初中物理力学之功解析版Word文档格式.docx
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物体匀速上升过程中,质量和速度不变,动能不变,高度升高,重力势能增大,则不是动能转化为重力势能,故D不正确.故选C.
滑轮组及机械效率
4.(2014·
盐城)体重相同的小红和小田从一楼爬到五楼,他们同时出发,小红先到,小田后到。
此过程中
A.小红做功多B.小田做功多C.小红的功率大D.小田的功率大
人在爬楼时是克服人的重力做功,大小等于人的重力乘以上升的高度,小红和小田的体重相同,爬楼的高度也相同,所以他们克服重力做功是相同的。
功率的大小等于功与时间之比,他们的功是相同的,但小红先到,即小红所用的时间短,所以小红做功快,其功率就大。
功和功率
5.(2014·
眉山)如图所示,重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动.已知滑轮组机械效率为80%,物体运动的速度为1m/s,下列分析计算正确的是( )
A.物体所受合力为5N
B.物体受到的摩擦力为12N
C.拉力F做功的功率为5W
D.在10s内机械所做的有用功为500J
滑轮组机械效率功率
6.(2014·
武汉)某九年级同学家住5楼。
一天,他提着装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼走到家里在此过程中,下列估算不合理的是
A.他提鸡蛋的力做的功约为200J
B.他提鸡蛋的力做功的功率约为3W
C.他爬楼做的功约为6×
10³
J
D.他爬楼做功的功率约为1×
W
【答案】D
由题意知:
他提着装有30个鸡蛋的塑料袋所用的力约为F=16N,从1楼走到家里登楼的高度约为h=12m,速度约为v=0.2m/s,故他提鸡蛋的力做的功约为W=Fh=16N×
12m=192J,功率约为P=Fv=16N×
0.2m/s=3.2W,A、B选项是正确的;
人的重力约为G=500N,他爬楼做的功约为W=Gh=500N×
12m=6000J,功率约为P=Gv=500N×
0.2m/s=100W,C选项是正确的,D选项是错误的,故本题应选D。
功与功率的估算
7.(2014·
包头)如图所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体B,此时物体B保持静止状态.当用竖直向下2N的力F1拉重为1N的物体A时,能使物体B以0.6m/s的速度匀速向右运动,若只用水平向左的力F2拉物体B时,能使物体A以0.3m/s速度匀速上升,不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦.下列判断正确的是( )
A.物体B受到的摩擦力为6NB.拉力F2大小为10N
C.拉力F2的功率为1.2WD.拉力F1的功率为0.4W
A、当B水平匀速向右运动时,绳子受到的拉力为F1+GA,f=3(F1+GA)=3×
(2N+1N)=9N;
故A错误;
B、水平向左拉物体B时,绳子受到的拉力为GA。
由平衡条件得:
F2=3GA+f=3GA+f=3×
1N+9N=12N;
故C错误;
C、水平向左拉物体时,B的移动速度为vB=vA/3=0.1m/s,拉力F2功率为P2=F2×
vB=12N×
0.1m/s=1.2W;
故C正确;
D、用力F1竖直向下拉物体A时,v=3×
0.6m/s=1.8m/s拉力F1的功率P1=F1v=1N×
m/s=1.8W,故D错误.
故选C.
力的平衡;
功率
8.(2014·
广州)如图,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉力方向和运动方向始终一致,运动时间tab>
tcd,运动距离sab=scd,比较两种情况下拉力所做的功和功率()
A.ab段做功较多
B.ab段与cd段的功一样多
C.ab段功率较大
D.ab段与cd段的功率一样大
力学中的功包括两个必要的因素:
一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离。
功的大小等于作用在物体上的力与物体在力的方向移动距离的乘积。
两种情况下,用大小相等的拉力F,物体在力的方向上运动的距离也是相同的,故拉力做功一样多。
功率是反映做功快慢的物理量,大小等于功与做功时间的比值。
即
,拉力做功一样多,而时间tab>
tcd,所以ab段的功率比cd段的功率小。
故选项B正确。
功和功率的计算
9.(2013·
巴中)一次体育课上,甲、乙两同学进行爬竿比赛,及从某一位置匀速爬到竿顶用时8s,乙从同一位置爬到竿顶用时10s.若甲、乙两人体重相等,则他们爬竿功率之比为( )
A.5:
4B.4:
5C.25:
16D.16:
25
【答案】A
爬竿运动是克服自身重力做功,甲乙两人从同一位置匀速爬到竿顶则h相同,先计算出两同学爬杆做功的关系;
又知道两同学的做功时间,根据功率公式得出他们的功率之比.
∵甲、乙两同学从同一位置爬杆到顶端,∴爬杆上升的高度h相同,又∵W=Gh,甲、乙两同学的体重G甲:
G乙=1:
1,∴甲、乙两同学爬杆做功:
W甲:
W乙=G甲h:
G乙h=G甲:
1,
∵甲、乙两同学爬杆所用时间:
t甲:
t乙=8s:
10s=4:
5,
∴甲、乙两同学爬杆做功功率:
=
=×
=5:
4
功率的计算
10.(2013·
聊城)如图,在水平拉力F的作用下,使物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s,若物重为G,平面对物体的摩擦力为f。
下列说法正确的是
A.有用功的功率为fv
B.拉力做功的功率为3Fv
C.装置的机械效率为
D.额外功为(3F-f)s
【答案】ABD。
在该装置中,有用的功就是克服摩擦力所做的功,故有用功的功率为fv,故A是正确的;
拉力的功率就是用拉力F与拉力运动的速度的乘积,而物体的速度为v,由图可知,动滑轮被三股绳子拉着,故拉力的速度为3v,故拉力的功率是F×
3v=3Fv,B也是正确的;
装置的机械效率为η=
,故C不对;
额外功W额=W总-W有=F×
3s-f×
s=(3F-f)s,故D也是正确的。
功、功率及机械效率的简单计算。
11.(2013·
绍兴)如图甲,物体A在水平拉力F的作用下,以0.2米/秒的速度在水平面上作匀速直线运动,此时弹簧秤示数如图乙所示。
若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦,则下列说法中正确的是()
A.拉力F为2牛B.此滑轮是定滑轮
C.拉力F的功率为0.4瓦D.以物体A为参照物,弹簧秤是静止的
由图乙可知,测力计的指针指在“2”的位置,故拉力的大小也是2N,A正确;
此滑轮是动滑轮,因为它随物体一起移动,B不对;
拉力的功率P=Fv=2N×
0.4m/s=0.8W,故C不对;
如果以A物体做为参照物,测力计与它的位置在改变,故测力计是运动的,故D也是不对的。
动滑轮的特点,功率的简单计算。
12.(2012·
阜新)关于功率和机械效率的说法中,正确的是( )
A.功率大的机械,做功一定多
B.做功多的机械,机械效率一定高
C.效率高的机械,功率一定
D.做功快的机械,功率一定大
A、说法错误,功率大,只能说明做功快,做功不一定多;
B、说法错误,由于机械效率是有用功与总功的比值,故做功多,不一定机械效率就大;
C、说法错误,机械效率高,只能说明有用功在总功中占的比例大,功率、机械效率两者没有必然的联系;
D、说法正确.因为功率就是比较物体做功快慢的物理量.
故选D
功、功率和机械效率
二、填空题
安顺)现在有一种“手机自生能”技术,手机上装上特制电池,上下左右摇晃手机即可产生电能,每摇一分钟可通话两分钟.设手机上下摇动一次,相当于将200g的重物举高10cm,每秒约摇一次.由此可知,每摇一次可以获得的电能为J,该手机通话时的功率为W.
【答案】0.2;
0.1.
200g的重物受到的重力G=mg=0.2kg×
10N/kg=2N,每摇一次获得的电能为:
W=Gh=2N×
0.1m=0.2J;
每摇一次的功率为:
=0.2W;
因为每摇一分钟可通话两分钟,并且每秒摇一次,说明手机功率是摇动功率的二分之一,则手机的功率为:
P手机=
P=0.1W.
电功和电功率的计算
沈阳)甲、乙两人在相同的水平路面上,分别以1m/s和0.5m/s的速度将两个完全相同的木箱沿直线匀速推动了10m。
在此过程中,甲推木箱的力(填“大于”、“小于”或“等于”)乙推木箱的力;
(填“甲”或“乙”)做功的功率更大。
【答案】等于甲
两木箱以不同的速度都做匀速直线运动,在水平方向受到平衡力的作用,即拉力等于摩擦力,摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,两木箱压力的大小和接触面的粗糙程度相同,受到的摩擦力相同,所以甲推木箱的力等于推木箱的力;
由
可知甲做功的功率更大。
平衡力、功率。
宿迁)小明在20s内,用10N水平力拉着物体在水平地面上匀速运动了16m.物体运动的速度为m/s,水平地面对物体的摩擦力大小为N,小明对物体做功的功率为W.
【答案】0.8;
10;
8.
(1)物体运动的速度:
;
(2)物体在水平地面上匀速运动,物体受到平衡力的作用,水平地面对物体的摩擦力大小:
f=F=10N;
(3)小明对物体做功的功率:
功率的计算;
速度公式及其应用.
贵港)如图所示,木箱重1000N,当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为600N,用滑轮组使木箱沿水平面以0.1m/s的速度匀速直线运动20s。
若绳重、滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦均可忽略不计,则水平拉力F的大小为N。
假设滑轮组的机械效率为80%,则拉力做功的功率为W。
【答案】20075
如图拉物体的力由三段绳子承担,水平拉力F=
f=
600N=200N;
物体在水平面移动的距离为s=vt=0.1m/s×
20s=2m,克服摩擦做的有用功为:
W=fs=600N×
2s=1200J,拉力做的总功为
=1500J,拉力做功的功率
。
功、功率、机械效率
贺州)在水平地面上,用100N的力沿水平方向拉重为500N的物体,在10s内匀速前进5m,则物体的速度等于 m/s.拉力做的功等于 J,功率等于 W.此过程是人体内的 能转化为物体克服摩擦的内能.
【答案】0.5;
500;
50;
化学.
物体的速度
,拉力做的功
,
,此过程将人体内的化学能转化为物体克服摩擦的内能。
速度功功率能量的转化
达州)如图所示,用F为40N的拉力,通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。
物体受到的摩擦力是物重的0.3倍,滑轮组的机械效率是,拉力的功率是W。
【答案】75%48
拉力F=40N,拉力F移动的速度v=3×
0.4m/s=1.2m/s,物体受到的摩擦力f=0.3mg=0.3×
300N=90N,则所做的有用功W有=fs,总功W总=F3s,滑轮组的机械效率
拉力的功率P=Fv=40N×
1.2m/s=48W。
功、功率及机械效率的相关计算
遂宁)边长为0.5m的正方体,质量为60kg,当它静止在水平地面上时,对水平地面产生的压强为 Pa;
现用如图所示的滑轮组来提升该物体,当拉力F为400N时物体刚好能以0.2m/s的速度匀速上升,则此时滑轮组的机械效率为 %,拉力F的功率为 W.(g=10N/kg)
【答案】2400;
75%;
160
正方体对地面的压力为:
正方体的底面积为:
压强为:
滑轮组的机械效率为:
绳子自由端移动的速度为:
拉力的功率为:
压强机械效率功率
德州)如图所示,在斜面上拉一重50N的木块到0.3m高处木块沿斜面向上移动了1m,共耗时5s,已知拉力为20N,则拉力的功率为W,此斜面的机械效率为.
【答案】475%
由题意可知:
木块的重力G=50N,斜面的高度h=0.3m,所用的拉力F=20N,斜面的长度L=1m,所用的时间t=5s,则拉力所做的功W总=FL=20N×
1m=20J,拉力的功率P=W总/t=20J/5s=4W;
所做的有用功W有=Gh=50N×
0.3m=15J,斜面的机械效率
斜面的功、功率及机械效率的相关计算
9.(2014·
雅安)某工人在水平地面上,用100N水平推力以0.5m/s的速度匀速推动重500N的物体,使它沿水平方向移动10m,该过程中重力所做的功是________J,水平推力的功率是_____________W。
【答案】050
重力方向是竖直向下的,物体沿水平方向运动,在重力方向上没有移动距离,由W=Fs知重力做的功为0J,水平推力的功率是P=Fv=100N×
0.5m/s=50W.
做功的两个必要因素,P=Fv应用。
西宁)一辆车开进了泥潭中,司机取来一个动滑轮欲将汽车从泥潭中拉出,如图所示,若司机勇750N的拉力在5s内将汽车水平匀速拉动1m,那么司机所做的功是 J,司机做功的功率是 W,若滑轮的机械效率为60%,汽车所受地面的摩擦力是 N.
【答案】1500;
300;
900
(1)如图所示,拉动车使用的是动滑轮,故车被拉动了1m,则拉力F移动的距离为2m,利用功的公式W=Fs求出司机所做的功,再利用P=求出司机做功的功率;
(2)知道滑轮组的机械效率,利用效率公式求摩擦力做功(有用功),再利用W=fs求摩擦力大小.
(1)车被拉动了1m,则拉力F移动的距离为2m,
司机所做的功:
W=Fs=750N×
2m=1500J,
司机做功的功率:
P==
=300W;
(2)∵η=
100%,∴W有=ηW总=60%×
1500J=900J,∵W有=fs,∴f=
=900N
功的计算;
动滑轮拉力的计算;
绵阳)体重60kg的王健做引体向上,在1min时间内完成了10个,每次上拉,身体重心上升30cm,则他每完成一次引体向上做功 J,1min内的平均功率是 W.(g取10N/kg)
【答案】18030
功的计算公式
,因为人上升过程拉力等于重力,带入计算
,一分钟时间内共上升10次,做功为10w,根据功率计算公式
泸州)用如图所示的滑轮组在5s时间内,将重为G=400N的物体匀速竖直提升了1m,已知该滑轮组的机械效率为80%,在此过程中做的有用功为 J,拉力F的功率为 W,拉力F的大小为 N.
【答案】400;
100;
250
由图知,n=2,则s=2h=2×
1m=2m,
(1)W有=Gh=400N×
1m=400J;
,∴W总=
=500J;
∴F=
=250N;
(3)P=
=100W
三、计算题
铜仁)我国目前研发了一种太阳能汽车,深受人们青睐,该汽车的质量为1200kg,车轮与水平地面的接触总面积为300cm2,在一次实验中,该汽车在水平公路上以20m/s的速度匀速行驶了30min,行驶时汽车受到的阻力为汽车所受重力的0.1倍(车内人员质量不计,g取10N/kg).求:
(1)汽车对水平地面的压强是多少?
(2)实验中汽车牵引力所做的功是多少?
(3)实验中汽车牵引力做功的功率是多少?
(4)请说出太阳能汽车的主要优点(只要求说出2点).
【答案】
(1)4×
105Pa
(2)4.32×
107J(3)2.4×
104W(4)太阳能汽车的主要优点有:
节能、环保、无污染等.
(1)汽车的重力:
G=mg=1200kg×
10N/kg=12000N,汽车在水平地面上,汽车对水平地面的压力:
F压=G=12000N,汽车对水平地面的压强:
=4×
105Pa.
(2)由
可得,汽车在30min内通过的路程:
s=vt=20m/s×
1800s=36000m;
汽车运动时的阻力:
f=0.1G=0.1×
12000N=1200N,由于汽车做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的,所以牵引力F′=f=6000N,
汽车牵引力做的功:
W=F′s=1200N×
3600m=4.32×
107J.
(3)汽车牵引力做功的功率:
=2.4×
104W.
(4)太阳能汽车的主要优点有:
压强的计算、功的计算、功率的计算。
本溪)如图所示为FDP30C型柴油水泵机组(水泵机组动力由柴油机提供),它的优点是重量轻、体积小、功率大;
省时、省油、省心.该水泵机组的效率为40%,正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处,请计算这个过程中:
(g=10N/kg,q柴油=4.3×
107J/kg).
(1)水泵机组对水做了多少功?
(2)水泵机组的有用功功率是多少?
(3)水泵机组消耗多少柴油?
(结果保留两位小数)
(1)水泵机组对水做了1.08×
107J的功;
(2)水泵机组的有用功功率是3000W;
(3)水泵机组消耗0.63kg柴油.
(1)1h所抽送的水的质量为:
m=ρ水V=1.0×
103kg/m3×
54m3=5.4×
104kg
这些水的重力大小:
G=mg=5.4×
104kg×
10N/kg=5.4×
105N,
这些水被提升的高度为h=20m,所做的有用功为:
W有用=Gh=5.4×
105N×
20m=1.08×
107J;
(2)水泵机组的有用功功率:
(3)因为水泵的机械效率是η=40%,则总功为:
=
=2.7×
107J
消耗的柴油为:
≈0.63kg.
答:
功、功率和热机效率。
铁岭)夏天,公园内的草坪都要定期使用如图所示的草坪修剪机进行修剪,它底盘刀具的动力靠汽油机提供.修剪机总重为200N,四个轮子与地面的接触面积为20cm2,修剪机正常工作时,刀具每秒钟通过的距离为23m,匀速运动时受到的平均阻力为20N,在一次修剪过程中,所用时间为5000s,耗油0.2kg(q汽油=4.6×
107J/kg),求:
(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压强;
(2)修剪机克服阻力做功的功率;
(3)汽油机的效率.
(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压强为1×
105Pa;
(2)修剪机克服阻力做功的功率为460W;
(3)汽油机的效率为25%.
(1)使用前修剪机静止时对水平地面的压力:
F=G=200N
使用前修剪机静止时对水平地面的压强:
=1×
(2)修剪机匀速行驶的速度:
修剪机克服阻力做功的功率:
=20N×
23m/s=460W;
(3)修剪机匀速行驶受到的牵引力等于阻力,即F牵引力=f=20N;
可得,修剪机5000s行驶的路程:
s′=vt′=23m/s×
5000s=115000m;
则修剪机5000s内做的功:
W=F牵引力s′=20N×
115000m=2.3×
106J;
0.2kg汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=0.2kg×
4.6×
107J/kg=9.2×
汽油机的效率:
100%=25%.
压强、功率、速度、热机效率。
深圳)如图所示,物块M在光滑斜面上从A匀速滑到C,速度v=2m/s,其中AB=6m,AC=10m,物块M重
,物块m重
(不计滑轮重,绳重,绳与滑轮间摩擦)
求:
(1)物块m上升的高度为多少米
(2)动滑轮对m所做的功
(3)M重力做功
(4)重力对M做功的功率P
(1)5
(2)200J(3)600J(4)120W
物块M移动的距离为10m,即绳子自由端移动的距离s=10m,由图可知滑轮组的绳子有效股数为2,所以物体m上升的高度为
(2)动滑轮对物块m做的功为:
(3)由图可知物块M下降的高度为6m,所以M的种类做功为:
(4)M从A到C所用的时间是
,所以重力对M做功的功率为:
功速度公式的应用功率
眉山)某型号家用轿车铭牌上的部分参数如下列表格所示,计算中取ρ汽油=0.7×
103kg/m3,g=10N/kg.
(1)该车一次最多加油的质量.
(2)空车加满油停放在水平路面上时对路面的压强.
(3)该车在额定功率下行驶的s﹣t关系图象如图所示,计算车此时受到的阻力.
(1)
(2)
(3)
(1)由
得,该车一次最多加油的质量:
(2)汽车加满油时的总质量:
空车加满油停放在水平路面上时对路面的压力:
空车加满油停放在水平路面上时对路面的压强:
(3)由图象可知,汽车的速度
.
已知额定功率
,由
可得,
由图象可知,汽车匀速运动,则汽车受到的阻力
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