中考物理专题复习 小专题（四）有关机械效率的分析与计算练习

1 小专题（四）有关机械效率的分析和计算小专题（四）有关机械效率的分析和计算 1.（2015曲靖）如图所示，用一个长为1.2m的斜面将重为45N的物体沿斜面匀速拉到0.4m的高台上，斜面 的机械效率为60%，则把重物拉上高台做的有用功是18J；物体与斜面间的摩擦力是10N 2.（2016漳州）如图所示，质量不计的木板AB处于水平位置平衡，且可绕O点无摩擦转动OA=0.2m，OB=0. 5m，在A端挂一个重3N的物体甲，另一重2.5N的小滑块乙在水平拉力作用下，以0.1m/s的速度从O点匀速向 右滑动，在此过程中，甲对地面的压力变小（填“变大”、“变小”或“不变”），小滑块在木板上水平 滑动的时间为2.4s 3.(2016天门)陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像，其质量为5.4 t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3 m的高台已知提升雕像时，拉力F的功率为6103 W，绳子自由端移动的速度为0.3 m/s.(g取10 N/kg)求： (1)滑轮组将雕像吊上3 m高台需要的时间t为多少秒？ (2)滑轮组对雕像做的有用功是多少？ (3)提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？ 解：(1)由图可知：n3；则绳子自由端移动的距离： s3 h33 m9 m，根据v 得所用的时间： s t t 30 s s v 9 m 0.3 m/s (2)雕像的重：Gmg5.4103 kg10 N/kg5.4104 N 2 滑轮组对雕像做的有用功：W有用Gh5.4104 N3 m1.62105 J (3)已知拉力F的功率为6103 W，t30 s， 根据P 得拉力做的总功：W总Pt6103 W30 s1.8105 J W t 提升雕像的过程中滑轮组的机械效率：100%100%90% W有用 W总 1.62 105 J 1.8 105 J 4.（2015荆州）在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1200N的物体沿着长L=5m、 高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300N（不计空气阻力）求： （1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？ （2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？ （3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？ 解：（1）知道沿斜面的拉力是300N，斜面的长度是5m，故W总=Fs=FL=300N5m=1500J （2）此时W有=Gh=1200N1m=1200J =80% （3）故W额=W总W有=1500J1200J=300J 根据W额=fL，得到f=60N 5.(2015河北)如图所示，将边长为10 cm的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的A点处，在B点施加力F130 N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0.撤去F1，在B点施加力F2时，合金块对地面 的压强为1.2103 Pa.(OB3OA，g取10 N/kg) (1)画出F2的力臂 (2)求合金块的质量 (3)求F2的大小 3 解：(1) (2)由杠杆的平衡条件：F动l动F阻l阻则GF90 N F1 lOB lOA 30 N 3OA OA 根据Gmg，所以m 9 kg G g 90 N 10 N/kg (3)由于p ，则F支F压pS1.2103 Pa(0.1 m)212 N F S 由于F2与OB的夹角为30，所以F2的力臂l2 OB (GF支)lOAF2l2 则： 1 2 F252 N （GF支） lOA l2 2 （90 N12 N） OA 3 OA 6.(2016邵阳)在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图为了尽快疏通道路，交警只用了30 s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场若故障车被拖离的速度是6 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，该装置的机械效率是80%.求： (1)故障车在30 s内通过的路程； (2)拉力F在30 s内所做的功； (3)故障车在被拖离过程中受到的阻力 解：(1)由v 变形得故障车在30 s内通过的路程：s车vt6 m/s30 s180 m s t (2)由图可知，n3，绳子自由端移动的距离：s绳3s车3180 m540 m拉力F在30s内所做的功： WFs绳500 N540 m2.7105 J (3)由图知，n3，水平滑轮组的机械效率： W有用 W总 fs车 F 3s车 f 3F 所以故障车在被拖离过程中受到的阻力：f3F3500 N80%1 200 N 4 7.（2016咸宁）如图所示，小车在水平面上通过滑轮组提升重物动滑轮重400N与小车连接的 绳子能承受的最大拉力为6000N，小车的最大输出功率为15kW，水平地面上一物体A重1600N， 与地面的接触面积为4m2（不计小车所受摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦）请求 （1）提升前，物体A对水平地面的压强 （2）滑轮组提升重物A时的机械效率 （3）若要使被提升重物以1m/s的速度匀速上升，整个装置工作过程中能提升重物的最大重力 解：（1）提升前，物体A对水平地面的压力：F=G=1600N， 物体A对水平地面的压强：p=400Pa； （2）滑轮组提升重物A时的机械效率：=80%； （3）由图可知，n=3，则小车运动的速度v=3v物=31m/s=3m/s， 根据P=Fv可得，小车能提供的最大拉力：F=5000N， 因为F=（G最大+G动），所以G最大=3FG动=35000N400N=14600N 8.(2016攀枝花)配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3105帕，将配重M用绳系在杠杆的B 端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150 N，动滑轮重90 N，杠杆AB的支点为O，OAOB53，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮 组提升重力为210 N的物体以0.4 m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1105帕(杠杆与绳的重量、滑 轮组的摩擦均不计，g取10 N/kg) 5 (1)求滑轮组的机械效率？ (2)配重M质量是多少千克？ (3)为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是多少牛顿？ 解：(1)根据图示可知，n2，则F (GG动) (210 N90 N)150 N 1 2 1 2 滑轮组的机械效率：100%100%100%100%70% W有用 W总 Gh Fs G 2F 210 N 2 150 N (2)设配重M的底面积为S，质量为m. 由压强公式p 可得：3105 Pa F S GM S 当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力：FA3FG定3150 N150 N600 N 由杠杆平衡条件可得，FBOBFAOA 即FB1 000 N FA OA OB 600 N 5 3 由p 可得： F S 1105 Pa GMFB S GM1 000 N S 联立可得：3 GM GM1 000 N 解得GM1 500 N 由Gmg可得，m150 kg GM g 1