第20讲 效率的综合应用-【培优竞赛超级课堂】2024-2025学年九年级全一册物理

第20讲 效率的综合应用 情境课堂 时代科技的神经—光导纤维 光导纤维根据光的全反射原理制成.基本原料是石英玻璃，将它们拉成直径只有几微米到 几十微米的丝，再包上一层折射率比它小的材料.只要入射角满足一定条件，光束就可以在光 导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端，而不会在中途漏射.光导纤雏的这一特性首先用于光 通信.一根光导纤雏只能传送一个很小的光点，如果把数以万计的光导纤维整齐地排成一束， 使每根光导纤维在两端的位置上一一对应，就可做成光缆。 Q典例剖析 培优点1机械效率> 例1(2024·武汉七一中学月考)搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重为 Ll☑ 120N的物体匀速提升了3m,所用的拉力为50N,不计绳重及摩擦.求： (1)滑轮组的机械效率. (2)动滑轮的重力. (3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为多大？机械效率是多少？ @ 【学找切入点】由滑轮组分析，作用在动滑轮上绳子的段数n=3,则拉力移动的距例1图 W在 离=h:根据W=G可求该滑轮组的有用功，再根据Wa=Fs可求拉力的总功：根据)一W 可求滑轮组的机械效率.根据W=W益一W有可求额外功，也就是克服动滑轮的重力做功：再根 据G。-可求动滑轮的重力.当G=4G时，根据F_GC可求拉力，群由厂G千 G 、一可求 此时滑轮组的机械效率。 变式1(2023·眉山中考)如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G物= 1000N,动滑轮重力G=200N.在工人用力F作用下，重物匀速上升，30s达到规定 高度6m处.不计绳重和机械之间的摩擦.求： (1)拉力做功的功率。 (2)滑轮组的机械效率. 第1题图 (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？ 《190 第20讲 效率的综合应用 例2如图所示，斜面长3m,高0.6m,建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底 端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N(忽略绳子的重力).则下列说法正确的是(). 例2图 A.斜面上的摩擦力是50N B.拉力的功率是500W C.拉力所做的功是300J D.斜面的机械效率是80% 【学找切入点】拉力F所做的功W色=Fs,有用功W有=Gh,额外功W籁=W总一W有；由W=fs 可知，物体在斜面上受到的摩擦力了？，斜面的机械效率)一化，拉力的功率P- t 变式2(2023·泸州中考)小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架 支撑构成斜面，如图所示.用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm,B点距 水平地面高度h为20cm.沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点，用时 2s,则这段过程中拉力F做功的功率P= W,斜面的机械效率？= %,木块在 该斜面上受到的滑动摩擦力「 N. 第2题图 也总结与拓展： 三种简单机械的机械效率 ×10%-0×10% 7一W 杠杆 其中G为提升物体受到的重力，h为物体升高的高度，F为动力，s为 动力移动的距离 W×100%-=0×100%-是×10% ①n一 提升 Gh G -×100% 物体 ②不计绳重，摩擦，7TGh十C。×10% G十G 其中G为提升物体受到的重力，h为物体上升的高度，s为绳子自由 滑轮或 端移动的距离，n为承担物重的绳子的般数 滑轮组 水平 ×100%-×100%=千×100% W F5 nF 匀速 其中f为物体与水平面的摩擦力，F为拉力，物为物体移动的距离， 拉物体为绳子自由端移动的距离，为承担物体所受的摩擦力的绳子的 股数 191》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 续表 0,W×100%=F×100% FL Gh 斜面 ②7Gh￥元×100% 其中G为提升物体受到的重力，h为斜面的高度，L为斜面的长度 F为拉力，「为摩擦力 培优点2热效率> 例3(2024·长沙南雅中学月考)小明同学想知道一辆汽车的实际效率是多少，他从汽车驾 驶员那里了解到该车行驶100km的耗油量约为7kg,并从相关资料查得汽油的热值q=4.6× 10J/kg.他又测出了汽车在平直公路上匀速行驶时，汽车的牵引力为644N,试求： (1)该汽车行驶100km消耗的总能量是多少？ (2)该汽车匀速行驶100km做的有用功是多少？ (3)该汽车的效率是多少？ 【学找切入点】根据Q=mg可求汽车所消耗的汽油完全燃烧放出的热量：根据W=Fs可求 汽车行驶10k如时所做的有用功：根据)一晋可求汽车的效率 变式3(2024·黄石实验中学月考)下表是某品牌小轿车的一些技术参数.其中排气量是 指发动机汽缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大.空燃比是指汽缸内空气 和燃油的质量比.汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量为4.6×10？J.当该发动机以 最大功率工作时，汽缸内汽油和空气的混合密度为l.35kg/m3,1min内高温、高压的燃气推动 活塞做功2600次.请你计算发动机在最大功率工作时： 车型 ××牌轿车 排气量 1.8L 最大功率 75 kW 空燃比 14:1 汽油的热值 4.6×10J/kg (1)1min内做的有用功， (2)做功一次消耗汽油的质量. (3)发动机的效率。 《192 第20讲 效率的综合应用 培优点3电热器的效率 例4学习了电功率的知识后，小亮想利用家中的电能表（如图所示）测量电热水壶的电功率 和热效率.他把质量为1kg、温度为20℃的水倒入电热水壶中，然后把家中的用电器都与电源断 开，仅让电热水壶工作，在5in内将这壶水烧开（在1个标准大气压下），他观察到电能表转盘 转了70转.试求： (1)将这壶水烧开，水吸收的热量是多少？ (2)电热水壶的电功率为多少？ (3)电热水壶的热效率为多少？ 220V10(20)A 600 r/kw.h) 【学找切入点】已知水的质量m水=1kg,水的初温to=20℃，在1个标准 大气压下水的沸点t=100℃，根据Q咏=c本m*(1一t6)可求水所吸收的热量.已 例4图 知电能表转盘转了70转，根据W=”W。可求电热水壶消耗的电能，再根据 P”可求电热水壶的电功率用)一器可求电热水壶的热效率 t电 变式4小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换.小伟查 阅资料得到饮水机的部分信息如下表.饮水机正常加热7mi,可将质量为1kg的水从20℃加 热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态.请你结合小伟的调查研究，解决下列问题： (1)在图中虚线框内画出导线、电阻R和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接 完整（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通）， (2)加热过程中，饮水机的加热效率[水的比热容4.2×10J/(kg·℃)]. 额定电压U/V 220 加热功率P/W 1000 保温功率P2/W 100 旋钮井关 电阻R/Q 435.6 电阻R2/n 48.4 …220V0 第4题图 培优点4电动机的效率> 例5某机床上使用的一台直流电动机，标有“36V24W”的字样，测得此电动机线圈的电 阻为2Ω，求此电动机在正常工作时的效率最大是多少？ 【学找切入点】电动机工作时的能量流动情况是电能转化为内能和机械能，其中机械能是有 效利用的能量.要求电动机正常工作的效率，只需再求出电动机正常工作时的机械功率，正常工 作时的机械功率为电动机的功率与发热功率之差 193》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 变式5如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为110V且保 持不变，电路中的电流是5A,质量为50kg的重物在电动机的带动下以0.9m/s 的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是 n,该直流电 动机工作时的机械效率是 (g取10N/kg). 第5题图 能力平台 绍优训练 (建议用时：50分钟) 作用，合力为0 1.(2022·辽宁中考)使用如图所示的滑轮组， B.推力所做的功是2500J 沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体， C.斜面的机械效率为80% 弹簧测力计的示数为200N,物体在10s内 D.物体受到斜面的摩擦力为100N 移动1m.物体所受的摩擦力为物重的0.1倍， 3.某载重汽车自重12t,车轮与地面的总接触 不计绳重和滑轮组内的摩擦，g取10N/kg 面积为0.5m,汽车以72km/h的速度在平 下列说法正确的是( 直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 210kW,每行驶43s消耗柴油700g,柴油 的热值为4.3×10J/kg,g取10N/kg.下 列说法中(). ①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01× 10°J:②该柴油发动机的效率为30%；③汽车 第1题图 的牵引力为1.05×10N:④若公路所能承受 A.滑轮组的机械效率为50% 的最大压强为8×10Pa,汽车最多能装载 B.动滑轮重为100N 40t的货物 C.绳子自由端拉力的功率为20W A.只有①②正确 B.只有③④正确 D.增大物重，机械效率不变 C.只有①③正确 D.只有②③正确 2.(2023·达州中考)搬运工人为了将笨重的 4.(2023·郴州中考)如图所示，物体重10N, 物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置 每个滑轮重1N,在F=2.5N的拉力作用 把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面 下，物体上升了1m,则拉力做的有用功是 长5m,高2m,物体重1000N,沿斜面向上 J,克服绳重及滑轮与绳子之间的 的推力为500N,则下列判定不正确的是 摩擦所做的额外功为 J. (). 第2题图 自G A.物体在斜面上运动的过程中受3个力的 第4题图 《194 第20讲 效率的综合应用 5.(2023·南充中考)某单缸四冲程汽油机，飞 7.如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是 轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 其机械起吊部分的简化示意图.已知物体A 次，每次对外做功115J,该汽油机 质量为500kg,底面积为1.25m,不计绳重 的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油 量、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下 kg(q汽油=4.6×10J/kg). 问题(g取10N/kg): 6.(2023·荆州中考)以“·荆歌’铁马，奔向未 (1)起吊前物体A静止在地面上，其对地面 来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在 的压强是多少？ 荆州体育中心鸣枪起跑.在开赛场地建设过 (2)如图乙所示，当绳子自由端的拉力为 程中，工人利用长度L=3m的斜面把质量 1O00N时，地面对物体A的支持力为 为240kg的重物匀速推到h=1m高处，如 1650N,增加绳子自由端的拉力后物体 图所示，工人所用推力F=1O00N,g取 A被成功匀速提升2m,请计算此时整 10N/kg.求： 个机械的机械效率。 (1)推力做的有用功. (3)工人师傅利用该装置将另一物体B以 (2)斜面的机械效率 0.1m/s的速度匀速放入水中的过程中， (3)工人将另一质量为300kg的重物匀速推 绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所 到同一高度，为了省力，换用长度为5m 示，请计算物体B的密度(P咏=1.0× 的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与 103kg/m3) 原来的摩擦力之比为6：5，共用时20s, PW 335 工人推力做功的功率。 235 3035 70 Lis 内 第6题图 第7题图 195》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 8.(2022·陕西中考)“五一”假期小刚同学家 个如图2所示的新储气罐？ 购买了一款如图1所示户外分体式燃气炉， 内容 每次耗时/min 次数/次 准备去户外野炊.该燃气炉的铭牌如表所 炒菜 8 3 示，其中功率4500W是指气体燃料完全燃 煮汤 10 1 烧时燃气炉每秒放出4500J的热量 烧水 3 2 净含量： 120g 图1 图2 第8题图 品名 XX牌分体式防风燃气炉 材质 不锈钢钢铸铝 展开：260×116mm 规格 折叠：127×132mm 功率 4500W (1)气体燃料在常温下是通过 的方 式液化存储在储气罐内.使用过程中，罐 体温度变低是因为燃料发生汽化时要 (填“吸收”或“放出”)热量 (2)在标准大气压下，用该燃气炉将1L水 宽赛训练 (建议用时：50分钟》 从25℃加热到沸腾用时140s,燃气炉 9.(2022·东营中考)在综合实践活动中，兴趣 烧水时的效率是多少？已知水的密度为 小组设计了一款双挡位电加热器，利用产生 1.0×103kg/m3,水的比热容为4.2× 的蒸汽加湿或消毒，电加热器工作时，高挡 10J/(kg·℃). 位先将水箱内的水加热到100℃，低挡位维 (3)小刚注意到炉头上标有参数：15字样，他 持水沸腾确保蒸汽不断产生.如图甲是其内 查阅说明书得知，该参数表示的是：燃气 部简化电路，S,和S均为自动控制开关，当 炉功率[单位：瓦(W)门与耗气量[单位： 水温达到100℃时，S自动断开，当水的质量 克/时(g/小h)]之比的数值为15，计算该燃 低于0.2kg时S自动断开，R、R均为电热 气炉所使用燃料的热值是多少？ 丝.水箱加满水后闭合开关，电加热器正常工 (4)小刚同学打算展示在劳动课上学习的烹 作时电流随时间变化的图像如图乙.已知水 饪技能，为家人做顿可口饭菜，下表是他 箱容量为2.2L,水的初温为20℃，c*=4.2 出发前做的规划，则小刚至少应携带几 ×103J/(kg·℃)，P味=1.0×103kg/m.求： 《196 第20讲 效率的综合应用 A 率为1，A离开水面后装置的机械效率为 10 R .已知人的质量为60kg,人双脚站地时， R 与地面的接触面积为500cm,A的底面积 为200cm2,m:p=15：16,p冰=1.0× 0220 Vo 10 t/min 103kg/m3.不计摩擦和绳重及水的阻力， g=10N/kg,A不吸且不溶于水，A底部与 第9题图 池底不密合，忽略液面高度变化，图甲中① (1)低挡位工作时加热器的电功率. ②③①段绳均竖直.求： (2)R1的电阻. 省 p(10'Pa) K10'Pa) (3)电加热器高挡位工作的加热效率。 0.4 0.2-- 源 20 0 1520t8 第11题图 (1)池水深度和A的上升速度. (2)A的高度和未露出水面受到的浮力. (3)A未露出水面前人对绳的拉力和A全 部露出水面后人对绳的拉力， (4)动滑轮的重力. 10.(2023·襄阳四中自主招生训练)某次实验 中把直流电动机接在5V的稳压电源上， 闭合开关后，电动机不转动，这时与它串联 的电流表的示数为2.5A.经检查发现，转 轴上齿轮被卡住了.故障排除后，电动机正 常转动，电流表示数为1A.则电动机输出 的机械功率是 W,工作效率是 12.(全国物理竞赛)随着人们 11.(2023·南充中考)某人始终双脚站在地 环保意识的提高，风光互 上，用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱 补路灯（如图所示）得到了 体A,如图甲所示.A从离开池底到刚要离 广泛的应用.它在有阳光 第12题图 开水面的过程中，其底面受到水的压强与 时通过太阳能电池板发电，有风时通过风 时间关系的pt如图乙所示.A从刚离开 力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将 池底到拉出水面并继续向上运动的过程 电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照 中，人对地面的压强与时间关系p人t如图 明使用.为了能使蓄电池的使用寿命更为长 丙所示.A未露出水面之前装置的机械效 久，一般充电至90%左右即停止充电，放电 197》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 余留20%左右即停止电能输出.下表为某型 13.如图所示，轻质杠杆AD用两根软绳悬挂 号风光互补路灯系统配置方案的相关参数 于天花板上，两绳分别系在杠杆上的B、C 最小启动风速 1.0m/s 两点.已知杠杆的长度为0.8m,B、C间的 距离为0.2m,CD间的距离为0.2m.用细 风力 最小充电风速 3.0m/s 发电机 最大限制风速 绳将滑轮组固定在杠杆的A端，物体M(其 12.0m/s 最大输出功率 400W 质量可变)挂在动滑轮的挂钩上，每个滑轮 重均为60N.物体H通过细绳挂在杠杆的 太阳能电池 180W D端，其质量始终保持不变.为使杠杆AD 太阳能 太阳能转换效率 15% 电池组件 保持水平平衡，滑轮组所能提升重物M的 蓄电池 400A·h-12V 最大质量m1与最小质量m2之比为4：1. 大功率LED路灯 80W-12V 杠杆、细绳的质量及一切摩擦均可忽略不 (1)若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供 计，g取10N/kg.求： 电，最多可供灯具正常发光多长时间？ (1)滑轮组对杠杆A端的最大拉力T,与最 (2)若一块该风光互补路灯太阳能电池板 小拉力T2之比， 的总面积为5m,当其垂直太阳光方向 (2)重物M的最大质量m1, 放置时，最大发电功率达到180W,则 (3)若人的质量为60kg,每只鞋与地面的 当地垂直太阳光方向1m范围内太阳 接触面积为200cm2,当人用最大拉力 能电池板所接收太阳辐射的最大功率 F,与最小拉力F竖直向下拉绳时，人 为多少？ 对水平地面压强的差值有多大？ (3)当风速为6.0m/s时，风力发电机的输 (4)滑轮组的最小机械效率与最大机械 出功率将变为50W.在这种风速下，持 效率之比. 续光照12h,蓄电池的电量也只由20% 充到了70%.求此过程中太阳能电池板 发电的平均功率， H M 第13题图 《198【能力平台】 360J=90J. 1D B BC C 5A GC 7B B B Ga=W-901=30N h3m 9可再生：光（或太阳）：电， (3)当G=4G=4×120N=480N时， 0裂变：内：二次 1☐(1)12.(2)600Pa.(3)1460kW·h. F=G+Ga=480N+30N=170N 3 [(1)当=12/s时，风力发电机达到最大输出功率. G 480N (2)F=G=mg=60 kgX10 N/kg=600 N. 7=G十G480N+30N*94.1%.] p-5-2N-600n 例2A[拉力F所做的功W:-F=150NX3m-450J, 有用功W省=Gh=500N×0.6m=300J,额外功 (3)W=nPt=365×0.5kW×8h=1460kW·h.] W=Wa-W有=450J-300J=150J.由Wm=fs 2(1)15%.(2)6m/s(3)60kg.(4)这种太阳能 可知，物体在斜面上受到的摩擦力=W=150」 实验车不宜投放市场，原因：①承载量太小：②车速太 3m 慢：③输出功率小：④转换效率低等 _W在=300」 50N,斜面的机械效率？w。一50入6.7%，拉力 120V×10A [(1)n-1kw/m×8m =15%.(2)P=P电 的功率PWa-01=75w.] 120VX10A×75%=900W.由P=Fm得知=卡- 例3(1)3.22×104J.(2)6.44×10.(3)20%. 150N=6m/s(3)设汽车的载货质量为m,则F题= 900W [(1)Q=mg=7kg×4.6×10J/kg=3.22×10J. (2)W=Fx=644N×100×10m=6.44×10J. G+Gs).Gm-150 Nx100 kgx10 N/kg- w_6.44X101-20%.] (3)7Q-3.22×10J 600N.因此，能装载的货物质量为60kg.] 例4(1)3.36×10J.(2)1400W.(3)80%. 1☒(1)100kg.(2)4.2×10J:50℃.(3)175min [(1)Q*=ckmk(1-6)=4.2×103J/(kg·℃)× (4)节约化石能源.减少环境污染。 1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J. [(1)m索=P体V求=1X108kg/m2×100×10am2= 100kg 2w=票W,=0X3.6x10J=.2X101 (2)E=PkS太t=2.8×10J/(m·h)×1.5m× p=W_4.2X10J=1400w. 1电 5×60s 10h=4.2×10J. _Q_3.36×10J Qk=E=50%×4.2×10J=2.1×10J. (3)w 4.2×10J 80%.] 4=Q 2.1×10J 4.2x10j7kg·C)×10kg-50℃. 例596.3%.[电动机正常工作时，通过线圈的电流/一 (水n米 (3)W=Qk=2.1×10J. 6--号 1=g=2,1X10=1.05×10s=175mim.] P 2000W 电动机工作时的发热功率PA=FR=(号A)× 第20讲效率的综合应用 20=号w 【典例剖析】 例1(1)80%.(2)30N.(3)170N:94.1%. 电动机工作时的机械功率P=P-PA=24W一音W≈ [(1)拉力移动的距离s=h=3×3m=9m. 23.1W W=Gh=120N×3m=360J.W2=Fs=50N× 该纯动机正常工作时的效率)号=受、 9m=450J. 96.3%.] r0-测0% 【变式题组】 (2)克服动滑轮重力做的功W细=Wa一W有=450J一 1(1)240W.(2)83.3%.(3)1800N.[(1)有用 64 功为W有=G指h=1000N×6m=6000J,额外功为 W=G对h=200N×6m=1200J,总功为W2 W有+W额=6000J+1200J=7200J,拉力做功的功 率为PWa=7200J=240w. 旋钮开灯 t 30s ·220V (2)滑轮组的机枝效率？化：×10%-号908 7200j≈ 第4题图 83.3%. [(1)由题意可知，电热饮水机通过旋钮开关可实现加 W拉 (3)不计绳重和机械之间的摩擦，根据？一W是 热和保温两个挡位的切换，由表格信息计算可知，当 Gn h 处于加热挡时接人电阻为R=号=0 G得GG可知，机械效率达到90%时， 1000W= 48.4Q,此时只有R:接人电路：同理可知，当处于保 G物 有90%=G十200N,解得G=1800N] 国挡时接人电阻为-号-阅” =4842.此时 20.32:62.5:0.3.L=80cm=0.8m,拉力做的总功 R和R串联接人电路，故电阻R必须接在左边虚 We=FL.=0.8NX0,8m=0.64J,拉力做功的功率 线框中，而导线和电阻R接在右边两个虚线框中（位 P=W-0.641=0.32W.h=20m=0.2m,拉力 置可互换).具体如答图所示 (2)水吸收的热量 做的有用功W用=Gh=2N×0.2m=0,4J.斜面的 Qw=cm△=4.2×103J/(kg·℃)×1kgX(100℃- =W里=0.4」 机械效率1一W号一0.64可 ×100%=62.5%.克服 20℃)=3.36×105J, 滑动摩擦力做的额外功W丽=W。一W有用=0,64J一 饮水机加热7min消耗的电能 0.4」=0.24J,由Wm=几可得物体受到的滑动摩擦 W=P1=1000W×7×60s=4.2×10J, 力坚-8品-A3N] 饮水机的加热效率 70×10%-360×10%=80%.] 3(1)4.5×10J.(2)1.62×10-kg.(3)23.2%. 4.2×10J [(1)W=P1=75×10W×60s=4.5×10J. 固4：81.8%.[电动机的机械功率P=G=mgv= 50kg×10N/kg×0.9m/s=450W.电动机的电功率 (2)做功一次消耗汽油的质量 P鱼=U1=110V×5A=550W.电动机的发热功率 m=oM=l.35kgm×1.8X10m×言=l.62× Ps=P-Pn=550W-450W=100W.线圈电阻 10kg. R-=100 -P=450W 下(5A)2 =4n电动机的效率T厂是一0W产 (3)】min内汽油完全燃烧放出的热量 8L.8%.] Q-mg=2600X1.62×10kg×4.6×102J/kg≈ 【能力平台】 1.94×107J. 团B[由题图知，n=2,则绳子自由端移动的距离s= W4.5×10°1 70.94×1023.2%.] 2=2×1m=2m.不计绳重和滑轮组内的摩擦.力的 4(1)如图所示.(2)80%. 作用是相互的，绳的拉力F等于弹簧测力计的示数为 200N,10s内拉力做的总功W=F=200N×2m 400J,拉力做功的功率P=W=00」=40w,放 108 C项错误：物体的重力为G=mg=300kg×10N/kg 旋扭开关 =3000N,物体所受的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N ·220V =300N,有用功为W有=fh=300N×1m=300J,滑 65 轮组的机械效率为化-×100为=5%，故 外功为Wm=W。一W有=20J一10J=10J,提起动滑 轮所做的额外功W额=(G动h十(G结h:十G方=1NX A项错误：由于不计绳重和滑轮组的摩擦，根据F 1m十1N×2m+1N×4m=7J,克服绳重及滑轮与 +G)得动滑轮的重力为G=2F-了=2× 绳子之间的摩擦所做的额外功为W华擦一W领一 200N-300N=100N,故B项正确：由于不计绳重 W=10J一7J=3J.] 和滑轮组的摩擦，当物体的重力增加时，对水平面的 互25：0.9.[四冲程汽油机的飞轮转速为3500r/min 压力增加，摩擦力增加，根据滑轮组的机械效率？ 50r/s,即汽油机飞轮每秒转50圈，由于四冲程汽油 W fh f 1一知· 机1个工作循环完成4个神程，飞轮和曲轴转2圈， ww+whGG身 对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功25次，汽 增大物体的重力可以增大滑轮组的机械效率，故D项 油机1小时对外所做的功Wa=3600×25×115』 错误.] 1.035X1心小，由广爱可知，汽油完全燃烧放出的 2A[把物体从斜面底端匀速推上顶端，物体受到沿 斜面向下的摩擦力，受重力、支持力、推力和摩擦力4 热量Q=W=1.035X]0」-414×10，由Q= 25% 个力作用，合力为0，故A项错误：总功为W:=Fx= m可知，消耗汽油的质量m==44X10L 500N×5m=2500J,故B项正确：有用功W有= 4收轴4.6×10J/k短 W红 0.9kg.] Gh=1000N×2m=2000J小，机械效率为)一W g(1)2400J.(2)80%.(3)210W. 100%=号988×10%=80%，故C项正确：颜外功 [(1)提升货物时做的有用功W有用=Gh=mgh= 240kg×10N/kg×1m=2400J. W-W。-W右=2500J-2000J=500J,货物受到 (2)推力做的总功W。=Fs=1000N×3m=3000J, 斜面对它的摩擦阻力∫=W=50-100N.故 5 m =W=24001 斜面的机械效率Ww是=300X100%=80%. D项正确.] (3)此过程的额外功W:=W总一W有用=3000J 3D[完全燃烧700g柴油放出的热量Qa一m偏q一 2400J=600J,由W解=f:得货物与斜面间的摩擦 0.7kg×4.3×10J/kg=3.01×10J,故①错误：柴 油发动机所做的功W=P1=210×103W×435= 力f=W-600】-200N工人将另一质量为300kg 3 m 9.03×10」，该柴油发动机的效率，= W 的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为 Q轴 5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩 .08X10】-30%,故②正确汽车的牵引力F=P 3.01×10J 擦力之比为615.即了=号×20N=240N.有用功 210×10V=1.05×10N,故③正确：公路所能承受 1Xms W有g=Gh=mgh=300kg×10N/kg×1m=3000J, 额外功W=fx=240N×5m=1200J.则总功W。= 的最大压力Fx=P大S=8×10Pa×0.5m=4× Wm+W=3000J+1200J=4200J,推力做功的 10N,汽车与货物的最大质量m肤=G=E 功率PW-4001=210w.] 20s 4X10、-4X10k烟=40，汽车最多能装载货物的 10 N/kg 7(1)4000Pa.(2)88.5%.(3)2.7×10kg/m. 质量m=m大一m华=40t一12t一28t,故④错误.] [(1)物体A的重力为Gw=m物g=500kg×10N/kg= 410:3.[拉力做的有用功W有=Gh=10N×1m=10, 5000N. 由题图可知每个动滑轮中吊起动滑轮绳子的股数 物体A静止在地面上，物体对地面的压强为力一5 F n=2,绳子自由端移动的距离s=h=2×1m=8m, G业-5000N 则力F做的功W。=Fx=2.5N×8m=20J,总的额 S1.25m =4000Pa, 66 (2)物体静止在地面时滑轮组对物体A的拉力F拉 3.15×10J=50%. 6.3×10J G%-F支=5000N-1650N=3350N, 由题图乙可知，=4，不计绳重量，机械部分摩擦，由 (3)燃气炉功率[单位：瓦(W)]与耗气量[单位：克/时 F=】(G+F)可得，动滑轮的重力为Ga=F- (g/h)]之比的数值为15，即4500 加气 =15,解得m= F=4×1000N-3350N=650N, 300g/h,该燃气炉所使用燃料的热值g=9 提升重物过程中所做有用功为W右=Gh=5000N× 2m=1×10'J. 4500W×3600sh-5.4X10J/g=5.4×10J/kg 300g/h 提升重物过程中所做的额外功为W==G克h=650N× (4)妙菜，总共用时t=8min×3+10min×1十3min× 2m=1300J. 2=40min=2400s,一共消耗的热量Q=P'= 滑轮组的机械效率为？一 W五X100%=w+W W 4500W×2400s=1.08×10J,一能储气罐提供的 -X 热量Q=m9=120g×5.4×10J/g=6.48×10J 1×101 100%=1X10J十1300X10%≈8.5%. .48×10不1.7，所以小刚至少要带2个.] Q1.08×10J (3)x端=mB=4×0.1m/s=0.4m/s。 习(1)440W.(2)27.52.(3)80%. 由P=F可得，物体B未接触水面前绳子的拉力为 [(1)由题意可知，低挡位工作时，开关S断开，由题 F1=P=335Y-837.5N. 0.4m/s 图乙可知加热器低挡位工作时的电流I低=2A,则低 不计绳重量，机械部分摩擦及水的阻力，由月=}(G十 挡位工作时加热器的电功率P=I:=220V×2A= 440W. Gm)得，B物体的重力为G=4F一G=4×837.5N 650N=2700N. ②低挡位工作时，R的电阻R=是-罗义 又因为物体B全部浸没在水中时绳子的拉力为F2= 110Ω，当两个开关都闭合时，两个电阻并联，电路的 P_235W v 0.4 m/s =587.5N, 总电阻最小，由P-发可知，电功率最大，处于高挡 所以物体B全部浸没在水中时滑轮组对物体B的拉 位，总电流Is=10A,由并联电路的电流特点可知1。= 力为F=4F:-GA=4×587.5N-650N=1700N, 尽+是即10A=贸Y+0解得R=红.5n R 物体B在水中所受浮力为F=Gm一F=2700N一 (3)电加热器高挡位工作7min时，消耗的电能W 1700N=1000N, U1a1=220V×10A×7×60s=9.24×10J,由p 根据F?=gV细=P咏gVg得，物体B的体积为 Vi-Va-F 1000N 晋可得水的质量m=体V=1.0X10kg/m×2.2X 1.0X10 kg/mX10 kg-0.1 m, 103m=2.2kg,水吸收的热量Q=c水m△1=4.2× 则物体B的密度为pm=Vgo,1mX10N/kg GB 2700N 103J/(kg·℃)×2.2kg×(100℃-20℃)=7.392× 2.7×102kg/m2.] 10小加热效率7=是×160%-320× 9.24×10°J 8(1)压缩体积：吸收.(2)50%.(3)5.4×10J/kg 100%=80%.] (4)2个. 03:60%.[电动机被卡住时为纯电阻用电器，由1= [(1)有的气体在常温下压缩体积就能液化，燃料汽化 可得，电动机的线褐电阻R-号-2品-2n.电 U 会吸收热量，使周围温度降低 (2)m=pV=1.0×103kg/m3×1.0×10am=1kg 动机转动时，电动机消耗的电功率P-I一5V×1A= Q=cm△r=4.2X10J/(kg·℃)×1kg×(100℃ 5W,电动机线圈的发热功率P售=FR=(1A)严× 25℃)=3.15×103J.Q=P4=4500W×140s= 22=2W,电动机的机械功率P=P-Pa=5W- 6.3X10J燃气炉烧水时的效率器×100% 2w=3W,工作效率厂P ×10%-号W×10%= 67 60%.] [(1)蓄电池可释放的电能W=(90%-20%)U1 11(1)4m:0.2m/s.(2)1m:200N (90%-20%)×12V×400A×1h=3360W·h (3)400N:500N.(4)200N. 可供灯具正宿发光的铜/一兴-3留：-2小 [(1)由题图乙可知最大压强为4×10Pa,深度最深， (2)当地垂直太阳光方向12范围内太阳辐射的最 根据液体压强公式力=Pgh可得h鱼水=卫= P本B 大功率P=P 5 =樱器-20w 4×10Pa .0X10kg/mX10N/kg4m,由题图乙可知物体 (3)蓄电池储存的电能W'=(70%一20%)U11 A从池底到离开水面过程中底面压强不断减小，用时 (70%-20%)×12V×400A×1h=2400W·h. 20s,可得A的上升速度0=三=m-0.2m/s 120s 太阳能电池板发电的平均功率P-”-P t平 (2)由题图丙知第15s时压强最大为0.4×10Pa,物 2400W·h-50w=150W.] 12h 体A刚要离开水面：第20s时压强最小为0.2×10P, ☒(1)3：1.(2)160kg(3)7.5×10P(4)43:52 物体A刚完全离开水面.物体A的高度h=t= [(1)当B是支点时，滑轮组对杠杆A端的拉力最大，则 0,2m/s×5s=1m,物体A的体积V=Sh=200× T lAn =Gulw. ① 10m×1m=2×108m,A未露出水面受到的浮 当C是支点时，滑轮组对杠杆A端的拉力最小，则 力Fm=P冰gV=1.0×10kg/m×10N/kg×2× TlN=GHlo. E 10m=200N. T_llx=0.4m×0.6m-3 (3)人的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N,由题 由①②可知，六-m10-0.2m×0.4mT 图丙知第15s时压强最大为0.4×10Pa,物体A刚 (2)当重物的质量最大时， 要离开水面，此时人对地面压力为F=S=0.4× T=3F)+G,F;-2G+GL,T=3G+10G 10Pa×500×10m=200N.第20s时压强最小 当重物的质量最小时， 为0.2×10Pa,物体A刚完全离开水面，此时人对地 T:=3F:+G,F:-2G+G,T:-3G:+10G 面压力为F=S=0.2×10Pa×500×104r=100N 4 由二力平衡可知，人的重力等于绳对人的拉力加上地 又因为会-供-兰G=0N 面对人的支持力（地面对人的支持力和人对地面的压 所以G=400N,G=1600N.T=1350N,T= 力大小相等)，所以A未露出水面前人对绳的拉力 450N,F1=430N,F2=130N. F=600N-200N=400N,A全部露出水面后人对 绳的拉力F=600N-100N=500N. 所以mG_1600 8 10 N/kg =160kg. (4)由题图甲可知，滑轮组绳子的段数=2，当A未 (3)G以=m队g=60kg×10N/kg=600N. 露出水面前人对绳的拉力F=400N,此时G+ A-号-6B-290 S =4.25×103Pa 2×200×10m Ga-F#=2F=2×400N=800N,机械效率n= Gm一F,十G当A全部露出水面后人对绳的拉力 Gw一FE A专6g5-8 =1.175×10Pa 2×200×104m △p=-p1=1.175×10Pa-4.25×103Pa=7.5× F=500N,此时G骑+G=2F-2×500N=1000N, 10 Pa. G 机械效率=GaC·因为》：学=15：16，即 400N 10 (4)7=G千2G400N+2×60N13: 16=159得16×0N=15X7品N解得 G 1600N 40 V=G+2G1600N+2×60N-48 (Gm=800N,则动滑轮的重力Gm=1000N-G= 10 1000N-800N=200N.] 13 43 40 52· 2(1)42h.(2)240W.(3)150W. 43 68