中考物理综合计算题有关机械效率的综合题.doc

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2×10４ 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 m/s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 m２.

（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，利用压强公式可求得汽车对路面的压强；（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和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 m/s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 m/s的速度匀速上升了1 m，已
　知铁块的体积为10－３ m３,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=7.9×10３　
kg/m3、g取10 N/kg)

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
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 cm2，
跳起时重心升高的平均高度为4 cm，g取10 N/kg.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
　赴印度洋探索2 700 m深处活火山的奥秘.已知：海水密度为1.03×10３ kg/m３，声音
　在海水中的传播速度是1 500 m/s，g取10 N/kg.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5×10３ N，它受到的
　　　浮力是多少？

　（4）任务完成后，起重机把重2.2×10５ 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 m３的水，圆桶与地面接触面积为0.2
　m２，g取10 N/kg，ρ水=1.0×10３ kg/m３，桶自重忽略不计，求：

　（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0.05m2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．（2014•南通）如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0×103N的重物匀速吊起10m、作用在绳端的拉力为4.0×103N．
（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 m2=0.2 m2，
汽车对路面的压强：
＝ =1×105 Pa；
（2）由得，汽车前进的距离：
s1=vt=0.2 m/s×10 s=2 m，
绳子移动的距离：s2=2×2 m=4 m，
拉力F做的功：
W总=Fs2=3 750 N×4 m=1.5×104 J，
拉力F的功率：
P===1.5×103 W；
（3）因为η=，
所以W有用=ηW总=1.5×104 J×80%=1.2×104 J，
因为W有用=F1s1，
所以摩擦力f=F1===6 000 N.
针对训练
1.(1)物体上升的高度h=s=×3 m=1 m
由得，物体上升的速度v物===0.2 m/s
(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=,得滑轮组的机械效率为
η==×100%=70%
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 m/s的速度匀速上升，机车的速度v=2 m/s.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 m/s）=5 000 N
2F=G′物+G轮则G′物=2×5 000 N-500 N=9 500 N
3.（1）铁块的重力G=mg=ρVg=7.9×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=79 N；
（2）不计滑轮、绳子的重和摩擦，拉力
F=G=×79 N=39.5 N；
（3）拉力移动速度v=2v物=2×0.2 m/s=0.4 m/s，
拉力的功率P===Fv=39.5 N×0.4 m/s=15.8 W；
（4）滑轮的机械效率
η==×100%=×100%=×100%=79%.
4.（1）小华对地面的压力：
F=G=mg=45 kg×10 N/kg=450 N；
小丽对地面的压强：
＝=1.5×104 Pa；
（2）跳一次所做的功：
W1=Fs=Gh=450 N×0.04 m=18 J；
（3）跳150次所做的功：
W=nW1=150×18 J=2 700 J，
平均功率： P===45 W.
5.（1）蛟龙号壳体受到海水的压强：
p=ρgh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×2 700 m
≈2.78×107 Pa；
（2）由公式可得，“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要的时间：t===1.8 s；
（3）“蛟龙”号受到的浮力等于它排开海水的重力：
F浮=G排=5×103 N；
（4）滑轮组承担物体重力的绳子股数：
n===4，
所以滑轮装置的机械效率：
η=====0.8=80%；
（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.
6.（1）一桶桶装纯净水的体积V=0.01 m3，
由ρ=可得，水的质量：
m=ρV=1×103 kg/m3×0.01 m3=10 kg；
（2）这桶水所受的重力
G=mg=10 kg×10 N/kg=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：＝=500 Pa；
（3）由图知，承担物重的绳子股数n=2，则：
η====×100%≈83.3%.
7.（1）物体沿斜面向上运动的速度：
==1 m/s；
（2）绳端移动的距离：s′=2s=2×5 m=10 m；
（3）拉力的功W总=Fs=50 N×10 m=500 J，
功率： P===100 W；
（4）有用功：W有用=Gh=100 N×3 m=300 J，
拉力的机械效率η==×100%=60%.
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=9.0×103N×10m=9.0×104J．
（2）滑轮组的机械效率：η=====75%；
（3）W总===1.2×105J，克服动滑轮做的功：W动=W总﹣W有﹣0.3W有=1.2×105J﹣9.0×104J﹣0.3×9.0×104J=3×103J；
由W动=G动h可得，G动===100N．