辽宁2018年中考物理总复习微专题三功功率机械效率的计算考点跟踪突破训练(有答案)

微专题三 功、功率、机械效率的计算

(分值：55分 建议时间：60分钟)

1．(7分)(2017潍坊)如图所示，斜面长s ＝1.5m ，高h ＝0.3m.建筑工人将重G ＝500N 的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F ＝150N.忽略绳子重力．求：

(1)该过程拉力F 做的功； (2)该装置的机械效率；

(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小．

解：(1)该过程拉力F 做的功W 总＝Fs ＝150 N ×1.5 s ＝225J (2)有用功W 有＝Gh ＝500 N ×0.3 s ＝150J

该装置的机械效率η＝W 有W 总×100%＝150J

225J

×100%＝66.7%

(3)额外功W 额＝W 总－W 有＝225J －150J ＝75J 货物箱在斜面上受的摩擦力大小

f 摩＝W 额s ＝751.5

＝50N

2．(8分)(2017安顺)小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg ，在F ＝50N 的拉力作用下，货箱以0.1m/s 的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f 为货箱重的0.2倍．求：

(1)货箱的重力是多少？ (2)拉力F 的功率是多少？

(3)货箱运动了1min ，克服摩擦所做的功是多少？ (4)此滑轮组的机械效率是多少？

解：(1)G ＝mg ＝60kg×10N/kg ＝600N (2)v 绳＝3v 物＝3×0.1m/s ＝0.3m/s P ＝Fv 绳＝50N×0.3m/s ＝15W (3)s 物＝v 物t ＝0.1m/s×60s ＝6m

W ＝fs 物＝0.2Gs 物＝0.2×600N×6m ＝720J (4)W 总＝Fs 绳＝F·3s 物＝50N×3×6m ＝900J

η＝W W 总×100%＝720J 900J

×100%＝80%

3．(7分)(2017重庆A 卷)图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙．轻质杠杆的支点O 距左端l 1＝0.5m ，距右端l 2＝0.2m.在杠杆左端悬挂质量为2kg 的物体A ，右端挂边长为0.1m 的正方体B ，杠杆在水平位置平衡时，正方体B 对地面的压力为20N.求：

(1)此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿？ (2)正方体B 的密度为多少千克每立方米？

(3)若该处为松软的泥地，能承受的最大压强为4×103

Pa ，为使杠杆仍在水平位置平衡，物体A 的重力至少为多少牛顿？

解：(1)A 的重力：G A ＝m A g ＝2kg×10 N/kg ＝20 N

A 受力平衡，绳子对A 的拉力大小等于A 受到的重力：F 1＝G A ＝20 N

(2)由杠杆平衡条件F 1l 1＝F 2l 2可得：杠杆右端所受的拉力大小F 2＝F 1l 1l 2＝20 N×0.5 m

0.2 m

＝50 N

B 受力平衡：G B ＝F 支＋F 2＝20 N ＋50 N ＝70 N

B 的质量为：m B ＝G B g B ＝70 N

10 N/kg ＝7 kg

B 的密度为：ρ＝m B V ＝7 kg （0.1m ）

3＝7×103 kg/m 3

(3)B 受到的地面对它的支持力最大为：F′支＝F 压＝pS ＝4×103Pa ×(0.1m )2

＝40 N B 受力平衡：F′2＝G B －F′支＝70 N －40 N ＝30 N

A 的重力最小值为：G 最小＝F 最小＝F′2l 2l 1＝30 N×0.2 m

0.5 m

＝12 N

4．(7分)(2017大庆)如图所示，在水平地面上放着物体A ，A 与地面的接触面积为0.14m 2

，对地面的压强为3000Pa ，用滑轮组匀速提升物体A 时，滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦，g ＝10N/kg)求：

(1)(2)

3000Pa×0.14m 2

＝420N ，物体A 的质

量：m A ηG ＋G 轮×100%＝420N 420N ＋G

(2)的速度匀速上升5s ，则物体＝1m

2×1m ＝2m ，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：A ＋G 轮)＝

1

2

×(500J

5．的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计．(g ＝(1)动滑轮受到的重力(或物重(2)内将货物匀速向上提高了6m ，作用在钢绳上的拉力为 (3)(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？

解：(2)由图可知 n ＝3

W ＝Fs ＝3Fh ＝7200J

P ＝W

t

＝120W (3)由图像可知：当G ＝300N 时，η＝60%

F ＝（

G 物＋G 动）3＝（300N ＋G 动）3

η＝W 有W 总＝G 物

3F

解得：G 动＝200N

(4)工人对绳子自由端的最大拉力为 F ＝G 人＝m 人g ＝600N

能够提升货物的最大重力为 G 物＝3F －G 动＝1600N

机械效率的最大值η＝W 有W 总＝G 物3F ＝1600N

1800N

＝88.9%

6．(9分)(2016呼和浩特)近年来，人们致力于研发以电池为动力的纯电动汽车，期望更加节能环保、安全而高效，并取得了长足的进步，对于某成熟品牌的电动汽车，已知其质量恒为m ，在水平路面上行进过程中所受阻力恒定(不计空气阻力)．

(1)该汽车匀速爬上倾角为30°的斜坡时，汽车的动能_不变_，重力势能_增大_，机械能_增大_(选填“增大”、“减小”或“不变”)；

(2)若斜坡长为L ，爬坡速度为v 1，求：汽车爬坡所用时间；

(3)如果该汽车以v 2的速度在水平路面上匀速行驶，且牵引力的功率为P ，行驶t 2时间内，消耗的电能为E ，求：这个过程中，摩擦阻力大小及汽车的效率；

(4)若汽车在相同的水平路面上以1

2v 2的速度匀速行驶时间为t 3，试求牵引力在t 3时间内做的功．

解：(2)汽车爬坡的时间t ＝s v ＝L

v 1

(3) 匀速运动时牵引力等于阻力P ＝Fv 2＝fv 2，f ＝P

v 2

，汽车克服阻力做功W 有＝Pt 2，W 总＝E ，所以汽车

的效率η＝W 有W 总×100%＝Pt 2

E

×100%

(4)因为汽车阻力恒定，第(3)问算得f ＝P v 2，当速度为v 22，在时间t 3内通过的路程s ＝vt ＝v 2

2

t 3，所以牵

引力做的功W ＝fs ＝P v 2·v 22·t 3＝1

2

Pt 3

7．(9分)(2017广西四市联考)如图所示是利用电子秤监控水库水位的模拟装置，由长方体A 和B 、滑

轮组、轻质杠杆CD 、电子秤等组成，杠杆始终在水平位置平衡．已知OC ∶OD ＝1∶2，A 的体积为0.02m 3

，A

重为400N ，B 重为150N ，动滑轮重为100N ，不计绳重与摩擦(ρ水＝1×103kg/m 3

)．求：

(1)A 的密度；

(2)单独使用该滑轮组在空气中匀速提升A 时的机械效率； (3)水位上涨到A 的上表面时，A 受到的浮力； (4)水位上涨过程中，电子秤所受的最大压力．

解：(1)A 的质量m A ＝G A g ＝400N

10N/kg

＝40kg

ρA ＝m A V A ＝40kg 0.02m

3＝2×103kg/m 3