中考物理一轮复习力学 机械效率计算题专题练习 有答案和解析 共14题.docx

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中考物理一轮复习力学机械效率计算题专题练习有答案和解析共14题

机械效率计算题专题练习有答案和解析共14题

1．如图是用动滑轮提升贷物A的示意图。

用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。

求：

（1）提升贷物所做的有用功W有；

（2）拉力通过的距离及拉力的功率P；

（3）动滑轮的机械效率η。

2．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，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：

（1）拉力F在30s内所做的功；

（2）整个装置的机械效率．

3．如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。

质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25cm2。

求：

（1）当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？

（g取10N/kg）

（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104J的功，拉力Fb是多大？

（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？

4．如图甲所示，重为16N、底面积是40cm2的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m。

拉力做的功随时间变化的图象如图乙所示。

物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍。

求：

（1）物体A静止在水平地面时对地面的压强

（2）5s内拉力F对物体A做的有用功

（3）滑轮组的机械效率

5．一个边长为20cm，质量为20kg的正方体石块静止在水平地面上。

工人用如图所示的滑轮组将石块在10s内匀速提升5m，工人施加的动力F为125N．求：

（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）

（1）石块静止在水平地面时，它对地面的压强是多大？

（2）滑轮组对石块做了多少功？

（3）人对滑轮组做功的功率是多少？

（4）该滑轮组的机械效率是多少？

6．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。

已知重物A的底面积为2m2，质量是2.4t．当与滑轮相连的每段绳子上的拉力为3×103N时，静止在水平地面的重物A对地面的压强比它没有受到拉力时减小了4×103Pa．不计绳重及轮与轴间的摩擦，g取10N/kg，求：

（1）动滑轮所受重力G动；

（2）当重物A匀速上升时，滑轮组的机械效率η。

7．如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，若每次重物均以0.4m/s的速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。

当吊起质量为270kg的重物A时，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为90%，取g＝10N/kg。

求：

（1）拉力F的大小。

（2）动滑轮所受的重力。

（3）拉力F的功率P。

8．如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。

桶的质量忽略不计，g取10N/kg。

（1）求桶中水的质量。

（2）求这桶水对地面的压强。

（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。

9．如图所示，用滑轮组拉重400N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动，滑轮组的机械效率为80%运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N，人对地面的压强为2×104Pa．（不计绳重、滑轮摩擦），地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上．已知人与地的接触面积为300cm2．求：

（1）拉力的功率；

（2）动滑轮的重力；

（3）人的重力．

10．如图所示，为方便残疾人上下台阶，一些公共场所设计了残疾人专用通道（如图所示），其实质是斜面．小明将重750N的人和轮椅沿8m长的斜面推上1m高的平台，沿斜面所用的推力为125N，所用时间为10s．试求：

（1）该斜面的机械效率．

（2）推力的功率．

（3）若斜面的机械效率为η，将轮椅匀速推上斜面时所需的推力为F，轮椅与斜面间的摩擦力为f，试推导：

f＝（1-η）F．

11．如图所示，重为800N的物体放在水平地面上，物体的底面积为0.04m2，搬运工人用重为240N滑轮组将物体匀速提升，工人所用的拉力F为400N，物体在10s上升了4m。

求：

（1）未提物体时，物体对水平地面的压强。

（2）滑轮组的机械效率为多少？

（3）拉力F所做的功的功率为多少W？

12．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图1的装置，已知斜面长为6m，高为3m，且固定在在水平面上。

运送货物时，工人用200N的力拉绳子，将重为500N的货物在20s内沿斜面由底部拉到顶端，求此过程中：

（1）工人拉力的功率；

（2）该装置的机械效率；

（3）若不用斜面直接用滑轮组将货物匀速拉起来，如图2，每个滑轮重为20N，不计绳子与滑轮之间的摩擦，求拉力的大小。

13．如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B．完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力．已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，（g＝10N/kg）．求：

（1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少．

（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A的密度是多少．

（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时，物体B最多露出多少体积时绳子将断裂．

14．质量为550kg、体积为0.1m3的一只密封箱子沉没于水面下5m深处，工人们用如图所示的滑轮组打捞箱子．求：

（1）5m深处水产生的压强；

（2）箱子完全浸没在水中时受到的浮力；

（3）箱子在水中被匀速提起时，所用的拉力F为2×103N，滑轮组的机械效率？

参考答案

1．

（1）1000J；

（2）4m、120W；（3）83.3%

【解析】

【分析】

利用W=Gh求提升货物所做的有用功；

（2）使用动滑轮时，n=2，拉力端通过的距离s=2h，利用W=Fs求拉力F做的总功；再利用P=

求拉力做功的功率；

（3）动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比。

【详解】

（1）提升货物所做的有用功：

W有用=Gh=500N×2m=1000J；

（2）使用动滑轮时，n=2，拉力端通过的距离：

s=2h=2×2m=4m，

拉力F做的总功：

W总=Fs=300N×4m=1200J；

拉力做功的功率：

P=

=

=120W；

（3）动滑轮的机械效率：

η=

=

×100%≈83.3%。

答：

（1）提升货物所做的有用功为1000J；

（2）拉力通过的距离、拉力的功率分别为4m、120W；

（3）动滑轮的机械效率为83.3%。

【点睛】

本题考查了使用动滑轮时功、功率、机械效率的计算，属于基础题目。

2．

（1）2.25×105J　

（2）78.4%

【解析】

【详解】

（1）．由图知道，绳子的有效段数为n=3，所以，

v绳=nv物＝3×5m/s＝15m/s，

由P=Fv知道，拉力F的功率是：

P=Fv绳=500N×15m/s=7500W=7.5×103W，

由W＝Pt知道，拉力在30s的时间内所做的功是：

W=Pt＝7.5×103W×30s＝2.25×105J；

（2）．故障车的重力是：

G=mg=1.5×103kg×9.8N/kg＝1.47×104N，

故障车受到的阻力是：

f=0.08G=0.08×1.47×104N＝1.176×103N，

由

知道，整个装置的机械效率是：

.

答：

（1）．拉力F在30s内所做的功是2.25×105J；

（2）．整个装置的机械效率是78.4%．

3．

（1）1.2×104Pa

（2）2000N（3）60%

【解析】

【详解】

（1）．货箱的重力：

G=mg=360kg×10N/kg=3600N，

对地面的压力：

F=G

Fa=3600N

600N=3000N,

货箱对地面的压强：

p=

=

=1.2×104Pa

（2）．已知W=2.4×104J,s=12m

拉力Fb=

=

=2000N

（3）．W有用=W-W额=2.4×104J-9.6×103J=1.44×104J

η=

×100%=

×100%=60%．

答：

（1）．材料对地面的压强为1.2×104Pa；

（2）．拉力Fb是2000N．

（3）．滑轮组的的机械效率为60%．

4．

（1）4000Pa；

（2）2J；（3）80%。

【解析】

【详解】

（1）物体A对水平地面的压力为F＝G＝16N，则其对地面的压强为p＝

＝

＝4000Pa。

（2）由于物体被水平拉动，所以拉力克服物体受的摩擦力做的功为有用功。

物体受到的摩擦力为f＝0.25G＝0.25×16N＝4N。

则5s内做的有用功为W有＝fs＝4N×0.5m＝2J。

（3）由图乙所示图象可知，在5s内拉力做的总功为W总＝2.5J，则滑轮组的机械效率为η＝

＝

＝80%。

5．

（1）5×103Pa

（2）1000J（3）125W（4）80%

【解析】

【详解】

（1）提升前，石块静止在水平地面上时对地面的压力是：

F压＝G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，

石块对地面的压强：

；

（2）滑轮组对石块做的功是：

W有用＝Gh＝200N×5m＝1000J；

（3）由图知道，承担物重是绳子的段数是n=2，所以，

s＝2h＝2×5m＝10m，

人对滑轮组做的总功是：

W总＝Fs＝125N×10m＝1250J，

人对滑轮组做功的功率是：

；

（4）滑轮组的机械效率是：

。

答：

（1）石块静止在水平地面时，它对地面的压强是5×103Pa；

（2）滑轮组对石块做了1000J的功；

（3）人对滑轮组做功的功率是125W；

（4）该滑轮组的机械效率是80%。

6．

（1）1×103N

（2）96%

【解析】

【详解】

（1）重物对地面减小的压力：

ΔF压=ΔpS=4×103Pa×2m2=8×103N，重物对地面减小的压力等于滑轮组对重物的拉力F拉，则F拉=ΔF压=8×103N，而使用滑轮组的拉力：

F=

（F拉+G动），则动滑轮的重力：

G动=3F﹣F拉=3×3×103N-8×103N=1×103N；

（2）物体A的重力：

GA=mAg=2.4×103kg×10N/kg＝2.4×104N；

不计绳重及轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率：

η=

=96%。

答：

（1）动滑轮所受重力为1×103N；

（2）当重物A匀速上升时，滑轮组的机械效率为96%。

7．

（1）1000N；

（2）300N；（3）1200W。

【解析】

【详解】

（1）重物的重力：

GA＝mg＝270kg×10N/kg＝2700N，由图可知，n＝3，由

可得，拉力的大小：

；

（2）滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，由

可得，动滑轮所受的重力：

G动＝nF﹣GA＝3×1000N﹣2700N＝300N；

（3）绳端移动的速度：

v绳＝nv物＝3×0.4m/s＝1.2m/s，拉力F的功率：

P＝Fv绳＝1000N×1.2m/s＝1200W。

8．

（1）10kg；

（2）500Pa；（3）83.3%

【解析】

【详解】

（1）水的体积V＝0.01m3，水的质量：

；

（2）这桶水所受的重力：

桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：

这桶水对地面的压强：

；

（3）由图知，承担物重的绳子股数n＝3，则滑轮组的机械效率：

；

答：

（1）这桶水的质量为10kg；

（2）桶对地面的压强为500Pa；（3）滑轮组的机械效率为83.3%。

9．

（1）5W

（2）50N（3）725N

【解析】

【详解】

（1）因为物体A沿水平方向速度匀速运动，所以二力平衡滑轮组对物体的拉力等于摩擦力，分析图中的装置可知，摩擦阻力由2段绳子承担，且滑轮组的机械效率为80%，则

，绳子自由端移动的速度为

，拉力的功率为

；

（2）F=125N，则所用的总的拉力为125N×2=250N，动滑轮的重G轮=F总-f=250N-200N=50N；

（3）人拉绳时对地面的压力F=Ps=20000Pa×300×10-4m2=600N，人的重力G=600N+125N=725N．

10．

（1）75%；

（2）100W；（3）详见解析

【解析】

【详解】

（1）推力做的有用功：

W有用=Gh=750N×1m=750J，

总功：

W总=Fs=125N×8m=1000J，

斜面的机械效率：

η=

=75%；

（2）推力的功率：

P=

=100W；

（3）利用斜面做的额外功W额＝fs，

有用功W有=W总-W额=Fs-fs，

斜面的机械效率：

η=

，

解得：

f=（1-η）F．

答：

（1）该斜面的机械效率为75%；

（2）推力的功率为100W；

（3）推导过程同上．

11．

（1）20000Pa；

（2）66.7%；（3）480

【解析】

【详解】

（1）未提物体时，物体对水平地面的压力是：

F=G=800N，又因为物体的底面积为0.04m2，所以，物体对水平地面的压强是：

=20000Pa；

（2）由图知道，n=3，故s=3h=3×4m=12m，拉力F所做的功是：

W总=Fs=400N×12m=4800J，

克服物体重力做的功是：

W有用=Gh=800N×4m=3200J，所以，滑轮组的机械效率是：

（3）拉力F所做的功的功率是：

。

12．

（1）120W；

（2）62.5%；（3）260N。

【解析】

【详解】

（1）由图1知，n＝2，则绳子自由端移动距离：

s绳＝2s物＝2×6m＝12m，工人所做总功：

W总＝Fs绳＝200N×12m＝2400J，工人拉力的功率：

P＝

＝

＝120W；

（2）有用功：

W有用＝Gh＝500N×3m＝1500J，该装置的机械效率：

η＝

×100%＝

×100%＝62.5%；

（3）图2中，n＝2，不用斜面直接用滑轮组将货物匀速拉起来，此时的拉力：

F′＝

（G+G动）＝

×（500N+20N）＝260N。

13．

（1）1000N

（2）600W（3）2.5×103kg/m3（4）25dm3

【解析】

【分析】

【详解】

（1）．滑轮的重力是：

G动＝m动g＝20kg×10Nkg＝200N

由图知道，有三段绳子承担物重，n＝3，

所以，物体A的重力是：

GA＝1000N

绳子自由端移动的速度是：

v＝nv'＝3×＝0.5m/s＝1.5m/s；

工人拉力的功率是：

P＝Fv＝400N×1.5m/s＝600W．

（2）．物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力是：

F'＝GA﹣F浮＝1000N﹣ρ水gVA，

滑轮组的机械效率是：

=75%

代入数据解得：

VA＝4×10﹣2m3

又因为GA＝ρAgVA，所以，

ρA＝2.5×103kg/m3

（3）．物体B的重力是：

GB＝ρBgVB＝2.5×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣3m3＝1250N

绳子即将断裂时的拉力是：

解得：

F'浮＝250N，

由阿基米德原理知道，此时排开水的体积是：

＝2.5×10﹣2m3＝25dm3

物体B最多露出的体积是：

V露＝VB﹣V排＝50dm3﹣25dm3＝25dm3．

答：

（1）．物体A的重力是1000N，工人拉力的功率是600W．

（2）．物体A的密度是2.5×103kg/m3．

（3）．物体B最多露出25dm3时绳子将断裂．

14．

（1）4.9×104Pa；

（2）980N；（3）73.5%．

【解析】

【分析】

（1）已知箱子在水中的深度，根据公式p=ρgh求出水产生的压强．

（2）物体完全浸没时排开液体的体积和本身的体积相等，根据阿基米德原理求出箱子完全浸没在水中时受到的浮力．

（3）由图可知绳子的有效股数为3，箱子在水中被匀速提起时，滑轮组对物体的拉力F′等于箱子的重力G=mg减掉受到的浮力F浮，根据滑轮组的机械效率公式

求出滑轮组的机械效率．

【详解】

（1）5m深处水产生的压强：

p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×5m=4.9×104Pa；

（2）箱子完全浸没时：

F浮=ρgV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N；

（3）由图可知n=3，

箱子在水中被匀速提起时，滑轮组对物体的拉力：

F′=G-F浮=mg-F浮=550kg×9.8N/kg-980N=4410N，

滑轮组的机械效率：

η=

=

=

=

=

=73.5%．

【点睛】

本题考查了液体压强、浮力、重力、机械效率的计算，关键是公式及其变形式的灵活运用，要注意滑轮组对物体的拉力等于箱子的重力减掉受到的浮力．