中考物理總復(fù)習(xí) 微專(zhuān)題四 功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算試題1

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微專(zhuān)題四　功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算 【專(zhuān)題概述】 縱觀遼寧近年中考不難發(fā)現(xiàn)，部分試題有如下特點(diǎn)：1.信息量大，條件紛繁復(fù)雜；2.圖文表并茂，需從多方面獲取有效信息；3.考點(diǎn)綜合，有可能一道題中揉合了受力分析、壓力、壓強(qiáng)、浮力、杠桿、滑輪、功、功率、機(jī)械效率等考點(diǎn)． 【分類(lèi)訓(xùn)練】 1. 斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，盤(pán)山公路可看作斜面，如圖．一輛大客車(chē)在盤(pán)山公路上行駛，客車(chē)總質(zhì)量為5103 kg，牽引力保持2.5104 N，用250 s行駛了2 000 m路程，客車(chē)升高300 m，問(wèn)： (1)牽引力做了多少功？ (2)牽引力做功的功率多大？ (3)盤(pán)山公路的機(jī)械效率是多少？(g＝10 N/kg) 解：(1)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力做的功：W總＝Fs＝2.5104 N2 000 m＝5107 J (2)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力的功率為：P＝＝＝2105 W (3)汽車(chē)做的有用功：W有用＝Gh＝5103 kg10 N/kg300 m＝1.5107 J，盤(pán)山公路的機(jī)械效率為：η＝＝＝30% 2. (2016北京)如圖所示是用動(dòng)滑輪運(yùn)送建筑材料A的示意圖，在卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力作用下，使重800 N的建筑材料A在50 s的時(shí)間里，勻速豎直上升了10 m．在這個(gè)過(guò)程中，動(dòng)滑輪提升建筑材料A所做的有用功為W有，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F做功的功率為200 W．繩重可忽略不計(jì)． 求：(1)有用功W有； (2)動(dòng)滑輪勻速提升建筑材料A的機(jī)械效率η. 解：(1)W有＝G物h＝800 N10 m＝8 000 J (2)拉力的功率 P＝＝＝Fv總＝ F2v物＝200 W 建筑材料上升的速度為 v物＝＝＝0.2 m/s 可得F＝500 N 動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η＝100%＝100%＝100%＝80% 3. (2016舟山)如圖甲為塔式起重機(jī)簡(jiǎn)易示意圖，塔式起重機(jī)主要用于房屋建筑中材料的輸送及建筑構(gòu)件的安裝．(動(dòng)滑輪重、繩重及摩擦均不計(jì)，g取10 牛/千克) (1)為保持平衡，起重臂的長(zhǎng)度越長(zhǎng)的塔式起重機(jī)，配備的平衡重的質(zhì)量應(yīng)越大． (2)圖乙為起重機(jī)鋼絲繩穿繩簡(jiǎn)化示意圖，滑輪a的作用是改變力的方向．若鋼絲繩能承受的最大拉力為3104 牛，則能吊起貨物的質(zhì)量不能超過(guò)多少千克？ (3)若將重為1.2104 牛的貨物由地面沿豎直方向勻速提升30米，再沿水平方向移動(dòng)20米，則此過(guò)程中克服貨物重力做功多少焦？ 解：G＝2F＝3104 N2＝6104 N m＝＝＝6 000 kg (3)W＝Fs＝Gh＝1.2104 N30 m＝3.6105 J 4. (2015重慶)如圖所示，重力不計(jì)的木棒AOB可繞支點(diǎn)O無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，木棒AB長(zhǎng)為3 m，均勻正方體甲的邊長(zhǎng)為10 cm，物體乙的質(zhì)量為5.6 kg.當(dāng)把甲、乙兩物體用細(xì)繩分別掛在木棒的兩個(gè)端點(diǎn)A、B上時(shí)，木棒在水平位置平衡，此時(shí)物體甲對(duì)地面的壓強(qiáng)為3 000 Pa，支點(diǎn)O距A點(diǎn)1.6 m．求： (1)物體乙受到的重力； (2)物體甲受到的支持力； (3)物體甲的密度． 解：(1)G乙＝m乙g＝5.6 kg10 N/kg＝56 N (2)S甲＝a2＝(0.1 m)2＝0.01 m2 F甲＝p甲S甲＝3 000 Pa0.01 m2＝30 N F支＝F甲＝30 N (3)杠桿AOB中：FB＝G乙＝56 N 由FAOA＝FBOB得 FA＝＝＝49 N G甲＝FA＋F支＝49 N＋30 N＝79 N 物體甲的密度ρ甲＝＝＝＝7.9103 kg/m3 5. (2016荊州)如圖甲是坐落在荊州城外關(guān)公文化園的關(guān)公圣像，該像是全球最重的關(guān)公青銅雕像．他手中的青龍偃月刀，質(zhì)量為136噸，需三臺(tái)吊車(chē)分段吊起，精確操控才能完成吊裝．圖乙為其中一臺(tái)吊車(chē)的滑輪組示意圖．若刀的一部分質(zhì)量為27噸，現(xiàn)將它以0.2 m/s的速度勻速吊起5 m高，其中克服鋼繩重力和摩擦力做功為1.4105 J，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為90%(g＝10 N/kg)．求此過(guò)程中： (1)鋼繩拉力的大??； (2)拉力功率的大?。? (3)吊車(chē)上動(dòng)滑輪的重力． 解：(1)鋼繩拉力做的有用功W有＝Gh＝mgh＝2.7104 kg10 N/kg5 m＝1.35106 J 鋼繩拉力做的總功W總＝＝＝1.5106 J 則鋼繩的拉力F＝＝＝＝105 N (2)繩端的速度v＝3v物＝30.2 m/s＝0.6 m/s 根據(jù)公式P＝＝＝Fv可得， 拉力的功率為P＝Fv＝105 N0.6 m/s＝6104 W (3)對(duì)動(dòng)滑輪做的功W動(dòng)＝W總－W有－W額＝1.5106 J－1.35106 J－1.4105 J＝104 J 則動(dòng)滑輪重G動(dòng)＝＝＝2103 N. 6. (2016呼和浩特)近年來(lái)，人們致力于研發(fā)以電池為動(dòng)力的純電動(dòng)汽車(chē)，期望更加節(jié)能環(huán)保、安全而高效，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步．對(duì)于某成熟品牌的電動(dòng)汽車(chē)，已知其質(zhì)量恒為m，在水平路面上行進(jìn)過(guò)程中所受阻力恒定(不計(jì)空氣阻力)． (1)該汽車(chē)勻速爬上傾角為30的斜坡時(shí)，汽車(chē)的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能增大(選填“增大”、“減小”或“不變”)； (2)若斜坡長(zhǎng)為L(zhǎng)，爬坡速度為v1，求：汽車(chē)爬坡所用時(shí)間； (3)如果該汽車(chē)以v2的速度在水平路面上勻速行駛，且牽引力的功率為P，行駛t2時(shí)間內(nèi)，消耗的電能為E，求：這個(gè)過(guò)程中，摩擦阻力大小及汽車(chē)的效率； (4)若汽車(chē)在相同的水平路面上以 v2的速度勻速行駛時(shí)間為t3，試求牽引力在t3時(shí)間內(nèi)做的功． 解：(2)汽車(chē)爬坡的時(shí)間t＝＝ (3) 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力等于阻力P＝Fv2＝fv2，f＝，汽車(chē)克服阻力做功W有＝Pt2，W總＝E，所以汽車(chē)的效率η＝100%＝100% (4)因?yàn)槠?chē)阻力恒定，第三問(wèn)算得f＝，當(dāng)速度為，在時(shí)間t3內(nèi)通過(guò)的路程s＝vt＝t3，所以牽引力做的功W＝fs＝Fs＝t3＝Pt3. 7. (2016東營(yíng))我市經(jīng)濟(jì)建設(shè)中用到大量機(jī)械設(shè)備，某種起重機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，起重機(jī)的吊臂OAB可以看作杠桿，吊臂前端用鋼繩連著動(dòng)滑輪，立柱CA豎直，OB∶OA＝6∶1.用該起重機(jī)將浸沒(méi)在水中的長(zhǎng)方體石墩提出，放在水平地面上．石墩質(zhì)量為1.5104 kg、底面積為3 m2、高為2 m(g取10 N/kg, ρ水＝1.0103 kg/m3)． (1)浸沒(méi)在水中的石墩(石墩的底部未浸入淤泥中)，受到浮力是多少？ (2)石墩放在水平地面上時(shí)，起重機(jī)未對(duì)石墩施力，則石墩對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？ (3)石墩完全離開(kāi)水面被提升的過(guò)程中，測(cè)得每根鋼繩的拉力為1.0105 N，此時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是多少？ (4)當(dāng)石墩被提起且仍浸沒(méi)在水中時(shí)，若忽略動(dòng)滑輪、鋼繩和吊臂的重力及各種摩擦，起重機(jī)立柱CA對(duì)吊臂A點(diǎn)豎直向上的作用力是多少？ 解：(1)石墩的體積V＝Sh＝3 m22 m＝6 m3， 浸沒(méi)在水中V排＝V＝6 m3， 受到的浮力F?。溅阉甮V排＝1.0103 kg/m310 N/kg6 m3＝6104 N (2)石墩的重力G＝mg＝1.5104 kg10 N/kg＝1.5105 N， 石墩對(duì)地面的壓力F＝G＝1.5105 N 石墩對(duì)地面的壓強(qiáng)p＝＝＝5104 Pa (3)由圖知，2股繩子拉著動(dòng)滑輪，則， 機(jī)械效率η＝100%＝100%＝100%＝100%＝75% (4)當(dāng)石墩被提起且仍浸沒(méi)在水中時(shí)，石墩對(duì)吊臂的拉力FB＝G－F?。?.5105 N－6104 N＝9104 N 由杠桿平衡的條件得立柱對(duì)吊臂的作用力FA＝＝9104 N6＝5.4105 N