九年级物理上册：第12章机械功和机械能例题与习题沪粤版试卷VIP免费

第12章机械功和机械能例题与习题【例1】在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10m（图1），推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？【分析】水平推箱子做的功W１，等于水平推力F和水平前进的距离s的乘积Fs。匀速举箱子时用的力F′与箱子重G大小相等、方向相反。举箱子是F′克服重力（阻力）G使箱子在F′方向上升高h，所做的功W2＝F′h＝Gh，这种情况下，常常为了简便而说：克服阻力G做的功W2＝Gh。【解答】F＝50N，s＝10m，G＝100N，h＝1.5m。W１＝Fs＝50N×10m＝500J。W2＝Gh＝100N×1.5m＝150J。答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J。【说明】题中给了两个力：50N、100N，也给了两个距离：10m、1.5m。千万不要死记乱套公式，算出两个功：W１＝100N×10m＝1000J，W2＝50N×1.5m＝75J。对于公式，务必要在理解的基础上记忆、运用。W＝Fs中的F是使物体在它的方向上通过距离s的力，s是物体在F方向上通过的距离。【例2】重为100N的物体在光滑水平面上匀速移动80m，则重力对物体做的功是多少？【分析】重力的方向竖直向下，在竖直方向上物体没有发生移动；物体在光滑水平面上移动，是由于物体有惯性，可以保持运动状态不变。水平方向上没有受到作用力。【解答】W＝Gh＝100×0＝0【说明】力对物体做功，必须有力作用在物体上，且物体在力的方向上通过距离。如果有作用力，但在力的方向上没发生移动，或者不受作用力，物体静止或匀速直线运动，都没有力对物体做功。【例3】某人用100N顿的水平拉力，将500N顿的物体在水平地面上匀速移动8m，拉力做了多少功？若他用100N顿的力竖直向上提此重物，他对物体做多少功？【分析】当他用100N的水平拉力作用于物体，物体且在这个力的方向上移动8m，他对物体做的功应等于FS。而他用100N顿的力竖直向上提重物时，物体仍静止不动，物体没有在这个力的方向上移动距离，所以他对物体没做功。【解答】W１＝F１F１＝100N×8m＝8×10２J s2＝0∴W2＝0【说明】做功有两个必要的因素，即作用在物体上的力和物体在该力方向上移动的距离，两者缺一不可。【例4】高出水面30m处有一个容积是50m3的水箱，要用一台离心式水泵抽水给水箱，1h能把水箱充满即可。这台水泵的功率至少是多少千W？（取g＝10N/千克）【分析】这道题要求的功率。功率P=W/t，其中t是1h,而W可以根据W＝Gh求出，其中G是50m3水重，h是30m。G的值，从水的体积V和密度ρ求出质量m以后就知道了。思路P=W/t→W=Gh→G=mg→m=ρV【解答】m=ρV=1×103kg/m3×50m3=5×10４kgG=mg=5×10４kg×10N/kg=5×103NW=Gh=5×103N×30m=1.5×107JP=W/t=1.5×107J/3600s=4200W=4.2kW答：水泵的功率应不小于4.2kW。【例5】重2540N的货物。如图2所示，滑轮组把它提升1.7m。若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的物重，则：（1）绳端拉力F是多少N？（2）绳端移动的距离是多少m？（3）若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，须在绳端施力800N，滑轮组的机械效率是多少？【分析】使用滑轮组时，重物G由n段绳子承担，提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一；由于重物G是由n段绳子承担，当重物升高hm时，绳末端移动的距离s＝nhm；若考虑摩擦、滑轮和绳子的物重，滑轮组的机械效率等于有用功和总功的比值。【解答】（1）绳端拉力为F=G/n=2540N/4=635N（2）绳端移动的距离为s＝nh＝4×1.7m＝6.8m（3）滑轮组的机械效率为η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/Fn=2540N/(4×800N)≈79%【说明】如何判断有用功、额外功、总功，是解机械效率有关问题的关键，解题时可以用机械做功的目的来分析。凡是用机械来升高物体的，使物体升高所做的功为有用功；且有W有＝Gh，即有用功等于被升高的物体的重力与其提升高度的乘积。凡是动力做的功就是总功；且有W总＝Fs，它等于力与机械在动力作用下移动的距离的乘积。而用来克服摩擦和机械自身重力所做的功为额外功。W额＝W总－W有。图2【例6】下面的物体中，只具有动能的是______；只有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是[]。A．停在地面上的汽车。B．在空中飞行的飞机。C．被起重机吊在空中静止的货物。D．弹簧。E．在水平铁轨上正行驶的火车。【分...