中考物理计算精练专题:06 机械效率专题计算(学生版+解析版).docx
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1、专题专题 06 机械效率机械效率 一、一、有用功、额外功、总功的求解:有用功、额外功、总功的求解: 1、有用功:对机械、活动有用的功。 公式:W 有用Gh(提升重物)=W 总W 额=W 总;斜面:W 有用= Gh。 2、额外功:并非需要但又不得不做的功。 公式: W 额= W 总W 有用=G 动 h (忽略轮轴摩擦的动滑轮、 滑轮组) ; 斜面: W 额=fL。 3、总功:有用功加额外功或动力所做的功。 公式: W 总=W 有用W 额=FS= W 有用;斜面:W 总= fL+Gh=FL。 二、二、机械效率的求解:机械效率的求解: 机械效率:有用功跟总功的比值。机械效率计算公式: %100 总
2、有用 W W 常考机械的有用功、总功、机械效率计算常考机械的有用功、总功、机械效率计算 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总W有用 Fs Gh W W 总 有 滑轮组 (竖直方 向提升物 体) W有用=Gh W总=Fs W总=Gh+G动h (不计绳重和 摩擦) W额=W总W有用 W额=G动h (不计 绳重和摩擦) Fn G Fnh Gh Fs Gh W W 总 有 动动总 有 GG G hGGh Gh W W 滑轮组 (水平方 向拉动物 体) W有用=fl W总=Fs W额=W总W有用 FS fl 斜面 W有用=Gh W总=Fl W总=Gh+fl
3、 (f 为摩擦力) W额=W总W有用 W额=fl (f 为摩擦力) Fl Gh W W 总 有 flGh Gh 考点一:考点一:滑轮的机械效率(竖直提升物体)滑轮的机械效率(竖直提升物体) 1 (2019雅安)如图是用动滑轮提升货物 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)提升货物所做的有用功 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 。 2 (2019镇江)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,
4、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。 3 (2019襄阳)工人师傅用如图所示的滑轮组将重为 600N 的货物匀速提升了 2m,做 了 1500J 的功。求: (1)滑轮组的机械效率; (2)当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的 15%,求提升货物 的重。 4 (2019天津)用如图所示的滑轮组,将一重为 450N 的物体以 0.1m/s 的速度匀速向上 提起 2m,拉力 F 为 200N求: (1)滑轮组的机械效率;
5、 (2)拉力 F 的功率。 考点考点二:滑轮的机械效率(水平拉动物体)二:滑轮的机械效率(水平拉动物体) 5 (2019潍坊)一辆质量为 1.5 103kg 的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和 周围条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动 8m 距离, 汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍, 滑轮组的机械效率为80%, g取10N/kg。 在将车匀速拖离泥泞路段过程中,求: (1)做的有用功; (2)作用在绳子自由端的拉力。 6 (2020哈尔滨模拟)一辆质量是 3.5 103kg 的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机组织 人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个
6、过程中,水平拉力 F 是 1 103N,汽 车沿水平方向匀速移动了 2m,滑轮组的机械效率为 90%求: (1)拉力 F 做的总功和有用功为多大? (2)汽车沿水平匀速移动时,受到的阻力大小? (3)利用学过的知识,你还有什么办法可以使汽车从泥泞中开出来?(要求体现出 所用方法和涉及的物理知识) 7 (2020广东模拟)如图所示,一个质量为 60kg 的物体,通过滑轮组在 25N 拉力作用 下以0.2m/s做匀速直线运动, 已知物体受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍 (g10N/kg) 求: (1)物体所受的重力是多少? (2)10s 绳自由端移动的距离是多少米? (3)该滑轮组的机械效率是多少
7、? 8 (2019重庆模拟)利用如图所示的滑轮组,用 F1000N 的力拉绳子自由端,货物 A 以 0.2m/s 的速度匀速直线运动 15s,整个过程中,滑轮组的机械效率为 75%求: (1)货物 A 在 15s 内移动的距离: (2)这个过程中拉力 F 的功率: 考点考点三:斜面的效率三:斜面的效率 9 (2019深圳)如图所示,斜面长 s8m,高 h3m。用平行于斜面 F50N 的拉力, 将重力为 G100N 的物体,由斜面的底端匀速拉到顶端,用时 t10s。求: (1)有用功 W有; (2)拉力做功的功率 P; (3)物体受到的摩擦力 f; (4)该斜面的机械效率 。 10 (2020广
8、东模拟)如图,斜面长 s1.5m,高 h0.3m。建筑工人将重为 1000N 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 F300N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)货物箱在斜面上受到的摩擦力大小。 考点考点四:杠杆的效率四:杠杆的效率 11(2018东莞市) 如图是建筑工地上的起重机示意图, 起重机的电动机功率为3 103W, 当它把质量为 1t 的重物匀速提起 24m 时,用时 100s。 (g10N/kg)求: (1)在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少?机械效率是多少? (2) 若起重机 AB 长为 20m, 吊起
9、重物时 B 端的配重质量为 4t, 为使起重机不翻倒, 则 OB 长为多少?(不计摩擦和起重机自重) 12 (2019江都区校级二模)如图所示,一根均匀的细木棒 OC,OC4OA,B 为 OC 的中点。在 C 点施力将挂在 A 点的重为 90N 的物体匀速提升 0.1m,木棒的机械效率 为 90%,不计摩擦。 求: (1)提升该物体做的有用功; (2)C 点的拉力做的总功; (3)木棒的重力。 考点考点五:综合计算五:综合计算 13 (2019西湖区校级模拟)如图所示,已知斜面长 5m,高 3m,绳端拉力为 50N利 用这个滑轮装置将重为 100N 的物体在 5s 内从斜面的底端匀速拉到顶端,
10、在此过程 中: (1)绳自由端移动的距离是多少? (2)拉力的功率是多少? (3)拉力的机械效率是多少? 14 (2019鄂尔多斯)举世嘱目的港珠澳大桥于 2018 年 10 月 24 日正式通车,是集桥、 岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油 机和滑轮组将高 h1m 的实心长方体 A 从海底以 0.1m/s 的速度匀速吊出海面;图乙 是物体 A 所受拉力 F1随时间 t 变化的图象。 (海1.0 103kg/m3,g 取 10N/kg,不计 摩擦、水的阻力及绳重) 。求: (1)物体 A 的密度。 (2)当物体 A 在计时起点的位置时,上表面受到海水的压
11、力。 (3)物体 A 露出水面前,柴油机对绳的拉力 F 做的功 W 随时间 t 的变化图象,如图 丙,求此过程滑轮组的机械效率。 15 (2019齐齐哈尔)图甲是某起重船的示意图,A 处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图 乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的 体积增加了 18m3,重物在空中匀速竖直上升了 3m,所用时间为 30s。已知动滑轮总 重为 2 104N,不计钢丝绳重及摩擦。 (海水1.0 103kg/m3) (1)求该重物的重力是多少? (2)求钢丝绳拉力 F 做功的功率是多少? (3)求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。 16 (2019
12、攀枝花)如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重 G9 104N 的货物 A 沿斜面向上匀速运动。货物 A 的速度为 v2m/s,经过 t10s,货物 A 竖 直升高 h10m。已知汽车对绳的拉力 F 的功率 P120kW,不计绳、滑轮的质量和 摩擦,求: (1)t 时间内汽车对绳的拉力所做的功; (2)汽车对绳的拉力大小; (3)斜面的机械效率。 专题专题 06 机械效率机械效率 三、三、有用功、额外功、总功的求解:有用功、额外功、总功的求解: 1、有用功:对机械、活动有用的功。 公式:W 有用Gh(提升重物)=W 总W 额=W 总;斜面:W 有用= Gh。 2、额外功:并非需要但又
13、不得不做的功。 公式: W 额= W 总W 有用=G 动 h (忽略轮轴摩擦的动滑轮、 滑轮组) ; 斜面: W 额=fL。 3、总功:有用功加额外功或动力所做的功。 公式: W 总=W 有用W 额=FS= W 有用;斜面:W 总= fL+Gh=FL。 四、四、机械效率的求解:机械效率的求解: 机械效率:有用功跟总功的比值。机械效率计算公式: %100 总 有用 W W 常考机械的有用功、总功、机械效率计算常考机械的有用功、总功、机械效率计算 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总W有用 Fs Gh W W 总 有 滑轮组 (竖直方 向提升物 体)
14、 W有用=Gh W总=Fs W总=Gh+G动h (不计绳重和 摩擦) W额=W总W有用 W额=G动h (不计 绳重和摩擦) Fn G Fnh Gh Fs Gh W W 总 有 动动总 有 GG G hGGh Gh W W 滑轮组 (水平方 向拉动物 体) W有用=fl W总=Fs W额=W总W有用 FS fl 斜面 W有用=Gh W总=Fl W总=Gh+fl (f 为摩擦力) W额=W总W有用 W额=fl (f 为摩擦力) Fl Gh W W 总 有 flGh Gh 考点一:考点一:滑轮的机械效率(竖直提升物体)滑轮的机械效率(竖直提升物体) 1 (2019雅安)如图是用动滑轮提升货物 A 的
15、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)提升货物所做的有用功 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 。 【解析】解: (1)提升货物所做的有用功: W有用Gh500N 2m1000J; (2)使用动滑轮时,n2,拉力端通过的距离: s2h2 2m4m, 拉力 F 做的总功: W总Fs300N 4m1200J; 拉力做功的功率: P120W; (3)动滑轮的机械效率: 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
16、 4m、120W; (3)动滑轮的机械效率为 83.3%。 2 (2019镇江)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。 【解析】解: (1)水的体积 V0.01m3, 由 可得水的质量: mV1 103kg/m3 0.01m310kg; (2)这桶水所受的重力: Gmg10kg 10N/kg100N, 桶的质量忽略不计、自重不
17、计,则水桶对地面的压力: FG100N, 这桶水对地面的压强: p500Pa; (3)由图知,承担物重的绳子股数 n3,则滑轮组的机械效率: 100%83.3%。 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%。 3 (2019襄阳)工人师傅用如图所示的滑轮组将重为 600N 的货物匀速提升了 2m,做 了 1500J 的功。求: (1)滑轮组的机械效率; (2)当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的 15%,求提升货物 的重。 【解析】解: (1)所做的有用功: W有用Gh600N 2m1200J, 由题
18、知,工人做了 1500J 的功,即 W总1500J, 滑轮组的机械效率: 100%80%; (2)当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的 15%,则有用功占 总功的为 85%,即 85%, 由图知,n3,滑轮组的机械效率 , 所以,此时提升的物重: G3F3 85% 400N1020N。 答: (1)滑轮组的机械效率为 80%; (2)当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的 15%,提升货物的 重为 1020N。 4 (2019天津)用如图所示的滑轮组,将一重为 450N 的物体以 0.1m/s 的速度匀速向上 提起 2m,拉力 F 为 200N求: (
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