2019中考物理 知識(shí)點(diǎn)全突破系列 專題64 機(jī)械效率大小的計(jì)算（含解析）.doc

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機(jī)械效率大小的計(jì)算 一、單選題 1.如右圖所示，某同學(xué)使用動(dòng)滑輪把600N的重物勻速提升了3m，所用的拉力是400N。下列說法正確的是（ ） A.機(jī)械效率是80%B.有用功是1800JC.額外功是300JD.總功是2100J 2.某品牌無人駕駛汽車在一段平直公路上勻速行駛6.9km，用時(shí)5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽車的牽引力是2000N，燃油的熱值為4.6107J/kg，假設(shè)燃油完全燃燒。通過計(jì)算可知，下列結(jié)果正確的是（ ） ①汽車行駛速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是6.9107J ③汽車牽引力做功的功率是30kW ④汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是20% A.只有①和② B.只有②和③ C.只有①和④ D.只有②和④ 3.如圖所示的滑輪組中，動(dòng)滑輪重1N，小強(qiáng)用6N的拉力F通過該滑輪組勻速拉起重10N的物體，物體沿豎直方向上升0.4m．此過程中，額外功和機(jī)械效率分別是（　?。? A.0.4J　83.3%B.0.8J　91.7%C.0.8J　83.3%D.0.4J　91.7% 4.如圖，用一個(gè)重為2N的動(dòng)滑輪，把G物=12N的物體在2s內(nèi)勻速提升0.2m（不考慮繩子的重力和摩擦），則（　?。? A.繩子的拉力F=6NB.繩子自由端移動(dòng)速度v=0.1m/s C.有用功W有=2.8JD.動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η=85.7% 5.圖1中力 水平拉動(dòng)重為G的物體A在水平路面勻速移動(dòng)了s。改用滑輪組拉動(dòng)A在同一路面勻速移動(dòng)了s，拉力為 （如圖2）。此過程滑輪組（ ） A.總功為 B.額外功為 C.機(jī)械效率為 D.額外功為 6.如圖所示，用完全相同的兩個(gè)滑輪組，分別將重為G1、G2的兩個(gè)物體勻速提升相同的高度（繩重、摩擦不計(jì)），若G1>G2 ， 提升重物所做的有用功分別為W1、W2 ， 機(jī)械效率分別為η1、η2 ， 則下列判斷正確的是（ ） A.W1>W2、η1>η2 B.W1>W2、η1=η2 C.W1>W2、η1<η2 D.W1=W2、η1>η2 7.如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，重200N的物體在5s內(nèi)勻速上升了1m．已知拉繩子的力F為120N，如果不計(jì)繩重及摩擦，則提升重物的過程中（　?。? A.繩子自由端被拉下3m B.動(dòng)滑輪重20N C.滑輪組的機(jī)械效率是83.3% D.拉力F的功率是40W 二、填空題 8.如圖所示，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，用滑輪在10s內(nèi)將重為40N的物體勻速提升2m，已知拉力F為25N，則在這個(gè)過程中拉力做的功是________J，滑輪組的機(jī)械效率是________，若勻速提升重為80N的物體，則這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率將________（變大/變小/不變）。 9.如圖所示，工人師傅用動(dòng)滑輪勻速提升重物．使用動(dòng)滑輪的好處是________．若物體重450N，工人所用拉力為250N，則動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為________；用該滑輪勻速提升重600N的物體，若不計(jì)繩重和摩擦，則工人所用的拉力為________N． 10.用如圖裝置，在20s內(nèi)將80N的水桶提升3m，拉力為50N，則拉力的功率為________W，該裝置的機(jī)械效率是________%．若不計(jì)繩重和摩擦則動(dòng)滑輪的重力為________N。 11.小明用如圖所示滑輪組，在5s內(nèi)將重90N的物體勻速提升50cm，已知?jiǎng)踊喼?0N，不計(jì)繩重和摩擦，則拉力F做功的功率________W，滑輪組的機(jī)械效率為________。若用此滑輪組提升100N的重物，滑輪組的機(jī)械效率將________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。 12.如圖所示是一種小型千斤頂?shù)氖疽鈭D，當(dāng)手往下壓動(dòng)搖臂時(shí)，能把重物抬高一段較小的距離，工人在4s時(shí)間內(nèi)用100N的力豎直向下壓動(dòng)搖臂1m，把1000N的重物勻速抬高8cm．則重物上升的速度為________m/s，人做的功為________J，千斤頂?shù)男适莀_______%． 13.如圖所示，用滑輪組將1.5kg的物體勻速提高0.5m，拉力F為10N，則有用功為________J，滑輪組機(jī)械效率為________．若增加所提物體的重力，滑輪組機(jī)械效率________（變大/變小/不變）．（不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg） 14.工人站在地面上，用定滑輪將27kg的物品吊運(yùn)到10m高處，使用定滑輪的優(yōu)點(diǎn)是________．若不計(jì)繩重和摩擦，勻速吊運(yùn)所需的拉力是________N；若勻速吊運(yùn)時(shí)的實(shí)際拉力是300N，則人所做的有用功是________J，定滑輪的機(jī)械效率是________（g取10N/kg）． 15.小強(qiáng)同學(xué)利用如圖甲所示的滑輪組將貨物運(yùn)送到樓上，不計(jì)繩子和摩擦，如果所送貨物重G從20N開始逐漸增加，每次均勻拉動(dòng)繩子，且提升同樣的高度，圖乙記錄了在整個(gè)過程中滑輪組的機(jī)械效率隨貨物的重力的增加而變化的圖象，根據(jù)圖像可以知道動(dòng)滑輪重為________N，當(dāng)貨物重G為180N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是________． 16.斜面高為1m，長為3m，工人用400N沿斜面方向的力將重為900N的箱子勻速推到車上．在這過程中工人做的有用功是________J，機(jī)械效率為________；物體受到斜面的摩擦力大小為________N。 17.如圖所示，工人用 3m 長的斜面，把 120kg 的木箱推上 1m 高的卡車，假設(shè)斜面光滑則需要施加的推力為________N；若實(shí)際用力為 500N，斜面的機(jī)械效率為________，重物受到的摩擦力為________N．（g 取 10N/kg） 18.測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的裝置如圖，用5N拉力將重為8N的物體勻速提升0.5m，用時(shí)4s，拉力做的有用功W有用=________J，滑輪組的機(jī)械效率η=________。 19.如圖所示，斜面長5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱勻速推到車上，推力對(duì)木箱做的功是________J，斜面的機(jī)械效率是________。 20.如圖所示，現(xiàn)用一個(gè)滑輪組勻速拉動(dòng)物體A，使物體A在5 s內(nèi)沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)了50 cm，已知物體A重600 N，物體與地面間的摩擦力為24 N，拉力F的大小為10 N，則使用滑輪組時(shí)所做的有用功為________J，滑輪組的機(jī)械效率為________，拉力F的功率為________W. 三、計(jì)算題 21.如圖是建筑工地上的起重機(jī)示意圖，起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為3103W，當(dāng)它把質(zhì)量為1t的重物勻速提起24m時(shí)，用時(shí)100s．（g=10N/kg）求： （1）在這段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)提起重物做功的功率是多少？機(jī)械效率是多少？ （2）若起重機(jī)AB長為20m，吊起重物時(shí)B端的配重質(zhì)量為4t，為使起重機(jī)不翻倒，則OB長為多少？（不計(jì)摩擦和起重機(jī)自重） 22.如圖是工人將重160N的物體勻速放下的過程，已知物體下降的距離為3m，用時(shí)3s，工人的拉力為50N，工人質(zhì)量為50kg。（物體未浸入水中，且不計(jì)繩重及摩擦） （1）求工人放繩的速度。 （2）求滑艙組的效率η1 （3）如果物體完全浸沒水中后滑輪的機(jī)械效率為η2 ， 已知η1：η2=4:3（物體在水中仍勻速下降，動(dòng)滑輪不會(huì)浸入水中且不計(jì)繩重及摩擦，g=10N/kg）。求當(dāng)物體完全浸沒水中后，工入對(duì)地面的壓力。 23.圖甲是海上打撈平臺(tái)裝置示意圖，使用電動(dòng)機(jī)和滑輪組將實(shí)心物體A從海底豎直向上始終以0.05m/s的速度勻速吊起，圖乙是物體A所受拉力F隨時(shí)間t變化的圖象（不計(jì)摩擦、水的阻力及繩重，ρ水=1.0103kg/m3 ． g=10N/kg）。請(qǐng)解答下列問題： （1）物體A的體積是多少？ （2）物體A完全浸沒在水中時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%，當(dāng)物體A完全離開水面后，滑輪組的機(jī)械效率是多少？ （3）當(dāng)物體A完全離開水面后，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為380V，通過的電流為5A，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為多少？（不計(jì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部摩擦） 24.小明健身用的拉力器結(jié)構(gòu)如圖所示．他用300N的拉力向下勻速拉動(dòng)拉桿，使體積為310﹣3m3、質(zhì)量為24kg的配重塊在2s內(nèi)升高40cm． g取10N/kg．求： （1）配重塊的重力； （2）配重塊的密度； （3）此過程中拉力器的機(jī)械效率． 25.如圖，建筑工人用400N的拉力，將1000N重的物體勻速提升3m，所用的時(shí)間是15s，不計(jì)繩重和摩擦，求： （1）動(dòng)滑輪重； （2）工人做有用功的功率； （3）滑輪組的機(jī)械效率 26.在小型建筑工地，常用簡易的起重設(shè)備豎直吊運(yùn)建筑材料，其工作原理相當(dāng)于如圖所示的滑輪組．某次將總重G為4000N的磚塊勻速吊運(yùn)到高為10m的樓上，用時(shí)40s，卷揚(yáng)機(jī)提供的拉力F為2500N。求在此過程中： （1）拉力F的功和功率； （2）滑輪組的機(jī)械效率。 27.如圖所示是一種塔式起重機(jī)上的滑輪組．已知在勻速起吊600N的物體上升2m的過程中，滑輪組的機(jī)械效率為80%．（不計(jì)繩重及摩擦） （1）滑輪組做的有用功是多少？ （2）繩端的拉力F是多大？ （3）動(dòng)滑輪重是多少？ 28.如圖所示，工人用滑輪組提升重200N的物體，所用的拉力為125N，物體在5s內(nèi)勻速上升2m。（不計(jì)摩擦及繩重）求： （1）工人對(duì)物體做的有用功； （2）動(dòng)滑輪的重力； （3）滑輪組的機(jī)械效率； （4）工人拉繩的功率。 29.工人師傅要將質(zhì)量為100kg的木箱搬到1.5m高的車廂里，他將一塊5m長的長板搭在地面與車廂之間構(gòu)成斜面，然后站在車上用400N的拉力在10s內(nèi)將木箱從斜面底端勻速拉到車廂里，如圖所示，g取10N/kg。 （1）拉木箱過程中，工人所做的有用功是多少？ （2）工人拉力所做的總功是多少？拉力做功的功率是多少？ （3）拉木箱過程中，斜面的機(jī)械效率是多少？ （4）木箱被拉到車廂里后，放在水平車廂底板上，木箱與車廂底板的接觸面積為0.5m2 ， 木箱對(duì)車廂底板的壓強(qiáng)是多少？ 30.起重機(jī)把質(zhì)量為6103kg的重物勻速提升了2m，如果它的電動(dòng)機(jī)所做的功是3105J,則起重機(jī)的機(jī)械效率是多少?(g取10N/kg) 31.如圖所示，小明用500N豎直向下的拉力F能勻速提起一箱重1200N的貨物，已知貨物的底面積是300cm2 ， 小明的體重為600N，不計(jì)繩重和摩擦。求： （1）此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率； （2）動(dòng)滑輪的重力； （3）若小明改用最大拉力（繩子沒有斷裂）提兩箱相同的貨物，結(jié)果沒有把貨物提起來，此時(shí)貨物對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？（兩箱貨物豎直疊放，與地面接觸面積仍為300cm2）  答案解析部分 一、單選題 1.【答案】B 【解析】【解答】有用功 ；B符合題意；拉力做的總功為 D不符合題意； ，C不符合題意；動(dòng)滑輪的機(jī)械效率 A不符合題意。 故答案為：B。 【分析】利用物體的重力和高度計(jì)算有用功，拉力和繩子的拉長長度計(jì)算總功，總功和有用功的差計(jì)算額外功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率. 2.【答案】D 【解析】【解答】①汽車行駛速度是： ，故①錯(cuò)誤； ②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量是： ，故②正確； ③勻速行駛時(shí)汽車受到的牽引力與阻力是平衡力，所以汽車牽引力做功的功率是： ，故③錯(cuò)誤； ④汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的做的功為： ， 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是： ，故④正確。. 故答案為：D。 【分析】利用速度公式v=求得速度；根據(jù)Q放=mq可求熱量；再利用W=Fs可求得該汽車牽引力所做的功，再利用P=求功率；利用Q=mq可求得消耗的總能量，再利用效率公式求出該汽車的效率. 3.【答案】C 【解析】【解答】解：（1）由圖知，n=2，拉力端移動(dòng)距離s=2h=20.4m=0.8m， W總=Fs=6N0.8=4.8J， W有用=Gh=10N0.4m=4J， W額=W總﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J，（2）滑輪組的機(jī)械效率： η= 100%= 100%≈83.3%． 故選：C． 【分析】（1）題目沒有指明不計(jì)摩擦和繩重，因此是需要計(jì)摩擦和繩重，此時(shí)額外功不能直接計(jì)算，需要用總功減去有用功得到，W總=Fs，W有用=Gh，W額=W總﹣W有用；（2）根據(jù)η= 求出機(jī)械效率． 4.【答案】D 【解析】【解答】解：A、圖中使用的是動(dòng)滑輪，n=2，不考慮繩子的重力和摩擦，拉力F= （G輪+G物）= （2N+12N）=7N，故A錯(cuò)； B、物體在2s內(nèi)勻速提升0.2m，物體上升速度v物= = =0.1m/s，繩子自由端移動(dòng)速度v=2v物=20.1m/s=0.2m/s，故B錯(cuò)； C、有用功：W有=Gh=12N0.2m=2.4J，故C錯(cuò)； D、總功：W總=Fs=F2h=7N20.2m=2.8J， 機(jī)械效率：η= 100%= 100%≈85.7%，故D正確． 故選D． 【分析】（1）圖中使用的是動(dòng)滑輪，n=2，不考慮繩子的重力和摩擦，利用F= （G輪+G物）求拉力；（2）物體在2s內(nèi)勻速提升0.2m，利用速度公式求物體上升速度，繩子自由端移動(dòng)速度等于物體上升速度的2倍；（3）利用W=Gh求有用功；（4）利用W=Fs求出總功，再利用效率公式求動(dòng)滑輪的機(jī)械效率． 5.【答案】D 【解析】【解答】滑輪組中，有三段繩子承擔(dān)，因此拉力移動(dòng)的距離為3S，則總功為3F2S，A不符合題意； 拉力的有用功為F1S，則額外功是3F2S-F1S，B不符合題意，D符合題意； 機(jī)械效率為 ，C不符合題意； 故答案為：D 【分析】拉物體的力做的功為有用功；通過滑輪組拉物體做的功為總功，總功減去有用功為額外功，有用功與總功的比值為機(jī)械效率. 6.【答案】A 【解析】【解答】用兩個(gè)相同的滑輪組將物體提升相同的高度，且G1＞G2 ， 根據(jù)W有=Gh可知，有用功的關(guān)系為：W1＞W(wǎng)2；兩個(gè)完全相同的兩個(gè)滑輪組，繩重和摩擦不計(jì)，額外功相同，根據(jù)W總=W有用+W額外可知W總1＞W(wǎng)總2 ， 可知，η1＞η2 ． 所以BCD不符合題意，A符合題意。 故答案為：A。 【分析】根據(jù)力和距離的乘積計(jì)算功的大小，根據(jù)有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，并比較。 7.【答案】C 【解析】【解答】物重由兩段繩子承擔(dān)，因此，當(dāng)物體提升1m時(shí)，繩子的自由端應(yīng)被拉下2m，而不是3m，A不符合題意；拉力為120N，則兩段繩子共承擔(dān)了240N，在不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，動(dòng)滑輪的重應(yīng)該是240N－200N＝40N，B不符合題意；滑輪組的機(jī)械效率 ，所以C符合題意；拉力F的功率 ，D不符合題意． 故答案為：C． 【分析】滑輪組的分析和繩子的股數(shù)有關(guān)，使用滑輪組時(shí)，拉力是總重的n分之一，繩子拉長的距離是物體高度的n倍，利用力和距離的乘積計(jì)算功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率。 二、填空題 8.【答案】100；80%；變大 【解析】【解答】解：（1）由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2， 繩子自由端移動(dòng)的距離s=2h=22m=4m； 則在這個(gè)過程中拉力做的功： W總=Fs=25N4m=100J；（2）拉力做的有用功： W有=Gh=40N2m=80J， 則滑輪組的機(jī)械效率： η= 100%= 100%=80%；（3）由η= 100%= 100%= 100%= 100%可知， 滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重和物體重有關(guān)，動(dòng)滑輪重力不變，物體重力變大，機(jī)械效率將變大。 故答案為：100；80%；變大。 【分析】力和距離的乘積計(jì)算功的大小， 有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，機(jī)械效率的大小和物體重力有關(guān). 9.【答案】省力；90%；325 【解析】【解答】解：使用動(dòng)滑輪的好處是省力；η= =90%；由F= （G+G動(dòng)）得：G動(dòng)=2F-G=2250N-450N=50N, F’= = =325N. 故答案為：省力；90%；325。 【分析】動(dòng)滑輪的特點(diǎn)：省力但不能改變力的方向；根據(jù)η= 求解；先根據(jù)F= （G+G動(dòng)）求出動(dòng)滑輪的重力，再根據(jù)F= （G+G動(dòng)）求解。 10.【答案】15；80；20 【解析】【解答】繩子自由端移動(dòng)的距離s＝2h＝23m＝6m，拉力做的總功：W總＝Fs＝50N6m＝300J，則拉力的功率：P＝ ＝15W。拉力做的有用功：W有＝Gh＝80N3m＝240J，則該裝置的機(jī)械效率：η＝ 100%＝ 100%＝80%。不計(jì)繩重及摩擦，由F＝ （G+G動(dòng)）可得動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)＝2F﹣G＝250N﹣80N＝20N。 故答案為：15；80；20. 【分析】利用物體重力和高度計(jì)算有用功，利用拉力和繩子移動(dòng)的距離計(jì)算總功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，功和時(shí)間的比值計(jì)算功率，結(jié)合動(dòng)滑輪上物體重力和拉力計(jì)算動(dòng)滑輪的重力. 11.【答案】10；90%；變大 【解析】【解答】由圖知道，n=2，由于不計(jì)繩重和摩擦，所以，繩端的拉力是：F=（G輪 +G物）/2=（10N+90N）/2=50N，拉力端移動(dòng)的距離是：s=2h=20.5m=1m，拉力做功是：W總=Fs=50N1m=50J，拉力做功的功率是：P=W總/t=50J/5s=10W；使用滑輪組做的有用功是：W有 =Gh=90N0.5m=45J，故滑輪組的機(jī)械效率是：η=W有/W總100%=45J/50J100%=90%；若用此滑輪組提升100N的重物，提升重物的重力增大了，則有用功增大，而繩重及摩擦不計(jì)、動(dòng)滑輪重不變，即額外功不變，由η=W有/W總100%知道，滑輪組的機(jī)械效率將變大。 故答案為：10；90%；變大. 【分析】利用拉力和移動(dòng)的距離計(jì)算功的大小，利用功和時(shí)間計(jì)算功率，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，機(jī)械效率和物體的重力有關(guān)。 12.【答案】0.02；100；80 【解析】【解答】解：（1）由題知，4s時(shí)間內(nèi)重物被勻速抬高h(yuǎn)=8cm， 所以重物上升的速度：v= = =0.02m/s；（2）所做的有用功：W有用=Gh=1000N0.08m=80J， 人做的功是總功：W總=Fs=100N1m=100J， 所以千斤頂?shù)臋C(jī)械效率： η= 100%= 100%=80%． 故答案為：0.02；100；80． 【分析】（1）由速度公式計(jì)算重物上升速度；（2）根據(jù)公式W=Gh可求有用功，根據(jù)公式W=Fs可求總功，有用功與總功的比值就是千斤頂?shù)臋C(jī)械效率． 13.【答案】7.5；75%；變大 【解析】【解答】解：（1）由圖可知，n=2，則拉力端移動(dòng)距離：s=2h=20.5m=1m． 有用功為：W有用=Gh=mgh=1.5kg10N/kg0.5m=7.5J；（2）拉力做的總功為：W總=Fs=10N1m=10J， 滑輪組的機(jī)械效率： η= = 100%=75%；（3）增加所提物體的重力時(shí)，有用功增大，而摩擦不計(jì)、動(dòng)滑輪重不變，額外功不變，這樣有用功在總功中所占的比例增大，滑輪組的機(jī)械效率將變大． 故答案為：7.5； 75%； 變大． 【分析】（1）利用W=Gh=mgh求有用功；（2）由圖可知，有兩股繩子在拉重物，即n=2，拉力端移動(dòng)距離s=2h，利用W=Fs求總功，再利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；（3）增大機(jī)械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是減小額外功，如減小摩擦、減輕動(dòng)滑輪重． 14.【答案】改變施力方向；270；2700J；90% 【解析】【解答】解：物體重力：G=mg=27kg10N/kg=270N， 定滑輪的實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿，使用定滑輪的目的是可以改變施力方向，但不能省力． 所以若不計(jì)繩重和摩擦，勻速吊運(yùn)所需的拉力是F′=G=270N； 若勻速吊運(yùn)時(shí)的實(shí)際拉力是300N， W總=Fs=300N10m=3000J， W有用=Gh=270N10m=2700J， η= 100%= 100%=90% 故答案為：改變施力方向，270；2700J；90%． 【分析】（1）定滑輪的使用特點(diǎn)是：可以改變力的方向，但不省力；（2）利用G=mg求重力，利用W總=Fs求總功，再利用W有用=Gh求有用功，即可利用η= 100%求機(jī)械效率． 15.【答案】20；90% 【解析】【解答】根據(jù)圖象可知，當(dāng)物重為20N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%； ，動(dòng)滑輪的重力 ，當(dāng)貨物重G為180N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率： 。 故答案為：20；90% 。 【分析】利用圖像中的數(shù)據(jù)計(jì)算動(dòng)滑輪重力，結(jié)合物體重力和滑輪重力計(jì)算機(jī)械效率。 16.【答案】900；75%；100N 【解析】【解答】人對(duì)物體所做的有用功為W有＝Gh＝900N1m＝9000J；人對(duì)物體所做的總功W總＝FL＝400N3m＝1200J；斜面的機(jī)械效率為：η＝ ＝75% 額外功W額＝W總?W有＝1200J?900J＝300J； 則摩擦力f＝ ＝ 100N. 【分析】根據(jù)物體的重力和升高的高度計(jì)算有用功，有用功和總功的比值可以計(jì)算機(jī)械效率，利用總功和有用功的差計(jì)算額外功，利用功和距離能計(jì)算摩擦力。 17.【答案】400；80%；100 【解析】【解答】（1）有用功： ；斜面很光滑，由功的原理可知，推力對(duì)物體做的功等于人做的有用功即： ， 解得：； （2）若實(shí)際用力為500N，人所做的總功： ；斜面的機(jī)械效率： ； （3） ，即： ，所以 ； 故答案為：400；80%；100． 【分析】根據(jù)斜面上力和距離計(jì)算功的大小，另一有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率。 18.【答案】4；80% 【解析】【解答】解：由圖可知，承擔(dān)動(dòng)滑輪和重物的繩子股數(shù)為2股，即n=2， 所以繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=20.5m=1m；（1）做的有用功：W有用=Gh=8N0.5m=4J。（2）拉力所做的總功：W總=Fs=5N1m=5J； 滑輪組的機(jī)械效率：η= 100%= 100%=80%。 故答案為：4；80%。 【分析】利用物體重力和物體上升的高度計(jì)算有用功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率. 19.【答案】2000；80% 【解析】【解答】解：⑴推力對(duì)木箱做的總功： W總=Fs=400N5m=2000J； ⑵推力對(duì)木箱做的有用功：W有=Gh=1600N1m=1600J； 故答案為：2000；80%。 【分析】利用公式W總=Fs，W有=Gh，η=W有用/W總100%求解. 20.【答案】12；80%；3 【解析】【解答】使用滑輪組時(shí)所做的有用功為： ； 做的總功為： 拉力的功率為： 滑輪組的機(jī)械效率為： 。 故答案為：12；80%；3. 【分析】利用力和在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積計(jì)算功的大小，利用有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，功和時(shí)間的比值計(jì)算功率。 三、計(jì)算題 21.【答案】（1）起重機(jī)對(duì)重物的拉力：F=G=mg=1103kg10N/kg=1104N， 對(duì)重物做功：W=Fs=1104N24m=2.4105J， 起重機(jī)的功率：P1===2400W； 起重機(jī)的機(jī)械效率為：η=W有/W總=W有/Pt==80%； （2）由杠桿平衡條件得：OAmg=OBmBg，即（AB-OB）m=0BmB ， 則OB長為：OB=AB=20m=4m。 【解析】【分析】（1）勻速提起重物時(shí)F=G，可利用公式W=Fs計(jì)算起重機(jī)對(duì)貨物做的功，再利用P=計(jì)算起重機(jī)的功率；根據(jù)η=W有/W總求出起重機(jī)的機(jī)械效率；（2）將O點(diǎn)視作支點(diǎn)，將整個(gè)機(jī)械看作杠桿，已知重物的質(zhì)量和AB的長度，還知道配重物體的質(zhì)量，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2可求力臂OB。 22.【答案】（1）解:根據(jù)題意知道，物體下降速度是：v=h/t=3m/3s=1m/s； 由圖知道滑輪組的有效繩子段數(shù)是n=4，所以工人放繩的速度是：v繩 =4v物 =41m/s=4m/s （2）解:因?yàn)閚=4，所以繩子運(yùn)動(dòng)距離是：s=4h=43m=12m； 工人放繩子的有用功是：W有用=Gh=160N3m=480J； 放繩子的總功是：W總 =Fs=50N12m=600J； 所以，滑輪組的效率是：η1 =W有用/W總100%=480J/600J100%=80% （3）解:物體未浸入水中時(shí)，不計(jì)繩重及摩擦，動(dòng)滑輪受到重物對(duì)它的拉力、本身的重力、繩子的拉力，由F=（G動(dòng)+G）/n知道，動(dòng)滑輪重力是：G動(dòng)=4F-G=450N-160N=40N； 又因?yàn)棣?：η2 =4：3，所以物體完全浸沒水中后滑輪組的機(jī)械效率是：η2 =3η1/4 =3/480%=60%； 物體完全浸沒水中后，滑輪組對(duì)物體的拉力做的功為有用功，不計(jì)繩重及摩擦，克服動(dòng)滑輪重力做的功為額外功，則此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是：η2 =W′有用/W′總=F拉物h/F拉物h+G動(dòng)h=F拉物/F拉物+40N=60%，解得F拉物 =60N； 當(dāng)完全入水后，動(dòng)滑輪受到重物向下的拉力、自身向下的重力、4段繩子向上的拉力，由力的平衡條件可知：4F繩=F拉物+G動(dòng) ， 故人對(duì)繩子的拉力是：F繩=（F拉物 +G動(dòng)）/4=（60N+40N）/4=25N， 此時(shí)人受豎直向下的重力、豎直向下的拉力、豎直向上的支持力，由于物體間力的作用是相互的，所以繩子對(duì)人的拉力也為25N；而人的重力是：G人=m人g=50kg10N/kg=500N，人受到豎直向上的支持力是：F支 =G人 +F繩=500N+25N=525N，根據(jù)物體間力的作用是相互的知道，則人對(duì)地面的壓力是525N 【解析】【分析】利用滑輪組繩子的股數(shù)可以計(jì)算拉力的速度，利用力和距離的乘積計(jì)算功的大小，利用有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，利用機(jī)械效率的不同計(jì)算壓力. 23.【答案】（1）解：根據(jù)圖乙知，前30s時(shí)，拉力不變，且較小，所以物體浸沒在水中，30s到40s時(shí)，拉力減小，說明物體露出水面時(shí)，40s后，拉力又不變，說明物體離開水面，最大即重力與最小拉力的差即為浮力： ， 根據(jù)阿基米德原理得，物體的體積為： 。 （2）解：不計(jì)摩擦、水的阻力及繩重時(shí)，水面下時(shí)的效率為80%，即： 解得： 離開水面后，機(jī)械效率為： 。 （3）解：由圖知，兩段繩子承擔(dān)物重，所以電動(dòng)機(jī)的拉力為： ， 根據(jù) 得，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為： ， 電動(dòng)機(jī)的輸入功率為： ， 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為： ， 根據(jù) 得，線圈的電阻為： 。 【解析】【分析】利用對(duì)物體的拉力的差計(jì)算浮力的大小，利用浮力計(jì)算排開液體的體積，根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率和物體的重力計(jì)算動(dòng)滑輪的重力的大小，利用繩子的股數(shù)計(jì)算滑輪組上的拉力的大小，結(jié)合功率和電壓、電流計(jì)算電阻. 24.【答案】（1）（1）根據(jù)G=mg， 故所拉配重塊的重力： G=mg=24kg10N/kg=240N 答：配重塊的重力240N （2）根據(jù)ρ= ， 故配重塊的密度：ρ= = =8103kg/m3 答：配重塊的密度8103kg/m3 （3）①根據(jù)W=Fs， 故拉力做的總功：W總=Fs=300N0.4m=120J， ②根據(jù)W=Gh， 故拉力做的有用功：W有用=Gh=240N0.4m=96J， ③根據(jù)η= ， 故拉力器的機(jī)械效率：η= 100%= 100%=80% 答：此過程中拉力器的機(jī)械效率80% 【解析】【分析】（1.）已知質(zhì)量，利用G=mg計(jì)算質(zhì)量； （2.）已知質(zhì)量和體積，利用ρ= 計(jì)算密度； （3.）使用的是定滑輪，拉力移動(dòng)的距離s=h，求出有用功和總功，再利用效率公式求拉力器的機(jī)械效率． 25.【答案】（1）解：由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝3，不計(jì)繩重和摩擦,由F＝ 得， 動(dòng)滑輪重： ＝nF? ＝3400N?1000N＝200N 答：動(dòng)滑輪重為200N （2）解：拉力做的有用功： ＝Gh＝1000N3m＝3000J， 工人做有用功的功率： ＝200W. 答：工人做有用功的功率為200W （3）解：繩子自由端移動(dòng)的距離： s＝nh＝33m＝9m， 拉力做的總功： ＝Fs＝400N9m＝3600J， 則滑輪組的機(jī)械效率： η＝ 100%＝ 100%≈83.3% 答：滑輪組的機(jī)械效率83.3% 【解析】【分析】（1）使用滑輪組時(shí)，動(dòng)滑輪上有幾股繩，繩子自由端的拉力是滑輪上總重的幾分之一，根據(jù)拉力和物體重力可以計(jì)算滑輪重力； （2）根據(jù)物體重力和升高的高度的乘積計(jì)算有用功，利用功和時(shí)間的比值計(jì)算功率；3，拉力和繩子拉長的長度的乘積計(jì)算總功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率。 26.【答案】（1）解：由圖可知n＝2,拉力F移動(dòng)的距離：s＝2h＝210m＝20m.拉力F所做的總功：W總＝Fs＝2500N20m＝5104J.拉力F做功的功率：P＝ ＝1250W 答：拉力F做的功和功率分別是5104J、1250W （2）解：拉力F所做的有用功：W有＝Gh＝4000N10m＝4104J.滑輪組的機(jī)械效率：η＝ ＝80% 答：滑輪組的機(jī)械效率是80% 【解析】【分析】根據(jù)拉力和繩子拉長的長度計(jì)算功的大小，利用功和時(shí)間的比值計(jì)算功率，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率。 27.【答案】（1）解：使物體上升h=2m，滑輪組做的有用功： （2）解：由 得拉力做的總功： ， 由圖知，n=3，拉力端移動(dòng)距離 ，由 得繩端拉力： ； （3）解： ，不計(jì)繩重和摩擦， ，動(dòng)滑輪重： ． 【解析】【分析】利用物體重力和升高的高度計(jì)算有用功，利用滑輪組的機(jī)械效率計(jì)算總功，根據(jù)總功和繩子拉長的長度計(jì)算拉力的大小，總功是有用功和額外功的和。 28.【答案】（1）解：工人對(duì)物體做的有用功： W有=Gh=200N2m=400J； （2）解：由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)為2， 不計(jì)摩擦及繩重， =可得，動(dòng)滑輪的重力： G動(dòng)=nF-G物=2125N-200N=50N； （3）解：繩子自由端移動(dòng)的距離：s=nh=22=4m； 工人對(duì)物體做的總功：W總=Fs=125N4m=500J， 滑輪組的機(jī)械效率 100% （4）解：工人拉繩的功率： 【解析】【分析】利用物重和高度計(jì)算有用功，利用拉力和繩子移動(dòng)的距離計(jì)算總功，利用有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，利用功和時(shí)間的比值計(jì)算功率. 29.【答案】（1）解：木箱的重力： ，工人做的有用功： 答：拉木箱過程中，工人所做的有用功是1500J （2）解：已知斜面長s=5m，拉力做的總功： ，拉力做功的功率： 答：工人拉力所做的總功是2000J，拉力做功的功率是200W （3）解：斜面的機(jī)械效率： 答：拉木箱過程中，斜面的機(jī)械效率是75% （4）解：木箱對(duì)車廂底板的壓力： ，受力面積S=0.5m2 ， 木箱對(duì)車廂底板的壓強(qiáng)： 答：木箱對(duì)車廂底板的壓強(qiáng)是2000Pa 【解析】【分析】根據(jù)質(zhì)量計(jì)算重力，根據(jù)重力和物體上升的高度的乘積計(jì)算有用功，拉力和拉力方向上的距離的乘積計(jì)算總功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，功和時(shí)間的比值計(jì)算功率，利用壓力和受力面積的比值計(jì)算壓強(qiáng)。 30.【答案】解：重物的重力：G=mg=6103kg10N/kg=6104N，起重機(jī)提升重物做的功是有用功：W1=Gh=6104N2m=1.2105J；電動(dòng)機(jī)所做的功是總功W=3105J，所以電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率：。 【解析】【分析】根據(jù)G=mg求出重物的重力，再根據(jù)W1=Gh求出有用功；已知電動(dòng)機(jī)所做的總功W，根據(jù)求出起重機(jī)的機(jī)械效率。 31.【答案】（1）解:∵有3段繩子與動(dòng)滑輪相連，∴當(dāng)物體升高的高度為h時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離為s＝3h，∴克服箱子的重力做的有用功為：W有＝Gh＝1200N h，繩子上的拉力做的總功為：W總＝Fs＝500N 3h，∴滑輪組的機(jī)械效率為：η＝ 100 100 ＝80 （2）解:動(dòng)滑輪的重力為：G動(dòng)＝3F ＝3 500N 1200N＝300N； （3）解:∵小明的體重為600N，∴小明作用在繩子上的最大拉力為600N，∴此時(shí)滑輪組對(duì)貨物的拉力為：F拉＝3F大G動(dòng)＝3 600N 300N＝1500N，∴貨物對(duì)地面的壓力為：F壓＝2G F拉＝2 1200N 1500N＝900N，∵兩箱貨物徑直疊放，與地面接觸面積為300cm2＝0.03m2 ， ∴貨物對(duì)地面的壓強(qiáng)為：p＝ ＝30000Pa. 【解析】【分析】物體的重力和上升高度的乘積計(jì)算有用功， 拉力和繩子拉長的長度的乘積計(jì)算總功，有用功和總功的比值計(jì)算機(jī)械效率，根據(jù)拉力和物體的重力和計(jì)算動(dòng)滑輪重力，結(jié)合物體對(duì)地面的壓力和受力面積可以計(jì)算壓強(qiáng)的大小.