三輪復(fù)習(xí)沖刺2020年中考物理重要考點(diǎn)突破專題06功功率機(jī)械效率的綜合計(jì)算【含解析】

1、專題06功功率機(jī)械效率的綜合計(jì)算一、計(jì)算公式1總功的計(jì)算方法：（1）定義法：W總Fs；（2）W總W有W額；（3）公式法：W總或W總。2有用功的計(jì)算方法：（1）定義法：W有Gh；（2）W有W總W額；（3）公式法：W有W總。3額外功的計(jì)算方法：（1）定義法：W額G額h，W額f額s；（2）W額W總W有；（3）公式法：W額W總（1）。4機(jī)械效率：，。二、分清使用時(shí)不同的狀態(tài)1利用滑輪組豎直提升重物的三種情況：（1）理想情況：不計(jì)動(dòng)滑輪重力，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦，即W額0。FG物/n，1，GhFs（2）半理想情況：計(jì)動(dòng)滑輪的重力，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦，即W額G動(dòng)h。F（G物G動(dòng)）/n，G物/

2、（G物G動(dòng)）（3）實(shí)際情況：計(jì)動(dòng)滑輪的重力、繩重和繩與滑輪間的摩擦（題目不說(shuō)明，表明要考慮）。G物/Fn，F(xiàn)G物/n2利用滑輪組水平拉物體，此時(shí)克服物體受到的摩擦力做功為有用功，與物重、滑輪重?zé)o關(guān)；將上述公式中的G物換成f就行了。理想情況：W有fs，F(xiàn)f/n實(shí)際情況：f/Fn，F(xiàn)f/n3使用斜面提升物體時(shí)，克服物體重力做功為有用功，拉力F做的功是總功，克服摩擦做的功是額外功。W有Gh，W總FL，W額fL，或類型一利用滑輪組拉物體1. 某人站在水平高臺(tái)上用如圖所示的滑輪組提升重物，不計(jì)繩重和摩擦第一次他勻速提升重物G1150 N時(shí)，人豎直向上拉繩的力為F1，人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)為p1；第二次他勻速提升

3、另一重物G2270 N，人豎直向上拉繩的力為F2，人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)為p2.兩次物體勻速上升的速度均為0.5 m/s，人的重力G人500 N，且p1p21415.求：（1）若人的雙腳與高臺(tái)的總接觸面積為4102 m2，當(dāng)人站在高臺(tái)上沒(méi)有拉繩時(shí)，人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)；（2）第一次提升重物時(shí)，克服物體重力做功的功率；（3）第二次提升重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率第1題圖【解析】（1）因?yàn)槿苏驹谒礁吲_(tái)上，所以有F壓G人500 Np1.25104 Pa（2）第一次提升重物時(shí)，由P，WFs，得PFvG1v150 N0.5 m/s75 W（3）第一次提升重物G1時(shí)，F(xiàn)壓F支F1G人（G1G動(dòng)）G人（150 NG動(dòng)）50

4、0 N550 NG動(dòng)第二次提升重物G2時(shí)，F(xiàn)壓F支F2G人（G2G動(dòng)）G人（270 NG動(dòng)）500 N590 NG動(dòng)p1p21415，F(xiàn)壓F壓1415，即，G動(dòng)30 N，在第二次提升重物時(shí)，100%100%100%100%100%90%.2在一次車輛故障處置過(guò)程中，拖車所用裝置簡(jiǎn)化如圖所示。為了盡快疏通道路，交警只用了30 s的時(shí)間，指揮拖車在水平路面上將質(zhì)量是1.5 t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場(chǎng)。若故障車被拖離的速度是6 m/s，繩子自由端的拉力F是500 N，該裝置的機(jī)械效率是80%。求：（1）故障車在30 s內(nèi)通過(guò)的路程。（2）拉力F在30 s內(nèi)所做的功。（3）故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力

5、。第2題圖【解析】（1）由v得故障車在30 s內(nèi)通過(guò)路程s車vt6 m/s30 s180 m（2）由圖可知n3，繩子自由端移動(dòng)的距離s繩3s車3180 m540 m，拉力F在30 s內(nèi)所做的功WFs繩500 N540 m2.7105 J（3）由圖知，n3，水平滑輪組的機(jī)械效率，所以故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力f3F3500 N80%1 200 N3. 一名體重為560 N、雙腳與地面接觸面積為0.04 m2的學(xué)生站在水平地面上，用如圖所示的滑輪組，在20 s內(nèi)將600 N的重物勻速提升1 m（繩重及繩與滑輪之間的摩擦不計(jì)）（1）請(qǐng)畫出滑輪組的繞線當(dāng)這名學(xué)生未提重物時(shí)，他站在地面上對(duì)地面的壓強(qiáng)

6、多大？（2）若勻速提升重物的過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率是75%，拉力的功率多大？（3）若用該滑輪組將800 N的重物勻速提起1 m，機(jī)械效率又是多大？第3題圖【解析】（1）根據(jù)題意可得滑輪組的繞線方式如答圖所示；學(xué)生站立時(shí)對(duì)地面的壓力為：FG560 N，站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為：p1.4104 Pa.第3題答圖（2）因?yàn)?00%100%，所以拉力為：F繩100%100%400 N，拉力功率為：P40 W；（3）因?yàn)镕繩（G動(dòng)G物），所以動(dòng)滑輪的重量為：G動(dòng)nFG物2400 N600 N200 N機(jī)械效率為：100%100%100%100%80%.4如圖所示，利用滑輪組裝置勻速拉動(dòng)水平面上的物體。已知

7、物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為重力的0.1倍，物體被勻速拉動(dòng)的距離為1 m。當(dāng)物體質(zhì)量為2 kg時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦。求：（1）物體質(zhì)量為2 kg時(shí)，在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力。（2）動(dòng)滑輪的重力。（3）若物體質(zhì)量為10 kg，以0.1 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的功率。第4題圖【解析】（1）f0.1G0.1mg0.12 kg10 N/kg2 N（2）W有fs2 N1 m2 J，W額G動(dòng)hG動(dòng)1 m，由得50%，解得G動(dòng)2 N（3）當(dāng)m10 kg時(shí)，拉物體前進(jìn)的力F0.1G總0.110 kg10 N/kg10 N，F(xiàn)（FG動(dòng)）（10 N2 N）4 N，

8、PFvF3v物4 N30.1 m/s1.2 W5. 如圖所示，小車在水平面上通過(guò)滑輪組提升重物，動(dòng)滑輪重400 N，與小車連接的繩子能承受的最大拉力為6 000 N，小車的最大輸出功率為15 kW.水平地面上一物體A重1 600 N，與地面的接觸面積為4 m2（不計(jì)小車所受摩擦阻力、繩重及滑輪組的摩擦）請(qǐng)求：（1）提升前，物體A對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；（2）滑輪組提升物體A時(shí)的機(jī)械效率；（3）若要使被提升的重物以1 m/s的速度勻速上升，整個(gè)裝置工作過(guò)程中能提升重物的最大重力第5題圖【解析】（1）p400 Pa（2）100%100%100%80%（3）小車運(yùn)動(dòng)的速度為v31 m/s3 m/s小車能提

9、供的最大拉力Fmax5 000 N最大拉力小于繩子能承受的最大拉力，所以工作過(guò)程中能提升最大重力為Gmax3FG動(dòng)35 000 N400 N14 600 N6. 在一次車輛故障處置過(guò)程中，拖車所用裝置簡(jiǎn)化如圖，為了盡快疏通道路，交警只用了30 s的時(shí)間，指揮拖車在水平路面上將質(zhì)量是1.5 t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場(chǎng)若故障車被拖離的速度是6 m/s，繩子自由端的拉力F是500 N，該裝置的機(jī)械效率為80%.求：（1）故障車在30 s內(nèi)通過(guò)的路程；（2）拉力F在30 s內(nèi)所做的功；（3）故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力第6題圖【解析】（1）根據(jù)svt可得，故障車在30 s內(nèi)通過(guò)的路程為：svt6 m/

10、s30 s180 m.（2）根據(jù)WFs可得，拉力F在30 s內(nèi)做的功為：WFs500 N180 m32.7105 J，（3）根據(jù)100%可得：80%；解得f1 200 N，即所受阻力為1 200 N.類型二利用組合機(jī)械提升物體7某工人用如圖所示的裝置把一重為1200 N的箱子從斜面底端勻速拉到頂端用時(shí)10 s，已知斜面長(zhǎng)6 m、高2 m，此裝置的機(jī)械效率為80%（滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計(jì)）。求：（1）拉力F。（2）拉力F做功的功率。（3）箱子和斜面間的摩擦力。第7題圖【解析】（1）由圖可知滑輪裝置是一個(gè)動(dòng)滑輪，繩端移動(dòng)的距離s2s26 m12 m；有用功W有用Gh1 200 N2

11、 m2 400 J，根據(jù)可得，所以F250 N（2）拉力做的功W總Fs250 N12 m3 000 J，拉力的功率P300 W（3）因?yàn)閃總W有用W額，所以克服摩擦力做的額外功W額W總W有用3 000 J2 400 J600 J，根據(jù)WFs可得，摩擦力f100 N8配重M單獨(dú)置于水平地面上靜止時(shí)，對(duì)水平地面壓強(qiáng)為3105 Pa，將配重M用繩系于杠桿的B端，在杠桿的A端懸掛一滑輪組，定滑輪重150 N，動(dòng)滑輪重90 N，杠桿AB的支點(diǎn)為O，OAOB53，由這些器材組裝成一個(gè)重物提升裝置，如圖所示，當(dāng)工人利用滑輪組提升重力為210 N的物體以0.4 m/s的速度勻速上升時(shí)，杠桿在水平位置平衡，此時(shí)

12、配重M對(duì)地面壓強(qiáng)為1105 Pa。（杠桿與繩的重量、滑輪組的摩擦均不計(jì)，g取10 N/kg）（1）求滑輪組的機(jī)械效率。（2）配重M的質(zhì)量是多少千克？（3）為使配重M不離開(kāi)地面，人對(duì)繩的最大拉力是多少牛頓？第8題圖【解析】（1）70%（2）繩子末端拉力F人（G物G動(dòng)）（210 N90 N）150 N，杠桿A端受到定滑輪拉力FAG定3F人150 N3150 N600 N，根據(jù)杠桿的平衡條件FAOAFBOB，M對(duì)B端拉力FBFA600 N1 000 N，設(shè)配重M的質(zhì)量為m、與地面的接觸面積為S，M放在水平地面時(shí)，由p得1105 Pa，3105 Pa，以上兩式聯(lián)解得m150 kg；（3）當(dāng)M對(duì)地面的壓

13、力剛好為零時(shí)，則GMOBFA大OA，F(xiàn)A大GM150 kg10 N/kg900 N，由FA大G定3F人大有900 N150 N3F人大，F(xiàn)人大250 N類型三綜合計(jì)算9某工人使用如圖甲所示的滑輪組勻速提升浸沒(méi)在水中的實(shí)心物體A，拉力的功率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，已知?jiǎng)踊喌闹亓?0 N，物體勻速上升的速度始終為1 m/s。（不計(jì)繩重，摩擦及阻力，水1103 kg/m3，g取10 N/kg）求：（1）物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力。（2）物體的密度。（3）物體浸沒(méi)在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率。第9題圖【解析】（1）由圖甲可知，n2，則拉力F拉繩的速度v2vA21 m/s2 m/s；由圖乙可知，圓柱體A

14、離開(kāi)水面后拉力F的功率P420 W，由PFv得，繩子自由端的拉力F210 N；不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力F（GAG輪），A的重力GA2FG輪2210 N60 N360 N；由圖乙可知，圓柱體A浸沒(méi)水中拉力F的功率P300 W，由PFv得，繩子自由端的拉力F150 N，不計(jì)繩重、摩擦及阻力，拉力F（GAF浮G輪），150 N（360 NF浮60 N），解得F浮120 N（2）由F浮水gV排得A的體積VV排1.2102 m3；A的質(zhì)量mA36 kg，A的密度A3103 kg/m3（3）物體浸沒(méi)在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率100%80%10. 在一底面積為 4 m2的圓柱形深井底部，有一體積為2 m3，

15、密度為1104 kg/m3的貴重物體，現(xiàn)用如圖所示的裝置將其打撈上來(lái)若牽引車以0.6 m/s的速度勻速向右行駛，通過(guò)滑輪組將物體由井底開(kāi)始往上拉，30 s后井底受到的水的壓強(qiáng)恰好變化了2.5103 Pa（忽略動(dòng)滑輪和繩子的重力及滑輪與繩子之間的摩擦，g取10 N/kg）求：（1）物體的重力；（2）物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力；（3）牽引車行駛了30s后，物體被提升的高度；（4）物體未露出水面前，物體受到繩子拉力的功率；（5）牽引車行駛了30s時(shí)，牽引車對(duì)繩子的拉力第10題圖【解析】（1）G物m物g物V物g1104 kg/m32 m310 N/kg2105 N（2）F浮水gV排1.0103 kg/

16、m310 N/kg2 m32104 N（3）牽引車通過(guò)的路程svt0.6 m/s30 s18 m物體提升的高度h9 m（4）物體露出水面前，由平衡條件得F拉G物F浮2105 N2104 N1.8105 Nv物v0.6 m/s0.3 m/s物體受到繩子拉力的功率PF拉v物1.8105 N0.3 m/s5.4104 W（5）由pgh得水面下降的深度：h0.25 m此時(shí)物體露出水面的體積VhS0.25 m4 m21 m3物體浸在水面下的體積V排V物V2 m31 m31 m3物體受到的浮力F浮水gV排1.0103 kg/m310 N/kg1 m31104 N牽引車對(duì)繩子的拉力F（G物F浮）（2105

17、N1104 N）9.5104 N11某人站在水平高臺(tái)上用如圖所示的滑輪組提升重物，不計(jì)繩重和摩擦。第一次他勻速提升重物G1150 N時(shí)，人豎直向上拉繩的力為F1，人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)為p1；第二次他勻速提升另一重物G2270 N時(shí)，人豎直向上拉繩的力為F2，人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)為p2。兩次物體勻速上升的速度均為0.5 m/s，人的重力G人500 N，且p1p21415。求：（1）若人的雙腳與高臺(tái)的總接觸面積為4102 m2，當(dāng)人站在高臺(tái)上沒(méi)有拉繩時(shí)，人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)。（2）第一次提升重物時(shí)，克服物體重力做功的功率。（3）第二次提升重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率。第11題圖【解析】（1）p人1.25104 Pa（2）PG1v150 N0.5 m/s75 W（3）人對(duì)繩拉力F（GG動(dòng)），人對(duì)高臺(tái)的壓力F壓G人（GG動(dòng)），對(duì)高臺(tái)壓強(qiáng)p，第一次提G1150 N時(shí)，p1，同理第二次提G2270 N時(shí)，p2，且p1p21415，三式綜合聯(lián)解得G動(dòng)30 N，則第二次提重物時(shí)，滑輪組效率290%12. 某工人使用如圖所示的滑輪組勻速提升浸沒(méi)在水中的實(shí)心物體A，拉力的功率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，已知?jiǎng)踊喌闹亓?0 N，物體勻速上升的速度始終為1 m/s（不計(jì)繩重、摩擦及阻力，水1103 kg/m3，g10 N/kg