（2020物理中考備考）微專題五功、功率、機械效率的綜合計算（中考真題）（附答案）2

《（2020物理中考備考）微專題五功、功率、機械效率的綜合計算（中考真題）（附答案）2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（2020物理中考備考）微專題五功、功率、機械效率的綜合計算（中考真題）（附答案）2（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、微專題五　功、功率、機械效率的綜合計算 專題概述 簡單機械的功 、功率、機械效率的綜合計算包括利用滑輪組豎直提升物體、水平移動物體、利用杠桿提升物體和利用斜面提升物體等，是中考命題必考題型． 方法指導 1.利用滑輪組豎直提升物體分三種情況： (1)理想情況：不計動滑輪重力、不計繩重和繩與滑輪之間的摩擦，即W額＝0，F(xiàn)＝，η＝1， Gh＝Fs. (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)＝，η＝. (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η＝，F(xiàn)＝. 2.利用滑輪組水平移動物體，此時克服

2、物體受到的摩擦力做的功為有用功，與物重、滑輪重無關(guān)．W有＝fs物，W總＝Fs＝nFs物，η＝. 3.利用杠桿提升物體分兩種情況： (1)理想情況：不考慮機械自重和摩擦，人對杠桿所做的功Fs等于杠桿對重物所做的功Gh，即Fs＝Gh. (2)非理想情況：考慮機械自重和摩擦，W有＝Gh，W總＝Fs，η＝. 4.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Fs＝Gh. (2)非理想情況：考慮機械自重及摩擦，W有＝Gh，W總＝Fs，W額＝fs，η＝＝. 分類練習 類型1　利用滑輪組豎直提升物體 1.(2019

3、，樂山)小夏利用如圖所示的滑輪組，將重量為280 N的物體勻速提升了2 m．已知他自身的重量為500 N，對繩子施加的拉力F＝200 N，兩腳與地面接觸的總面積S＝400 cm2.求此過程中： (1)小夏對地面的壓強； (2)拉力F做的功； (3)該滑輪組的機械效率． 解：(1)人對地面的壓力：F壓＝G－F＝500 N－200 N＝300 N 人對地面的壓強：p＝＝＝7.5103 Pa (2)繩自由端向下移動的距離：s＝2h＝22 m＝4 m 拉力F做的功：W總＝Fs＝200 N4 m＝800 J (3)對重物做的有用功：W有＝Gh＝280 N2 m＝560 J 滑輪組的

4、機械效率：η＝100%＝100%＝70% 2.(2019，連云港)如圖甲所示，拉力F通過滑輪組，將正方體金屬塊從水中勻速拉出至水面上方一定高度處. 圖乙是拉力F隨時間t變化的關(guān)系圖像．不計動滑輪的重力、摩擦及水和空氣對金屬塊的阻力， g取10 N/kg，求： (1)金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力大?。? (2)金屬塊的密度； (3)如果直接將金屬塊平放在水平地面上，它對地面的壓強大?。? 解：(1)在t2～t3時間內(nèi)，2F2＝G G＝2108 N＝216 N 在0～t1時間內(nèi)，2F1＋F浮＝G F?。紾－2F1＝216 N－136 N＝80 N (2)據(jù)F?。溅阉甮V排得V

5、排＝＝ ＝810－3 m3 由G＝ρ金gV得， ρ金＝＝＝2.7103 kg/m3 (3)V＝a3　a＝＝ m＝0.2 m S＝a2＝0.20.2 m2＝0.04 m2 p＝＝＝＝5 400 Pa＝5.4103 Pa 類型2　利用滑輪組水平移動物體 3.(2019，眉山)在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡化為如圖所示的滑輪組．為了盡快疏通道路，交警指揮拖車只用了30 s時間，將水平路面上質(zhì)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5 m/s，繩子自由端的拉力F是500 N，地面對故障車的摩擦力為車重力的0.08倍．求： (1)拉力F在30 s內(nèi)所做的

6、功； (2)整個裝置的機械效率． 解：(1)故障車在30 s內(nèi)通過的路程s車＝vt＝5 m/s30 s＝150 m 繩的段數(shù)n＝3，繩子自由端移動的距離s繩＝3s車＝3150 m＝450 m 拉力F所做的功W＝Fs繩＝500 N450 m＝2.25105 J (2)f＝0.08G＝0.08mg＝0.081 500 kg10 N/kg＝1 200 N 機械效率η＝＝＝＝＝＝80% 類型3　利用杠桿提升物體 4.(2019，貴港)如圖所示，是考古工作隊在貴港羅泊灣碼頭用起重機沿豎直方向勻速向上打撈一個體積為0.5 m3、質(zhì)量為1.2 t的圓柱體文物的情景．B為起重機的配重，OA為起

7、重機的起重臂，AB＝25 m，OB＝5 m，若在整個打撈過程中，文物始終保持0.3 m/s的速度不變(江水的密度為ρ＝1.0103 kg/m3，g取10 N/kg，起重機橫梁重力和滑輪重力及摩擦均不計)．求： (1)文物從開始上升直到剛露出江面的過程中受到的浮力大小． (2)在整個打撈文物的過程中，起重機的拉力做功的最小功率． (3)為了使起重機不翻倒，起重機的配重B的質(zhì)量至少是多少？ 解：(1)根據(jù)阿基米德原理得F浮＝ρgV排＝ρ水gV物＝ 1.0103 kg/m310 N/kg0.5 m3＝5.0103 N (2)在整個打撈文物的過程中，由于文物的速度保持不變，文件受到三個

8、力的作用處于平衡狀態(tài)得F拉＋F?。紾物 因為G物保持不變，當F浮最大，即文物完全浸沒在水中時，F(xiàn)拉最小，而v物不變，根據(jù)知此時拉力做功的功率最小 文物的重力為G物＝m物g＝1.2103 kg10 N/kg＝1.2104 N 而最大浮力為F?。?.0103 N 則最小拉力為F拉＝G物－F?。?.2104 N－5.0103 N＝7103 N 最小功率為P＝F拉v物＝7103 N0.3 m/s＝2.1103 W (3)當文物離開水面后，起重機的拉力最大，此時有F拉′＝G物＝1.2104 N 又當配重重力的力臂與拉力力臂互換時，配重的質(zhì)量最小，此時OB＝5 m，OA＝20 m 根據(jù)杠桿

9、的平衡條件得mBgOB＝F′拉OA 即配重的最小質(zhì)量為mB＝＝＝4.8103 kg 類型4　利用斜面移動物體 5.(2019，荊州)為了發(fā)展文化旅游事業(yè)，荊州市正在興建華強方特文化主題園，建成后將通過最新的VR技術(shù)展示包括楚文化和三國文化在內(nèi)的五千年華夏文明，園區(qū)建設中需把重1 200 N的木箱A搬到高h＝2 m，長L＝10 m的斜面頂端．如圖所示，工人站在斜面頂端，沿斜面向上用時50 s將木箱 A勻速直線從斜面底端拉到斜面頂端，已知拉力F的功率為 80 W．求： (1)拉力F的大??； (2)該斜面的機械效率是多少； (3)木箱A在斜面上勻速直線運動時受到的摩擦力是多大． 解

10、：(1)由P＝得，拉力所做的功：W總＝Pt＝80 W50 s＝4103 J， 由W＝FL得，拉力F的大?。篎＝＝＝400 N. (2)克服物重做功：W有＝Gh＝1200 N2 m＝2.4103 J， 則斜面的機械效率：η＝100%＝100%＝60%. (3)木箱A在斜面上勻速運動時克服摩擦做功：W額＝W總－W有＝4103 J－2.4103 J＝1.6103 J， 由W額＝fL得，木箱A在斜面上勻速運動時受到的摩擦力：f＝＝＝160 N． 類型5　利用組合機械移動物體 6.(2019，南充)如圖，杠桿在水平位置平衡，物體M1重為500 N，OA∶OB＝2∶3，每個滑輪重為20 N，

11、滑輪組的機械效率為80%，在拉力F的作用下，物體M2以0.5 m/s速度勻速上升了5 m．(杠桿與繩的自重、摩擦均不計) 求：(1)物體M2的重力； (2)拉力F的功率； (3)物體M1對水平面的壓力． 解：(1)因杠桿與繩的自重、摩擦均不計，故克服動滑輪重力做的功為額外功，則滑輪組的機械效率：η＝＝＝即：80%＝ 解得物體M2的重力：G＝80 N (2)由圖知，繩子的有效段數(shù)為2，繩的自重、摩擦均不計，則作用在繩子自由端的拉力： F＝＝＝50 N 物體M2以0.5 m/s速度勻速上升了h，繩子自由端移動的距離為：s＝2h， 由v＝可得繩子自由端的速度為：v繩＝2v＝20

12、.5 m/s＝1 m/s； 拉力F的功率：P＝＝＝Fv繩＝50 N1 m/s＝50 W； (3)B端對定滑輪向上的拉力：F′B＝3F＋G定＝ 350 N＋20 N＝170 N， 定滑輪對杠桿B端的拉力為：FB＝F′B＝170 N， 根據(jù)杠桿的平衡條件可得：FAOA＝FBOB， 故繩子對杠桿A端的拉力為：FA＝FB＝170 N＝255 N， 則繩子對M1向上的拉力為FA′＝FA＝255 N， 地面對M1的支持力：F支＝G1－FA′＝500 N－255 N＝245 N； 物體M1對水平面的壓力：F壓＝F支＝245 N 7.(2019，桂林)小段用如圖所示裝置，使用一根杠桿AB和

13、滑輪的組合將一合金塊從水中提起，滑環(huán)C可在光滑的滑桿上自由滑動．已知合金密度ρ＝1.1104 kg/m3，所用拉力F為500 N，且始終豎直向下；O為支點，且AO＝4OB；動滑輪的機械效率為75%.若杠桿質(zhì)量、杠桿與支點間摩擦不計，整個過程中合金塊始終未露出水面．求： (1)當拉力F向下移動距離為1.2 m時，拉力F對杠桿所做的功？此時繩子對杠桿B點的拉力？ (2)合金塊的體積？ 解：(1)由題意知，拉力豎直向下為F＝500 N， 其向下做的功為W＝Fs＝500 N1.2 m＝600 J 在AB杠桿向下移動過程中，動力臂與阻力臂維持＝，由杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2得， 繩子對杠桿B點的拉力FB＝＝＝2103 N (2)設合金塊的體積為V金，合金塊所受繩的拉力為F3，分析題意動滑輪的機械效率為75%， 可得η＝＝＝＝，化簡為75%＝，代入數(shù)據(jù)得F3＝3 000 N 合金塊在上升過程中，始終沒有出液面，故對其受力分析得F3＋F?。紾金 代入數(shù)據(jù)3000 N＋ρ水gV金＝ρ金gV金，解得V金＝0.03 m3.