2020年中考物理计算题解题攻略（一）专题2.6 机械效率

1 专题专题 2 62 6 机械效率机械效率 知识回顾知识回顾 1 1 与杠杆有关的计算题解题策略与杠杆有关的计算题解题策略 a 用杠杆提升物体的模型图 b 灵活运用杠杆平衡条件公式及其变形公式 1 杠杆平衡条件公式公式 f1l1 f2l2 2 求解动力 用变形公式 f1 f2l2 l1 3 求解动力臂 用变形公式 l1 f2l2 f1 4 掌握杠杆平衡条件公式中各个字母代表的物理量 f1代表杠杆平衡时 受到的动力 l1代表杠杆平衡时的动力臂 f2代表杠杆平衡时 受到的阻力 l2代表杠杆平衡时的阻力臂 f1l1 f2l2 这个公式表示 杠杆平衡时 动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂 c 用杠杆提升物体有用功 额外功和总功求法 1 用杠杆提升物体做的有用功 w有用 gh 2 用杠杆提升物体做的总功 w总 fs 3 用杠杆提升物体做的额外功 w额外 w总 w有用 其中 h 是重物 g 被提升的高度 s 是动力 f 移动的距离 h 与 s 的关系可以根据相似三角形建立 d 杠杆机械效率的求解 1 用杠杆提升物体时 有用功和总功的比值 称为杠杆机械效率 2 杠杆机械效率公式 w有用 w总 100 2 2 2 与滑轮组有关的计算题解题策略与滑轮组有关的计算题解题策略 一 用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法 a 用滑轮组竖直提升物体的模型图 b 用滑轮组竖直提升物体有用功 额外功和总功求法 1 有用功 w有用 gh 2 总功 w总 fs 3 额外功 w额外 w总 w有用 4 s nh 其中 h 是重物 g 被提升的高度 s 是动力 f 移动的距离 n 是动滑轮上的绳子段数 c 滑轮组机械效率的求解 1 用滑轮组提升物体时 有用功和总功的比值 称为滑轮组机械效率 2 滑轮组机械效率公式 w有用 w总 100 w有用 w总 100 g nf 100 二 用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法 a 用滑轮组水平拉动物体的模型图 b 用滑轮组水平拉动物体有用功 额外功和总功求法 1 有用功 w有用 fs2 2 总功 w总 f s1 3 3 额外功 w额外 w总 w有用 4 s1 ns2 其中 s1是动力 f 移动的距离 s2是重物水平移动的距离 f 是物体匀速运动受到的阻力 n 是动滑轮上 的绳子段数 c 滑轮组机械效率的求解 1 用滑轮组水平拉动物体时 有用功和总功的比值 称为滑轮组机械效率 2 滑轮组机械效率公式 w有用 w总 100 w有用 w总 100 fs2 f s1 100 3 3 与斜面有关的计算题解题策略与斜面有关的计算题解题策略 a 用斜面提升物体的模型图 b 用斜面提升物体有用功 额外功和总功求法 1 有用功 w有用 gh 2 总功 w总 f s 3 额外功 w额外 w总 w有用 其中 s 是动力 f 沿着斜面移动的距离 h 是重物上升的高度 s 和 h 的关系 通常可由解三角函数得到 一般斜面倾斜角给出 c 斜面机械效率的求解 1 用斜面提升物体时 有用功和总功的比值 称为斜面的机械效率 2 斜面机械效率公式 w有用 w总 100 w有用 w总 100 gh f s 100 类型与典例突破类型与典例突破 类型类型 1 1 与杠杆有关的计算题与杠杆有关的计算题 例题例题 1 1 20192019 山西 山西 汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一 全国各地设置了许多超载监测站 4 加强监管 如图所示 一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重 先让货车前轮单独开 上电子地磅秤 其读数为 8t 前轮驶离电子地磅秤 再让后轮单独开上电子地磅秤 其读数为 9t 国家 规定两轴货车限载车货总重 18t 请你通过计算分析该货车是否超载 答案 该货车不超载 解析 分别以汽车前轮和后轮为支点建立杠杆模型 根据杠杆的平衡条件得出等式 联立等式即可求出 车受到的重力 然后与汽车的自身和载重相比较即可得出答案 以汽车前轮为支点建立杠杆模型 示意图如图甲 根据杠杆平衡条件得 f后l gl1 以汽车后轮为支点建立杠杆模型 示意图如图乙 根据杠杆平衡条件得 f前l gl2 由 两式可得 g f前 f后 8 103kg 9 103kg 10n kg 18 103kg 10n kg 所以 该货车不超载 类型类型 2 2 与滑轮组有关的计算题与滑轮组有关的计算题 例题例题 2 2 20182018 辽宁鞍山 辽宁鞍山 如图所示 利用滑轮组在 2s 内将重 400n 的物体匀速提升了 1m 所用拉力 f 为 150n 不计绳重和摩擦下列说法正确的是 5 a 绳子自由端移动的速度为 2m s b 动滑轮的总重为 100n c 滑轮组的机械效率为 83 3 d 提升更重的物体 滑轮组的机械效率会变小 答案 a 解析 本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力 绳子自由端移动速度 有用功 总功和机械效率的计算 还考查了物体重力对机械效率的影响 根据题图确定 n 的大小是本题的突破口 1 由图知 n 4 绳子自由端移动距离 s 4h 利用速度公式求绳子自由端移动速度 2 不计绳重 及摩擦 拉力 f g g动 据此求动滑轮所受的重力 3 利用 w fs 求拉力做的总功 利用 w gh 求有用功 滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比 4 增大滑轮组机械效率的方法 一是增大提升的物重 二是减小摩擦 减小动滑轮重 a 由图知 n 4 绳子自由端移动的距离 s 4h 4 1m 4m 绳子自由端移动的速度 v 2m s 故 a 正确 b 不计绳重及摩擦 拉力 f g g动 可得动滑轮所受的重力 g动 4f g 4 150n 400n 200n 故 b 错误 c 拉力做的功 w总 fs 150n 4m 600j 有用功 w有用 gh 400n 1m 400j 滑轮组的机械效率 100 66 7 故 c 错误 d 若用该滑轮组提升所受重力更重的物体 额外功不变 有用功增加 有用功在总功中所占的比例增加 机械效率会变大 故 d 错误 类型类型 3 3 与斜面有关的计算题与斜面有关的计算题 例题例题 3 3 20192019 甘肃兰州 甘肃兰州 如图所示 斜面长 2m 高 1m 把一个质量为 24kg 的物体沿斜面从斜面底端 匀速拉到顶端 需要克服重力做功 j 若斜面是光滑的 则沿斜面向上的拉力 n 在 核桃钳 红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮 三种工具中属于斜面的是 g 10n kg 答案 240 120 红酒开瓶器 6 解答 物体的重力 g mg 24kg 10n kg 240n 使用斜面时做的有用功 w有 gh 240n 1m 240j 若斜面是光滑的 则拉力所做的做等于克服物体重力所做的功 由w fs可得拉力 f 120n 核桃钳 红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮 这三种机械中 核桃钳属于杠杆 衣架上的滑轮属于 滑轮组 红酒开瓶器属于斜面 中考达标训练题中考达标训练题 一 填空题 1 1 20192019 湖南怀化湖南怀化 如图所示 用滑轮组将重为 100 n 的物体匀速提升 3m 拉力 f 所做的总功为 400 j 则在这个过程中拉力 f 做了 j 的有用功 该滑轮组的机械效率是 答案 300 75 解析 1 拉力做的有用功 w有用 gh 100n 3m 300j 2 w总 400j 滑轮组的机械效率 w有用 w总 300j 400j 100 75 2 2 20192019 湖南娄底 湖南娄底 既可以省力 又可以改变用力方向的滑轮是 选填 定滑轮 动滑轮 或 滑轮组 利用一个效率为 90 的杠杆做 100j 的总功 其中额外功是 j 答案 滑轮组 10 解析 1 使用定滑轮不能省力 但可以改变力的方向 使用动滑轮可以省力 但不可以改变力的方 向 用定滑轮和动滑轮组成滑轮组 既可以省力 又可以改变力的方向 2 由题知 使用杠杆做的总功 w总 100j 90 可得做的有用功 w有用 w总 90 100j 90 90j 7 则利用杠杆做的额外功 w额 w总 w有用 100j 90j 10j 3 3 2018 2018 威海 威海 如图为吊装工具示意图 物体 m 为重 5000n 的配重 杠杆 ab 的支点为 o oa ob 1 2 每个滑轮重 100n 当重为 700n 的工人用 300n 的力竖直向下匀速拉动绳子时 工人对地 面的压力为 n 物体 m 对地面的压力为 n 杠杆与绳的自重 滑轮组摩擦均不计 答案 400 4500 解析 1 人受竖直向下的重力 g 竖直向上的拉力 f 竖直向上的支持力 f支 由力的平衡条件可得 f f支 g 则 f支 g f 700n 300n 400n 因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力 大小相等 所以工人对地面的压力 f压 f支 400n 2 定滑轮受向下的重力 3 段绳子向下的拉力 杠杆对定滑轮向上的拉力 由力的平衡条件可得 fa 3f g定 3 300n 100n 1000n 杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力 大小相等 即 fa f a 1000n 根据杠杆的平衡条件 fa oa fb ob 且 oa ob 1 2 所以 fb 500n 因为物体间力的作用是相互的 所以杠杆对物体 m 的拉力等于物体 m 对杠杆的拉力 即 fb fb 500n 物体 m 受竖直向下的重力 竖直向上的支持力 竖直向上的拉力 则物体 m 受到的支持力为 fm 支持 gm fb 5000n 500n 4500n 因为物体间力的作用是相互的 所以物体 m 对地面的压力 fm 压 fm 支持 4500n 4 4 20192019 四川乐山 四川乐山 在斜面上将一个重 600n的物体匀速拉到高处 沿斜面向上的拉力f 400n 拉动的距 8 离s 4 5m 提升高度h 1 8m 所用时间t 30s 则拉力f做功的功率为 w 此过程中物体受到的摩 擦力为 n 答案 60 160 解析 1 拉力所做的总功 w总 fs 400n 4 5m 1800j 拉力 f 做功的功率 p 60w 2 有用功 w有 gh 600n 1 8m 1080j 克服摩擦力做的额外功 w额 w总 w有 1800j 1080j 720j 由 w额 fs 得 物体所受斜面的摩擦力 f 160n 5 5 2017 2017 烟台 烟台 往车上装重物时 常常用长木板搭个斜面 把重物沿斜面推上去 如图所示 工人用 3m 长的斜面 把 120kg 的重物提高 1m 假设斜面很光滑 则需要施加的推力为 若实际用力为 500n 斜面的机械效率为 重物受到的摩擦力为 g 取 10n kg 答案 400n 80 100n 解析 1 斜面很光滑 故利用功的原理得 人做的有用功等于用斜面所做的功 w有 gh mgh 120kg 10n kg 1m 1200j fs mgh 1200j 解得 9 f 400n 2 人所做的总功 w总 fs 500n 3m 1500j 斜面的机械效率 100 100 80 3 w总 w有 w额 即 fs gh fs 所以 f 100n 6 6 2017 2017 济宁 济宁 小可在 a 端用如图所示的动滑轮匀速提起 200n 的水桶 若不计绳重 滑轮重及摩擦 则人拉绳子 a 端的动力为 n 实际测量 a 端的拉力为 110n 不计绳重及摩擦 则滑轮重为 n 答案 100 20 解析 1 因为动滑轮有两段绳子吊着物体 不计动滑轮重 绳重和摩擦 拉力 f g 200n 100n 1 若不计绳重及摩擦 实际测量 a 端的拉力为 110n 时 根据 f g g动 得 g动 2f g 2 110n 200n 20n 7 7 20192019 安徽省 安徽省 如图 一轻杆 ab 悬于 o 点 其左端挂一重物 右端施加一个与水平方向成 30 的力 f 此时轻杆水平平衡 若重物质量 m 3kg bo 3ao g 取 10n kg 则力 f 的大小为 n 10 答案 20 解析 反向延长力 f 的作用线 过支点 o 作力 f 作用线的垂线即为 f 的力臂 l1 因为右端施加一个与水平方向成 30 的力 f 则由几何知识可知 l1 ob 已知 bo 3ao 重物质量 m 3kg 则物体重力 g mg 3kg 10n kg 30n 由杠杆平衡条件得 g l2 f l1 即 g oa f ob 代入数据可得 30n oa f 3oa 解得 f 20n 8 8 20192019 安徽省 安徽省 用沿斜面向上大小为 3 5n 的力将一个重为 4 9n 的物体从斜面底端匀速拉到顶端 已知 斜面长为 2m 高为 1m 则该过程中斜面的机械效率为 答案 70 解析 使用斜面时做的有用功 w有 gh 4 9n 1m 4 9j 拉力所做的功 w总 fs 3 5n 2m 7j 斜面的机械效率 w有 w总 100 70 9 9 20192019 安徽省 安徽省 如图中物块甲和乙处于静止状态 已知甲重 12n 乙重 8n 不计绳重及一切摩擦 则 甲受到地面的支持力为 n 答案 4 11 解析 物体甲受竖直向下的重力 g甲 12n 竖直向上的拉力 f拉 g乙 8n 竖直向上的地面的支持力 f 支作用而静止 处于平衡状态 由力的平衡条件得 g甲 f拉 f支 则甲受到地面的支持力 f支 g甲 f拉 12n 8n 4n 10 10 20192019 四川达州 四川达州 救援车工作原理如图所示 当车载电机对钢绳施加的拉力 f 大小为 2 5 103n 时 小车 a 恰能匀速缓慢地沿斜面上升 已知小车 a 的质量为 1t 斜面高为 2m 斜面长为 5m 不计车长 钢 绳重 动滑轮重 钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦 g 10nkg 在小车 a 由水平路面被拖上救援 车的过程中 钢绳所做的有用功为 j 整个装置的机械效率为 小车 a 与斜面间的摩擦力 大小为 n 答案 2 104 80 1 103 解析 1 小车质量 m 1t 1000kg 其重力 g mg 1000kg 10n kg 1 104n 钢绳做的有用功 w有用 gh 1 104n 2m 2 104j 2 不计车长 拉力端移动距离 s 2l 2 5m 10m 拉力做的总功 w总 fs 2 5 103n 10m 2 5 104j 整个装置的机械效率 100 80 3 不计钢绳重 动滑轮重 钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦 克服小车 a 与斜面间的摩擦做 的功为额外功 w额 w总 w有用 2 5 104j 2 104j 5 103j 由 w额 fl 可得摩擦力 f 1 103n 12 11 11 20192019贵州铜仁 贵州铜仁 一电动抽水机10秒内把100kg的水抽到10m高的水池中 则抽水机至少对水做功 j 在抽水的过程中 若抽水机其消耗的电能是1 25 104j 则抽水机的效率是 g 1on kg 答案 1 104 80 解析 1 水的重力 g mg 100kg 10n kg 1000n 对水做的有用功 w有 gh 1000n 10m 1 104j 2 已知抽水机共消耗的电能 即抽水机做的总功 w总 1 25 104j 二 选择题二 选择题 12 12 20192019 四川自贡 四川自贡 如图所示 物体 a b 的重分别为 20n 10n 滑轮和绳子的重忽略不计 此时物体 a 在水平面上向右作匀速直线运动 若用力 f 向左拉物体 a 使物体 a 向左作匀速直线运动 则 a f 20nb f 10nc f 5nd f 30n 答案 b 解析 由图知 此滑轮组由 2 段绳子承担物重 所以 fa gb 10n 5n 在水平方向 a 受到的摩擦力和绳对 a 的拉力平衡 所以 f fa 5n 方向水平向左 若使物体 a 向左作匀速直线运动 则 a 受摩擦力水平向右 则 f fa f 5n 5n 10n 1313 2017 2017 聊城 聊城 如图所示 在 探究杠杆的平衡条件 实验中 已知杠杆上每个小格长度为 2cm 当弹 簧测力计在 a 点斜向上拉 与水平方向成 30 角 杠杆 使杠杆在水平位置平衡时 下列说法正确的是 13 a 动力臂为 0 08m b 此时为省力杠杆 c 弹簧测力计的示数为 4n d 钩码总重为 2n 答案 d 解析 当弹簧测力计在 a 点斜向上拉 与水平方向成 30 角 动力臂是oa 比较力臂大小判断杠杆是 否省力 根据弹簧测力计的示数得出弹簧测力计的读数 根据杠杆的平衡条件求出钩码重力 a 当弹簧测力计在 a 点斜向上拉 与水平方向成 30 角 杠杆 此时动力臂等于 oa 4 2cm 4cm 故 a 错误 b 阻力臂的大小 l2 3 2cm 6cm l1 杠杆为费力杠杆 故 b 错误 c 由图中弹簧测力计指针在 3n 弹簧测力计的示数为 3n 故 c 错误 d 根据杠杆的平衡条件 f1l1 gl2得 g 2n 故 d 正确 1414 2017 2017 东营 东营 如图所示 物理兴趣小组分别用甲 乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体 不计绳 重及摩擦 若每个滑轮质量相同 对比两个滑轮组 下列说法正确的是 a 甲更省力 甲机械效率大 b 乙更省力 机械效率一样大 c 乙更省力 乙机械效率大 d 甲更省力 机械效率一样大 答案 b 解析 由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数 n 则绳子自由端移动的距离 s nh 把相同的重物匀速 提升相同的高度 做的有用功相同 不计绳重及摩擦 利用相同的滑轮和绳子 提升相同的高度 做额外 14 功相同 而总功等于有用功加上额外功 可知利用滑轮组做的总功相同 再根据效率公式判断滑轮组机械 效率的大小关系 不计绳重及摩擦 拉力 f g物 g轮 n甲 2 n乙 3 绳子受的拉力 f甲 g物 g轮 f乙 g物 g轮 f甲 f乙 乙图省力 动滑轮重相同 提升的物体重和高度相同 w额 g轮h w有用 g物h 利用滑轮组做的有用功相同 额外功相同 总功相同 由 100 可知 滑轮组的机械效率相同 1515 2017 2017 德州 德州 如图所示的滑轮组中 动滑轮重 1n 小强用 6n 的拉力 f 通过该滑轮组匀速拉起重 10n 的物体 物体沿竖直方向上升 0 4m 此过程中 额外功和机械效率分别是 a 0 4j 83 3 b 0 8j 91 7 c 0 8j 83 3 d 0 4j 91 7 答案 c 解析 本题考查了使用滑轮组机械效率 额外功 有用功和总功的计算 属于中等难度试题 关键是知 道该题要计入绳重和摩擦 1 由图知 n 2 拉力端移动距离 s 2h 2 0 4m 0 8m w总 fs 6n 0 8 4 8j w有用 gh 10n 0 4m 4j w额 w总 w有用 4 8j 4j 0 8j 2 滑轮组的机械效率 100 100 83 3 15 1616 2018 2018 滨州 滨州 如图所示 重 400n 的物体在 30n 的水平拉力 f 的作用下 以 0 1m s 的速度沿水平地 面向左匀速直线运动了 10s 滑轮组的机械效率为 80 则在此过程中 下列说法正确的是 a 绳子自由端移动的距离为 3m b 有用功为 400j c 拉力 f 的功率为 9w d 物体与地面间的滑动摩擦力为 72n 答案 acd 解析 1 知道物体移动速度和时间 利用 s vt 求物体移动距离 由题知 n 3 拉力端移动的距离 等于物体移动距离的 3 倍 2 利用 w fs 求拉力做的总功 利用机械效率公式计算有用功 3 利用功率公式求拉力做功功率 4 知道机械效率和拉力大小 利用 求摩擦力 f a 由图知 n 3 则绳子自由端移动的距离 s绳 3s物 3v物t 3 0 1m s 10s 3m 故 a 正确 b 拉力做功为 w总 fs绳 30n 3m 90j 有用功 w有 w总 80 90j 72j 故 b 错误 c 拉力做功的功率 p 9w 故 c 正确 d 有用功 w有 fs物 拉力做的总功 w总 fs绳 由 得 物体与地面间的滑动摩擦力 f 3f 80 3 30n 72n 故 d 正确 17 17 20192019 山东省东营 山东省东营 如图所示 下列简单机械中 忽略杠杆 滑轮的自重 绳重及摩擦 当提起同一 重物时 最省力的是 a b c d 答案 a 16 解析 a 由图可知 动力臂是阻力臂的 4 倍 所以拉力 f1 g b 由图可知 动滑轮省一半的力 所以拉力 f2 g c 设斜面的高度为 h 斜面长度为 s 则 sin30 由功的原理可得 f3s gh 所以 f3 g g d 由图可知 滑轮组绳子的有效股数为 3 所以拉力 f4 g 综上可知 当提起同一重物时 最省力的是 a 1818 2017 2017 日照 日照 工人师傅用独轮车搬运砖块 车和砖块所受的重力 g 1200n 有关尺寸如图所示 工人 师傅推车时 人手向上的力 f 的大小是 a 300 n b 400 n c 600 n d 1 200 n 答案 b 解析 先确定支点 再求出动力臂和阻力臂 知道阻力 车和砖块所受的重力 利用杠杆的平衡条件 f1l1 f2l2求出人手向上的力 f 的大小 由图可知 车轮转轴为支点 动力臂 l1 0 6m 0 3m 0 9m 阻力臂 l2 0 3m 由 fl1 gl2可得 f l1 g l2 代入数值得 f 0 9m 1200n 0 3m 解得 f 400n 1919 2017 2017 滨州 滨州 在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处 如图所示 沿斜面向上的拉力为 40n 斜面长 2m 高 1m 把重物直接提升 h 所做的功作有用功 g 取 10n kg 下列说法正确的是 17 a 物体只受重力 拉力和摩擦力三个力的作用 b 做的有用功是 50j c 此斜面的机械效率为 62 5 d 物体受到的摩擦力大小为 10n 答案 bc 解析 1 对物体进行受力分析 受重力 支持力 摩擦力和拉力 2 已知物体的重力和提升的高度 斜面高 根据公式 w gh 可求重力做功 即提升物体所做的有用功 3 求出了有用功和总功 可利用公式 计算出机械效率 4 总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功 根据 w额 fs 求出物体所受斜面的摩擦力 a 沿斜面向上拉物体时 物体受重力 支持力 摩擦力和拉力四个力的作用 故 a 错误 b 所做的有用功 w有用 gh mgh 5kg 10n kg 1m 50j 故 b 正确 c 拉力 f 对物体做的总功 w总 fs 40n 2m 80j 斜面的机械效率为 100 100 62 5 故 c 正确 d 克服摩擦力所做的额外功 w额 w总 w有 80j 50j 30j 由 w额 fs 可得 物体受到的摩擦力 f 15n 故 d 错误 2020 2017 2017 聊城 聊城 如图所示 重 300n 的物体在 20n 的水平拉力 f 的作用下 以 0 2m s 的速度沿水平地 面向左匀速直线运动了 l0s 滑轮组的机械效率为 80 则在此过程中 下列说法正确的是 a 绳子自由端移动的距离为 2m b 物体与地面间的滑动摩擦力为 48n c 拉力 f 的功率为 12w d 有用功为 120j 答案 bc 解析 a 由图知 n 3 则绳子自由端移动的距离 s绳 3s物 3v物t 3 0 2m s 10s 6m 故 a 错 b 拉力做的有用功 w有 fs物 w总 fs绳 18 因为 所以物体与地面间的滑动摩擦力 f 3f 80 3 20n 48n 故 b 正确 c 拉力做功为 w总 fs绳 20n 6m 120j 拉力做功的功率 p 12w 故 c 正确 d 有用功 w有 fs物 fv物t 48n 0 2m s 10s 96j 故 d 错 三 计算题 21 21 20192019 四川乐山 四川乐山 小夏利用如图的滑轮组 将重量为 280n的物体匀速提升了 2m 已知他自身的重量 为 500n 对绳子施加的拉力f 200n 两脚与地面接触的总面积s 400cm2 求此过程中 小夏对地面的压强 2 拉力f做的功 3 该滑轮组的机械效率 答案 1 小夏对地面的压强为 7 5 103pa 2 拉力f做的功为 800j 3 该滑轮组的机械效率为 70 解析 1 人对绳子施加的拉力f 200n 根据力的相互性 绳子对人的拉为 200n 故人对地面的压力 f g f拉 500n 200n 300n 小夏对地面的压强 p f s 7 5 103pa 2 绳子的有效段数为 2 绳子自由端向下移动的距离为 s 2h 2 2m 4m 拉力做的功 w总 f拉s 200n 4m 800j 3 对重物做的有用功 w有 gh 280n 2m 560j 19 该滑轮组的机械效率 w有 w总 70 22 2017 2017 枣庄 枣庄 如图所示 是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图 已知井深 10m 物体重 g 4 103n 汽车重 g车 3 104n 汽车匀速拉绳子时的拉力 f 2 103n 汽车受到的阻力为车重的 0 05 倍 请计算 1 若汽车运动的速度为 1 2m s 则将物体由井底拉至井口 需要多长时间 2 滑轮组的机械效率是多少 保留一位小数 3 汽车的牵引力是多大 4 将物体由井底拉至井口 汽车的牵引力做的功是多少 答案 1 若汽车运动的速度为 1 2m s 则将物体由井底拉至井口 需要 25s 2 滑轮组的机械效率是 66 7 3 汽车的牵引力是 3500n 4 将物体由井底拉至井口 汽车的牵引力做的功是 1 05 105j 解析 1 由图可知 滑轮组中由 3 段绳子承担重物 则物体上升的速度为 v物 v车 1 2m s 0 4m s 物体由井底拉至井口需要的时间 t 25s 2 滑轮组的机械效率为 100 66 7 3 由题意可得 汽车受到的阻力为 f 0 05g车 0 05 3 104n 1500n 汽车匀速直线运动 受到平衡力作用 在水平方向上 汽车受到向右的牵引力 向左的拉力 向左的阻力 20 作用 由力的平衡条件可得牵引力 f牵 f拉 f 2 103n 1500n 3500n 4 汽车运动的距离 s车 s绳 3h 3 10m 30m 牵引力做功为 w牵 f牵s车 3500n 30m 1 05 105j 2323 20192019 齐齐哈尔 齐齐哈尔 图甲是某起重船的示意图 a 处为卷扬机 吊臂前端滑轮组如图乙所示 在一次吊 装施工中 当起重船从运输船上吊起重物时 起重船浸入海水中的体积增加了 18m3 重物在空中匀速竖直 上升了 3m 所用时间为 30s 已知动滑轮总重为 2 104n 不计钢丝绳重及摩擦 海水 1 0 103kg m3 1 求该重物的重力是多少 2 求钢丝绳拉力 f 做功的功率是多少 3 求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率 答案 1 该重物的重力是 1 8 105n 2 钢丝绳拉力 f 做功的功率是 2 104w 3 该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 90 解析 利用阿基米德原理求起重船增大的浮力 由于起重船漂浮 重物的重力等于增 加的浮力 由图知 n 4 不计钢丝绳重及摩擦 拉力 f g g动 拉力端移动距 离 s 4h 利用 w fs 求拉力做功 再利用 p 求拉力做功功率 利用 w gh 求拉力 做的有用功 滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比 1 起重船增大的浮力 f浮 水g v排 1 103kg m3 10n kg 18 m3 1 8 105n 因为起重船始终漂浮 所以该重物的重力 g f浮 1 8 105n 2 由图知 n 4 不计钢丝绳重及摩擦 钢丝绳的拉力 21 f g g动 1 8 105n 2 104n 5 104n 拉力端移动距离 s 4h 4 3m 12m 拉力做的总功 w总 fs 5 104n 12m 6 105j 拉力做功的功率 p 2 104w 3 拉力做的有用功 w有用 gh 1 8 105n 3m 5 4 105j 滑轮组的机械效率 100 90 2424 20192019 湖南湘潭 湖南湘潭 如图所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物 起重机起动时滑轮组将重物竖直 向上匀速提起 其中 n 是柱塞 可向上支撑起起重臂 odc 重物和动滑轮总重为 15000n 不计摩擦和滑轮 组上钢丝绳重 问 1 钢丝绳自由端上作用力 f 的大小为 n 2 当柱塞向上支撑起起重管绕固定端 o 转动时 起重臂 odc 是 力杠杆 3 当重物以 0 4m s 的速度匀速上升时 钢丝绳自由端上作用力 f 的功率是多少 答案 1 5000 2 费 3 钢丝绳自由端上作用力 f 的功率是 6000w 解析 1 由图知 承担物重的绳子股数 n 3 不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重 则钢丝绳自由端上作用力 f g g动 15000n 5000n 22 2 起重臂的支点在 o 点 滑轮组和重物对 c 端的拉力为阻力 由图知 柱塞施加动力的力臂明显小于阻力的力臂 所以此设备是费力杠杆 3 钢丝绳自由端移动速度为 v 3 0 4m s 1 2m s 绳自由端上作用力 f 的功率 p fv 5000n 1 2m s 6000w 25 25 20192019 江苏苏州 江苏苏州 如图所示 利用动滑轮提升货物在竖直向上大小为 250n的拉力f作用下 重为 400n的货物在 20s的时间内匀速上升 5m求 1 有用功w有 2 拉力f的功率p 3 此过程中动滑轮的机械效率 答案 1 有用功w有为 2000j 2 拉力f的功率p为 125w 3 此过程中动滑轮的机械效率 为 80 解析 1 拉力做的有用功 w有 gh 400n 5m 2000j 2 动滑轮绳端移动的距离 s nh 2 5m 10m 拉力做的总功 w总 fs 250n 10m 2500j 拉力f的功率 p 125w 总 2500 20 3 动滑轮的机械效率 100 100 80 有 总 2000 2500 26 26 经典题 经典题 如图所示 有一 t 形物长 ab 2m 高 do 为 1m d 为 ab 的中点 o 支在地上 b 端用轻质细 线竖直系在地上 在 a 端有一重 10n 的物块在 4n 的水平拉力 f 作用下向右做匀速直线运动 直到细线所 受拉力为零 在这个过程中水平拉力 f 做了多少功 提示 这是一道摩擦力影响杠杆平衡的问题 23 答案 w 2 4j 解析 对杠杆的压力与对杠杆的摩擦力使杠杆处于平衡状态 列出杠杆平衡方程 就可以算出 a 物体向 右运动的距离 再根据功的计算公式 w fs 求出水平拉力 f 对物体 a 所做的功 这是一个杠杆 细线拉力为 0 根据杠杆平衡条件 o 为支点 可知 a 的重力与摩擦力 f 促使杠杆平衡 即 ga l f l 代入数据得 10n lm 4n 1m 10n 为物块重量 l 为平衡时物块到 d 的距离 4n 为摩擦 力也就是拉力 因为是匀速运动 所以摩擦力是等于拉力的 1m 为 do 距离 解得 l 0 4m 也就是说物体向右运动了 1m 0 4m 0 6m w f s 4n 0 6m 2 4j 27 27 原创题 原创题 如图所示 杠杆 bc 与竖直方向的夹角 60 杠杆 bc 能够绕 b 点转动 bc 60cm 在 c 端受到水平拉力 f 的作用 同时 c 端还和绳子连接 绳子下端系一物体 物体是体积为 1dm3 密度为 7 8 103 kg m3的实心金属块 其有 1 2 部分露出水面时杠杆处于平衡状态 不计杠杆的重力 g 10n kg 求 1 物体的重力 g 的大小 2 物体受到的浮力的大小 3 作用在杠杆 c 点的水平拉力 f 的力臂 4 作用在杠杆 c 点的水平拉力 f 的大小 答案 1 物体的重力 g 的大小为 78n 2 物体受