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- 2021-05-10 发布
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功和机械效率经典题集
一、选择题
F
图6
1.(四川雅安)如图6所示,定滑轮重2N,动滑轮重1N。物体A在拉力F的作用下,1s内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了0.2m。如果不计绳重和摩擦,则以下计算结果正确的是
A.绳子自由端移动速度为0.6m/s
B.滑轮组的机械效率为80%
C.拉力F的功率为1.8W
D.拉力F的大小为5N
答案:C
2.(重庆市)如图4所示,李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央,她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是 ( )
A.文具盒所受重力对它做了功
B.文具盒所受支持力对它做了功
C.文具盒所受的推力F对它做了功
D.在此过程中没有力对文具盒做功
答案:C
3.(包头市)下列对应关系中不正确的是
A.潜水员潜入深水时要穿潜水服——液体压强随深度增加而增大
B.教室里的黑板用毛玻璃制成——利用镜面反射
C.用船浆向后划水船会前进——物体间力的作用是相互的
D.汽车沿盘山公路到达山顶——利用斜面越长越省力的原理
答案:B
4.(包头市)用图6所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m,所用时间为2s,作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的磨擦),下列计算结果正确的是( )
A.所做的有用功为1J
B.动滑轮自重0.2N
C.拉力F做功的功率为0.3W
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
答案:AD
5.用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图5所示的甲、乙两个滑轮组,不计绳子与滑轮的摩擦
A.甲较省力且机械效率较高
B.乙较省力且机械效率较高
C.两个滑轮组省力程度不同,机械效率相同
D.两个滑轮组省力程度相同,机械效率不同
09广州6.甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。两者相比,甲升降机【a】
A.电动机做的总功较少
B.电动机做的总功较多
C.提升重物做的有用功较少
D.提升重物做的有用功较多
09兰州7. 下列实例中,力对物体没有做功的是【b】
A.起重机吊起重物 B.马拉车,车未动
C.跳水运动员从跳台跳下 D.举重运动员,将杠铃举起
8.(广西玉林市、防城港市)在粗糙的水平面上,用100N的水平推力使一个重为500N的物体前进了10m,在此过程中
A.推力做了5000J的功 B.推力做了1000J的功
C.重力做了5000J的功 D.重力做了1000J的功
2009年安溪县)9.在图8所示的几种情形中,所提到的力没有做功的是( )
图8
二、填空题
1.(山西省)斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是_________J,斜面的机械效率是_________。
答案:2000 80%
2.(四川绵阳)在某建筑工地上,工人用如图所示的滑轮组将重为1200 N的建筑材料从地面运到高20 m的楼上,手竖直向上的拉力是500 N,在这个过程中,工人做了 J的额外功,滑轮组的机械效率是____。
答案:6000 80%
3.(四川自贡)滑轮组即能省力又能改变力的方向,建筑工人用自制的滑轮组把600N的重物缓慢提升2m,如右图所示,绳自由端的拉力F=250N。拉力做的功是 J,该滑轮组的机械效率等于 ,若不计一切摩擦和绳重,该滑轮组的动滑轮重 N
答案:1500 80%
4.(浙江绍兴)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末 时,物体处于__________状态,第6秒末到第9秒末,推力F做功是_________焦耳。
答案:静止 24
5.(福州市)用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm,由图9可知,绳端受到的拉力F为 N,绳端移动的距离s为 cm,滑轮组的机械效率η为 。
答案:2 30 83.33%(或83.3%)
图3
·
·
6.(河池市)某工人用如图3所示的装置把重240N的物体提高1m,所用的拉力为150N,则该工人克服重力所做的有用功为 J,总功为 J,该滑轮组的机械效率是 .
答案:240 300 80%
7
. (黄冈市)工程载重汽车比一般汽车的轮子要多些,是为了________________________;轮胎上花纹也比较深,是为了________________________。若车身质量是8t ,轮胎能承受的最大压强为,与地面的总接触面积为0.4 ,该车最大装载质量为_________t 。已知发动机的排气量(等于活塞面积S乘以活塞移动的距离L)为3.0升,燃气对活塞的平均压强为 ,一个工作循环中,燃气对活塞做功_________ J 。
答案:减小压强 增大摩擦 20 2400
实验题
1.(四川遂宁)某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3次实验装置分别如图10中的甲、乙、丙所示。
次数
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/m
有用功
W有/J
测力计
拉力F/N
测力计移动
距离S/m
总功
W总/J
机械
效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1
0.4
1.1
0.5
0.55
(1)比较第1次实验和第2次实验,可得结论:使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率 。
(2)填写实验3中的机械效率,比较第2次实验和第3次实验,可得结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率 。
(3)如果绳重不计,摩擦不计,丙图中钩码重为4N时,侧力计的拉力为1N,那么当钩码重为9N时,该滑轮组的机械效率是 。
答案:(1)越高 (2)72.7% (3)越低 (2)90%
2.(重庆市)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图13所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:
(1)在表中的空格处填上适当的数据;(机械效率用百分数表示,保留一位小数)
(2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计;
(3)从实验数据分析得出:使用同一滑轮组,
可以提高滑轮组的机械效率;
(4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关,请你作出恰当的猜想:
滑轮组的机械效率与 有关(写出一种影响因素即可)。
答案:(1)表中填 88.9% 1.2 30 (每空1分)
(2)匀速 (1分)
(3)增加物重 (每空1分)
(4)动滑轮重、绳与滑轮的摩擦等(其他合理答案参照给分)(1分)
3. (杭州市)杭州市政府投巨资于民生工程,对背街小巷实施景观改造。施工中,一建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶,动滑轮重为20N,不计摩擦及绳重(如右图所示)。若工人在5s内将泥桶匀速提高2m.求:
(1)工人使用滑轮组时做的有用功为 焦。
(2)工人拉绳子的力为 牛;拉力的功率为 瓦。
(3)滑轮组的机械效率为
答案:(1)440J (2)80 96 (3)91.7%
09河南七地联考4. 如图12所示是小松同学测定滑轮组机械效率的实验装置,
小松同学实验中测量的有关数据如右表所示:
次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
拉力F/N
细线自由端移动的距离s/m
机械效率η/%
1
2.0
0.03
1.6
0.06
2
3.0
0.05
0.1
75
⑴请你根据表中数据在图12中画出实验时滑轮组的绕线情况,并填好表中的空格。
⑵若提升的钩码重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
⑶小松在实验过程中,应当 向下拉动弹簧测力计,才能通过弹簧测力计准确读出拉力的大小。
答案21.(1)绕线图略 62.5 2.0 (2)变大 (3)匀速 (绕线2分,其它每空1分)
09惠安5.(4分) 图16为测量滑轮组机械效率的实验装置,钩码总重6N.
(1)实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计,
(2)由图可知拉力大小为 N,
(3)若钩码上升的高度为0.1m,所做的有用功是 J.
(4)该滑轮组的机械效率为 .(百分数表示,保留一位小数)
29.(4分)(1)匀速;(2)2.4;(3)0.6;(4)83.3%
09福州6.用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm,由图9可知,绳端受到的拉力F为 N,绳端移动的距离s为 cm,滑轮组的机械效率η为 。
答案19.2 30 83.33%(或83.3%)
09黔东南州
7. 在“测滑轮组机械效率”的实验中,小强按正确方法操作,图9是他实验中的情景,下表是他记录的一组数据。
图9
学科网
学科网
学科网
学科网
学科网
学科网
学科网
(1)由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J,人做的总功为 J。学科网
(2)对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 ;结合弹簧测力计放大图,可知小强的错误是 。学科网
(3)在该次实验中,所测滑轮组的机械效率应该为 。学科网
答案19. (1)0.06 (2)有用功大于总功;弹簧测力计读数错误(3)83.3%
09丰泽区8.(4分)某小组在测滑轮组的机械效率时得到的数据如下表所示,实验装置如图20。
实验次数
物理量
l
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
57%
83%
(1)从表中数据可分析出实验1是用 图做的实验,实验2是用 图做的实验。
(2)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率 。
(3)比较实验1和实验3可得结论:使用同一套滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率。
图20甲 乙
答案29. (4分) (1)甲 乙 (2)(越)小 (3)增加钩码的重
计算题
1.(四川绵阳)在灾后重建中,村民住房重建所用砖的承压是必须考虑的一个重要指标。用砖砌墙修房时,考虑各种因素砌墙的最大实际高度只能是最大理论高度的30%。红星村村民在住房重建中,使用的是一种本村生产的长方体实心砖,这种砖长为0. 24 m,宽为0.12 m,高为0.05 m,重为36 N,所能承受的最大压强是5 ×105 Pa。(g取10 N/kg)求:
(1)用这种砖来修房砌墙,墙实际最高可以多高?
(2)如果将100匹这种砖从地面搬到5m高的平台上,最少要做多少功?
答案:
2.(四川遂宁)在地震灾区全面恢复重建的热潮中,推土机发挥了重要作用。现有一履带式推土机,其发动机额定功率为120kw,质量为1.5×104 kg.,每条履带与地面的接触面积为1. 25m2,求:
(1)推土机对水平地面的压强;
(2)若推土机的牵引力用F表示,速度用表示,发动机的功率用P表示;请你推导出
F、和P之间的关系式:P=F;
(3)当推土机以额定功率进行推土作业时,在平直的场地上以5.4km/h的速度匀速前进了15m,推土机受到的阻力和推土机所做的功是多少?
3.(四川雅安)一辆质量为1500kg的小汽车在成雅高速公路上以90km/h的速度匀速直线行驶,所受的阻力是2×103N,雅安至成都约135km,车轮与地面的接触面积共0.06m2,(成雅高速公路视为平直路面;取g=10N/kg)则:
(1)汽车从雅安到成都需要多长小时?(2分)
(2)从雅安到成都汽车克服阻力做功为多少?(2分)
(3)汽车对地面的压强是多少?(3分)
答案:解: (1)由得, (2分)
(2)由于汽车在平直高速公路上匀速行驶,所以,牵引力
(1分)
牵引力做功为 (1分)
(3)汽车重力 (1分)
汽车对路面的压力 (1分)
汽车对路面的压强 (1分)
4. (浙江台州)小柯积极参加体育锻炼。
第36题图甲
(1)图甲所示为小柯初学俯卧撑时的姿势,图乙所示为他经练习后的俯卧撑姿势。图乙中小柯双手所受的支持力 ▲ (填“>”、“=”或“<”)图甲的情况。
第36题图乙
O
A
0.8米
0.4米
(2)图乙中,他的身体可作为一个杠杆,O点是支点。他的质量为50千克,所受重力可视为集中在A点。
将身体撑起时,地面对双手的支持力至少多大?
若撑起时肩部上升0.4米,他至少克服重力做多少功?
(取g=10牛/千克)
答案:(1)> ……………………………………………………………………………(2分)
(2)体重G=mg=50千克×10牛/千克=500牛 ………………………………(1分)
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得:
地面对双手的支持力F1=F2l2/l1=Gl2/l1
=(500牛×0.8米)/(0.4米+0.8米)…(1分)
=333.3牛(或333.33牛、333牛、1000/3牛)(1分)
克服重力做功W=Fs=333.3牛×0.4米=133.3焦(或133.2焦、133焦、
400/3焦)……………………(1分)
09柳州5.湘桂铁路扩能改造工程于2008年12月11日启动,设计列车速度达200 km/h。
(1)若工程竣工后,列车按设计标准运行,从柳州到南宁约需1.1 h,则柳州至南宁的铁路线长约为多少?
(2)假设质量为4000 t的列车在平直轨道上匀速运行时,受到的阻力为列车重的,所有车轮跟铁轨接触的总面积约为0.8 m2。列车对铁轨的压强为多大?从柳州到南宁,机车共做了多少功?(取g=10 N/kg)
答案:
6.(黄冈市) 据报道,华中农业大学的几位学生发明了一种水上垃圾清理船,它能将水面上漂浮的垃圾通过前端的两个旋转滤网收集后,由倾斜的传送带送至船尾的垃圾箱中,如图是设计的样船。相关的数据如下表:
名称
水面垃圾清理船
发动机
汽油发动机
额定功率
5KW
质量(空载)
200kg
排水量
1000kg
(1) 工作前,质量为60kg的驾驶员登上船后,它排开水的体积是多少?
(2) 正常工作时,传送带将收集的垃圾升高0.5m后,落入垃圾箱中,这要消耗发动机的1﹪的能量。它在5分钟内可传送300kg的垃圾,求传送带的传送效率。
(3) 如何提高该船效率,请提出一条合理的建议。
答案:
7.(天津市)天津在支援四川德阳地区抗震救灾活动中,一辆满载物资的总重为G牛顿的运输车,将物资沿ABCD路线运至D处,AB段海拔高度为h。米,CD段海拔高度为h2米,如图l4甲所示。在整个运输过程中,汽车以恒定速度v米/秒运动,汽车t=0时经过A处,tl时经过B处,t2时经过C处,在此过程中汽车牵引力功率P随时间,变化的图象可简化为图l4乙所示(P1、P2、tl和t2也为已知量)。
(1)请分析说明汽车在AB段和BC段运动时牵引力的大小关系。
(2)请朋已知量求汽车沿斜坡BC段运动时所受总阻力的表达式(总阻力包括摩擦力和空气阻力)。
答案:
(1)汽车在BC段运动时牵引力较大。 (1分)
设汽车的牵引力为F,根据又因为P2大于Pl且
速度秒一定,所以汽车在BC段运动时牵引力较大。 (1分)
(2)设BC段长为L、高为h,由功的关系可得
8.(昆明市)质量为550 kg、体积为0.1m3的一只密封箱子沉没于水面下5m深处,工人们用如图17所示的滑轮组打捞箱子。求:(1) 5m深处水产生的压强;(2)箱子在水中被匀速提起时,所用的拉力F为2×103N,滑轮组的机械效率是75%,请用两种方法计算箱子完全浸没在水中时受到的浮力。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(2009年广东省)9.(7分)磁悬浮列车是一种新型交通工具,如图15 所示,列车受到磁力作用而浮起,使列车与轨道间的摩擦力减小到零,上海磁悬浮列车线路长是30km,单向运行时间440s。
(1)求列车单向运行的平均速度是多少,
(2)假设一节车厢总质量是20t,磁悬浮列车行驶时,强大的磁力使车厢匀速上升10mm,求上升过程中磁力对该车厢做的功是多少?(g取 10N/kg)
(2009.平原县)10、已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km,所用时间是8min,消耗燃油3L(假设燃油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为63kW。若燃油的密度是0.8×103kg/m3,热值为3.15×107J/kg,求:
(1)汽车行驶速度是多少?
(2)汽车行驶过程的牵引力是多大?
(3)汽车发动机的效率是多少?
2、解:(1)s/t=10080m/480s=21m/s (1分)
(2)方法一:根据 得: (1分)
汽车牵引力(63×103w)/21m/s=3.0×103N (1分)
方法二:由得,汽车行驶过程所做的功:
W=Pt =63×103kw×480s=3.024×107J (1分)
由W=F·s得,汽车牵引力:3.024×107J/1.008×104m=3.0×103N (1分)
(3)汽车行驶过程所做的功:W=Pt =63×103kw×480s=3.024×107J (1分)
消耗的燃油的质量:m=ρV=0.8×103kg/m3×3×10-3m3=2.4kg
燃油完全燃烧放出热量:Q=qm=3.15×107J/kg×2.4kg=7.56×108J (1分)
汽车发动机的效率是:3.024×107J/7.56×108J=40% (1分)
(2009.德州市)11、电动车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱,下表是某型号电动自行车的相关数据。若骑车人的质量是60kg,在10min内连续行驶3km,根据相关信息求:
质量m/kg
40
行驶过程中轮胎与地面接触的总面积/m2
8×10-3
电能转化为机械能的效率
75%
工作电压U/V
32
速度v/(m·s-1)
≤10
骑车人质量60kg时的平均阻力F/N
20
(1)在行驶过程中,车对地面的压强是多大(g取10N/kg)。
(2)该电动自行车在10min内克服阻力所做的功。
(3)电动机所做的功。
解:(1)G=mg=100×103(N)
P==1.25×105(Pa) ……………………………………2分
(2)W=FS=20×3×103=6×104(J) ………………………………………2分
(3)W总==8×104(J)………………………………… ……2分
答:………。
09湛江12.质量为40kg的小明同学骑着一辆质量为10kg自行车在平直公路上匀速行驶,在5min内行驶了1500m的路程.求:
(1)小明骑自行车行驶的速度为多少 m/s?
(2)若小明骑车时受到的阻力为50N,该同学骑车行驶5min克服阻力做了多少焦耳的功?
(3)小明骑自行车与地面总的接触面积为20cm2,则该同学骑车行驶时对地面的压强为多少?(取g=10N/kg)
答案23.解:(1)小明骑自行车行驶的速度:
(2)小明骑车行驶5min克服阻力所做的功:
(3)小明骑车行驶时对地面的压力:
小明骑车行驶时对地面的的压强:
09娄底13.某电动观光车的技术参数如下表:
空车质量
1180kg
车身长度
3.8m
满载人员
12人
电动机额定电压
48V
满载时轮胎与地接触面积
4×250cm2
最大车速
45km/h
电动机效率
80%
平路连续行驶里程
≤80km
根据以上技术参数,解答下列问题:(g取10N/kg)
(1)设乘员质量平均为60 kg,求满载时车对水平路面的压强?
(2)求观光车在水平路面上以最大速度匀速行驶5×103 m所用的时间?
(3)若观光车在水平路面匀速行驶时受到的阻力为2×103 N,求观光车匀速行驶
5×103m过程中,牵引力所做的功?
31.(1)满载时车对地的压力:F=G=mg=(m1+m2)g=(1180kg+12×60kg)×10N/kg
=1.9×104N (1分)
车对地的压强:P=F/s==1.9×105Pa (2分)
(2)最大车速:v=45km/h=12.5m/s (1分)
所用时间:t===400s (2分)
(3)牵引力所做的功:W=F牵·S=F阻·S=2×103N×5×103m=1×107J (2分)
09常德14.用如图所示滑轮组将一物体匀速提高2m,已知拉力大小恒为60N,
方向总保持竖直向上,动滑轮的质量为3kg,绳重和摩擦均不计。求:
(1)物体所受重力;
(2)该滑轮组在此过程中的机械效率(保留1位小数)。
29.(6分)
解:(1)不计绳重及摩擦
F拉=1/n(G物+G动)
G物= n F拉- G动= n F拉- m动g=3×60N-3kg×10N/kg
=150N 3分
(2)η=W有用/W总= G物h/(FS)= G物h/(Fnh)×100%
=150N×2m/(60N×3×2m)×100%
≈83.3% 3分
09宜昌15.小明的爸爸新买了一辆小汽车,如图8所示,小明坐着这辆汽车匀速行驶144 km,用时2h,消耗汽油9kg,其发动机的功率为23kW。请运用所学的知识解答下列问题。(汽油的热值为4.6×107J/kg)
图8
(1)汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大?
(2)汽车发动机的效率是多少?
(3)观察小汽车的外型,判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时,对地面压力哪一个大?为什么?
34、(1) 发动机做的功:W=Pt=23000W×7200s=1.656×108J (1分)
汽车受的牵引力: (1分)
(2) 发动机的效率: (2分)
(3) 静止时对路面的压力大(1分),因为高速行驶时,汽车上表面的空气流速大(1分),对汽车的压强小,使汽车有一个向上托的力(1分)。
评分说明:严格按评分标准给分。
09河北16.小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图18中所示的滑轮,组装成滑
轮组,请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N
的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W,滑轮组的机械效率为75%。(忽
略摩擦及绳重)
求:(1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。
(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时,其机械效率将如何改变?说明理由。
【答案】解:绕法如图答18,绳子段数n=4。
答18
(1)因为
所以拉力为
由于
所以绳子自由端移动速度为
由于忽略摩擦及绳重,则
所以动滑轮重
(2)减小
由于忽略摩擦及绳重所以当提升的物体重力减小时,滑轮组机械效率减小。
(或者当提升物体的重力减小时,有用功减小,额外功不变,故其机械效率减小。)
17、如图19所示,拉力F=80N,物体重G=120N,若绳子自由端匀速拉动的距离s=4m,物体被提高的距离h=2m,,求:
(1)拉力所做的有用功;
(2)拉力所做的总功W总;
(3)该滑轮组的机械效率η。
18.(四川广安)(6分)在工地上,赵师傅用如图12所示的滑轮组,将600N的木箱从地面匀速提升到6m高的地方,所用时间为60s,整个过程中滑轮组的机械效率是80%,不计滑轮组所受到的摩擦力和绳子重量。求:
(1)木箱匀速上升的速度是多少?
(2)整个过程中赵师傅使用滑轮组提升木箱的功率是多少?
(3)动滑轮的重量是多大