教科版八年级下学期物理 专题六 功、功率与机械效率的计算

教科版八下物理 专题六 功、功率与机械效率的计算1. 在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了 30s 时间，将水平路面上质量是 1.5t 的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是 5m/s，绳子自由端的拉力 F 是 500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的 0.08 倍。求：（g 取 10N/kg）(1) 拉力 F 的功率。(2) 整个装置的机械效率。2. 如图是工人利用滑轮组提升重为 810N 物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为 0.1m/s，工人拉力 F 的功率为 90W，物体上升 10s 拉力 F 克服滑轮组的摩擦做的功是 60J，不计绳重。求：(1) 工人拉绳子的速度。(2) 滑轮组的机械效率。(3) 滑轮组中的动滑轮的重力。3. 质量为 60kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g 取 10N/kg）(1) 影响滑轮组机械效率的因素之一是 。(2) 若工人在 1min 内将货物匀速向上提高了 6m，作用在钢绳上的拉力为 400N，求拉力的功率。(3) 求动滑轮受到的重力。4. 如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为 3103W，当它把质量为 1t 的重物匀速提起 24m 时，用时 100s。求：（g 取 10N/kg）(1) 在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是多少？(2) 若起重机 AB 长为 20m，吊起重物时 B 端的配重质量为 4t，为使起重机不翻倒，则 OB 长为多少？（不计摩擦和起重机自重）5. 如图所示，斜面长 s=1.5m，高 h=0.3m。建筑工人将重 G=500N 的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力 F=150N。忽略绳子重力。求：(1) 该过程拉力 F 做的功。(2) 该装置的机械效率。（结果精确到 0.1%）(3) 货物箱在斜面上受到的摩擦力大小。6. 小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力 F 与绳子自由端移动的距离 s 的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 85%。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：(1) 物体在空中上升 1m，小雨做的功是多少？(2) 每个滑轮的重力是多少？答案1. 【答案】(1) 7500W (2) 80% 【解析】(1) 由图知 n=3，拉力端移动的速度：v绳=3v车=35m/s=15m/s，拉力 F 的功率：P=W总t=Fst=Fv绳=500N5m/s=7500W。(2) 由 v=st 可得，故障车在 30s 内通过的路程：s车=v车t=5m/s30s=150m，拉力端移动距离：s=3s车=3150m=450m，拉力 F 在 30s 内所做的功：W总=Fs=500N450m=2.25105J，地面对故障车的摩擦力：f=0.08G=0.08mg=0.081.5103kg10N/kg=1200N，滑轮组克服故障车的摩擦力做的有用功：W有用=fs车=1200N150m=1.8105J，整个装置的机械效率：=W有用W总100%=1.8105J2.25105J100%=80%。2. 【答案】(1) 0.3m/s (2) 90% (3) 30N 【解析】(1) 由图可知：n=3，绳端移动的速度：v绳=mv物=30.1m/s=0.3m/s。(2) 根据 P=Wt=Fst=Fv 可得，工人的拉力：F=Pv绳=90W0.3m/s=300N，滑轮组的机械效率：=W有用W总100%=GhFs100%=GnF100%=810N3300N100%=90%。(3) 重物上升的高度：h=v物t=0.1m/s10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N1m=810J，拉力做的总功：W总=Fs=Fnh=300N31m=900J，提升动滑轮做的额外功：W轮=W总W有用Wf=900J810J60J=30J，由 W=Gh 可得，滑轮组中动滑轮的重力：G轮=W轮h=30J1m=30N。3. 【答案】(1) 物重（或动滑轮重）(2) 120W (3) 200N 【解析】(2) 由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=36m=18m，拉力做的功：W=Fs=400N18m=7200J，拉力的功率：P=Wt=7200J60s=120W。(3) 由图乙可知，物重 G=300N 时，滑轮组的机械效率 =60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以滑轮组的机械效率：=W有用W总100%=Gh(G+G动)h100%=G(G+G动)100%=300N300N+G动100%=60%，解得：G动=200N。4. 【答案】(1) 2.4103W；80% (2) 4m 【解析】(1) 起重机对重物的拉力：F=G=mg=1103kg10N/kg=1104N，对重物做的功：W机械=Fs=1104N24m=2.4105J，提起重物做功的功率：P=Wt=2.4105J100s=2.4103W；起重机的电动机做的功：W电=P电t=3103W100s=3105J，起重机的机械效率：=W机械W电100%=2.4105J3105J100%=80%。(2) 物体的质量：m物=1t=1103kg，配重的质量：m配重=4t=4103kg，由杠杆平衡条件得：m物g(ABOB)=m配重gOB，将数据代入得 1103kg10N/kg(20mOB)=4103kg10N/kgOB，解得：OB=4m。5. 【答案】(1) 225J (2) 66.7% (3) 50N 【解析】(1) 该过程拉力 F 做的功：W总=Fs=150N1.5m=225J；(2) 有用功：W有用=Gh=500N0.3m=150J，该装置的机械效率：=W有用W总100%=150J225J100%66.7%；(3) 额外功：W额=W总W有用=225J150J=75J，由 W=fs 可得，货物箱在斜面上受到的摩擦力大小：f=W额s=75J1.5m=50N。6. 【答案】(1) 800J (2) 60N 【解析】(1) 绳子自由端移动的距离为 04m 时，拉力为 100N 不变，此时物体没有露出水面，46m 时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，68m 时拉力为 200N 不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力 F=200N，由图可知，n=4，所以绳子自由端移动的距离：s=nh=41m=4m，小雨做的功：W=Fs=200N4m=800J。(2) 根据 =W有用W总100% 可得，物体在空中上升 1m 做的有用功：W有用=W总=85%800J=680J，根据 W=Gh 可得，物体的重力：G=W有用h=680J1m=680N，根据 F=1n(G+G动) 可得，G动=4FG=4200N680N=120N，所以每个滑轮的重力为 G滑轮=12G动=120N2=60N。