物理 第13講功功率機械效率 考點一 功 特別提醒 公式W Fs中F和s具有同體性 同向性和同時性 考點二 功率 考點二 機械效率 考點一功功率 例1 2015 昆明 新建成的牛欄江引水濟昆工程 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 每年對昆明提供5 67億立方米的水 耗電及相關運行費用已近10億元 所以 珍惜水資源是每一個市民應盡的責任和義務 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 應用功 功率公式進行計算時 一是要注意物理量的同一性 功率 做功 和做功時間要對應 二是要單位統(tǒng)一 功的單位必須是焦耳 J 時間的單位必須是秒 s 得到的功率的單位是瓦特 W 例2 2015 重慶 如圖所示 不計摩擦和繩重 把一個重為20N的物體沿豎直方向在4s內勻速提升了2m 所用拉力F為12 5N 下列說法中正確的是 A 動滑輪重7 5NB 4s內拉力F做功25JC 4s內拉力F的功率為6 25WD 滑輪組的機械效率為80 考點二機械效率 實驗測滑輪組的機械效率 彈簧測力計 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 實驗中分別記下鉤碼和測力計的起始位置 目的是便于測量鉤碼和測力計 6 繩子自由端移動的距離s與物體上升高度h的關系是s 7 控制變量法的應用 同一滑輪組吊起數(shù)量不同的鉤碼 探究 與G物的關系 用重力或數(shù)量不同的動滑輪吊起數(shù)量相同的鉤碼 探究 與G動的關系 8 影響滑輪組機械效率的因素 繩重和摩擦 9 實驗中 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 機械效率的計算 移動的距離 nh 動滑輪重G 提起的物重 例 2015 岳陽 在 測量滑輪組的機械效率 的實驗中 用同一滑輪組進行了三次實驗 如圖所示 實驗數(shù)據(jù)記錄如下表 1 第2次實驗中滑輪組的機械效率為 結果保留一位小數(shù) 2 第3次實驗中 彈簧測力計的示數(shù)漏填 由圖丙可知 彈簧測力計示數(shù)為 N 3 分析數(shù)據(jù)可得實驗結論 使用同一滑輪組 提升的物體越重 滑輪組的機械效率越 填 高 或 低 4 根據(jù)實驗結論推測 使用該滑輪組再次將8N的物體勻速提升10cm 此時滑輪組的機械效率可能為 只填序號 A 71 6 B 82 4 C 92 1 答案 1 88 9 2 2 2 3 高 4 C 易錯易混 1 功和功率 機械效率的理解易錯 誤認為做功多時功率就大 機械效率也高 2 沿斜面勻速上升的物體 會錯誤的理解為拉力與摩擦力為平衡力 實際情況下 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5m 拉力做功 J 重力做功 J 2 2015 銅仁 小龍背著質量為25kg的實驗器材從實驗樓的一樓上到三樓 又沿著走廊水平走了5m到達實驗室 每層樓高3m 小龍對實驗器材做功 J 若在搬運實驗器材的整個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 需測定自己跑上二樓克服重力做功的功率 完成該實驗必須測量的內容是 300 0 1500 50 一級臺階高度h和臺階數(shù)n 登樓時間t 4 2015 廣元 如圖所示是兩個工人分別用滑輪按甲 乙兩種方式把質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 機械效率為 甲 乙 若不計繩重及摩擦 則有下列關系 W總甲 W總乙 甲 乙 均填 或 5 測量滑輪組機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4s 拉力做的總功W總 J 有用功W有用 J 滑輪組的機械效率 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 則這個斜面的機械效率是 物體受到的摩擦力是 N 7 2015 朝陽區(qū) 下列情況中人對物體做功的是 A 提著水桶在水平地面上勻速前進B 舉著杠鈴原地不動C 用力搬石頭但沒有搬動D 推著小車前進 62 5 0 675 D 8 2015 濟寧 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 對上述過程中涉及到的物理知識 分析正確的是 A 圖甲 因為箱子沒動 所以小夏沒有對箱子施加力的作用B 圖乙 因為箱子受到的摩擦力大于推力 所以小夏沒推動箱子C 圖乙 因為小夏對箱子施加了力 所以小夏對箱子做了功D 圖丙 小夏對箱子做的功小于推力與箱子移動距離的乘積 D 9 2015 德陽 下列關于功 功率 機械效率的說法正確的是 A 做功多的機器機械效率一定高B 功率小的機器做功慢C 機械效率高的機器功率一定大D 功率大的機器做功時間一定短10 2015 南京 一名普通中學生從地上拿起一個雞蛋 并把它緩緩舉過頭頂 此過程中他對雞蛋做的功約為 A 0 1JB 1JC 10JD 100J B B 11 2014 永州 小李同學先后用同樣大小的力F使同一木箱分別在如圖所示甲 乙 丙三個表面上沿力的方向移動相同的距離s 該力F在這三個過程中所做的功分別為W甲 W乙 W丙 關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)勢體育項目 一位身高170cm的運動員和一位身高160cm的運動員 在挺舉項目中用相同時間 把同樣重的杠鈴舉起 如圖所示 如果他們對杠鈴所做的功分別為W1和W2 功率分別為P1和P2 則下列關系式中正確的是 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 每只滑輪質量均相同 若把同一貨物勻速提升相同的高度 不計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 其中機械效率最高的是使用C滑輪組D 其中機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光滑斜面 長度分別為4m 5m 高度相同 兩個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 利用輕質滑輪組勻速拉動水平地面上重為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點的拉力為FA 則下列滑輪組的機械效率表達式正確的是 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 乙的機械效率不相等D 繩子自由端移動的距離不相等 物體運動的時間可能相等 ABD 17 2015 荊州 如圖所示 婷婷同學用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動 物體B相對于地面靜止 彈簧測力計的示數(shù)為2N 若不計滑輪重 彈簧測力計重 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 方向為水平向左B 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 在運動過程中若將拉力F增大 彈簧測力計的示數(shù)也將增大 C 18 2015 齊齊哈爾 用兩個相同的滑輪組成的滑輪組固定在天花板上 如圖所示 當勻速提升物體時 繩子自由端的拉力F 20N 物體移動的速度為0 1m s 每個滑輪重10N 忽略繩重和摩擦 下列說法正確的是 A 繩子自由端移動的速度為0 3m sB 物體的重力為40NC 該滑輪組的機械效率為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小球的細線穿入一根長1m的細管 如圖 將細管從豎直放置的圓柱體底部a點開始斜向上纏繞5圈后 恰好繞至頂部b點 相鄰細管間的高度均為12cm 在b點處通過細線用0 8N的拉力 與管的軸線平行 將管口的小球從a點勻速拉至b點 則纏繞在圓柱體上的細管 模擬的盤山公路 的機械效率為 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物體的功率與被搬運物體質量之間的關系圖象 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 他每次應搬 包 若每次下樓時間是上樓時間的一半 則他最快完成搬運任務并返回原地所用的時間為 s g 10N kg 50 3 450 22 2015 谷城 某實驗小組進行 測量滑輪組機械效率 的實驗 先用彈簧測力計測量鉤碼的重力G 如圖甲 再按圖乙所示的連接方式組裝好滑輪組 1 圖甲中彈簧測力計的示數(shù)為 N 2 圖乙中 為了測量繩子自由端的拉力F A同學認為應該在彈簧測力計靜止時讀數(shù) B同學認為應該在緩慢勻速提升時讀數(shù) 正確的是 填 A 或 B 同學的方法 2 B 3 按照正確的測量方法 若實驗中測得拉力F的大小為0 8N 則此次實驗中滑輪組的機械效率為 83 3 23 2015 北京 實驗桌上有帶橫桿的鐵架臺 刻度尺 彈簧測力計 細繩 另外還有鉤碼一盒 質量不等的滑輪2個 滑輪的輪與軸之間的摩擦很小 可忽略不計 請選用上述實驗器材證明 動滑輪的機械效率與滑輪所受重力有關 1 寫出實驗步驟 2 畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格 解 1 用已調零的彈簧測力計測出滑輪的重力分別為G1 G2 如圖先用重力為G1的滑輪組裝實驗器材 用彈簧測力計拉住細繩端 豎直向上勻速緩慢拉動 使質量為m的鉤碼勻速上移一段距離 讀出彈簧測力計的示數(shù)為F1 用刻度尺測出繩自由端移動距離s和鉤碼移動距離h 記錄G1 F1 m s h在實驗記錄表格中 24 2015 廣州 如圖所示 用水平向右的力F拉著物體 使其勻速直線運動了5m 運動時間為10s F做功的功率是50W 這段時間 1 F做了多少功 2 F多大 3 在方框內畫出物體運動時的受力示意圖 以 黑點 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的學生站在水平地面上 要用滑輪組在20s內將600N的重物勻速提升1m 1 他站在地面上時對地面的壓強多大 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械效率是75 拉力F多大 拉力的功率多大