升阶训练专题7 功、功率和机械效率的综合计算-【优+学案】2024-2025学年新教材八年级下册物理课时通(沪科版2024)

升阶训练专题七功、功率和机械效率的综合计算（答案P18) 通专画 1.如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安 装成的滑轮组.利用该滑轮组提升质量为 10 27kg的物体所用的拉力为100N.物体和绳 0 0.51.01.52.0/ 子自由端的运动情况如图乙所示.不计绳重和 摩擦(g取10N/kg),则( A.a为绳子自由端移动的距离随时间变化的 图像 B.物体上升的速度为20cm/s C.拉力F的功率为30W D.滑轮组的机械效率为90% 4.(2024·德州二模)如图甲所示的装置，A是重 A.拉力的功率为50W 10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉 B.滑轮组中动滑轮重10N 力分别为100N和60N.质量为50kg的小张 C.该滑轮组的机械效率为90% 同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间 D.绳子自由端移动的速度为0.5m/s 2.小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人 变化关系如图乙所示，A上升的速度。随时间 用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m, 变化关系如图丙所示.忽略绳重及摩擦，g= 用时3min,若滑轮组的机械效率为80%（不 10N/kg.下列结论正确的是( 计箱子重、绳重和摩擦).小鹏计算的下列物理 量正确的是( 0 A 甲 ①动滑轮的重力为9N ②1~2s内拉力F的功率为4W A.绳子自由端移动的速度为0.05m/s ③此装置提升重物的最大机械效率约为 B.做的有用功为2160J C.拉力为240N 81.8% D.拉力的功率为60W ④用此装置匀速提升50N的货物时，小张对 3.(2024·青岛一模)小明同学用如图所示滑轮 地面的压力为470N 组提升物体，绳子自由端移动的距离和物体上 A.①④B.③④C.②③D.②③④ 升的高度随时间变化的图像分别如a、b所示 5.(2024·宿迁中考)如图所示的小型起重机，某 已知物体的质量为450g,动滑轮的总质量为 次吊起重为6×103N的物体，电动机的拉力 50g,绳子自由端的拉力F为1.5N,g= 为4×103N,用时20s,使物体上升了5m.则 10N/kg.下列说法正确的是() 通过动滑轮() 优十学编课阴渔 0.5m/s,则在8s内小明做的有用功为J, 拉力的功率是 W,动滑轮的机械效率 为 .若向水桶内再加入40N的水，则动 滑轮的机械效率将 (选填“变大”“变小” A.做的有用功为6×10J 或“不变”) B.拉力的功率为2×103W C.做的总功为2×10J D.机械效率为66.7% 6.(多选)(2024·北京中考)用某滑轮组提升重 ②团 物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系 第8题图 第9题图 如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动 9.如图所示，重100N的物体A在水平拉力F 16m,重物竖直匀速上升4m.已知动滑轮总 的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s,弹 重100N,提升的物体重800N.关于该过程， 簧测力计的示数为20N,滑轮组的机械效率 下列说法正确的是( 为80%.则拉力F所做的功是 J,拉 A绳子自由端拉力的功率 ↑WK×10D 力F的功率是 W,物体A受到的摩 为200W 擦力是 N.(不计绳重和滑轮重) B.额外功为400J 10.如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物 C.绳子自由端拉力的大小 重G物=1000N,动滑轮重G动=200N.在 为250N 1015 20 工人用力F的作用下，重物匀速上升，30s达 D.滑轮组的机械效率约为88.9% 到规定高度6m处.不计绳重和机械之间的 7.(多选)如图甲所示，工人用推力F将重为 摩擦.求： 1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面 (1)拉力做功的功率. 长3m、高1.5m,F始终与箱子运动方向相 (2)滑轮组的机械效率， 同.箱子运动路程随时间变化关系如图乙所 (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达 示，推力随时间变化关系如图丙所示.下列分 到90%，则该重物的重力是多少？ 析正确的是( FIN 4 600 400 200 10 200 10 20/ 甲 乙 丙 A.0~10s内，箱子做加速运动 B.0~10s内，箱子所受摩擦力为100N C.10~20s内，推力F的功率为160W D.10一20s内，箱子所受摩擦力为200N 8.小明用如图所示的动滑轮和水桶提起140N 的水（水桶质量忽略不计），动滑轮重20N(不 计绳重和摩擦)，小明拉绳子的速度为 一八半复：下不描物理H场 97 11.五一假期，小明和爸爸自驾到海边游玩，小轿 12.“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器. 车不慎陷入水平沙滩无法行驶，请来救援车 如图甲所示是“奋斗者”号完成任务出水后， 帮忙，如图甲所示，救援车固定不动，利用绞 用起重机将重2.25×105N的潜水器吊起， 盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩.若小轿车 回收到母船上的情形，我们将起吊装置简化 的质量为1.2t,轮胎底部与沙滩接触的总面 为图乙所示的滑轮组.若“奋斗者”号的体积 积为0.2m2,整个拉动过程中小轿车移动的 约为10m,离开水面后吊起时，电动机对钢绳 速度随时间变化的图像如图乙所示，其中小 自由端的拉力F为7.5×10N,用时200s, 轿车被匀速拉动时绞盘的拉力F恒为2× “奋斗者”号匀速上升了10m.不计绳重及摩 103N.(g=10N/kg)求： 擦，P*=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,求此 (1)小轿车静止时对沙滩的压强是多少？ 次回收“奋斗者”号的过程中： (2)小轿车被匀速拉动通过的路程是多少？ (1)滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用功是 在此过程中滑轮的机械效率为90%，则小轿 多少？ 车受到的拉力做功的功率是多少？（滑轮轮 (2)滑轮组的机械效率为多少？ 轴处摩擦不可忽略) (3)动滑轮的重力为多少？ ↑/m· 绞盘F (4)若“奋斗者”号离开水面前后速度不变，则 小桥车 a 绳端拉力做功的功率的变化量是多少？ 救援军 甲 甲 t98 优学案课时通一17.如图所示. 由图可知，有4段绳子承重，则钢丝绳的拉 力F-W_W是=4,5X10J=1.125× 4h4×10m 103N. (3)起重机的滑轮组做的额外功W蟹外= 18.如图所示. W袋-W有=4.5×10J-3.6×10J=9× 10°J. 动滑轮的重力G动= ws_9×10'J=9× h 10 m 103N. 滑轮组满载时的机械效率 G 第三节机械效率 W有' 7最大 w4wX100%=c十G -X 1.有用功额外功总功 2.0.20.24不能3.D4.30083.3% 100%= 5×103kg×10N/kg 5.解：(1)克服物体重力做的有用功W有 5X10:kgx10 N/kg+9x10 N 100%≈84.7%. Gh=6N×0.3m=1.8J. 升阶训练专题七 (2)弹簧测力计的示数大小即为拉力大小，故 拉力做的总功W。=F=4N×0.6m=2.4J, 功、功率和机械效率的综合计算 1.C2.D3.A4.C5.B 该装置的机械效率刀=w。 ×100%= 6.AC解析：A.由图像可知，当时间为20s 1.8J、 时，拉力做功为4×103J,则绳子自由端拉力 ×100%=75%. 2.4J 的功率P= s_4×10」=200W,故A正 6.BCD7.BC8.D9.B10.C11.C 12.10313.牵引力40% 确.B.有用功W有=Gh=800N×4m= 14.1000120083.3%160解析：有用功 3200J,额外功W=W慧一W有=4000J一 3200J=800J,故B错误.C.由Ws=Fs可 W有=Gh=1000N×1m=1000J:由题 知，动力臂与阻力臂之比为2：1，即1附= W一 得，绳子自由端拉力的大小F= 21m,则拉力移动距离s是阻力移动距离的 两倍，所以拉力移动的距离s=2h=2X 4000」=250N,故C正确.D.滑轮组的机械 1m=2m,拉力做的总功W蒸=Fs 16m 600N×2m=1200J,杠杆的机械效率7= W有×100%= 效率刀二W 3200J ×100%= 4000J ×10m%-01四%服3%餐超 W 80%,故D错误。 7.BD解析：由图乙可知，箱子在0~10s内路 W总=W有十W新可知，拉力做的额外功 程和时间成正比，箱子做匀速运动，故A错 W=W多-W有=1200J-1000J= 误.0一10s内，由图丙可知，此时推力为 200J,已知克服摩擦做功40J,则克服杠杆 600N,总功为Ws=Fs=600N×3m= 自重做的额外功W1=W知一W2= 1800J,有用功为W有=Gh=1000N× 200J-40J=160J,由W1=G在#h可知， 1.5m=1500J,额外功为W=W一 w_160J=160N. 杜杠杆自重G红#=h=1m W有=1800J一1500J=300J,箱子所受摩 15.(1)匀速0.6(2)0.07562.5% 擦力为f=W-300】=100N.故B正痛。 s 3 m (3)大无关(4)B 由图乙可知，箱子在10~20s内路程和时间 16.解：(1)克服钢板重力做的功W有= Gh=mgh=3600kg×10Nkg×10m= 成正比，箱子做匀速运动，速度为口=三 3.6×105J. (2)起重机的滑轮组做的总功W总= W 8m-3m=0.5m/s,由图丙可知，10~208 20s-10s 内，推力F的大小为200N,推力的功率为 3.6×105J 80% =4.5×105J. P=W=Fs=F0=200N×0.5m/s tt 8 100W,故C错误.10~20s内，箱子做匀速 W Gh Gh G 运动，此时推力等于摩擦力，由图丙可知，此 7= W色 Fs Fnh nF 时推力为200N,所以摩擦力等于200N,故 2.25×103N D正确. =0.75=75%. 4×7.5×10N 8.2804087.5%变大9.40432 (3)不计绳重及摩擦，动滑轮的重力 10.解：(1)有用功W有=G物h=1000N× G动=nF-G=4×7.5×10N-2.25× 6m=6000J. 105N=7.5×10N. 额外功W题=G动h=200N×6m= (4)用时200s,“奋斗者”号匀速上升了 1200J. 10m,则钢绳末端移动的速度 总功W登=W有十W期=6000J十1200J= v=三-h=4X10m=0.2m/s 7200J. 11200s 拉力做功的功率P= W急=7200J “奋斗者”号浸没在水中受到的浮力 30s F浮=P本V排g=1.0×103kg/m3×10m3× 240W. 10Nkg=1.0×105N. 雍×100%= (2)滑轮组的机械效率刀一W。 “奋斗者”号浸没在水中时钢绳自由端的拉 力F"-(G+G。-F)= ×(2.25× 6000J 7200J ×100%≈83.3%. 103N+7.5×10N-1.0×10N)=5× (3)不计绳重和机械之间的摩擦，根据7= 10N.“奋斗者”号离开水面前的功率 W粒 G物h G物 W&Gh+G陆h=G十G 可知，机械 p' W'_F's-Fo-5X10'NX0.2 m's= 1×10W 效率达到90%时，90%=G+200N' G物 “奋斗者”号离开水面后的功率 解得G物'=1800N. P-W-B=F0=7.5X10NX0.2m/s 11.解：(1)小轿车静止时对沙滩的压力为 1.5×10W, F压=G=mg=1.2×103kg×10N/kg= 则“奋斗者”号离开水面前后绳端拉力做功 1.2×10N.小轿车静止时对沙滩的压强 的功率的变化量 p=F-1.2X10N △P=P-P'=1.5×101W-1×10W= S0.2m =6×104Pa 5×103W. (2)如图乙所示，2~12s小轿车被匀速拉动 实践 制作“龙骨水车”模型 通过的路程是s1==0.5ms×10s= 【项目实施】(1)①省力增大②在各部件之 5m. 间加润滑油来减小摩擦（合理即可） 绳子自由端移动的距离为s2=2s1=2× (2)柞木 5m=10m.拉力做的总功W。=Fs2=2× 【项目拓展】解：该链斗式输送机在本次工作过 103N×10m=2×10J. 程中，每分钟输出的总功W。=PL= 10000W×60s=6×105J. 眼据)得，有用功w有三W色)三2》 有用功W有=Gh=mgh=4000kg× 10J×90%=1.8×10J. 10N/kg×11.4m=4.56×105 小轿车受到的拉力做功的功率P= W有一 则效率刀= W有×100%= .56×10」× 6×105J 1.8×10J=1800W. 100%=76%. 10s 核心素养·科学探究 12.解：(1)滑轮组吊起“奋斗者”号所做的有用 1.(1)是右(2)8.0(3)F1l1=F2l2费力 功W有=Gh=2.25×103N×10m=2.25× 扫帚扫帚在使用时，动力臂小于阻力臂 10J. (后两空答案不唯一) (2)由图可知，滑轮组绳子承重段数n=4, (4)A(5)C(6)0.5(7)④ 则该滑轮组的机械效率 (8)①400②2③2×10 19