呼和浩特专版2020中考物理复习方案专题04功功率机械效率的计算试题

PAGEPAGE1专题(四)功、功率、机械效率的计算类型一杠杆类能力点1:杠杆相关作图(1)指定力的力臂:此类题目已知某个力,作其力臂。如图ZT4-1甲所示,只需找准支点O,从支点作这个力的垂线段,标上垂足和力臂的符号即可。图ZT4-1(2)作最小的力:如图乙所示,在杠杆上找离支点O最远的点A,连接OA(最大力臂),垂直OA根据实际用力方向在杠杆上画力的示意图。能力点2:受力分析(如图ZT4-2所示)支点在一端(反向),支点在中间(同向),物体在竖直方向受力平衡:F支+F拉=G。图ZT4-2能力点3:杠杆平衡条件的应用利用杠杆平衡条件F1l1=F2l2即可进行相关计算。注意:看清题目中是否考虑杠杆自重;计算效率时根据题目要求判断动力和阻力,分清有用功和总功,也可通过效率小于1来判断效率计算是否正确。1.[2018·安徽]如图ZT4-3甲所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成图乙所示的杠杆,不计自重。若铅球质量m=3kg,OA=0.03m,OB=0.30m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小。(g取10N/kg)图ZT4-32.[2018·毕节]如图ZT4-4所示重力不计的轻杆AOB可绕支点O无摩擦转动,当把甲、乙两物体分别挂在轻杆A、B两端点上时,轻杆恰好在水平位置平衡,此时物体乙刚好完全浸没在装有水的容器里且水未溢出,物体乙未与容器底接触,已知轻杆长2.2m,支点O距端点B的距离为1.2m,物体甲的质量为8.28kg,物体乙的体积为0.001m3。求:(g取10N/kg,忽略绳和弹簧测力计的重力)(1)物体甲的重力。(2)物体乙受到水的浮力。(3)弹簧测力计的示数。(4)物体乙的密度。图ZT4-4类型二滑轮类能力点1:滑轮组承担物重的绳子的股数及相关计算(1)直接与动滑轮相连绳子的股数,即为n。(2)物体移动距离h和绳端移动距离s的关系:s=nh(v绳=nv物)。(3)(不计摩擦和绳重)拉力与物重的关系:F=G物+(4)机械效率:η=GnF能力点2:机械效率的相关计算(注意分析G物的大小等于挂钩对物体拉力的大小)(1)有用功(功率)的计算:W有=G物h(机械对物体做的功),P有=W有t=G物v(2)总功(功率)的计算:W总=Fs(人或电对机械做的功),P总=W总t=Fv(3)额外功的计算:W额=W总-W有(机械自重和摩擦损耗的功)。(4)机械效率的计算:η=W有W总、η=GnF(5)动滑轮重力的计算:不计绳重和摩擦,竖直提升物体时:G动=nF-G物,G动=W额h,η=G物G物+G动3.[2019·眉山]在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化为如图ZT4-5所示的滑轮组。为了尽快疏通道路,交警指挥拖车只用了30s时间就将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s,绳子自由端的拉力F是500N,地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求:(g取10N/kg)(1)拉力F在30s内所做的功。(2)整个装置的机械效率。图ZT4-54.[2019·宿迁]如图ZT4-6所示,工人利用滑轮组提升重物,在30s内将静止在水平地面上质量为90kg、底面积为200cm2的长方体物块匀速提升5m,此时工人的拉力为400N。求:(g取10N/kg)(1)提升前物块对水平地面的压强。(2)工人拉力做功的功率。(3)滑轮组提升该物块的机械效率。图ZT4-65.[2019·贵州省黔三州]图ZT4-7是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图,每个滑轮重为100N,均匀实心金属块的密度为8×103kg/m3,金属块的质量为80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计,金属块一直匀速上升。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)在金属块未露出水面时,求此时金属块所受到的浮力。(2)在金属块未露出水面时,求人的拉力F。(3)金属块在水中匀速上升2m,且金属块未露出水面,求人的拉力所做的功。图ZT4-76.[2019·菏泽节选]如图ZT4-8所示,一个质量为600kg、体积为0.2m3的箱子沉入5m深的水底,水面距离地面2m。利用滑轮组和电动机组成的打捞机械,以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面,每个滑轮重100N。(不计绳重、摩擦和水的阻力,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)箱子完全露出水面后,继续上升到地面的过程中,滑轮组的机械效率。(结果精确到0.1%)(2)整个打捞过程中,请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大,并计算出这个最大值。图ZT4-8类型三斜面类能力点1:功的计算方法:W有=Gh,W总=Fs,W额=W总-W有。能力点2:机械效率的计算:η=W有W总能力点3:拉力F≠摩擦力f,摩擦力f=W额s=W总7.[2019·深圳]如图ZT4-9所示,斜面长s=8m,高h=3m。用平行于斜面、大小F=50N的拉力,将重力为G=100N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端,用时t=10s。求:(1)有用功W有。(2)拉力做功的功率P。(3)物体受到的摩擦力f。(4)该斜面的机械效率η。图ZT4-98.[2019·攀枝花]如图ZT4-10所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求:(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。(2)汽车对绳的拉力大小。(3)斜面的机械效率。图ZT4-10

【参考答案】1.解:由题图乙可知,支点是O点,肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3kg铅球的重力即为阻力F2,则阻力F2=G=mg=3kg×10N/kg=30N,由图知,l1=OA=0.03m,l2=OB=0.30m,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得,F1×0.03m=30N×0.30m,解得F1=300N。2.解:(1)物体甲的重力G甲=m甲g=8.28kg×10N/kg=82.8N。(2)乙物体受到水的浮力F浮乙=ρ水gV排=ρ水gV乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N。(3)根据杠杆的平衡条件可得,FA·OA=FB·OB,则杠杆B端所拉力FB=FA×OAOB=G甲×B端在弹簧测力计拉力作用下处于静止,则弹簧测力计示数F示=FB=69N。(4)由力的平衡得,物体乙的重力G乙=F浮+F示=10N+69N=79N。物体乙的质量m乙=G乙g=79N物体乙的密度ρ乙=m乙V乙=7.9kg0.0013.(1)由v=sts车=v车t=5m/s×30s=150m,由图知,滑轮组承担对故障车拉力的绳子段数n=3,则拉力端移动的距离s=ns车=3×150m=450m,拉力F在30s内所做的功W总=Fs=500N×450m=2.25×105J。(2)地面对故障车的摩擦力f=0.08G=0.08mg=0.08×1.5×103kg×10N/kg=1200N,滑轮组克服故障车的摩擦力做的有用功W有=fs车=1200N×150m=1.8×105J,整个装置的机械效率η=W有W总=4.解:(1)物块对地面的压力F压=G=mg=90kg×10N/kg=900N,物块对地面的压强p=F压S=900N200×10-4(2)该滑轮组n=3,则工人做的总功W总=Fs=Fnh=400N×3×5m=6000J,拉力做功的功率P=W总t=6000J(3)滑轮组做的有用功为W有=Gh=900N×5m=4500J,则滑轮组的机械效率为η=W有W总=5.解:(1)金属块的体积V=mρ=80kg8×103金属块浸没在水中,排开水的体积V排=V=0.01m3,未露出水面时金属块所受浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N。(2)金属块的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N,金属块对滑轮组的拉力F1=G-F浮=800N-100N=700N,由图知,该滑轮组中绳的有效段数n=2,则人的拉力F=1n(F1+G动)=12×(700N+100N)(3)拉力端移动的距离s=nh=2×2m=4m,人的拉力所做的功W=Fs=400N×4m=1600J。6.解:(1)箱子所受重力G箱=m箱g=600kg×10N/kg=6×103N,滑轮组所做的有用功W有=G箱h'=6×103N×2m=1.2×104J;电动机一端的拉力F=12(G箱+G动)=12(6×103N+100N)电动机一端绳子移动的距离s=2h'=2×2m=4m,滑轮组所做的总功W总=Fs=3050N×4m=1.22×104J,滑轮组的机械效率η=W有W总(2)因为提升箱子的速度不变,所以根据P=Wt=Fv绳=Fnv箱可知,当电动机端绳子的拉力最大时,电动机的输出功率最大。当箱子完全露出水面后,就不再受浮力的作用,此时电动机端绳子拉力F最大为F=拉力F端移动的速度v绳=2n箱=2×0.5m/s=1m/s,电动机的最大输出功率P大=Fv绳=3050N×1m/s=3050W。7.解:(1)有用功W有=Gh=100N×3m=300J。(2)拉力所做的功为W总=Fs=50N×8m=400J,则拉力的功率P=W总t=400J(3)额外功为W额=W总-W有=400J-300J=100J,由W额=fs得物体受到的摩擦力f=W额s=100J(4)斜面的机械效率η=W有W总=8