内容正文:
分层作业本·陕西物理
模
块
四
力
学
2. [2019 陕西 7 题 2 分]工人用如图所示的装置运送
砂石,忽略绳重、滑轮重及摩擦,g 取 10
N / kg,下
列说法正确的是 ( B )
第 2 题图
A. 滑轮组中的定滑轮能改变拉
力的大小
B. 图中动滑轮相当于一个省力
杠杆
C. 绳子自由端下拉 1
m,桶上升
2
m
D. 质量为 65
kg 的工人利用该滑轮组能提起
150
kg 的砂石
思路点拨
人在 绳 端 所 能 提 供 的 最 大 拉 力 为
650 N,滑轮组承担物重的绳子段数 n =
2 ,根据 F = 可求得人利
用该滑轮组一次性能提起的最大物重.
3. 用滑轮组提升重 200
N 的物体,已知拉力 F 为
80
N,在 4
s 内,物体和绳子自由端的运动情况
如图所示. 不计绳重和摩擦. 绳子自由端移动
的速 度 是 1. 5 m / s, 动 滑 轮 的 重 力 为
40 N.
第 3 题图 第 4 题图
4. [2024 武威]将物体 A、B 置于如图所示的装置
中,物体 B 恰好匀速下降,已知 A 重 60
N,B 重
10
N,则 A 所受地面的摩擦力为 20 N;若对
A 施加一个水平向左的拉力 F,刚好使 A 在原
来的水平面上匀速向左运动,则拉力 F 大小为
40 N. (不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间
的摩擦)
命题点 3 功 功率(必考)
考向 1 功、功率相关判断[2015. 33(1)]
1. [一题多变、一题多选]下列情况中,人对物体做
功的是 ( BCF )
方法指导
力对物体做功的两个必要条件:力作用在物体
上,且物体在这个力的方向上移动了 距离 .
变式训练
[2023 镇江]小华参加校外劳动时,经历了如下
过程:①她用力搬一筐玉米,未能搬起;②她又
用力推筐,仍未推动;③在小明的帮助下,他们
将这筐玉米抬起并放到手推车上;④接着他们
用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库. 则
( C )
A. ①中小华对这筐玉米做了功
B. ②中小华对这筐玉米做了功
C. ③中他们对这筐玉米做了功
D. ④中他们对手推车没有做功
2. [2023 济南]2023 年 5 月 23 日 12 时 30 分许,我
国 13 名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰,巍巍
珠峰再次见证历史! 如图所示. 在他们从山脚
下到峰顶的过程中,体重(含装备)越大的队员
一定 ( A )
第 2 题图
A. 做功越多
B. 功率越大
C. 做功越快
D. 功率越小
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3. 现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲 >m乙 >
m丙),在相等的恒力 F 作用下,分别在水平方
向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离
s,如图所示. F 在三种情况下做的功分别为
W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是 ( C )
第 3 题图
A. W甲>W乙>W丙 B. W甲<W乙<W丙
C. W甲 =W乙 =W丙 D. W甲 =W乙<W丙
考向 2
功、功率相关计算(10 年 6 考)
4. [一题多变][2024 上海]塔吊吊起重物,在竖直方
向匀速上升时,若以地面为参照物,则此重物
是 运动 (选填“运动”或“静止”)的. 若钢
丝绳对物体的拉力为 1×104
N,物体运动的距离
为 40
m,物体上升的这段时间共花费 50
s,则拉
力做的功为 4×105 J,功率为 8
000 W.
变式训练
[2024 赤峰改编]某老旧小区改造工地,工人用
起重机将重 1. 2×104
N 的施工材料匀速吊上
工作台,用了 10
s,起重机对施工材料做功
7. 2×104
J,做功的功率是 7. 2×103 W,施工
材料上升的速度是 0. 6 m / s,工作台的高
度是 6 m.
考点归纳
运用 P= =Fs
t
= Fv 时,v 必须与力
的方向一致,且此公式只适用于匀速直线运动
的物体.
5. [2023 德阳改编]无人机在现在的生产生活中有
着广泛的应用. 如图所示是一款新型智能航拍
无人机,机身总质量 2
kg,不计空气阻力,小李
操作该无人机先以 1. 2
m / s 的速度沿竖直方向
匀速上升 48
m,接着又以 2
m / s 的速度沿水平
方向匀速飞行 80
m,无人机在上升过程中需要
克服重力做功 960 J,在水平方向匀速飞行
的过程中重力做功 0 J,在整个飞行过程中
克服重力做功的功率为 12 W.
第 5 题图
6. [一题多变][2019 陕西 28 题 4 分]质量 1×104
t 的轮
船静止在水面上时,受到的浮力是 1×108 N,
排开水的体积是 1×104 m3,轮船利用柴油
机的 做功 冲程获得机械能. 当轮船以
36
km / h 的速度匀速行驶时,柴油机的输出功
率是 2 × 106
W, 则 轮 船 受 到 的 牵 引 力 是
2×105 N. (ρ水 =1. 0×103
kg / m3,g 取 10
N/ kg)
变式训练
[2024 宜宾改编]2024 年 4 月 19 日,两辆以氢
为燃料的汽车,实现了从北京到上海 1
500 公
里长距离运输的首次测试. 选用氢为燃料是因
为氢的 热值 大. 假设汽车在一段平直公路
上以恒定功率 75
kW 匀速行驶,汽车所受阻力
为 2
500
N,则该车的速度为 108 km / h,跑
完全程克服阻力所做的功为 3. 75×109 J.
7. 如图甲,用竖直向上的拉力 F,将静止在水平地
面上的物体向上提升. 图乙表示拉力 F 的大小
随时间 t 的变化关系,图丙表示物体运动速度
v 的大小随时间 t 的变化关系. 在 0~ 10
s 内物
体对地面的压力为 30 N;20~ 30
s 内拉力 F
做功的功率为 500 W.
甲 乙 丙
第 7 题图
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8. [2023 深圳]如图甲,A、B 是两个完全相同的物
体,琴琴同学分别将 A、B 两物体拉到斜面顶
端,对物体做功情况如图乙所示,请问对物体 A
做的有用功是 2 J,对物体 B 做的额外功是
0. 5 J.
甲 乙
第 8 题图
9. [2023 山西改编]如图所示,小明在单杠上做引
体向上运动,每次引体向上身体上升的高度为
握拳时手臂的长度. 已知小明的体重为 500
N,
握拳时手臂的长度为 0. 6
m,完成 4 次引体向
上所用的时间为 10
s. 求:
(1)小明完成 1 次引体向上所做的功.
(2)10
s 内小明做引体向上的功率.
第 9 题图
解:(1)做引体向上时需要克
服人体自重做功,已知小明体
重 G = 500
N,每次上升距离
h=0. 6
m,小明完成 1 次引体
向上力所做的功
W=Gh=500
N×0. 6
m=300
J
(2)小明 10
s 内做的总功
W总 =4W=4×300
J=1
200
J
小明做引体向上的功率
P=
W总
t
=1
200
J
10
s
= 120
W
10. [2023 镇江]某公司设计了一款太阳能无人驾
驶汽车,其设计方案中有如下一段描述:
◆整车质量为 300
kg,最高时速 54
km / h. 当
该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时,
所受阻力为车重的 0. 02 倍.
◆所铺设太阳能电池板面积为 6. 5
m2,该太
阳能电池的能量转化效率为 20%,太阳能电
池直接给电机供电,电机将输入电功率的
90%转化为汽车行驶所需的机械功率.
(1)当该车以最高时速在平直公路上匀速行
驶时(g 取 10
N / kg),求:
①该车 0. 5
h 内行驶的路程;
②维持该车行驶所需的机械功率.
(2)[一题多解]小强查找到如下数据:在晴好
的夏天,当太阳光垂直照射时,太阳能电池板
每平方米面积上接收的太阳辐射功率为
700
W. 请通过计算说明该车的设计方案是否
合理.
解:(1)①车的最高时速 54
km / h = 15
m/ s,则该车
0. 5
h 内行驶的路程
s=vt=54
km / h×0. 5
h=27
km=2. 7×104
m
②车受到的重力为
G=mg=300
kg×10
N / kg=3
000
N
因该车在平直公路上匀速行驶,故
F= f=0. 02G=0. 02×3
000
N=60
N
则车行驶所需的机械功率
P=W
t
=Fs
t
=Fv=60
N×15
m/ s=900
W
(2)解法一:车实际获得的机械功率
P机 =700
W/ m2×6. 5
m2×20%×90%=819
W
因为 819
W<900
W,所以方案不合理
(更多解法见答案册)
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参考答案与重难题解析·陕西物理
分
层
作
业
本
3. 1. 5 40 4. 20 40
命题点 3 功 功率
1. BCF
【方法指导】距离 【变式训练】C
2. A 3. C
4. 运动 4×105 8
000
【变式训练】7. 2×103 0. 6 6 【考点归纳】 W
t
Fv
5. 960 0 12
6. 1×108 1×104 做功 2×105
【变式训练】热值 108 3. 75×109
7. 30 500 8. 2 0. 5
9. 解:(1)做引体向上时需要克服人体自重做功,已知小明体重
G= 500
N,每次上升距离 h = 0. 6
m,小明完成 1 次引体向上力
所做的功
W=Gh= 500
N×0. 6
m = 300
J
(2)小明 10
s 内做的总功
W总 = 4
W= 4×300
J = 1
200
J
小明做引体向上的功率
P=
W总
t
= 1
200
J
10
s
= 120
W
10. 解:(1)①车的最高时速 54
km / h = 15
m / s,则该车 0. 5
h 内行
驶的路程
s= vt= 54
km / h×0. 5
h = 27
km = 2. 7×104
m
②车受到的重力
G=mg= 300
kg×10
N / kg = 3
000
N
因该车在平直公路上匀速行驶,故
F= f= 0. 02
G= 0. 02×3
000
N = 60
N
则车行驶所需的机械功率
P=
W
t
= Fs
t
=Fv= 60
N×15
m / s = 900
W
(2)解法一:
车实际获得的机械功率
P机 = 700
W / m2 ×6. 5
m2 ×20%×90% = 819
W
因为 819
W<900
W,所以方案不合理
解法二:
需要的太阳能电池板面积
S=
900
W
700
W / m2 ×20%×90%
≈7. 14
m2
因为 7. 14
m2 >6. 5
m2 ,所以方案不合理
解法三:
1
s 内需要的太阳能
E需 =
Pt
90%×20%
= 900
W×1
s
90%×20%
= 5
000
J
1
s 内能获得的太阳能
E获 =P太 St= 700
W / m2 ×6. 5
m2 ×1
s = 4
550
J
因为 4
550
J<5
000
J,所以方案不合理
命题点 4 机械效率
【一阶·基础训练】
1. CH 2. C 3. DEG
4. B
【思路点拨】摩擦 【变式训练】2 150 25
5. 动 100 80%
【思路点拨】②840 ③8 800 【变式训练】88. 9% 省力
【思路点拨】750 3 2
000
6. 240 80% 大于 【思路点拨】20
7. 解:(1)图甲中动滑轮承担物重的绳子段数是 2 段,绳子自由端
移动的距离
s=nh= 2×6
m = 12
m
拉力 F 做功
W总 =Fs= 2
400
N×12
m = 28
800
J
拉力 F 做功的功率
P=
W总
t
= 28
800
J
30
s
= 960
W
(2)水泥总重力
G=mg= 8×50
kg×10
N / kg = 4
000
N
滑轮组克服水泥总重力做的功为有用功
W有 =Gh= 4
000
N×6
m = 24
000
J
整个装置的机械效率
η=
W有
W总
×100% =
24
000
J
28
800
J
×100%≈83. 3%
(3)由图乙可知动滑轮承担物重的绳子段数是 3 段,不计绳重
和摩擦,根据 F=
1
n
(G总 +G动+吊)得到水泥的总重力
G总 = 3F-G动+吊 = 3×2
400
N-200
N = 7
000
N
这种设计的装置一次能提起水泥的袋数
n=
G总
G1
= 7
000
N
50
kg×10
N / kg
= 14(袋)
8. 解:(1)由乙图可知,当物重为 400
N 时,滑轮组的机械效率为
80%,物体 A 受到地面的摩擦力
f= 0. 5G= 0. 5×400
N = 200
N
根据力的作用是相互的可知,滑轮组对物体 A 的拉力
F拉 = f= 200
N
由 η=
W有
W总
=
W有
W有 +W额
=
F拉 s物
F拉 s物 +G动 s物
=
F拉
F拉 +G动
可知,动滑轮重力
G动 =
F拉
η
-F拉 =
200
N
80%
-200
N = 50
N
(2)由图可知,动滑轮上承担物重的绳子段数 n= 2,则绳子自由
端的速度为
v绳 =nv物 = 2×0. 2
m / s = 0. 4
m / s
绳子自由端的拉力
F=
1
n
F拉 +G动( ) =
1
2
× 200
N+50
N( ) = 125
N
则拉力的功率
P=
W
t
= Fs
t
=Fv绳 = 125
N×0. 4
m / s = 50
W
(3)当拉力 F = 125
N 时,人对地面的压强 p = 1. 25×104
Pa,由
p=
F
S
可知,此时人对地面的压力
F压 = pS= 1. 25×104
Pa×300×10-4
m2 = 375
N
人对水平地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力,
大小相等,F支 =F压 = 375
N,人受到重力、支持力和拉力的作用,
处于静止状态,则人的重力
G人 =F+F支 = 125
N+375
N = 500
N
人的重力小于绳子能承受的最大拉力 600
N,故人能施加的最
大拉力 Fmax = 500
N,根据 Fmax =
1
n
F拉 ′+G动( ) 得,物体 A 受到的
最大拉力
F拉 ′=nFmax -G动,由同一个滑轮组,机械效率随重物重力的增大
而增大可知,当拉力 Fmax = 500
N 时,滑轮组的机械效率最大,
则该滑轮组的最大机械效率
η′=
W有 ′
W总 ′
×100% =
F拉 ′s物 ′
Fmax s′
×100% =
F拉 ′s物 ′
Fmax ×ns物 ′
×100% =
nFmax -G动
nFmax
×
100% =
2×500
N-50
N
2×500
N
×100% = 95%
9. (1)匀速 (2)3 甲 4 乙 (3)= > 使用不同滑轮组提
升相同重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮
组的机械效率越低 (4)0. 3 83. 3% (5)重
10. 不相等 2
000 80
11. 解:(1)静止 0
(2)货物运行的时间
t= 30
s-5
s = 25
s
货物在这 25
s 内通过的路程是 s= 5
m,则货物的速度
01