2021届中考一轮复习专题训练(六)-功、功率与机械效率的综合问题

专题训练(六)功、功率与机械效率的综合问题

▶类型一功和功率的计算

1.如图所示,用50 N的水平拉力F拉着物体在2 s内沿水平方向前进了4 m,下列说法中正确的是()

A.拉力做功为零

B.拉力的功率为零

C.拉力做功为100 J

D.拉力的功率为100 W

2.爷爷与小丽进行爬楼比赛,他们都从1楼上到6楼,爷爷的体重是小丽体重的2倍,爷爷所用的时间是小丽所用时间的2倍。若爷爷做功为W1,功率为P1,小丽做功为W2,功率为P2,则下列判断正确的是()

A.W1∶W2=1∶1

B.W1∶W2=4∶1

C.P1∶P2=1∶1

D.P1∶P2=4∶1

3. 2018年6月29日,一则题为《20秒60级台阶他抱着晕倒的女士冲向医院》的新闻报道让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨岩刷屏全国(图)。在这20 s内,朱墨岩登台阶的平均功率接近()

A.5.5 W

B.55 W

C.550 W

D.5500 W

4.两次水平拉动同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程随时间变化的关系图像如图所示。根据图像,下列判断中正确的是()

A.两次物体运动的速度:v1<v2

B.0~6 s内两次拉力对物体所做的功:W1=W2

C.两次物体所受的拉力:F1>F2

D.0~6 s内两次拉力对物体做功的功率:P1>P2

5.某建筑工地上一台升降机的箱体连同货物的重力为1500 N,在10 s内从楼的1层上升到5层,如果每层楼高3 m,则升降电动机至少做J的功,功率至少为W。

6.新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12 km,用时10 min。已知该电动汽车的总质量为 1.6×103kg,行驶中阻力为车重的0.05,此过程中该车牵引力做的功为J,牵引力做功的功率为kW。(g取10 N/kg)

7.如图所示,小明用98 N的拉力在4 s内将货物匀速提升2 m,不计摩擦和绳重。求:

(1)货物的质量m。(g=9.8 N/kg)

(2)这段时间内,拉力所做的功W和功率P。

▶类型二机械效率的计算

8.小华利用如图所示滑轮组将一桶重400 N的水匀速提升6 m,共用时2 min,滑轮组的机械效率为80%。下列说法中正确的是(不计桶重、绳重和摩擦)()

A.小华所做的有用功为3000 J

B.小华所用拉力F为250 N

C.拉力F的功率是37.5 W

D.若提升过程中有部分水洒出,滑轮组的机械效率不变

9.如图所示,由于使用杠杆时摩擦非常小,故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。某人用杠杆将一个质量为18 kg的物体匀速提升了0.5 m,则他所做的有用功是J。若在此过程中杠杆的机械效率为90%,则他做的总功是J,额外功是J。(g取10 N/kg)

10.质量为m的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶,滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像如图乙所示,滑轮摩擦及绳重忽略不计,影响滑轮组机械效率的因素有(写出一条即可),动滑轮的重力为;该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时,此滑轮组机械效率的最大值为。(后两空均用已知量符号表示)

11.工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重为600 N的货物,绳子自由端被竖直提升6 m,额外功为300 J。求滑轮组的机械效率。

12.工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600 N的货物匀速提升了2 m,所做的总功为1500 J。求:

(1)此时该滑轮组的机械效率。

(2)当他用400N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,则被提升货物的重力为多少。

▶类型三功、功率与机械效率的综合计算

13.如图所示,物体A重25 N,在水平地面上以0.2 m/s的速度向左做匀速直线运动,已知拉力F=5 N,该滑轮的机械效率为90%。则()

A.拉力F的功率是1 W

B.5 s内拉力F所做功的大小是15 J

C.2 s内绳子自由端移动的距离是0.4 m

D.物体A受到水平地面的摩擦力大小是9 N

14.水平地面上放着重为200 N、边长为0.2 m的正方体物块,现用斜面将其由底端匀速拉到顶端,如图所示。已知平行于斜面的拉力为120 N,物体移动的距离为2 m,升高1 m。求:

(1)物块放在水平地面上时对地面的压强。

(2)斜面的机械效率。

(3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。

15.一名重为560 N、双脚与地面的接触面积为0.04 m2的学生站在水平地面上,用如图所示的滑轮组,在20 s内将600 N的重物匀速提升1 m,绳重及滑轮摩擦不计。

(1)请画出滑轮组的绕线。当这名学生未提重物时,他站在地面上对地面的压强多大?

(2)匀速提升该重物的过程中,滑轮组的机械效率是75%,拉力的功率多大?

(3)若用该滑轮组将800 N的重物匀速提升1 m,机械效率又是多大?

参考答案

1.D 解析： 拉力做的功:W =Fs =50 N×4 m=200 J; 拉力的功率:P =W t =

200J 2s

=100 W 。

2.C 解析： W 1

W 2

=G 1ℎ

G

2

ℎ

=G 1

G 2

=21;P 1

P 2

=W 1

t 1W 2t 2

=W 1W 2

×t 2t 1

=21×12=1

1。

3.C 解析： 朱墨岩的体重大约为600 N,女士的体重大约为500 N,60级台阶的高度:h =60×0.15 m=9 m,朱墨岩抱着晕倒的女士登台阶所做的功:W =G h =(600 N +500 N )×

9 m=9900 J,平均功率P =W

t =

9900J 20s

=495 W,与550 W 相差不大,故C 正确。

4.D 解析： 由图像可知,在相同时间内,物体第1次通过的路程大于第2次通过的路程,由v =s

t 可知,v 1>v 2,故A 错误;两次水平拉动同一物体在同一水平地面上做匀速直线运动时,物体对水平地面的压力和接触面的粗糙程度相同,受到的滑动摩擦力不变,物体受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,所以两次物体所受的拉力F 1=F 2,故C 错误;由图像可知,0~6 s 内物体第1次通过的路程大于第2次通过的路程,由W =Fs 可知,W 1>W 2,故B 错误;由P =W

t =Fv 可知,0~6 s 两次拉力对物体做功的功率:P 1>P 2,故D 正确。 5.1.8×104 1.8×103 6.9.6×106 16

解析： (1)牵引力:F =f =0.05G =0.05mg =0.05×1.6×103 kg×10 N/kg=800 N,牵引力做的功:W =Fs = 800 N×1.2×104 m=9.6×106 J 。(2)功率:P =W

t =9.6×106 J 600 s

=1.6×104 W =16 kW 。

7.(1)G =F =98 N,货物的质量: m =G

g =98N

9.8N/kg =10 kg 。

(2)拉力所做的功:W =Fs =98 N×2 m=196 J; 拉力做功的功率:P =W

t =

196J 4s

=49 W 。

8.B 解析： 小华所做的有用功:W 有=Gh =400 N×6 m=2400 J,故A 错误;滑轮组的机械效率η=W 有W 总

×100%=80%,小华

拉力做的总功:W 总

=W 有

80%=

2400J 80%

=3000 J,由图知,n =2,拉力端移动的距离:s =2h =2×6 m=12 m,由W

总

=Fs 可得拉

力:F =

W 总s

=

3000J

12m =250 N,故B 正确;拉力做功的功率:P =W 总t

=3000J

2×60s =25 W,故C 错误;若提升过程中有部分水洒出,提

升的物重变小,有用功变小,不计桶重、绳重和摩擦,额外功基本不变,有用功与总功的比值变小,机械效率变小,故D 错误。 9.90 100 10 解析： 物体的重力: G =mg =18 kg×10 N/kg=180 N,