健康教育活动记录-五猖会

题型之三 有关机械效率的综合题
功与能内容包罗万象，计算公式繁多.形式往往把 滑轮、功与功率、机械效率综合起来，要求我
们把握知识间的内在联系，正确应用相应公式进行计算.
（2014·聊城）
一辆重
2×10
４
N
的四轮卡车， 开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶，司机找来
一小型拖拉机绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉 机在绳端用
3 750 N
的水平拉力，将汽车以
0.2 ms
的速
２
度水平匀速拉出泥泞路段，用时
10 s
.若每一个车轮与地面接触面积为
0.05 m
.

（1）求汽车对路面的压强；
（2）求拉力
F
做的功和功率；
（3）若动滑轮的机械效率为
80%
，求汽车所受的阻力.
F
可求 得汽车对路面的压强；
S
（2）利用速度公式变形
s=vt
求出汽车前进的距 离，根据动滑轮特点求出绳子移动的距离，再利用功
W
的计算公式
W=Fs
和
P
求出拉力做的功和功率；（3）根据机械效率求得有用功，再利用
W=Fs
变形
t
求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力.



1.
（2014·孝感）
如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力
F
作用下，将重为
105 N
的物
体匀速提起，在
5 s
时间内绳子自由端移动的距离为
s=
3 m
.图乙是滑轮组工作时的拉力
点拨：
（1）卡车对地面的压力等于其自身重力，利用压强公式
p

F
与绳自由端移动 距离
s
的关系图.









（1）计算物体上升的速度.
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_________，并列式计算出该物理量.

（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率.
2.（
2014·哈尔滨
）如 图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为
10 kW

重物重
3 500 N
，动滑轮重
500 N
.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略
不计.

（1）滑轮组的机械效率是多少？


（2）若要求重物以
1 ms
匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？



3.（
2014·昆明
）用如图所示的滑轮，使一个铁块以
0.2 ms
的速度匀速上升了
1 m
，已
－３３
知铁块的体积为
10 m
,求：

（1）铁块的重力；


（2）若不计滑轮、绳子的重和摩擦，绳子受到的拉力
F
；


（3）拉力
F
的功率；


(4)若实际作用于绳子的拉力为
50 N
，这个滑轮的机械效率.（其中
ρ
铁
=
7.9×10

kgm
3
、
g
取
10 Nkg
)


３
4.（
2014·苏州
）小华参加体育中考的跳绳考试时，她在
1 min
内连续跳了
150
次，获
2
得跳绳项目的满分.已知小华的质量为
45 kg
，每只鞋底与地面的接触面积为
150 cm
，
跳起时重心升高的平均高度为
4 cm
，
g
取
10 Nkg
.求：
（1）小华站在操场上等待时对地面的压强；



（2）小华跳一次所做的功；

（3）小华跳绳的平均功率.


5.（
2014·东营）
“蛟龙号”创造了“中国深度”——下潜
7 062 m
.今年“蛟龙号”将远
３３
赴印度洋探索
2 700 m
深处活火山的奥秘.已知：海水密度为
1.03×10 kgm
，声音
在海水中的传播速度是
1 500 ms
，
g
取
10 Nkg
.求：

（1）“蛟龙号”下潜到
2 700 m
深度时受到的海水的压强是多少？


（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离短.母船与“蛟龙号”信息传递要借助
于声呐.在
2 700 m
深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？


（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是
5×10 N
，它受到的
浮力是多少？










（4）任务完成后，起重机把重
2.2×10 N
的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置
原理如图，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升
10 m
后到达甲
板，绳子自由端的拉力为
68 750 N
，移动的距离是
40 m
，则滑轮装置的机械效率
是多少？
５
３
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？
6.（
2014·扬州
）水平地面上的圆桶装有体积为
0.01 m
的水，圆桶与地面接触面积为
0.2

２３３

m
，
g
取
10 Nkg
，
ρ
水
=
1.0×10 kgm
，桶自重忽略不计，求：
３

（1）这桶水的质量.

（2）这桶水对地面的压强.

（3）如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升
1 m
，所用拉力
60 N
，求动滑轮的机械效率.

7.（
2013·孝感
）如图所示，已知斜面长
5 m
，高
3 m
，绳端拉力为
50 N
.利用这个滑轮
装置将重为
100 N
的物体在
5 s
内从斜面的底端匀速拉到顶端.在此过程中：

（1）物体沿斜面向上运动的速度为多少？

（2）绳端移动的距离是多少？

（3）拉力的功和功率各是多少？

（4）拉力的机械效率是多少？


8．（2014•遵义）一体重为600N，双脚与地面的接触面积为0.05m 的工人，用如图所示的滑轮组将重为800N的物
体匀速提高了0.5M,此时该滑轮组的机械效率为8 0%。（不计绳重及摩擦）。求：
（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大；
（2）在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大；
（3）使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体。
2

9．（201 4•南通）如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0×10
3
N的重物匀速吊起10m、 作用在绳端的拉力为
4.0×10
3
N．
（1）求提升重物做的有用功．
（2）求滑轮组的机械效率．
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重．


参考答案
例3（1）轮胎与地面的接触面积：

S
=4×0.05 m
2
=0.2 m
2
，
汽车对路面的压强：
F
210
4
N
5
p
＝ =1×10 Pa；
2
0.2m
S
（2）由
v
s
得，汽车前进的距离 ：
t
s
1
=
vt
=0.2 ms×10 s=2 m，
绳子移动的距离：
s
2
=2×2 m=4 m，
拉力
F
做的功：
W
总
=
Fs
2
=3 750 N×4 m=1.5×10
4
J，
拉力
F
的功率：
W
总
1.510
4
J
3

P
===1.5×10 W；
10s
t
（3）因为
η=
W
有用
，
W< br>总
44
所以
W
有用
=
ηW
总
=1. 5×10 J×80%=1.2×10 J，
因为
W
有用
=
F
1
s
1
， W
有用
1.210
4
J
所以摩擦力
f=F
1
===6 000 N.
2m
s
1
针对训练
11
s
=×3 m=1 m
33
sh1m
由
v
得，物体上升的速度
v
物
===0.2 ms
tt5s
1.(1)物体上升的高度
h
=
(2)拉力做的功
W=F·s
=50 N×3 m=150 J
（3）滑轮组提升重物所做的功为有用功
W
有
=
G·h
=105 N×1 m=105 J
由
η=
W
有用
,得滑轮组的机械效率为
W
总
η=
W
有用
105J
=×100%=70%
W
总
150J
2.（1）设重物被提升高度为
h
,则机车对 滑轮组所做总功
W
总
=(
G
物
+
G
轮)×
h

有用功
W
有
=
G
物
×
h

η
=
W
有

W
总
=
G
物
(
G
物
+
G
轮
)
=3 500 N(3 500 N+500 N)=87.5%
（2）重物以1 ms的速度匀速上升，机车的速度
v
=2 ms.机车的功率最大时，提升的重物的重量最大，此时绳的
拉力为
F
则
F
=
P

v
=10×1 000 W（2 ms）=5 000 N
2
F
=
G′
物
+
G
轮
则
G′
物
=2×5 000 N-500 N=9 500 N
33-33
3.（1）铁块的重力
G=mg=ρVg
=7.9×10 kgm×10 m×10 Nkg=79 N；
（2）不计滑轮、绳子的重和摩擦，拉力

F
=
11
G
=×79 N=39.5 N；
22
W
t
（3）拉力移动速度
v
=2
v
物
=2×0.2 ms=0.4 ms，
拉力的功率
P
==
Fs
t
=Fv=39.5 N×0.4 ms=15.8 W；
（4）滑轮的机械效率
η=
W
有用
GhG
79J
=×100%=×100%=×100%=79%.
250J
2F
W
总
F2h
4.（1）小华对地面的压力：
F=G=mg
=45 kg×10 Nkg=450 N；
小丽对地面的压强：
p
F
450N
4
＝=1.5×10 Pa；
-42
S
150102m
（2）跳一次所做的功：
W
1
=
Fs=Gh
=450 N×0.04 m=18 J；
（3）跳150次所做的功：
W=nW
1
=150×18 J=2 700 J，
平均功率：
P
=
W
t
=
2700J
=45 W.
60s
5.（1）蛟龙号壳体受到海水的压强：
p=ρgh
=1.03×10
3
kgm
3
×10 Nkg×2 700 m
7
≈2.78×10 Pa；
（2）由公式
v
ss
2700m
可得，“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要的时间：
t===1.8 s；
tv
1500ms
（3）“蛟龙”号受到的浮力等于它排开海水的重力：
F
浮
=
G
排
=5×10
3
N；
（4）滑轮组承担物体重力的绳子股数：
n
=
s
40m
==4，
h
10m
所以滑轮装置的机械效率：
W
有用
GhGhG
2.210
5
J

η=
====0.8=80%；
68750J
FsFnh
nF
W
总
（5）随着下潜深度的增 大，压强会越来越大，温度会越来越低，所以下潜至深海需要克服的技术难题是：低温和
压强.
3
6.（1）一桶桶装纯净水的体积
V
=0.01 m，
由
ρ
=
m
可得，水的质量：
V
m=ρV
=1×10
3
kgm
3
×0.01 m
3
=10 kg；
（2）这桶水所受的重力
G=mg
=10 kg×10 Nkg=100 N桶自重忽略不计，水桶对地面的压力：
F=G
=100 N，
对地面的压强：
p
F100N
＝=500 Pa；
2
S0.2m
（3）由图知，承担物重的绳子股数
n
=2，则： < /p>

W
有用
GhGhG
100J
η=
===×10 0%≈83.3%.

FsF2h2F
260J
W
总
7 .（1）物体沿斜面向上运动的速度：

v
s
5m
==1 ms；
t
5s
（2）绳端移动的距离：
s′
=2
s
=2×5 m=10 m；
（3）拉力的功
W
总
=
Fs
=50 N×10 m=500 J，
功率：
P
=
W
总
500J
==100 W；
t
5s
（4）有用功：
W
有用
=
Gh
=100 N×3 m=300 J，
拉力的机械效率
η=
W
有用
300J
=×100%=60%.
W
总
500J
8. （1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为：

（2）在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压力为:

工人对地面的压强为:

（3）使用该滑轮组，在匀速提升物体的过程中，滑轮的重力为：

这个工人的最大拉力为,所以最多能提起物体的重力为：

9. 解：（1）提升重 物做的有用功：W
有
=Gh=9.0×10
3
N×10m=9.0×104
J．
（2）滑轮组的机械效率：η=====75%；
（3）W
总
===1.2×10
5
J，克服动滑轮做的功：W
动
=W
总
﹣W
有
﹣0.3W
有
=1.2×10
5
J﹣9.0 ×10
4
J﹣
0.3×9.0×10
4
J=3×10
3J；
由W
动
=G
动
h可得，G
动
=

==100N．