2024年中考物理专题训练—— 机械效率的综合计算

2024年中考物理专题训练——机械效率的综合计算 1．如图所示，为使重为1500N的物体匀速运动到长100m的斜面顶端，若斜面的高为10m。需用180N的推力，求： （1）这个斜面的机械效率是多少？（结果保留0.1%） （2）举一例生活中斜面的应用。    2．在建筑工地上，经常可以看到用来吊运货物的吊车。若吊车的机械效率为80%，将重为2000N的货物匀速提升4m，所用的时间是10s，求： （1）吊车做的有用功是多少？ （2）吊车做功的功率是多少？ 3．在起重机吊臂前端装有滑轮组，滑轮组的连接方式如图所示。在某次作业中将质量为1t的货物以4m/s的速度匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为6000N，求货物上升过程中：（g取10N/kg） （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。（结果保留三位有效数字）    4．车辆乱停乱放是近年来城市管理中的顽疾。在一次拖移违停车辆的过程中，拖车所用的装置可以简化为如图所示的滑轮组，交警指挥拖车只用了20s时间，将水平路面上质量为1.8t的违停车匀速向墙靠近了10m从而拖离了现场。此时钢绳自由端的拉力F为600N，滑轮组的机械效率为90%。求： （1）拉力移动的距离； （2）有用功为多大； （3）违停车在匀速运动过程中受到的阻力。    5．如图所示，重为800N的物体静止在水平地面上，工人师傅使用滑轮组用500N的拉力匀速提升该物体，物体沿竖直方向提升了2m，所用的时间为10s。（不计摩擦及绳重）求： （1）动滑轮所受的重力G0。 （2）滑轮组的机械效率η。 （3）拉力F的功率P。    6．工人用如图所示的装置将重物提高，已知物重为，人对绳的拉力为。不计绳重和摩擦。求此过程中： （1）滑轮组做的有用功。 （2）动滑轮的重力。 （3）滑轮组的机械效率。    7．如图所示，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，使物体上升10m， 所用拉力为400N，若绳重和摩擦不计，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力又为多少N？ （3）若物体上升的速度是0.2m/s，则拉力做功的功率是多少W？ 8．如图甲所示，用滑轮组提升一边长为0.2m、质量为20kg的实心均匀正方体物块A，人用75N的拉力时，物块A对地面的压强为2.5103Pa，不计绳重与摩擦。求： （1）人拉力为75N时，地面对物块A的支持力为多少N； （2）如图甲，动滑轮的重力为多少N； （3）如图乙，将正方体物块A和另一个实心均匀正方体物块B分别放在水平地面上，若将物块B叠加到物块A上，物块A对地面的压强与物块A单独放在水平地面的压强之比为11：4，求原滑轮组匀速提升物块B时的机械效率。    9．党的十九大报告提出，要建设生态宜居、生活富裕的新农村，某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦；（g取10N/kg） （1）一个工人质量为60kg，竖直向上匀速拉动700N的重物时，绳端拉力为400N，将重物提升2m用时20s，滑轮组的机械效率为多少； （2）在这20s的时间内拉力的功率为多少； （3）请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中。    10．在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组。某次将总重G为4000 N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上，用时50s，作用在绳子上的拉力F为2500 N。求在此过程中： （1）有用功； （2）拉力F的功率； （3）滑轮组的机械效率。    11．如图所示，小雨用甲图所示滑轮组把重5.4N的物块匀速提升了0.5m，用时6s。此过程中拉力F做的功W和时间t的关系如乙图所示 （1）小雨用滑轮组提升物块时做的有用功； （2）小雨用滑轮组提升物块时拉力F的功率； （3）小雨用该滑轮组匀速提升另一重为3.2N的物体时的机械效率。    12．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服。已知晾衣杆上所挂衣服和衣架的总质量为5kg，小丽用大小为15N的力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m，已知小丽的体重为500N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），求： （1）动滑轮和杆的总重力； （2）小丽拉动绳子自由端的速度； （3）所挂衣服和衣架总质量为9kg时，小丽对地面的压力。    13．体重为800N，双脚与地面的接触面积为的小宇用如图甲所示的滑轮组提升物体M。已知被提升的物体M重为900N，人加在绳子自由端的拉力F将物体M以的速度匀速提升到8m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示。不计钢丝绳的重力、摩擦力，则： （1）滑轮组提升重物所做的有用功； （2）滑轮组提升重物的机械效率； （3）小宇匀速提升物体M时地面的压强。    14．有一质量为60kg的物体，工人用如图所示的装置在25s内将物体匀速提升3m，已知拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦，g＝10N/kg； （1）绳自由端移动的速度； （2）拉力F的做功功率； （3）滑轮组的机械效率。    15．如图所示，小明设计了一个滑轮组（连接方式未画出），他利用该滑轮组在绳子自由端用200N的拉力将重为500N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮的重力小于此时在绳端施加的拉力（不计绳重和摩擦）。求： （1）请在图中画出滑轮组的绕线方式并计算滑轮组做的总功； （2）该滑轮组的机械效率；（结果保留整数） （3）用该滑轮组将重为800N的物体在10s内匀速提升1m时，拉力的功率为多少？    16．用如图所示的滑轮组将重为600N的物体匀速提升2m，拉力F大小为250N。求滑轮组的： （1）有用功； （2）总功； （3）机械效率。        17．2022年12月30日10时38分，全国首条市域高铁——济南至莱芜高速铁路正式开通运营。济南至莱芜最快运行时间42分钟，济南市菜芜区、钢城区结束不通高铁的历史。如图所示是在莱芜北某工地施工时，用吊车将重为2×104N的钢构件匀速提升6m，用时1min。请通过计算回答： （1）吊车对钢构件所做的功； （2）吊车对钢构件做功的功率； （3）若吊车在此过程中牵引力做的总功W总＝4×105J，该吊车的机械效率。 18．某工人利用如图所示的滑轮组，将重力为810N的物体在10s内匀速提升了2m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为90%。 试求：（1）有用功是多少？ （2）拉力F是多少？ （3）拉力F的功率是多少？    试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．（1）；（2）生活中的斜坡路面是常见的关于斜面的应用 【详解】解：（1）推力对物体做的有用功为 推力对物体做的总功为 则这个斜面的机械效率是 （2）生活中的斜坡路面是常见的关于斜面的应用，还有盘山公路、楼梯设计等等。 答：（1）这个斜面的机械效率是； （2）生活中的斜坡路面是常见的关于斜面的应用。 2．（1）；（2） 【详解】解：（1）吊车做的有用功是 （2）吊车做的总功是 则吊车做功的功率为 答：吊车做的有用功是；做功的功率是。 3．（1）72000W；（2）55.6% 【详解】解：（1）由图可知，连接动滑轮的绳子股数n=3，拉力端移动的速度为 由 可得，拉力F的功率为 （2）由可得，货物的重力为 由 可得，滑轮组的机械效率为 答：（1）拉力F的功率为72000W； （2）滑轮组的机械效率为55.6%。 4．（1）30m；（2）16200J；（3）1620N 【详解】解：（1）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，拉力移动的距离 s=ns车=3×10m=30m （2）拉力做的总功 W总=Fs=600N×30m=18000J 有用功 W有=W总η=18000J×90%=16200J （3）违停车在匀速运动过程中受到的阻力 答：（1）拉力移动的距离是30m； （2）有用功为16200J； （3）违停车在匀速运动过程中受到的阻力是1620N。 5．（1）200N；（2）80%；（3）200W 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数；不计绳重以及各种摩擦，根据可知，动滑轮的重力为 （2）滑轮组的机械效率 （3）物体沿竖直方向提升了2m，则自由端移动的距离为 拉力做的功为 故拉力F的功率为 答：（1）动滑轮所受的重力G0为200N； （2）滑轮组的机械效率η为80%； （3）拉力F的功率P为200W。 6．（1）4000J；（2）200N；（3）80% 【详解】解：（1）滑轮组拉物体时做的有用功为 （2）由图可知，不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力与物体重力和动滑轮重力关系为 所以动滑轮的重力为 （3）滑轮组的机械效率为 答：（1）拉物体时做的有用功为； （2）动滑轮的自身重力为； （3）此滑轮组的机械效率为。 7．（1）62.5%；（2）450N；（3）320W 【详解】解：（1）由图可知，绳子承重段数n=4，滑轮组的机械效率 （2）绳重和摩擦不计，动滑轮的重力 G动=nF-G=4×400N-1000N=600N 用此装置匀速提起1200N的重物时，拉力为 （3）物体上升的速度是0.2m/s，则绳子自由端移动的速度 v=v物×n=0.2m/s×4=0.8m/s 则拉力做功的功率是 P=Fv=400N×0.8m/s=320W 答：（1）滑轮组的机械效率为62.5%； （2）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力为450N； （3）若物体上升的速度是0.2m/s，则拉力做功的功率是320W。 8．（1）100N；（2）50N；（3）87.5% 【详解】解：（1）正方体物块A的底面积为 SA＝a2＝（0.2m）2＝0.04m2 A对地面的压力为 FA＝pSA＝2.5×103Pa×0.04m2＝100N 根据A对地面的压力与地面对A的支持力是一对相互作用的力可知，地面对A的支持力为100N。 （2）正方体物块A的重力 GA＝mAg＝20kg×10N/kg＝200N 则 GA+G轮＝2F1+FA 即 200N+G轮＝2×75N+100N 解得G轮＝50N。 （3）B叠加到A上时对地面的压强 　 则 　 解得GB＝350N，则滑轮组匀速提升B时，绳子的拉力为 设物体B上升的高度为h′，则绳子移动的距离为 s′＝nh′＝2h′ 做的有用功为 W有用＝GBh′＝350N×h′ 拉力F6做的总功为 W总＝F3s′＝200N×2h′ 滑轮组匀速提升B时的机械效率 答：（1）人拉力为75N时，地面对物块A的支持力为100N； （2）如图甲，动滑轮的重力为50N； （3）原滑轮组匀速提升物块B时的机械效率为87.5%。 9．（1）87.5%；（2）80W；（3）   【详解】解：（1）由图甲可知承担物重的绳子段数，滑轮组的机械效率为 （2）拉力做的总功为 则拉力的功率为 （3）图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如下图所示    答：（1）滑轮组的机械效率为； （2）在这20s的时间内拉力的功率为80W； （3）最省力的绕线方式为    10．（1）4×104J；（2）l000W；（3）80%。 【详解】解：（1）拉力做的有用功 W有=Gh=4000N×10m=4×104J （2）由图可知n=2绳子自由端移动的距离 s=nh=2×10m=20m 拉力做的总功 W总=Fs=2500N×20m=5×104J 拉力做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）有用功为4×104J； （2）拉力F的功率为l000W； （3）滑轮组的机械效率为80%。 11．（1）2.7J；（2）0.6W；（3）64% 【详解】解：（1）小雨用甲图所示滑轮组把重5.4N的物块匀速提升了0.5m，则滑轮组提升物块时做的有用功为 （2）由图乙可知，6s内拉力F做的功为3.6J，拉力F的功率为 （3）由图甲可知n＝3，根据可知，拉力F为 不计绳重和摩擦时，有，所以动滑轮的重力为 小雨用该滑轮组匀速提升另一重为3.2N的物体时的机械效率为 答：（1）小雨用滑轮组提升物块时做的有用功为2.7J； （2）小雨用滑轮组提升物块时拉力F的功率为0.6W； （3）小雨用该滑轮组匀速提升另一重为3.2N的物体时的机械效率为64%。 12．（1）10N；（2）0.4m/s；（3）475N 【详解】解：（1）衣服和衣架受到的重力为 G＝mg＝5kg×10N/kg＝50N 由图知，承担衣服及衣架重力的绳子有4股，因为，所以动滑轮和杆的总重为 G0＝nF﹣G＝4×15N﹣50N＝10N （2）手拉下绳子的长度为 s＝4h＝4×0.5m＝2m 手拉绳子的速度为 （3）所挂衣服和衣架总质量为9kg时，衣服和衣架总重力为 G′＝m′g＝9kg×10N/kg＝90N 此时小丽施加的拉力为 　　 由于作用力和反作用力大小相等，所以绳子对小丽的拉力 F绳＝F′＝25N 而 G人＝N地+F绳 所以 N地＝G人﹣F绳＝500N﹣25N＝475N 由于作用力和反作用力大小相等，所以小丽对地面的压力 F压＝N地＝475N 答：（1）动滑轮和杆的总重力为10N； （2）小丽拉动绳子自由端的速度为0.4m/s； （3）所挂衣服和衣架总质量为9kg时，小丽对地面的压力为475N。 13．（1）7200J；（2）；（3）7500Pa 【详解】解：（1）滑轮组提升重物所做的有用功 （2）由可得，物体上升的时间 由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，则滑轮组的机械效率 （3）由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离 由可得，绳子自由端的拉力 小宇匀速提升物体M时对地面的压力 人对地面的压强 答：（1）滑轮组提升重物所做的有用功为7200J； （2）滑轮组提升重物的机械效率为； （3）小宇匀速提升物体M时地面的压强为7500Pa。 14．（1）0.24m/s；（2）96W；（3）75% 【详解】解：（1）由图知，承担物重的绳子股数n＝2，绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度 （2）根据 可知，拉力F的做功功率为 （3）物体的重力为 滑轮组的机械效率为 答：（1）绳自由端移动的速度为0.24m/s； （2）拉力F的做功功率为96W； （3）滑轮组的机械效率为75%。 15．（1）  ，1200J；（2）83%；（3）90W 【详解】解：（1）因为不计滑轮重、绳重和摩擦，所以，则承担动滑轮绳子的股数 由图可知，在“一动一定”的情况下，承担动滑轮的绳子股数最多为3股，因此实际承担动滑轮的绳子股数n=3；根据“奇动偶定”的原则，从动滑轮开始绕滑轮组，如下图所示：    根据可知，滑轮组的总功 （2）拉力做的有用功 故滑轮组的机械效率 （3）不计绳重和摩擦，则动滑轮重力 将重为800N的物体提升时，此时的拉力 拉力做功 拉力的功率 答：（1）见解答图；滑轮组的总功为1200J； （2）该滑轮组的机械效率为83%； （3）用该滑轮组将重为800N的物体在10s内匀速提升1m时，拉力的功率为90W。 16．（1）1200J；（2）1500J；（3）80% 【详解】解：（1）拉力所做的有用功为 （2）由图可知，承担物重绳子的股数是n=3，则绳子自由端移动的距离为 则拉力所做的总功为 （3）滑轮组的机械效率为 答：（1）滑轮组做的有用功为1200J； （2）总功为1500J； （3）机械效率为80%。 17．（1）1.2×105J；（2）2×103W；（3）30% 【详解】解：（1）因为构件匀速提升，所以牵引力 吊车对钢构件所做的功 （2）吊车对钢构件做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）吊车对钢构件所做的功为1.2×105J； （2）吊车对钢构件做功的功率为2×103W； （3）该吊车的机械效率为30%。 18．（1）1620J；（2）450N；（3）180W 【详解】解：（1）有用功 W有=Gh=810N×2m=1620J （2）由图可知，有2段绳子拉着动滑轮，总功 绳子自由度移动的距离 s=nh=2×2m=4m 拉力的大小为 （3）拉力F的功率 答：（1）有用功是1620J； （2）拉力F是450N； （3）拉力F的功率是180W。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$