机械功和功率的计算专题教学文稿

机械功和功率的计算
专题
功和功率的计算专题
34、工人用如图所示装置从6m深的井中匀速吊起一个重量是800N的物体，所用拉力为500N，2min后物体由井底升至井口，求：
（1）物体由井底升至井口工人所做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）物体上升过程中工人做功的功率。

36、一块水田面积为1800m2要灌平均0.1m深的水.不计水渗透的损失，求：（1）所灌水的质量为多少kg？（ρ水＝1.0×103kg/m3）
（2）若这些水是用水泵(抽水机)从距水田2m深的水渠中抽上来的(提示：抽水实际上就是利用水泵将水提升一定高度)，水泵对水做了多少J的功？
（3）若水泵的功率为 2kW，抽这些水要用多长时间？
37、如图所示，利用滑轮组吊运建筑材料．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做功的功率为
1250W．求在此过程中：
（1）拉力F做功多少？
（2）拉力F的大小为多少？
（3）滑轮组的机械效率为多少？
38、有一质量为20kg的正方体物体放在水平地面上，它的体积为8×10﹣3m3，某人想通过如图所示的滑轮来竖直提起这个物体．（ g=10N/kg）
（1）该物体的密度是多大？
（2）当人用250N的力向下拉绳子时，物体恰好能匀速上升，物体上升3m后恰好到达目标位置，求此过程中人所做的功？
（3）该定滑轮的机械效率是多大？
40、（4分）五一假期，小明全家驾车从高淳到南京游玩，出发前，爱学习的小明收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算．
轿车质量（kg）1050
车轮与地面接触总面积
0.15
（m2）
高淳到南京距离（km）100
预设行车速度（km/h）90
行驶l km耗油量（g）50
匀速行驶时受到的阻力（N）2000
（1）（2分）匀速行驶lkm牵引力所做的功．
（2）（2分）全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量（q汽油=4.6×107/kg）．
41、今年国庆期间，小佳坐着他家的小汽车匀速行驶了144km，用时2h，消耗汽油9kg，发动机的牵引力为1000N。

求：
（1）小汽车的速度和发动机的功率。

（2）汽车匀速行驶时牵引力做的功。

（3）汽车发动机的效率。

（=4.6×107J/kg）
42、一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，若轿车行驶过程中所受到的阻力为1600N，轿车上的速度表如图所示.求：
（1）在此过程中汽车的牵引力所做的功是多少J？
（2）该车行驶过程中的功率是多少W ？
43、工人利用如图所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升0.5m，工人所用的拉力F为600N，（不计摩擦与绳重）
(1)人的拉力做的功为多少J？
(2)此滑轮组的机械效率为多少？
(3)若用此滑轮组提升重为1500N的物体，绳上拉力是多少N？
47、如图，质量为10kg的物体放在水平桌面上，求：
（1）物体所受重力大小；
（2）物体底面积为0.1m2，物体对桌面的压强大小；
（3）用20N的水平推力，使物体在桌面上移动0.5m，推力对物体做的功．
48、图是某建筑工地提升建材所用的升降机示意图。

建材的重力是6300N，建材与货箱水平底面的接触面积是1.2m2。

升降机在1min内将建材匀速提升了12m，钢丝绳自由端拉力F的功率是1800W。

试求：
（1）建材对货箱水平底面的压强是多少？
（2）拉力F所做的功是多少？
（3）该滑轮组提升这些建材的机械效率是多少？
参考答案：
34.（1）4800J（2）80% （3）50W
36.【解析】
试题分析：水泵抽水是克服水的重力做功，水的质量利用m=ρV计算。

水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1800m2×0.1m=1.8×105kg
功：W=Fs=Gh=mgh=1.8×105kg×10N/kg×2m=3.6×106J
由可得，
考点：功和功率的计算
37.【解析】
试题分析：（1）已知拉力的功率和做功时间，利用公式W=Pt得到拉力做的功；
（2）由图知，作用在动滑轮上的绳子段数为2，已知物体上升的高度，可以得到绳子拉下的长度；已知拉力做的功和绳子拉下的长度，利用公式F=得到拉力的大小；
（3）已知物重和上升高度，可以得到有用功；已知有用功和拉力做的功，利用公式η=×100%得到滑轮组的机械效率．
拉力做的功为W总=Pt=1250W×40s=5×104J；
（2）绳子拉下的长度为s=2h=2×10m=20m，
∵W=Fs，
∴拉力为F===2500N；
（3）滑轮组做的有用功为W有用=Gh=4000N×10m=4×104J，
滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=80%
考点：功的计算；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率
点评：此题考查的是机械效率、有用功和总功的计算，会正确判定作用在动滑轮上的绳子段数，清楚绳子拉下的长度与物体上升高度的对应关系，是解决此类问题的关键
38.【解析】（1）已知质量m=20kg ,体积v=8×10﹣3m3 物根据密度计算公式
可计算处密度
（2）观察装置图可以发现机械装置为定滑轮，不省力不费距离只是改变力的方向，所以当物体上升3m时，拉力所拉的绳子自由端拉过的距离是3m，有知道拉力F=250N。

那么人做的功
（3）在重物上升3m的过程中，人工做功750J，而有用功仅限于克服重力做功，
所以机械效率
本题属于比较容易的习题，要求大家细心认真即可
40.【解析】
试题分析：（1）匀速运动牵引力等于阻力等于2000N，W=Fs=2000N×1000m=2×106 J
（2）行驶l km耗油量是50g。

高淳到南京距离100km使用汽油5kg，Q=mq=5kg×4.6×107/kg=2.3×108 J。

考点：功，二力平衡，热值
41.【解析】
试题分析：在此题中先根据公式V=S/t计算出小汽车的速度，再利用P=FV计算发动机的功率；根据发动机的牵引力1000N和小汽车匀速行驶路程144km，计算汽车匀速行驶时牵引力做的功。

应用公式W汽=mq计算汽车行驶时消耗汽油产生的能量，最后计算汽车发动机的效率。

（1）小汽车的速度是V="S/t=" 144km/2h="72" km/h="20m/s,"
发动机的功率是P=FV=20m/s×1000N=2×104W;
（2）汽车匀速行驶时牵引力做的功W=FS=1000N×144km=1.44×108J,
（3）汽车行驶时消耗汽油产生的能量是W汽=mq=9kg×4.6×107J/kg=4.14×108J, 汽车发动机的效率n=W/W汽=1.44×108J/4.14×108J=35%
考点：机械能的计算
42.【解析】
试题分析：汽车在匀速行驶时牵引力做功等于克服阻力做力，功率的大小可以由功率的计算公式变形得到，速度90km/h要换算成25m/s，牵引力的大小等于汽车受到的阻力。

用P=Fv可解释实际中汽车上坡为什么要减速，在发动机输出功率一定的情况下，减速可以增大发动机的牵引力。

功：W=Fs=fs=1600N×1.8×103m=2.88×106J
功率：
考点：功率的计算
43.【解析】
试题分析：滑轮组中人的拉力做的功是总功，克服物重做是有用功，克服绳重和摩擦做的是额外功。

此滑轮组动滑轮上有两段绳子，拉力移动距离是物体上升高度的2倍，本题要注意拉力移动距离。

在不计摩擦时，额外功是克服动滑轮重力做功，提升不同物体时，动滑轮重力不变。

人的拉力做功：W=Fs=600N×0.5m×2=600J
机械效率：
由得G动=2F—G物=2×600N—900N=300N
拉力：
考点：滑轮组机械效率的计算
47.【解析】
试题分析：（1）根据G=mg求出物体重力；
（2）物体对桌面的压力等于其重力，根据p=求出压强；
（3）根据W=Fs求出推力做的功．
解：（1）物体重力：G=mg=10kg×9.8N/kg=98N；
（2）物体对桌面的压力：F=G=98N，
物体对桌面的压强：p===980Pa；
（3）推力做的功：W=F′s=20N×0.5m=10J．
考点：重力的计算；压强的大小及其计算；功的计算
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点评：此题主要考查的是学生对重力、压强、功的计算公式的理解和掌握，基础性题目
48.【解析】（1）欲求压强应该知道压力与受力面积，压力的大小就等于建材重力的大小，受力面积还是已知的，故压强可求；
（2）求拉力的功，由于题中已知功率和时间，直接用公式求出即可；
（3）欲求机械效率，应该知道有用功和总功，有用功就是提起建材的功，总功就是拉力做的功，二者相除即可得到机械效率。

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