专题05 机械效率问题-2023年中考物理二轮题型专项复习（全国通用）

专题05 机械效率问题 【知识储备】 1. 有用功 使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，W有用＝GH。 2. 额外功 使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：a.提升物体时，克服机械自重、容器自重、绳重等所做的功；b.克服机械的摩擦所做的功。 3. 总功 人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用 W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝FS。 (4)机械效率 ①定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。 ②公式：η＝w有/w总 由于总是存在额外功，使得W有用＜W额，所以η总是＜1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。 【专题突破】 1．如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750N的货物，在水平路面上匀速移动2m至仓库门口A处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲＝30W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3m到达指定位置B，拉力F乙为80N。求： （1）货物的质量。 （2）甲工人做的功。 （3）该滑轮组的机械效率。 2．小强同学利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮重100N，不计绳子重和摩擦。已知绳能承受的最大拉力为300N，每次均竖直向上匀速拉动绳子，人重力为600N，双脚站立在水平地面上时，脚与地面的接触面积为600cm2，求： （1）滑轮组的最大机械效率是多少？ （2）滑轮组机械效率最大时，人脚对地面的压强为多少？ （3）如果使用这个滑轮组提起重物时，刚好不省力时，提起的物重为多少N？（结果保留一位小数） 3．如图是冰球门将周嘉鹰在本届冬奥会上镇守球门的情景。由于冰球对抗性极强， 为防住高速冰球撞击，门将护具的质量为35kg。求：（g取10N/kg） （1）若冰刀与冰面的总接触面积为10cm2，质量为65kg的周嘉鹰穿上护具站立时，冰刀对冰面的压强有多大； （2）若周嘉鹰开球时用100N的力向前挥杆，向前挥杆时手的速度为10m/s，那么周嘉鹰的挥杆功率有多大； （3）守门训练时，额定电功率为120W的发球机产生的推力恒为240N，1s将冰球从30cm的平直发射轨道中推出，发球机发球时的效率有多大？ 4．乳山口跨海大桥工程起点位于乳山市大乳山猫头嘴，终点接G228丹东线烟台海阳市起点，路线全长4.01公里。乳山口大桥建成后，将成为威海最长的跨海大桥，也将是全省首座悬索桥。如图甲是使用轮船吊车向海底投放长方体石料的示意图。吊臂前段用钢绳连着一个动滑轮，动滑轮质量为40kg，在整个投放过程中，石料以恒定速度下降，动滑轮始终位于水面以上，乙是每股钢绳的拉力F随时间t变化的图像。忽略机械摩擦及水的摩擦阻力。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3） 求：（1）石块的重力； （2）石块浸没在水中时受到的浮力； （3）石块的密度； （4）石块在未接触水面前滑轮组的机械效率。 5．如图甲所示是一台起重车的图片。起重车的质量为7.5t，有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m2，起重时汽车轮胎离开地面。图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1500kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为6000N，货物上升过程中的s﹣t图像如图丙所示。（不考虑绳重，g取10N/kg）求： （1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强； （2）拉力F的功率； （3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。（结果精确到千分位） 6．如图是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A以0.2m/s的速度沿竖直方向匀速上升10m。已知卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200W。绳重可忽略不计。求： （1）拉力F所做的功； （2）拉力F的大小； （3）动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η。 7．如图所示，利用滑轮组匀速提升水中物体A的示意图，滑轮组固定在钢架上，滑轮组中的两个滑轮质量相等。物体A底面积为20cm2，密度为6×103kg/m3。底面积为40cm2的圆柱形玻璃筒中装有一定量的水，当物体A完全浸没在水中时液面上升了15cm；在绳端拉力F为20N的作用下，物体A从水中匀速上升，物体A有的体积露出水面，筒中水的深度变化了5cm。求： （1）物体A所受的浮力为F浮。 （2）水在物体A底面处产生的压强为p。 （3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率（g取10N/kg）。 8．某工人站在水平地面上，用如图甲所示装置，将实心长方体A从井底沿竖直方向匀速拉起。A体积为0.12m3，重3600N，上升的速度始终为0.1m/