2018年九年级物理上册 第十一章 简单机械和功专题训练（一）功、功率和机械效率的综合计算练习（含解析）（新版）苏科版

专题训练(一)功、功率和机械效率的综合计算类型一利用滑轮组提升物体1.用如图Z11所示的滑轮组提升重物，当作用在绳子自由端的拉力为100 N时，能匀速提起重力为240 N的物体，不计绳重和摩擦，求：(1)动滑轮的重力.(2)若绕绳能承受的最大拉力为200 N，则该滑轮组的最大机械效率是多少.图Z112.用如图Z12所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30 N，货物重360 N，上升速度是0.3 m/s，拉力F的功率是180 W(不计绳重).求：(1)滑轮组的机械效率.(2)货物上升3 m的过程中，克服摩擦力做的功.图Z123.如图Z13所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为0.6 kg，小明用2.4 N的拉力竖直向上匀速拉动细绳(绳重和摩擦忽略不计，g取10 N/kg).(1)若钩码2 s内上升0.1 m，则钩码上升的速度是多少？(2)小明拉力做功的功率是多少？该滑轮组的机械效率是多少？(结果保留一位小数)(3)当钩码总重力为12 N时，该滑轮组的机械效率为多大？(结果保留一位小数)图Z13类型二利用滑轮组水平拉动物体4.一辆质量是3.5×103 kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图Z14所示的滑轮组将汽车拖出.已知整个过程中，水平拉力F为1×103 N，汽车沿水平方向匀速移动了2 m，滑轮组的机械效率为90%.求：(1)拉力F做的总功.(2)有用功的大小.(3)汽车受到的阻力大小.图Z14类型三利用斜面提升物体5.如图Z15所示，斜面倾角为30°，斜面高为2 m.小兵同学用绳子沿斜面将重为400 N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为300 N，绳重不计.求：(1)小兵对木箱做的有用功.(2)斜面的机械效率.(3)斜面对物体施加的摩擦力.图Z15类型四利用杠杆提升物体6.小金用如图Z16所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升.(支点和杠杆的摩擦不计)问：(1)重为5 N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4 N.钩码上升0.3 m时，动力作用点C上升0.5 m，此时机械效率1为多大？(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5 m.问：人的拉力F与第一次相比_(选填“变大”“变小”或“不变”).比较此时的机械效率2与1的大小，并用学过的知识加以推导.图Z16类型五组合机械7.小明健身用的拉力器结构如图Z17所示.他用250 N的拉力向下拉动拉杆，使20 kg的配重块在2 s内匀速升高40 cm.不计拉杆和绳的重力，g取10 N/kg.求：(1)所拉配重块的重力.(2)2 s内配重块运动的速度.(3)此过程中拉力器的机械效率.图Z178.图Z18是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800 N的建筑材料A在50 s的时间里，匀速竖直上升了10 m.在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为W有用，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200 W.绳重可忽略不计.求：(1)有用功W有用.(2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率.图Z18教师详解详析1.(1)由题图可知，承担物重的绳子段数n3，因为不计绳重和摩擦，所以F，即100 N，G动60 N.(2)若绕绳能承受的最大拉力为200 N，则F最大，即200 N，得G最大540 N，则滑轮组的最大机械效率为最大×100%×100%×100%90%.2. (1)1 s内货物升高的高度h10.3 m，W有用1Gh1360 N×0.3 m108 J，W总1P总t1180 W×1 s180 J，×100%×100%60%.(2)货物上升3 m所用的时间t210 s，W总2P总t2180 W×10 s1800 J，W有用2Gh2360 N×3 m1080 J，提升动滑轮做的功：W动G动h230 N×3 m90 J，克服摩擦力做的功：WfW总2W有2W动1800 J1080 J90 J630 J.3.(1)钩码上升的速度为v0.05 m/s.(2)拉力做的功：W总Fs2.4 N×3×0.1 m0.72 J，拉力做功的功率：P总0.36 W.钩码重：G物mg0.6 kg×10 N/kg6 N，有用功：W有用G物h6 N×0.1 m0.6 J，故该滑轮组的机械效率为×100%×100%83.3%.(3)因为不计摩擦及绳重，所以G动3FG物3×2.4 N6 N1.2 N，×100%×100%90.9%.4.(1)拉力F移动的距离：snL2×2 m4 m，拉力F做的总功：W总Fs1×103 N×4 m4×103 J.(2)有用功：W有用W总90%×4×103 J3.6×103 J.(3)滑轮组对汽车的拉力：F1.8×103 N.因为汽车做的是匀速直线运动，所以汽车受的拉力和阻力是一对平衡力，大小相等，故汽车受到的阻力fF1.8×103 N.5.(1)W有用Gh400 N×2 m800 J.(2)×100%×100%×100%66.7%.(3)W额外W总W有用1200 J800 J400 J，则f100 N.6. (1)有用功：W有用Gh5 N×0.3 m1.5 J.总功：W总Fs4 N×0.5 m2 J，机械效率：1×100%×100%75%.(2)钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，则由杠杆的平衡条件得：G×OAG杠杆×OCF×OC；悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得：G×OBG杠杆×OCF×OC，观察比较可知，悬挂点移至B点时，OBOA，即钩码重力的力臂变小，所以拉力F也变小.杠杆的机械效率：×100%×100%×100%；因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变.由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用Gh可知，有用功减小；从上面的表达式可知：W有用减小、W额外不变，所以变大，分母变大，则变小，即21.7.(1)拉力器上的两个滑轮都是定滑轮，拉力移动的距离与配重块移动的距离相等，配重块的重力：Gmg20 kg×10 N/kg200 N.(2)配重块运动的速度：v20 cm/s0.2 m/s.(3)拉力器的机械效率：×100%×100%×100%80%.8.(1)有用功为W有用Gh800 N×10 m8000 J.(2)机械效率为×100%×100%×100%80%.