沪科版物理八年级全一册（下）同步练习：第十章　机械与人 专题训练 功、功率与机械效率的综合问题（Word 含答案）

专题训练(七)　功、功率与机械效率的综合问题
类型一　功和功率的计算
1.如图所示,用50 N的水平拉力F拉着物体在2 s内沿水平方向前进了4 m,下列说法中正确的是 (　　)
A.拉力做的功为零
B.拉力做功的功率为零
C.拉力做的功为100 J
D.拉力做功的功率为100 W
2.爷爷与小丽进行爬楼比赛,他们都从1楼上到6楼,爷爷的体重是小丽体重的2倍,爷爷所用的时间是小丽所用时间的2倍。若爷爷做功为W1,功率为P1,小丽做功为W2,功率为P2,则下列判断正确的是 (　　)
A.W1∶W2=1∶1 B.W1∶W2=4∶1
C.P1∶P2=1∶1 D.P1∶P2=4∶1
3.2018年6月29日,一则题为《20秒60级台阶　他抱着晕倒的女士冲向医院》的新闻报道(如图所示)让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨岩刷屏全国。在这20 s内,朱墨岩登台阶的平均功率接近(　　)
A.5.5 W B.55 W
C.550 W D.5500 W
4.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12 km,用时10 min。已知该电动汽车的总质量为1.6×103 kg,行驶中受到的阻力为车重的0.05,此过程中该车牵引力做的功为　　　　　J,牵引力做功的功率为　　　　kW。(g取10 N/kg)
5.(2020济宁)塔吊是一种常见的起重设备,如图所示是塔吊的示意图。电动起重机在
2 min内将质量为3 t的物体匀速提升30 m,又用1 min使物体在水平方向平移15 m。求:(g取10 N/kg)
(1)吊物体的钢丝绳在3 min内对物体所做的功。
(2)吊物体的钢丝绳在3 min内对物体所做功的功率。
类型二　机械效率的计算
6.如图所示,由于使用杠杆时摩擦非常小,故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。某人用杠杆将一个质量为18 kg的物体匀速提升了0.5 m,则他所做的有用功是　　　J。若在此过程中杠杆的机械效率为90%,则他做的总功是　　　J,额外功是　　　　J。(g取10 N/kg)
7.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运质量为1.8×103 kg的石材,石材在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动,其路程随时间变化的图像如图图乙所示。石材在水平方向上受到的摩擦力为石材重力的0.1,滑轮组的机械效率为75%,求:(g取10 N/kg,不计绳重和滑轮重)
(1)石材受到的摩擦力。
(2)在石材移动40 s的过程中,工人做的有用功。
(3)在石材移动40 s的过程中,工人作用在绳子自由端的拉力。
8.工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600 N的货物匀速提升了2 m,所做的总功为1500 J。求:
(1)此时该滑轮组的机械效率。
(2)当他用400 N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,则被提升货物的重力为多少。
9.将重为200 N的物块由斜面底端匀速拉到顶端,如图所示。已知平行于斜面的拉力为120 N,物体移动的距离为2 m,升高1 m。求:
(1)斜面的机械效率。
(2)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
类型三　功、功率与机械效率的综合计算
10.质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图图乙所示,不计绳重及滑轮摩擦。求:(g取10 N/kg)
(1)若工人在1 min内将货物匀速向上提升了6 m,作用在绳子自由端的拉力为400 N,拉力做功的功率是多少。
(2)动滑轮的重力。
(3)此滑轮组机械效率的最大值。
答案
专题训练(七)　功、功率与机械效率的综合问题
1.D　 拉力做的功:
W=Fs=50 N×4 m=200 J;
拉力做功的功率:P===100 W。
2.C　 ===;==×=×=。
3.C　 朱墨岩的体重大约为600 N,女士的体重大约为500 N,60级台阶的高度:h=60×0.15 m=9 m,朱墨岩抱着晕倒的女士登台阶所做的功:W=Gh=(600 N+500 N)×9 m=
9900 J,平均功率P===495 W,与550 W相差不大,故C正确。
4.9.6×106　16
5.(1)钢丝绳竖直提升物体时做的功:W=Gh=mgh=3×103 kg×10 N/kg×30 m=9×105 J,钢丝绳吊着物体水平移动时,拉力与物体的运动方向垂直,此时拉力不做功,故钢丝绳在3 min内对物体做的功为9×105 J。
(2)钢丝绳对物体做功的功率:P===5×103 W。
6.90　100　10
物体的重力:
G=mg=18 kg×10 N/kg=180 N,
人做的有用功:W有=Gh=180 N×0.5 m=90 J。
由η=×100%得,
人做的总功:W总===100 J。
因为W总=W有+W额,
所以W额=W总-W有=100 J-90 J=10 J。
7.(1)石材受到的摩擦力:f=0.1G=0.1mg=0.1×1.8×103 kg×10 N/kg=1.8×103 N。
(2)石材的速度:v===0.1 m/s,石材移动40 s通过的距离:s2=vt2=0.1 m/s×40 s=4 m,工人做的有用功:W有=fs2=1.8×103 N×4 m=7.2×103 J。
(3)工人做的总功:W总===9.6×103 J,由图甲可知,与动滑轮相连的绳子的股数n=3,拉力:F====800 N。
8.(1)工人所做的有用功:W有=Gh=600 N×2 m=1200 J,由题知,工人所做的总功为1500 J,则滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%。
(2)当他用400 N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,则有用功占总功的85%,即η'=85%,
由图知,n=3,滑轮组的机械效率:η'=×100%=×100%=×100%=×100%,所以,此时被提升的物重:G'=3η'F=3×85%×400 N=1020 N。
9.(1)拉力做的总功:
W总=Fs=120 N×2 m=240 J,
拉力做的有用功:
W有=Gh=200 N×1 m=200 J,
斜面的机械效率:
η=×100%=×100%≈83.3%。
(2)摩擦力所做的额外功:
W额=W总-W有=240 J-200 J=40 J,
物块所受的摩擦力:f===20 N。
10.(1)由图可知,有三股绳子承担物重,绳子自由端移动的距离s=3h=3×6 m=18 m,拉力做功的功率:P====120 W。
(2)由图乙可知,当G=300 N时,η=60%,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%,代入数据得60%=×100%,解得动滑轮的重力:G动=200 N。
(3)最大拉力:F大=G人=mg=60 kg×10 N/kg=600 N,运送货物的最大重力:G'=3F大-G动=3×600 N-200 N=1600 N,最大机械效率:η'=×100%=×100%≈88.9%。