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.
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