1、专题09 功、功率及机械效率1（2019湘西土家族苗族自治州）跳伞运动员在空中匀速下落的过程中A重力势能减小B动能增加C机械能增加D机械能不变【答案】A【解析】跳伞运动员匀速下落，速度不变，质量不变，高度变低，则动能不变，重力势能减小，机械能减小。2（2019天津）小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里，他提鸡蛋的力做功最接近A9 JB30 JC90 JD300 J【答案】C【解析】每个鸡蛋大约50 g，30个鸡蛋的质量大约1.5 kg，则这些鸡蛋所受重力约为：1.5 kg10 N/kg=15 N，1楼到3楼，共上了2层楼，每层层距大约3 m，则小华对鸡蛋作用大约为：15 N23 m
2、=90 J。3（2019江苏泰州）如图，一个小球在地面上弹跳，下列分析错误是A小球从A处到B处重力势能增大B小球从B处到C处动能增大C小球在B处比D处重力势能大D小球在A、C、E三处机械能总量相等【答案】D【解析】A小球从A处到B处，质量不变高度增大，所以重力势能增大，故A选项正确；B小球从B处到C处，质量不变，在重力作用下速度逐渐增大，所以动能增大，故B选项正确；C小球在D处比B处，质量不变高度降低，所以重力势能变小，故C选项正确；D看图可知小球在弹跳过程中，每次触地反弹至最高点的高度逐渐减小，说明其机械能在运动过程中减小，所以A、C、E三处机械能总量并不相等，故D选项错误符合题意。4（20
3、19江苏扬州）如图所示，用细绳吊着一个物块，静止靠在墙壁上。剪断细绳的同时，用一个由0逐渐增大的水平作用力F压在物块上，墙壁足够高，则物块A运动速度变大B所受摩擦力变大C动能先变大后不变D机械能先减小后不变【答案】B【解析】剪断细绳后，物体开始加速下降，力F逐渐增大，压力增大后接触面未改变，则摩擦力会逐渐增大；刚开始摩擦力小于重力，物体做加速运动，当摩擦力大于重力后做减速运动，则动能先变大后变小；由于具有摩擦力，能量有损耗，机械能一直减小。5（2019江苏连云港）物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平
4、推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是AF1=F2 P1P2BF1=F2 P1F2 P1P2DF1P2【答案】B【解析】由图象甲可知，物体作匀速直线运动，速度大小为v甲=2 m/s；由vt图象乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙=4 m/s；因为两次都是匀速直线运动，推力和摩擦力是平衡力，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，受到的水平推力为F1=F2。已知v甲v乙，由P=Fv可得，两次推力的功率P1、“”、“”或“=”）。【答案】= 【解析】将物体A放在水平面上，在水平拉力作用下，以一定的速度向右匀
5、速运动；同一物体在同一水平面上，压力的大小与接触面的粗糙程度均不变，则摩擦力大小不变，根据二力平衡条件可知，水平拉力都等于摩擦力，即F1=F2=f；两次拉力相等，两次移动距离也相同，根据W=Fs可知，拉力做的功相等，即W1=W2；两次拉力相等，=4 m/s，=6 m/s，由P=Fv可知，两次拉力的功率P1P2。【名师点睛】本题主要考查滑动摩擦力、功和功率的概念。20（2019重庆B）如图所示，用大小为5 000 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升和10 cm，不计绳重与摩擦，拉力F移动的距离为_cm，滑轮组的机械效率是_%。【答案】20 80【解析】由图知道，有两段绳子承担动滑
6、轮和物体的物重，当提升10 cm时，h=10 cm=0.1 m，拉力F移动的距离是：s=2h=210 cm=20 cm=0.2 m，做的有用功是：W有=Gh=800 N0.1 m=80 J，做的总功是：W总=Fs=500 N0.2 m=100 J，由知道，滑轮组的机械效率是：=80%。21（2019天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在
7、桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量铁块距桌面高度桌腿进入沙子的深度20201.920302.920403.830202.940204.1（1）实验中通过比较_来判断物体重力势能的大小；（2）为了验证猜想一，需选择表中_（填实验序号）三组数据进行分析；（3）分析表中的实验数据，可得出的结论是：_。【答案】（1）桌腿进入沙子的深度 （2） （3）质量相同的物体，位置越高，具有的重力势能越大【解析】（1）根据能量的定义，物体具有的重力势能越大能够对小桌做的功越多，能够使桌腿陷入沙子的深度越大，故而本实验比较的是桌腿进入沙子的深度。（2）
8、根据控制变量法，为了验证猜想一，要控制物体的高度不变，质量改变，从表格中数据可以看出，高度相同，质量不同；（3）从表格中数据可以看出，当物体质量相同时，随着物体高度增大，小桌桌腿陷入的深度也在增加，即质量相同的物体，位置越高，具有的重力势能越大。22（2019江苏泰州）如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表：求物重G/N拉力F/N时间t/sA端上升的竖直距离h/mB端下降的竖直距离s/m2005000.50.40.2（1）拉力所做的功；（2）拉力做功的功率；（3）此过程中，该杠杆的机械效率。【答案】（1）100 J （2）200 W （3）80%【解析】（1）
9、拉力所做的功:W拉=Fs=500 N0.2 m=100 J；（2）拉力做功的功率：；（3）此过程中拉力做的有用功为：；该杠杆的机械效率：。23（2019江苏苏州）如图所示，利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250 N的拉力F作用下，重为400 N的货物在20 s的时间内匀速上升5 m，求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）此过程中动滑轮的机械效率。【答案】（1）2 000J （2）125W （3）80%【解析】（1）拉力做的有用功是：W有=Gh=400 N5 m=2 000 J，（2）由图知道，n=2，所以动滑轮绳端移动的距离是：s=nh=25 m=10 m，拉力做的总功是：W总
10、=Fs=250 N10 m=2 500 J，拉力F的功率是：=125 W；（3）动滑轮的机械效率是：=80%；24（2019江西）如图所示，是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据，描绘出的st图象。请你根据图象，求：（1）20 min40 min时间段内汽车的速度；（2）050 min时间段内汽车的平均速度；（3）若汽车以速度v匀速行驶时间t，已知汽车总重为G，匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的，求汽车在这段时间内的功率。（温馨提示：本问计算结果请用字母表示）【答案】（1）80 km/h （2）96km/h （3）P=【解析】（1）由图象可知，汽车在20 min50 min内，
11、做匀速直线运动，速度为：v1=km/min=80 km/h，（2）前50 min内的平均速度为：v=km/min=96 km/h，（3）若汽车以速度v匀速行驶时间t，已知汽车总重为G，匀速行驶时牵引力等于阻力，由P=Fv可得汽车在这段时间内的功率：P=Fv=fv=。25（2019江苏无锡）在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤项是一种常用工具，图中是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动板手使板手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的
12、实物图。（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？_。A滑轮B滑轮组C杠杆D斜面（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10 000 N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。若底部支撑台与地面接触面积为0.04 m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1 min内升高12 cm，用千斤顶顶起车身时机械效率为80%，则人做功的功率是多大？【答案】（1
13、）D （2）2.5105 Pa （3）25 W【解析】（1）丝杆上的梯形扣呈斜坡状，属于斜面；（2）千斤顶自身重量忽略不计，千斤顶对地面的压力大小F=10 000 N，千斤顶对地面产生的压强p=2.5105 Pa；有用功W有=F支持h=10 000 N0.12 m=1.2103 J，人做的功W总=1.5103 J，人做功的功率P=25 W。26（2019四川乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重量为500 N，对绳子施加的拉力F=200 N，两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中：（1）小夏对地面的压强；（2）拉力F做的功；（3）
14、该滑轮组的机械效率。【答案】（1）7.5103 Pa （2）800 J （3）70%【解析】（1）由于人对绳子施加的拉力是：F=200 N，由力的相互性知道，绳子对人的拉是200 N，人处于平衡态，故人对地面的压力是：F=GF拉=500 N200 N=300 N；又因为两脚与地面接触的总面积S=400 cm2，所以，小夏对地面的压强是：=7.5103 Pa；（2）由图知道，承担物重的绳子的有效段数为2，所以，绳子自由端向下移动的距离是：s=2h=22 m=4 m；故拉力做的功是：W总=F拉s=200 N4 m=800 J；（3）克服重物做的有用功是：W有=Gh=280 N2 m=560 J；故
15、该滑轮组的机械效率是：=70%。27（2019四川绵阳）为减少碳排放，国家鼓励发展电动车。综合续航里程是电动车性能的重要指标，我国目前测试综合续航里程的标准是：电动车充满电后，重复以下一套循环，将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环：由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况，每1个市区工况平均时速18 km/h，行驶时间200 s；市郊工况是模拟交通畅通的情况，每1个市郊工况平均时速64.8 km/h，行驶时间400 s。国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎，空载整车质量2 400 kg，在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是0.06 m2，使用的液
16、冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是70 kWh。某次测试，在市区工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是480 N，在市郊工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是600 N，测得的综合续航里程是336 km。g取10 N/kg。求：（1）空载时轮胎对地面的压强。（2）本次测试中，完成1个市区工况，电动汽车牵引力做的功。（3）本次测试中，完成一套循环，电动汽车平均消耗多少kWh的电能。【答案】（1）1105 Pa （2）4.8105 J （3）2.33 kWh【解析】（1）空载时整车对水平地面的压力为F=G车=m车g=2 400 kg10 N/kg=24 000 N，则轮胎对地面的压强为p=110
17、5 Pa。（2）完成1个市区工况，v1=18 km/h=5 m/s，t1=200 s，行驶的路程为s1=v1t1=5 m/s200 s=1 000 m。牵引力大小F牵=480N，则电动汽车牵引力做的功为W=F牵s1=480 N1 000 m=4.8105J。（3）完成1个市郊工况，v2=64.8 km/h=18 m/s，t2=400 s，行驶的路程为s2=v2t2=18 m/s400 s=7 200 m。完成一套循环，电动汽车行驶的路程为s=4s1+s2=41 000 m+7 200 m=11 200 m=11.2 km。因电动车将电能耗尽能行驶s总=336 km，则电动车所有电能能完成的循环
18、套数为n=30。又因电动车所有电能为W总=70 kWh，则完成一套循环，平均消耗的电能为W=2.33 kWh。28（2019四川南充）如图，杠杆在水平位置平衡，物体M重为500 N，OA:OB=2:3，每个滑轮重为20 N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M以0.5 m/速度匀速上升了5 m。（杠杆与绳的自重摩擦均不计）求：（1）物体M2的重力；（2）拉力F的功率；（3）物体M1对水平面的压力。【答案】（1）80 N （2）50 W （3）245 N【解析】（1）因杠杆与绳的自重、摩擦均不计，故克服动滑轮重力做的功为额外功，则滑轮组的机械效率： ，即解得物体M2的重力：G=80
19、 N；（2）由图知，绳子的有效段数为2，绳的自重、摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力： 物体M2以0.5 m/s速度匀速上升了h，绳子自由端移动的距离为：s=2h，由可得绳子自由端的速度为：v绳=2v=20.5 m/s=1 m/s；拉力F的功率：（3）由力的平衡条件可得，B端对定滑轮向上的拉力：FB=3F+G定=350 N+20 N=170 N，根据力的作用是相互的，则定滑轮对杠杆B端的拉力为：FB=FB=170 N，根据杠杆的平衡条件可得：FAOA=FBOB，故绳子对杠杆A端的拉力为：力的作用是相互的，则绳子对M1向上的拉力为FA=FA=255 N，根据力的平衡，地面对M1的支持力：F支=
20、G1FA=500 N255 N=245 N；由力的相互性可知，物体M1对水平面的压力：F压=F支=245 N。【名师点睛】本题考查有关滑轮的知识，力的平衡和相互性及杠杆的平衡条件、机械效率公式的运用，综合性强。29（2019天津）用如图所示的滑轮组，将一重为450 N的物体以0.1的速度匀速向上提起2 m，拉力F为200 N。求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率。【答案】（1）75% （2）60 W【解析】（1）从图中可以看出，与动滑轮相连的绳由3段；根据滑轮组工作原理，物体上升2 m时，绳子拉升长度为：23 m=6 m；根据W=Fs得，拉力所作得功为：W=200 N6 m=1 20
21、0 J；该滑轮组此次所作有用功为：W有=Gh=450 N2 m=900 J；故滑轮组的机械效率为：=75%；（2）根据物体匀速直线运动规律，s=vt得：t=20 s，根据P=得，拉力的功率为：P=60 W。30（2019湖南常德）如图甲所示，柳叶湖大桥让常德市区交通变得便捷的同时也成为了一道亮丽的风景。小洋暑假里在常德欢乐水世界游玩后乘小汽车返回市区，需要从平直的道路驶上柳叶湖大桥。已知小汽车（含乘客）总质量为2.5103 kg，以18 m/s的速度在的引桥上匀速行驶，如图乙所示，此过程中小汽车的功率为36 kW，可以将引桥近似看成一个倾角较小的斜面，此斜面的长度为400 m，高度为12 m。（1）如果小汽车与地面的接触面积为0.05 m2，它静止在水平路面上对地面的压强为多大?（2）大桥引桥的机械效率为多大?（3）小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力（空气阻力忽略不计）为多大? 甲 乙【答案】（1）5105 Pa （2）37.5% （3）1.25103 N【解析】（1）水平路面上，小汽车对地面的压力等于小汽车（含乘客）的重力小汽车对地面的压强（2）汽车从引桥底部行驶到引桥顶部时由P=Fv有大桥引桥的机械效率（3）小汽车在引桥上行驶时克服路面摩擦力做功小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力有W摩=fs知。
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