2021年中考物理重点难点专练29力学计算2功功率机械效率含解析20210416470.docx

1、专项七计算专题重难点29力学计算（2）功功率机械效率【知识梳理】功、功率、机械效率计算主要涉及到速度、机械功和机械功率、功率的计算，涉及的主要公式有：（1）速度的计算：v=s/t（2）机械功计算：W=Fs（3）机械功率计算：P=W/t=Fv（4）杠杆平衡条件：F动L动=F阻L阻（5）机械效率计算：=W有/W总100%=G/（nF）100%。【易混淆点】1.有用功与总功、额外功、无用功的区别：（1）有用功：对我们有用的功，通常为克服重力或摩擦力所做的功。（2）总功：动力所做的功。（3）额外功：对我们无用，但不得不做的功。（4）无用功：对我们无用的功。注意：无用功是应该不做的功。它的有无，都不会影

2、响做功。（5）关系：总功=有用功+额外功2.在计算滑轮组的有关问题时，对绳子的股数数错：记住，只有与动滑轮相联系的才算，有一股算一股。3. 在计算滑轮组的有关问题时，对物重及其对应量与动力及其对应量混淆。建议在审题时，列出对应的量。【典例分析】【例1】（2020南通32）个人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。（g取10N/kg）求：（1）有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，工人提升货物的重。【答案】（1）900J（2）75%（3）720N【分析】（1）货物的重力G

3、物=mg=45kg10N/kg=450N；有用功：W有=G物h=450N2m=900J。（2）拉力所做的总功：W总=Pt=120W10S=1200J；机械效率：=W有/W总100%=900J/1200J100%=75%。（3）由图可知：n=3，已知额外功占总功的20%，则此时的机械效率=1-20%=80%；此时的机械效率：= W有W总 100%= GhFs 100%= GhFnh 100%=GnF 100%，所以提升物体的重力：G=nF=80%3300N=720N。【思路小结】解此类题，关键要分清哪是物重及其对应的其它量，哪是拉力及其对应的其它量，吊起货物的绳子的股数，对公式灵活变形。【真题操

4、练】1.（2020衡阳11）近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用1200N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（）A他对重物做了4800J的功B他做功的功率为16WC此次简易斜面装置的机械效率为50%D斜面是一种省力杠杆【答案】D【解析】A.做的总功：W总Fs1200N5m6000J，A错。B.做功的功率为：PW总/t=6000J/300s20W，B错。C.重物的重力：Gmg240kg10N/kg24

5、00N，李军对重物做的有用功：W有用Gh2400N2m4800J，简易斜面装置的机械效率：W有/W总100%=4800J/6000J100%80%，C错。D.斜面是一种省力杠杆，D正确。选D。2.(2020青岛14)某建筑工地上，一台起重机10s内将重1.5104N的物体匀速提升3m起重机吊臂上的滑轮组如图所示，滑轮组的机械效率为75%。下列分析正确的是（）A. 拉力F的大小为7.5103NB. 有用功的大小为4.5104JC. 额外功的大小为1.5104JD. 拉力F的功率为6.0103W【答案】BCD【解析】A由图可知：绳子股数n=2，由= W有W总 100%= GnF 100%，可得：F

6、= Gn = 1.5104N275% = 1104N，A错。B有用功为：W有=Gh=1.5104N3m=4.5104J,B正确。C总功为：W总=Fs=Fnh=1.0104N23m=6104J，额外功为：W额=W总-W有=6104J-4.5104J=1.5104J，C正确。D拉力的功率为：P= W总t = 6104J10s = 6103W，D正确。选BCD。3.(2020孝感9)如图所示，某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重900N、底面积为200cm2的方形货箱，货箱20s内匀速上升4m，工人所用拉力F为400N（不计绳重和摩擦），则（）A. 人拉绳子的速度为0.2m/sB. 动滑轮的重力为30

7、0NC. 此段时间内，拉力F做功为3600JD. 当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对地面的压强为4.5104Pa【答案】BD【解析】由图可知，n=3。A货箱20s内匀速上升4m，则货箱的速度：V货=s货/t=4m/20s=0.2m/s，则人拉绳子的速度V绳=nv绳=30.2m/s=0.6m/s，A错。B不计绳重和摩擦，将动滑轮和货箱看做整体，整体匀速上升，则整体处于平衡态，受平衡力，对整体做受力分析可得：nF=G箱+G动，则动滑轮重:G动=nF-G箱=3400N-900N=300N，B正确。C货箱20s内匀速上升4m，则绳移动的距离：s绳=nh=34m=12m，此段时间内，拉力F做功W=Fs=

8、400N12m=4800J,C错。D当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对水平面的压力：F压=G=900N,则货箱对水平面的压强：p= F压S = 900N20010-4m2 = 4.5104Pa。D正确。选BD。4.(2020常德21)2019年10月16日，连接江南一江北的沅江遂道顺利通车，遂道全长2240m，双向四车道，给常德市民的出行带来了极大的方便。在遂道口设有如图所示标示牌，标示牌上“60”的单位为，张师傅驾车通过沅江遂道，在遵守交通规则的情况下至少需要s。【答案】km/h134.4【解析】标示牌上标示的是遂道中车的最高速度为60km/h。在不超速驾驶的情况下，通过遂道所需要的最少时间

9、：t= sv = 2240m603.6m/s = 134.4s。5. (2020常德23)农忙时节小明帮爷爷挑谷子，初次干农活的他在左筐中装了20kg，右筐中装了25kg，如果扁担的长度为1. 8m，则他在距扁担左端_m处将谷子挑起来才能使挑担水平（扁担和筐的重力均不考虑）；为了方便行走，小明将两筐谷子同时向内移动了0. lm，则需要_筐（选填“左”或“右”）增加约_kg （保留1位小数）谷子，才能基本保持挑担水平。【答案】1右0.7【解析】根据杠杆平衡条件有：L左L右 = G右G左 = m右gm左g = 2520 = 5:4，扁担的长度为1. 8m，则他在距扁担左端：L左=1.8m5/9=1

10、m，处将谷子挑起来才能使挑担水平，右筐距离0.8m。将两筐谷子同时向内移动了0. lm，则左端距离变为0.9m，右端距离变为0.7m，此时：G左L左=200N0.9m=180N.m,G右L右=250N0.7m=105N.m,左边力与力臂乘积大于右边力与力臂乘积；要使挑担基本保持水平，根据杠杆平衡条件应该在右边增加谷子：m= m左L左L右 -m右= 20kg0.9m0.7m 25kg0.7kg。6.(2020天津18)小明在超市购物时，用10N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10m，用时10s，则推力做的功等于J，推力的功率等于W【答案】10010【解析】推力做的功：W=Fs=10N10

11、m=100J，推力的功率：P=W/t=100J/10s=10W。7. (2020武威14)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6N的物体，物体上升0.4m所用时间为4s。此过程中拉力的功率为W，滑轮组的机械效率为。【答案】0.7283.3%【解析】由图可知：滑轮组的动滑轮绕3段绳，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，拉力做的总功：W总=Fs=F3h=2.4N30.4m=2.88J，拉力的功率：P=W总/t=2.88J/4s=0.72W。有用功：W有=Gh=6N0.4m=2.4J，滑轮组的机械效率：=W有/W总100%=2.4/2.8810

12、0%83.3%。8.(2020孝感16)如图所示，水平地面上M点有一质量为60kg的箱子，现用水平向左的推力将箱子沿直线匀速推至N点，所用时间30s，MN间的距离为15m（g=10N/kg）。求：(1)箱子所受的重力；(2)箱子运动的速度；(3)若箱子在运动过程中所受阻力为自身重力的0.2倍，则从M点推至N点的过程中推力对箱子做功的功率。【答案】（1）600N（2）0.5m/s（3）60W【解析】(1)箱子受到的重力：G=mg=60kg10N/kg=600N。(2)箱子运动的速度：v=s/t=15m/30s=0.5m/s。(3)箱子所受阻力：f=0.2G=0.2600N=120N，箱子向左匀速

13、直线运动，由二力平衡可得推力的大小：F=f=120N,推力做的功：W=FS=120N15m=1800J，推力做功的功率：P=W/t=1800J/30s=60W。答：(1)箱子所受的重力是600N；(2)箱子运动的速度是0.5m/s；(3)推力对箱子做功的功率是60W。9.（2020乐山25）如图所示，一款新型无人驾驶电动汽车，总质量为1.5103kg，在性能测试中，沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的0.1倍，（g取10N/kg）求：(1)汽车匀速行驶的速度；(2)汽车受到的牵引力；(3)此过程中汽车牵引力所做的功和做功功率。【答案】(1)10m/s (2)1.5103N

14、(3)2.7106J1.5104W【解析】(1)汽车行驶的路程：s=1.8103m，汽车行驶的时间t=3min=180s,汽车匀速行驶的速度：V= st = 1.8103m180s = 10m/s。(2)由于汽车匀速行驶，所以汽车受到的牵引力等于阻力：F牵=F阻=0.1G=0.1mg=0.11.5103kg10N/kg=1.5103N。(3)此过程中汽车牵引力做功：W=FS=1.5103N1.8103m=2.7106J，汽车牵引力做功的功率：P= Wt = 2.7106J180s =1.5104W。答：(1)汽车匀速行驶的速度为10m/s；(2)汽车受到的牵引力为1.5103N；(3)此过程中

15、汽车牵引力所做的功为2.7106J，做功的功率为1.5104W。10.(2020齐齐哈尔29)防疫间，小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车，为社区运送物资，如图所示，小慧通过查阅资料了解到：当该车满载货物时，总质量为4103kg，发动机的牵引力为3103N若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中，求：（1）货车行驶所用的时间是多少？（2）该车满载货物时，所受到的重力是多少？（3）牵引力所做的功是多少？【答案】（1）180s （2）4104N （3）1.08107J【解析】（1）货车行驶所用的时间为：t= sv = 3600m20m/s = 180s。（2）当该车满载

16、货物时，总质量为4103kg，受到的重力为：Gmg4103kg10N/kg4104N。（3）牵引力所做的功为：WFs3103N3600m1.08107J。答：（1）货车行驶所用的时间是180s；（2）该车满载货物时，所受到的重力是4104N；（3）牵引力所做的功是1.08107J。11.(2020潍坊23)疫情期间，大壮同学自制了如图所示的健身器材，坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来，在杆的A端悬挂质量m1=10kg的重物，在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知AO长1.5m，OB长0.5m，大壮质量m2=56kg，g取10N/kg，求此时：(1)大壮对杆的拉力大小；(2)地

17、面对大壮的支持力大小。【答案】(1) 300N(2) 260N【解析】(1) 缓慢拉动轻杆至水平位置，根据杠杆平衡条件可得：FAOA=FBOB，FA的大小等于GA，即FA=GA= m1g=10kg10N/kg=100N，则FB= FAOAOB = 100N1.5m0.5m = 300N。即大壮对杆的拉力为300N。(2) 大壮受三个力，重力G、杆对大壮的拉力F、地面对大壮的支持力F支，三个力平衡，杆对大壮的拉力与大壮对杆的拉力为相互作用力，大小相等，则地面对大壮的支持力：F支=G-F=m2g-F=56kg10N/kg-300N=260N，地面对大壮的支持力为260N。答：(1)大壮对杆的拉力大

18、小为300N；(2)地面对大壮的支持力大小为260N。12.（2020衡阳25）如图所示，用一个动滑轮使重10N的物体在5s内匀速升高0.2m，绳子自由端所用的拉力F为6N求：（1）绳子自由端移动的速度。（2）拉力F做的功。【答案】（1）0.08m/s （2）2.4J【解析】（1）由图知，n2，当物体升高0.2m时，绳子的自由端移动距离s2h20.2m0.4m，绳子自由端移动的速度：v=s/t=0.4m/5s=0.08m/s。（2）拉力F做的功：WFs6N0.4m2.4J。答：（1）绳子自由端移动的速度为0.08m/s；（2）拉力F做的功为2.4J。13. (2020潍坊25)如图所示，小汽车

19、通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：(1)汽车拉力的大小；(2)汽车拉力的功率；(3)滑轮组的机械效率。【答案】(1) 1000N(2) 3000W(3)90%【解析】(1)由图可知：n=3，则汽车拉力的大小为：F= G石+G动3 = 2700N+300N3 = 1000N。(2)汽车运动的速度为：v=3v石=31m/s=3m/s, 汽车拉力的功率为:p=W/t=Fv=1000N3m/s=3000W。(3)滑轮组的机械效率为：= W有W总 100%= GhGh+G动h100%= GG+G动

20、100%= 2700N2700N+300N100%=90%。答：(1)汽车拉力的大小为1000N；(2)汽车拉力的功率为3000W；(3)滑轮组的机械效率为90%。14.(2020泰州23)小明利用如图所示的滑轮组，将质量为90kg的物体在1min内匀速提升5m，竖直向上的拉力为360N。求：(1)物体的重力（g取10N/kg）；(2)小明拉力的功率？(3)滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。【答案】(1) 900N(2) 90W(3)83.3%【解析】(1)物体的重力是：G=mg=90kg10N/kg=900N。(2)由图可知：承担物重绳子段数n=3，物体匀速提升5m时，绳端移动的距离是：s=nh=35m=15m,小明拉力做功：W=FS=360N15m=5400J，小明拉力的功率：P=W/t=5400J/60s=90W。(3)有用功：W有=Gh=900N5m=4500J,滑轮组的机械效率:=W有/W总100%=4500J/5400J100%83.3%。答：(1) 物体的重力是900N；(2) 小明拉力的功率90W；(3) 滑轮组的机械效率是83.3%。