初三物理功、功率、机械效率计算专题

《功、功率、机械效率计算专题》

1．如图所示，工人用500 N的拉力F，将重为900 N的木箱匀速提升3 m，所用时间为20 s，求：

(1)拉力F做的有用功；

(2)拉力F做功的功率；

(3)动滑轮的机械效率。

(第1题图)

2．搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120 N的物体匀速提升3 m，所用的拉力为50 N，不计绳重及摩擦。求：

(1)滑轮组的机械效率；

(2)动滑轮的重；

(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为多大？

(第2题图)

3．如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1 m。当物体质量为2 kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。(g 取10 N/kg)求：

(1)物体质量为2 kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；

(2)动滑轮的重力；

(3)物体质量为10 kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。

(第3题图)

4．如图所示，把重力为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，求：

(1)物体与斜面之间的摩擦力多大？

(2)该斜面的机械效率。

(第4题图)

5．建筑工人要向楼上运送重物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上。运送重物时，工人用400 N的力拉绳子，重为500 N的重物在20 s内沿斜面匀速运动6 m，求此过程中：

(1)重物的速度大小；

(2)工人提升重物做的有用功；

(3)该装置的机械效率。

(第5题图)

6．把一棱长为10 cm，质量为8 kg的正方体实心金属块，放入水平放置装水的平底圆柱形容器中。如图甲所示，金属块下沉后静止在容器底部(金属块与容器底部并未紧密接触)，水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。求：

(1)金属块的密度；

(2)金属块受到的浮力；

(3)金属块对容器底部的压强；

(4)若用图乙所示的滑轮组，把金属块在水中匀速提升300 cm(金属块未露出水面，忽略水对物体的阻力)，此过程滑轮组的机械效率为70%，那么绳子自由端的拉力F大小是多少？

(第6题图)

《功、功率、机械效率计算专题》课后作业答案

1．解：(1)拉力F做的有用功为：W有＝Gh＝900 N×3 m＝2 700 J；

(2)拉力F做的总功为：W总＝Fs＝Fnh＝500 N×2×3 m＝3 000 J；

功率为：P＝W总t＝3 000 J20 s＝150 W；

(3)动滑轮的机械效率为：η＝W有W总×100%＝2 700 J3 000 J×100%＝90%。2．解：(1)由图可知，n＝3，

滑轮组的机械效率η＝GhFnh＝GnF＝120 N3×50 N＝80%。

(2)动滑轮的重G动＝nF－G＝3×50 N－120 N＝30 N。

(3)物体总重G总＝120 N×4＝48 0 N，

拉力F′＝(G总＋G动)/n＝(480 N＋30 N)/3＝170 N。

3．解：(1)物重G＝mg＝2 kg×10 N/kg＝20 N，

滑动摩擦力f滑＝0.1G ＝0.1×20 N＝2 N。

(2)由题意η＝W1W＝ f滑/(G动＋f滑)，

即50%＝2 N/(G动＋2 N)，解得G动＝2 N。

(3)当m1＝10 kg时，拉力F＝(G动＋f滑1)/3＝(2 N＋0.1×10 kg×10 N/kg)/3＝4 N，

功率P＝F×3v＝4 N×3×0.1 m/s＝1.2 W。

4．解：(1)由题条件可知，斜面长s＝3 m，斜面高h＝0.9 m，

物体重G＝600 N，推力F＝300 N，

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，

额外功：W额外＝W总－W有＝900 J－540 J＝360 J，

由W额外＝fs得摩擦力：f＝W额外s＝360 J3 m＝120 N；

(2)斜面的机械效率：η＝W有W总×100%＝540 J900 J×100%＝60%。5．解：(1)重物的速度大小v＝st＝6 m20 s＝0.3 m/s。

(2)重物上升的高度h＝s•sin30°＝s2＝6 m2＝3 m，

所做的有用功W有＝Gh＝500 N×3 m＝1 500 J。

(3)绳子自由端移动的距离s绳＝2s＝2×6 m＝12 m，

工人做的总功W总＝Fs绳＝400 N×12 m＝4 800 J，

该装置的机械效率η＝W有W总＝1 500J4 800J＝0.3125＝31.25%。

6．解：(1)金属块的体积：V 金＝(10 cm)3＝1 000 cm3＝1×10－3 m3，

则金属块的密度ρ金＝m金V金＝8 kg1×10－3 m3＝8×103 kg/m3；

(2)由于金属块下沉后静止在容器底部，

则V排＝V金＝1×10－3 m3，

所以F浮＝ρ水V排g＝1× 103 kg/m3×1×10－3 m3×10 N/kg＝10 N；(3)金属块的重力：G＝mg＝8 kg×10 N/kg＝80 N，

金属块对容器底的压力：F＝G－F浮＝80 N－10 N＝70 N，

受力面积：S＝(10 c m)2＝100 cm2＝0.01 m2，

金属块对容器底的压强：p＝FS＝70 N0.01 m2＝7×103 Pa；

(4)若用图乙所示的滑轮组把金属块在水中匀速提升，由图可知绳子承重的股数n＝2，根据机械效率η＝W有用W总＝（G－F浮）hF•nh＝G－F浮nF可得：

绳子自由端的拉力：F＝G－F浮nη＝80 N－10 N2×70%＝50 N。