中考物理 微專題五 功、功率、機械效率的綜合計算復習試題

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微專題五功、功率、機械效率的綜合計算簡單機械的功、功率、機械效率的綜合計算包括利用滑輪組提升物體、水平拉物體和利用斜面提升物體等，是中考命題的重要考點1利用滑輪組提升物體分三種情況：(1)理想情況：不計動滑輪重力、不計繩重和繩與輪之間的摩擦，即W額0，F(xiàn)，1，GhFs.(2)半理想情況：考慮動滑輪的重力，不計繩重和繩與滑輪之間的摩擦，即W額G動h，F(xiàn)，.(3)實際情況：考慮動滑輪的重力、繩重和繩與滑輪之間的摩擦(題目沒有說明，表明要考慮)，即，F(xiàn).2利用滑輪組水平拉物體，此時克服物體受到的摩擦力做的功為有用功，與物重、滑輪重無關W有fs物，W總FsFnFs物3利用斜面提升物體分兩種情況：(1)理想情況：不考慮機械自重和摩擦，沿斜面拉上去所做的功Fs等于直接搬上去所做的功Gh，即FsGh.(2)非理想情況：考慮機械自重及摩擦，W有Gh，W總Fs，W額fs，.類型一利用滑輪組提升物體1(2016，桂林)隨著高層建筑的大量興建，人們經(jīng)常要與電梯打交道，如圖甲所示是某種升降電梯的簡化模型，它由轎廂、配重、電動機、鋼絲繩、定滑輪等部件組成，其中轎廂的質量為780 kg.電梯某次搭載一位質量為70 kg的乘客上樓，轎廂啟動上升的路程與時間關系如圖乙所示，電動機的輸出功率與時間關系如圖丙所示，電動機的工作效率為80%，不計鋼絲繩的重力和一切摩擦，求：(1)當該乘客站立在靜止的轎廂內時，雙腳的受力面積為500 cm2，則乘客對轎廂的壓強為多少帕？(2)電動機在電梯啟動上升12 s內，消耗的電能是多少焦？(已知電動機對轎廂所做的功等于其Pt圖象與時間軸所圍成的陰影部分面積大小)(3)電梯配重的質量為多少千克？(1)乘客對轎廂的壓力FGmg70 kg10 N/kg700 N，乘客對轎廂的壓強p14000 Pa(2)前2 s做的功W12 s7000 W7000 J，后10 s做的功W2Pt4000 W10 s40000 J，12 s內做的總功WW1W27000 J40000 J47000 J，消耗的電能W58750 J(3)后10 s的速度v2 m/s，由PFv得電動機對轎廂的拉力F拉2000 N，轎廂和乘客的總重力G總m總g(780 kg70 kg)10 N/kg8500 N，配重的重力G配G總F拉8500 N2000 N6500 N，配重的質量m配650 kg2(2016，達州)某工人使用如圖甲所示的滑輪組勻速提升浸沒在水中的實心物體A，拉力的功率隨時間的變化的圖象如圖乙所示，已知動滑輪的重力為60 N，物體勻速上升的速度始終為1 m/s.(不計繩重，摩擦及阻力，水1103 kg/m3，g取10 N/kg)求：(1)物體浸沒在水中時受到的浮力(2)物體的密度(3)物體浸沒在水中時滑輪組的機械效率(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離開水面后拉力F的功率P420 W，由PFv得，繩子自由端的拉力F210 N，不計繩重、摩擦及阻力，拉力F(GAG輪)，GA2FG輪2210 N60 N360 N；由圖乙可知，圓柱體A浸沒在水中時拉力F的功率P300 W，則F150 N，不計繩重、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)因為浸沒，VAV排1.2102 m3；A的質量mA36 kg，A的密度A3103 kg/m3(3)物體浸沒在水中時機械效率80%類型二利用滑輪組水平拉物體3(2016，邵陽)在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡化如圖所示為了盡快疏通道路，交警只用了30 s的時間，指揮拖車在水平路面上將質量是1.5 t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場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，該裝置的機械效率是80%.求：(1)故障車在30 s內通過的路程(2)拉力F在30 s內所做的功(3)故障車在被拖離過程中受到的阻力(1)由v得故障車在30 s內通過路程s車vt6 m/s30 s180 m(2)由圖可知n3，繩子自由端移動的距離s繩3s車3180 m540 m，拉力F在30 s內所做的功WFs繩500 N540 m2.7105 J(3)由圖知，n3，水平滑輪組的機械效率，所以故障車在被拖離過程中受到的阻力f3F3500 N80%1200 N4(2015，遂寧)某興趣小組用如圖甲所示的滑輪組(物體與動滑輪用繩子a連接)勻速拉動放在同一水平面上的不同物體，物體受到的摩擦力從200 N開始逐漸增加，直到組裝滑輪組的繩子b被拉斷，每次物體拉動的距離均為2 m通過實驗繪出了該滑輪組機械效率隨物體受到摩擦力大小變化的關系圖象如圖乙所示(不計繩重和繩與滑輪間的摩擦)求：(1)動滑輪的重力(2)當滑輪組的機械效率為80%，物體以0.2 m/s的速度勻速運動時，該滑輪組的有用功率(3)一個重500 N的同學利用該滑輪組想獨自用豎直向下的力拉斷繩子b，請你通過計算分析他能否實現(xiàn)(1)因為，所以動滑輪重力為G動200 N(2)當滑輪組機械效率為280%時，根據(jù)得，物體受到的摩擦力為f2800 N，所以滑輪組的有用功率為Pf2v800 N0.2 m/s160 W(3)當物體與地面間摩擦力達到最大f31600 N時，作用在繩子自由端的拉力為F最大(f3G動)(1600 N200 N)600 N，因為F最大600 NG人500 N，所以中學生無法拉斷繩子類型三利用組合機械提升物體5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10 s，已知斜面長6 m、高2 m，此裝置的機械效率為80%(滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計)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(1)由圖可知滑輪裝置是一個動滑輪，繩端移動的距離s2s26 m12 m；有用功W有用Gh1200 N2 m2400 J，根據(jù)可得，所以F250 N(2)拉力做的功W總Fs250 N12 m3000 J，拉力的功率P300 W(3)因為W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3000 J2400 J600 J，根據(jù)WFs可得，摩擦力f100 N 6(2016，攀枝花)配重M單獨置于水平地面上靜止時，對地面壓強為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，定滑輪重150 N，動滑輪重90 N，杠桿AB的支點為O，OAOB53，由這些器材組裝成一個重物提升裝置，如圖所示，當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，杠桿在水平位置平衡，此時配重M對地面壓強為1105 Pa.(杠桿與繩的重量、滑輪組的摩擦均不計，g取10 N/kg)(1)求滑輪組的機械效率(2)配重M的質量是多少？(3)為使配重M不離開地面，人對繩的最大拉力是多少？(1)根據(jù)圖示可知：n2，則F(GG動)(210 N90 N)150 N；滑輪組的機械效率70%(2)設配重M的底面積為S，由p可得，3105 Pa，當物體勻速上升時，作用在杠桿A端的力FA3FG定3150 N150 N600 N，由杠桿平衡條件可得FBOBFAOA，即FB1000 N，由p可得1105 Pa，聯(lián)立可得3，GM1500 N，故m150 kg(3)當配重對地面的壓力為0時，人對繩子的拉力最大，此時B端受到的拉力為1500 N，由杠桿平衡條件可得FBOBFAOA，即FA900 N，由二力平衡條件可得3FG定FA，F(xiàn)250 N