重难强化练十三　功、功率、机械效率的综合计算课件2023-2024学年物理沪科版八年级全一册

期末重难强化练十三 　功、功率、机械效率的综合计算 类型一　滑轮类 【方法引领】 1.滑轮组在竖直方向拉动物体 (1)拉力:F=。 (不考虑绳重及摩擦时) (2)机械效率:①η=×100%=×100%=×100%, ②若不考虑绳重及摩擦:η=×100%=×100%=×100% 2.滑轮组在水平方向拉动物体 (1)物体移动的距离:水平方向物体移动的距离s(不能用h表示)。 (2)绳子自由端移动的距离:s'=ns。 (3)有用功:克服摩擦力做功 (W有=fs),不是克服重力做功。 (4)机械效率:η=×100%=×100%=×100%。 1.(2023·乐山中考)中国目前已成为世界基建强国,如图1所示的塔吊是基建的常用设备,其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量为120 kg,动滑轮的重力为300 N,在绳子自由端施加拉力F后物体在10 s内匀速上升5 m。不计绳重和一切阻力,g取10 N/kg。求: (1)物体上升的速度; (2)10 s内拉力F的功率; (3)滑轮组的机械效率η。 解:(1)物体上升的速度为:v===0.5 m/s; (2)物体的重力为:G物=mg=120 kg×10 N/kg=1 200 N, 由图知,通过动滑轮绳子的段数n=3, 不计绳重和一切阻力,绳子自由端拉力: F=(G物+G动)=×(1 200 N+300 N)=500 N 绳子自由端移动的距离:s=nh=3×5 m=15 m, 拉力所做的功:W总=Fs=500 N×15 m=7 500 J, 拉力F的功率:P===750 W; (3)有用功为: W有=G物h=1 200 N×5 m=6 000 J, 滑轮组的机械效率: η=×100 %=×100 %=80%; 2.(2023·淄博质检)淄博20天新建一座烧烤城,这就是淄博速度!项目建设中,工人用如图所示的装置将底面积为100 cm2、重为700 N的建筑材料匀速提升了6 m,用时10 s。电动机的输出功率恒定为600 W,不计绳重和摩擦。求: (1)建筑材料静止放在水平地面上时,对地面的压强。 (2)10 s内电动机输出的功。 (3)滑轮组的机械效率。 解:(1)建筑材料静止放在水平地面上时,对地面的压力:F压=G=700 N, 建筑材料对地面的压强: p===7×104 Pa; (2)由P=可知,10 s内电动机输出的功: W总=Pt=600 W×10 s=6 000 J; (3)10 s内建筑材料匀速提升了6 m,则有用功:W有=Gh=700 N×6 m=4 200 J, 滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=70%。 3.大壮用如图所示的滑轮组拉动货箱,已知货箱的质量为80 kg,在F=100 N的拉力作用下,货箱以0.3 m/s的速度做匀速直线运动,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.3倍。(取g=10 N/kg)求: (1)货箱的重力; (2)拉力F的功率; (3)货箱运动了1 min,克服摩擦力所做的功; (4)此滑轮组的机械效率。 解:(1)货箱的重力:G=mg=80 kg×10 N/kg=800 N; (2)滑轮组n值为3,绳子自由端移动速度:v绳=3v=3×0.3 m/s=0.9 m/s, 拉力的功率是P===Fv绳=100 N×0.9 m/s=90 W; (3)f=0.3G=0.3×800 N=240 N; 货箱移动距离:s=vt=0.3 m/s×1×60 s=18 m, 克服摩擦力做功:W有=fs=240 N×18 m=4 320 J; (4)1 min内绳子自由端移动距离:s绳=3s=3×18 m=54 m, W总=Fs绳=100 N×54 m=5 400 J,η=×100%=×100%=80% 类型二　斜面类 【方法引领】 (1)总功:W总=Fs,s为斜面的长度。 (2)有用功:克服重力做的功为有用功,即 W有=Gh,h为斜面的高度。 (3)机械效率:η=×100%=×100%。 4.如图是为了上山方便而修建的盘山公路。若从山底到山顶的盘山公路长200 m,山高30 m,一辆5 t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持2.5×104 N不变,用时50 s。 g取10 N/kg,求: (1)小货车从山底爬到山顶的过程中,牵引力所做的功; (2)该盘山公路的机械效率; (3)小货车在匀速爬坡的过程中的功率。 解:(1)小货车行驶过程中牵引力所做的功:W总=Fs=2.5×104 N×200 m=5×106 J; (2)货车的重力:G=mg=5 000 kg×10 N/kg=5×104 N, 所做的有用功:W有=Gh=5×104 N×30 m=1.5×106 J, 该盘山公路的机械效率:η=×100%=×100%=30%; (3)小货车在匀速爬坡的过程中的功率: P===1×105 W。 5.工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力F,将质量为80 kg的货物从A点匀速推至B点;再用120 N的水平推力F1使其沿水平台面匀速运动到C点;图乙为货物从A点经B点到达C点的s-t图像。(g取10 N/kg)求: (1)水平推力F1做功的功率。 (2)斜面的机械效率。 (3)货物在斜面上运动时受到的阻力大小。 解:(1)由图乙可知,货物在水平面上运动时间t=16 s-6 s=10 s, 运动的路程s=4.5 m-3 m=1.5 m, 货物在水平面上运动的速度: v===0.15 m/s, 水平推力做功的功率: P=F1v=120 N×0.15 m/s=18 W; (2)由图乙可知,斜面长sAB=3 m,在直角三角形中,30°角所对的斜面高等于斜面长的,则h=sAB=×3 m=1.5 m, 在斜面上推力做的总功:W总=FsAB=500 N×3 m=1 500 J; 推力做的有用功:W有=Gh=mgh=80 kg×10 N/kg×1.5 m=1 200 J; 斜面的机械效率:η=×100%=×100%=80%; (3)克服斜面对货物阻力所做的额外功:W额=W总-W有=1 500 J-1 200 J=300 J, 则货物在斜面上受的阻力:f===100 N。 类型三　杠杆类 【方法引领】 (1)总功:W总=Fs (2)有用功:W有=G物h (3)机械效率: η=×100%=×100% 6.(2023·盐城期末)如图所示,在竖直向下拉力F的作用下,使杠杆从水平位置将一物体缓慢匀速提升。如表是提升物体时采集到的信息: 求:(1)不计杠杆自重和摩擦,杠杆处于水平静止时,拉力F的大小。 (2)实际提升所用的拉力F1为100 N,拉力F'做的总功。 (3)实际拉力F1为100 N时,杠杆的机械效率η。 物重 G/N OA/ m OB/ m A端上升的 高度h/m B端下降的 竖直距离 s/m 40 0.8 0.4 0.4 0.2 解:(1)不计杠杆自重和摩擦,由杠杆平衡条件可得: F×OB=G×OA,即F×0.4 m=40 N×0.8 m 解得:F=80 N; (2)由表中数据可知: s=0.2 m,h=0.4 m, 拉力做的总功:W总=F's=100 N×0.2 m=20 J; (3)有用功: W有=Gh=40 N×0.4 m=16 J, 杠杆的机械效率:η=×100%=×100%=80%。 本课结束 $$