1、4功 功率 机械效率专题突破 知识互联网 模块一：功与功率1.基础回顾【例1】 如图所示, 用大小相等的拉力、使同一个物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同的距离, 拉力、所做的功分别是、下列正确的是( ) A B C D 【例2】 如图甲所示, 水平地面上的一物体, 受到方向不变的水平推力F的作用, F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示, 则第2秒末时, 物体处于_状态, 第6秒末到第9秒末, 推力F做功是_焦耳机械中的功与功率竖直滑轮组的热身:【例3】 用如图所示的滑轮组提升重物, 不计绳重和滑轮轴处摩擦.当重物A以0 .1m/s的速度匀速上升时, 拉力F的功率为
2、9W；当在A的下方加挂一个重为90N的物体B匀速提升时, 滑轮组的机械效率是90%, 则只提升重物A时滑轮组的机械效率为 .【例4】 如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图. 滑轮组固定在钢架上, 两个滑轮质量相等, 绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N, 连接圆柱体的绳子能承受的最大拉力为3000N. 圆柱体高为3m, 底面积为0.02m, 密度为4.510kg/m. 在绳端拉力F的作用下, 圆柱体从下表面到水面距离15m处匀速上升到上表面与水面相平的过程用时3min. 在这个过程中, 拉力的功率为160W, 滑轮组的机械效率为, 钢架对滑轮的拉力为T. 圆柱体缓慢出水的过程中
3、, 下表面受到水的压强为p. 不计绳子重力、摩擦及水的阻力.g取10N/kg.下列选项正确的是( )A、压强p的最小值为15000Pa B、拉力T的大小为2700NC、拉力F的大小为640N D、滑轮组的机械效率为90水平滑轮组:【例5】 如图甲所示, 带有滑轮的物体A放置在粗糙水平地面上, 质量为m的电动机固定在物体A上, 通过滑轮水平匀速拉动物体A, 物体A移动速度为v甲, 移动距离为s甲, 电动机做功为W1, 电动机的功率为P1, 对绳的拉力为T1, 电动机收绳速度为v1；如图乙所示, 将电动机固定在地面上, 使电动机通过滑轮水平匀速拉动物体A, 物体A移动速度为v乙,移动距离为s乙,
4、电动机做功为W2, 电动机的功率为P2, 对绳的拉力为T2, 电动机收绳速度为v2.已知地面粗糙程度相同, s甲=s乙 , P1=P2, 不计绳重及滑轮与轴的摩擦.则下列判断正确的是AT1 W2Cv1v2Dv甲v乙 【例6】 如图所示, 湖水中有两艘小船, 绳子的一端拴在甲船上, 乙船上固定着滑轮, 绳子绕过滑轮, 站在甲船上的人用100N的力拉绳子的自由端如果在20s内甲船向右匀速移动了10m, 同时乙船向左匀速移动了4m, 则人对绳子的力做功的功率是（） A50W B140W C30WD70W满分冲刺【例7】 为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处. 小明同学设计了图甲所示
5、的滑轮组装置. 当用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时, 重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示. 若重物与地面的接触面积S=510-2m2, 不计绳重和摩擦, 绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.则下列选项正确的是()A.在23s内, 拉力F的功率P为150WB.在01s内, 重物对地面的压强p为600Pa C.在12s内, 拉力F做的功W为375JD.在23s内, 滑轮组的机械效率保留两位有效数字后为53%甲 图模块二：机械效率【例8】 (多选)用滑轮组把一个物体从地面匀速提升h高度, 机械效率为. 对滑轮组进行处理后, 还将该物体从地面匀速提升h高度,
6、机械效率为, 发现. 则对滑轮组的处理方式是( )A把动滑轮换轻一些的 B换粗一点的绳子拉 C在绳和轮之间加润滑油 D在轮与轴之间加润滑油【例9】 如图所示, 物重G=100N, F=10N, 物体与水平面间的摩擦力是f=25N, 使物体匀速前进S=3m, 则拉力做的有用功是 J; 拉力做的总功是 J, 机械效率是 【例10】 如图所示, 质量为70kg的小刚站在高台上通过滑轮组匀速提升货物, 提升货物的质量为100kg. 已知滑轮A、B的质量均为4kg, 滑轮C的质量为8kg, 绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计, g取10N/kg. 关于小刚提升货物过程中. 滑轮组的机械效率约为 满分冲刺【例1
7、1】 某工地施工时, 用固定在水平工作台上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组提升货物如图甲所示为监测卷扬机的工作情况, 将固定卷扬机的工作台置于水平轻质杠杆的A端, 地面上的重为800N配重C与杠杆B端相连接, 杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内自由转动.当卷扬机提升货物G1以0.2米/秒的速度1匀速上升时, 卷扬机的拉力为F1, 配重C对地面的压强p1为300pa, 滑轮组的机械效率为1; 当卷扬机提升2750N的G2物体为速度v2匀速上升时, 卷扬机的拉力为F2, 配重C对地面的压强p2为200pa, 滑轮组的机械效率为2；卷扬机的拉力F1做功随时间变化的图像分别如图乙所示. 已知:
8、配重的底面积是1m2,1:2=2: 3, OA:OB=2:5.忽略所有连接绳索的质量及各处摩擦.g取10N/kg.求:(1)工作台和卷扬机的总重力；(2)拉力F2做功的功率；(3)1与2的比值.卷扬机工作台乙410268500W/J1500200025000t/s1000甲BO AC货物配重900W/J1800270036000t/s4826模块三：综合演练压轴计算 【例12】 废弃空矿井的底部固定一减震弹簧, 弹簧上端与装有监控仪器的长方体空心铁盒A相连, A放在弹簧上平衡时, 弹簧被压缩了10cm. 当在井中注满水的过程中, A缓慢上升20cm后就不再升高. 此时将另一个体积形状与A相同的
9、有磁性的盒子B用绳子系住释放到水下, B碰到A的上表面后二者在磁力作用下吸在一起. 与此同时, A与弹簧脱开, 绳子的另一端与如图1所示的滑轮组相连, 工人站在水平地面上, 将A和B一起完全拉出水面, 此过程中滑轮组的机械效率随时间t变化的图象如图2所示, 已知铁盒A的高度l为30cm, 减震弹簧的弹力大小F弹随注水时A上升的高度h变化的图像如图3所示, 不计绳重, 滑轮轴处的摩擦和水的阻力, g=10N/kg.求:(1)铁盒A的体积.(2)动滑轮的总重.(3)假设人拉绳的速度保持恒定, 求、出水前人的拉力F的功率.【例13】 用如图(1)所示的装置提升重物,水平横梁固定在支架顶端, . 横梁
10、端挂一底面积为 的配重, 横梁端下挂着由质量相等的四个滑轮组成的滑轮组, 用此滑轮组多次提升不同的物体, 计算出滑轮组的机械效率, 并记入下面的表格. 物重6080100180机械效率现用滑轮组分别提升甲、乙两个物体:在水面以上提升密度为的甲物体时, 绳自由端的拉力为, 做的功为, 配重对地面的压强变化量为; 在水面以下提升密度为的乙物体时, 绳自由端的拉力为, 做的功为, 配重对地面的压强变化量. 、所做的功随时间变化的关系如图(2)所示. 已知:甲、乙两物体的体积关系为, 提升甲、乙两物体时速度相同. (不计绳的质量、杠杆的质量、轮与轴的摩擦、水对物体的阻力. 取)求: (1)配重对地面的
11、压强变化量的差; (2)滑轮组提升浸没在水中的乙物体时的机械效率. (保留百分号前面一位小数)模块四：实验专练之“六次实验”（下）01N2345012345【例14】 实验装置如图所示, 其中弹簧测力计的量程为05N另外还有质量均为100g的钩码六个(图中未画出)要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验, 探究 “使用同一动滑轮提升物体时, 动滑轮机械效率与所提升的物体重力大小的关系”, 请写出实验步骤、画出实验数据记录表【例15】 实验台上有如下实验器材:一个带支架杠杆、一个量程为05N的弹簧测力计、七个质量均为100g的钩码和两段细绳. 请利用上述实验器材设计一个实验, 证明“在杠杆平衡时,
12、 如果动力臂和阻力臂保持不变, 则动力的变化量跟阻力的变化量成正比”. (1)在图所示的杠杆中, 点A表示钩码悬挂在杠杆上的位置, 请在合适的位置标出弹簧测力计施加拉力的作用点, 用B表示. (2)写出主要实验步骤, 画出记录实验数据的表格.思维拓展训练（选讲）尖子班【拓展1】 如图所示, A是一个重为G的活塞, B是一个粗细均匀、竖直固定放置的圆筒.用竖直向下的力F1推活塞A, 使其恰能以速度为匀速向下运动(如图甲), 活塞从金属筒上端移动到下端的过程中, 所用的时间为, F1做的功为W1 , 功率P1；若对活塞A施以竖直向上的力F2, 使其恰能以速度为匀速向上运动(如图乙)活塞从金属筒下端
13、移动到上端的过程中, 所用的时间为, F2做的功为W2 , 功率P2.已知F1=G, P1= P2. 则下列判断正确的( )A. B. C. D. 【拓展2】 用一个F=10N大小和方向不变的力拉一个物体, 使物体在水平面上匀速运动了3m, 则关于这个力所做的功为W, 描述正确的是( ) A BC D【拓展3】 (多选)用如图所示滑轮组, 拉一金属块在水平地面上以0.1m/s的速度匀速运动若动滑轮受重力为15N, 金属块受重力为105N, 地面对金属块的摩擦力是15N(不计绳重和滑轮与轴间的摩擦), 则下列说法正确的是( )A绳子自由端拉力是10NB绳子自由端拉力是40NC拉力F 的功率是3W
14、 D拉力F的功率是12W【拓展4】 如图所示, 物体A置于水平桌面上, 质量为60kg的物体B悬挂在滑轮组下. 在物体B的作用下, A恰能沿水平桌面向左做匀速直线运动. 现用水平向右的力拉动物体A以0.2m/s的速度沿桌面水平向右做匀速直线运动, 在此过程中, 物体A受到的摩擦力为, A通过绳子拉动滑轮组的力为；若将物体A和物体B的位置互换后, 用水平向右的力拉动物体B沿桌面水平向右做匀速直线运动, 物体A以0.2m/s的速度匀速竖直向上运动, 物体B受到的摩擦力为, B通过绳子拉动滑轮组的力为. 已知, , , 不计绳重及滑轮的摩擦, 则拉力的功率为 W. (g取10N/kg)【拓展5】 为
15、了将放置在水平地面上、重为90N的重物提升到高处. 小明同学设计了图(甲)所示的滑轮组装置. 当小明所用的拉力F随时间变化的图像如图(乙)所示, 重物的速度和上升的高度h随时间t变化的图像分别如图(丙)和(丁)所示. 不计摩擦和绳重, 绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向. 则在23s内, 滑轮组的机械效率 = _. F甲Gt/s1302F/N乙1050302040t/s1302/（m/s）丙1.252.502.50t/s1302h/m丁1.253.75图1【拓展6】 我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞的国家, 图1是“南海1号”沉船打捞出水的情况.所谓整体打捞, 就是将沉船与其周围泥
16、沙按原状固定在特殊的钢制沉箱内一次性吊浮起运, 沉箱是一种用金属制成,形状像箱子, 下面没有底, 可以罩住整个沉船的设备.沉箱四周安放了气囊, 起吊过程气体膨胀, 产生巨大的浮力,起到助浮的作用. 如图2所示是与上述原理相似的简化装置:一个质量为11.7t的钢制沉箱倒扣在深度H=20m的水底, 箱内腔体的横截面积S=10m2、高为L=4m, 可忽略重力和体积的充气装置使箱内封入高h为0.5m的空气.现用吊绳将沉箱打捞至水面, 吊绳与滑轮组及电动机相连可控制沉箱匀速上升, 钢=7.8103kg/m3, 海水取1103kg/m3, g=10N/kg, 水的阻力、摩擦和绳重不计.问: (1)沉箱倒扣
17、在海底时, 沉箱的上表面所受海水的压强是多大?(此问不计沉箱上表面的厚度)(2) 若使沉箱能够从海底被吊起, 吊绳的拉力至少多大?(3)沉箱上升至到达水面之前的过程中, 因压强减小箱内空气体积增大, 已知h为0.5m时, 滑轮组的机械效率1=98%, 那么当h为1m时, 滑轮组的机械效率2是多少？(结果保留整数)(4)假设腔内空气的高度h一直未达到腔体的高度L, 通过计算说明从起吊到沉箱上表面到达海面的过程中, 电动机是否必须一直做功？图2电动机定滑轮动滑轮HSh吊绳L 【练1】 如图所示装置, 物体B放在水平桌面上, 物体A通过滑轮组拉住物体B, 此时物体B保持静止. 小明用竖直向下大小为2
18、N的力F1拉重为1N物体A时, 物体B以0.06m/s的速度水平匀速向右运动；小明只用水平向左的拉力F2拉物体B时, 物体A以0.3m/s的速度匀速上升. 不计轮重、绳重和轴摩擦, 则下列判断正确的是( ) A物体B受到的滑动摩擦力大小为6NB水平向左拉物体B时, 拉力F2功率为1.2WC水平向左拉物体B时, 拉力F2的大小为10ND用力F1竖直向下拉物体A时, 物体A重力的功率为0.02WA【练2】 工人用滑轮组提升水中物体A, 如图所示.当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中, 工人对绳子竖直向下的拉力为F1, 水平地面对工人的支持力为N1；滑轮组的机械效率1为60%. 当物体A完全打捞出
19、水面后被匀速提升的过程中, 滑轮组的机械效率为2, 工人对绳子竖直向下的拉力为F2, 水平地面对工人的支持力为N2. 已知工人所受重力为500N, N1N2=72；物体A所受重力为1000N.不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力, g取10N/kg.求:(1)动滑轮所受重力G动；(2)物体A的密度A；(3)滑轮组的机械效率2；(4) 当物体A完全在水面下时, 以0.1m/s的速度被匀提升时, 人拉绳的功率P1.第十八种品格：坚持铁杵成针 相传唐代大诗人李白在小的时候很贪玩, 不爱读书, 也不求上进. 有一天, 他正在屋子里读书, 书刚读到一半, 心烦意乱, 又打呵欠, 又伸懒腰.他觉得读书没有
20、意思, 作诗又太难, 而且坐得腰酸腿疼的.看看屋里没人, 他就悄悄地溜出门去, 跑到山下的小河边捉蜻蜓. 走啊, 走啊, 他终于来到了小河边, 忽然他发现小河边上蹲着一个老婆婆, 手里拿着一根铁棒, 在一块大石头上使劲地磨呀磨呀, 她干得十分卖力, 汗珠不断从她那花白的鬓角流下来. 李白站在那里看了好久, 挺纳闷, 始终猜不出来老婆婆磨铁棒是要干什么.于是走上前问：“老婆婆, 请问你磨这根铁棒干什么？” 老婆婆擦了一把汗, 回答道：“我要把它磨成绣花针.” “真的吗？”李白很吃惊, “这么大一根铁棒, 怎能磨成针呢？” 老婆婆看到他惊异的样子, 笑呵呵地说：“孩子, 铁棒总是越磨越细, 只要我下定决心, 天天磨, 月月磨, 还怕磨不成针吗？干什么事情都要有恒心啊！” 李白听了, 若有所悟, 对自己逃学的行为感到十分惭愧, 连忙转身跑回家, 翻开书本, 一遍又一遍地读起书来.从此, 他再也不贪玩, 不怕苦, 而是发愤学习了. 后来李白经过自己的不懈努力, 终于成为中国历史上一个伟大的诗人.今天我学到了 572014年中考物理第二轮复习初三京城统一体系第4讲尖子班学生版
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