×1 m=900 J, 提升动滑轮做的额外功 W轮=W总-W有用-Wf=900 J-810 J-60 J=30 J, 由W轮=G轮h可得,动滑轮的重力 G轮===30 N. 解析:(3)由η=可得,工人做的总功: W总===2 400 J, 由图知,n=3,工人拉力端移动的距离: sF=3s′=3×1.0 m=3 m, 由W总=Fs可得,工人的拉力: F===800 N. 解析:(1)由P=可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2×105 W×10 s=1.2× 106 J. 解析:(2)10 s内货物移动的距离 s物=vt=2 m/s×10 s=20 m, 由题图知,n=3,拉力端移动距离 s=3s物=3×20 m=60 m, 由W=Fs可得汽车对绳的拉力大小 F===20 000 N. 解析:(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦,斜面的机械效率 η===×100%=75%. 解析:(3)在水平面上压力等于重力,即F压=G=1 500 N, 放在水平地面上时对水平地面的压强为: p===5×105 Pa. (4)物体A离开水面之后滑轮组的机械效率为: η=====×100%=75%. (2)“天鲲号”底部受到水的压强为 p=ρ水gh水=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6.5 m=6.5×104 Pa,由p=得,探测仪器受到水的压力为 F=pS=6.5×104 Pa×40×10-4 m2=260 N. 解析:(3)淤泥的质量为m=1.36×104 t=1.36×104×103 kg=1.36×107 kg, 淤泥所受的重力为G=mg=1.36×107 kg×10 N/kg=1.36×108 N, “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的有用功为 W有用=Gh=1.36×108 N×15 m=2.04×109 J, “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的总功为 W===6.8×109 J, “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵完成此任务需用时间为 t===400 s. (1)用滑轮组提升物体时,机械效率η===或η==. (2)用斜面拉物体时,机械效率η===. (3)用杠杆提升物体时,机械效率η==. (4)用滑轮组水平匀速拉动物体时,机械效率η=== $$