2024年中考物理一轮专题复习 第8单元 机械功

第8单元 机械功 要点归纳 知 识 点 名师点睛 功 1. 知道功的概念.了解功是能量转化的量度. 功率 2. 理解功率的概念. 机械效率 3. 理解机械效率的概念. 4. 知道有用功、额外功、总功的概念. 5. 会测量简单机械的机械效率. 典型母题 母题 1 如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，OP段拉力F₁ 为 300 N，F₁做的功为W₁,功率为 P₁;PQ段拉力F₂为200N,F₂做的功为W₂,功率为 P₂.则 ( ) 【解答】 C 【要点剖析】 由图知，OP 段的路程 ,PQ段的路程s₂=6m,OP段拉力F₁做的功为 4m=1200J,PQ段拉力F₂做的功为 ，比较可知， ，故A、B错误；物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，所以，物体在OP段和PQ段速度相同，又因为 所以根据 可知， ,故C正确,D错误. 母题 2 某班准备组织一次爬楼比赛活动，规定从一楼登上五楼，比一比谁的功率最大.经讨论，同学们提出测量的物理量有：①一楼到五楼的高度h；②从一楼到达五楼所用的时间t；③每个同学的体重G；④一楼到五楼楼梯的长度 L.则下面的比较方案中，能够分出胜负且最简单的比较方案是 ( ) A. ②④比较 B. ①②③比较G C. ②③比较G// D. ①②比较 【解答】 C 【要点剖析】 由P=W/t可知，需要知道每位同学所做的功W和爬楼的时间t，而根据功的公式W=Gh，还要知道每位同学的体重G和楼的高度h，值得注意的是，每位同学都是从一楼登上五楼，其高度h是相同的，所以不去测量楼的高度也不会影响到实验的结果.这样我们只需要测量每个同学的体重、爬楼的时间，通过比较G/t就可以知道功率的大小了. 母题3 分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、γ动、γ阻(不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等)，则下列选项中正确的是 ( ) A. γn<γ动<η定 B. η动<ηα<η₀ C. η定<η动<η₀ D. η₂<η₀<η₀ 【解答】 A 【要点剖析】 匀速提升同一物体到同一高度处，由 可知，三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；不计绳子质量和摩擦，所做的额外功： 使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，动滑轮的个数分别为0、1、2，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，做的额外功：\ 由 可知三种情况下做的总功： 由η=W有用/W总可知，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：:η阻<η动<η定. 母题 4 如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力 F 的功率为90W，物体上升10s拉力 F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重.求： (1)工人拉绳子的速度； (2)滑轮组的机械效率； (3)滑轮组中的动滑轮的重力. 【解答】 (1) 工人拉绳子的速度是0.3m/s; (2)滑轮组的机械效率是90%； (3)滑轮组中的动滑轮的重力是30N. 【要点剖析】 (1)由图可知，n=3，绳端移动的速度U绳=mvθ=3×0.1m/s=0.3m/s. (2) 根据 可得，工人的拉力 滑轮组的机械效率 (3) 重物上升的高度h=vt=0.1m/s×10s=1m,拉力做的有用功W有用=Gh=810N×1m=810J,拉力做的总功W总=Fs=Fnh=300N×3×1m=900J,提升动滑轮做的额外功 ,由 可得，动滑轮的重 高分必刷 必 刷 基 础 题 必刷 1 如图所示，一位同学正在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对球做功的是 ( ) A.手拿球静止 B.手托球水平匀速直线运动 C.将球举起 D.抛出后的球在空中继续运动 必刷2 如图所示在水平拉力 F 的作用下，使重300N的物体在水平桌面上以0.1m/s的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为 60 N(不计绳重、动滑轮重及摩擦)，F 及其功率的大小分别为 ( ) A. 20N 2W B. 20N 6W C. 60N 2W D. 30N 6W 必刷 3 如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是 ( ) A.甲更省力，甲机械效率大 B.乙更省力，机械效率一样大 C.乙更省力，乙机械效率大 D.甲更省力，机械效率一样大 必刷4 某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重)，在相同时间内把重物G提升相同高度，F₁ 和 F₂ 大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( ) A. 力 F₁ 和 F₂ 做功的功率相同 B. 力 F₁ 和 F₂ 做的总功相同 C.乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大 D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高 必刷5 如图为四旋翼无人机，质量为 1.2kg，下方悬挂着一个质量为0.1 kg的摄像机.在10s内无人机从地面竖直上升了 20m，然后边摄像边斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地面高度为36m.无人机前10s对摄像机做功 J，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为 W.(g取10N/kg) 必刷6 小明用如图所示的杠杆在B 处提升重物，O为支点，将重20N物体提升0.5m，此杠杆属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆，小明对杠杆做的有用功为 J，若将拉力位置移到C处，仍将该物体提升0.5m，与原来相比机械效率 (选填“变小”“不变”或“变大”). 必 刷 提 优 题 必刷7如图所示，我国著名举重运动员张湘祥在2s内将放置在水平地面上的质量为100kg的杠铃举过头顶，已知杠铃的直径是40cm，由图可估算在此过程中该运动员举杠铃的功率最接近于 ( ) A. 700W B. 800 W C. 900 W D. 1000 W 必刷8 如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是 Fp 和Fz，拉力做功的功率分别是Pq 和Pz.若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则 Fp 与Fz、Pp与Pz之间的大小关系是 ( ) B. F甲>Fz、P甲>Pz 必刷9 图甲中力 F₁水平拉动重为G的物体A 在水平路面匀速移动了s.改用滑轮组拉动A 在同一路面匀速移动了s，拉力为 F₂(如图乙).此过程滑轮组 ( ) A. 总功为 F₂s B. 额外功为 F₁s C.机械效率为 D.额外功为 必刷102015年10月，我国研发的平流层飞艇“圆梦”号(如图甲)首飞成功.飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层，其推进系统由太阳能电池提供能量.飞艇悬停时，推进器将空气推向后方获得向前的推力，推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停.飞艇所受的空气阻力与风速的关系如图乙，推进器的功效(功效是指推进器的推力与功率的比值)为0.01N/W，当平流层风速为40m/s时，飞艇推进器的推力大小为 N；推进器的功率为 W. 必刷11如图所示，一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时，记录下了绳子自由端拉力 F与对应所提升的物体的重力G，如下表： G/N 1 2 3 4 5 6 F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 根据上表数据分析可知，绳子自由端拉力 F 与物体重力G 的关系式为F= ；当物体重力 G=10N 时，此滑轮组的机械效率η= . 必刷12 (襄阳中考题)质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计.(g 取 10N/kg) (1)影响滑轮组机械效率的因素之一是 . (2) 若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400 N，求拉力的功率. (3)求动滑轮受到的重力. (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少? 第8单元 机械功 必刷基础题 1.【解答】 C 【要点剖析】 手拿球静止，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故 A 错误；手托球水平匀速直线运动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故 B错误；将球举起，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，有力做功，故 C 正确；球飞出去，由于惯性向前运动，有距离，但没有对球施加力，没有对球做功，故 D错误. 2.【解答】 B 【要点剖析】 由图可知，与动滑轮相连的绳子段数为3,则绳端的拉力:F=1/3f=1/3×60N=20N,绳子自由端的速度为 v绳 =3v物 =3×0.1m/s=0.3m/s,则拉力 F 的功率为P=Fv绳=20N×0.3m/s=6W,B]正确. 3.【解答】 B 【要点剖析】 不计绳重及摩擦，拉力 F= 绳子受的拉力： Fz，乙图省力；动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同， 利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，由η= 可知，甲、乙滑轮组的机械效率相同. 4.【解答】 D 【要点剖析】 若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为sp=3h, sz=4h; 甲滑轮组中拉力做的总功为 3h，乙滑轮组中拉力做的总功为 已知 所以 故B错误； 已知时间相同，由公式 知,P甲总<Pz总,故 A错误; 已知 ，所以省力情况相同，故C错误； 甲、乙两滑轮组提升的物重 G相同，设一个动滑轮的重为G动， 不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为 乙滑轮组中有 2个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为 所以呷>ηz,故C错误,D正确. 5.【解答】 20;0.9 【要点剖析】 摄像机的重力为G=mg=0.1kg×10N/kg=1N, 无人机前 10 s对摄像机做功为W=Gh=1N×20m=20J, 整个过程中对摄像机所做的功为 1 N×36m=36J, 无人机对摄像机做功的功率为 6.【解答】 费力;10;不变 【要点剖析】 由图可知，O为支点，此时的动力臂为OB，阻力臂为OA，OB的长度小于OA 的长度，故此杠杆属于费力杠杆；小明对杠杆做的有用功为W有=Gh=20N×0.5m=10J;若将拉力位置移到C处，仍将该物体提升0.5m，则有用功不变；由于杠杆的重力和提升高度均不变，则克服杠杆重力所做的额外功不变，故总功也不变，机械效率不变. 必刷提优题 7.【解答】 C 【要点剖析】 杠铃的直径是40 cm，则半径为20cm=0.2m,杠铃被举高的高度为2m—0. 2m=1.8m. 对杠铃做功W=Gh=mgh=100kg×10 N/kg×1.8m=1800J,平均功率为 900 W. 8.【解答】 C 【要点剖析】 甲图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即. ；乙图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即 故 F甲>Fz，A、D错误；物体上升的速度相同，则拉力端的速度分别为v甲=1/2v物，v乙=2v物，甲图拉力的功率 乙图拉力的功率 故 C正确,B错误. 9.【解答】 D 【要点剖析】 图甲中，因为物体做匀速运动，拉力和摩擦力平衡，所以 图乙中，同一物体在同一路面上匀速运动，因为压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，物体A受到的摩擦力仍为 f=F₁，因为滑轮组中有3段绳子拉着物体，所以. 此滑轮组做的总功为 故 A错误；此滑轮组做的有用功： 则额外功为 故B错误，D正确；此滑轮组的机械效率为 故 C错误. 10.【解答】 1440;1.44×10⁵ 【要点剖析】 由图乙可知，飞艇受到的阻力与风速的平方成正比， 所以，飞艇受到的阻力 (k为比例系数), 由图乙可知，当风速的平方为 时,飞艇受到的阻力 f=360 N, 则: 解得 当平流层风速为 40 m/s时，飞艇受到的阻力： 飞艇悬停在空中，因此飞艇受到的水平推力和阻力是一对平衡力， 所以，水平推力： 由题意可得 则此时飞艇推进器的功率为： 14 11.【解答】 0.5G+0.3N;94.3% 【要点剖析】 由表格数据可知，重力G每增大1N,绳子自由端的拉力 F 增大0.5 N,所以 F与G成一次函数关系， 设 F与G关系的表达式为F=kG+b, 由表格第一组数据,当G=1N,F=0.8N, 则:0.8N=k×1N+b, ① 由表格第二组数据,当G=2N,F=1.3N, 则:1.3N=k×2N+b, ② ②--①可得k=0.5, 将k=0.5代入①解得b=0.3N, 所以拉力 F与物体所受重力G 的关系式为F=0.5G+0.3N; 当物体重力G=10N时,此时的拉力F=0.5×10N+0.3N=5.3N; 由图可知，有两段绳子拉着动滑轮； 滑轮组的机械效率为 12.【解答】 (1) 物重(或动滑轮重); (2) 拉力的功率为120W; (3) 动滑轮受到的重力为200N; (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%. 【要点剖析】 (1)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. (2)由图可知，n=3，则绳端移动的距离： s=nh=3×6m=18m, 拉力做的功： W=Fs=400N×18m=7200J, 拉力的功率： (3) 由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%, 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： 解得： (4) 已知工人的质量为60kg, 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=mkg=60kg×10N/kg=600N, 由 可得，提升的最大物重： 1600 N, 则滑轮组的最大机械效率： 100%≈88.9%. 学科网（北京）股份有限公司 $$