沪科版八年级下册物理 功、功率、机械效率的综合计算 课后习题重点练习课件

解：(1)由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100 N时， 滑轮组机械效率是50%。
(2)当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.1 m/s的速度匀速 运动时，该滑轮组的有用功率是多大？
当 f1＝100 N 时，η1＝50%，通过滑轮组拉动水平面上的物体， 则有用功：W 有 1＝f1s，由题知，不计绳重及滑轮与轴间的摩擦， 则额外功：W 额＝G 动 s，则总功：W 总 1＝W 有 1＋W 额＝f1s＋G 动 s，所以，η1＝WW有总11×100%＝f1s＋f1sG动s×100%＝f1＋f1G动×100%＝ 10010N0＋NG动×100%＝50%，解得动滑轮重：G 动＝100 N；
5．[中考•威海]如图所示，把重为600 N的物体匀速推到斜面 顶端，斜面长为3 m，高为0.9 m，实际推力为300 N， 那么物体与斜面之间的摩擦力是________N，斜面的机 械效率是________。
【点拨】有用功：W 有＝Gh＝600 N×0.9 m＝540 J，
推力做的总功：W 总＝Fs＝300 N×3 m＝900 J，
(1)由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100 N时，滑轮组机 械效率是多大？
【点拨】当已知滑轮组的机械效率 η，不计绳重和机械摩擦， 求动滑轮重 G 动或物重 G 物大小时，应选用机械效率公式 η＝WW有总 ×100%＝GF物sh×100%＝GFn物×100%＝G物G＋物G动×100%及其变形式 进行求解。例如，本题中的机械效率 η＝f＋fG动×100%。
(2)若杠杆是一根材料均匀的硬棒，将重物提升的高度h为 0.1 m，小明使用杠杆所做的有用功W有为多大？若此时 杠杆的机械效率为80%，则杠杆自身的重力为多少？
有用功：W 有＝Gh＝20 N×0.1 m＝2 J，总功：W 总＝Wη有＝820%J ＝2.5 J，额外功：W 额＝W 总－W 有＝2.5 J－2 J＝0.5 J， 因为摩擦忽略不计，所以 W 额＝G 杆 h， 杠杆自身重力：G 杆＝Wh额＝00..15mJ ＝5 N。
2．[中考·南通]工人用如图所示装置在10 s内将质量为45 kg 的货物匀速提升2 m，此过程中拉力的功率为120 W。(g 取10 N/kg)求：
(1)有用功； 解：(1)货物的重力： G＝mg＝45 kg×10 N/kg＝450 N； 有用功： W有＝Gh＝450 N×2 m＝900 J。
(2)滑轮组的机械效率；
杠杆自身重力：G 杆＝Wh额＝0.44Jm＝10 N。
【答案】36；40；10
11．如图，小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，将杠
杆一端固定，中点处挂有一重力G为20 N的重物，现
用手竖直提起杠杆的另一端，使重物
缓慢匀速提升(摩擦忽略不计)。
(1)若不计杠杆自重，求拉力F的大小。
解：(1)因为拉力总是竖直向上的，重物挂在杠杆的中心， 所以动力臂是阻力臂的 2 倍，即 l1＝2l2， 由杠杆平衡条件得 Fl1＝Gl2， 所以拉力 F＝Gl1l2＝12×20 N＝10 N；
12．[中考·资阳改编]某型号挖掘机的实物和作业范围以及部 分相关数据如下图表所示。挖掘机以最大输出功率工作 时，可在4 s内将一满铲斗的密度为ρ＝1.6×103 kg/m3的 泥土从最大挖掘深度处匀速 移送到位于最大卸料高度的 运渣车上。求： (g取10 N/kg)
(2)在提升重物的过程中，拉力F做功的总功率是多少瓦？
拉力 F 做功的总功率：P＝Wt总＝71500sJ＝75 W。 (3)在提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是多少？
滑轮组的机械效率：η＝WW有 总×100%＝670500 JJ×100%＝80%。
(4)该滑轮组的动滑轮重多少牛？
不计绳重和摩擦，拉力 F＝13(G＋G 动)，则动滑轮重力： G 动＝3F－G＝3×125 N－300 N＝75 N。
(1)有用功W有；
解：(1)物体克服重力所做的有用功： W有＝Gh＝100 N×3 m＝300 J；
(2)拉力做功的功率P；
拉力做的总功：W 总＝Fs＝50 N×8 m＝400 J， 拉力做功的功率：P＝Wt总＝41000sJ＝40 W；
(3)物体受到的摩擦力f；
物体克服摩擦力做的额外功：
W 额＝W 总－W 有＝400 J－300 J＝100 J，
(3)当物体与地面的摩擦力为1 500 N时，体重为500 N的小熊 竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用计算结 果说明。
由图可知，n＝3，由于不计绳重及滑轮与轴间的摩擦， 当 f3＝1 500 N 时，拉动物体需要的拉力： F3＝n1(f3＋G 动)＝13(1 500 N＋100 N)≈533 N， 小熊的重力为 500 N，即小熊给绳子的最大拉力等于其重力， 为 500 N，小于 533 N，所以不能用此滑轮组拉动物体。
＝WW有 总×100%＝17050JJ×100%＝75%，D 正确。
【答案】B
9．[中考·赤峰]如图所示为一种小型千斤顶的示意图，当 手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离， 工人在4 s时间内用100 N的力竖直向下压动摇臂1 m， 把1 000 N的重物匀速抬高8 cm。则重物上升的速度为 ________m/s，人做的功为________J， 千斤顶的机械效率是________%。
10．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC＝4OA， B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为180 N的物体匀速提升0.2 m，木棒的机械效率为 90% ， 不 计 摩 擦 。 提 升 该 物 体 做 的 有 用 功 是 ________J ， 总 功 是 ________J ， 木 棒 重 为 ________N。
由 W 额＝fs 得，物体受到的摩擦力：f＝Ws额＝1800mJ＝12.5 N；
(4)该斜面的机械效率η。
该斜面的机械效率： η＝WW有总×100%＝340000 JJ×100%＝75%。
7．[2019·攀枝花]如图所示，在水平路面上行驶的汽车通 过滑轮组拉着重为9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运 动。货物A的速度为2 m/s，经过10 s，货物A竖直升高 10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P为120 kW，不计 绳、滑轮的质量和摩擦，求：
由图可知 n＝3，已知额外功占总功的 20%，则此时的机
械效率
η′
＝
1
－
20%
＝
80%
；
由
于
机
械
效
率
：
η′
＝
W有 W总
×100%＝GFhs ×100%＝FGnhh×100%＝nGF×100%，所以提升
货物的重力：G＝η′nF＝80%×3×300 N＝720 N。
3．[2018·桂林]小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑 轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受 到的摩擦力从100 N开始逐渐增加，每次物体被拉动的 距离均为1 m。根据测量结果画出了该滑轮的组机械效 率与物体受到的摩擦力的关系图像， 如图乙所示。不计绳重和轮 与轴间的摩擦。
(1)10 s内汽车对绳的拉力所做的功； 解：×10 s＝1.2×106 J；
(2)汽车对绳的拉力大小；
10 s 内货物移动的距离：s 物＝vt＝2 m/s×10 s＝20 m， 由图知，n＝3，拉力端移动距离：s＝3s 物＝3×20 m＝60 m， 由 W＝Fs 可得汽车对绳的拉力： F＝Ws ＝1.26×01m06 J＝20 000 N；
【点拨】重物上升的速度：v＝ht ＝0.048sm＝0.02 m/s； 有用功：W 有＝Gh＝1 000 N×0.08 m＝80 J， 人做的功是总功：W 总＝Fs＝100 N×1 m＝100 J， 所以千斤顶的机械效率：
η＝WW有 总×100%＝18000JJ×100%＝80%。
【答案】0.02；100；80
拉力做的总功：W 总＝Pt＝120 W×10 s＝1 200 J； 滑轮组的机械效率：η＝WW有总×100%＝1920000JJ×100%＝75%。
(3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300 N，额外功占总功的20%，求工人提升货物的重。
【点拨】当已知滑轮组的机械效率 η，求拉力 F 大小或物 重 G 物大小时，应选用机械效率公式 η＝GFn物×100%的变形 式进行求解。
(1)做的有用功；
解：(1)汽车在泥泞路段受到的阻力： f＝0.1mg＝0.1×1.5×103 kg×10 N/ kg＝1.5×103 N； 将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力： F拉＝f＝1.5×103 N； 所做的有用功：W有＝F拉s车＝1.5×103 N×8 m＝1.2×104 J；
【点拨】用 100 N 的力竖直向上将物体提高 0.5 m 时，由相似 三角形的知识可得，拉力 F 移动的距离 s＝2h＝2×0.5 m＝1 m， 人用的拉力所做的功：W 总＝Fs＝100 N×1 m＝100 J，A 正确； 用杠杆提升物体所做的有用功：W 有＝Gh＝150 N×0.5 m＝75 J， B 错误；因为总功等于有用功与额外功之和，所以额外功 W 额 ＝W 总－W 有＝100 J－75 J＝25 J，C 正确；杠杆的机械效率 η
当 η2＝75%时，不计绳重及滑轮与轴间的摩擦，此时滑轮组的
机械效率：η2＝WW有总22×100%＝f2s＋f2sG动s×100%＝f2＋f2G动×100%＝
f2 f2＋100
N×100%＝75%，解得此时的摩擦力：f2＝300
N；
则滑轮组的有用功率：P 有＝f2v＝300 N×0.1 m/s＝30 W。
【点拨】有用功：W 有＝Gh＝180 N×0.2 m＝36 J，
总功：W 总＝Wη有＝9306%J ＝40 J， 额外功：W 额＝W 总－W 有＝40 J－36 J＝4 J， 因为 OC＝4OA，B 为 OC 的中点，所以 OB＝2OA；故当物体 上升 0.2 m 时，B 点(杠杆的重心)将上升 0.4 m；由于摩擦忽略 不计，所以 W 额＝G 杆 h，