2020中考物理精品解析:功、功率及机械效率的综合计算(含答案)
中考频度:★★★☆☆
难易程度:★★☆☆☆
例题分析:
如图所示,M、N两个滑轮组,在相同时间内,用同样大小的力F1和F2,把物重相等的G1和G2提升相同的高度,如果用η1和η2表示两装置的机械效率,用P1和P2分别表示力F1和F2所做功的功率,(每个滑轮等重)则
A.η1>η2,P1>P2 B.η1<η2,P1<P2
C.η1>η2,P1<P2 D.η1=η2,P1=P2
喜剧片 【参考答案】C
【试题解析】由图可知,M滑轮组由3段绳子承担物重,所以s1=3h1,则:η1=G1h1/3F1h1=G1/3F1,N滑轮组由4段绳子承担物重,所以s2=4h2,则:η2=Gh/Fs=G2h2/4F2h2=G2/4F2,又G1=G2,F1=F2,所以η1>η2;在相同时间内,提升相同的高度,即两物体上升速度相同,所以N绳端移动速度大于M绳端移动速度。根据P=Fv,拉力F相同,所以拉力F2的功率大,即P1<P2。故选C。
【知识补给】
滑轮(组)的机械效率
(一)提升重物问题根据拉力F作用位置不同分为两种情况:
见图1
见图二
(二)水平拉动问题,也根据拉力F作用位置不同分为两种情况:
见图3经典再现:
1、下列说法中正确的是
A.机械效率越高,机械做功一定越快
B.做功越多的机械,机械效率一定越高
C.做功越快的机械,功率一定越大
D.功率越大的机械做功一定越多
2、建筑工人用如下图所示的滑轮组将重为600 N的物体沿水平方向匀速拉动4 m,所用的时间为5 s,所施加的拉力大小为150 N,物体受到的摩擦阻力为重力的0.4倍,则下列说法中错误的是
A.物体受到摩擦力的大小为240 N
B.工人拉力所做的总功为1 800 J
C.工人做的有用功的功率为192 W
D.此滑轮组的机械效率为80%
3、下列说法中正确的是
A.处于静止状态的铁块机械能保持不变
B.功率大的机械,机械效率一定高
C.小车在平衡力的作用下不能保持匀速直线运动状态
D.踢出去的足球在地上越滚越慢,说明物体的运动需要力来维持
4、将动滑轮改为定滑轮使用后,在相同的时间内把同一物体匀速提高相同高度,则改动后与改动前比较
A.节省了力 B.提高了功率
C.降低了效率 D.提高了效率
5、一辆汽车不慎陷入泥坑,司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中,水平拉力F是1×104 N,汽车沿水平方向匀速移动了4 m,滑轮组的机械效率为80%。求:
(1)拉力F做的总功;
(2)有用功为多大?
6、用如图甲所示的滑轮组提升物体M,已知被提升的物体M重为760 N,卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5 m/s的速度匀速提升到10 m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计钢丝绳的重、摩擦力大小。求:
(1)滑轮组提升重物所做的有用功是多少?
(2)滑轮组提升重物的机械效率是多少?
(3)拉力做功的功率是多少?
参考答案:
1、C【解析】AB、机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率大,做功不一定多,故AB错误.C、功率是表示做功快慢的物理量,做功快,说明功率大,故C正确;D、功率是表示做功快慢的物理量,做功快,不一定做功多,故D错。故选C。
2、B【解析】A.地面对物体的摩擦阻力为:f=0.4×600 N=240 N,故A正确;B.拉力F通过的距离:s=2h=2×4 m=8 m,拉力F所做的功为:W总=Fs=150 N×8 m=1 200 J,故B错误;C.克服摩擦力所做的功:W有用=fh=240 N×4 m=960 J;拉力做功的功率为:P=w/t=960J/5S=192 W,故C正确;D.滑轮组的机械效率为:η=W有/W总×100%=960J/1200J×100%=80%,故D正确。
3、A【解析】A.处于静止状态的物体速度为0,动能为0;高度不变重力势能不变,所以机械能不变,故A正确;B.功率越大,表示机械做功越快,单位时间内做的功越多,但机械效率不一定就高,故B错误;C.小车在平衡力的作用下,有可能保持静止也有可能保持匀速直线运动状态,故C错误;D.踢出去的足球在地上时受到阻力作用,越滚越慢,即说明了力是改变物体运动状态的原因,故D错误。
4、D【解析】A.使用动滑轮可以省一半力,使用定滑轮不能省力,故A错误;B.在相同的时间内把同一物体匀速提高相同高度,做的有用功相同,时间相同,功率相同,将动滑轮改为定滑轮使用后,做的额外功少了,所以总功率应该更小了,故B错误;C.动滑轮在提升过程中随物体一起上升,要对动滑轮做额外功,有用功相同,做的总功越多,机械效率越低,故C错误;D.使用定滑轮提升时滑轮的位置不上升,有用功相同,使用定滑轮时做的额外功小,所以机械效率变大,故D正确;故选D。
5、(1)1.2×105 J (2)9.6×104 J
【解析】(1)由图可知,承担车的拉力的绳子股数n=3,
则拉力端移动的距离:s=3s物=3×4 m=12 m,
拉力做的总功:W总=Fs=1×104 N×12 m=1.2×105 J;
(2)由η=w有/w总=80%得对车做的有用功:
W有用=W总×η=1.2×105 J×80%=9.6×104 J。
6、(1)7 600 J (2)95% (3)400 W
【解析】(1)有用功:W有=Gh=760 N×10 m=7 600 J;
(2)货物以0.5 m/s的速度匀速提升到10 m的高度,
根据v=s/t可知:=20 s;
故据图乙可知,此时拉力做的总功是8 000 J,
所以其机械效率是:η=w有/w总×100%=95%;
(3)拉力做功的功率P=w总/t=400 W。
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