中考总复习资料 (第一轮) 人教版 物理
第十一讲:功 功率 机械效率
【考点梳理】 ★常考点一:功 ★常考点二:功率 ★常考点三:机械效率
【考点解析】 考点一、功
作用在物体上的力,使物体在力的方向上通过了一段距离,我们就说这个力对这个物体做了功。 考点诠释:
(1)做功的两个必要因素是:作用在物体上的力;在力的方向上通过的距离。 (2)物体在力的方向上通过了一段距离是指距离与力具有同向性和同时性。 (3)不做功的三种情况
①物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”。
②物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”。
③物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”。 (4)公式: W=Fs,
(5)单位: 焦耳(J),
(6)功的原理:使用任何机械都不省功。
考点二、功率
物理学中,为了表示做功的快慢而建立起功率的概念。 考点诠释:
1、物理意义:表示物体做功的快慢。
2、定义:功与做功所用时间之比叫做功率。 3、定义式:PW t 4、国际单位:瓦特,简称瓦,符号W;常用单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等等。 1kW=1000W,1W=1000mW,1W=1J/s 5、推导公式: P
考点三、机械效率
1、概念:有用功与总功之比,即
WFsFv tt2、影响斜面机械效率的因素
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(1)物体与斜面粗糙程度相同时,斜面倾角越大,机械效率越大; (2)斜面倾角相同时,物体与斜面粗糙程度越大,机械效率越小。 3、滑轮组的机械效率
不计绳重和轴摩擦
当动滑轮重一定时,物重越大,机械效率越大; 当物重一定时,动滑轮重越大,机械效率越小。 考点诠释:机械效率没有单位,小于1,常用百分数表示。直接原因是:机械内部有摩擦力,机械本身有重力等。
【技能训练】
A组
一、填空题
1、某同学用大小相等的水平推力推着小车在水平路上行走,路面一段是水泥的,一段上面铺满了粗糙的石子,两段路距离相等,则推力在这两段路上做的功_________(填“相等”或“不相等”)。
2、_______________叫做功率。它是用来表示物体_____________的物理量。功率的计算公式是_____________,它的国际单位制单位是_________,符号是________。
3、羽毛球运动员用200 N的力将一个羽毛球打出50m,在羽毛球飞行过程中,运动员通过羽毛球拍对球所做的功是_______J。
二、选择题
4、下列说法正确的是( )
A.做功越多,功率一定越大 B.做功时间越短,功率一定越大 C.功率是单位时间内完成的功 D.省力的机械功率一定大
5、如图所示,分别用甲、乙两个滑轮组在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,绳和轮之间的摩擦均不计,下列说法正确的是( )
A.甲滑轮组比乙滑轮组更省力 B.甲滑轮组绳子移动的速度比乙的大 C.甲、乙两个滑轮组对重物所做的功相等 D.甲滑轮组的机械效率比乙的低
6、如图所示,用相同的轮滑不同的绕法提起相同的重物,绳重、摩擦忽略不计,在物体匀速上升的过程中( )
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A.甲图省力,机械效率甲图大 B.甲图省力,机械效率一样大 C.乙图省力,机械效率乙图大 D.乙图省力,机械效率一样大
7、小明用两个相同的滑轮,组成不同的滑轮组如图所示,分别将同一物体匀速提高到相同高度,绳子的自由端移动的距离为S1、S2,图中左、右滑轮组的机械效率分别为η1、η2,下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( )
A.S1>S2,η1=η2 B.S1>S2,η1>η2 C.S1<S2,η1=η2 D.S1<S2,η1>η2
8、要测量小明通过楼梯上楼时的功率,不需要测量的是( )
A.身体质量 B.通过的楼梯高度 C.通过的路程 D.上楼所用的时间 9、山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路,这样车辆向上行驶时可以( )
A.提高功率 B.提高机械效率 C.减小所必需的牵引力 D.减小所做的功 10、用下列简单机械提升重力相等的物体时,不计摩擦和绳重,则机械效率最高的是( ) A.杠杆 B.定滑轮 C.动滑轮 D.滑轮组
11、有甲、乙两台机器,甲乙做功之比2:3,甲乙所用时间之比1:3,比较甲、乙两机器的功率,则P甲:P乙是( )
A. 3:2 B. 2:1 C. 3:2 D. 1:3 12、根据图像判断,下列说法正确的是( )
A、甲的功率大于乙的功率 B、相同时间内,乙做功多 C、甲做功比乙做功多 D、无法判断
13、如图所示,斜面光滑,推力分别为F1、F2,把物体从斜面底端推至斜面顶端,所做的功分别为W1、W2,那么( )
A. F1大于F2,W1等于W2 B. F1小于F2 ,W1小于W2 C. F1大于F2,W1大于W2 D. F1小于F2,W1等于W2
三、实验与作图题
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14、在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:
实验次数 1 2 3 钩码重/钩码上升的距离/N 2 4 6 cm 8 5 10 弹簧测力计的读数/N 0.8 1.5 ②
弹簧测力计上升的距离/cm 24 15 ③ 机械效率 83.3% ① 90.9% (1)写出表中标有编号①、②和③的空格处的数据? (2)在实验操作中应该怎样拉动弹簧测力计?
(3)分析实验数据,同一滑轮组的机械效率主要与什么因素有关?为什么? (4)不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢?(列举一例) 四、计算题
15、在水平地面上的物体,受到15N的推力前进了4m;撤去推力后,物体又前进了1m后停止。如果物体重40N,阻力的大小为10N。求推力、重力各做了多少功?
16、如图所示,平行于斜面的拉力F将一块重12N的木块以1m/s匀速拉上一个长为2m,高为0.5m的斜面,已知F 大小等于5N,求在这过程中,拉力F做了多少功?克服重力做了多少功?拉力的功率是多大?
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17、如图所示,在某工地上,工人师傅用滑轮组起吊重为600N的物体,他站在地面上用200N的力往下拉绳,使物体匀速上升3m。
(1)求滑轮组提升重物所做的有用功和该工人的拉力所做的总功; (2)求该滑轮组的机械效率。
【答案与解析】
1、【答案】相等 2、【答案】单位时间内所做的功 做功快慢 P=W/t 瓦特 W 3、【答案】0 4、【答案】C 【解析】根据功率的计算公式
可知,当物体做功一定时,功率跟物体做功时间成
反比;当物体做功的时间一定时,功率与物体做的功成正比,故A、B都不正确;由功率的定义知,功率就是单位时间内完成的功,机械的省力与否都不会省功,单位时间内完成的功的多少也不确定,故省力的机械功率也不一定大。 5、【答案】C 【解析】解:
A、不计绳重及摩擦,因为拉力F=(G物+G轮),n1=2,n2=3, 所以绳子受的拉力:F1=(G物+G轮),F2=(G物+G轮),
所以F1>F2;故A错误;B、因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度h相同,
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所以s1=2h,s2=3h,所以s1<s2,在时间相同时,根据v=可知,v1<v2;故B错误;C、提升的物体重和高度相同,根据W有=G物h可知,利用滑轮组做的有用功相同;故C正确;D、因为动滑轮重相同,W额=G轮h,所以额外功相同,总功相同,根据η=滑轮组的机械效率相同,故D错误。 6、【答案】D
【解析】不计绳重及摩擦,绳子自由端拉力F=(G物+G轮),由图可知:n甲=2,n乙=3, 所以绳子自由端拉力:F甲=(G物+G轮),F乙=(G物+G轮),所以F甲>F乙,乙图省力;
动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G轮h,W有用=G物h,由此可知:利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,因为η=
×100%,所以滑轮组的机械效率相
可知,
同。 7、【答案】C
【解析】由于忽略绳重及摩擦,承担物重的绳子股数n1=2,n2=3,则两图所用拉力:F1=(G物+G轮),F2=(G物+G轮),又由于滑轮相同,提升的物体重相同,所以F1>F2;在两图将同一物体匀速提高相同的高度,则做的有用功W有相同,F1移动的距离s1=2h,F2移动的距离s2=3h,故s1<s2。
在忽略绳重及摩擦,所做的额外功W额=G轮h,可得额外功W额相同,又W总=W有+W
额
,
所以总功相同,η=
,故两图的机械效率η相同,即η1=η2。
8、【答案】C
【解析】小明同学上楼梯的过程就是克服其重力做功的过程,根据功率的计算公式
,需要测量的物理量有小明的质量、楼梯的竖直高度、登楼所用的时间,不需
要测量通过的路程。 9、【答案】C
【解析】A、从功率的计算公式可知,要想判断功率的大小,应该同时考虑做功的多少和做功的时间,说法错误,不符合题意。
B、从机械效率的公式可知,要想判断机械效率的大小,应该同时考虑有用功和总功,说法错误,不符合题意。 C、斜面模型加长了运动距离,但可以省力,减小了车辆上山时所需要的牵引力,说法正确,符合题意。
D、从功的原理可知,使用任何机械都不省功,说法错误,不符合题意。 10、【答案】B
【解析】由于不计摩擦和绳重,则影响机械效率的因素主要是需克服机械自重所做额外
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功。而定滑轮是固定不动的,与其他三种需同货物一起被提升的机械来说,机械效率最高,所以选B。 11、【答案】 B
【解析】此类比例题考查的是物理公式运用,并不能属于难题。但是由于牵涉到比例计算,这种题却是出错率较高的题目。对于这种题目同学们别忘记大胆假设,甲乙做功之比2:3,即设是所以
,
,同理设
,
,根据公式P=W/t,可得
,
,
。但是注意,使用此方法必须已知所求都是比例。
12、【答案】A 13、【答案】D 14、【答案与解析】(1)①88.9% ②2.2 ③30
(2)为准确测量绳端拉力,需竖直向上匀速拉动测力计
(3)在整个过程中,使用的是同一个滑轮组,提升物体的重力不断增大,机械效率不断增大。所以可以看出,滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关。
因为动滑轮的重力不变,所以所做的额外功不变,所提升的物体越重,所做的有用功越多,则有用功在总功中所占的比值越大,所以机械效率越高。 (4)动滑轮重 15、【答案】重力功为零; 推力做功为60J; 克服阻力做功为50J。
【解析】如图:
首先对物体进行受力分析。竖直方向有重力和地面支持力,水平方向有推力和摩擦力。物体沿水平方向运动,竖直方向没有运动,所以推力和摩擦力对物体做功,重力和支持力都不做功。
由图可知,物体在推力作用下只运动4米,所以推力所做的功WF=Fs1=15N×4m=60J; 物体在整个运动过程中都受到阻力作用,所以物体克服力做功为: Wf=fs2=10N×(4m+1m)=50J。 16、【答案与解析】
WF=Fs=5N×2m=10J
ts2m2s ,v1m/s。
17、【答案与解析】
(1)图中滑轮组的动滑轮由4段绳子承担,物体上升3m。 自由端下降. 有用功 总功
. .
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(2)机械效率
B组
一、填空题
1、如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,物体重6N.沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数为 N,滑轮组的机械效率是 .
2、如图所示(忽略滑轮重和摩擦),在水平拉力F=10N作用下,物体以2m/s的速度匀速前进5s,拉力F所做功_____J,功率____W,物体在匀速运动时,所受摩擦力_____N。
3、两个体重相同的人甲和乙一起从一楼上到三楼,甲是跑步上楼,乙是慢步上楼。甲、乙两人所做的功
______
,他们的功率
_____
。(填“大于”“小于”或“等于”)
二、选择题
4、下列说法中正确的是( )
A、做功越多,功率一定越大 B、做功的时间越短,功率一定越大 C、做功多,需要的时间也多 D、功率大说明机器做功也越快
5、如图,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中( )
A.绳子自由端被拉下3m B.做的有用功是800J
C.拉力F的功率是80W D.滑轮组的机械效率是60%
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6、如图所示,工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m,在此过程中滑轮组的机械效率是( )
A.80% B.62.5% C.125% D.20%
7、航模小组的某位同学在操场上利用如图所示的电动遥控飞机进行训练,他操作遥控器,使重为3N的飞机从水平地面由静止开始竖直上升,飞机先后经历加速、匀速、减速三个阶段,然后悬停在距离地面10m的高度处。飞机竖直上升的总时间为12s匀速上升阶段的速度为1m/s。假设飞机在空中的受力情况可以简化为仅受重力和竖直向上的升力,则下列说法正确的是( )
A.在离开地面的过程中飞机对地面的压力先增大后减小 B.在上升的阶段受到的升力大于重力 C.在上升阶段飞机的功率为2.5W D.在悬停阶段飞机升力的功率为3W 8、如图所示是一个两面光滑的斜面,。同一个物体分别沿AC和BC斜面受
FB,WB。拉力匀速运动到C点时,所需拉力分别为FA、所做的功分别为WA、则( )
A. C.
,,
B.
,
D.以上说法都不正确
9、一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱,使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水
平地面上前进相同的距离。拉力F做的功分别为W1和W2 ,则W1和W2的关系是 ( )
B、
A、 C、
D、不能确定
10、如图所示,一个质量为45kg的人,在10 s内连续5次跳上每级高度为0.2m的台阶,
则此人在这段时间内的功率是(g取10 N/kg) ( )
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A.450W B.45 W C.4.5W D.4500 W
11、用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是 ( )
A.绳子受的拉力F1和F2大小相等,滑轮组的机械效率相同 B.绳子受的拉力F1和F2大小不相等,滑轮组的机械效率不同 C.绳子自由端移动的距离不相等,拉力对滑轮组所做的功相等 D.绳子自由端移动的距离不相等,拉力对滑轮组所做的功不相等
12、如图所示,斜面长6m,高3m,用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m,下列说法正确的是 ( )
A.滑轮组的机械效率是40% B.物体重300 N
C.拉力F做的功是600 J D.拉力F的功率是40 W
13、如图甲所示,一物体置于斜面上刚好能沿斜面匀速下滑,现用一沿斜面向上的拉力F使该物体沿斜面向上匀速滑动,如图乙所示,则可知此时斜面的机械效率是( )
A.25% B.50% C.75% D.条件不足,无法确定斜面具体的机械效率
三、实验与作图题
14、在“测滑轮组机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了两次实验,实验数据如下: 次数 钩码重 /N 钩码上升的高度/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm 1 2
2 5 10 5 0.8 1.6 40 20 第 10 页 共 14 页
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(1)此实验使用滑轮的个数至少是 个,其中动滑轮有 个。 (2)实验中应 拉弹簧测力计。 (3)第一次实验测得滑轮组的机械效率为 ,第二次实验时滑轮组的机械效率 (选填“大于”、“小于”或“等于”)第一次的机械效率。 四、计算题
15、用如图所示的装置拉汽车,汽车以0.2m/s的速度匀速前进了1m。此时测力计的示数为400N,则汽车受到的阻力是多少? 人拉车的功率是多少?(忽略绳子、滑轮重和摩擦)
16、如图所示,在拉力F的作用下,物重为G=500N的物体在水平面以4m/s的速度匀速前进12m,已知滑轮组的机械效率为60%,物体与地面间的滑动摩擦力为200N,绳端拉力F做功功率?物体克服摩擦力做功是多少?
17、如图所示,一卡车车厢车底底板距地面1.5m高,小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上,构成一个斜面。他通过这个斜面,用F=600N的力,把一个大木厢从B处推到A处的车上,已知木箱重为1000N。求: (1)小张推木箱做了多少功?
(2)这个过程中,斜面的机械效率是多少?(结果保留一位小数)
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中考总复习资料 (第一轮) 人教版 物理 【答案与解析】 1、【答案】2.4;83.3%
【解析】由图示弹簧测力计可知,其分度值为0.2N,示数为2.4N; 由图示滑轮组可知,承重绳子的有效股数n=3,
滑轮组效率:η=2、【答案】50 10 5 3、【答案】等于 大于 4、【答案】D
【解析】讨率的大小时,一定要同时考虑功、时间这两个因素。也就是说,对于功、功率、时间这三个量,必须控制其中一个变量,才能谈余下两个量的大小关系,即物理学中一种研究方法:控制变量法。功率是表示做功快慢的物理量,所以功率大就表示做功快。 5、【答案】B 【解析】A、由图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以绳子自由端被拉下s=2h=2×1m=2m;则A项计算错误;B、由题知:G=800N;h=1m;F=500N;W有=Gh=800N×1m=800J;则B项计算正确;C、总功W总=Fs=500N×2m=1000J; 拉力F的功率P=
=
=100W;
×100%=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%≈83.3%。
则C项计算错误;D、则:η===80%,则D项计算错误。
6、【答案】A 【解析】(1)∵s=2h=2×1m=2m,F=250N, ∴W总=Fs=250N×2m=500J. (2)∵G=400N,h=1m, ∴W有用=Gh=400N×1m=400J, 从而可知,
。
7、【答案】C
【解析】A、在离开地面的过程中,飞机对地面的压力在减小,故A错;
B、飞机在加速时,升力大于重力;在匀速时,升力等于重力;在减速时,升力小于重力,故B错;
C、在上升阶段,平均的升力为3N,升力做功W=Fs=3N×10m=30J,上升阶段飞机的功率
;故C正确;
D、在悬停阶段,有升力,但没移动距离,升力不做功,功率为0,故D错。 8、【答案】C
【解析】本题较为灵活,光滑的斜面不考虑摩擦。应用功的原理,可知使同一物体,升高相同的高度,所做的功相等。斜面长,省力、费距离、不省功。由于斜面光滑且等高,因此物体沿两侧匀速运动到顶端时,克服重力做功应该相等。因AC>BC,利用斜面公式可得
。
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9、【答案】A
【解析】阅读本题同学会对光滑面和粗糙面比较敏感,但是这一点恰恰是多余条件。本题考查的就是功的大小如何计算,功大小等于力乘以在力的方向上移动的距离。而这两点物体在AB段、BC段都没有不同,且拉力也做了功,所以做功大小是一样的。 10、【答案】B
【解析】P11、【答案】C
【解析】在不计绳重和摩擦时,F1WGh450N0.2m545W tt10s11(G物G动),F2(G物G动),故F1和F2大23小不等;绳子自由端移动的距离s1=2h,s2=3h,故绳子自由端移动的距离不相等;
1,W1F1s1(G物G动)2h(G物G动)h21W2F2s2(G物G动)3h(G物G动)h,故拉力F1和F2做的功相等;两次有用功都
3为W有用G物h,所以两次滑轮组的机械效率相等,综合以上结论本题选C。
12、【答案】C
【解析】物体沿斜面移动2m,由滑轮组的特点知,拉力F沿斜面移动6 m,拉力F做的功W总Fs100 N×6m=600 J,C正确;拉力F的功率PW600JD错误;120W,
t5s由于不知道物体的重力大小,而该装置的有用功等于克服重力做的功,因此无法计算有用功
的大小,也就不能计算滑轮组的机械效率,故A、B均错误。 13、【答案】B
【解析】由甲图中物体匀速下降,重力的功等于阻力的功,即WG=Wf,物体匀速上升时,拉力的功要克服重力和摩擦力的功,即拉力的功等于W总=WG+Wf=2WG,则机械效率
。
14、【答案】(1)3 2 (2)匀速竖直 (3)62.5% 大于 【解析】(1)根据第一次实验,钩码上升的距离是10cm,弹簧测力计移动的距离是40cm。测力计移动的距离是物体上升高度的4倍,所以此滑轮组由4段绳子承担物重。 因此至少需要两个动滑轮,一个定滑轮。
(2)为了准确测量拉力的大小,需使测力计竖直匀速运动。 (3)第一次的机械效率为:
第二次物体的重力提高了,有用功增大,所以滑轮组的机械效率大于第一次的机械效率。 15、【答案与解析】
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16、【答案与解析】
W总=F·3s
得
fs60%① F3s PF tF3s② ts③ v。
联立①②③得
17、【答案与解析】解:(1)小张推木箱做的功是总功:W总=Fs=600N×3m=1800J;
(2)W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J;
斜面的机械效率:η=
×100%=
×100%≈83.3%;
答:(1)小张推木箱做了1800J的功;
(2)这个过程中,斜面的机械效率是83.3%。
【课后反思】
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