专题培优 功、功率和机械效率的相关计算-【提优精练】2024-2025学年九年级全一册物理（沪粤版）

专题培优 功、功率和机械效率的相关计算 类型一 功的相关计算 方法解读 功的大小可根据W=F、W=P!计算。克服重力微功时，功的大小可根据W=Gh计算：克服阻力微功时，功 的大小可根据W=F计算。利用以上公式，知二求一。 【学以致用】 1.【跨学科·数学】如图，一块质量分布均匀的长方体砖平放在水平地面上，它受到的重力为144N, AB=30cm,AA'=12cm,AD=16cm,小明将这块砖绕着AB边(AB边始终与地面接触)翻转 90°后，则砖的重心升高了 cm,完成这次翻转，小明至少对砖做 J的功。 F/N 4/(ms) 酬转 翻转后 乙 丙 第1题图 第2题图 2.(2023·珠海校级三模)如图甲所示，质量为3kg的物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运 动。拉力随时间变化、速度随时间变化的图像分别如图乙、丙所示，已知物块在0一6s的运动距 离为6m。(g取10N/kg)求： (1)物块的重力： (2)在2~4s内物块运动的平均速度： (3)在前6s内，拉力F做的功。 类型二 功率的相关计算 方法解读 功率的大小可根据P= ,P=计第，利用以上公式，知二求- 【学以致用】 3.(2023·南宁校级期未)一个重15N的物体在水平拉力作用下，在水平面上做匀速直线运动，在 3s内移动了15m,若拉力的功率为10W,则该物体所受的摩擦力为 () A.15N B.10N C.2N D.5 N 第十一章机械功与机械能丨1山 4.质量相同的两辆汽车均匀速直线行驶，牵引力做功的功率之比是1：1，在相同时间内两汽车通过 的路程之比为3：2，速度之比为 ,牵引力所做的功之比为一，牵引力之比为 5.一辆小汽车的总质量为1700kg,轮胎与地面的总接触面积为0.2m,车胎能承受的最大压强为 2×10Pa。它以54km/h的速度在水平路面上匀速直线行驶了10min,发动机的功率为60kW。 (g取10N/kg) (1)小汽车能承载的最大质量是多大？ (2)小汽车在这段路面上行驶的过程中，发动机做了多少功？ (3)小汽车在这段路面上行驶的过程中，不考虑能量损失，受到的牵引力是多少？ 中数数字科技 类型三 机械效率的相关计算 方法解读 进行款战数率的和关计算时，针时不同的款藏，应有先病定有用功和感功，然后根据？一×10%计算出 机械效或相应物理量的大小 【学以致用】 6.(2023·河池校级期未)如图所示，用力F将重力G=10N的物体匀速向上提升2m,动 滑轮重2N(不计绳重及摩擦)，下列说法正确的是 A绳子自由端移动的距离为1m B.滑轮组所做的有用功为20J C.滑轮组的机械效率为80% D.拉力大小为5N 7.(2023·菱底中考)如图所示，重6N的物体在F=2N的水平拉力作用下，以 10cm/s的速度向左匀速运动了5s,已知物体所受的摩擦力为3N,则拉力做的 功为J,动滑轮的机械效率为 8.如图所示，斜面长度为4m.高度为1.5m,用大小为50N的拉力F沿斜面方向将重为100N的物 体由斜面的底端匀速拉到顶端，在该过程中，求： (1)拉力对物体做的功W: (2)该斜面的机械效率7： (3)物体受到的摩擦力F1。 121物理九年级全一册(HY)动滑轮，从动滑轮上引出3段绳子：(2)绳子 4.C解析：图甲中n=2,绳子自由端运动的距离 自由端移动的速度v绳=30=3X0,2m/s s摇=2h=2×0.6m=1.2m,有用功W有￥ 0.6m/s:(3)拉力F的功率P=Fvt Gh=20N×0.6m=12J,总功W￥=F1s属 5N×0.6m/s=3W:(4)5s内绳子自由端移 W女粉平 动的距离s%=V%1=0.6m/8×5s=3m,58 12NX1.2m=144小，机械效率7一 内拉力F做的功W=F德=5NX 12J 区m=15J:6)因为)-×100%，所以物 10%-1×100%≈8,3%.图乙中”=3 绳子自由端运动的距离5%'-3s=3X0.6m 体受到的水平地面的摩擦力F=3F=3× 1.8m,有用功W乙=Fsw=15N×0.6m 0.8×5N=12N. 9小，总功W=F:s#'=6NX1.8m= 8.(1)大(2)定滑轮6×10(3)1000 解析：(1)由杠杆的平衡条件可知G×L+扇= _W起×100%= 10.8小，其机核效率形=W2 FXL,则Ge=×F,由题意可知： 10.8×100%≈83,3%。由以上计算可知， 9J L年南、F不变，L越长，则G能童越大，由G 两滑轮组的慈功不相等，机械效率相等，故C mg可知，配各的平衡重的质量应越大 正确，A错误。时间相同，总功不同，拉力微 (2)由图乙可知，滑轮a固定不动，因此滑轮8 功的功率不同，即拉力做功的快慢不同，故B 为定滑轮。因为动滑轮重，绳重及摩擦不计 错误。由于没有说明不计蝇重和摩擦，所以 时F=二G,所以该起重机能吊起的货物重力 不能根据力的平衡求出动滑轮的重力，故D 错误。 G=2F=2×3×10N=6×10N.由G=mg 【易错零示】判断滑轮组的省力情况时，如果 可知，该起重机能吊起的货物质量m= G 没有指明不计绳重和摩擦，就不能使用公式 6×10'N 下=上(G。十G。)分新求解挂力，物重线动滑 10 N/kg =6×10kg。(3)由图丙可知n= 轮的重力 2,有用功W有m=G'方=8000N×0.5m= 5.2.11.50.40070% 400J由7×10%可如，拉力微的 6.(1)①②如图所示。 总功W是= W=4000J 80% =5000J.拉力做 功的功率P= 50001=1000W. 5 s 第2课时 测量滑轮组的机械效率 1.B2.D ③省力动力臂大于阻力臂 3(1)0.1(2)283.3(3)不变 (2)①探究动滑轮拉动的物体越轻，机械效率 解析：(1)物体上升的建度4=么=02四 是否越高 12s ②用测力计直接拉着物体沿水平方向做匀 0.1m/s。(2)n=2,不计绳重和摩擦，根据 速直线运动，物体处于平衡状态，由二力平衡 F=专G。十G:)可知，动清轮的重力G。 条件可知，滑动摩擦力F,大小等于拉力： b.改用动滑轮拉动同一物体在同一水平面上 2F-G=2×6N一10N=2N:该滑轮组的 做匀速直线运动，记下测力计的示数F,并求 5×100%=2×6N×100% 出动滑轮的机械效率： 机拔效率刀=2F c在物体上方放置不同数量的砝码，重复上面 83.3%。(3)不计摩擦及绳重，政变图中滑轮 的实验两次： 组的绕线方法，提起同一重物时，W言 d分析动滑轮的机械效率与物体重力的关系， Gh,W#=Gh,W=Gh十G4h,根据 检验猜想是否正确。 G物 专题培优功、功率和 刀一G十G 一X100%可知，滑轮组的机战效 机械效率的相关计算 率不变。 1.25.76 解析：长方体砖的质量分布均匀，平 3 救在水平地面上时，其重心高度为h=三AA' 力大小等于拉力，为2N。 4.3±21：12：3 乞X12cm=6cm。侧放后重心高度'= 解析：两汽车均匀速直线行驶，其速度之比 号AD=×16cm=8cm,砖的重心升高的 4==4= 2 牵引力所做的功之比 高度为h'一h一8cm一6cm-2cm。将这块 砖绕着AB边翻转90过程中，重心到地面的 距离最高等于AD'的一半，即AD'= 幸引力之比层 AD+AA=(16 cm)+(12 cm)= P 20cm。翻转时，重心上升的最大高度 P. P×=×2= =×3=3 =X20 cm-6 cm=4 cm=0.04 m. 成这次翻转，小明至少对砖做的功W=G· 5.(1)2300kg(2)3.6×10J △=144N×0.04m=5.76J. (3)4000N 【方法规律】砖绕着其边缘转动时，克服量力 解析：(1)小汽车车胎能承受的最大压力 做功。确定重心开高的高度，根据W=(G动就 Fa=pS=2×103Pa×0.2m2=4×10'N, 能够计算对砖做的功。 小汽车的最大总重力G=F.=4×10'N, 2.1)30N(2)1m/s(3)42J 根据G=mg可知小汽车的最大总质量m, 解析：(】)物块的重力 G_4×10N 8 10 N/kg =4×103kg G=mg=3 kgX10 N/kg=30 Na (2)由图丙可知，在24s内物块运动的距离 小汽车能承栽的最大质量 等于这段时间的图像与（轴围成的面积，即 mk=4000kg-1700kg=2300kg. (2)t=10min=600s,P=60kW= =立X(4s一2s)×2m/s=2m,所以物块 1 6×10'W, 在2~4s内的平均速度0=三=，2m 小汽车发动机微的功W=P1=6×10W× 600s=3.6×10°J。 t 4s-2s (3)小汽车的速度v=54km/h=15m/s, 1 m/s. 根据P=F。可知，小汽车受到的牵引力 (3)由图丙可知，在0一2s内，物块处于静止 状态，拉力不做功，W,=0。 F-P 6×10'W =4×10N. v 15 m/s 由(2)可知，物块在2一48的运动距离x一 2m,拉力F做的功 6,B解析：绳子的有效段数n=2,绳子自由端 移动的距离s=2h=2×2m=4m,故A错 W:=F2s=9N×2m=18J. 误：滑轮组所做的有用功W有m=Gh=I0NX 由图丙可知，物块在4~6s内以2m/s的逸度 2m一20J,故B正确：因为不计绳重和摩擦， 做匀速直线运动，物块在4~6s内通过的 所以挂力F=(G+G)=号×(10N+ 1 距离 s:=vst=2 m/sX(6 s-4 s)=4 m. 2N)=6N,故D错误：拉力做的总功W= 由图乙可知，物块在4~68内受到的拉力为 Fs=6NX4m=24J,滑轮组的机减效率刀= 6N, W题×100%= 20」 这个过程中拉力F微的功 24J ×100%≈83.3%，故C W2=Fsa=6N×4m=24J. 错误。 所以前6s内拉力F做的功W=W,十W:十 7.275%解析：物体通过的路程s#=以= W,=0+18J+24J=42J. 10cm/s×5s=50cm=0.5m,动滑轮上引出 3C解析：物体运动的速度v=三=5四 绳子的有效段数为2段，绳子自由端移动的 距离st=s物=2×0.5m=1m,拉力做的总 5m/s。因为P=Fo,所以物体受到的水平 功W=Fs=2NX1m=2J.动滑轮做的 、拉力F一号=}2N.周为物体在水平] 有用功W有m=Fs#=3NX0.5m=1.5J,动 滑轮的机拔效奉刀=w。 =W×100%=5× 面上微匀速直线运动，所以物体受到的摩擦 100%=75%。 F 【技法点拨】用动滑轮或滑轮组在水平方向上 解析：1)由p=5可知，当压力一定时，受力 克服摩擦力做功时，动滑轮成滑轮组的机械 面积越大，压强越小。因此，运动员穿着滑雪 效奉可以根搭？一示×100%计算，共中n是 板时不容易陷入雪地里。(2)两个滑雪板与 雪的接触面积为S=1.5m×0.12m×2 从动滑轮上引出的绳子有效段数 0.36m,滑雪板对雪地的压力为F=G 8.(1)200J(2)75%(3)12.5N 11.4认识动能和势能 720N,滑雪板对雪地的压强p=是 720N 第1课时动能和势能 =2000Pa。(3)运动员从a点运动 0.36m2 1B2.汽车自行车质量 到点的过程中，动能增大，重力势能减小： 3.A4.等于5.C 运动员从b点运动到c点的过程中，动能减 6.①动能②重力势能③弹性势能④没 小，重力势能增大。所以从4点到达c点的 有：因为弹簧没有发生弹性形变，也没有运动 过程中，运动员的动能先增大后减小，重力势 ⑤动能和重力势能⑥没有：因为列车没有 能先减小后增大。因为接触面是粗糖的，整 高度，也没有速度⑦动能和重力势能 个过程中要克服摩擦微功，机械能转化为其 7.B8.A 他形式的能，所以运动员的机械能一直在减 9.4先增大后不变0.4 小。越过（点开始下落，重力势能转化为动 解析：钩码离开桌面后禅簧测力计的示数不 再变化，此时弹簧测力计示数即为钩码所受 能，连度变大，重力做功的功率P一W 重力，可知钩码所受的重力为4N。由图像可 Gh 知，测力计上升的高度h<5cm时，测力计的 =G,所以重力微功越来越快。 示数逐渐变大，当测力计上升的高度 5cm时，测力计的示数保持4N不变。弹簧 章末复习培优 机械功与机械能 的伸长量与拉力成正比，当h<5cm时，弹簧 【知识体系构建】 的伸长量逐渐变大，弹簧的弹性势能逐渐变 大。当h≥5cm时，弹簧的伸长量不变，其弹 ①力②距离③力④力⑤距离⑥W= Fs⑦W=P,⑧J⑨用1N的力使物体在 性势能不变，所以从开始提升到h=15cm的 过程中弹黄的弹性势能先增大后不变。当禅 该力的方向上移动1m所做的功⑧不能 ①做功的多少 2所用时间⑧快慢P 黄测力计上升的高度h<5cm时，弹黄测力 计中的弹簧在仲长，但钩码没有被提起：当测 W ⑤P=FvGW ⑦比值 W里X Bn=w。 力升上升的高度h≥5cm时，钩码与测力计 才一起上升，则钩码上升的高度h'=15cm一 100%⑧小于@运动④质量@速度 ②被举高④高度②质量@弹性形变 5cm=10cm=0.1m.所以弹簧测力计对约 码所做的功W=Gh'=4NX0.1m=0.4J. ⑦弹性强弱@形变程度④转化O不变 10.(1)小于 (2)逆风大于增大增大 ①减少 (3)减小 【考点集训提能】 第2课时机械能的转化 1.B 1.BD2.重力势O变小 2.(1)<>(2)0.30.10 3弹性形变弹性势能动能 解析：(1)由图可知，在MN段，A的達度 4.变大弹性势动5.D =兰=0,3m=0.1m/s:在PQ段，A的速 6.A【易错警示】篮球在运动过程中，只有动能 113s 和势能之同相互转化，机械能守恒，机城能与 度=兰=04四=0.2m/s,则1<，A 蓝球所处的高度无关，故机械能(E)与醒球离 地而高度(h)的关系是一条平行于h轴的 在MN、PQ段均做匀速直线运动，A所受摩 直线 擦力分别为Fm=F,=1N,Fe=F:=0.6N, 7.C等于变化 则Fn>Fe。(2)A从M运动到N,F:微的 8.(1)B(2)1800150 功W,=F1s1=1N×0.3m=0.3J,功率 9.(1)受力面积变小(2)2000 P,-W=3=0.1W.A在竖直方向上没 (3)先减小后增大减小快 13s 5