第十一章機械功與機械能專項訓(xùn)練及答案

1、專項訓(xùn)練一：功物體不做功的三種情況：要研究的力不作用在物體上，雖然物體移動了距離，沒有做功；有力作用在物體上，物體靜止不動，沒有移動距離，沒有做功；物體受到力的作用，也通過了距離，但二者方向垂直，沒有做功。 計算斜面上物體受到的力做的功1(2015·瀘州)如圖所示，斜面高為1 m，長為4 m，用沿斜面向上大小為75 N的拉力F，將重為200 N的木箱由斜面底端勻速緩慢拉到頂端，下列關(guān)于做功的判斷正確的是()A木箱受到重力做功的大小為800 JB木箱受到斜面摩擦力做功大小為100 JC木箱受到合力做功的大小為125 JD木箱受到斜面的支持力做功大小為200 J(第1題)(第2題) 計算

2、油桶滾動時做的功2如圖所示，繩子的一端固定，另一端繞過一個重為G的油桶，在繩子的自由端用大小不變的水平拉力F使油桶沿水平面勻速滾動了一段距離s，在此過程中拉力F所做的功為()AFsBGsC2FsD(GF)s 物體下落過程中重力做功和時間的關(guān)系3如圖甲，是小球從某高度處由靜止下落h過程的路程與時間關(guān)系圖，圖乙中，描述重力對該球做功大小與時間關(guān)系正確的圖線是() (第3題) 求物體受平衡力作用時做的功(第4題)4(中考·瀘州)如圖甲所示，一塊質(zhì)量為0.2 kg的鐵塊被吸附在豎直放置且足夠長的磁性平板上，在豎直方向上拉力F3 N的作用下向上運動，鐵塊運動速度v與時間t的關(guān)系圖像如圖乙所示，

3、則鐵塊受到的摩擦力為_N，06 s內(nèi)拉力F做的功是_J。(取g10 N/kg) 計算做引體向上訓(xùn)練時做的功5(2014·永州)我市初中畢業(yè)水平考試的體育測試中，男生有一個引體向上的考試項目，小唐同學(xué)為了在體育測試中取得優(yōu)異成績，用吸盤和不銹鋼管在家里豎直平滑的墻面上安裝了如圖所示的訓(xùn)練裝置練習(xí)引體向上。已知，他的質(zhì)量為50 kg，每個吸盤與墻面的接觸面積為1.0×102 m2，共有兩個吸盤，他每次引體向上上升的高度為0.5 m，取g10 N/kg，求：(1)他吊在鋼管上靜止時(腳離地，不考慮吸盤和鋼管的重力)，墻面對吸盤的摩擦力是多大？方向怎樣？(2)吸盤對墻面的壓強為1.

4、0×105 Pa，則兩個吸盤對墻面的壓力是多少？(3)他引體向上一次克服重力做的功是多少？(第5題)專項訓(xùn)練二：功率功率的大小既與功的大小有關(guān)還與時間的多少有關(guān)，單純從一個方面判斷功率的大小的做法是錯誤的。另外，如果知道力和速度，功率還有一個重要的計算公式PFv，也不能忽視。 自由下落物體的功率(第1題)1(2014·咸寧)在自由下落過程中物體運動速度會越來越快。一個物體由A點自由下落，相繼經(jīng)過B、C兩點，已知ABBC，如圖所示，物 體在AB段重力做功為W1，做功功率為P1；在BC段重力做功為W2，做功功率為P2，則下列關(guān)系正確的是()AW1W2P1P2 BW1W2P1P2

5、CW1W2P1>P2 DW1W2P1<P2 水泵的功率2為了比較兩臺水泵的做功快慢，我們對兩臺水泵抽水情況進(jìn)行了觀察與記錄，記錄的數(shù)據(jù)如下表。水泵抽水時間/min抽水高度/m抽水體積/m3對水做功/J甲103103×105203206×105乙106106×105206201.2×106分析數(shù)據(jù)，我們可以得到同一臺水泵在不同時間內(nèi)做功的大小與時間成_比。要比較兩臺水泵的功率大小，我們可以看甲、乙兩臺水泵在相同時間內(nèi)，_做功多，也就是做功_(填“快”或“慢”)；甲、乙兩臺水泵在做相同功時，_做功時間少，也就是做功_(填“快”或“慢”)，你認(rèn)為比

6、較做功快慢更方便的是：_，通過此過程，你得到的結(jié)論是_。 物體在杠桿上運動的功率的計算3(2015·茂名)如圖所示，質(zhì)量不計的輕板AB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OA0.4 m，OB1.6 m。地面上質(zhì)量為15 kg、橫截面積為0.3 m2的圓柱體通過繩子與A端相連?，F(xiàn)有大小不計、重為50 N的物體在水平拉力F10 N的作用下，以速度v0.2 m/s從O點沿板面向右做勻速直線運動。g取10 N/kg。求：(1)物體開始運動前，圓柱體對地面的壓強；(2)物體在板面上運動的時間；(3)物體在板面上運動過程中，拉力F做的功及功率。(第3題) 電動機的功率4(2014·廣東)如圖是某

7、種升降電梯工作原理圖，它由轎廂、配重、纜繩、滑輪和電動機等部件組成，連接轎廂的兩根纜繩非?？拷I廂空載時的重量是3 100 N，配重的重量是3 000 N，某次電梯載貨量的重量是1 000 N，當(dāng)電梯勻速上升15 m，所用的時間為10 s，不計纜繩重力和一切摩擦阻力，在此運動過程中，求：(1)轎廂的速度大小。(第4題)(2)配重重力對配重做的功。(3)電動機的功率至少多大？專項訓(xùn)練三：機械效率機械效率實驗探究題主要考查測量滑輪或滑輪組的機械效率及測量斜面的機械效率，解答這類問題的方法是掌握實驗的原理、實驗過程，知道實驗中需要測量的物理量和應(yīng)注意的問題，會分析數(shù)據(jù)并能得出正確結(jié)論。 分析判斷滑

8、輪組機械效率的大小(第1題)1. 用四個完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組勻速提起相同的鉤碼，不計繩子與滑輪的摩擦，則()A甲較省力且機械效率較高B乙較省力且機械效率較高C兩個滑輪組省力程度不同，機械效率相同D兩個滑輪組省力程度相同，機械效率不同 用已知量表示斜面的機械效率2如圖所示，有一斜面長為L、高為h，現(xiàn)用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關(guān)于斜面機械效率的表達(dá)式正確的是()A×100% B×100%C×100% D×100%(第2題)(第3題) 分析判斷影響滑輪組機械效率的

9、因素3(2015·莆田)在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，某實驗小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同的鉤碼，分別做了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄在下表中。實驗次數(shù)鉤碼所受重力G/N提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/cm機械效率120.11.00.366.7%240.11.70.378.4%360.12.40.3(1)在實驗過程中，應(yīng)沿豎直方向_拉動彈簧測力計。(2)在第3次測量中，滑輪組做的有用功是_J，機械效率為_。(3)分析表中數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組，提升鉤碼越重，機械效率越_(填“高”或“低”)。 分析計算使用動滑輪的機械效率4(2014·海南)如圖所示，提沙

10、子時，用質(zhì)量較小的塑料桶代替鐵桶后(其他條件不變)做的額外功_，機械效率比用鐵桶時_。(均填“增大”或“減小”)(第4題)(第5題) 計算滑輪組的功和機械效率5如圖所示是工廠里用來吊運貨物的行車滑輪組。某次作業(yè)時，行車在鋼絲繩的自由端用2 000 N的力，將重6 000 N的貨物勻速豎直提升3 m，接著又在水平方向移動6 m。則行車在水平移動貨物的過程中，貨物重力所做的功是_J；在豎直提升貨物的過程中，貨物重力所做的功是_J，行車滑輪組提升貨物的機械效率為_。6(2014·達(dá)州)如圖所示，用F為40 N的拉力，通過滑輪組拉著重為300 N的物體A在水平面上以0.4 m/s的速度向左做

11、勻速直線運動。物體受到的摩擦力是物重的，滑輪組的機械效率是_，拉力的功率是_W 。(第6題)(第7題) 綜合分析杠桿機械效率的大小7. 為了測量杠桿的機械效率，小明設(shè)計了如圖所示的裝置。(1)實驗時，小明豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面重力G1.0 N的鉤碼緩緩上升h0.1 m的高度，此時杠桿在圖中虛線位置，測力計移動距離s為0.3 m，測力計的示數(shù)如圖所示，則杠桿的機械效率為1_。(2)請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：_。(3)如果將三個相同的鉤碼懸掛在A點勻速提高時，該杠桿的機械效率為2，則1_(填“”“”或“”)2。如果把同一物體分別懸掛在A、B兩點勻速提高時的機械效率

12、分別為A和B，則A_(填“”“”或“”)B。 探究滑輪組機械效率的過程并計算8. 李博同學(xué)用如圖所示的裝置測定滑輪組的機械效率，記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表：(第8題)實驗序號鉤碼重力G(N)拉力F(N)機械效率(%)16.02.58026.02.560312.04.0(1)實驗中，用力拉彈簧測力計時應(yīng)使鉤碼_；(2)通過表中數(shù)據(jù)可分析出實驗序號1是用_裝置做的實驗，實驗序號2是用_裝置做的實驗；(填“甲”或“乙”)(3)李博用裝置乙做了實驗序號3的實驗，請幫他填好表中的空格；(4)分析上表的數(shù)據(jù)，要提高滑輪組的機械效率可以：_。 由數(shù)據(jù)分析影響斜面機械效率的因素9. 某課外興趣小組的同學(xué)們在探究“斜

13、面的機械效率”實驗時，如圖所示，用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊，收集了下表中的實驗數(shù)據(jù)。實驗次數(shù)斜面的傾斜程度物塊重力G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面長度s/m機械效率1較緩50.22.4141.7%2較陡50.53.2178.1%3最陡50.74.3181.4%(第9題)(1)分析表中的數(shù)據(jù)可得出：斜面越緩越_(填“省”或“費”)力。(2)該小組又進(jìn)行了第4次實驗，他們在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是0.5 m和1 m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數(shù)為4.5 N，他們測得這種情況下斜面的機械效率為_。(3)把第4次實驗數(shù)據(jù)

14、與表中數(shù)據(jù)綜合分析可得出：斜面的機械效率與_和_有關(guān)。(4)當(dāng)用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊時，物塊所受的拉力_(填“大于”“小于”或“等于”)物塊所受的摩擦力。 計算打樁機的機械效率10(中考·茂名)如圖所示是建筑工地上的打樁機，重錘質(zhì)量為480 kg，橫截面積為0.1 m2，樁頂?shù)闹睆綖?.2 m。功率為8 kW的絞車以v1 m/s的速度在10 s內(nèi)將重錘由樁頂提到最高處，然后由靜止釋放。取g10 N/kg。求：(1)重錘靜止在樁頂時，樁頂受到的壓強。(2)重錘上升的最大高度。(3)打樁機在提升重錘過程中的機械效率。(第10題) 計算起重機的機械效率11(2014·

15、樂山)建筑工地上，施工人員用起重機吊起建筑材料，如圖所示，每件材料重均為3 000 N，施工臺距離地面的高度h為3 m。起重機沿豎直方向勻速提升一件材料時，鋼繩的拉力F為2 000 N，不計鋼繩重和摩擦。求：(1)起重機提升一件材料時，對材料做的有用功是多少？(2)起重機在提升這件材料時的機械效率是多大？(3)在施工安全的前提下，為了加快施工進(jìn)度，起重機同時將兩件材料在15 s內(nèi)勻速提到施工臺上。求鋼繩自由端拉力F的功率是多大？(第11題)專項訓(xùn)練四：機械能機械能中動能、重力勢能和彈性勢能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的，應(yīng)緊扣它們的影響因素進(jìn)行分析。在沒有其他形式能量轉(zhuǎn)化的情況下，機械能是守恒的，根據(jù)影

16、響它們大小的因素變化可判斷機械能轉(zhuǎn)化的方向。利用機械能的知識還可以解釋生活中一些常見的物理現(xiàn)象。 由隱含條件判斷重力勢能的變化1在雅安地震時，我國政府在第一時間緊急派出飛機為災(zāi)區(qū)空投救災(zāi)物資，從飛機上空投的救災(zāi)物資在下落過程中，逐漸減小的物理量是()A動能B重力勢能C重力D質(zhì)量 動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化2如圖所示的游樂項目中，主要利用彈性勢能與動能相互轉(zhuǎn)化的是() 比較動能和勢能的大小3(2014·雅安)如圖所示，足球以某一初速度沿著凹凸不平的草地從a運動到d。下列分析正確的是()(第3題)A在 b、d 兩點動能相等B在 a、d 兩點機械能相等C從 b 到 c 的過程機械能減少D從 c

17、到 d 的過程重力勢能減少 由數(shù)據(jù)信息探究影響勢能大小的因素(轉(zhuǎn)換法、控制變量法)4. 在學(xué)習(xí)勢能知識時，小明同學(xué)猜想物體的重力勢能的大小可能與以下三個因素有關(guān)：物體高度，物體質(zhì)量大小，物體所處地理位置。為了證明自己的猜想，首先決定對因素進(jìn)行驗證，他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓1個小球從不同高度自由下落，記錄結(jié)果如下表所示。實驗次數(shù)球離橡皮泥高度/米凹痕深度10.2很淺20.4比較淺30.6比較深40.8很深(1)小明同學(xué)是依據(jù)_判斷重力勢能的大小的，這里用到的物理方法是_(填“類比”“轉(zhuǎn)換”或“替代”) 法；(2)小明同學(xué)四次實驗中的幾個凹痕_(填“在”或“不在”)同一位置，本實驗的結(jié)論是_；

18、(3)若想對因素進(jìn)行驗證，你認(rèn)為實驗中應(yīng)控制相等的量是_。 由題圖信息判斷影響動能大小的因素5(2014·麗水)在做了“物體動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗后，有些同學(xué)對“質(zhì)量不同的鋼球從同一光滑斜面、同一高度由靜止開始沿斜面滾下，剛到達(dá)斜面底部時的速度大小相等”有疑惑，小衢設(shè)計了如圖甲所示的實驗：讓質(zhì)量不同的鋼球A、B同時從同一高度由靜止開始沿光滑斜面滾下，觀察和比較兩球相對運動情況，若B球相對于A球_，就可以說明任一時刻兩球的速度大小相等。(第5題)小麗肯定了小衢的實驗方案后，對實驗又提出了兩個建議：建議一：因為鋼球在斜面上滾下的時間很短，不利于觀察和比較鋼球的運動情況，不改變鋼球

19、在斜面上的位置，不改變球與斜面的粗糙程度，為了延長鋼球在斜面上滾下的時間，可采用的方法是_；建議二：為確保鋼球滾下時不偏離斜面，可在斜面上增設(shè)兩個相同的光滑小凹槽(如圖乙所示)，從有利于觀察和比較兩球的相對運動情況的角度考慮，圖中兩個小凹槽的間距L應(yīng)_。專項訓(xùn)練答案專項訓(xùn)練一1B2C點撥：解答此題的關(guān)鍵是把油桶看成是一個動滑輪，則繩端移動的距離是油桶移動距離的2倍，即為2s，根據(jù)功的計算公式可得WF×2s2Fs。3C點撥：由ht圖像可知，單位時間內(nèi)小球下落的高度h越來越大，根據(jù)WGh可知，單位時間內(nèi)重力對該球做功也越來越多，由于小球的重力G不變，所以重力做功W隨時間的變化與高度h隨時

20、間的變化是相同的，因此C是正確的。41；3.6點撥：由圖乙可見，鐵塊在豎直方向上運動時，速度保持不變，因此鐵塊做勻速直線運動，鐵塊受到平衡力的作用。在豎直方向上受到豎直向下的重力G、豎直向下的摩擦力f和豎直向上的拉力F，根據(jù)平衡力的特點，故鐵塊受到摩擦力大小fFG3 N0.2 kg×10 N/kg1 N。鐵塊在06 s內(nèi)移動的距離svt0.2 m/s×6 s1.2 m，因此拉力F做的功WFs3 N×1.2 m3.6 J。5解：(1)人的重力為Gmg50 kg×10 N/kg500 N，因為整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則fFG500 N；方向是豎直向上的；(2)由p

21、F/S，F(xiàn)pS1.0×105 Pa×1.0×103 m2×2200 N；(3)G500 N，h0.5 m，WGh500 N×0.5 m250 J。專項訓(xùn)練二1D點撥：因為ABBC，根據(jù)WGh可知，物體在AB段和BC段做的功相等，即W1W2；又因為物體在自由下落時做加速運動，根據(jù)t可知，物體在BC段運動的時間短，根據(jù)公式P可知，物體在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1P2，故選項D正確。2正；乙；快；乙；快；比較兩臺水泵在相同時間內(nèi)完成的功的多少，即在單位時間內(nèi)完成的功多的水泵功率大；可以用單位時間內(nèi)完成的功的多少來表示做功的快慢3

22、解：(1)物體開始運動前，圓柱體對地面的壓力：F壓G圓柱m圓柱g15 kg×10 N/kg150 N，圓柱體對地面的壓強：p500 Pa；(2)由杠桿的平衡條件可得：G圓柱·OAG物體·s，則物體恰好離開板面時運動的距離：sOA×0.4 m1.2 m，由v可得，物體在板面上運動的時間：t6 s；(3)物體在板面上運動過程中，拉力F做的功：WFs10 N×1.2 m12 J，拉力的功率：P2 W。4解：(1)轎廂運動的速度：v1.5 m/s；(2)配重重力對配重做的功：WFsGh3 000 N×15 m4.5×104 J。(3

23、)當(dāng)轎廂勻速上升時，轎廂豎直向下受到自身重力和載貨重力，豎直向上受到配重拉力和電動機的拉力，滿足G空G貨F配F電，所以，F(xiàn)電G空G貨F配3 100 N1 000 N3 000 N1 100 N，所以，電動機的功率至少為：PF電v1 100 N×1.5 m/s1 650 W。專項訓(xùn)練三1C點撥：在本題中滑輪的個數(shù)、重力均相同，只是纏繞繩子的方式不同，即省力情況不同，此時滑輪組的機械效率，可以用來判斷。由于有用功相同，額外功也相同，所以總功相同，則機械效率一樣，選項C正確。2D點撥：因為斜面的高為h，物體的重力為G，有用功為：W有用Gh，又因為斜面長為L，拉力為F，總功為：W總FL，則機

24、械效率為：，而物體與斜面的摩擦力為f，額外功為：W額外fL，則總功為：W總W有用W額外GhfL，故機械效率為：×100%×100%，故D正確。3(1)勻速(2)0.6；83.3%(3)高點撥：(1)測繩端拉力F時，應(yīng)盡量豎直向上勻速拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù)；(2)由第3組數(shù)據(jù)知，W有用Gh6 N×0.1 m0.6 J，W總Fs2.4 N×0.3 m0.72 J，則×100%×100%83.3%；(3)由表格中數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，被提升的鉤碼越重，機械效率越高。4減?。辉龃簏c撥：提的沙子不變，做的有用功不變，減小桶重，減小了額

25、外功，則有用功占總功的比例增大，故機械效率增大。50；1.8×104；75%點撥：做功的兩個條件是受到力的作用并在力的方向上通過了距離。由于重力的方向是豎直向下的，行車在水平移動時并沒有在重力的方向通過距離，所以此時貨物重力沒做功；在豎直提升貨物時所做的功WGh6 000 N×3 m1.8×104 J。在豎直提升貨物時，繩的自由端移動的距離s4h4×3 m12 m，拉力做功WFs2 000 N×12 m2.4×104 J為總功，對貨物做的功1.8×104 J為有用功，機械效率等于有用功與總功的比，即75% 。易錯點分析：行車

26、在水平移動時重力沒做功。675%；48點撥：摩擦力f0.3G0.3×300 N90 N，滑輪組的機械效率×100%×100%×100%×100%75%；拉力移動速度v3v物3×0.4 m/s1.2 m/s，拉力的功率PFv40 N×1.2 m/s48 W。7(1)66.7%(2)杠桿與支點間存在摩擦及提升時需克服杠桿自重做功(3)<；點撥：從圖中可知，彈簧測力計的分度值是0.1 N，所以它的示數(shù)是0.5 N。在實驗過程中，有用功：W有用Gh1.0 N×0.1 m0.1 J，總功：W總Fs0.5 N×

27、0.3 m0.15 J，所以杠桿的機械效率是：×100%×100%66.7%；利用杠桿提升物體時，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；將三個相同的鉤碼懸掛在A點勻速提高時，所做的額外功相同，有用功增加，即有用功占總功的比例變大，所以此時的機械效率變大，即21。將同一物體由懸掛的A點變?yōu)锽點時，物體的力臂變大，由杠桿的平衡條件可知拉力F變大，杠桿提升的高度減小，額外功減小，因此有用功占總功的比值變大，即杠桿的機械效率變大。8(1)勻速上升(2)甲；乙(3)75(4)選用較輕的動滑輪組裝滑輪組(或?qū)τ诮o定的滑輪組，通過增大提起的物重提高效率；保持良好的潤滑，減小輪與軸間的摩擦等

28、)點撥：用力拉彈簧測力計時應(yīng)使鉤碼勻速上升，由，實驗序號1是用甲裝置做的，實驗序號2是用乙裝置做的；實驗序號3機械效率075%；要提高滑輪組的機械效率可以選用較輕的動滑輪組裝滑輪組；對于給定的滑輪組，通過增大提起的物重提高效率；保持良好的潤滑，減小輪與軸間的摩擦等。9(1)省(2)55.6%(3)斜面傾斜程度；斜面粗糙程度(4)大于點撥：從表中數(shù)據(jù)知，斜面越緩越省力；他們測得這種情況下斜面的機械效率為W有/ W總5 N×0.5 m/(4.5 N×1 m)55.6%；綜合分析實驗數(shù)據(jù)可得出：斜面的機械效率與斜面傾斜程度和斜面粗糙程度有關(guān)；當(dāng)用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊時，物塊所受的拉力大于物塊所受的摩擦力，因為重力在斜面上有一個沿斜面向下的分力。10解：(1)重錘靜止在樁頂時，對樁的壓力：FGmg480 kg×10 N/kg4.8×103 N，樁頂?shù)臋M截面積：Sr23.14×3.14×10