功的计算强化练习
一、滑轮、滑轮组
典型例题1.下列各图中利用了动滑轮的是( )
变式练习1.用滑轮组拉出陷人泥中的汽车.在图11中画出最省力的绳子绕法
变式练习2. (09四川自贡)同一物体沿相同水平地面被匀速移动,如图3所示,拉力分别为F甲、F乙、F丙,不记滑轮与轻绳间的摩擦,比较它们的大小,则( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙 C.F甲>F乙=F丙 D.F甲=F乙>F丙
典型例题2. 如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动5m,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,拉力F做的功 ( )
A.50J B.25J C.100J D.200J
变式练习1. 用如图所示的装置来匀速拉动重为1500N的物体A,使之通过10m路程,拉力为100N,滑轮组自重及摩擦不计,则拉力F做功为________J,重物与水平地面间的摩擦力f为________N.
提高训练1. 某工人用一个动滑轮提升物体,如图所示,他作用在绳端的拉力F是200牛顿,如果使物体升高5米,拉力F做的功是( )
A.4000焦耳 B.2000焦耳
C.1000 耳 D.19600焦耳
提高训练2、 木工用100N的力拉锯,每拉一次,锯条移动的距离是50cm,锯条深入木头3mm,现要把30cm厚的木头锯断,他做的功是( )
A.5×104J B.5×103J C.4.5×105J D.1.5×105J
提高训练3、 如图所示,物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以1m/s的速度做匀速直线运动,此时弹簧测力计的读数为5N,若不计动滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和动滑轮与绳间摩擦,那么物体A与水平面的摩擦力大小为________N,拉力F在2s内做的功为________J.
典型例题3. 简单机械的机械效率高是指( )
A.有用功多 B.额外功少 C.总功多 D.有用功占总功的比例高
变式练习1.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.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
典型例题4.用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm,由图2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_ __ 。
变式练习1. 【2009?长沙市】小强利用如图1所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力Ff = 600N,小强所用拉力F = 250 N,则拉力F的功率为____W,该装置的机械效率是____ .
变式练习2、【2009?雅安市】如图9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
变式练习3. 12、【2009?齐齐哈尔市】如图10所示,不计绳重和摩擦,拉力F是125N,在10s内将重物匀速提升2m,此时滑轮组的机械效率是80%,则下列说法正确的是( )
A.动滑轮重是50N B.物体重是375N
C.拉力F的功率是25W D.拉力F做的功是750J
典型例题4.如图所示,物体A的质量为50kg,当力F为100N时,物体A恰能匀速前进,若物体A前进0.5m所用的时间为10s,(不计绳和滑轮重)求:
(1) 物体A受到的重力. (2) 物体A受到的摩擦力.
(3) 力F做的功. (4) 力F做功的功率.
变式练习1. 一台起重机将质量为420kg的货物提高了5m,如果额外功是9000 J。
求:(l)起重机做的有用功和总功;
(2)在此过程中起重机的机械效率。(取 g=10N/kg)
变式练习2.【2009?河北省】小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图15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。
变式练习3、【2009?兰州市】(7分)如图22所示,重物A是体积为10dm3,密度为7.9 ×103 kg/m3的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重,要保持平衡,求:
(1)作用于绳端的拉力F是多少?
(2)若缓慢将重物A提升2m,拉力做的功是多少?
(3)若实际所用拉力为400N,此时该滑轮的效率是多少?
(g=10N/kg)
二、课后练习
(一)竖直方向的滑轮或滑轮组
1、如图所示,用滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m,不计摩擦和滑轮重,所施加的拉力F=_______N,这一过程中拉力F做功______J。
2、如图所示,重物的质量为m=1kg,动滑轮及绳子的质量、摩擦不计。竖直向上拉绳子,重物从静止开始以5m/s的速度上升,则拉力F在1s内做功为多少?
3、建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块,某工人将500N重的砖块一次匀速提升到离地面4m高的砌墙处,所用拉力是200N,所用的时间是20s.求这次提升砖块过程中
(1)工人所做的有用功;
(2)工人做功的功率。
(二)水平方向的滑轮或滑轮组
4、如图所示,物体A以2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为3N,水平拉力F多大?物体A受到的摩擦力Ff又是多大?2s拉力F做功W为多少J?(滑轮、弹簧测力计的重力以及滑轮与绳的摩擦不计)
5、如图所示,物体A的质量m=12千克,在F的作用下,物体A以0.4米/秒的速度在水平面上做匀速直线运动,弹簧秤示数为12牛,忽略滑轮与绳子间的摩擦以及滑轮弹簧秤及绳子所受的重力,并且绳子足够长,求:
(1)物体A与水平面间摩擦力F的大小
(2)拉力F的大小
(3)物体运动10秒钟,拉力F与物体A的重力所做的功
(4)拉力F的功率
6、(08江苏连云港)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,。求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
(三)汽车问题
7、一辆汽车在水平路面上匀速行驶:
(1)若汽车的牵引力用F
表
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示,速度用v表示,发动机的功率用P表示,请你推导出F、P和v之间的关系式:P=Fv。
(2)若汽车的发动机在90kW的额定功率下工作,此时汽车匀速行驶的速度大小为30m/s,求牵引力F的大小和所受阻力f的大小。
8、上海自主研发了一种氢燃料汽车,它使用氢气代替汽油。在一次测试中,汽车在水平路面受到2400N的水平牵引力,5min内匀速直线行驶了9000m。
(1)汽车受到水平方向的阻力是多少?
(2)汽车牵引力所做的功和功率是多少?
9、某人乘坐出租车在平直公路上匀速行驶,出租车的牵引力为
,下表为他乘车到达目的地时的车费发票.求:
(1)出租车在这段时间所做的功
(2)出租车行驶时的功率.
10、已知桑塔拉2000轿车的质量是1.6t,它以54 km/h的速度在水平路面上匀速行驶2min,轿车受到的阻力是车重的0.1倍,求轿车在这段时间内:
⑴通过的路程;
⑵发动机的牵引力;
⑶发动机的功率(g取10N/kg)。
(四)体育运动问题(包括上楼问题)
11、小跳同学每次放学回家要背着沉重的书包爬上约15m高的楼,累得气喘吁吁。小跳同学和书包总重600N,爬楼用时3min。求:(1)小跳背书包爬楼克服重力所做的功;(2)小跳爬楼克服重力做功的功率。
12、为了增强体能,全班同学进行爬楼训练。体重500N的小刚在10s内连续爬梯的总高度为7m。求:
(1)小刚爬楼梯所做的功;
(2)小刚爬楼梯的功率。
13、如图,小明同学质量为50kg,背着重为15N的书包,书包带与小明的肩部接触的总面积为300cm2,g=10N/kg,求:
(1)小明背着书包走到了三楼的课室,在这过程中他做的功。
(2)此过程小明总共用了20s的时间,他做功的功率是多少?
14、小华参加中考体育测试,在跳绳测试中,1min跳了150次,每次跳起的高度为5cm,小华的质量是59㎏,求:
(1)小华所受到的重力是多少牛?
(2)小华每跳一次做多少焦的功?
(3)小华跳绳时的功率是多少瓦?
15、如图所示,小明在跑步机上锻炼身体.设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min,跑动的总动力为40N.
求:
(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程?
(2)他在这段时间内做了多少功?
(3)他做功的功率是多少?
16、做俯卧撑运动的人可视为杠杆。如下图所示,一同学重500N,P点为重心,他每次将身体撑起,肩部上升O.4m.某次测试中.他1min内完成30次俯卧撑。
求:(1) 俯卧撑中的动力臂、阻力臂。
(2)将身体匀速撑起,双手对地面的压力。
(3)将身体撑起一次所做的功。
(4)该同学红这lmin内的功率.
(五)斜面问题
17、斜面也是一种简单机械。如图5所示,已知斜面上木箱的质量m=40kg,人对木箱的拉力F=75 N,斜面长s=4 m,斜面高h=O.5 m。求:
①木箱受到的重力(g取10 N/kg);
②斜面的机械效率。
18、重为2000N的集装箱,借助5m长的斜面装上2m高的卡车,如图16所示。
(1)若不计摩擦时,拉力F的大小是多少N?
(2)若实际拉力F‘’’ =1000N,则斜面的机械效率是多少?
19、如图 15所示,一搬运工人往卡车上装货。
(1)若工人将重为800N的货物从地面直接搬到高为1. 5m的车箱上,此过程中工人对货物做了多少功?
(2)若工人在车上搭一块长为3m的木板做个斜坡,则他只需用500N的沿斜坡方向的推力就能将同一货物从坡底沿斜坡推到车箱上,此过程中工人的推力做了多少功?
(3)工人用木板所搭的斜坡在物理学中被称为斜面,斜面其实是一种省力的简单机械。想想看:上述(1)、(2)两步所做的功中,第________步是总功,第_________步是有用功;
(4)该斜面的机械效率多大?
16、(08湖南怀化)如图17,一条长木板,一端垫高,成为一个斜面,斜面的高h=0.5m,斜面的长度s=1.0m。现用力F=2.5N沿斜面将质量为m=0.4Kg的物体缓慢地从斜面底部拉到斜面的顶部,已知g=10N/Kg。求:
(1)有用功和总功分别是多少?
(2)斜面的机械效率为多少?