1、1微专题三 功、功率、机械效率的计算(分值：55 分 建议时间：60 分钟)1(7 分)(2017 潍坊)如图所示，斜面长 s1.5m，高 h0.3m.建筑工人将重 G500N 的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力 F150N.忽略绳子重力求：(1)该过程拉力 F做的功；(2)该装置的机械效率；(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小解：(1)该过程拉力 F做的功 W 总 Fs150 N1.5 s225J(2)有用功 W 有 Gh500 N0.3 s150J该装置的机械效率 100% 100%66.7%W有W总 150J225J(3)额外功 W 额 W 总 W 有 225J150J
2、75J货物箱在斜面上受的摩擦力大小f 摩 50NW额s 751.52(8 分)(2017 安顺)小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为 60kg，在F50N 的拉力作用下，货箱以 0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力 f为货箱重的 0.2倍求：(1)货箱的重力是多少？(2)拉力 F的功率是多少？(3)货箱运动了 1min，克服摩擦所做的功是多少？(4)此滑轮组的机械效率是多少？解：(1)Gmg60kg10N/kg600N(2)v 绳 3v 物 30.1m/s0.3m/sPFv 绳 50N0.3m/s15W(3)s 物 v 物 t0.1m/s60s6mWfs 物 0
3、.2Gs 物 0.2600N6m720J(4)W 总 Fs 绳 F3s 物 50N36m900J 100% 100%80%WW总 720J900J3(7 分)(2017 重庆 A卷)图甲是天工开物中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙轻质杠杆的支点 O距左端 l10.5m，距右端 l20.2m.在杠杆左端悬挂质量为 2kg的物体 A，右端挂边长为 0.1m的正方体 B，杠杆在水平位置平衡时，正方体 B对地面的压力为 20N.求：(1)此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿？(2)正方体 B的密度为多少千克每立方米？(3)若该处为松软的泥地，能承受的最大压强为 4103Pa，为使杠杆仍在
4、水平位置平衡，物体A的重力至少为多少牛顿？2解：(1)A 的重力：G Am Ag2kg10 N/kg20 NA受力平衡，绳子对 A的拉力大小等于 A受到的重力：F 1G A20 N(2)由杠杆平衡条件 F1l1F 2l2可得：杠杆右端所受的拉力大小 F2 50 F1l1l2 20 N0.5 m0.2 mNB受力平衡：G BF 支 F 220 N50 N70 NB的质量为：m B 7 kgGBgB 70 N10 N/kgB的密度为： 710 3 kg/m3mBV 7 kg（ 0.1m） 3(3)B受到的地面对它的支持力最大为：F 支 F 压 pS410 3Pa(0.1m)240 NB受力平衡：F
5、 2G BF 支 70 N40 N30 NA的重力最小值为：G 最小 F 最小 12 NF 2l2l1 30 N0.2 m0.5 m4(7 分)(2017 大庆)如图所示，在水平地面上放着物体 A， A与地面的接触面积为 0.14m2，对地面的压强为 3000Pa，用滑轮组匀速提升物体 A时，滑轮组的机械效率是 84%(不计绳重和摩擦，g10N/kg)求：(1)物体 A的质量 mA和动滑轮的质量 m.(2)用此滑轮组使物体 A以 0.2m/s的速度匀速上升，在 5s的时间内，人拉力做的功是多少？解：(1)A 对地面的压力：F 压 pS3000Pa0.14m 2420N，物体 A的重力：G AF
6、420N，物体 A的质量：m A 42kgGAg 420N10N/kg 100% 100% 100% 100%84%，解得 G 轮W有 用W总 Gh（ G G轮 ） h GG G轮 420N420N G轮80N，动滑轮的质量：m 8kgG轮g 80N10N/kg(2)用此滑轮组使物体 A以 0.2m/s的速度匀速上升 5s，则物体 A上升的高度：hvt0.2m/s5s1m 由图可知 n2，则拉力端移动距离 s2h21m2m，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：F (GAG 轮 ) (420N80N)250N12 12人拉力做的功：W 总 Fs250N2m500J5(8 分)(2017 襄阳)质量为
7、60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机3械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计( g10N/kg)(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是_动滑轮受到的重力(或物重)_(2)若工人在 1min内将货物匀速向上提高了 6m，作用在钢绳上的拉力为 400N，求拉力的功率(3)求动滑轮受到的重力(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？解：(2)由图可知n3WFs3Fh7200JP 120WWt(3)由图像可知：当 G300N 时，60%F （ G物 G动 ）3 （ 300N G动 ）3 解得：G 动 200NW有W总 G物3F
8、(4)工人对绳子自由端的最大拉力为FG 人 m 人 g600N能够提升货物的最大重力为G 物 3FG 动 1600N机械效率的最大值 88.9%W有W总 G物3F 1600N1800N6(9 分)(2016 呼和浩特)近年来，人们致力于研发以电池为动力的纯电动汽车，期望更加节能环保、安全而高效，并取得了长足的进步，对于某成熟品牌的电动汽车，已知其质量恒为 m，在水平路面上行进过程中所受阻力恒定(不计空气阻力)(1)该汽车匀速爬上倾角为 30的斜坡时，汽车的动能_不变_，重力势能_增大_，机械能_增大_(选填“增大”、“减小”或“不变”)；(2)若斜坡长为 L，爬坡速度为 v1，求：汽车爬坡所用
9、时间；(3)如果该汽车以 v2的速度在水平路面上匀速行驶，且牵引力的功率为 P，行驶 t2时间内，消耗的电能为 E，求：这个过程中，摩擦阻力大小及汽车的效率；(4)若汽车在相同的水平路面上以 v2的速度匀速行驶时间为 t3，试求牵引力在 t3时间内做的12功解：(2)汽车爬坡的时间 t sv Lv1(3) 匀速运动时牵引力等于阻力 PFv 2fv 2，f ，汽车克服阻力做功 W 有 Pt 2，W 总 E，Pv24所以汽车的效率 100% 100%W有W总 Pt2E(4)因为汽车阻力恒定，第(3)问算得 f ，当速度为 ，在时间 t3内通过的路程Pv2 v22svt t3，所以牵引力做的功 Wf
10、s t3 Pt3v22 Pv2 v22 127(9 分)(2017 广西四市联考)如图所示是利用电子秤监控水库水位的模拟装置，由长方体 A和 B、滑轮组、轻质杠杆 CD、电子秤等组成，杠杆始终在水平位置平衡已知 OC OD12， A的体积为 0.02m3， A重为 400N， B重为 150N，动滑轮重为 100N，不计绳重与摩擦( 水110 3kg/m3)求：(1)A的密度；(2)单独使用该滑轮组在空气中匀速提升 A时的机械效率；(3)水位上涨到 A的上表面时， A受到的浮力；(4)水位上涨过程中，电子秤所受的最大压力解：(1)A 的质量 mA 40kgGAg 400N10N/kg A 21
11、0 3kg/m3mAVA 40kg0.02m3(2)依题意得：n3，设 A上升了 h 由滑轮组的机械效率： 100% 100% 100%80%W有W总 GAhGAh G动 h 400N400N 100N(3)水上涨到 A的上表面时，有 V 排 V A0.02m 3由阿基米德原理 F 浮 G 排 得，A受到的浮力：F 浮 G 排 水 V 排 g110 3kg/m30.02m310N/kg200N(4)水位上涨到 A的上表面时，电子秤所显示的压力最大依题意得：n3，滑轮组自由端绳子的拉力：F1 100NGA G动 F浮3 400N 100N 200N3杠杆左端受到绳子拉力：F CF 1100N由杠杆平衡条件得 F1L1F 2L2得绳子对 D的拉力 FD 50NFCOCOD 100N12绳子对 B的拉力 FBF D50N则电子秤受到最大的压力 FG BF B150N50N100N
