1、北京中考物理功和机械效率专题复习一解答题（共 15 小题）1用如图所示的滑轮组将 480N 的物体以 0.3m/s 的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为 200N（不计摩擦和绳重）求：（1）滑轮组的机械效率（2）拉力的功率（3）若用该滑轮组将重 600N 的物体匀速提升 2m 时，拉力所做的功为多少？解答： 解：（1）由图知，使用该滑轮组承担物重的绳子股数，n=3滑轮组的机械效率：= 100%= 100%= 100%= 100%= 100%=80%；（2）绳子自由端移动的速度：v=3v=0.3m/s3=0.9m/s，拉力的功率：P= = =Fv=200N0.9m/s=180W；（3）不计摩擦和绳
2、重，F= （G+G 动 ） ，G 动 =3FG=3200N480N=120N，当提起 G=600N 的物体时拉力：F= （ G+G 动 ） ，= （600N+120N）=240N，这时拉力做的功：W=Fs=F3h=240N32m=1440J答：（1）滑轮组的机械效率为 80%；（2）拉力的功率 180W；（3）拉力所做的功为 1440J2在农村常有家庭挖井取水小明同学用如图（甲）所示的滑轮组提土，他用 20s 的时间把重为 120N 的土从井中匀速提升 5m，拉力做的功 W 随时间 t 的变化图象如图（乙）所示求：（1）有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）拉力的大小；（4）拉力的功率考点：
3、功的计算；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率；功率的计算387548 专题： 计算题；压轴题分析： （1）已知土的重力和上升的高度，根据 W=Gh 求出克服土的重力做的功，即为有用功；（2）由乙图直接读出 20s 内拉力做的功即为总功，根据 = 求出滑轮组的机械效率；（3）由图可知绳子的有效股数为 2，根据 s=nh 求出绳端移动的距离，根据 W=Fs 求出拉力的大小；（4）根据 P= 求出拉力的功率解答： 解：（1）有用功：W 有 =Gh=120N5m=600J；（2）由乙图可得：W 总 =800J，滑轮组的机械效率：= = =75%；（3）绳端移动的距离：s=nh=25m=10m，拉力的
4、大小：F= = =80N；（4）拉力的功率：P= = =40W答：（1）有用功为 600J；（2）滑轮组的机械效率为 75%；（3）拉力的大小为 80N；（4）拉力的功率为 40W3如图 1 所示，重为 8N 的物体 A 在拉力 F 的作用下， 5s 内匀速运动了 0.5m拉力 F 做的功随时间变化的图象如图 2 所示己知动滑轮重 0.5N，物体 A 在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力 f 为物重 G 的 0.5 倍求：（1）拉力 F 的功率（2）拉力 F 大小（3）克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例解：（1）由图象知，拉力做的功 W=2.5J 时，所用的时间是 5s所以拉力的功率为 P=
5、= =0.5W；（2）绳子拉下的长度为 S=2h=20.5m=1m作用在绳子上的拉力为 F= = =2.5N；（3）拉动物体做的有用功为 W 有用 =fS1=0.58N0.5m=2J拉力做的总功为 W 总 =FS2=2.5N1m=2.5J额外功为 W 额 =W 总 W 有用 =2.5J2J=0.5J对动滑轮做的功为 W 动 =G 动 h=0.5N0.5m=0.25J克服绳重及摩擦所做的额外功为 W=W 额 W 动 =0.5J0.25J=0.25J克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例为 = =10%4人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体 A 打捞上来，物体 A 的密度为 9.0103
6、Kg/m3，体积为100dm3在 5000N 的拉力 F 作用下，物体 A 在 2s 内匀速竖直上升 2m（物体未露出水面） ，不计水的阻力，g=10N/Kg求：（1）物体 A 受到的浮力（2）拉力 F 做功的功率（3）滑轮组的机械效率分析： （1）知道物体 A 的体积（浸没水中排开水的体积）利用阿基米德原理求物体 A 受到的浮力；（2）由图知，承担物重的绳子股数 n=2，则拉力 F 移动的距离 S=2h，利用 W=FS 求拉力 F 所做的总功，又知道做功时间，利用 P= 求拉力 F 做功的功率；（3）知道物体 A 的体积和密度，利用 G=mg=Vg 求物体 A 的重力，知道拉力大小，利用 =
7、 =求滑轮组的机械效率解答： 解：（1）物体 A 受到的浮力 F 浮 为：F 浮 = 水 gV 排=1.0103kg/m310N/kg100103m3=1000N；（2）拉力 F 移动的距离 S 为：S=2h=22m=4m，拉力 F 所做的总功 W 总 为：W 总 =FS=5000N4m=20000J，则拉力 F 做功的功率 P 为：P= = =10000W=10kW；（3）物体 A 的重力 G 为：G=mg= 物 gV 物=9.0103Kg/m310N/Kg100103m3=9000N，滑轮组的机械效率：= 100%= 100%= 100%= 100%=80%5如图所示，现将一重 G1=81
8、00N 的实心铝块在水中匀速上提 h=2m（未露出水面） ，已知每个滑轮重 G2=900N，不计绳重和各种摩擦，不计水的阻力已知铝的密度 铝 =2.7103kg/m3，水的密度 水 =1.0103kg/m3，g 取10N/kg求：（1）滑轮组的机械效率多大？（2）若绳端拉力的功率为 P=540W，则铝块上升的速度为多大？解答： 解：（1）铝块重 G1= 铝 vg，铝块的体积：v= = =0.3m3，在水中铝块受到的浮力：F 浮 = 水 vg=1.0103kg/m30.3m310N/kg=3000N，滑轮组对铝块的拉力：F=G1F 浮 =8100N3000N=5100N，使用滑轮组做的有用功：W
9、 有用 =Fh=5100N2m=10200J，不计绳重和各种摩擦，使用滑轮组做的额外功：W 额 =G 轮 h=900N2m=1800J，W 总 =W 有用 +W 额 =Fh+G 轮 h=10200J+1800J=12000J，滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=85%；（2）由题知 P 总 = =540W，做功时间：t= = ，铝块上升的速度：v= = =0.09m/s答：（1）滑轮组的机械效率 85%；（2）铝块上升的速度为 0.09m/s6建筑工地上，某施工人员利用如图 6 所示的滑轮组匀速提升重物若不计摩擦和绳重求：（1）利用这个滑轮组匀速提升重为 1200N 的物体时，所用的拉
10、力是 500N，此时滑轮组的机械效率是 80%，拉力做功的功率是 750W，求重物在 1min 内匀速上升的高度？（2）当用这个滑轮组匀速提升重为 1800N 的物体时，拉力是多少？解答： 解：（1）由题意知，拉力在 1min 做的功为：W 总 =Pt=750W60s=45000J根据 W 总 =Fs 得 s= = =90m由图知，此滑轮组由三段绳子承担物重，所以 s=3h则 h= s= 90m=30m答：重物在 1min 内上升的高度是 30m（2）因为滑轮组由 3 段绳子承担物重，所以 F= （G 物 +G 动 ）G 动 =3500N1200N=300N则 F= （G 物 +G 动 ）=
11、（1800N+300N ）=700N答：当用这个滑轮组匀速提升重为 1800N 的物体时，拉力是 700N7为打造环三中心城市，宁德市政府投入巨资，对市区南北主干道进行改造，施工中，一工人利用如图所示的滑轮组，要 15s 内将 480N 的重物匀速拉到 3m 高处，所用的拉力是 300N求：（1）有用功是多少？（2）滑轮组的机械效率是多少？（3）拉力的功率是多少？解答： 解：（1）有用功 W 有用 =Gh=480N3m=1440J；答：有用功是 1440J；（2）拉力移动的距离 S=2h=23m=6m；拉力做的总功 W 总 =FS=300N6m=1800J；滑轮组的机械效率是 = 100%=
12、100%=80%；答：滑轮组的机械效率是 80%；（3）拉力的功率是 P= = =120W；答：拉力的功率是 120W8如图所示，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上已知建筑材料的质量m=360kg，用 t=20s 的时间把建筑材料匀逮提升了 h=4m，滑轮组的机械效率为 90%，g 取 10N/Kg求这段时间内（1）建筑材料上升的速度 V；（2）电动机对绳子的拉力 F；（3）电动机拉绳子的功率 P分析： （1）已知建筑材料运动的距离（上升的高度）和所用的时间，利用速度计算公式 V= 计算得出；（2）本题是利用滑轮组提升重物，一个动滑轮，一个定滑轮，从图上可以看出动滑轮上
13、有两段绳子，故拉力移动的距离等于 2 倍物体上升的高度，即 s=2h；此时，W 有用 =Gh，W 总 =Fs，再利用机械效率 = 代入后分析计算得出拉力 F；（3）利用求出的拉力 F 和 s、h 之间的关系可以计算出电动机拉绳子做的功，又已知时间，利用 P= 计算得出解答： 解：m=360kg， t=20s，h=4m，（1）上升的速度 v= = = =0.2m/s；（2）建筑材料的重力 G=mg=360kg10N/kg=3600N，由 = = 得：电动机对绳子的拉力 F= = = = =2000N；（3）电动机拉绳子做的功：W=Fs=2Fh=2 2000N4m=16000J，电动机拉绳子的功率
14、 P= = =800W9在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组某次将总重G 为 4000N 的砖块匀速吊运到高为 10m 的楼上，用时 40s，卷扬机提供的拉力 F 为 2500N求在此过程中：（1）有用功；（2）拉力 F 的功和功率；（3）滑轮组的机械效率解答： 解：（1）拉力 F 所做的有用功：W 有 =Gh=4000N10m=4104J（2）拉力 F 移动的距离：s=2h=210m=20m拉力 F 所做的总功：W 总 =Fs=2500N20m=5104J拉力 F 做功的功率：P= = =1250W（3）滑轮组的机械效率：= 100%= 100
15、%=80%答：（1）力 F 所做的有用功是 4104J；（2）拉力 F 做的功和功率分别是 5104J、1250W；（3）滑轮组的机械效率是 80%10重为 160N、底面积为 0.04m2 的物体落入干涸的深井底部已知物体的密度为 1.6103 kg/m3，g=10N/kg，不计绳重和摩擦（1）求物体对井底的压强；（2）使用图所示滑轮组，当施拉力 F=100N 时物体恰能匀速上升，求此滑轮组的机械效率；（3）若在井内注入水，仍用此滑轮组使物体以 1m/s 的速度在水中匀速上升，求拉力的功率 （不计水对物体的阻力）分析： （1）物体对井底的压力等于物体重，知道受力面积，利用压强公式求物体对井底
16、的压强；（2）由图可知，承担物重的绳子股数 n=2，则拉力端移动的距离 s=2h，知道拉力和物重大小，利用 = = = 求滑轮组的机械效率；（3）由题知，不计绳重和摩擦，则 F= （G+G 轮 ） ，据此求出动滑轮重；知道物体重和物体的密度，利用 G=mg=Vg 求物体的体积，再利用阿基米德原理求出物体受到水的浮力，不计绳重、摩擦、水的阻力，则 F= （G 物 +G 动 F 浮 ） ，据此求出拉力大小，再求出拉力端移动的速度，利用 P=Fv 求拉力做功功率解答： 解：（1）物体对井底的压力：F=G=160N，物体对井底的压强：p= = =4103Pa；（2）由图可知，n=2，则拉力端移动的距离
17、 s=2h，= = = = = =80%；（3）不计绳重和摩擦，F= （G+G 轮 ） ，100N= （160N+G 轮 ） ，解得动滑轮重：G 动 =40NG=mg=Vg，物体的体积：V= = =0.01m3，在水中受到的浮力：F 浮 = 水 gV 排 = 水 gV 物 =1.0103 kg/m310N/kg0.01m3=100N，此时拉力：F= （ G 物 +G 动 F 浮 ）= （160N+40N 100N）=50N，拉力端移动的速度：v=2v 物 =21m/s=2m/s，拉力做功功率：P=Fv=50N2m/s=100W答：（1）求物体对井底的压强为 4103Pa；（2）此滑轮组的机械效
18、率为 80%；（3）拉力的功率为 100W11用如图所示的滑轮组在 20s 内将重 600N 的物体从地面竖直提高 4m，所用的拉力是 250N，在这个过程中，求：（1）有用功是多少？（2）拉力的功率是多少？（3）滑轮组的机械效率是多少？解答： 解：（1）拉力 F 所做的有用功：W 有 =Gh=600N4m=2400J；（2）拉力 F 移动的距离：s=4h=44m=16m；拉力 F 所做的总功：W 总 =Fs=250N16m=4000J；拉力 F 做功的功率：P= = =200W；（3）滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=60%答：（1）力 F 所做的有用功是 2400J；（2）拉力
19、F 做功的功率是 200W；（3）滑轮组的机械效率是 60%12工人师傅利用图装置在 5S 内将一个重为 4500N 的物体 A 沿水平方向匀速向左拉动 2m已知作用在绳自由端的拉力 F 为 400N，物体的底面积为 1.5m2，若物体滑动时受到的摩擦力大小是物重的 0.2 倍求：（1）物体 A 对地面的压强；（2）拉力 F 做的功和功率；（3）滑轮组的机械效率解答： 解：（1）物体 A 对地面的压强：p= = = =3000Pa；（2）拉力 F 做的功：W 总 =Fs=400N32m=2400J，拉力 F 做功的功率：P 总 = = =480W；（3）克服摩擦力做的有用功：W 有 =fs=G
20、0.2s=4500N0.22m=1800J，滑轮组的机械效率：= = =75%答：（1）物体 A 对地面的压强为 3000Pa；（2）拉力 F 做的功为 2400J，功率为 480W；（3）滑轮组的机械效率为 75%点评： 本题考查压强、有用功、总功和机械效率的计算，关键知道克服摩擦力所做的功为有用功13如图所示，用滑轮组匀速提起重 1000N 的物体，10s 内绳子的自由端拉下 16m，此过程所做的额外功是800J，若绳重和摩擦不计，求：（1）拉力 F 的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）动滑轮的总重解答： 已知：物重 G=1000N，时间 t=10s，拉力移动距离 s=16m，n=4，额
21、外功 W 额 =800J求：（1）拉力 F 的功率 P=？；（2）滑轮组的机械效率 =？；（3）动滑轮的总重 G 动 =？解：（1）由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为 4 根，因为绳子移动的距离与物体上升的高度之间的关系是：s=4h，则物体上升的高度：h= = =4m，克服物体重力做的功：W 有用 =Gh=1000N4m=4000J，拉力做的功：W 总 =W 有用 +W 额 =4000J+800J=4800J，所以拉力的功率：P= = =480W；（2）滑轮组的机械效率：= 100%= 100%83.3%；（3）W 额 =G 动 h，动滑轮的总重为：G 动 = = =200N答：（1）绳自由端拉
22、力的功率是 480W（2）滑轮组的机械效率是 83.3%（3）动滑轮的总重是 200N14如图所示，是一个从隧道中运矿石的装置图，用滑轮组拉着重 800N 的货车 A 在 50s 内沿水平方向匀速运动10m，货车受到的摩擦力是车重的 0.2 倍滑轮组绳子自由端拉力 F 做的功为 2000J求：（1）滑轮组绳子自由端拉力 F 的功率；（2）货车 A 受到绳子的水平拉力 F1；（3）滑轮组的机械效率解答： 已知：拉力 F 做的功为 W 总 =2000J，G=800N，t=50s，s=10m，求：（1）拉力 F 的功率 P=？；（2）货车 A 受到绳子的水平拉力 F1=？；（3）滑轮组的机械效率 =
23、？解：（1）拉力 F 的功率：P= = =40W；（2）货车受的摩擦力 f=0.2G=0.2800N=160N，因为货车做的是匀速直线运动，所以它受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以货车受到绳子的水平拉力 F1=f=160N；（3）拉力做的有用功 W 有用 =fs=160N10m=1600J，滑轮组的机械效率：= 100%= 100%=80%答：（1）拉力的功率为 40W；（2）货车 A 受到绳子的水平拉力为 160N；（3）滑轮组的机械效率为 80%15小华同学不小心将桶掉入水井中，为了将桶捞上来，他设计了如图所示的打捞装置已知水面距离井口 6m，桶离开水面后，他用 25N 的拉力经过 15s 的时间将桶匀速拉至井口经测量：桶的自重力为 20N，桶内装有 40N的水，试求小华同学在打捞桶（桶刚离开水面至井口）的过程中：桶上升的速度 v；小华同学做的有用功 W 有用 ；拉力的功率 P解答： 解：v= = =0.4m/s；W 有用 =G 桶 h=20N6m=120J；W 总 =Fs=F3h=25N36m=450J，拉力的功率 P= = =30W答：桶上升的速度为 0.4m/s；小华同学做的有用功为 120J；拉力的功率为 30W
