2024年沪科版中考物理二轮复习 功、功率、机械效率

功、功率、机械效率 功　功率(近5年必考) 知识点1 项目 功 功率 定义 物理学中，功等于①____与物体在力的方向上移动的②______的乘积 功和做功所用时间之比叫做功率 公式 力 距离 注：做功的两个必要条件，一个是作用在物体上的⑦____；另一个是物体在这个力的方向上移动的⑧______。 项目 功 功率 拓展 公式 重力做功W＝③_____，摩擦力做功W＝④____　 P＝⑤_____ 单位 换算 — 1 kW＝⑥_______W Gh fs Fv 1 000 力 距离 1．(沪科教材素材改编题)如图所示是举重运动员比赛时的场景，运动员将140 kg的杠铃举高1.8 m，此过程中运动员对杠铃做的功为___________J；杠铃举起后需在空中保持3 s，则在这3 s内运动员对杠铃做的功为___。(g取10 N/kg) 基础小练 2.52×103 0 2．小勇背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m，用时3 min，又用1 min爬了9 m高的三层楼回到了家，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；他上楼过程中克服总重力所做功的功率是____W。(沿水平路面行走时不考虑重心高度的变化) 360 96 机械效率(近5年4考) 1．有用功、额外功、总功 (1)有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示。 (2)额外功：使用机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示。 (3)总功：有用功与额外功之和，W总＝⑨____________。 2．机械效率 (1)定义：物理学中，将⑩________和⑪______的比值叫做机械效率，用符号⑫____表示。 (2)公式：η＝⑬_____________。 知识点2 W有＋W额 有用功 总功 η 3．机械效率的计算 项目 滑轮组 斜面 示意图 有用功 W有＝G物h W有＝fs物 W有＝G物h 总功 W总＝Fs 4．提高机械效率的方法：(1)减小摩擦、减小机械自重；(2)增大提升重物的重力。 5．测量滑轮组的机械效率(详见核心实验突破) 1．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示。在拉起吊桥过程中，滑轮C属于____(选填“定”或“动”)滑轮，吊桥可看作支点为____(选填“A”“B”或“C”)点的杠杆。 基础小练 定 B 2．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2.4×103 N的物体时，物体在5 s内上升了5 m，若滑轮组的机械效率为80%，则额外功为________J，拉力F的功率为________W。 3×103 3×103 功、功率、机械效率的相关计算 重难点 例1 一题多问用起重机将重为5 t的集装箱匀速提升10 m，随后以1 m/s的速度匀速平移5 m。(g取10 N/kg) (1)上升过程中起重机的拉力对集装箱做的功是________J。 (2)若集装箱上升的速度为0.5 m/s，则上升过程中起重机的拉力对集装箱做功的功率是__________W。 (3)平移过程中起重机的拉力对集装箱做的功是___。 5×105 2.5×104 0 (4)若上升过程中起重机以20 kW的恒定功率将集装箱匀速提升，则该过程需要____s。 (5)该起重机的箱梁质量为9×105 kg，箱梁在10 s内匀速下降了0.2 m，在这10 s内箱梁重力做的功是__________J，重力做功的功率是__________W。 25 1.8×106 1.8×105 一题多问如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5 s内使物体A匀速上升1 m，提升过程中拉力F的功率为160 W。已知物体A重720 N，该工人重600 N，不计绳重和摩擦。 例2 (1)5 s内绳子自由端移动了___m，绳子自由端移动的速度为_____m/s。 (2)工人做的有用功为_____J。 (3)绳子自由端的拉力为_____N，动滑轮的重力为____N。 (4)提升物体的最大重力为_______N。 (5)该工人对地面的压力为_____N，若工人双脚与水平地面的接触面积是4×10－2 m2，则工人对地面的压强是_______Pa。 (6)工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为______%。(百分号前保留一位小数) (7)请写出一条能提高滑轮组的机械效率的方法：______________________ __________。 2 0.4 720 400 80 1 120 200 5 000 93.3 　增大物重(或减小动滑轮　 的重力) 1．功、功率的相关计算 方法指导 2．承担物重的绳子段数n的判断 隔离法：在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，有几段绳子通过动滑轮(或有几段绳子与动滑轮相连)，n就等于几。如图甲、乙所示。 测量滑轮组的机械效率 1．实验装置图 实验 等于 3．实验方法：控制变量法。 4．影响滑轮组机械效率的因素：物体的重力、动滑轮的重力、绳子与滑轮之间的摩擦力。 5．提高滑轮组机械效率的方法 (1)用同一滑轮组，提升物体的重力______，滑轮组的机械效率越高。 (2)所挂重物相同时，动滑轮越____，滑轮组的机械效率越高。 (3)减小机械摩擦。 6．机械效率总是小于1的原因：任何机械都不可避免地要做额外功，都不省功。 越大 轻 某小组在测滑轮组的机械效率的实验中得到的数据如表，实验装置如图。 针对训练 例1 (1)实验中应______拉动弹簧测力计。 基 础 设 问 实验 序号 钩码重 力G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械 效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 — — 匀速 (2)用图丁的装置进行实验得出表中第四次实验数据，分析可知，第四次实验时，绳端移动距离是_____m，此时机械效率是______。 (3)通过比较______两次实验得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 (4)通过比较3、4两次实验可以得出结论：____________________________ _______________________________________________________________________________________________。 0.4 80% 1、2 不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高(或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低) (5)(数据分析)小组同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100 g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力做的功之和，即W总＞W有＋W轮，小组同学猜测影响机械效率的因素还有__________________。(写出一种即可) (6)(生活实践)生活中为提高滑轮组机械效率，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有_______________________________________。(写出一种即可) 提 升 设 问 绳重(或各种摩擦) 　减轻动滑轮重、增加所提物重、机械加润滑油　 功、功率、机械效率的相关计算(近5年4考) 1．(2022·福建20题2分)如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是__________________；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为_______N。 命题点 　改变力的方向　 1 600 2．(2020·福建32题6分)美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图所示。某次把质量为200 kg的材料匀速提升6 m用时15 s，消耗电能1.5×104 J。g取10 N/kg。求： (1)材料所受拉力F的大小。 解：建筑材料匀速上升，所受拉力等于自身重力，则材料所受拉力F＝G＝mg＝200 kg×10 N/kg＝2 000 N。 (2)拉力F对材料做功的功率。 (3)该装置的效率。 3．(2023·福建31题8分)实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置，示意图如图甲，厢体放置在水平承重板上，承重板的上表面装有压力传感器，装置由电动机提供动力。该装置设计有超载限制系统，如图乙，限制系统中的控制电路电源电压恒为12 V，定值电阻R0阻值 为200 Ω，压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如表所示。当控制电路的电流大于0.03 A时，电磁铁将衔铁吸下，B、C两个触点断开，电动机停止工作。已知厢体重150 N，承重板和滑轮共重100 N，忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻。 F压/N … 400 600 800 900 1 000 … RF/Ω … 800 500 300 200 100 … (1)空厢匀速竖直上升时，求绳拉力F的大小。 (2)在6 s内将空厢匀速竖直提升3 m，求拉力F做功的功率。 解：绳端移动距离s＝2h＝2×3 m＝6 m， 绳端拉力F做的功W＝Fs＝125 N×6 m＝750 J， 力敏电阻的阻值RF＝R－R0＝400 Ω－200 Ω＝200 Ω， 由题表中数据可知，当RF＝200 Ω时，压力F压＝900 N，即最大载重G物＝F压－G厢＝900 N－150 N＝750 N， (3)重物放在厢体内，求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率。 (4)若要将该装置的最大载重量调小，提出对控制电路的一条调整措施。 ×100% 总功 η＝×100% 机械 效率 (1)η＝×100% (2)η＝×100%(不计绳重及摩擦) η＝×100% η＝×100% 说明 h指物体上升的高度，s指拉力移动的距离，s物指物体移动的距离 第一步 确定重力 第二步 确定沿重力的方向移动的距离h 第三步 重力做的功W＝Gh 第四步 重力做功的功率P＝ 2．实验原理：η＝×100%。 【解析】滑轮B为定滑轮，作用是改变力的方向；由题图知，绳子的有效段数n＝2，根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%，故汽车受到的摩擦力f＝1 600 N。 解：该装置的效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%。 解：拉力所做的功W有用＝Fh＝Gh＝2 000 N×6 m＝1.2×104 J， 拉力做功的功率P＝＝＝800 W。 绳端拉力F的功率P＝＝＝125 W。 解：忽略绳重、摩擦，空厢匀速竖直上升时，绳拉力 F＝＝＝＝125 N。 解：控制电路的最大电流I＝0.03 A时，载重量最大，控制电路最小总电阻R＝＝＝400 Ω， 装置的最大机械效率 η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。 解：要将该装置的最大载重量调小，力敏电阻RF阻值会变大，控制电路的电流不变，由R＝可知，电源电压不变，电路的总电阻不变，可以减小R0的阻值。 $$