PAGEPAGE1專題(三)功功率簡(jiǎn)單機(jī)械機(jī)械效率|真題回顧|1.[2018·鄂爾多斯]如圖ZT3-1所示,用不同的機(jī)械勻速提升同一物體時(shí),最費(fèi)力的是 ()圖ZT3-12.[2019·鄂爾多斯]如圖ZT3-2所示的輕桿(不計(jì)杠桿重力),O為支點(diǎn),物重為30N,OA∶AB=1∶2,在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法中正確的是 ()圖ZT3-2A.該杠桿與鑷子類型相同B.圖甲位置時(shí),拉力大小為15NC.圖甲位置時(shí),若僅增加物重,則拉力的變化量與物重的變化量之比為3∶1D.如圖乙所示保持拉力方向不變,將輕桿勻速提到虛線位置,拉力不變3.[2016·鄂爾多斯]如圖ZT3-3所示杠桿OA處于靜止?fàn)顟B(tài),l2是力F2的力臂。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出力F2的示意圖。圖ZT3-34.[2011·鄂爾多斯]如圖ZT3-4所示,一根杠桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),B處掛著一重物G,為使杠桿在水平位置保持平衡,請(qǐng)你在A點(diǎn)畫出所施加的最小動(dòng)力F的示意圖。圖ZT3-45.[2013·鄂爾多斯]用如圖ZT3-5所示的滑輪組把170N的重物勻速提升2m,人對(duì)繩的拉力為100N,不計(jì)繩重和摩擦,所做的有用功是J,滑輪組的機(jī)械效率為。

圖ZT3-56.[2014·鄂爾多斯]為了將放置在水平地面上G=100N的重物提升到高處,小飛同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖ZT3-6甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)小飛用圖乙所示隨時(shí)間t變化的拉力F豎直向下拉繩時(shí),重物上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示,重物上升的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丁所示(不計(jì)摩擦、繩重,繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向)。求:(1)由圖甲、丙提供的信息,可知在1~2s內(nèi),在拉力F的作用下,繩子自由端移動(dòng)的距離是m;由圖甲、丁提供的信息可知,在2~3s內(nèi),在拉力F的作用下,繩子自由端移動(dòng)的速度是m/s。

(2)在1～2s內(nèi),拉力F做的功W。(3)在2～3s內(nèi),拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率η。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖ZT3-67.[2015·鄂爾多斯]如圖ZT3-7所示,“雪龍?zhí)枴睒O地考察破冰船是我國(guó)最大的極地考察船,自身質(zhì)量約為10000t。“雪龍?zhí)枴痹谄胀êＳ蜃畲蠛剿贋?0m/s;在1m厚冰層海域破冰最大航速為3.6km/h,所受阻力為1.5×107N。“雪龍?zhí)枴痹趦煞N海域航行時(shí),牽引力的功率相等。請(qǐng)你計(jì)算:(1)“雪龍?zhí)枴痹?m厚冰層海域以最大航速勻速行駛20min,克服阻力所做的功是多少?(2)“雪龍?zhí)枴痹谄胀êＳ蛞宰畲蠛剿賱蛩傩旭倳r(shí)牽引力的大小是多少?(3)“雪龍?zhí)枴毖a(bǔ)給了100t的物資后,吃水深度達(dá)到8m,則船底受到海水的壓強(qiáng)是多少?“雪龍?zhí)枴迸砰_海水的體積增加了多少?(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)圖ZT3-7|基礎(chǔ)過關(guān)|1.[2019·黑龍江省龍東地區(qū)]如圖ZT3-8所示,力對(duì)物體做功的是 ()圖ZT3-82.[2019·黑龍江省龍東地區(qū)]2019年3月10日凌晨,我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭,成功將“中星6C”衛(wèi)星發(fā)射升空。在衛(wèi)星加速升空的過程中,關(guān)于衛(wèi)星的能量分析,下列說法正確的是 ()A.動(dòng)能增加,重力勢(shì)能不變B.動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加C.機(jī)械能總量不變D.機(jī)械能總量增加3.[2019·江西]如圖ZT3-9所示,物重為G的物體在不同簡(jiǎn)單機(jī)械中均處于平衡狀態(tài)(不計(jì)機(jī)械自重和摩擦),拉力F1、F2、F3、F4的大小關(guān)系是 ()圖ZT3-9A.F2<F3=F4<F1 B.F2<F4<F1<F3C.F4=F2<F1<F3 D.F4<F2<F3<F14.[2019·荊州]湖北省第二屆園林博覽會(huì)將于2019年9月28日在荊州開幕。在某場(chǎng)館建設(shè)中,采用了如圖ZT3-10所示的裝置提升重物,當(dāng)工人師傅們用1000N的拉力F向下拉繩,使重1600N的重物勻速上升了5m,此過程中克服繩重和摩擦做功500J,下列說法中正確的是 ()圖ZT3-10A.拉力F做功為5×103JB.纏繞在動(dòng)滑輪上每股繩的拉力為800NC.動(dòng)滑輪重為300ND.滑輪組的機(jī)械效率為75%5.[2019·黑龍江省龍東地區(qū)]如圖ZT3-11所示,小聰用滑輪組拉動(dòng)水平地面上重為500N的物體A,使它勻速前進(jìn)2m,地面對(duì)它的摩擦力為150N,小聰施加的拉力F=100N(忽略繩重和滑輪重),則滑輪組做的有用功為J,滑輪組的機(jī)械效率為。

圖ZT3-116.皮劃艇是我國(guó)奧運(yùn)會(huì)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目之一,如圖ZT3-12所示,比賽中運(yùn)動(dòng)員一手撐住槳柄的末端(視為支點(diǎn)),另一只手用力劃槳。下列說法正確的是 ()圖ZT3-12A.為省力,可將用力劃槳的手靠近支點(diǎn)B.為省力,可將用力劃槳的手遠(yuǎn)離支點(diǎn)C.為省距離,可將用力劃槳的手遠(yuǎn)離支點(diǎn)D.將用力劃槳的手靠近支點(diǎn),既能省力又能省距離7.如圖ZT3-13所示,一塊厚度、密度均勻的長(zhǎng)方形水泥板放在水平地面上,用一豎直向上的力,欲使其一端抬離地面。則 ()圖ZT3-13A.F甲=F乙,因?yàn)閯?dòng)力臂都是阻力臂的2倍B.F甲<F乙,因?yàn)橐曳椒ǖ淖枇Ρ坶L(zhǎng)C.F甲>F乙,因?yàn)橐曳椒ǖ淖枇Ρ鄱藾.F甲>F乙,因?yàn)橐曳椒ǖ膭?dòng)力臂長(zhǎng)8.[2018·衡陽(yáng)]如圖ZT3-14所示,一根木棒以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn)撬動(dòng)石塊,畫出作用在A點(diǎn)最小動(dòng)力F1,并畫出阻力F2的力臂l2。圖ZT3-149.[2018·山西]如圖ZT3-15所示,用一根細(xì)繩將杠桿AOB在O點(diǎn)懸掛起來,B處掛一重物G,在杠桿上施加最小動(dòng)力F,使杠桿在圖示位置平衡,請(qǐng)你在圖中畫出這個(gè)力的示意圖。圖ZT3-1510.[2019·黔東南州]某大橋設(shè)計(jì)車速為60km/h,圖ZT3-16甲為該大橋的實(shí)景圖,其主通航孔橋采用雙塔雙索面斜拉橋,可逐步抽象成圖乙、圖丙、圖丁所示的模型。圖ZT3-16(1)可以看出它用到了(選填“杠桿”或“斜面”)的物理知識(shí)。為了減小鋼索承受的拉力,在需要與可能的前提下,可以適當(dāng)(選填“增加”或“減小”)橋塔的高度。

(2)若某汽車質(zhì)量為5×103kg,在大橋上按設(shè)計(jì)車速水平勻速直線行駛時(shí)受到的阻力為汽車重力的0.06倍,則汽車通過該大橋時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為W。(g取10N/kg)

11.在“探究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中:(1)小明調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡后,按圖ZT3-17甲所示,通過加掛鉤碼分別改變F1、F2,仍使杠桿在水平位置平衡,并用刻度尺在杠桿上測(cè)出對(duì)應(yīng)的l1和l2,記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:圖ZT3-17次數(shù)F1/Nl1/cmF2/Nl2/cm11824228116321238小明通過觀察以上實(shí)驗(yàn)裝置,并分析數(shù)據(jù)得出杠桿平衡的條件是:“動(dòng)力乘以動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離=阻力乘以阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”。小華認(rèn)為小明的結(jié)論不正確,小華為了驗(yàn)證自己的觀點(diǎn),只將圖甲中的F1改用彈簧測(cè)力計(jì)來拉,實(shí)驗(yàn)中改變拉力的,仍使杠桿在水平位置平衡時(shí),比較拉力的,即可證明小華的觀點(diǎn)是否正確。

(2)某同學(xué)利用身邊的塑料直尺和若干硬幣來驗(yàn)證杠桿平衡的條件,如圖乙所示,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),他測(cè)出從支點(diǎn)O到硬幣邊緣的距離作為力臂l1和l2的大小,他這種測(cè)力臂的方法是(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)的。如果將兩邊的硬幣以相同速度同時(shí)勻速向支點(diǎn)移動(dòng)的過程中,杠桿將(選填“仍平衡”“向左傾斜”或“向右傾斜”)。

12.某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示,實(shí)驗(yàn)裝置如圖ZT3-18所示:圖ZT3-18實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率η140.11.80.374%240.11.40.557%360.12.40.3(1)通過表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)2是用圖(選填“甲”或“乙”)所示裝置做的實(shí)驗(yàn)。

(2)實(shí)驗(yàn)3的機(jī)械效率是。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(3)通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論:使用不同的滑輪組,提升相同的重物時(shí),動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多,滑輪組的機(jī)械效率越(選填“高”或“低”)。

(4)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得結(jié)論:使用同一滑輪組,,可以提高滑輪組的機(jī)械效率。

13.馬航MH370航班失聯(lián)后,各國(guó)在南印度洋展開了搜尋客機(jī)飛行數(shù)據(jù)記錄儀(俗稱“黑匣子”)的工作。客機(jī)上安裝的黑匣子有兩種,一種是座艙話音記錄儀,可以記錄飛機(jī)上的各種通話;另一種是飛行數(shù)據(jù)記錄儀,主要記錄飛機(jī)的各種飛行數(shù)據(jù)。我國(guó)“海巡01”輪和澳大利亞“海洋之盾”防衛(wèi)艦相繼在南印度洋偵測(cè)到疑似客機(jī)飛行記錄儀發(fā)出的水下脈沖信號(hào)。之后澳大利亞的潛水員們?cè)谀嫌《妊笏阉魇?lián)航班MH370搭載的“黑匣子”的下落。(g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)(1)潛水員在水下80m處受到海水的壓強(qiáng)是多大?(2)假設(shè)潛水員在水下用豎直向上的力舉著體積為0.02m3、密度為2.7×103kg/m3的物體靜止不動(dòng),則潛水員的舉力是多大?(3)若潛水員在水下運(yùn)動(dòng)時(shí),所受海水阻力與速度的關(guān)系如圖ZT3-19所示,求潛水員在水下以0.5m/s的水平速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),潛水員的水平推進(jìn)力在10s內(nèi)所做的功。圖ZT3-1914.如圖ZT3-20所示是打撈沉船中一封閉貨箱的模擬裝置。已知貨箱重5600N,動(dòng)滑輪總重400N,聲音在海水中的傳播速度是1500m/s。在海面上用超聲測(cè)位儀向海底垂直發(fā)射聲波,經(jīng)過0.06s后收到回波。(不計(jì)繩重和摩擦,g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)(1)沉船在水下的深度是多少?(2)海水對(duì)沉船產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少?(不計(jì)沉船的高度)(3)貨箱離開水面勻速上升過程中,該滑輪組的機(jī)械效率是多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(4)當(dāng)貨箱在水面下勻速上升時(shí),如果繩子自由端的拉力為800N,那么貨箱的體積是多少?(不計(jì)動(dòng)滑輪體積)圖ZT3-20|拓展延伸|15.[2019·廣安]如圖ZT3-21所示,甲、乙兩個(gè)滑輪組,其中每個(gè)滑輪的質(zhì)量都相同,分別用拉力F1、F2將重物G1、G2提升相同高度,不計(jì)繩重和摩擦,下列說法正確的是 ()圖ZT3-21A.若G1=G2,則拉力F1、F2做的總功相同B.若G1=G2,則拉力F2做的有用功多C.若G1>G2,則甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率D.若G1>G2,則甲、乙兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率相等16.[2019·貴州省黔三州]圖ZT3-22是某科技小組設(shè)計(jì)的在岸邊打撈水中金屬塊的裝置示意圖,每個(gè)滑輪重為100N,均勻?qū)嵭慕饘賶K的密度為8×103kg/m3,金屬塊的質(zhì)量為80kg。繩重和摩擦、滑輪與軸及杠桿支點(diǎn)處的摩擦、水對(duì)金屬塊的阻力均忽略不計(jì),金屬塊一直勻速上升。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)在金屬塊還未露出水面時(shí),求此時(shí)金屬塊所受到的浮力。(2)在金屬塊未露出水面時(shí),求人的拉力F。(3)金屬塊在水中勻速上升2m,且金屬塊未露出水面時(shí),求人的拉力所做的功。圖ZT3-2217.[2018·桂林]小熊在課外實(shí)踐活動(dòng)中,用如圖ZT3-23甲所示的滑輪組勻速拉動(dòng)放在水平地面上的不同物體,物體受到的摩擦力從100N開始逐漸增加,每次物體被拉動(dòng)的距離均為1m。根據(jù)測(cè)量結(jié)果畫出了該滑輪組機(jī)械效率與物體受到摩擦力大小變化的關(guān)系圖像,如圖乙所示,不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦。(1)由圖乙可知,當(dāng)物體受到的摩擦力為100N時(shí),滑輪組的機(jī)械效率是多大?(2)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為75%,物體以0.1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),該滑輪組做有用功的功率是多大?(3)當(dāng)物體與地面的摩擦力為1500N時(shí),體重為500N的小熊豎直向下拉繩還能用此滑輪組拉動(dòng)物體嗎?用計(jì)算結(jié)果說明。圖ZT3-23【參考答案】真題回顧1.D2.D3.如圖所示4.如圖所示5.34085%6.解:(1)36(2)拉力F做的功W=Fs=Fnh=50N×3×1m=150J。(3)拉力的功率P=F'v繩=40N×6m/s=240W。2~3s內(nèi)拉力做的有用功W有=Gh'=100N×2m=200J,做的總功W總=F's'=F'nh'=40N×3×2m=240J,滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總=200J7.解:(1)行駛時(shí)間t=20min=13行駛的路程s=vt=3.6km/h×13h=1.2km=因?yàn)閯蛩傩旭?所以F牽引力=f=1.5×107N,克服阻力所做的功W=F牽引力s=1.5×107N×1200m=1.8×1010J。(2)v=3.6km/h=1m/s,牽引力的功率P普=P破冰=F牽引力×v=1.5×107N×1m/s=1.5×107W,在普通海域行駛時(shí)牽引力為F普=P普v普=1.5×107W10m/s=(3)船底在8m深處受到海水的壓強(qiáng)p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa;又因?yàn)榇冀K漂浮,故始終有F浮=G物,F浮增=G物增=100×103kg×10N/kg=106N,排開海水的體積增加量V排增=F浮增ρ海水g=1基礎(chǔ)過關(guān)1.C2.D3.B[解析]因不計(jì)機(jī)械自重與摩擦,圖甲中重物G離支點(diǎn)3個(gè)小格,F1離支點(diǎn)3個(gè)小格,根據(jù)杠桿平衡條件得F1=G;圖乙中滑輪組有三段繩子吊著物體,則F2=13G;圖丙中F3下方吊著兩段繩子,其中一段吊著物體,則F3=2G;圖丁中設(shè)斜面長(zhǎng)為s,則斜面高為h=sin30°×s,F4=sin30°×S×GS=12G。故有F2<F4.C[解析]由圖知,n=2,拉力端移動(dòng)距離s=2h=2×5m=10m,拉力F做功W總=Fs=1000N×10m=1×104J,故A錯(cuò)誤。已知繩子末端的拉力F為1000N,則纏繞在動(dòng)滑輪上每股繩的拉力都為1000N,故B錯(cuò)誤。拉力做的有用功W有=Gh=1600N×5m=8×103J,拉力做的額外功W額=W總-W有=1×104J-8×103J=2×103J,此過程中克服繩重和摩擦做的功W額1=500J,則提升動(dòng)滑輪做的額外功W額2=W額-W額1=2×103J-500J=1.5×103J,由W=Gh可得動(dòng)滑輪重力G輪=W額2h=1.5×103J5m=300N,故C正確。該過程滑輪組的機(jī)械效率5.30075%6.B7.A8.如圖所示9.如圖所示10.(1)桿桿增加(2)5×10411.(1)方向大小(2)錯(cuò)誤向左傾斜12.(1)乙(2)83%(3)低(4)增加被提升物體的重力13.解:(1)潛水員所受海水壓強(qiáng)p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×80m=8.24×105Pa。(2)物體在水下受平衡力的作用,則有G=F浮+F舉,可得潛水員的舉力F舉=G-F浮=ρ物gV物-ρ海水gV物=2.7×103kg/m3×10N/kg×0.02m3-1.03×103kg/m3×(3)由圖像可知,海水阻力與潛水員的運(yùn)動(dòng)速度成正比,則當(dāng)潛水員運(yùn)動(dòng)速度為0.5m/s時(shí),阻力f=70N0.2m/s×0.5m/s=175N,潛水員勻速前進(jìn)時(shí),潛水員的水平推進(jìn)力等于阻力,即F=f=175N,潛水員的水平推進(jìn)力在10s內(nèi)所做的功W=Fs=Fvt=175N×0.5m/s×10s=14.解:(1)沉船在水下的深度h=v×12t=1500m/s×12×0.06s(2)海水對(duì)沉船產(chǎn)生的壓強(qiáng)p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×45m=4.5(3)沉船離開水面上升的過程中,滑輪組機(jī)械效率η=W有W總=G貨hG貨(4)貨箱在水中勻速上升時(shí),受到豎直向上的拉力、浮力和豎直向下的重力作用處于平衡狀態(tài),則有G貨=F拉+F