2019-2020年中考物理综合计算题 有关机械效率的综合题

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2021年01月03日 11:45
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2021年1月3日发(作者:平亚利)


2019-2020年中考物理综合计算题 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 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.
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
可求得汽车对路
S
面的压强;( 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,再利用功的计算公式
W=Fs

P
W
求出拉力做的功和功率 ;(3)根据机械效
t
率求得有用功,再利用
W=Fs
变形求得牵引力,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

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

=7.9×10
3
kgm、
g
取10 Nkg)


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)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


m,
g
取10 Nkg,ρ

=1.0×10 kgm,桶自重忽略不计,求:
233

(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?


2
8.(2014•遵义)一体重为6 00N,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80%。(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。



9.(2 014•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10 m、
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:
210
4
N
F
5
=1×10 Pa;
p

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

=
Fs
2
=3 750 N×4 m=1.5×10
4
J,
拉力
F
的功率:
W

1.510
4
J
3

P
===1.5×10 W;
10s
t
W
有用
(3)因为η
=

W< br>总
所以
W
有用

W

=1.5×10 J×80%=1.2×10 J,
因为
W
有用
=
F
1
s
1
44
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
h1m
s
v
得,物体上升的速度
v

===0.2 ms
t5s
t
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

=
G·h
=105 N×1 m=105 J
由η
=
W
有用
,得滑轮组的机械效率为
W
W
有用
105J
η
=
=×100%=70%
W

150J
2.(1)设重物被提升高度为
h
,则机车对滑轮组所做总功< br>W

=(
G

+
G


h

有用功
W

=
G

×
h

η=
W


W

=
G

(
G

+
G

)
=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

F
=
P

v
=10×1 000 W(2 ms)=5 000 N
2
F
=
G′

+
G


G′

=2×5 000 N-500 N=9 500 N
33-3 3
3.(1)铁块的重力
G=mg=
ρ
Vg
=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
(3)拉力移动速度
v
=2
v

=2×0.2 ms=0.4 ms,
拉力的功率
P
=
W
t
=
F s
t
=Fv=39.5 N×0.4 ms=15.8 W;
(4)滑轮的机械效率
η
=
W
有用
G
Gh79J
=×100%=×100 %=×100%=79%.
2F
250J
W

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=
ρ
gh
=1.03×10
3
kgm
3
×10 Nkg×2 700 m
7
≈2.78×10 Pa;
(2)由公式
v
s
2700m
s
可得,“蛟龙号”收到正 上方母船的指令需要的时间:
t
===1.8
v
1500ms
t
s;
(3)“蛟龙”号受到的浮力等于它排开海水的重力:
F

=
G

=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< br>2.210
5
J

η
=
====0.8=80%;
68750J
FsFnhnF
W

(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=
ρ
V
=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: < br>η
=
W
有用
GhGhG
100J
===×100%≈ 83.3%.

FsF2h2F
260J
W

s
5m
==1 ms;
t
5s
7.(1)物体沿斜面向上运动的速度:

v
(2)绳端移动的距离:
s′
=2
s
=2×5 m=10 m;
(3)拉力的功
W

=
Fs
=50 N×10 m=500 J,
功率:
P
=
W

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

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

=Gh=9.0×10
3
N×10m=9 .0×10
4
J.
(2)滑轮组的机械效率:η=====75%;
(3 )W

===1.2×10
5
J,克服动滑轮做的功:W

=W

﹣W

﹣0.3W

=1.2×10
5J
﹣9.0×10
4
J﹣0.3×9.0×10
4
J=3×10
3
J;
由W

=G

h可得,G

===100N.

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