2012中考物理总复习第9讲功率与机械效率

第九讲 功率与机械效率
知识梳理:
1． 功
（1）做功的两个因素：一是 ，二是 。
（2）功的计算公式： ； 。
（3）功的单位： ； 。
2 ． 功率
（1）意义：功率是表示 的物理量。
（2）定义： 。
（3）公式： ； 。
( 4 ）单 位 ： ； 。
3．机械效率
（1）有用功、额外功和总功：
①有用功：对人们有用的功叫 功。
②额外功：对人们无用的但又不得不做的功叫 功。
③总功： 与 之和。
（2）机械效率
①定义: 与 的比值，用希腊字母“η”表示。
②公式： ； ； 。
③机械效率总是 ，因为 。
（3） 测滑轮组的机械效率
①实验原理：
②测量的物理量：物体的重 、上升的高度 、弹簧测力计 向上移动的距离 ，弹簧测力计的示数 。
③实验的器材：钩码、铁架台、细线、滑轮、 、 。
④提高滑轮组机械效率的方法：
同一滑轮组，载重 ，机械效率 。
b．相同载重的情况下，动滑轮重力 ，机械效率 。
c．改进机械结构，在滑轮的转轴上加润滑油，以减小摩擦阻力，提高机械效率。
典例分析：
【例1】（2011四川广安）在图1的四种情境中，人对物体做功的是（ 　　）
A．提着水桶在水平地面上匀速前进 B．扛着米袋慢慢爬上楼梯
C．用力推汽车，汽车没动 D．举着杠铃原地不动
【练习1-1】（2011北京）小阳打排球，排球离开手后向上运动到一定高度又落回地面。不计空气阻力，关于排球离开手后的运动过程，下列说法中正确的是（ ）
A．排球在上升过程中，小阳对排球做功
B．排球在下落过程中，排球的重力势能变小
C．排球在上升过程中，排球受到的力的方向竖直向下
D．排球在下落过程中，排球所受的重力做功越来越快
【练习1-2】（2009重庆）如图2所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是( )
A.文具盒所受重力对它做了功
B．文具盒所受支持力对它做了功
C．文具盒所受的推力F对它做了功
D．在此过程中没有力对文具盒做功
【例2】（2011天津）粗糙斜面高度为h，长为l，用沿斜面向上的力把重为G的物体由斜面底端匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做的功为W，则（ ）
　 A．拉力大小为hG/l B．拉力大小为W/l
C．物体所受摩擦力大小为（W-hG）/l D．物体所受摩擦力大小为（W-lG）/h
【练习2-1】（2011山东济宁）一个重200N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25m，拉力撤销后，物体由于惯性又前进了10m。若拉力做的功为500J,则拉力的大小为 N。
【练习2-2】（2010广东梅州）如图3所示，物体A的质量m =12kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长。求：
（1）物体A与水平面间摩擦力f的大小；
（2）拉力F的大小；
（3）物体A运动10s的过程中，拉力F所做的功。
【例3】（2010年广东茂名）关于做功和功率的说法中正确的是（ ）
A．有力作用在物体上，力—定对物体做功
B．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，没有力做功
C．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多
D．力对物体做功越多，功率就越大
【练习3-1】（2010年浙江宁波）学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是（ ）
①控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。
②控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。
③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。
A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③
【练习3-2】（2011沈阳）举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠钤举起，如果他们对杠钤所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是 ( )
A．W1=W2 P 1=P2 B．W1> W2 P 1>P2
C．W1> W2 P 1=P2 D．W1< W2 P 1【练习3-3】(2009株洲)提高机车的额定功率是铁路进一步提速要解决的一个重要课题。机车的输出功率等于牵引力与速度的乘积。若列车所受阻力与速度成正比，那么，列车提速前后分别以最高时速120 km和180 km在平直轨道上匀速行驶时，机车的输出功率之比为（ ）
A．2﹕3 B．3﹕2 C．4﹕9 D．9﹕4
【例4】（2011成都）（6分）为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图3（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图3（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图3（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。
（2）在1~2s内，拉力F做的功W。
（3）在0~1s内，重物对地面的压强p。
【练习4-1】(2011广东)用如图4所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m，所用拉力是250N。在这个过程中，求：
（1）有用功是多少？
（2）拉力的功率是多少
（3）滑轮组机械效率是多少
【练习4-2】（2010兰州）如图5所示，物重G为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来，求：
（1）所需拉力F是多少？ （2）机械的总功率是多少？
【例5】（2011宿迁）在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图6所示的三次测量，数据记录如下：
实验序号 钩码重/N 动滑轮重/N 拉力/N 钩码上升的高度/m 测力计移动的距离/m 有用功/J 总功/J 机械效率/%
① 4 0.5 2.3 0.2 0.4 0.8 0.92 87.0
② 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8 1.0 80.0
③ 6 0.5 3.3 0.2 0.4 （a） （b） （c）
完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：（a） ；
（b） ； （c） ．
（2）通过比较 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重 （选填“有关” 或“无关”）．
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是 的（选填“正确” 或“错误”）．
【练习5-1】（2011年福州市）如图7所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。
（1）实验时要竖直向上且＿＿＿＿拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是＿＿＿＿＿N，则滑轮组的机械效率是＿＿＿＿＿。
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将＿＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【练习5-2】华在斜面上每次都匀速拉动物块(如图8)实验数据记录如下：
实验次数 斜面倾角θ 物重G/N 物块上升高度h/m 拉力F/N 移动距离S/m 机械效率η
1 300 5.0 0.25 3.4 0.50 73.5％
2 400 5.0 0.35 4.2 0.50 83.8％
3 500 10.0 0.35 8.4 0.50
(1)根据表中数据可求出第3次实验的有用功是______J，总功是______J，机械效率为_____。
(2)分析表中数据，可以得出的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需的拉力越______，斜面的机械效率越______，斜面的机械效率与物重_______ (填“有关”或“无关”)。
中考对接:
1.（2011赤峰市）物理学中，常用新的物理量对不同事物进行比较，比如要比较物体运动的快慢，需要引入速度；要比较做功的快慢，需要引入 ；要比较压力的作用效果，需要引入 。
２．（2011潍坊）小红家正在装修房子，她设计了如图9所示的搬运方案，帮助工人师傅将沙子、水泥等材料运到四楼阳台。四楼阳台到地面的距离为9m，若工人用500N的力将重为800N的材料提到四楼阳台，他做的有用功是_________J，该装置的机械效率=_________。
３．（2011自贡）某学习小组对一辆平直公路上做直线运动的小车进行观察研究。他们记录了小车在某段时间内通过的路程与所用的时间，并根据记录的数据绘制了路程与时间的关系图像如图10所示。根据图像可知，2-5s内，小车的平均速度是____________；若小车受到的牵引力为200N，5-7s内小车牵引力的功率是___________。
４．（2011哈尔滨）如图11所示，小聪用桶、小明用口袋，各装重120 N的砂子从一楼运上三楼.小聪做的有用功为 J，小聪与小明所用机械的效率之比为 .(不计绳重及摩擦)　
５．（2011年杭州市） 如图12所示，小王用两个相同的滑轮组（摩擦不计），分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度，其中Gl > G2，则所用的拉力F1 F2（选填“＞”、“＜”或“=”），其机械教率η1 η2填“＞”、“＜”或“=’）
6．（2011柳州）下列过程，哪个情况小明对桶做了功（ ）
A．小明提着桶站立不动 B．小明提着桶水平移动
C．小明提着桶站在匀速水平运动的车厢内 D．小明提着桶站在匀速向上运动的电梯内
7．(2011威海)图13中是一个两面光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点，所需拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则：（ ）
A．FA＝FB，WA＝WB　　 B.FA＜FB，WA＝WB
C．FA＜FB，WA＜WB　 D.FA＞FB，WA＞WB　
8．(2011年广州市)用图14甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N，绳重和摩擦力不计。则（ ）
A．手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙
B．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙
9．（2011宁夏）如图15所示，拉力F=125Ｎ，在10s内将重物匀速提升2m，滑轮组的机械效率是80%。则下列说法正确的是 （ ）
A. 绳子自由端移动距离为6m
B.物体重是375Ｎ
C. 拉力F做的功是250Ｊ
D. 拉力F的功率为25W
10．(09成都)如图16所示，工人利用动滑轮在10 s内将重为100 N的重物（包括桶）沿竖直方向匀速向上提升了5m。若该动滑轮重10 N，忽略绳与滑轮 之间的摩擦，不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
A．提升过程中，绳的拉力F做了500 J的功
B．提升过程中，绳的拉力F做了550 J的功
C．提升过程中，绳的拉力F做功的功率是50 W
D．该滑轮装置的机械效率是100%
11．（2010年山东德州）一位父亲与他5岁的儿子磊磊一起上楼回家，对此，下列说法中错误的是（ ）
A．爬相同的楼梯，儿子体重小做的功少
B．爬相同的楼梯，父亲体重大做的功多
C．爬相同的楼梯，儿子比父亲先到达，儿子的功率一定大
D．爬相同的楼梯, 父亲比儿子先到达，父亲的功率一定大
12．（2011株洲）用大小不同的甲、乙两个力拉同—物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离S的关系图像如图17，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是（ ）
A．F甲 >F乙 　　
B．F甲 ＜F乙
C．F甲 ＝F乙
D．条件不足，无法判断。
13．如图18是使用汽油打捞水下重物示意图，在重物从水底拉到井口的过程中，汽车以恒定速度向右运动，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，四位同学画出了汽车功率（P）随时间（t）变化的图象，其中正确的是（ ）
　　
14.（2011包头）如图19所示，斜面长6 m，高3m，用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2 m，下列说法正确的是（ 　　 ）
A．滑轮组的机械效率是40%
B．物体重300N
C．拉力F做的功是600J
D．拉力F的功率是40W
15.（09河南）是小松同学测定滑轮组机械效率的实验装置，小松同学实验中测量的有关数据如下表所示：
次数 钩码重G／N 钩码上升的高度h／m 拉力F／N 细线自由端移动的距离s／m 机械效率η/%
1 2.0 0.03 1.6 0.06
2 3.0 0.05 0.1 75
⑴请你根据表中数据在图20中画出实验时滑轮组的绕线情况，并填好表中的空格。
⑵若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
⑶小松在实验过程中，应当 向下拉动弹簧测力计，才能通过弹簧测力计准确读出拉力的大小。
16．（2011年襄樊市）体育活动中也包含很多物理知识。下表是杨威同学的一次体育测试成绩
请你根据表格中提供的信息进行下列有关计算：(g取10N／kg)
(1)杨威同学100m跑的平均速度是多大
(2)在图22中，杨威同学的重量是500N，A点为此时的重心，请你根据图中数据求出支持力F的大小；
(3)杨威同学用4s把杠铃举起了2m，则他举起杠铃的功率是多少
17．（2011自贡）如图23所示，现将一重G1=8100N的实心铝块在水中匀速上提h=2m（未露出水面），已知每个滑轮重G2=900N，不计绳重和各种摩擦，不计水的阻力。已知铝的密度ρ铝=2.7×103kg/m3，水的密度ρ铝=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）滑轮组的机械效率多大？
（2）若绳端拉力的功率为P=540W，则铝块上升的速度为多大？
18．(2011年广州市)如图23，重为3.2×104N的卡车，经过一段水平路面，再以9.6×104W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行．已知车轮与地面接触的总面积为0.5m2，斜坡的机械效率为80%．求卡车：
(1)对水平路面的压强；
（2）爬坡时的牵引力；
（3）爬坡时的速度．
19．（2012全国竞赛）（12分）如图11甲所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为24V，R0为定值电阻，A为油量指示表（一只量程为0～0.6A的电流表），Rx为压敏电阻，它的上表面受力面积为10cm2，其阻值与所受压力的对应关系如图11乙所示。油箱的上下两部分皆为长方体形状，下半部分的横截面积为、20dm2，高为2dm，上半部分的横截面积为10dm2，油箱加满油时油的总体积为60dm3。当油箱装满油时，油量指示表的示数如图11丙所示。已知：ρ汽油＝0.7×103kg／m3，取g=10N／kg。
1．当油箱内汽油用完时，油量指示表的指针指向某一位置，求此位置所对应的电流值是多少；
2．若汽车在高速公路匀速行驶400km，油量表由满刻度指向满刻度的位置，求该汽车每行驶100km消耗汽油多少升；
3．在上面第（2）问所述的行驶过程中发现，油量表的示数在开始运动的一段时间内变化较快，而后来一段时间内变化较慢，请解释其中的原因。
图1
图2
图3
t/s
1
3
0
2
F/N
10
50
30
20
40
t/s
1
3
0
2
υ/（m/s）
1．25
2．50
2．50
t/s
1
3
0
2
h/m
1．25
3．75
F
甲
G
乙 丙 图3 丁 甲
图4
图5
第①次
第②次
第③次
图6
图7
图8
图9
图10
图12
图11
图13
甲
乙
图14
图15
图16
图17
图18
图19
图20
图22
图23
30°
图23