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

【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：
(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）
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%
(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．
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：
（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：
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：
【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%。
（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。
（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）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；
【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
（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：
（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%
（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？
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；
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： ；
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】
(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：
（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
（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%