第十一章 专题一 功、功率和机械效率的综合计算（作业课件）-【黄冈金牌之路·练闯考】2023-2024学年九年级物理上册(沪粤版)

专题一　功、功率和机械效率的综合计算 物理 九年级上册 沪粤版 练闯考 B 4 2.5 80% 20 75% A D 类型一　功、功率的计算 1．(广州期末)如图甲所示是某新型太阳能汽车，汽车(包括司乘人员)的总质量为1 200 kg，汽车与水平地面接触的总面积为0.6 m2，在水平路面上做直线运动，vt图象如图乙所示(g取10 N/kg)。 (1)求汽车静止时对水平地面的压强。 (2)10～20 s内，牵引力大小不变，所做的功为30 000 J，求10～20 s内： ①汽车的功率；②牵引力的大小。 解：(1)已知汽车的总质量为m＝1 200 kg，汽车静止时对水平地面的压力：F＝G＝mg＝1 200 kg×10 N/kg＝12 000 N，汽车对水平地面的压强：p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(12 000 N,0.6 m2) ＝20 000 Pa。 (2)①10～20 s内汽车牵引力做的功：W＝30 000 J，则汽车的功率：P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(30 000 J,10 s) ＝3 000 W； ②由图乙可知，此时汽车的速度为15 m/s，由P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(Fs,t) ＝Fv可知，汽车的牵引力：F′＝ eq \f(P,v) ＝ eq \f(3 000 W ,15 m/s) ＝200 N。 类型二　机械效率的计算 角度①　滑轮组的机械效率 【方法点拨】(1)用滑轮组竖直提升物体：有用功W有用＝Gh，总功W总＝Fs，W额外＝W总－W有用，机械效率η＝ eq \f(W有用,W总) ×100%＝ eq \f(Gh,Fs) ×100%。(2)用滑轮组水平拉动物体：有用功W有用＝fs物，总功W总＝Fs，W额外＝W总－W有用，机械效率η＝ eq \f(W有用,W总) ×100%＝ eq \f(fs物,Fs) ×100%。 2．(六安模拟)工人师傅用如图甲、乙所示的滑轮组把100 kg的重物分别提升3 m，图甲中作用在绳子自由端的拉力是400 N。不考虑绳重及摩擦，动滑轮重力相同。g取10 N/kg。则(　 　) A．动滑轮的重力是300 N B．甲、乙滑轮组的机械效率相同 C．图甲中拉力所做的功为1 200 J D．图甲中滑轮组的机械效率为63.3% 3．如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，物体A重为20 N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5 N，则在2 s内做的有用功是______J，拉力做功的功率为________W，滑轮的机械效率是________。(不计滑轮重力和绳与滑轮间的摩擦) (宿州月考)如图所示，小明用滑轮组拉重500 N的物体A使其沿水平方向1 s匀速运动10 cm，已知运动中物体A受到地面的摩擦阻力为150 N，小明所用竖直向下的拉力为F＝100 N。拉力的功率是________W，滑轮组的机械效率是________。 5．(庐江县期末)用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每次运送的量不定，图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象(不考虑绳重和摩擦)。 (1)请推导滑轮组机械效率：η＝ eq \f(G,G＋G动) 。 (2)动滑轮重力多大？ (3)求货物重400 N时滑轮组的机械效率多大？ 解：(1)将物体G提升h，做的有用功：W有用＝Gh；因不考虑绳重和摩擦，额外功：W额外＝G动h，总功：W总＝W有用＋W额外＝Gh＋G动h，滑轮组的机械效率：η＝ eq \f(W有用,W总) ＝ eq \f(Gh,Gh＋G动h) ＝ eq \f(G,G＋G动) 。 (2)由图乙可知，当物重为100 N时，机械效率为50%，将数据代入η＝ eq \f(G,G＋G动) ，即50%＝ eq \f(G,G＋G动) ＝ eq \f(100 N,100 N＋G动) ，解得G动＝100 N。 (3)当货物重400 N时，滑轮组的机械效率：η′＝ eq \f(G′,G′＋G动) ×100%＝ eq \f(400 N,400 N＋100 N) ×100%＝80%。 角度②　斜面的机械效率 【方法点拨】有用功W有用＝Gh，总功W总＝Fs，W额外＝W总－W有用，W额外＝fs，机械效率η＝ eq \f(W有用,W总) ×100%＝ eq \f(Gh,Fs) ×100%。 6．如图所示，斜面长3 m，高0.6 m，建筑工人用绳子在6 s内将重500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150 N(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是(　 　) A．斜面上的摩擦力是50 N B．拉力的功率是50 W C．拉力所做的功是300 J D．斜面的机械效率是80% 角度③　杠杆的机械效率 【方法点拨】有用功W有用＝Gh，总功W总＝Fs，W额外＝W总－W有用，机械效率η＝ eq \f(W有用,W总) ×100%＝ eq \f(Gh,Fs) ×100%。 7．(陕西中考)如图所示，这是一种塔式起重机。已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330 kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10 N/kg。下列分析和计算错误的是(　 　) A．起重机的吊臂AOB可视为杠杆 B．物体上升2 m，滑轮组所做有用功是6.6×103 J　 C．物体上升2 m，滑轮组所做总功是1.1×104 J D.增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小 角度④　与浮力相关的计算 8．(揭阳模拟)如图所示，用电动机和滑轮组把质量为3 t，体积为1 m3的矿石，从水底匀速打捞起来，矿石露出水面前，在10 s内矿石上升1 m，电动机对绳子拉力的功率为2.5 kW。(g取10 N/kg，水的密度为1×103 kg/m3)求： (1)矿石的重力。 (2)矿石浸没在水中受到的浮力。 (3)在10 s内，绳子自由端拉力做多少功。 (4)滑轮组的机械效率。 解：(1)矿石重力：G＝mg＝3 000 kg×10 N/kg＝3×104 N。 (2)矿石露出水面前浸没在水中，排开水的体积：V排＝V＝1 m3，由阿基米德原理可得，矿石受到的浮力：F浮＝ρ水V排g＝1×103 kg/m3×1 m3×10 N/kg＝1×104 N。 (3)由P＝ eq \f(W,t) 可得，绳子自由端拉力做的功(总功)：W总＝Pt＝2.5×103 W×10 s＝2.5×104 J。 (4)有用功：W有用＝(G－F浮)h＝(3×104 N－1×104 N)×1 m＝2×104 J，滑轮组的机械效率：η＝ eq \f(W有用,W总) ×100%＝ eq \f(2×104 J,2.5×104 J) ×100%＝80%。 $$