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初中物理竞赛功和功率部分练习题及答案

发布时间:2013-12-09 09:30:17  

用心打造专业的一对一教育 初中物理竞赛功和功率部分练习题

1、一支步枪枪筒长0.8m,火药爆发时高压气体对子弹的平均推力为2000N,子弹离开枪口后,

在空气中飞行了500m落在地上,高压气体对子弹所做的功是 J。

答案:1600J

解:子弹受到高压气体的平均推力:F=2000N,

在推力方向上移动距离:s=0.8m,

高压气体对子弹所做的功:W=Fs=2000N×0.8m=1600J

故答案为:1600J.

2、某人用50N的力,将重30N的铅球掷到7m远处,这个人对铅球做的功为( ) A:350J B:210J C:0 D:无法计算

答案:D

解:

由W=Fs可知,功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积,在推铅球的过程中,知道用力的大小,但不知道在力的方向上移动距离的大小,所以无法计算功的大小.

故选D.

3、如图所示,木块体积为20cm3,人通过绳子拉住木块,使它恰能没入水中,若ρ木=0.6×10kg/ 3

m3,水的阻力不计,当匀速将木块拉入水面下5cm深处时,拉力F做了多少功?(g=10N/kg) 解:由F=F浮—G.G=ρ木gV,F浮=ρ水gV可推出人对绳的拉力

F=(ρ水—ρ木)gV

则F=(ρ水—ρ木)gV=0.4×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.08N.

拉力F做功

W=F?s=8×10-2N×5×10-2m=4×10-3J

答:拉力F做了4×10-3J的功.

4、用如图所示的滑轮组在水中提升一个重89N的铜块,在5s内将铜块

匀速提升2m,如果动滑轮重11N,绳和轮的摩擦及水的阻力不计,在铜块没有露出水面前,求:

(1)作用在滑轮组绳子自由端的拉力F至少为多少?

(2)拉力做功的功率是多大?(ρ铜=8.9×10kg/ m3,g=10N/kg) 3

解:(1)由G=mg m铜=G/g=……=8.9kg

∵浸没 由密度=M/V ∴ V排液=V铜=8900g/8.9g/cm^3=1000cm^3=1dm^3(即1KG) …………即F浮=G排液=10N ∴F拉=(89N-10N+11N)/3=30N

(2)W=FS=30N*2m*3=180J

P=F/S=180J/5S=36W

答:拉力F至少30N 拉力的功率

36W

用心打造专业的一对一教育 5、如图所示,当小活塞在压力F1作用下下降的距离为h1时 ,液体对大活塞向上的压力F2使

之升高h2,若小活塞面积为S1,大活塞面积为S2,试用功的原理证明:F2/F1=S2/S1。

解:由于容器为连通器,所以S1,S2的压强相等,即P1=P2

P1=F1/S1 P2=F2/S2

所以:F2/F1=S2/S1

6、一根长3m、重1000N的均匀木棒平躺在水平地面上,若要将此木棒竖直立在地面上,则外力至少做功 J。

答案:1500J

解析:外力做功使木棒直立,所以木棒重心升高了1.5m(开始平躺,后来直立,重心位置升高)木棒增加的重力势能就是通过外力做功获得的

既然如此,W=GH=1000*1。5=1500J

所以至少做功1500J

7、用如图所示装置将质量为39kg的铁块在5s内在水中匀速提升2m,若已知动滑轮重20N,

不计摩擦。(ρ铁=7.8×10kg/ m3,g=10N/kg)求: 3

(1)拉力F做了多少功?

(2)拉力F的有用功率是多少?

解析:(1)由M=ρV 得 V铁=M/ρ铁=5×10 m3 -3

F=(G—F浮+G动)/2=180N 则W=FS=180N×2m×2=720J

(2)P=W/t=720J/5s=144w

38、在盛满水的池子底部有一段斜面AB,长为3.45m,B点比A点高0.5m,将密度为7.9×10kg/

m3的实心铁球匀速地A拉到B,如图所示,沿斜面方向所用的力F是10N,不计水及斜面的阻力,求铁球在空气中的重力是多少?(g=10N/kg)

解析:根据斜面省力原理FL=Gh,可求出铁球在水中的重量G2

因为铁球在空气中的重量G1=ρ铁gV球

在水中受到浮力F浮=ρ水gV排

又因为铁球在水中重力G2=G1-F浮

所以G1/G2=ρ铁gV球/(ρ铁gV球-ρ水gV排)

又因为V球=V排=V

所以G1/G2=ρ铁/(ρ铁-ρ水) 所以

G1=78N

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9、有一个体积为0.1m3、重为6860N的铸铁件不慎落入水中,利用如图所示的滑轮组打捞,将

铸铁件在水中匀速提高2m(不计水的阻力),求:

(1)铸铁件受到的浮力及动滑轮的挂钩A受到的拉力是多大?

(2)若动滑轮自重为120N,不计绳重及滑轮的摩擦,拉绳的力F所

做的功是多少?

答案:(1)F浮=1000N F拉=5860N

(2)W=11960N

10、如图所示为接在家庭电路里的单相电度表,其额定

电压为 V,若安装时此表示数为零,则从安

装电表后到现在为止,用电器已消耗了 J

电能,电度表转盘已转了 圈。

答案:220V 7.2×107 J 60000

11、将正常工作的“220V 25W”的白炽灯L1和“36V 25W”的白炽灯L2相比较(设两灯丝

长度相同),下述正确的是( )

A:L1灯丝细,但比L2亮 B:L1灯丝粗,但比L2亮

C:L1灯丝细,两灯一样亮 D:L1灯丝粗,两灯一样亮

答案:C

12、一只家用电能表标有“1500r/kW·h”的字样,如果让一台录音机工作,测得电能表转盘

旋转一周的时间恰好为100s,则这台录音机的功率为( )

A:15W B:24W C:41.7W D:66.7W

答案:B

13、如图所示,当滑动变阻器的滑片向右渐渐移动时,电灯L1和L2的亮度变化是( )

A:L1变亮,L2变暗 B:L1变暗,L2变亮

C:L1和L2都变亮 D:L1和L2都变暗

答案:

A

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14、某电热饮水器上有甲、乙两根电热丝,将甲单独接在电源上,15min可将饮水器中的水加热至沸腾;将乙单独接在同一电源上,使初温和质量都相同的水加热至沸腾,需时间30min,设不考虑电阻丝阻值随温度的变化及热量损失,电源电压不变,问将这两根电热丝串联后接到同一电源上使用,使初温和质量相同的水加热至沸腾,需多长时间?若将这两根电热丝并联后接到同一电源上使用,又需多长时间?

15、一个实验用的电动机跟电流表串联后接在6V直流稳压电源上,闭合开关后电动机并没有

转动,这时电流表的读数为5A,检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了,排除故障后,让电动机带动轻负载转动,这时电流表的读数为1A,由此可以求出电动机做机械功的功率为多少W?

解:(1)电动机被卡住时,U=6V,I=5A,电动机的线圈电阻R=U/I=6V/5A=1.2Ω;

(2)电动机正常工作时,U=6V,I=1A,电动机的总功率P=UI=6V×1A=6W,

电动机线圈的发热功率P热=I2R=(1A)2×1.2Ω=1.2W,

电动机的机械功率P机=P-P热=6W-1.2W=4.8W.

故答案为:4.8W.

16、从商店买来一个电热毯,使用中有时感到温度太高,现想用一个开关和一个电阻把它改为

两档,使电热毯单位时间的发热量,或为原来的数值,或为原来的一半,厂家说明书上只写着额定电压为220V,没有其他电器指标,请你设计一个方案,完成这项改装,要求:

(1)画出电路图;

(2)导出所用电阻大小的计算式;

解:(1)将电阻与电热毯串联,开关和电阻并联,当电热毯温度过高时,

断开与电阻并联的开关,即可起到降温的作用,电路图如图:

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(2)当图中的开关S闭合时,电热毯的发热功率:P=U/R,

当图中的开关S断开时,电热毯的发热功率为P′=I2R=[U/(R+R1)]2R=U2R/(R+R1)2, 因为P′=1/2,

所以U2R/(R+R1)2=1/2×U/R,即2R2=(R+R1)2,

解得:R1=(2-1)R.

答:(1)电路图如上图所示;

(2)所用电阻大小的计算式为R1=(2-1)R

17.如图所示,某矿产工人用200 N的水平拉力,抓紧绳子的一端,沿水平方向向右运动,在10 s内将矿井里质量为32 kg的物体提升4 m,若不计一切摩擦.求: (1)矿工在10 s内所做的功和他做功的功率;(2)动滑轮的重量;(3)滑轮组的机械效率.(g=10 N/kg)

解析:已知:拉力F=200N,时间t=10s,质量m=32kg,高度h=4m,n=2,g=10N/kg

求:(1)矿工在10s内所做的功W总=?;他做功的功率P=?;(2)动滑轮受到的重力G动=?;

(3)滑轮组的机械效率η=?

解:(1)因拉力移动距离:s=2h=4m×2=8m,

拉力做的总功:W总=Fs=200N×8m=1600J;

拉力的功率:P= W总/ t=1600J/10s=160W; (2)物体重力:G=mg=32kg×10N/kg=320N,

∵F=1/2(G+G动)∴动滑轮重:G动=2F-G=200N×2-320N=80N;

(3)有用功:W有用=Gh=320N×4m=1280J,

机械效率:η= W有用/ W总×100%=1280J/1600J×100%=80%.

答:(1)矿工在10s内所做的功为1600J;他做功的功率为160W;

(2)动滑轮受到的重力为80N;

(3)滑轮组的机械效率为80%.

18.一保洁工人,要清洗一高楼的外墙,他使用了如图所示的装置进行升降,已知工人

的质量为60kg,保洁器材的质量为20kg,人对绳的拉力为300N,吊篮在拉力的作用

下1min匀速上升了10m,求:(1)此过程中的有用功(2)拉力F做功的功率;(3)

滑轮组的机械效率(结果保留一位小数)。

解:(1)W有用=Gh=(60kg+20kg)×10N/kg×10m=8000J.

(2)将整个装置看作一个整体,那么三段绳子都受力,已知拉力为300N,则整个装

置的总重为:F=3×300N=900N;

拉力F做的功即为总功:W总=Fs=300N×30m=9000J; 拉力做功功率:P=W/t=/60s=150W.

(3)滑轮组的机械效率:η= W有用/W总=8000 J/9000 J≈88.9%.

答:(1)此过程中的有用功为8000J; (2)拉力F做功的功率为150W;

(3)滑轮组的机械效率为88.9%.

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19.家住农村的张刚同学想测家中一头肥猪有多重,但家里只有一个量程不够大的弹簧测力计,他利用杠杆平衡的原理,测出了肥猪的重力.张刚将肥猪用绳绑住挂在木棒上的B点,将棒的一端(O点)放在石坎上,用挂在A端的弹簧测力计拉起木棒的另一端使木棒刚好达到平衡位置,如图所示.弹簧测力计读数F =320N,OA=1.6m,OB=0.4m.求:

(1)若不计木棒的重力,张刚同学测出的猪重G是多少N?

(2)如果猪的实际重力是1200N,猪被拉离地面升高了0.1m,过程中张刚做的有用功是多少?

(3)张刚同学测猪重使用的杠杆装置的机械效率是多少?(保留整数)

解:(1)由图知,F×OA=G×OB,即:320N×1.6m=G×0.4m,解得:G=1280N,

(2)W有用=G实际h=1200N×0.1m=120J;

(3)杠杆的动力臂和阻力臂的关系为OA:OB=1.6m:0.4m=4:1;

∵猪被拉离地面升高了0.1m

∴弹簧测力计提高的高度S=nh=4×0.1m=0.4m,

W总=Fs=320N×0.4m=128J,

∴η= W有用/W总=120J/128J×100%≈94%.

答:(1)小李同学测出的猪重是1280N;(2)小李做的有用功120J;

(3)小李同学测猪重使用的杠杆装置的机械效率是94%.

21.在不计绳重和摩擦的情况下,利用一滑轮组匀速提升物体.下表是在利用该滑轮组将一物体

匀速提升到一定高度时采集到的信息.

(1)通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数,并在右边虚线框中画出该滑轮

组的组装示意图.

(2)用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时,拉力做的总功为多少? 机械

效率为多少? (解答要求:写出依据的主要公式或变形公式,有数据代入)

解:(1)利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息可知:

∵η= W有用/W总= Gh/ Fs= Gh/ Fnh= G/ Fn

∴n= G?W总/ F?W有用=(500N×1200J)/(200N×1000J)=3

即绳子的股数为三股.有三股绕线的滑轮组最少是由一个动滑轮和一个定滑轮组成的.具体图形如右:

(2)利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息可知:在不计绳重和摩擦的情况下,使用该滑轮组,有三股绕线,则:

F=(G物+G动)/n.∴G动=nF-G物=3×200N-500N=100N.

当用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时.s=nh=3×1m=3m.

拉力F′= (G′物+G动)/ n=(800N+100N)/3=300N. 做的总功W总=F′?s=300N×3m=900J. 有用功W有=G′物?h=800N×1m=800J. 机械效率η= W有用/W总=800J/900J×

100%=88.9%

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22.如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在10秒内物体移动了2米,拉力F做的功为1200焦。求:(1)拉力的功率(2)拉力F的大小(3)若不计绳重及摩擦,动滑轮的重为100牛,滑轮组做的有用功大小 (4) 计算滑轮组此时的机械效率 解:(1)由P=W总/t=1200J/10s=120W

(2)∵动滑轮上绳子段数n=2,物体沿水平方向移动S=4m

由W总=Fs得:F=W/s=1200J/4m=300N

(3)W有用=W总-G动/s1=1000J

(4)η= W有用/W总=1000J/1200J×100%=83.3%

23.如图甲所示的滑轮组,每个滑轮等重。不计绳重和摩擦,物体

重G1从200N开始逐渐增加,当挂上的重物超过2000N时绳子被拉

断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此

过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。(1)该滑轮组在物重增加时机械效率_________(变大,变小或不变),每个滑轮重多少N? (2)绳子能承受的最大拉力是多少N? (3)滑轮组的最大机械效率是多少? (4)当滑轮组的机械效率为80%时,物体重多少N? (5)滑轮组拉的重力为多少时,既不费力也不省力

解:(1)由图可知:滑轮组在物重增加时机械效

率变大,当物体重200N时,机械效率为50%,

由公式η= G物/(G物+G动)

变形可得:G动= (G物/η)—G物=200N/50%

-200N=200N;

由图可知动滑轮为两个,所以每个滑轮重100N.

故答案为:100.

(2)当绳子要被拉断时拉力最大,由图可知物

体在1800N时绳子断了,

则F=(G物+G动)/n=(1800N+200N)/4=500N; 故答案为:500.

(3)由图可知滑轮组的机械效率随着物重的增加而变大,则滑轮组最大机械效率也就是它可以承受最大重量的时候,图中给出我们滑轮组可以吊起的最大物重为1800N

故η= G物/(G物+G动)=1800N/(1800N+200N)×100%=90%

(4)根据滑轮组机械效率的计算公式η= G物/(G物+G动)的变形得:

G物=ηG动/(1?η)=(200N×80%)/(1?80%)=800N 故答案为:800N.

(5)既不省力也不费力,说明拉力F=G物,即G物=(G物+G动)/n,

将G动=200N,n=4代入得:G物=200/3N; 故答案为:200/3

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