5.3学功、功率与机械效率的计算专题——2021-2022学年华东师大版科学九年级上学期科学（含答案）
文档属性
| 名称 | 5.3学功、功率与机械效率的计算专题——2021-2022学年华东师大版科学九年级上学期科学（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 247.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 华师大版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2021-09-18 15:34:20 | ||
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文档简介
2021-2022学年华师大版科学功、功率与机械效率的计算专题
一．选择题（共7小题）
1．如图所示，工人用滑轮组移动水平地面上的木箱，箱重400N，木箱在100s内被匀速移动了5m，所用的拉力为20N，木箱受到的摩擦力为30N，在此过程中（ ）
A．拉力做功100J，重力做功2000J
B．拉力做功300J，重力做功0J
C．拉力的功率是1W
D．拉力的功率是1.5W
2．如图所示，重为80N的物体在大小为10N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面做匀速直线运动，5s运动了2m。（若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦）则（ ）
A．物体向左运动时，拉力F1的功率P1=4W
B．物体与地面之间的摩擦力f=10N
C．拉力做的功W=20J
D．摩擦力做的功为40J
3．如图所示，物体A重30N，用4N的水平拉力使物体A移动了4米，则拉力F做的功和重力做的功分别为（ ）
A．8J，120J
B．32J，0J
C．8J，0J
D．32J，120J
4．如图所示，用滑轮组把质量为20kg的货物在10s内匀速提高到9m高的楼上，所用拉力为80N，则总功和滑轮组的机械效率分别是（ ）
A．1800J
83.3%
B．2160J
80%
C．2160J
83.3%
D．1800J
80%
5．用如图所示的滑轮组提起物体A，当卷扬机用500N的力拉钢丝绳，使物体A在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．下列判断正确的是（ ）
A．物体A的重力为400
N
B．动滑轮的重力为300N
C．卷扬机做的有用功为1200J
D．卷扬机做功的功率为120W
6．如图，平静的湖面上有两艘小船，绳的一端拴在甲船上，绕过乙船上的滑轮，站在岸上的人用100N的力拉绳子的自由端。如果在40S内甲船向右匀速移动了10m，同时乙船向左匀速移动了4m，则人拉绳子的功率为（ ）
A．35W
B．45W
C．60W
D．70W
7．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为3N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，此时测力计的示数为15N；在物体B下加挂重为9N的物体C后，用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A．B的重力为9N
B．F的大小为15N
C．F做功的功率为0.75W
D．物体A所受滑动摩擦力大小为8N
二．填空题（共5小题）
8．一木块在大小为2牛的水平拉力作用下，10秒内在水平面上沿拉力方向前进1米，拉力做功为 焦，拉力的功率为 瓦；若木块重5牛，在此过程中重力对木块做功为 焦。
9．如图所示，用10N的推力，将桌面上重20N的物体由A处水平推动1m到达B处后，停止推动。物体由于 继续向前运动了0.2m，最后掉到地面C处。在此过程中，推力对物体做功 J；重力对物体做功 J。
10．如图所示，已知物体A重为200N，当物体A匀速上升高度为1m时，绳子移动的距离为
m，若人对绳子的拉力为125N，则动滑轮质量为 kg，人对绳子的拉力做的功为
J．（绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计）
11．如图所示，用力将绳子的B端向上匀速提起，不考虑滑轮摩擦及重力，当拉力为10牛时，物体A的重力为 牛。若10秒内B端向上移动3米，则拉力做功 焦，功率为 瓦。在此过程中A物体受到的合力大小为 。
12．如右图，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了lm。已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中，拉力F的功率是 W，滑轮组的机械效率是 。
三．计算题（共6小题）
13．用如图所示的滑轮组将货物匀速向上提升3m，人的拉力F为200N，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为80%，求：
（1）绳子自由端移动的距离s；
（2）人的拉力F做的功；
（3）货物的重力。
14．如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重为400N的重物，用250N的拉力匀速拉动绳子，在10s内将重物提升5m至井口。求：
（1）工人做的功；
（2）工人做功的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
15．如图，用一长1m的轻质杠杆OB提起一箱货物。已知货物质量为5kg，悬挂点A距离O点20cm，拉力作用在B点，当拉力F与竖直方向成60°角时，杠杆在水平位置平衡。（杠杆质量忽略不计，g取10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）缓缓提起杠杆，使B点上升30cm，此过程F做的功。
16．如图所示，一名运动员用滑轮组匀速提起1200N的重物，拉力做功的功率为1500W．绳子的自由端竖直向下拉的速度为3m/s，地面对人的支持了为N1，不计绳重和摩擦。
（1）作用在绳子自由端的拉力是多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）若用此滑轮组匀速提起2400N的重物时，地面对人的支持力为N2，若N1：N2=6：1时，人的重力是多少？
17．如图所示装置可以用来提升货物，O为杠杆OAB的支点，货物P重为120N，OA长为AB的两倍。在作用于B端竖直向上拉力F的作用下，杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.4m，B端上升的高度为0.6m，拉力F克服杠杆自重所做的额外功为12J，不计支点O处的摩擦阻力。
（1）求拉力所做的有用功W有用和拉力F的大小；
（2）若用此装置将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，求此时拉力所做的总功和杠杆的机械效率η。
18．某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力F随时间t的变化如图乙所示，已知物体的质量为36kg，物体匀速上升的速度始终为1m/s。（不计绳重，摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）求：
（1）物体在提升过程中，尚未露出水面时拉力的功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）物体浸没在水中时受到的浮力；
（4）物体的密度。
2021-2022学年华师大版科学功、功率与机械效率的计算专题
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．B．
2．D。
3．C。
4．C。
5．C。
6．B。
7．B。
二．填空题（共5小题）
8．2；0.2；0。
9．惯性；10；16。
10．2；5；250。
11．20；30；3；0N。
12．100；80%。
三．计算题（共6小题）
13．解：（1）由图知，n=3，绳子自由端移动的距离：
s=nh=3×3m=9m；
（2）人的拉力做的功为
W总=Fs=200N×9m=1800J；
（3）由滑轮组提升货物的机械效率为80%，
由η=可得拉力做的有用功：
W有用=ηW总=80%×1800J=1440J，
由W有用=Gh可得货物的重力：
G===480N。
答：（1）绳子自由端移动的距离为9m；
（2）人的拉力做的功为1800J；
（3）货物的重力为480N。
14．解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，
绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×5m=10m，
拉力做的总功为：
W总=Fs=250N×10m=2500J；
（2）工人做功的功率：
P===250W；
（3）工人做的有用功为：
W有用=Gh=400N×5m=2000J，
则滑轮组的机械效率为：
η=×100%=×100%=80%。
故答案为：（1）工人做的功为2500J；
（2）工人做功的功率为250W；
（3）该滑轮组的机械效率为80%。
15．解：（1）反向延长力F画出力F的作用线，从支点O向力F的作用线作垂线段，可得动力臂OC，如图所示：
在Rt△OBC中，∠OBC=180°﹣90°﹣60°=30°，
动力臂OC=OB=×1m=0.5m=50cm，
货物的重力：
G=mg=5kg×10N/kg=50N，
由杠杆平衡条件可得：
F×OC=G×OA，
则拉力：
F===20N；
（2）缓缓提起杠杆，使B点上升hB=30cm，如图所示：
因为Rt△OA′F∽Rt△OB′E，
所以，
则A点上升高度：
hA=A′F=×B′E=×hB=×30cm=6cm=0.06m，
货物提升的高度h=hA=0.06m，
杠杆质量忽略不计，则拉力F做的功等于提升货物做的功，
W=Fs=Gh=50N×0.06m=3J。
答：（1）拉力F的大小为20N；
（2）缓缓提起杠杆，使B点上升30cm，此过程F做的功为3J。
16．解：（1）由P===Fv可得，绳子自由端的拉力：
F===500N；
（2）由图可知n=3，则拉力端移动的距离s=3h，
滑轮组的机械效率：
η=====×100%=80%；
（3）不计绳重和摩擦，拉力F=（G动+G），则动滑轮重：
G动=3F﹣G=3×500N﹣1200N=300N，
用此滑轮组匀速提起2400N的重物，此时绳端的拉力：
F′=（G动+G′）=（300N+2400N）=900N，
人拉绳子的力与绳子拉人的力是相等的，
人受3个力的作用，即向下的重力、向上的拉力、向上的支持力，
由力的平衡条件可得支持力：N=G人﹣F拉
，则：
N1=G人﹣500N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
N2=G人﹣900N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
N1：N2=6：1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
所以（G人﹣500N）：（G人﹣900N）=6：1，
解得：G人=980N。
答：（1）作用在绳自由端的拉力是500N；
（2）滑轮组的机械效率是80%；
（3）人的重力是980N。
17．解：（1）拉力做的有用功：
W有用1=G1h=120N×0.4m=48J，
拉力做的总功：
W总1=W有用1+W额=48J+12J=60J，
由W总=Fs可得拉力：
F1===100N；
（2）将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，做的有用功：
W有用2=G2h=180N×0.4m=72J，
不计支点O处的摩擦阻力，杠杆的重力不变、杠杆被提升的高度不变，所以额外功不变，
此时拉力做的总功：
W总2=W有用2+W额=72J+12J=84J，
此时杠杆的机械效率：
η2==×100%≈85.7%。
答：（1）拉力所做的有用功为48J，拉力F的大小为100N；
（2）若用此装置将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，此时拉力所做的总功为84J，杠杆的机械效率为85.7%。
18．解：（1）由图可知，滑轮组有2段绳子承担总重，即n=2，
则绳子自由端移动的速度：v绳=2v物=2×1m/s=2m/s，
由图乙可知，尚未露出水面时绳端的拉力：F1=150N，
尚未露出水面时拉力的功率：P=F1v绳=150N×2m/s=300W；
（2）物体的重力：G=mg=36kg×10N/kg=360N，
由图乙可知，物体全部露出水面后绳端的拉力：F2=210N，
不计绳重、摩擦及阻力，由F=（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动=nF2﹣G=2×210N﹣360N=60N；
（3）由图知，物体浸没在水中时，绳端的拉力：F1=150N，
因物体A还受浮力作用，所以由滑轮组的省力公式可得：
F1===150N，
解得：F浮=120N；
（4）由F浮=ρ液gV排可得，物体A的体积：
V=V排===1.2×10﹣2m3，
物体A的密度：
ρA===3×103kg/m3。
答：（1）物体在提升过程中，尚未露出水面时拉力的功率为300W；
（2）动滑轮的重力为60N；
（3）物体浸没在水中时受到的浮力为120N；
（4）物体的密度为3×103kg/m3。
一．选择题（共7小题）
1．如图所示，工人用滑轮组移动水平地面上的木箱，箱重400N，木箱在100s内被匀速移动了5m，所用的拉力为20N，木箱受到的摩擦力为30N，在此过程中（ ）
A．拉力做功100J，重力做功2000J
B．拉力做功300J，重力做功0J
C．拉力的功率是1W
D．拉力的功率是1.5W
2．如图所示，重为80N的物体在大小为10N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面做匀速直线运动，5s运动了2m。（若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦）则（ ）
A．物体向左运动时，拉力F1的功率P1=4W
B．物体与地面之间的摩擦力f=10N
C．拉力做的功W=20J
D．摩擦力做的功为40J
3．如图所示，物体A重30N，用4N的水平拉力使物体A移动了4米，则拉力F做的功和重力做的功分别为（ ）
A．8J，120J
B．32J，0J
C．8J，0J
D．32J，120J
4．如图所示，用滑轮组把质量为20kg的货物在10s内匀速提高到9m高的楼上，所用拉力为80N，则总功和滑轮组的机械效率分别是（ ）
A．1800J
83.3%
B．2160J
80%
C．2160J
83.3%
D．1800J
80%
5．用如图所示的滑轮组提起物体A，当卷扬机用500N的力拉钢丝绳，使物体A在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．下列判断正确的是（ ）
A．物体A的重力为400
N
B．动滑轮的重力为300N
C．卷扬机做的有用功为1200J
D．卷扬机做功的功率为120W
6．如图，平静的湖面上有两艘小船，绳的一端拴在甲船上，绕过乙船上的滑轮，站在岸上的人用100N的力拉绳子的自由端。如果在40S内甲船向右匀速移动了10m，同时乙船向左匀速移动了4m，则人拉绳子的功率为（ ）
A．35W
B．45W
C．60W
D．70W
7．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为3N，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动，此时测力计的示数为15N；在物体B下加挂重为9N的物体C后，用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A．B的重力为9N
B．F的大小为15N
C．F做功的功率为0.75W
D．物体A所受滑动摩擦力大小为8N
二．填空题（共5小题）
8．一木块在大小为2牛的水平拉力作用下，10秒内在水平面上沿拉力方向前进1米，拉力做功为 焦，拉力的功率为 瓦；若木块重5牛，在此过程中重力对木块做功为 焦。
9．如图所示，用10N的推力，将桌面上重20N的物体由A处水平推动1m到达B处后，停止推动。物体由于 继续向前运动了0.2m，最后掉到地面C处。在此过程中，推力对物体做功 J；重力对物体做功 J。
10．如图所示，已知物体A重为200N，当物体A匀速上升高度为1m时，绳子移动的距离为
m，若人对绳子的拉力为125N，则动滑轮质量为 kg，人对绳子的拉力做的功为
J．（绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计）
11．如图所示，用力将绳子的B端向上匀速提起，不考虑滑轮摩擦及重力，当拉力为10牛时，物体A的重力为 牛。若10秒内B端向上移动3米，则拉力做功 焦，功率为 瓦。在此过程中A物体受到的合力大小为 。
12．如右图，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了lm。已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中，拉力F的功率是 W，滑轮组的机械效率是 。
三．计算题（共6小题）
13．用如图所示的滑轮组将货物匀速向上提升3m，人的拉力F为200N，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为80%，求：
（1）绳子自由端移动的距离s；
（2）人的拉力F做的功；
（3）货物的重力。
14．如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重为400N的重物，用250N的拉力匀速拉动绳子，在10s内将重物提升5m至井口。求：
（1）工人做的功；
（2）工人做功的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
15．如图，用一长1m的轻质杠杆OB提起一箱货物。已知货物质量为5kg，悬挂点A距离O点20cm，拉力作用在B点，当拉力F与竖直方向成60°角时，杠杆在水平位置平衡。（杠杆质量忽略不计，g取10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）缓缓提起杠杆，使B点上升30cm，此过程F做的功。
16．如图所示，一名运动员用滑轮组匀速提起1200N的重物，拉力做功的功率为1500W．绳子的自由端竖直向下拉的速度为3m/s，地面对人的支持了为N1，不计绳重和摩擦。
（1）作用在绳子自由端的拉力是多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）若用此滑轮组匀速提起2400N的重物时，地面对人的支持力为N2，若N1：N2=6：1时，人的重力是多少？
17．如图所示装置可以用来提升货物，O为杠杆OAB的支点，货物P重为120N，OA长为AB的两倍。在作用于B端竖直向上拉力F的作用下，杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.4m，B端上升的高度为0.6m，拉力F克服杠杆自重所做的额外功为12J，不计支点O处的摩擦阻力。
（1）求拉力所做的有用功W有用和拉力F的大小；
（2）若用此装置将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，求此时拉力所做的总功和杠杆的机械效率η。
18．某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力F随时间t的变化如图乙所示，已知物体的质量为36kg，物体匀速上升的速度始终为1m/s。（不计绳重，摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）求：
（1）物体在提升过程中，尚未露出水面时拉力的功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）物体浸没在水中时受到的浮力；
（4）物体的密度。
2021-2022学年华师大版科学功、功率与机械效率的计算专题
参考答案与试题解析
一．选择题（共7小题）
1．B．
2．D。
3．C。
4．C。
5．C。
6．B。
7．B。
二．填空题（共5小题）
8．2；0.2；0。
9．惯性；10；16。
10．2；5；250。
11．20；30；3；0N。
12．100；80%。
三．计算题（共6小题）
13．解：（1）由图知，n=3，绳子自由端移动的距离：
s=nh=3×3m=9m；
（2）人的拉力做的功为
W总=Fs=200N×9m=1800J；
（3）由滑轮组提升货物的机械效率为80%，
由η=可得拉力做的有用功：
W有用=ηW总=80%×1800J=1440J，
由W有用=Gh可得货物的重力：
G===480N。
答：（1）绳子自由端移动的距离为9m；
（2）人的拉力做的功为1800J；
（3）货物的重力为480N。
14．解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，
绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×5m=10m，
拉力做的总功为：
W总=Fs=250N×10m=2500J；
（2）工人做功的功率：
P===250W；
（3）工人做的有用功为：
W有用=Gh=400N×5m=2000J，
则滑轮组的机械效率为：
η=×100%=×100%=80%。
故答案为：（1）工人做的功为2500J；
（2）工人做功的功率为250W；
（3）该滑轮组的机械效率为80%。
15．解：（1）反向延长力F画出力F的作用线，从支点O向力F的作用线作垂线段，可得动力臂OC，如图所示：
在Rt△OBC中，∠OBC=180°﹣90°﹣60°=30°，
动力臂OC=OB=×1m=0.5m=50cm，
货物的重力：
G=mg=5kg×10N/kg=50N，
由杠杆平衡条件可得：
F×OC=G×OA，
则拉力：
F===20N；
（2）缓缓提起杠杆，使B点上升hB=30cm，如图所示：
因为Rt△OA′F∽Rt△OB′E，
所以，
则A点上升高度：
hA=A′F=×B′E=×hB=×30cm=6cm=0.06m，
货物提升的高度h=hA=0.06m，
杠杆质量忽略不计，则拉力F做的功等于提升货物做的功，
W=Fs=Gh=50N×0.06m=3J。
答：（1）拉力F的大小为20N；
（2）缓缓提起杠杆，使B点上升30cm，此过程F做的功为3J。
16．解：（1）由P===Fv可得，绳子自由端的拉力：
F===500N；
（2）由图可知n=3，则拉力端移动的距离s=3h，
滑轮组的机械效率：
η=====×100%=80%；
（3）不计绳重和摩擦，拉力F=（G动+G），则动滑轮重：
G动=3F﹣G=3×500N﹣1200N=300N，
用此滑轮组匀速提起2400N的重物，此时绳端的拉力：
F′=（G动+G′）=（300N+2400N）=900N，
人拉绳子的力与绳子拉人的力是相等的，
人受3个力的作用，即向下的重力、向上的拉力、向上的支持力，
由力的平衡条件可得支持力：N=G人﹣F拉
，则：
N1=G人﹣500N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
N2=G人﹣900N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
N1：N2=6：1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
所以（G人﹣500N）：（G人﹣900N）=6：1，
解得：G人=980N。
答：（1）作用在绳自由端的拉力是500N；
（2）滑轮组的机械效率是80%；
（3）人的重力是980N。
17．解：（1）拉力做的有用功：
W有用1=G1h=120N×0.4m=48J，
拉力做的总功：
W总1=W有用1+W额=48J+12J=60J，
由W总=Fs可得拉力：
F1===100N；
（2）将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，做的有用功：
W有用2=G2h=180N×0.4m=72J，
不计支点O处的摩擦阻力，杠杆的重力不变、杠杆被提升的高度不变，所以额外功不变，
此时拉力做的总功：
W总2=W有用2+W额=72J+12J=84J，
此时杠杆的机械效率：
η2==×100%≈85.7%。
答：（1）拉力所做的有用功为48J，拉力F的大小为100N；
（2）若用此装置将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，此时拉力所做的总功为84J，杠杆的机械效率为85.7%。
18．解：（1）由图可知，滑轮组有2段绳子承担总重，即n=2，
则绳子自由端移动的速度：v绳=2v物=2×1m/s=2m/s，
由图乙可知，尚未露出水面时绳端的拉力：F1=150N，
尚未露出水面时拉力的功率：P=F1v绳=150N×2m/s=300W；
（2）物体的重力：G=mg=36kg×10N/kg=360N，
由图乙可知，物体全部露出水面后绳端的拉力：F2=210N，
不计绳重、摩擦及阻力，由F=（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动=nF2﹣G=2×210N﹣360N=60N；
（3）由图知，物体浸没在水中时，绳端的拉力：F1=150N，
因物体A还受浮力作用，所以由滑轮组的省力公式可得：
F1===150N，
解得：F浮=120N；
（4）由F浮=ρ液gV排可得，物体A的体积：
V=V排===1.2×10﹣2m3，
物体A的密度：
ρA===3×103kg/m3。
答：（1）物体在提升过程中，尚未露出水面时拉力的功率为300W；
（2）动滑轮的重力为60N；
（3）物体浸没在水中时受到的浮力为120N；
（4）物体的密度为3×103kg/m3。