北师大版物理八年级下册课课练：专题训练 功、功率和机械效率的综合计算（含答案）

专题训练 [功、功率和机械效率的综合计算]
类型一　利用滑轮、滑轮组提升重物
1.(2021南京)用定滑轮匀速提升质量为10 kg的物体,所用的拉力为110 N,物体在2 s内升高了0.5 m,此过程中的有用功是　　　　J,定滑轮的机械效率是　　　　(结果精确到0.1%),拉力的功率是　　　　W。(g取10 N/kg)
2.(2021菏泽)如图图所示,用动滑轮提起一重为80 N的物体,在10 s内将物体匀速提升5 m,已知动滑轮重20 N,则(不计绳重和摩擦) (　　)
　
A.手对绳子的拉力为40 N
B.拉力做功的功率为50 W
C.手拉绳子移动的速度为0.5 m/s
D.该装置的机械效率为60%
3.(2021苏州)如图图所示是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400 N的拉力作用下,使质量为70 kg的建筑材料在10 s内匀速竖直上升了2 m。不计绳重和摩擦,g取
10 N/kg。求:
(1)拉力的功率。
(2)滑轮组的机械效率。
(3)动滑轮的重力。
类型二　利用滑轮组水平拉物体
4.(2021衡阳)(多选)如图图所示,一名同学用滑轮组拉着重450 N的物体A,使它5 s内在水平地面上匀速前进了1 m,水平拉力F=75 N,若物体与地面间的摩擦力是物重的0.2,下列说法正确的是 (　　)
A.他做的总功是150 J
B.他做的有用功是450 J
C.拉力做功的功率是15 W
D.该滑轮组的机械效率是60%
5.(2021玉林)如图图所示,在F=200 N的拉力作用下,物体A以2 m/s的速度沿水平地面做匀速直线运动,若滑轮组所做有用功的功率为960 W,则地面对物体的摩擦力为
　　　　N,该滑轮组的机械效率为　　　　。(忽略绳子和滑轮的重力)
6.(2021枣庄)如图图所示,工人师傅用150 N的拉力,使重为1000 N的物体以0.2 m/s的速度在水平地面上沿水平方向做匀速直线运动,已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2。不计绳重及滑轮摩擦,求:
(1)工人师傅拉力的功率。
(2)动滑轮的重力。
(3)若物重增大到2000 N,则该滑轮组的机械效率是多少。
7.工人师傅利用如图图甲所示的滑轮组搬运放在水平地面上的石材。石材的质量为1.8×103 kg,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%,不计滑轮重和绳重,求:(g取10 N/kg)
(1)石材受到的摩擦力。
(2)在石材运动40 s的过程中,工人做的有用功。
(3)在石材运动40 s的过程中,工人作用在绳子自由端的拉力F。
类型三　利用斜面提升物体
8.工人师傅常利用斜面将重物搬上汽车,如图图所示。已知汽车车厢高h=1.2 m,木板长s=2.5 m,箱子重1000 N,工人沿斜面方向向上的推力是600 N。求:
(1)工人师傅将箱子从斜面底端推到顶端做的有用功。
(2)斜面的机械效率。
(3)工人师傅将箱子从斜面底端推到顶端用时6 s,推力做功的功率。
(4)箱子受到斜面的摩擦力。
类型四　生活中的简单机械
9.如图图所示是某型号的小型家用起吊机(适用于农村和小型企业),其相关参数如图图下表所示。若用此起吊机吊着质量为200 kg的物体匀速上升,正常工作30 s,求:(g取10 N/kg)
(1)物体上升的高度。
(2)起吊机对物体做的有用功。
(3)此过程中起吊机的机械效率。(结果精确到0.1%)
额定负载/kg 电机功率/W 起升速度 /(m·min-1)
200 850 12
答案
功、功率和机械效率的综合计算
1.50　90.9%　27.5　 有用功:W有用=Gh=mgh=10 kg×10 N/kg×0.5 m=50 J。因为是定滑轮,所以总功:W总=Fh=110 N×0.5 m=55 J,则机械效率:η===0.909=90.9%;拉力的功率:P===27.5 W。
2.B　 由图可知,该滑轮为动滑轮,则n=2,不计绳重和摩擦,则手对绳子的拉力F=(G+G动)=×(80 N+20 N)=50 N,故A错误;当物体被提升5 m时,绳子自由端移动的距离:s=nh=2×5 m=10 m,手拉绳子移动的速度:v===1 m/s,拉力F的功率:P===Fv=
50 N×1 m/s=50 W,故B正确、C错误;该装置的机械效率:η====0.8=80%,故D错误。
3.(1)由图可知,动滑轮上绳子的有效段数n=2,
绳子自由端移动的距离:s=nh=2×2 m=4 m,
拉力做的总功:W总=Fs=400 N×4 m=1600 J,
拉力的功率:P===160 W。
(2)建筑材料的重力:G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,
有用功:W有用=Gh=700 N×2 m=1400 J,
滑轮组的机械效率:η===0.875=87.5%。
(3)不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=nF-G=2×400 N-700 N=100 N。
4.AD　 由图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离:s=nsA=2×1 m=2 m,拉力F做的总功:W总=Fs=75 N×2 m=150 J,故A正确;物体A受到的摩擦力:f=0.2G=0.2×450 N=90 N,有用功:W有用=fsA=90 N×1 m=90 J,故B错误;拉力做功的功率:P===30 W,故C错误;该滑轮组的机械效率:η===0.6=60%,故D正确。
5.480　80%　 (1)由P有用===fv物可得,地面对物体的摩擦力:f===
480 N;(2)由图可知,动滑轮上绳子的有效段数n=3,则该滑轮组的机械效率:η======0.8=80%。
6.(1)由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,则绳子自由端移动的速度:
v=nv物=2×0.2 m/s=0.4 m/s,
拉力的功率:P===Fv=150 N×0.4 m/s=60 W。
(2)物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2,则物体受到的摩擦力:f=0.2G=0.2×
1000 N=200 N,绳子对动滑轮的拉力F″=200 N,
物体在水平地面上做匀速直线运动,受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则拉动物体的力为F'=f=200 N,不计绳重及滑轮摩擦,根据F=(G+G动)可知,动滑轮的重力:G动=nF-F″=2×
150 N-200 N=100 N。
(3)若物重增大到2000 N,则水平方向上拉动物体的力:F大=f'=0.2G'=0.2×2000 N=400 N,设物体在水平方向上移动的距离为l,则动滑轮上升的高度为l,此时该滑轮组的机械效率:η=====0.8=80%。
7.(1)石材沿水平方向做匀速直线运动,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)石材运动的速度:v===0.1 m/s,石材40 s运动的距离:s1=vt1=0.1 m/s×40 s=4 m,有用功:W有用=fs1=1.8×103 N×4 m=7.2×103 J。
(3)石材运动40 s,拉力F做的总功:
W总===9.6×103 J,
拉力F的大小:
F====800 N。
8.(1)工人师傅做的有用功:
W有用=Gh=1000 N×1.2 m=1200 J。
(2)工人师傅做的总功:W总=Fs=600 N×2.5 m=1500 J。
斜面的机械效率:η===0.8=80%。
(3)推力做功的功率:P===250 W。
(4)克服摩擦做的额外功:W额外=W总-W有用=1500 J-1200 J=300 J。
根据W额外=fs可得,箱子受到斜面的摩擦力:
f===120 N。
9.(1)物体上升的速度:v=12 m/min=0.2 m/s,
根据v=可知,物体上升的高度:
h=vt=0.2 m/s×30 s=6 m。
(2)起吊机对物体做的有用功:
W有用=Gh=mgh=200 kg×10 N/kg×6 m=12000 J。
(3)电动机所做的总功:
W总=Pt=850 W×30 s=25500 J。
则起吊机的机械效率:
η===0.471=47.1%。