初中物理竞赛功和功率部分练习题及答案

初中物理竞赛功和功率部分练习题

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

初中物理竞赛功和功率部分练习题

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

初中物理竞赛功和功率部分练习题

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：

初中物理竞赛功和功率部分练习题

（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%

初中物理竞赛功和功率部分练习题

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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