2018年九年級(jí)物理上冊(cè) 第十一章 簡(jiǎn)單機(jī)械和功專題訓(xùn)練(一)功、功率和機(jī)械效率的綜合計(jì)算練習(xí)含解

專題訓(xùn)練(一)功、功率和機(jī)械效率的綜合計(jì)算類型一利用滑輪組提升物體1?用如圖Z-1-1所示的滑輪組提升重物，當(dāng)作用在繩子自由端的拉力為100N時(shí)，能勻速提起重力為240N的物體，不計(jì)繩重和摩擦，求：動(dòng)滑輪的重力.若繞繩能承受的最大拉力為200N,則該滑輪組的最大機(jī)械效率是多少.圖Z-1-12?用如圖Z-1-2所示的滑輪組提升貨物，已知?jiǎng)踊喼?0N,貨物重360N，上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W(不計(jì)繩重).求：滑輪組的機(jī)械效率n.貨物上升3m的過(guò)程中，克服摩擦力做的功.圖Z-1-23?如圖Z-1-3所示為“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)裝置，鉤碼總質(zhì)量為0.6kg，小明用2.4N的拉力豎直向上勻速拉動(dòng)細(xì)繩(繩重和摩擦忽略不計(jì)，g取10N/kg).若鉤碼2s內(nèi)上升0.1m,則鉤碼上升的速度是多少？小明拉力做功的功率是多少？該滑輪組的機(jī)械效率是多少？(結(jié)果保留一位小數(shù))當(dāng)鉤碼總重力為12N時(shí)，該滑輪組的機(jī)械效率為多大？(結(jié)果保留一位小數(shù))圖Z-1-3?類型二利用滑輪組水平拉動(dòng)物體一輛質(zhì)量是3.5X103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機(jī)組織人們用如圖Z-1-4所示的滑輪組將汽車拖出?已知整個(gè)過(guò)程中，水平拉力F為1X103N，汽車沿水平方向勻速移動(dòng)了2m,滑輪組的機(jī)械效率為90%?求：拉力F做的總功.有用功的大小.汽車受到的阻力大小.圖Z-1-4?類型三利用斜面提升物體5?如圖Z—1—5所示，斜面傾角為30°，斜面高為2m.小兵同學(xué)用繩子沿斜面將重為400N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為300N,繩重不計(jì)?求：小兵對(duì)木箱做的有用功.斜面的機(jī)械效率.斜面對(duì)物體施加的摩擦力.?類型四利用杠桿提升物體小金用如圖Z—1—6所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率.實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直向上拉動(dòng)杠桿,使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升.(支點(diǎn)和杠桿的摩擦不計(jì))問(wèn)：重為5N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí)，人的拉力F為4N.鉤碼上升0.3m時(shí)，動(dòng)力作用點(diǎn)C上升0.5m,此時(shí)機(jī)械效率n1為多大？小金為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，仍用該實(shí)驗(yàn)裝置，將鉤碼移到B點(diǎn)，再次緩慢提升杠桿使動(dòng)力作用點(diǎn)C仍然上升0.5m.問(wèn)：人的拉力F與第一次相比(選填“變大”“變小”或“不變”).比較此時(shí)的機(jī)械效率n2與n］的大小，并用學(xué)過(guò)的知識(shí)加以推導(dǎo).圖Z—1—6類型五組合機(jī)械小明健身用的拉力器結(jié)構(gòu)如圖Z-1-7所示?他用250N的拉力向下拉動(dòng)拉桿，使20kg的配重塊在2s內(nèi)勻速升高40cm.不計(jì)拉桿和繩的重力，g取10N/kg.求:所拉配重塊的重力.2s內(nèi)配重塊運(yùn)動(dòng)的速度.此過(guò)程中拉力器的機(jī)械效率.圖Z-1-7&圖Z-1-8是用動(dòng)滑輪運(yùn)送建筑材料A的示意圖，在卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A在50s的時(shí)間里，勻速豎直上升了10m.在這個(gè)過(guò)程中，動(dòng)滑輪提升建筑材料A所做的有用功為W有用,卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F做功的功率為200W.繩重可忽略不有用計(jì).求:有用功W有田有用.動(dòng)滑輪勻速提升建筑材料A的機(jī)械效率n.圖Z-1-8教師詳解詳析G＋G1.(1)由題圖可知，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n=3,因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以F=■物即100N=240教師詳解詳析G＋G1.(1)由題圖可知，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n=3,因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以F=■物即100N=240N+G動(dòng)3G＋G⑵若繞繩能承受的最大拉力為200N,則F最大二節(jié)—?jiǎng)蛹?00N=G最大;60N,得gWG540N最大=540N,則滑輪組的最大機(jī)械效率為n最大=1有用口00%=古口00%=NX100%最大'最大W3F3X200N總最大=90%.2.t=1801(1)1s內(nèi)貨物升高的高度h=0.3m,W=Gh=360NX0.3m=108J,W=P1有用11總1總WX1s=180J,n總1X100%=108J180JX100%=60%.(2)貨物上升3m所用的時(shí)間t2=?=03善/$=10s,W總2=P總t2=180WX10s=1800J,W=Gh=360NX3m=1080J,有用22提升動(dòng)滑輪做的功：W=Gh=30NX3m=90J,動(dòng)動(dòng)2克服摩擦力做的功：Wf=W－W－W=1800J－1080J－90J=630J.f總2有2動(dòng)3.(1)鉤碼上升的速度為^=￥=%4=0.05m/s.t2s(2)拉力做的功：W=Fs=2.4NX3X0.1m=0.72J,總W0.72J拉力做功的功率：P總=￥=一=0.36W.總t2s鉤碼重：G=mg=0.6kgX10N/kg=6N,物有用功：W=Gh=6NX0.1m=0.6J,有用物W0.6J故該滑輪組的機(jī)械效率為n=~W有用X100%=0^72JX100%=83.3%.總0.72J(3)因?yàn)椴挥?jì)摩擦及繩重,所以G=3F－G=3X2.4N－6N=1.2N,動(dòng)物,G'12Nn'=FV物X100%=:X100%=90.9%.G十G12N十1.2N物動(dòng)4.(1)拉力F移動(dòng)的距離：s=nL=2X2m=4m,拉力F做的總功：W=Fs=1X103NX4m=4X103J.總有用功：W=nW=90%X4X103J=3.6X103J.有用總滑輪組對(duì)汽車的拉力：3.6X103J2m=1.8X103N.因?yàn)槠囎龅氖莿蛩僦本€運(yùn)動(dòng),所以汽車受的拉力和阻力是一對(duì)平衡力,大小相等,故汽車受到的阻力f=F'=1.8X103N.(1)W=Gh=400NX2m=800J.有用/、WW800J⑵n=TX1°°%=PXl°°%=300NX2X2mXI00%"6.7%.總W400JW=W總一W=1200J—800J=400J,則f外1°°N.額外總有用2h2X2m(1)有用功：W=Gh=5NX0.3m=1.5J.有用總功：W=Fs=4NX0.5m=2J，總W1.5J機(jī)械效率：n]="W用X100%=-2JX100%=75%.總2J(2)鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由于杠桿的重力會(huì)阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，則由杠桿的平衡條件得GXOA+GXjoC=FXOC；杠桿2懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，由杠桿的平衡條件得：GXOB+G杠桿x2oC=FxOC,杠桿2觀察比較可知，懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，0BV0A,即鉤碼重力的力臂變小，所以拉力F也變小.WW1杠桿的機(jī)械效率：n=節(jié)用X100%=W間X100%=—X100%；總有用T額外1+額外1十W有用因?yàn)楦軛U升高的高度不變，所以克服杠桿自重所做的額外功不變.由于懸掛點(diǎn)B更接近支點(diǎn)，所以鉤碼提升的高度減小，根據(jù)W有用=Gh可知，有用功減??；從上面n的表達(dá)式可知:有用Ww有田減小、w不變，所以w額外變大，分母變大，則n變小，即n<n-有用額外W21有用(1)拉力器上的兩個(gè)滑輪都是定滑輪，拉力移動(dòng)的距離與配重塊移動(dòng)的距離相等，配重塊的重力：G=mg=20kgX10N/kg=200N.s40cm配重塊運(yùn)動(dòng)的速度：v=t==2