浙教版九上第三章《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》補充作業(yè)(2)(解析版)_第1頁
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浙教版九上第三章:《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》補充作業(yè)2-------功、功率、機(jī)械效率綜合計算1.如圖所示,用F1的力直接將物體B勻速提高h(yuǎn),若借助滑輪組把B勻速提升相同高度,繩子自由端拉力為F2;關(guān)于滑輪組把B勻速提升的過程中,下列說法正確的(▲)A.滑輪組繩子自由端要移動2hB.總功為F2hC.額外功為F1h-F2hD.機(jī)械效率【答案】D【解析】(1)由圖知,使用的滑輪組n=3,繩子移動距離是物體的上升高度的三倍,利用W=Fs求拉力做的總功;(2)使用滑輪組做的有用功等于直接用F1提升h做的功,拉力做的額外功等于總功減去有用功,滑輪組的機(jī)械效率等于有用功與總功之比。【分析】本題考查了使用滑輪組時有用功、總功、額外功、機(jī)械效率的計算,正確認(rèn)識有用功和總功是解題的關(guān)鍵。【詳解】AB.由圖知,使用的滑輪組n=3,繩子移動距離是物體的上升高度的三倍,即s=3h;拉力做的總功W總=F2s=F2×3h=3F2h,故AB錯誤;CD.使用滑輪組做的有用功等于直接用F1提升h做的功,即W有用=F1h,拉力做的額外功:W額=W總-W有用=3F2h-F1h,滑輪組的機(jī)械效率:η=,故C錯誤、D正確;故選:D2.如圖,用滑輪組將600N的重物在10s內(nèi)勻速提升了2m,動滑輪重為100N(不計繩重和摩擦),下列說法正確的是(▲)A.繩子自由端的拉力是200NB.繩子自由端拉力的功率是70WC.滑輪組的機(jī)械效率是85.7%D.提升重物的過程中所做的額外功是400J【答案】C【解析】【分析】【詳解】略3.如圖所示,甲同學(xué)站在地面上用定滑輪把地面上的物體勻速向上運送到某一高度處。乙同學(xué)站在某一高度處用動滑輪把該物體也從地面上勻速向上運送到同樣的高度處。不計繩和滑輪之間的摩擦,繩子的重力和動滑輪的重力均不計。就甲和乙這一運送物體的過程中,下列分析正確的是(▲)A.甲和乙做功相同B.甲和乙做功的功率相同C.甲比乙做的功多D.甲比乙做功的功率大【答案】A【解析】克服物體的重力所做的功是有用功,由題知勻速提升同一物體到同一高度處,可知做的有用功相同;功率P=,是由功和做功時間共同決定的?!痉治觥勘绢}結(jié)合定滑輪和動滑輪的特點,考查學(xué)生對功和功率概念的理解,是一道學(xué)科內(nèi)的綜合題目,是一道好題?!驹斀狻浚?)勻速提升同一物體到同一高度處,三種情況下做的有用功相同,大小都為W有用=Gh,因不計繩子質(zhì)量和摩擦,所以W=W有用=Gh,故選項A說法正確,符合題意;選項C說法錯誤,不符合題意;(2)因功率是由功和做功時間共同決定的,而題干中沒有做功時間,故無法判斷功率的大小,故B、D選項說法錯誤,不符合題意;故選:A4.如圖為了提升重物,我們選用了粗細(xì)均勻重為G的杠桿,不計杠桿支點處的摩擦,先后把同一個重物掛在A、B兩處,每次用力讓杠桿上升同樣的高度,下列說法正確是(▲)A.重物在A點處做的有用功多,機(jī)械效率高B.重物在A和B點處杠桿的機(jī)械效率相等C.重物在B點處做的額外功多,杠桿的機(jī)械效率高D.重物在B點處做的有用功多,杠桿的機(jī)械效率高【答案】D【解析】(1)知道重物重力和重物上升的距離,根據(jù)W=Gh求出有用功。(2)由于拉力總是豎直向上的,重物掛在杠桿的A、B兩處,所以動力臂不變,阻力臂變大,知道利用杠桿所做的額外功就是克服杠桿的重力而做的功,則根據(jù)杠桿的重力和杠桿中點上升的距離,根據(jù)W=Gh求出額外功;求出總功;根據(jù)機(jī)械效率公式求出機(jī)械效率?!痉治觥繉τ谝阎獧C(jī)械效率或要求機(jī)械效率的問題,想法求出有用功、總功,本題關(guān)鍵是判斷出在A、B兩處提升重物,上升同樣的高度時,杠桿的重心上升的高度的關(guān)系?!驹斀狻浚?)利用杠桿提升重物,有用功W有用=Gh,在A、B兩處提升的是同一個重物,每次杠桿上升同樣的高度,而重物上升的高度hB>hA,在A、B兩處人做的有用功不相同,重物在A點處做的有用功少,故A選項錯誤。由圖可知:在A、B兩處提升重物,每次用力讓杠桿上升同樣的高度,而杠桿的重心上升的高度h′A=h′B,額外功:W額外=G桿h,W額外A=W額外B,故C錯誤;在A、B兩處人對重物提升的高度不同,做的有用功不相同,而W總=W有用+W額外,W有用<W總B由η=,可得ηA<ηB,所以B選項錯誤,D選項正確。故選:D5.用如圖所示的滑輪組拉動水平地面上重200N的物體,使物體在4s內(nèi)勻速前進(jìn)了4m,已知物體受到地面的摩擦力為60N,所用拉力大小為25N,忽略繩重、滑輪重。下列說法正確的是(▲)①拉力做功的功率為75W②繩子自由端在4s內(nèi)移動了8m③該滑輪組的機(jī)械效率為80%④物體克服摩擦力做的功為300JA.只有①③正確B.只有②④正確C.只有①④正確D.只有②③正確【答案】A【解析】由圖可知,動滑輪上有三段繩子,繩子自由端移動的距離等于物體移動距離的3倍;利用W=fs物求物體克服摩擦力做的功(有用功),利用W=Fs求拉力做的總功,知道做功時間,利用P=求拉力做功的功率,滑輪組的機(jī)械效率等于有用功與總功之比?!痉治觥勘绢}考查了水平使用滑輪組時有用功、總功、功率、機(jī)械效率的計算,本題關(guān)鍵:知道物體克服摩擦力做的功為有用功?!驹斀狻坑蓤D可知,動滑輪上有三段繩子,則繩子自由端移動的距離s=3s物=3×4m=12m,物體克服摩擦力做的功(有用功):W有用=fs物=60N×4m=240J,拉力做的總功:W總=Fs=25N×12m=300J,拉力做功的功率:P==75W,滑輪組的機(jī)械效率:η=×100%=80%,可見,①③正確、②④錯誤。故選:A6.質(zhì)量為0.6t的貨物在吊車鋼索的拉力作用下,豎直向上運動(忽略空氣的阻力和鋼索自重),貨物運動的s-t圖像如圖所示,2s時鋼索的拉力大小為F1,8s時鋼索的拉力大小為F2,則F1▲F2(填“>”“<”或“=”),6∽12s內(nèi)鋼索拉力的功率為▲W?!敬鸢浮?;1000【解析】(1)物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時,受的是平衡力的作用,大小相等;(2)從圖象上讀出6∽12s過程中通過的距離,根據(jù)W=Fs求得拉力做功,然后利用P=可求得拉力的功率?!痉治觥勘绢}考查了二力平衡條件的應(yīng)用、功和功率的計算,能根據(jù)圖象得出相關(guān)信息是關(guān)鍵?!驹斀狻浚?)根據(jù)圖示可知,物體在0∽6s以較大的速度做勻速直線運動,物體在6∽12s的內(nèi)以較小的速度做勻速直線運動,因為物體處于平衡狀態(tài),拉力都等于重力、所以2s時和8s時鋼索的拉力是相等的;(2)由(1)的分析知道,鋼索拉力F=G=mg=0.6×103kg×10N/kg=6×103N,貨物在6至12s內(nèi)升高的高度s=1m,鋼索拉力做功:W=Fs=6×103N×1m=6×103J;6∽12s內(nèi)鋼索拉力的功率P===1000W。故答案為:=;10007.如圖所示,小明的爸爸用600N的拉力使重1140N的物體在10s內(nèi)勻速上升了2m(不計摩擦及繩重),此時滑輪組的機(jī)械效率為▲。體重為450N的小明也用此滑輪組來提升同一物體,但物體沒有被拉動,當(dāng)小明對地面的壓力為ON時,物體對水平地面的壓力為▲N。【答案】95%;300【解析】(1)根據(jù)滑輪組可知繩子的有效股數(shù),根據(jù)η=×100%=×100%=×100%=×100%求出滑輪組的機(jī)械效率;(2)不計摩擦及繩重,根據(jù)F=(G+G動)求出動滑輪的重力,體重為450N的小明也用此滑輪組來提升同一物體,但物體沒有被拉動,當(dāng)小明對地面的壓力為0N時,把動滑輪和物體看做整體,整體受到豎直向上2股繩子的拉力和水平地面對物體的支持力、豎直向下的總重力處于平衡狀態(tài),根據(jù)整體受到的合力為零求出水平地面對物體的支持力,物體對水平地面的壓力和水平地面對物體的支持力是一對相互作用力,二力大小相等?!痉治觥勘绢}考查了滑輪組機(jī)械效率公式和滑輪組拉力公式的綜合應(yīng)用,要注意小明對地面的壓力為0N時繩子的拉力等于小明的重力。【詳解】(1)由圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,則滑輪組的機(jī)械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=95%;不計摩擦及結(jié)重,由F=(G+G動)可得,動滑輪的重力:G動=nF-G=2×600N-1140N=60N,體重為450N的小明也用此滑輪組來提升同一物體,但物體沒有被拉動,當(dāng)小明對地面的壓力為0N時,把動滑輪和物體看做整體,整體受到豎直向上2股繩子的拉力和水平地面對物體的支持力、豎直向下的總重力處于平衡狀態(tài),所以,由整體受到的合力為零可得:2F′+F支持=G+G動,則F支持=G+G動-2F′=1140N+60N-2×450N=300N,因物體對水平地面的壓力和水平地面對物體的支持力是一對相互作用力,所以,物體對水平地面的壓力:故答案為:95%;3008.在建筑工地上,小明同學(xué)利用如圖所示的裝置,用25N的拉力使重為300N的物體A沿著水平地面勻速運動。A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍,不計繩重及滑輪組的摩擦。則動滑輪所受重力▲N,若增加物體A的重力,仍使物體A勻速運動,則該裝置的機(jī)械效率將▲(填“增大”“減小”或“不變”)?!敬鸢浮?5;增大【解析】(1)根據(jù)摩擦力為物重的0.2倍求出摩擦力;因物體A勻速運動,則繩子對物體的拉力和物體受到的摩擦力是一對平衡力,大小相等;由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù),然后利用F=(G動+F拉)可求得動滑輪受到的重動力;(2)使用此滑輪組水平拉動物體時,克服物體與地面間摩擦力做的功為有用功;滑輪組的機(jī)械效率η若其它因素不變,只增加物體的重力,物體對地面的壓力增大,則摩擦力增大,克服摩擦力做的有用功增大,在額外功不變的情況下,機(jī)械效率增大?!痉治觥勘绢}考查了滑輪組拉力和機(jī)械效率的計算,明確繩端拉力做的功為總功,克服摩擦力做的功為有用功是關(guān)鍵。【詳解】(1)因為物體A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍,所以物體受到的摩擦力:f=0.2G=0.2×300N=60N;因物體A勻速運動,繩子對物體的拉力和物體受到的摩擦力是一對平衡力,所以滑輪組對物體的拉力F拉=f=60N,由圖知n=3,不計繩重與摩擦,由F=(G動+F拉)可得動滑輪受到的重力:G動=nF-F拉=3×25N-60N=15N;滑輪組的機(jī)械效率:η=使用此滑輪組水平拉動物體時,克服物體與地面間摩擦力做的功為有用功;若增加物體A的重力,仍使物體A勻速運動,因物體對地面的壓力增大,則摩擦力增大,克服物體與地面間摩擦力做的有用功增大,在外功不變的情況下,有用功在總功中所占的比例增大,則機(jī)械效率將增大。故答案為:15;增大9.跳繩是一種健身運動,李強同學(xué)對此作了專門研究:跳繩者的質(zhì)量m=50kg,跳繩者的重心高度隨時間變化的情況如圖所示。根據(jù)所給條件可估算出此跳繩者每跳一次克服重力所做的功是▲J。在1min內(nèi)克服重力做功的平均功率為▲W。(g取10N/kg)【答案】45;135【解析】求解克服重力所做的功可利用公式W=Gh求解計算功的大小,利用功率的公式P=計算功率的大小。【分析】求解此類問題要結(jié)合功的公式和功率的計算公式進(jìn)行求解。【詳解】跳繩者每跳一次克服重力所做的功W=Gh=50kg×10N/kg×0.09m=45J;由圖分析可知,每s跳一次,即每秒跳3次,則在lmin內(nèi)可跳躍3×60=180(次),故lmin內(nèi)克服重力做功的平均功率P==135W;故答案為:45;13510.晾衣架(如圖)給日常生活帶來許多方便,轉(zhuǎn)動手搖器能使橫桿上升或下降。(1)安裝在天花板上虛線框內(nèi)的簡單機(jī)械應(yīng)是▲。(2)使用一段時間后,對手搖器的轉(zhuǎn)軸添加潤滑劑,目的是▲。(3)將掛在晾衣架上重為20牛的衣服升高1.5米,至少對衣服做功▲。(4)由于使用不當(dāng),造成晾衣架右側(cè)鋼絲繩受損,最多只能承受15牛的力,左側(cè)鋼絲繩能正常使用。晾衣架的橫桿上有11個小孔,相鄰兩孔間的距離均為20厘米。現(xiàn)準(zhǔn)備將重為20牛的一件衣服掛到水平橫桿的小孔進(jìn)行晾曬,通過計算說明掛在哪些編號的小孔,右側(cè)鋼絲繩會斷裂(橫桿、衣架和鋼絲繩等自重不計)?▲?!敬鸢浮浚?)定滑輪;(2)減小摩擦;(3)至少對衣服做30J功;(4)掛在9、10、11三個孔上晾曬會損壞晾衣架【解析】(1)定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿,不省力也不費力,但可以改變作用力方向。(2)減少摩擦力的方法有:一是減小壓力;二是減小接觸面積的粗糙程度;三是用滾動摩擦代替滑動摩擦;四是使接觸面彼此分離(如加潤滑油等)。(3)利用W=Gh可求得對衣服做多少功;(4)晾衣架可以看作是一個杠桿,做出繩與晾衣架的交點為杠桿的支點,L2為懸掛點到支點的距離,由杠桿平衡條件求得L2即可得出結(jié)論?!痉治觥看祟}涉及功的計算、減小摩擦的方法、杠桿平衡條件的應(yīng)用等多個知識點,是一道綜合性較強的題目。【詳解】(1)安裝在天花板上虛線框內(nèi)的簡單機(jī)械是定滑輪,使用定滑輪不省力,但可以改變作用力方向。(2)對手搖器的轉(zhuǎn)軸添加潤滑劑,使接觸面彼此分離,從而減小摩擦。(3)對衣服做功W=Gh=20N×1.5m=30J。(4)晾衣架可以看作是一個杠桿,做出繩與晾衣架的交點為杠桿的支點,L2為懸掛點到支點的距離,由杠桿平衡條件F1×L1=F2×L2可得,L2==1.5m=150cm,已知相鄰兩孔間的距離均為20厘米,所以掛在9、10、11三個孔上晾曬會損壞晾衣架。故答案為:(1)定滑輪;(2)減小摩擦;(3)至少對衣服做30J功;(4)掛在9、10、11三個孔上晾曬會損壞晾衣架。11.港珠澳大橋被譽為現(xiàn)代七大奇跡之一,其中長約5600m的沉管隧道通過引橋與人工島路面相連,引橋長1000m,豎直高度為40

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