第十七讲 功、功率、机械效率
A层·基础练
一、选择题
1.(2024·安顺模拟)《热辣滚烫》于2024年春节大年初一上映后,在全国兴起了一股健身热潮。以下健身活动中,做功的是( )
A.提着哑铃不动
B.举着哑铃不动
C.提着哑铃在水平地面行走
D.举着哑铃做深蹲
2.简单机械在我们生活中应用非常广泛,好动手的小明同学分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度,他们谁做的有用功最多( )
A.杠杆最多 B.斜面最多
C.滑轮组最多 D.一样多
3.如图,大人和小孩分别将5块相同的砖从一楼搬到二楼,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.小孩对砖做功更多
B.小孩对砖做功更快
C.大人对砖做功更多
D.大人对砖做功更快
4. (多项选择)(2024·滨州中考)如图所示装置,工人用250 N的拉力,在30 s内将重为400 N的物体匀速提高了6 m,在此过程中,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度是0.2 m/s
B.拉力做的有用功为2 400 J
C.拉力做功的功率为100 W
D.若用此滑轮提升重500 N的物体,滑轮的机械效率为80%
二、填空题
5.质量为50 kg的雪橇上装载了350 kg的货物,一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前进,将货物运到了3 000 m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是600 N,则货物重力所做的功是 J,马的水平拉力所做的功是 J。
6. (2024·黔南模拟)叉车的使用不仅减轻了人们的工作强度,而且大大地提高了工作效率。如图所示,在某次作业过程中,叉车在10 s内将质量为2 000 kg的货物竖直匀速举高了2 m,则叉车克服货物的重力做功的功率为 W。(g取10 N/kg)
三、实验与科学探究题
7.小梦用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率,得到的数据如表所示(分别用甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量)。
实验 次序 钩码重 力G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端拉 力F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械效 率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 ① ②
(1)表格中,①②两处的数据应该是 、 。
(2)通过比较 (填实验次序)两次实验数据得出结论:使用相同滑轮组提升相同重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(3)分析实验数据可以得出结论:同一滑轮组的机械效率与 有关。
(4)分析2、3实验数据可以发现,钩码所受的重力越大,滑轮组的额外功越多,其原因可能是 。
四、综合应用题
8. (2024·黔东南模拟)如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深12 m,物体重6 000 N,汽车匀速拉绳子时速度为3 m/s,拉力为2.2×103 N,受到地面的阻力为3×103 N。求将物体从井底拉至井口的过程中:
(1)绳子自由端移动的距离是多少
(2)滑轮组的机械效率是多少 (结果保留1位小数)
(3)汽车牵引力做功的功率是多少
B层·能力练
9. (多项选择)如图所示,工人用沿斜面向上大小为500 N的推力,将重800 N的货物从A点匀速推至B点,再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s到达C点。已知AB长3 m,BC长1.2 m,水平台面距地面高1.5 m。则下列判断正确的是( )
A.利用斜面搬运货物主要是为了省功
B.货物在水平台面上运动受到的摩擦力为100 N
C.水平推力做功的功率为60 W
D.斜面的机械效率80%
10. (2024·遵义模拟)跳绳(一分钟正摇双脚跳绳)是遵义市体育中考选考项目之一。质量为50 kg的小李同学在某次跳绳训练中,他的重心离地面的高度h随时间t变化关系的图像如图所示。若他保持图中的跳绳规律不变,连续跳绳1 min克服自身重力做功 J。(g取10 N/kg)
11.如图所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A,10 s匀速前进了2 m,地面对它的摩擦力为120 N,小聪施加的拉力F=100 N(忽略绳重和滑轮重),则滑轮组做的有用功为 J,拉力的功率 W。
12.图甲是1 000架无人机为观众们带来的精彩绝伦的灯光表演。如图乙是某架无人机在某次飞行时做功的情况,请据此在图丙中画出其0~4 s的功率随着时间变化的图像。
C层·拓展练
13.如图所示,小旋用滑轮进行“用重物提升一个人”活动,两侧重物沿竖直方向匀速下降3 m,使小旋和铁板沿竖直方向匀速上升。已知一个重物所受重力为500 N,小旋的质量为60 kg,铁板的质量为10 kg。忽略绳重,不考虑空气阻力,g取10 N/kg。
(1)该滑轮是 (选填“定”或“动”)滑轮;
(2)提升过程中,该装置所做的有用功为 J;
(3)该装置的机械效率为 。 第十七讲 功、功率、机械效率
A层·基础练
一、选择题
1.(2024·安顺模拟)《热辣滚烫》于2024年春节大年初一上映后,在全国兴起了一股健身热潮。以下健身活动中,做功的是(D)
A.提着哑铃不动
B.举着哑铃不动
C.提着哑铃在水平地面行走
D.举着哑铃做深蹲
2.简单机械在我们生活中应用非常广泛,好动手的小明同学分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度,他们谁做的有用功最多(D)
A.杠杆最多 B.斜面最多
C.滑轮组最多 D.一样多
3.如图,大人和小孩分别将5块相同的砖从一楼搬到二楼,在这个过程中,下列说法正确的是(D)
A.小孩对砖做功更多
B.小孩对砖做功更快
C.大人对砖做功更多
D.大人对砖做功更快
4. (多项选择)(2024·滨州中考)如图所示装置,工人用250 N的拉力,在30 s内将重为400 N的物体匀速提高了6 m,在此过程中,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( B、C )
A.绳子自由端移动的速度是0.2 m/s
B.拉力做的有用功为2 400 J
C.拉力做功的功率为100 W
D.若用此滑轮提升重500 N的物体,滑轮的机械效率为80%
二、填空题
5.质量为50 kg的雪橇上装载了350 kg的货物,一匹马拉着雪橇沿着平直的路面匀速前进,将货物运到了3 000 m外的货场。如果雪橇行进中受到的摩擦力是600 N,则货物重力所做的功是 0 J,马的水平拉力所做的功是 1.8×106 J。
6. (2024·黔南模拟)叉车的使用不仅减轻了人们的工作强度,而且大大地提高了工作效率。如图所示,在某次作业过程中,叉车在10 s内将质量为2 000 kg的货物竖直匀速举高了2 m,则叉车克服货物的重力做功的功率为 4×103 W。(g取10 N/kg)
三、实验与科学探究题
7.小梦用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率,得到的数据如表所示(分别用甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量)。
实验 次序 钩码重 力G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端拉 力F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械效 率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.2 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 ① ②
(1)表格中,①②两处的数据应该是 0.4 、 80% 。
(2)通过比较 1、2 (填实验次序)两次实验数据得出结论:使用相同滑轮组提升相同重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(3)分析实验数据可以得出结论:同一滑轮组的机械效率与 提升的物体重力 有关。
(4)分析2、3实验数据可以发现,钩码所受的重力越大,滑轮组的额外功越多,其原因可能是 摩擦力变大 。
四、综合应用题
8. (2024·黔东南模拟)如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深12 m,物体重6 000 N,汽车匀速拉绳子时速度为3 m/s,拉力为2.2×103 N,受到地面的阻力为3×103 N。求将物体从井底拉至井口的过程中:
(1)绳子自由端移动的距离是多少
解:(1)由图可知,n=3,将物体从井底拉至井口的过程中,绳子自由端移动的距离为:
s=nh=3×12 m=36 m;
(2)滑轮组的机械效率是多少 (结果保留1位小数)
解:(2)该滑轮组的机械效率为:
η=====≈90.9%;
(3)汽车牵引力做功的功率是多少
解:(3)因为汽车做匀速直线运动,所以,由力的平衡条件可知,汽车的牵引力:F牵=F+f=2.2×103 N+3×103 N=5.2×103 N,
汽车牵引力做功的功率:
P===F牵v=5.2×103 N×3 m/s=1.56×104 W。
B层·能力练
9. (多项选择)如图所示,工人用沿斜面向上大小为500 N的推力,将重800 N的货物从A点匀速推至B点,再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s到达C点。已知AB长3 m,BC长1.2 m,水平台面距地面高1.5 m。则下列判断正确的是( B、D )
A.利用斜面搬运货物主要是为了省功
B.货物在水平台面上运动受到的摩擦力为100 N
C.水平推力做功的功率为60 W
D.斜面的机械效率80%
10. (2024·遵义模拟)跳绳(一分钟正摇双脚跳绳)是遵义市体育中考选考项目之一。质量为50 kg的小李同学在某次跳绳训练中,他的重心离地面的高度h随时间t变化关系的图像如图所示。若他保持图中的跳绳规律不变,连续跳绳1 min克服自身重力做功 5000 J。(g取10 N/kg)
11.如图所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A,10 s匀速前进了2 m,地面对它的摩擦力为120 N,小聪施加的拉力F=100 N(忽略绳重和滑轮重),则滑轮组做的有用功为 240 J,拉力的功率 40 W。
12.图甲是1 000架无人机为观众们带来的精彩绝伦的灯光表演。如图乙是某架无人机在某次飞行时做功的情况,请据此在图丙中画出其0~4 s的功率随着时间变化的图像。
答:
C层·拓展练
13.如图所示,小旋用滑轮进行“用重物提升一个人”活动,两侧重物沿竖直方向匀速下降3 m,使小旋和铁板沿竖直方向匀速上升。已知一个重物所受重力为500 N,小旋的质量为60 kg,铁板的质量为10 kg。忽略绳重,不考虑空气阻力,g取10 N/kg。
(1)该滑轮是 定 (选填“定”或“动”)滑轮;
(2)提升过程中,该装置所做的有用功为 1 800 J;
(3)该装置的机械效率为 60% 。
