第十二章 简单机械（专题 功、功率和机械效率的综合计算）课件 2024-2025学年人教版物理八年级下册

第十二章　简单机械 专题 功、功率和机械效率的综合计算 1. [2024·南京鼓楼区期末]小华和他的兴趣小组利用如图所示的滑轮组进行实验，人以200 N的力向下拉绕 在滑轮组上的绳子一端，10 s绳子下端移动了1.5 m， 重物上升0.5 m，已知此时滑轮组机械效率为70% (g取10 N/kg，不计绳重和摩擦，滑轮组的绕绳能 承受的最大拉力为460 N)。 专题 (1)画出小华兴趣小组所用滑轮组的绕线情况。 解：如图所示： 专题 (2)被吊起重物的质量是多少？ 专题 (3)若该滑轮组机械效率提升到85%，则被吊起的重物的重力为多少？ 专题 专题 (4)若小华体重为600 N，则此滑轮组的最大机械效率为多少？ 专题 2. [2024·百色期末]工人用如图甲所示的滑轮组和箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计。 专题 (1)工人用200 N的拉力将建材匀速提升了5 m，则拉力所做的功为多少？ 解：由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×5 m＝10 m， 拉力所做的功W总＝Fs＝200 N×10 m＝2 000 J。 专题 (2)动滑轮和箱子的重力是多少？ 专题 (3)当η＝80%时，建材重力是多少？ 专题 3. 一辆质量为1.2×103 kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师 傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置，已知汽车通过泥泞路段需移动15 m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1，滑轮组的机械效率为80%，g取10 N/kg。在将 车匀速拖离泥泞路段过 程中，求： 专题 (1)滑轮组做的有用功。 解：汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1，则f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×1.2×103 kg×10 N/kg＝1.2×103 N，滑轮组克服阻力做的有用功为W有用＝fs车＝1.2×103 N× 15 m＝1.8×104 J。 专题 (2)司机师傅作用在绳端的拉力。 专题 (3)司机师傅用2 min将车拖离15 m的路段时拉力的功率。 专题 4. [2024·贺州期末]工人师傅常用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，斜面高为1 m，长为3 m，工人沿斜面向上用400 N的推力将重力为900 N的箱子从斜面底端匀速推到 车上，求： 专题 (1)推力做的功。 (2)斜面的机械效率。 解：推力做的功W总＝Fs＝400 N×3 m＝1 200 J。 专题 (3)箱子受到斜面的摩擦力。 专题 5. 如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为 重力的0.1，物体移动的距离为1 m。当物 体质量为3 kg时，滑轮组的机械效率为 50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。 求：(g取10 N/kg) 专题 (1)若物体质量为3 kg，则所受的滑动摩擦力。 解：物体受到的摩擦力f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×3 kg× 10 N/kg＝3 N。 专题 (2)动滑轮的重力。 专题 (3)若物体质量为12 kg，以0.1 m/s的速度匀速运动时，拉力的功率。 专题 专题 6. 如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深12 m，物体重 6 000 N，汽车匀速拉绳子时速 度为3 m/s，拉力为2.2×103 N， 受到的阻力为3×103 N。求将物 体从井底拉至井口的过程中： 专题 (1)绳子自由端移动的距离。 (2)滑轮组的机械效率。(结果保留一位小数) 解：由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3× 12 m＝36 m。 专题 (3)汽车牵引力的功率。 专题 7. [2024·合肥蜀山区二模]某小轿车不慎滑下山坡，请来救援车帮忙，救援车固定不动，利用绞盘、绳子、滑轮将车匀速从坡底拉上来，这个过程可简化为如图所示的模型。若小轿车的质量为1.2 t，小轿车从斜面底端沿斜面往上被匀速拉动10 m，升高了5 m，所用时间为10 s，该装置的机械效率为75%，匀速拉动时 拉力F恒定不变，其方向始终与斜 面平行。g取10 N/kg，求： 专题 (1)该过程做的有用功。 解：该过程做的有用功W有用＝Gh＝mgh＝1.2×103 kg× 10 N/kg×5 m＝6×104 J。 专题 (2)拉力的功率。 专题 (3)拉力的大小。 专题 解：拉力做的功W总＝Fs＝200 N×1.5 m＝300 J；由η＝可得，拉力做的有用功W有用＝ηW总＝70%×300 J＝210 J；由W＝Gh可得，被吊起重物的重力G＝＝＝420 N，由G＝mg得，被吊起重物的质量m＝＝＝42 kg。 解：不计绳重和摩擦，由F＝(G＋G动)可得，动滑轮的重力G动＝nF－G＝3×200 N－420 N＝180 N，由η′＝＝＝＝可得，85%＝，解得G′＝1 020 N。 解：拉力最大时，提起的物体最重，且最大拉力F最大＝460 N，根据F＝(G＋G动)知，物体的最大重力为G″＝nF最大－G动＝3×460 N－180 N＝1 200 N，则最大机械效率η″＝＝＝＝＝≈0.87＝87%。 解：由图像可知，当建材重G＝400 N时，滑轮组的机械效率η＝50%，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，由η＝＝＝＝知，动滑轮和箱子重力G动＋箱＝×G＝×400 N＝400 N。 解：由(2)分析可知，当η′＝80%时，运送建材的重力G′＝ ×G动＋箱＝×400 N＝1 600 N。 解：由图可知n＝3，由η＝＝＝＝可知，绳端拉力F＝＝＝500 N。 解：拉力功率P＝＝＝＝＝187.5 W。 工人师傅推力做的有用功W有用＝Gh＝900 N×1 m＝900 J，斜面的机械效率η＝＝＝0.75＝75%。 解：克服摩擦做的功W额外＝W总－W有用＝1 200 J－900 J＝300 J，箱子受到斜面的摩擦力f＝＝＝100 N。 解：由图可知n＝3，因为η＝＝＝， 所以绳端拉力F＝＝＝＝2 N； 不计绳重及摩擦，由F＝(G动＋f)得，动滑轮的重力 G动＝3F－f＝3×2 N－3 N＝3 N。 解：当物体质量为12 kg时，物体受滑动摩擦力为f′＝ 0.1G′＝0.1m′g＝0.1×12 kg×10 N/kg＝12 N，此时绳子自由端拉力为F′＝(G动＋f′)＝×(3 N＋12 N)＝5 N， 拉力功率为P＝＝＝F′v＝F′×3v物＝5 N×3×0.1 m/s＝ 1.5 W。 滑轮组机械效率η＝＝＝＝＝≈ 0.909＝90.9%。 解：因为汽车做匀速直线运动，所以，由力的平衡条件可知，汽车的牵引力F牵＝F＋f＝2.2×103 N＋3×103 N＝5.2× 103 N，汽车牵引力功率P＝＝＝F牵v＝5.2×103 N× 3 m/s＝1.56×104 W。 解：由η＝可得，拉力做的总功W总＝＝＝8×104 J， 拉力的功率P＝＝＝8 000 W。 解：由图可知，动滑轮上绳子的段数n＝2，则绳子自由端移动的距离s＝nL＝2×10 m＝20 m， 由W＝Fs可得，拉力F＝＝＝4 000 N。 $$