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物理 第13講功功率機(jī)械效率 考點(diǎn)一 功 特別提醒 公式W Fs中F和s具有同體性 同向性和同時(shí)性 考點(diǎn)二 功率 考點(diǎn)二 機(jī)械效率 考點(diǎn)一功功率 例1 2015 昆明 新建成的牛欄江引水濟(jì)昆工程 是將水從海拔較低的德澤水庫 引到海拔較高的盤龍江上游 每年對(duì)昆明提供5 67億立方米的水 耗電及相關(guān)運(yùn)行費(fèi)用已近10億元 所以 珍惜水資源是每一個(gè)市民應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù) 此工程是在德澤水庫庫區(qū)建泵站 將水泵入山坡高處的水池后 再自流回昆明 泵站的提水高度約220m 每秒流過水流橫截面的水量是18m3 將1 8 104kg的水提高220m 水泵對(duì)水所做的功是 J 做功的功率是 W g取10N kg 水 1 0 103kg m3 答案 3 96 1073 96 107 方法歸納 應(yīng)用功 功率公式進(jìn)行計(jì)算時(shí) 一是要注意物理量的同一性 功率 做功 和做功時(shí)間要對(duì)應(yīng) 二是要單位統(tǒng)一 功的單位必須是焦耳 J 時(shí)間的單位必須是秒 s 得到的功率的單位是瓦特 W 例2 2015 重慶 如圖所示 不計(jì)摩擦和繩重 把一個(gè)重為20N的物體沿豎直方向在4s內(nèi)勻速提升了2m 所用拉力F為12 5N 下列說法中正確的是 A 動(dòng)滑輪重7 5NB 4s內(nèi)拉力F做功25JC 4s內(nèi)拉力F的功率為6 25WD 滑輪組的機(jī)械效率為80 考點(diǎn)二機(jī)械效率 實(shí)驗(yàn)測(cè)滑輪組的機(jī)械效率 彈簧測(cè)力計(jì) 刻度尺 物重G 重物上升高度h 繩末端拉力F 繩自由端拉出的長度L 勻速豎直 5 實(shí)驗(yàn)中分別記下鉤碼和測(cè)力計(jì)的起始位置 目的是便于測(cè)量鉤碼和測(cè)力計(jì) 6 繩子自由端移動(dòng)的距離s與物體上升高度h的關(guān)系是s 7 控制變量法的應(yīng)用 同一滑輪組吊起數(shù)量不同的鉤碼 探究 與G物的關(guān)系 用重力或數(shù)量不同的動(dòng)滑輪吊起數(shù)量相同的鉤碼 探究 與G動(dòng)的關(guān)系 8 影響滑輪組機(jī)械效率的因素 繩重和摩擦 9 實(shí)驗(yàn)中 滑輪組克服物重所做的有用功 W有 Gh 繩自由端拉力所做的總功W總 Fs 10 機(jī)械效率的計(jì)算 移動(dòng)的距離 nh 動(dòng)滑輪重G 提起的物重 例 2015 岳陽 在 測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 的實(shí)驗(yàn)中 用同一滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn) 如圖所示 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表 1 第2次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率為 結(jié)果保留一位小數(shù) 2 第3次實(shí)驗(yàn)中 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)漏填 由圖丙可知 彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為 N 3 分析數(shù)據(jù)可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論 使用同一滑輪組 提升的物體越重 滑輪組的機(jī)械效率越 填 高 或 低 4 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論推測(cè) 使用該滑輪組再次將8N的物體勻速提升10cm 此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率可能為 只填序號(hào) A 71 6 B 82 4 C 92 1 答案 1 88 9 2 2 2 3 高 4 C 易錯(cuò)易混 1 功和功率 機(jī)械效率的理解易錯(cuò) 誤認(rèn)為做功多時(shí)功率就大 機(jī)械效率也高 2 沿斜面勻速上升的物體 會(huì)錯(cuò)誤的理解為拉力與摩擦力為平衡力 實(shí)際情況下 摩擦力比拉力要小 1 2015 永州 在水平地面上 用60N的力沿水平方向拉著重為200N的小車前進(jìn)5m 拉力做功 J 重力做功 J 2 2015 銅仁 小龍背著質(zhì)量為25kg的實(shí)驗(yàn)器材從實(shí)驗(yàn)樓的一樓上到三樓 又沿著走廊水平走了5m到達(dá)實(shí)驗(yàn)室 每層樓高3m 小龍對(duì)實(shí)驗(yàn)器材做功 J 若在搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)器材的整個(gè)過程中小龍總共做功4500J 則小龍自身體重 kg g 10N kg 3 2015 恩施 小翔已知體重是G 需測(cè)定自己跑上二樓克服重力做功的功率 完成該實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的內(nèi)容是 300 0 1500 50 一級(jí)臺(tái)階高度h和臺(tái)階數(shù)n 登樓時(shí)間t 4 2015 廣元 如圖所示是兩個(gè)工人分別用滑輪按甲 乙兩種方式把質(zhì)量相同的兩袋沙子從地面提到二樓 兩種方式所做的總功W總甲 W總乙 機(jī)械效率為 甲 乙 若不計(jì)繩重及摩擦 則有下列關(guān)系 W總甲 W總乙 甲 乙 均填 或 5 測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的裝置如圖所示 用5N拉力將重為8N的物體勻速提升0 5m 用時(shí)4s 拉力做的總功W總 J 有用功W有用 J 滑輪組的機(jī)械效率 拉力的功率P W 5 4 80 1 25 6 2015 南充 如圖所示 沿斜面向上拉一個(gè)重為4 5N的物體到斜面頂端 斜面長1 2m 高0 3m 拉力做功為2 16J 則這個(gè)斜面的機(jī)械效率是 物體受到的摩擦力是 N 7 2015 朝陽區(qū) 下列情況中人對(duì)物體做功的是 A 提著水桶在水平地面上勻速前進(jìn)B 舉著杠鈴原地不動(dòng)C 用力搬石頭但沒有搬動(dòng)D 推著小車前進(jìn) 62 5 0 675 D 8 2015 濟(jì)寧 小夏推箱子經(jīng)歷了如圖所示的過程 最終箱子被推出去后又向前滑行了一段距離 對(duì)上述過程中涉及到的物理知識(shí) 分析正確的是 A 圖甲 因?yàn)橄渥記]動(dòng) 所以小夏沒有對(duì)箱子施加力的作用B 圖乙 因?yàn)橄渥邮艿降哪Σ亮Υ笥谕屏?所以小夏沒推動(dòng)箱子C 圖乙 因?yàn)樾∠膶?duì)箱子施加了力 所以小夏對(duì)箱子做了功D 圖丙 小夏對(duì)箱子做的功小于推力與箱子移動(dòng)距離的乘積 D 9 2015 德陽 下列關(guān)于功 功率 機(jī)械效率的說法正確的是 A 做功多的機(jī)器機(jī)械效率一定高B 功率小的機(jī)器做功慢C 機(jī)械效率高的機(jī)器功率一定大D 功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短10 2015 南京 一名普通中學(xué)生從地上拿起一個(gè)雞蛋 并把它緩緩舉過頭頂 此過程中他對(duì)雞蛋做的功約為 A 0 1JB 1JC 10JD 100J B B 11 2014 永州 小李同學(xué)先后用同樣大小的力F使同一木箱分別在如圖所示甲 乙 丙三個(gè)表面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離s 該力F在這三個(gè)過程中所做的功分別為W甲 W乙 W丙 關(guān)于做功大小下列說法正確的是 A W甲 W乙 W丙B W甲 W乙 W丙C W甲 W乙 W丙D W甲 W乙 W丙 C 12 2015 安順 舉重是我國的優(yōu)勢(shì)體育項(xiàng)目 一位身高170cm的運(yùn)動(dòng)員和一位身高160cm的運(yùn)動(dòng)員 在挺舉項(xiàng)目中用相同時(shí)間 把同樣重的杠鈴舉起 如圖所示 如果他們對(duì)杠鈴所做的功分別為W1和W2 功率分別為P1和P2 則下列關(guān)系式中正確的是 A W1 W2 P1 P2B W1 W2 P1 P2C W1 W2 P1 P2D W1 W2 P1 P2 C 13 如圖所示 工人用滑輪或滑輪組提升重物 每只滑輪質(zhì)量均相同 若把同一貨物勻速提升相同的高度 不計(jì)繩子和滑輪間的摩擦 下列說法正確的是 A 使用C滑輪組與使用D滑輪組一樣省力B 使用D滑輪組最省力C 其中機(jī)械效率最高的是使用C滑輪組D 其中機(jī)械效率最高的是使用B滑輪 D 14 2015 宜賓 多選 如圖所示 甲 乙是固定在水平地面上的兩個(gè)光滑斜面 長度分別為4m 5m 高度相同 兩個(gè)工人分別用沿斜面向上的拉力F甲 F乙把完全相同的工件從斜面底端勻速地拉到斜面頂端 且速度大小相等 此過程拉力F甲 F乙所做的功分別為W甲 W乙 功率分別為P甲 P乙 機(jī)械效率分別為 甲 乙 下列說法正確的是 A F甲 F乙 5 4B W甲 W乙 5 4C P甲 P乙 5 4D 甲 乙 5 4 AC 15 2015 武漢 如圖所示 利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上重為G的物體 若拉力的大小為F 物體和地面之間的摩擦力大小為f A點(diǎn)的拉力為FA 則下列滑輪組的機(jī)械效率表達(dá)式正確的是 A f 2FAB f 3FC FA 2FD G 2F C 16 2015 河北 用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲 乙兩個(gè)滑輪組 在繩自由端用大小分別為F1和F2的拉力 將相同的物體勻速提升相同的高度 若不計(jì)繩重及摩擦 下列說法正確的是 A F1大于F2B F1和F2做的功一定相等C 甲 乙的機(jī)械效率不相等D 繩子自由端移動(dòng)的距離不相等 物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能相等 ABD 17 2015 荊州 如圖所示 婷婷同學(xué)用12N的水平拉力F拉滑輪 使足夠長的木板A以0 2m s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng) 物體B相對(duì)于地面靜止 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N 若不計(jì)滑輪重 彈簧測(cè)力計(jì)重 繩重和滑輪摩擦 則下列說法中正確的是 A B受到的摩擦力大小為2N 方向?yàn)樗较蜃驜 木板A受到地面的摩擦力大小為2N 方向水平向左C 拉力F做功的功率為1 2WD 在運(yùn)動(dòng)過程中若將拉力F增大 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也將增大 C 18 2015 齊齊哈爾 用兩個(gè)相同的滑輪組成的滑輪組固定在天花板上 如圖所示 當(dāng)勻速提升物體時(shí) 繩子自由端的拉力F 20N 物體移動(dòng)的速度為0 1m s 每個(gè)滑輪重10N 忽略繩重和摩擦 下列說法正確的是 A 繩子自由端移動(dòng)的速度為0 3m sB 物體的重力為40NC 該滑輪組的機(jī)械效率為66 67 D 拉力F的功率為2W A D 20 2015 烏魯木齊 為模擬盤山公路 現(xiàn)將連接了重1N小球的細(xì)線穿入一根長1m的細(xì)管 如圖 將細(xì)管從豎直放置的圓柱體底部a點(diǎn)開始斜向上纏繞5圈后 恰好繞至頂部b點(diǎn) 相鄰細(xì)管間的高度均為12cm 在b點(diǎn)處通過細(xì)線用0 8N的拉力 與管的軸線平行 將管口的小球從a點(diǎn)勻速拉至b點(diǎn) 則纏繞在圓柱體上的細(xì)管 模擬的盤山公路 的機(jī)械效率為 A 83 3 B 80 C 75 D 60 C 21 2015 無錫 現(xiàn)有30包大米總質(zhì)量為150kg 小明想盡快將它們搬上10m高處的庫房 如圖為小明可以提供的用于搬動(dòng)物體的功率與被搬運(yùn)物體質(zhì)量之間的關(guān)系圖象 由圖可知他可以提供的最大功率為 W 為了盡可能快地將大米搬上庫房 他每次應(yīng)搬 包 若每次下樓時(shí)間是上樓時(shí)間的一半 則他最快完成搬運(yùn)任務(wù)并返回原地所用的時(shí)間為 s g 10N kg 50 3 450 22 2015 谷城 某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行 測(cè)量滑輪組機(jī)械效率 的實(shí)驗(yàn) 先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼的重力G 如圖甲 再按圖乙所示的連接方式組裝好滑輪組 1 圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 N 2 圖乙中 為了測(cè)量繩子自由端的拉力F A同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù) B同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在緩慢勻速提升時(shí)讀數(shù) 正確的是 填 A 或 B 同學(xué)的方法 2 B 3 按照正確的測(cè)量方法 若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得拉力F的大小為0 8N 則此次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率為 83 3 23 2015 北京 實(shí)驗(yàn)桌上有帶橫桿的鐵架臺(tái) 刻度尺 彈簧測(cè)力計(jì) 細(xì)繩 另外還有鉤碼一盒 質(zhì)量不等的滑輪2個(gè) 滑輪的輪與軸之間的摩擦很小 可忽略不計(jì) 請(qǐng)選用上述實(shí)驗(yàn)器材證明 動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與滑輪所受重力有關(guān) 1 寫出實(shí)驗(yàn)步驟 2 畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格 解 1 用已調(diào)零的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出滑輪的重力分別為G1 G2 如圖先用重力為G1的滑輪組裝實(shí)驗(yàn)器材 用彈簧測(cè)力計(jì)拉住細(xì)繩端 豎直向上勻速緩慢拉動(dòng) 使質(zhì)量為m的鉤碼勻速上移一段距離 讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F1 用刻度尺測(cè)出繩自由端移動(dòng)距離s和鉤碼移動(dòng)距離h 記錄G1 F1 m s h在實(shí)驗(yàn)記錄表格中 24 2015 廣州 如圖所示 用水平向右的力F拉著物體 使其勻速直線運(yùn)動(dòng)了5m 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為10s F做功的功率是50W 這段時(shí)間 1 F做了多少功 2 F多大 3 在方框內(nèi)畫出物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力示意圖 以 黑點(diǎn) 代表物體 4 物體受到的摩擦力多大 25 2015 蘇州 一名體重為500N 雙腳與地面接觸面積為0 04m2的學(xué)生站在水平地面上 要用滑輪組在20s內(nèi)將600N的重物勻速提升1m 1 他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大 2 畫出滑輪組的繞線方式 3 若勻速提升過程中滑輪組的機(jī)械效率是75 拉力F多大 拉力的功率多大