第6讲--功和机械能(培优)

2008(寒)S09P061备注：第六讲功和机械能【知识要点】【典型例题】例1．图21-1所示，某人用力F提升一个重物G，已知G=1000N，则F的大小不能小于N；在提升的过程中，若绳的自由端向下移动了2m，则重物升高了m。人通过滑轮组对重物做的功国J。（不计滑轮重）例2．在一次体育课上甲、乙两同学进行爬竿比赛。甲从某一位置匀速爬到竿顶用时10秒。若甲、乙两人体重之比是5：6则他们爬竿的功率之比P甲：P乙是（）A．4：3B.3:4C.27:25D.25:27例3.甲、乙两个形状相同的容器，开口都向上，现倒入部分水，如图21-2所示，如果将两块完全相同的金属块用细线系着分别浸入同样的深度，这时两容器水面相平齐，现两人将金属块匀速提离水面，由做功多的是（）A．甲B.乙C.一样多D.无法判断例2．一块高40cm，宽30cm，厚10cm，质量为1.5kg的砖,竖直立在水平的地面上,如图20-3所示,按照图示的方向把它推倒,推力至少要做J的功.把砖推倒的是小推力为N(g=10N/kg)2008(寒)S09P062备注：例4.甲、乙二人均用100N水平向左的推力分别去推静置于水平地面上的两张不同的办公桌A、B。甲在1min内将办公桌A匀速移动了12m，乙没有推动。问：（1）地面对办公桌A的摩擦力为多大？方向如何？（2）甲、乙二人做的功分别为多大？（3）甲、乙二人在1分钟内做功的功率分别为多大？例4.我国已兴建了一座抽水蓄能水电站,它可调剂电力供应.深夜时,同过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内.白天则通过闸门放水发电,以补充电能不足.若上蓄水池长为150cm,宽为30m,从深夜11点至清晨4点抽水,使上蓄水池水面增高400m.如图20-4所示.不计抽水过程中其他能量的损耗,度求:①水的势能增加多少?②抽水机的功率多大?③若发电机的效率为70%,则晚上抽上去的水量能发电多少kW·h?(g=10N/kg,1kW·h=3.6×106J)【经典练习】1．图21-3为某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片,杠铃的质量为100kg,则杠铃重为N.已知照片中杠铃的实际直径是40cm,根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为W(g取10N/kg)2.小婷跳绳时所穿鞋的总质量为0.4kg,她1min跳绳180次,假定每次双脚抬离地面的最大高度均为5cm,则每上升一次,她对鞋所做的功为J.跳跃时若上升所用的时间占每次跳跃时间的103,则每上升一次,她对鞋做功的平均功率为W(g=10N/kg)2008(寒)S09P063备注：3.某起重机将1×104N的重物沿竖直方向提起,重物由静止开始先向上做变速直线运动,然后做匀速直线运动.已知重物在开始的30s内上升的高度为16m,在接着的10s内又匀速上升了8m.若空气阻力忽略不计,则在匀速运动过程中,起重机对重物的拉力的功率是W;在上述的40s内重物运动的平均速度是m/s.4.初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后,进行了”比一比谁上楼功率大”的比赛.其中某同学从一楼跑到三楼用了10s,则他上楼过程中的功率大约是().A.3WB.30WC.300WD.3000W5.如图21-4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、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦，拉力F做的功为（）A．50JB.25JC.100JD.200J6.“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志。拉弯的弓把箭射出去，这一过程中能量的转化情况是能转化为能。7．跳伞员在空中匀速下落的过程中，他的（）。A．动能减小，重力势能增加，总机械能不变B．动能不变，重力势能减小，总机械能减少C．动能增大，重力势能减小，总机械能不变D．动能不变，重力势能不变，总机械能不变8．下列哪种器材在工作中利用了由弹簧形变的势能转化成动能？（）A．自行车座B.机械手表C.弹簧秤D.衣服夹9.一只垒球以某一速度飞向木栅栏,会被木栅栏弹回来,而一辆汽车以相同的速度撞向这一木栅栏,木栅栏就会被汽车撞倒.这是因为汽车具有().A.较大的势能B.较大的动能C.较大的弹性D.较大的功率10.骑自行车上坡前往往要加紧蹬几下,这样做是为了()A.增大车的惯性B.增大车的冲力C.增大车的动能D.增大车的势能11.某块砖在一对平衡力作用下运动,则该块砖()A.机械能一定不变,动能一定不变B.机械能可能改变,动能可能改变C.机械能可能改变,动能一定不变D.机械能一定不变,动能可能改变2008(寒)S09P064备注：12.拧紧了的钟表发条带动指针转动过程中,其能量转化情况是()A.动能转化为势能B.重力势能转化为动能C.弹性势能转化为动能D.弹性势能转化为重力势能13.在图20-5中已知乙甲mm,甲、乙两物体分别以V甲和V乙的速度匀速拉到平台AB上，且V甲＜V乙，下列几种说法中正确的是（）A．因为到平台时它们的重力势能能仍相等，所以甲的动能等于乙的动能B．因为V甲＜V乙，所以甲的动能小于乙的动能，那么到平台时甲的重力势能要小于乙的重力势能C．斜面上拉的时候甲的动能小于乙的动能，到平台上甲的重力势能等于乙的重力势能D．虽然V甲＜V乙，但是上拉的时候甲的动能仍等于乙的动能14.高强同学的爸爸是一名潜水员,暑假期间他随爸爸参加一次水下考察活动,爸爸告诉他本次考察潜水服活动方便,让他帮爸爸选择潜水服.高强同学发现有两种备用潜水服,第一种最大耐压为2×106Pa,第二种最大耐压力6×106Pa.高强同学通过计算很快帮爸爸选定了其中的一种.请你通过计算说明他选的是哪一种?爸爸带好一切潜水设备后总质量为80kg,潜到水下后恰好能够达到悬浮在水中的状态.在爸爸从150m深处浮到水面的过程中浮力对他做了多少功?(g=10N/kg)15.汽车发动机的额定功率为60kW.在水平公路上匀速行驶时,受到的阻力为2000N,汽车达到的最大速度是多少km/h?如果汽车的行驶速度是54km/h,此时功率是多大?如果汽车的行驶速度为36km/h,汽车能产生的最大牵引力是多少?2008(寒)S09P065备注：第六讲功和机械能-小测13．起重机的钢索将500牛顿的物体，匀速提高6米后，又水平匀速移动4米，钢索对物体所做的功为：[]A．3000焦耳．B．5000焦耳．C．2000焦耳．D．1000焦耳．14．沿光滑斜面把一物体由地面匀速拉到h高处，沿斜面向上的拉力是F1，所做的功是W1。利用定滑轮（不计摩擦）将同一物体由地面匀速升到h高处，所用的拉力是F2，所做的功是W2，下述关于力和功的关系中，正确的是[]A．F1F2，W1=W2．B．F1F2，W1=W2．C．F1F2，W1W2．D．F1F2，W1W2．15．用一个动滑轮，把50千克的货物提高1米，所用的力为294牛顿，那么总功、有用功分别是[]A．490焦耳、490焦耳．B．490焦耳、294焦耳．C．588焦耳、490焦耳．D．294焦耳、588焦耳．16．用高为2米、长为4米的斜面把400牛顿的物体从地面推到2米高处，这时需要沿斜面的力的大小为250牛顿，那么推物体所做的有用功为[]A．1000焦耳．B．800焦耳．C．500焦耳．D．1600焦耳．17．某工人用一个动滑轮提升物体，如图49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所做的功是[]A．4000焦耳．B．2000焦耳．C．1000焦耳．D．19600焦耳．18．一个重为4牛顿的动滑轮，下面挂一个20牛顿的重物，不计绳子重力和摩擦，人的手用12牛顿的力向上拉绳子末端，使重物和动滑轮匀速上升H米，那么，这个动滑轮的机械效率是[]A．83.3%B．100%C．50%D．60%21．利用光滑斜面匀速提起重物时，它的机械效率[]A．一定等于1．B．一定大于1．C．一定小于1．D．无法判定22．如果不考虑摩擦，使用简单机械[]A．一定可以省力．B．可以省功．C．可以提高机械效率．D．以上说法都不对．23．分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同高度，做的有用功[]A．杠杆最多．B．斜面最多．C．滑轮组最多．D．一样多．24．如图50所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平而以2米/秒的速度匀速运动，此时弹簧秤B的读数为8牛顿，如果动滑轮、绳子、弹簧秤的重力和摩擦均不考虑，那么物体A与水平面的摩擦力以及2秒内F所做的功分别为[]A．8牛顿，32焦耳．B．16牛顿，32焦耳．C．8牛顿，64焦耳．D．16牛顿，64焦耳．25．如图51所示，用F为50牛顿的拉力恰能匀速提起重为160牛顿的物体，那么滑轮组的机械效率是[]2008(寒)S09P066备注：A．20%．B．80%．C．64%．D．36%．26．用四个完全相同的滑轮和二根相同的绳子组成图52中两个滑轮组，用它们分别提起重为G的物体，且摩擦力相同，设所用的拉力分别为F1和F2，它们的机械效率分别为η1和η2则[]A．F1F2η1=η2B．F2F1η1=η2．C．F1=F2η1=η2D．F1F2η1η2．27．图53中斜面高为2米，长为10米，将100牛顿重的物体A沿着斜面由底端匀速拉到顶端，需要用平行于斜面的力F为25牛顿，那么关于功和斜面效率的说法正确的是[]A．有用功为200焦耳，斜面效率为80%．B．总功为200焦耳，斜面效率为25%．C．有用功为50焦耳，斜面效率为25%．D．总功为250焦耳，斜面效率为20%．38．重100牛顿的物体在水平力F的作用下，5秒内沿水平面匀速前进4米，已知物体与水平面之间的滑动摩擦力为20牛顿，则此过程中力F对物体所做的功为______，功率为______。39．利用图57所示的滑轮组把重量是800牛顿的物体G匀速拉起0.5米，忽略滑轮重量和摩擦，需要的拉力是______，若实际上匀速拉起重物的力是250牛顿则滑轮组的机械效率为______。40．沿着长10米高1米的斜面把1500牛顿的重物拉到车上去，如果实际用的拉力是250牛顿，则有用功是______，总功是______焦耳，斜面的机械效率是______。41．用100牛顿的力沿斜面匀速地把重400牛顿的物体从底端拉到顶端。(1)设机械效率为100%时，斜面的高与长之比为______。(2)设机械效率为80%时，斜面的高与长之比为______。42．货物重G为400牛顿，沿着长l为4米、高h为2米的斜面。（如图64，由底端匀速推到顶端，如果推力F是250牛顿，求：(1)推力所做的功；(2)有用功；(3)斜面的机械效率。