2020年春八年級物理全冊 第十章 機械與人專題訓(xùn)練（四）功 功率與機械效率的綜合計算分層精煉 （新版）滬科版

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1、 專題訓(xùn)練( 四 )　 功、功率與機械效率的綜合計算 對于功、功率與機械效率的綜合計算問題,需要拆解開來進行計算:關(guān)于功的計算,關(guān)鍵是要找到作用在物體上的力F和物體在力的方向上通過的距離s,再根據(jù)W=Fs進行計算,因此在具體的計算過程中,一定要分析清楚哪些力在哪些過程中做功;關(guān)于功率的計算,主要是要找到功W與做功的時間t,再根據(jù)P=進行計算,計算過程中要注意P=Fv的應(yīng)用;對于機械效率的計算,主要找到有用功W有和總功W總,分析清楚哪個力做總功,哪個力做有用功,對于滑輪組而言,同時還要分析清楚繩子自由端移動的距離、速度與物體移動的距離、速度的關(guān)系。 類型1　功和功率的計算 1

2、.如圖所示,重為20 N的物體從斜面的頂端A滑下,若AC=3 m,AB=5 m,則物體從A端滑到B端時,重力對物體所做的功為　60　J,支持力對物體做的功為　0　J。? 2.新能源汽車因節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點深受廣大家庭的喜愛。小明爸爸駕駛電動汽車在平直公路上勻速行駛12 km,用時10 min。已知該車的總質(zhì)量為1.6×103 kg,行駛中阻力為車重的0.05倍,此過程中該車牽引力做功　9.6×106　J,功率為　16　kW( g=10 N/kg )。? 3.如圖所示,光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分別將同一重物從它們的底部拉到頂部所用時間相同,所需拉力分別為F1和F2,所做的功

3、的功率分別為P1和P2。則,( A ) A.F1F2,P1>P2 D.F1>F2,P1=P2 4.一輛汽油和電力混合動力轎車,僅憑汽油動力在平直公路上以v1=90 km/h勻速行駛時,輸出功率P=50 kW。當(dāng)駕駛員看到前方65 m處有超速拍照裝置( 限速70 km/h ),在保持輸出功率不變的情況下,立即啟動充電裝置給電池充電,達到轎車減速的目的。轎車行駛3 s后,速度減為v2=70 km/h,在這一段時間內(nèi),轎車的平均速度v=72 km/h。求: ( 1 )轎車所受阻力的大小; ( 2 )通過計算判斷轎

4、車是否會因為超速而被拍照? ( 3 )如果重力為G的轎車,以速度v爬上長L、高h的坡,爬坡的效率為η,求該轎車爬坡時的實際功率( 用符號表示,寫出推導(dǎo)過程 )。 解:( 1 )轎車的速度v1=90 km/h=25 m/s 因轎車勻速行駛受到的阻力和牽引力是一對平衡力,由P==Fv可得,轎車受到的阻力 f=F==2×103 N ( 2 )轎車行駛的平均速度v=72 km/h=20 m/s 轎車通過的路程s=vt=20 m/s×3 s=60 m 因60 m<65 m,所以轎車到達超速拍照裝置處的速度小于70 km/h,不會被拍照 ( 3 )爬坡的效率η= 故爬

5、坡時轎車的牽引力F= 該轎車爬坡時的實際功率P=Fv=v 類型2　比較滑輪組的機械效率 5.如圖所示,分別用甲、乙兩個滑輪組,在5 s內(nèi)將重為100 N的物體G勻速提升2 m,每個滑輪的重均為10 N。不計繩重及摩擦,此過程中( D ) A.F甲小于F乙 B.甲的機械效率小于乙的機械效率 C.F甲做的功小于F乙做的功 D.F甲做功的總功率等于F乙做功的總功率 6.如圖所示,在相同時間里,用力F甲、F乙把等重的物體提升相同的高度,乙的動滑輪比甲的重,比較它們的機械效率η甲、η乙和拉力做功的功率P甲、P乙,( B ) A.η甲>η乙,P甲>P乙 B.η甲>η乙,P

6、甲P乙 D.η甲<η乙,P甲

7、直向上提升1 m,在此過程中,該動滑輪的機械效率為　80%　。? 9.如圖所示,斜面長5 m,高2 m,某人用沿斜面方向的拉力F,將一個質(zhì)量為100 kg的貨物由斜面底端勻速拉到頂端,運動過程中克服摩擦力做功1000 J( g=10 N/kg ),下列說法正確的是( D ) A.機械效率為75% B.F=300 N C.摩擦力為50 N D.拉力做的總功為3000 J 10.工人用圖示裝置在10 s內(nèi)將質(zhì)量為45 kg的貨物勻速提升2 m,此過程中拉力的功率為120 W( g取10 N/kg )。 ( 1 )求有用功; ( 2 )求滑輪組的機械效

8、率; ( 3 )若工人用此裝置勻速提升其他貨物,測得拉力大小為300 N,額外功占總功的20%,求工人提升的貨物所受的重力。 解:( 1 )貨物的重力G=mg=45 kg×10 N/kg=450 N 有用功W有=Gh=450 N×2 m=900 J ( 2 )拉力做的總功W總=Pt=120 W×10 s=1200 J 滑輪組的機械效率η=×100%=×100%=75% ( 3 )由題圖可知,n=3 此時的機械效率η'=1-20%=80% 又η'=×100%=×100%=×100%=×100% 所以提升貨物的重力G=η'nF=80%×3×300 N=720 N

9、 11.如圖所示,有一質(zhì)量不計且表面光滑的輕質(zhì)杠桿,左端可繞O點轉(zhuǎn)動,桿上系有一懸掛重物的輕繩,輕繩可在桿上自由滑動。桿的右端用一豎直向上的動力F拉著。當(dāng)輕繩向右勻速滑動時,杠桿始終在水平位置保持靜止。 ( 1 )設(shè)懸掛重物的輕繩從桿的最左端水平向右勻速滑動,試推導(dǎo)說明動力F與滑動時間t成正比; ( 2 )如果桿的質(zhì)量是重物質(zhì)量的,當(dāng)輕繩固定在杠桿的中點時,拉力始終豎直向上,使用杠桿提起重物的機械效率是多少? 解:( 1 )杠桿的支點為O,受力如圖所示 設(shè)動力臂為l,根據(jù)杠桿平衡條件可得,F阻l阻=Fl 則F=l阻　① 由v=可得,l阻=vt?、? 將②代入①可得,F=vt F阻=G=mg,由題意可知,和v不變,則動力F大小與滑動時間t成正比 ( 2 )提升重物的有用功W有=Gh=mgh,用杠桿提升重物的額外功W額=G桿h=mgh W總=W有+W額=mgh+mgh=mgh η=×100%=×100%≈88.9% 5