中考物理總復(fù)習(xí) 微專題五 功、功率、機(jī)械效率的綜合計(jì)算試題1

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微專題五　功、功率、機(jī)械效率的綜合計(jì)算 簡(jiǎn)單機(jī)械的功、功率、機(jī)械效率的綜合計(jì)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(diǎn)。 1．利用滑輪組提升物體分三種情況： (1)理想情況：不計(jì)動(dòng)滑輪重力、不計(jì)繩重和繩與輪之間的摩擦，即W額＝0，F(xiàn)＝，η＝1，Gh＝Fs。 (2)半理想情況：考慮動(dòng)滑輪的重力，不計(jì)繩重和繩與滑輪之間的摩擦，即W額＝G動(dòng)h，F(xiàn)＝，η＝。 (3)實(shí)際情況：考慮動(dòng)滑輪的重力、繩重和繩與滑輪之間的摩擦(題目沒(méi)有說(shuō)明，表明要考慮)，即η＝，F(xiàn)＝。 2．利用滑輪組水平拉物體，此時(shí)克服物體受到的摩擦力做的功為有用功，與物重、滑輪重?zé)o關(guān)。W有＝fs物，W總＝FsF＝nFs物。 3．利用斜面提升物體分兩種情況： (1)理想情況：不考慮機(jī)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(jī)械自重及摩擦，W有＝Gh，W總＝Fs，W額＝fs，η＝＝。 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(jiǎn)化模型，它由轎廂、配重、電動(dòng)機(jī)、鋼絲繩、定滑輪等部件組成，其中轎廂的質(zhì)量為780 kg。電梯某次搭載一位質(zhì)量為70 kg的乘客上樓，轎廂啟動(dòng)上升的路程與時(shí)間關(guān)系如圖乙所示，電動(dòng)機(jī)的輸出功率與時(shí)間關(guān)系如圖丙所示，電動(dòng)機(jī)的工作效率為80%，不計(jì)鋼絲繩的重力和一切摩擦。(g取10 N/kg)求： (1)當(dāng)該乘客站立在靜止的轎廂內(nèi)時(shí)，雙腳的受力面積為500 cm2，則乘客對(duì)轎廂的壓強(qiáng)為多少帕？ (2)電動(dòng)機(jī)在電梯啟動(dòng)上升12 s內(nèi)，消耗的電能是多少焦？(已知電動(dòng)機(jī)對(duì)轎廂所做的功等于其P－t圖象與時(shí)間軸所圍成的陰影部分面積大小) (3)電梯配重的質(zhì)量為多少千克？ (1)乘客對(duì)轎廂的壓力F＝G＝mg＝70 kg10 N/kg＝700 N，乘客對(duì)轎廂的壓強(qiáng)p＝＝＝14000 Pa　 (2)前2 s做的功W1＝2 s7000 W＝7000 J，后10 s做的功W2＝Pt＝4000 W10 s＝40000 J，12 s內(nèi)做的總功W＝W1＋W2＝7000 J＋40000 J＝47000 J，消耗的電能W′＝＝＝58750 J　 (3)后10 s的速度v＝＝＝2 m/s，由P＝＝＝Fv得，電動(dòng)機(jī)對(duì)轎廂的拉力F拉＝＝＝2000 N，轎廂和乘客的總重力G總＝m總g＝(780 kg＋70 kg)10 N/kg＝8500 N，配重的重力G配＝G總－F拉＝8500 N－2000 N＝6500 N，配重的質(zhì)量m配＝＝＝650 kg 2．(2016鎮(zhèn)江)用如圖所示的滑輪組將重90 N的貨物勻速提升1 m的過(guò)程中，所用拉力F＝50 N，不計(jì)繩重及滑輪與軸之間的摩擦。 (1)求上述過(guò)程中的有用功W有用； (2)求上述過(guò)程中的總功W總； (3)求滑輪組的機(jī)械效率η。 (1)上述過(guò)程中的有用功：W有＝Gh＝90 N1 m＝90 J　 (2)由圖知n＝2，所以繩端移動(dòng)的距離：s＝2h＝21 m＝2 m；總功：W總＝Fs＝50 N2 m＝100 J　 (3)滑輪組的機(jī)械效率：η＝100%＝100%＝90% 類型二　利用滑輪組水平拉物體 3．(2016邵陽(yáng))在一次車輛故障處置過(guò)程中，拖車所用裝置簡(jiǎn)化如圖所示。為了盡快疏通道路，交警只用了30 s的時(shí)間，指揮拖車在水平路面上將質(zhì)量是1.5 t的故障車勻速拖離了現(xiàn)場(chǎng)。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(jī)械效率是80%。求： (1)故障車在30 s內(nèi)通過(guò)的路程； (2)拉力F在30 s內(nèi)所做的功； (3)故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力。 (1)由v＝得故障車在30 s內(nèi)通過(guò)路程s車＝vt＝6 m/s30 s＝180 m　 (2)由圖可知n＝3，繩子自由端移動(dòng)的距離s繩＝3s車＝3180 m＝540 m，拉力F在30 s內(nèi)所做的功W＝Fs繩＝500 N540 m＝2.7105 J　 (3)由圖知，n＝3，水平滑輪組的機(jī)械效率η＝＝＝＝，所以故障車在被拖離過(guò)程中受到的阻力f＝3Fη＝3500 N80%＝1200 N 4．(2015大慶)如圖所示，司機(jī)師傅利用滑輪組把汽車從泥坑里拖出來(lái)(泥坑可近似看成水平面)，在此過(guò)程中汽車勻速移動(dòng)了1 m，共用時(shí)5 s，已知汽車所受阻力為1 200 N，司機(jī)師傅的拉力功率為300 W，在考慮滑輪組摩擦阻力影響因素條件下，求： (1)司機(jī)師傅的拉力為多大？ (2)滑輪組的機(jī)械效率是多少？ (1)繩子自由端移動(dòng)的距離s＝ns汽車＝31 m＝3 m，繩子自由端速度：v＝＝＝0.6 m/s，由P＝＝＝Fv得，工人的拉力：F＝＝＝500 N　 (2)拉力所做總功：W總＝Fs＝500 N3 m＝1500 J；工人所做有用功：W有用＝fs汽車＝1200 N1 m＝1200 J，滑輪組的機(jī)械效率：η＝＝＝80% 類型三　利用斜面提升物體 5．小明想把重1000 N的木箱A搬到高h(yuǎn)＝5 m，長(zhǎng)L＝10m的斜面上，如圖所示。他站在斜面上，沿斜面向上用F＝600 N的拉力使木箱A以v＝0.2 m/s的速度勻速?gòu)男泵娴锥死叫泵骓敹?。?wèn)： (1)小明同學(xué)拉木箱的功率是多大？ (2)該斜面的機(jī)械效率是多少？ (3)木箱A在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力是多大？ (1)小明同學(xué)拉木箱的功率：P＝＝＝Fv＝600 N0.2 m/s＝120 W　 (2)做的有用功：W有用＝Gh＝1000 N5 m＝5000 J，做的總功：W總＝FL＝600 N10 m＝6000 J，斜面的機(jī)械效率：η＝＝≈83.3%　 (3)額外功：W額外＝W總－W有用＝6000 J－5000 J＝1000 J，因?yàn)閃額外＝fL，所以摩擦力：f＝＝＝100 N 6．如圖所示，建筑工人用300 N的力F通過(guò)滑輪裝置將一重500 N的料車沿30角的斜面由底端勻速地拉到頂端，用時(shí)10 s。已知斜面長(zhǎng)是4 m，g取10 N/kg，求這一過(guò)程中： (1)人拉繩子的力做的功； (2)提升料車做的有用功； (3)人做功的功率； (4)該裝置的機(jī)械效率。 (1)繩子自由端移動(dòng)距離s＝2L＝24 m＝8 m，人做的總功：W總＝Fs＝300 N8 m＝2400 J (2)因?yàn)樾泵媾c水平面成30的角，重物上升高度：h＝Lsin30＝4 m＝2 m，W有用＝Gh＝500 N2 m＝1000 J　 (3)人做功的功率：P＝＝＝240 W　(4)該裝置的機(jī)械效率：η＝＝≈41.7%