综合计算题（1.3）__有关机械效率的综合题

1 9 题型之三题型之三 有关机械效率的综合题有关机械效率的综合题 功与能内容包罗万象 计算公式繁多 形式往往把滑轮 功与功率 机械效 率综合起来 要求我们把握知识间的内在联系 正确应用相应公式进行计算 2014 聊城 一辆重2 10 N的四轮卡车 开进了一段泥泞的道路 不能继续行驶 司机找来一小型拖拉机绳子 动滑轮 采用如图所示装置 拖拉机在绳端 用3 750 N的水平拉力 将汽车以0 2 m s的速度水平匀速拉出泥泞路段 用时10 s 若每一个车轮与地面接触面积为0 05 m 1 求汽车对路面的压强 2 求拉力F做的功和功率 3 若动滑轮的机械效率为80 求汽车所受的阻力 点拨 点拨 1 卡车对地面的压力等于其自身重力 利用压强公式可求 S F p 得汽车对路面的压强 2 利用速度公式变形s vt求出汽车前进的距离 根 据动滑轮特点求出绳子移动的距离 再利用功的计算公式W Fs和求出拉 t W P 力做的功和功率 3 根据机械效率求得有用功 再利用W Fs变形求得牵引 力 汽车匀速前进 牵引力等于车所受的阻力 1 2014 孝感 如图甲所示 滑轮组在竖直向上的拉力F作用下 将重为105 N的物 体匀速提起 在5 s时间内绳子自由端移动的距离为s 3 m 图乙是滑轮组工作时的拉 力 F与绳自由端移动 距离s的关系图 2 9 1 计算物体上升的速度 2 图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 并列式计算出该物理量 3 计算滑轮组提升该重物时的机械效率 2 2014 哈尔滨 如图所示 小机车通过滑轮组提升重物 机车的最大输出功率为10 kW 重物重3 500 N 动滑轮重500 N 机车所受摩擦阻力不计 绳重及滑轮转动时摩擦 忽略不计 1 滑轮组的机械效率是多少 2 若要求重物以1 m s匀速提升 则机车能提升重物的最大重量为多少 3 9 3 2014 昆明 用如图所示的滑轮 使一个铁块以0 2 m s的速度匀速上升了1 m 已知铁块的体积为10 m 求 1 铁块的重力 2 若不计滑轮 绳子的重和摩擦 绳子受到的拉力F 3 拉力F的功率 4 若实际作用于绳子的拉力为50 N 这个滑轮的机械效率 其中 铁 7 9 10 kg m3 g取10 N kg 4 2014 苏州 小华参加体育中考的跳绳考试时 她在1 min内连续跳了150次 获 4 9 得跳绳项目的满分 已知小华的质量为45 kg 每只鞋底与地面的接触面积为150 cm2 跳起时重心升高的平均高度为4 cm g取10 N kg 求 1 小华站在操场上等待时对地面的压强 2 小华跳一次所做的功 3 小华跳绳的平均功率 5 2014 东营 蛟龙号 创造了 中国深度 下潜7 062 m 今年 蛟龙号 将 远赴印度洋探索2 700 m深处活火山的奥秘 已知 海水密度为1 03 10 kg m 声 音在海水中的传播速度是1 500 m s g取10 N kg 求 1 蛟龙号 下潜到2 700 m深度时受到的海水的压强是多少 2 电磁波传播速度大 但是在海水中的传输距离短 母船与 蛟龙号 信息传递要借 助 于声呐 在2 700 m深处的 蛟龙号 收到正上方母船的指令需要多长时间 5 9 3 蛟龙号 到达海底扔掉部分配重后 排开的水所受的重力是5 10 N 它受到 的 浮力是多少 4 任务完成后 起重机把重2 2 10 N的 蛟龙号 吊到母船上 起重机滑轮装 置原理如图 在滑轮装置作用下 蛟龙号 离开水面后缓慢竖直上升10 m后到达甲板 绳子自由端的拉力为68 750 N 移动的距离是40 m 则滑轮装置的机械效率是多少 5 你认为 蛟龙号 面临的主要技术难题是什么 答出一条即可 6 2014 扬州 水平地面上的圆桶装有体积为0 01 m 的水 圆桶与地面接触面积为 0 2m g取10 N kg 水 1 0 10 kg m 桶自重忽略不计 求 1 这桶水的质量 6 9 2 这桶水对地面的压强 3 如图 若用动滑轮将此桶水匀速提升1 m 所用拉力60 N 求动滑轮的机械效率 7 2013 孝感 如图所示 已知斜面长5 m 高3 m 绳端拉力为50 N 利用这个滑 轮 装置将重为100 N的物体在5 s内从斜面的底端匀速拉到顶端 在此过程中 1 物体沿斜面向上运动的速度为多少 2 绳端移动的距离是多少 3 拉力的功和功率各是多少 7 9 4 拉力的机械效率是多少 题型之三题型之三 有关机械效率的综合题有关机械效率的综合题 例例 3 3 1 轮胎与地面的接触面积 S 4 0 05 m2 0 2 m2 汽车对路面的压强 1 105 Pa S F p 2 4 0 2m N102 2 由得 汽车前进的距离 t s v s1 vt 0 2 m s 10 s 2 m 绳子移动的距离 s2 2 2 m 4 m 拉力F做的功 W总 Fs2 3 750 N 4 m 1 5 104 J 拉力F的功率 P 1 5 103 W t W总 s10 J105 1 4 3 因为 总 有用 W W 所以W有用 W总 1 5 104 J 80 1 2 104 J 因为W有用 F1s1 所以摩擦力f F1 6 000 N 1 s W有用 m2 J102 1 4 针对训练针对训练 1 1 1 物体上升的高度h s 3 m 1 m 3 1 3 1 由得 物体上升的速度v物 0 2 m s t s v t h s5 m1 2 拉力做的功 W F s 50 N 3 m 150 J 3 滑轮组提升重物所做的功为有用功 W有 G h 105 N 1 m 105 J 由 得滑轮组的机械效率为 总 有用 W W 100 70 总 有用 W W J150 J105 2 2 1 设重物被提升高度为h 则机车对滑轮组所做总功W总 G物 G轮 h 有用功W有 G物 h 8 9 W有 W总 G物 G物 G轮 3 500 N 3 500 N 500 N 87 5 2 重物以 1 m s 的速度匀速上升 机车的速度v 2 m s 机车的功率最大时 提升的重 物的重量最大 此时绳的拉力为F则 F P v 10 1 000 W 2 m s 5 000 N 2F G 物 G轮则G 物 2 5 000 N 500 N 9 500 N 3 3 1 铁块的重力G mg Vg 7 9 103 kg m3 10 3 m3 10 N kg 79 N 2 不计滑轮 绳子的重和摩擦 拉力 F G 79 N 39 5 N 2 1 2 1 3 拉力移动速度v 2v物 2 0 2 m s 0 4 m s 拉力的功率P Fv 39 5 N 0 4 m s 15 8 W t W t sF 4 滑轮的机械效率 100 100 100 79 总 有用 W W hF Gh 2 F G 2J502 J79 4 4 1 小华对地面的压力 F G mg 45 kg 10 N kg 450 N 小丽对地面的压强 1 5 104 Pa S F p 24 2m10150 450N 2 跳一次所做的功 W1 Fs Gh 450 N 0 04 m 18 J 3 跳 150 次所做的功 W nW1 150 18 J 2 700 J 平均功率 P 45 W t W s60 J2700 5 5 1 蛟龙号壳体受到海水的压强 p gh 1 03 103 kg m3 10 N kg 2 700 m 2 78 107 Pa 2 由公式可得 蛟龙号 收到正上方母船的指令需要的时间 t s v t 1 8 s v s s m1500 m2700 3 蛟龙 号受到的浮力等于它排开海水的重力 F浮 G排 5 103 N 4 滑轮组承担物体重力的绳子股数 n 4 h s m10 m40 所以滑轮装置的机械效率 0 8 80 总 有用 W W Fs Gh Fnh Gh nF G J68750 J102 2 5 9 9 5 随着下潜深度的增大 压强会越来越大 温度会越来越低 所以下潜至深海需要克服 的技术难题是 低温和压强 6 6 1 一桶桶装纯净水的体积V 0 01 m3 由 可得 水的质量 V m m V 1 103 kg m3 0 01 m3 10 kg 2 这桶水所受的重力 G mg 10 kg 10 N kg 100 N 桶自重忽略不计 水桶对地面的压力 F G 100 N 对地面的压强 500 Pa S F p 2 0 2m 100N 3 由图知 承担物重的绳子股数n 2 则 100 83 3 总 有用 W W Fs Gh hF Gh 2F G 2J