期末重难强化练十四　功、功率、机械效率的综合计算课件- 2024-2025学年物理鲁科版八年级下册

期末重难强化练十四　 功、功率、机械效率的综合计算 1 类型一　杠杆类 【方法引领】 竖直移动　相似求比 (1)三种功:有用功(W有用=Gh),克服杠杆自重做功(W额=G杠杆h),总功(W总=Fh)。 (2)相似求比:根据相似三角形的比例列式求解力方向上移动的距离和力臂的关系。 1 1.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂 在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为________N,测力计 上升的高度s为0.2 m,物块重G为1.5 N,物块上升的高度h为0.3 m,则杠杆的机械 效率为________%,如果G变大,此杠杆机械效率将变________。  　2.5　 　90　 　大　 1 2.由于在使用杠杆时的摩擦非常小,故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示,物体重为720 N。 (1)若手对杠杆向下的力为200 N,求杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少? (2)若用一根机械效率为90%的杠杆将一个720 N的物体提升5 cm,则有用功为多少?需要做多少总功? 1 解:(1)杠杆受到的阻力F2=G=720 N,动力F1=200 N, 由杠杆平衡条件可得:F1l1=F2l2, 则杠杆的动力臂与阻力臂的比值: l1∶l2=F2∶F1=720 N∶200 N=18∶5; (2)使用杠杆做的有用功:W有用=Gh=720 N×0.05 m=36 J, 由η=得,使用杠杆做的总功:W总===40 J。 1 类型二　利用滑轮组竖直方向做功 【方法引领】 关键公式:s=nh、v绳=nv物、F=(G+G动)、W有用=Gh、W额=G动h、W总=Fs、η=、 P=、P=Fv 1 3. (2023·鄂州中考)小刚用如图所示的滑轮组,将重为10 N的物体匀速提升0.5 m,已知动滑轮重2 N,不计绳重和摩擦。下列说法正确的是 ( ) A.拉力F为5 N B.有用功为10 J C.绳子自由端移动的距离为1.5 m D.该滑轮组的机械效率为83.3% D 1 4.(2023·淄博质检)图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”,图乙是其等效图。若利用此“车梯”使1 000 N的重物在10 s内沿直线匀速竖直上升 2 m,拉力为400 N,则下列说法正确的是 ( ) A.绳端移动的速度是1 m/s B.所做额外功为1 000 J C.此过程的机械效率为62.5% D.若匀速提升重物的速度变快,则“车梯” 的机械效率变高 C 1 5. (2023·郴州中考)如图所示,物体重10 N,每个滑轮重1 N,在F=2.5 N的拉力作用 下,物体上升了1 m,则拉力做的有用功是________J,克服绳重及滑轮与绳子之间的 摩擦力所做的额外功为_______J。  　10　 　3　 1 6.小宁同学假期在工地上搬砖,他运用所学知识设计了如图所示的滑轮组,将重为280 N的货物匀速提升了2 m,用时10 s,已知他自身重为500 N,对绳子施加的拉力F=200N,两脚与地面接触的总面积S=400cm2。(不计绳重和摩擦)。求此过程中: (1)拉力的功率为多少。 (2)该滑轮组的机械效率。 (3)小宁同学能够提升货物的最大物重是多少。 1 解:(1)由题图可知,n=2, 则绳子自由端移动的距离: s=2h=2×2 m=4 m; 拉力做的总功:W总=Fs=200 N×4 m=800 J; 拉力做功的功率:P===80 W。 (2)拉力做的有用功:W有用=Gh=280 N×2 m=560 J; 滑轮组的机械效率:η===70%。 1 (3)不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力: G动=2F-G=2×200 N-280 N=120 N; 小宁通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉力:F最大=G人=500 N; 小宁能够提升货物的最大物重: G最大=nF最大-G动=2×500 N-120 N=880 N。 1 类型三　利用滑轮组水平方向做功 【方法引领】 突破滑轮组水平方向做功的“关键” 明确水平方向上做功与竖直方向上做功时各物理量间的对应关系是解答此类问题的关键。其中有用功(W有用=fs物)、总功(W总=Fs)、力关系F=f、移动距离关系s=ns物、速度关系v绳=nv物。 1 7.(2023·荆州中考)一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体,使物体以 0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s,已知物体与地面间的滑动摩擦 力为150 N,滑轮组的机械效率为60%,在此过程中下列选项正确的是 ( ) A.绳子自由端移动的距离为3 m B.拉力做的有用功为500 J C.拉力做的额外功为150 J D.拉力做功的功率为25 W D 1 8.(2023·东莞质检)如图所示,甲工人用水平推力F甲推动重为600 N的货物,在水平路面上匀速直线运动1 m至仓库门口A处,用时3 s,此过程中甲工人做功的功率 P甲=30 W;乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速直线运动1 m到达指定位置B处,此过程滑轮组的机械效率为75%。求: (1)甲工人做的功; (2)地面对货物的摩擦力; (3)乙工人在绳子自由端的拉力F乙的大小。 1 解:(1)由P=可得,甲工人做的功: W甲=P甲t=30 W×3 s=90 J。 (2)由W=Fs可得,甲工人的推力: F甲===90 N; 因为货物在推力作用下做匀速直线运动, 所以地面对货物的摩擦力:f=F甲=90 N。 1 (3)乙工人使用滑轮组所做的有用功: W有用=fs2=90 N×1 m=90 J; 由η=可得。乙工人做的总功: W总===120 J; 由题图可知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=3s2=3×1 m=3 m; 由W=Fs可得,乙工人在绳子自由端的拉力:F乙===40 N。 1 类型四　利用斜面做功 【方法引领】 突破利用斜面做功的“关键” 有用功——克服物体重力做功(W有用=Gh); 额外功——克服摩擦力做功(W额=fs); 总功——拉力做功(W总=Fs)。 机械效率——η== 1 9. (2023·内江中考)如图所示,将重力为10 N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到 顶端。若斜面长L为1 m,斜面高h为0.3 m,拉力F为4 N,拉力的功率为2 W,则此过 程中,斜面的机械效率是________%,物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间 是_______s。  　75　 　2　 1 10.装车时,工人用斜面将质量为50 kg的物体由地面匀速推到斜面顶端(如图所示),所用时间为10 s,斜面长为2 m,高为1 m,工人所用推力大小为300 N,g取 10 N/kg。求: (1)物体所受重力; (2)推力做功的功率; (3)该斜面的机械效率(精确到0.1%); (4)物体在斜面上受到的摩擦力的大小。 1 解:(1)物体所受的重力G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N (2)推力所做的功W总=Fs=300 N×2 m=600 J 推力做功的功率P===60 W (3)推动物体所做的有用功W有用=Gh=500 N×1 m=500 J 该斜面的机械效率η==≈83.3% (4)将物体推上斜面所做的额外功W额=W总-W有用=600 J-500 J=100 J 那么物体在斜面上所受的摩擦力f===50 N 1 类型五　利用组合机械做功 【方法引领】 突破利用斜面、滑轮组合做功的“关键” 有用功——克服物体重力做功(W有用=Gh); 额外功——克服摩擦力做功(W额=fs斜面); 总功——拉力做功(W总=Fs绳); 移动距离关系——s绳=ns斜面。 1 11.有人将斜面和滑轮组合在一起来提升重600 N的木箱,如图所示,动滑轮重 20 N,用160 N的拉力F使木箱沿着斜面滑动5 m,同时木箱也升高了3 m,此过程中由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40 J。求: (1)拉力做的有用功; (2)整个装置的机械效率; (3)斜面对木箱的摩擦力大小。 1 解:(1)拉力做的有用功为: W有用=Gh=600 N×3 m=1 800 J; (2)由图可知,动滑轮上绳子的段数n=3,则绳子自由端移动的距离: s=3L=3×5 m=15 m, 则拉力做的总功为: W总=Fs=160 N×15 m=2 400 J, 整个装置的机械效率为: η===75%; 1 (3)克服动滑轮重所做的额外功为: W动=G动h=20 N×3 m=60 J, 由题知,由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40 J, 则克服木箱与斜面间摩擦力所做的额外功: Wf'=W总-W有用-Wf-W动=2 400 J-1 800 J-40 J-60 J=500 J, 由Wf'=fL可得,斜面对木箱的摩擦力为: f===100 N。 1 本课结束 1 $$