初中物理中考复习 必刷07 简单机械和机械效率-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（解析版）

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必刷07 简单机械和机械效率

杠杆
例37．(2019·泰州)如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表：求：
A
O
B
F
G

(1)拉力所做的功.
(2)拉力做功的功率.
(3)此过程中，该杠杆的机械效率.
【答案】（1）100 J（2）200 W（3）80%
【解析】（1）拉力所做的功W总＝Fs＝500N×0.2m＝100J，
（2）拉力做功的功率P＝＝＝200W
（3）此过程中，有用功W有用＝Gh＝200N×0.4m＝80J
该杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%

滑轮、滑轮组
例38．(2019·德州)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。
求：
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。

【答案】（1）900J（2）1200J（3）75%
【解析】（1）知道货物的质量和提升的高度，根据W＝Gh＝mgh求出有用功；
（2）知道拉力的功率和作用时间，根据W＝Pt求出拉力做的总功；
（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
解：（1）提升装置所做的有用功：
W有用＝Gh＝450 N×2 m＝900J；
（2）根据P=可得拉力F做的功：
W总＝Pt＝120W×10s＝1200J；
（3）滑轮组的机械效率：
η== =100%＝75%。
例39．(2019·潍坊)一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：

（1）做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
【答案】（1）1.2×104J（2）625N。
【解析】（1）已知汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，可求得阻力，因为匀速拖离，由二力平衡条件可得滑轮组对车的拉力；然后利用W=Fs可求得有用功；
（2）由图可知n=3，由此可得绳子移动的距离，已知滑轮组的机械效率为80%，利用η＝可求得总功，再利用W总=Fs可求得作用在绳子自由端的拉力。
解：
（1）汽车在泥泞路段受到的阻力：f=0.1mg=0.1×1.5×103kg×10N/kg=1.5×103N；
将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力：F拉=f=1.5×103N；
所做有用功：W有=F拉s车=1.5×103N×8m=1.2×104J，
（2）由图可知n=3，则绳子移动的距离：s绳=3s车=3×8m=24m，
由η＝可得总功：W总===1.5×104J；
由W总=Fs绳可得，作用在绳子自由端的拉力：F===625N。

斜面
例40．(2019·赤峰)一木块重480N体积为0.08m3，用力F将木块沿斜面匀速拉到高处，如图甲所示。已知拉力F做的功W与木块沿斜面运动距离s的关系如图乙所示。整个过程的额外功是320J．（g＝10N/kg）

求：（1）木块的密度；
（2）拉力F大小；
（3）斜面的机械效率。
【答案】（1）0.6×103kg/m3（2）200N（3）60%
【解析】（1）求出木块的质量，知道质量和体积求出密度。
（2）知道拉力做功，又知道物体移动的距离，根据W＝Fs求出拉力大小。
（3）知道总功和额外功，求出有用功，知道总功和有用功，求出机械效率。
（1）木块的质量：m＝＝＝48kg
木块的密度：ρ＝＝＝0.6×103kg/m3
（2）由图象知，拉力做总功800J，木块移动的距离是4m，
W＝Fs得，拉力为：F＝＝＝200N
（3）木块上升过程中有用功为：W有＝W－W额＝800J－320J＝480J
斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%

机车、发动机
例41．（2019·本溪）如图所示是利用 5G 网络实现远程驾驶的汽车，其质量为 1.5t，车轮与地面接触的总面积为 750cm2，该车在水平路面上匀速直线行驶 13.8km，用时 10min，消耗汽油 2kg，这一过程中汽车发动机的输出功率为 46kW，求：（ 汽油热值为 q 汽＝ 4.6× 107J/kg， g 取10N/kg）
（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强。
（2）在这一过程中汽车受到的阻力。
（3）在这一过程中汽车发动机的效率。

【答案】（1）2× 105Pa；（2）2000N；（3）30%
【解析】（1）该汽车静止在水平路面上时，对路面的压力：
F压＝G＝mg＝1.5× 103kg× 10N/kg＝1.5× 104N，
对路面的压强：p＝＝＝2× 105Pa；
（2）汽车行驶的速度：v=＝＝23m/s，
根据 P＝ ＝ ＝ Fv 可得汽车的牵引力：
F′ ＝＝＝2000N，
因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，
所以，阻力 f＝F′＝ 2000N；
（3）牵引力做的有用功：W 有用＝ Fs＝ 2000N× 13.8× 103m＝ 2.76× 107J，
汽油完全燃烧放出的热量：Q 放＝ mq＝ 2kg× 4.6× 107J/kg＝ 9.2× 108J，
这段时间内该发动机所做的有用功：η＝＝＝ 30%。


1．(2019·上海)杠杆平衡时，动力臂l1为0.6米，阻力臂l2为0.2米，若阻力F2的大小为60牛，求动力F1的大小。
【答案】动力F1为20N
【解析】知道动力臂、阻力臂大小、阻力大小，利用杠杆平衡条件求动力大小。
由杠杆平衡条件可知：F1l1＝F2l2，则动力F1＝＝＝20N。
2．(2019·徐州)工人用杠杆将重为180 N的物体匀速提升0.5 m，做了100 J的功．求：
（1）提升物体做的有用功；（2）杠杆的机械效率．
【答案】（1）提升物体做的有用功是90J；（2）杠杆的机械效率是90%。
【解析】（1）提升物体做的有用功：W有用＝Gh＝180N×0.5m＝90J；
（2）杠杆的机械效率：η＝＝×100%＝90%。
3．(2019·山西)汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。

【答案】该货车不超载
【解析】分别以汽车前轮和后轮为支点建立杠杆模型，根据杠杆的平衡条件得出等式，联立等式即可求出车受到的重力，然后与汽车的自身和载重相比较即可得出答案。
以汽车前轮为支点建立杠杆模型，示意图如图甲，

根据杠杆平衡条件得：F后L＝GL1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
以汽车后轮为支点建立杠杆模型，示意图如图乙，
根据杠杆平衡条件得：F前L＝GL2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②两式可得：
G＝F前+F后＝（8×103kg+9×103kg）×10N/kg＜18×103kg×10N/kg，
所以，该货车不超载。

4．（2019·大庆）如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在水平向右的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里被匀速提升，绳自由端水平移动了2m，拉力F为500N。不计绳重和摩擦，求：
（1）拉力F的功率P；
（2）滑轮组的机械效率η。

【答案】（1）200W（2）90%
【解析】解：（1）拉力做的总功：W总＝Fs＝500N×2m＝1000J，
拉力功率：P＝＝＝200W。
（2）由图可知，物体有2段绳子承担，则物体上升的高度h＝＝1m，
有用功：W有用＝Gh＝900N×1m＝900J；
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%；
5．(2019·天津)用如图所示的滑轮组，将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m，拉力F为200N．求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）拉力F的功率。

【答案】解：（1）工人做的有用功：W有用=Gh=450N×2m=900J，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，拉力端移动距离s=3h=3×2m=6m，
拉力做的总功：W总=Fs=200N×6m=1200J，
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=75%；
（2）由v=得做功时间：t===20s，
拉力做功的功率：P===60W；
答：（1）滑轮组的机械效率为75%；
（2）拉力F的功率为60W。
【解析】（1）利用W=Gh求有用功，由图知n=3，利用s=3h求出拉力端移动的距离，知道拉力，利用W=Fs求总功；利用η=×100%求滑轮组的机械效率；
（2）求出了拉力做的总功，再求出时间，利用P=求出拉力F的功率。
6．(2019·眉山)在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。

【答案】（1）由v=可得故障车在30s内通过的路程：
s车=v车t=5m/s×30s=150m，
由图知，n=3，拉力端移动距离：s=3s车=3×150m=450m，
拉力F在30s内所做的功：W总=Fs=500N×450m=2.25×105J；
（2）地面对故障车的摩擦力：
f=0.08G=0.08mg=0.08×1500kg×10N/kg=1200N；
滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功：
W有用=fs车=1200N×150m=1.8×105J，
整个装置的机械效率：η== ×100%=80%。
答：（1）拉力F在30s内所做的功为2.25×105J；
（2）整个装置的机械效率为80%。
【解析】（1）利用速度公式v=求故障车在30s内通过的路程，由图知，n=3，拉力端移动距离等于故障车通过路程的3倍，利用W=Fs求拉力F在30s内所做的功；
（2）地面对故障车的摩擦力f=0.08G，利用W=fs求滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功，整个装置的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了速度公式、功的公式、效率公式的应用，要知道水平使用滑轮组时，克服摩擦力做的功为有用功。
7．（2019·兰州）如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求：
（1）水平面对物体A的摩擦力是多大?
（2）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大?

【答案】（1）12N；（2）9.6W。
【解析】（1）由图知，n=2，不计绳重和滑轮组内部的摩擦，当物体B匀速下降时，物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小：f=F拉=(GB+G动)=(20N+4N)=12N；
（2）当物体B匀速上升时，绳子的拉力F拉不变，物体A受到的摩擦力大小不变，由力的平衡条件可得，对物体A施加水平向右的拉力：
F=f+F拉=12N+12N=24N，物体A向右运动的速度：
v=2vB=2×0.2m/s=0.4m/s，拉力F的功率：
P= ==Fv=24N×0.4m/5=9.6W.
答：（1）水平面对物体A的摩擦力是12N；
（2）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为9.6W。
8．（2019·广东）如图所示，质量为960kg、底面积为0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑轮组水平拉动A，使其在20s的时间内匀速向墙靠近了4m，水平拉力F＝500N，不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦，g取10N/kg。求：

（1）A对水平地面的压强；
（2）A在运动过程中受到摩擦力的大小：
（3）拉力F的功率。
【答案】（1）1.92×104Pa（2）1000N（3）200W
【解析】解：（1）A对水平地面的压力：
F＝G＝mg＝960kg×10N/kg＝9.6×103N，
A的受力面积S＝0.5m2，
A对水平地面的压强：
p＝＝＝1.92×104Pa；
（2）石材A做匀速直线运动，由图可知，动滑轮上绳子的段数n＝2，
所以，A在运动过程中受到摩擦力：f＝nF＝2×500N＝1000N。
（3）拉力移动的距离：sF＝ns＝2×4m＝8m，
拉力做的总功：W总＝FsF＝500N×8m＝4000J，
拉力的功率：P＝＝＝200W。
答：（1）A对水平地面的压强为1.92×104Pa；
（2）A在运动过程中受到摩擦力的大小为1000N：
（3）拉力F的功率为200W。
9．(2019·襄阳)工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m,做了1500J的功。求：
(1)滑轮组的机械效率；
(2)当他用400N的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重。

【答案】(1)80%(2)1020N
【解析】（1）W有=Gh=600N×2m=1200J
η＝==80%
（2）由题意可知：当F=400N时，η=85%
η＝===85%
G物=1020N
注意：其它解法如果正确同样给分。
10．（2019·苏州）如图所示，利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下，重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m,求：

(1)有用功W有
(2)拉力F的功率P
(3)此过程中动滑轮的机械效率η。
【答案】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=400N×5m=2000J，
（2）动滑轮绳端移动的距离：s=nh=2×5m=10m，
拉力做的总功：W总=Fs=250N×10m=2500J，
拉力F的功率：P= = =125W。
（3）动滑轮的机械效率：η=×100%=×100%=80%；
【解析】（1）知道物体的重力和提升的高度，根据W=Gh求出拉力做的有用功；
（2）根据s=nh求出动滑轮绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的总功，根据P=求出拉力F的功率；
（3）利用η=×100%求出动滑轮的机械效率。
11．（2019·乐山）小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中：

（1）小夏对地面的压强；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
.【答案】解：（1）人对绳子施加的拉力F=200N，根据力的相互性，绳子对人的拉为200N，故人对地面的压力：F=G－F拉=500N－200N=300N；
小夏对地面的压强：p== =7.5×103Pa；
（2）绳子的有效段数为2，绳子自由端向下移动的距离为：s=2h=2×2m=4m；
拉力做的功：W总=F拉s=200N×4m=800J；
（3）对重物做的有用功：W有=Gh=280N×2m=560J；
该滑轮组的机械效率：η＝= ×100%=70%。
（1）小夏对地面的压强为7.5×103Pa；
（2）拉力F做的功为800J；
（3）该滑轮组的机械效率为70%。
【解析】（1）人对绳子施加的拉力F=200N，根据力的相互性可知绳子对人的拉为200N，根据力的平衡求出人对地面的压力，根据p=求出小夏对地面的压强：
（2）绳子的有效段数为2，根据s=2h得出绳子自由端向下移动的距离；根据W总=F拉s得出拉力做的功；
（3）根据W有=Gh求出重物做的有用功，根据η＝×100%求出该滑轮组的机械效率。
12．(2019·泰安)如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N。求：
（1）物体A上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）人对地面的压强。

【答案】解：
（1）由v=可得物体上升的高度：h=vt=0.1m/s×5s=0.5m；
（2）由图可知，n=3，拉力端移动距离s=3h，
滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝= ×100%=70%；
（3）此时人对地面的压力：F压=G人－F=850N-100N=750N，
人对地面的压强：p= ==3×104Pa。
答：（1）物体上升的高度为0.5m；
（2）滑轮组的机械效率为70%；
（3）人对地面的压强为3×104Pa。
【解析】（1）利用速度公式v=求物体上升的高度；
（2）由图可知，n=3，拉力端移动距离s=3h，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝；
（3）此时人对地面的压力等于人的重力减去拉力，知道受力面积（接触面积），利用p=求此时人对地面的压强。
13．(2019·沈阳)如图10所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25cm2。求：

(1)当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg）
(2)在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104J的功，拉力Fb是多大？
(3)在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？
【答案】 (1) 1.2×104Pa (2) 2000N (3) 60%
【解析】（1）货箱的重力： G=mg=360kg×10N/kg=3600N
货箱对地面的压力：F=G－Fa=3600N－600N=3000N
货箱对地面的压强： p= = =1.2×104Pa
（2）由公式W=Fs 得，拉力Fb：Fb===2000N
（3）W有=W总－W额=2.4×104J－9.6×103J=l.44×104J η===60%
14．(2019·镇江)如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。桶的质量忽略不计，g取10N/kg。

（1）求桶中水的质量。
（2）求这桶水对地面的压强。
（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N，求该滑轮组的机械效率。
【答案】（1）10kg （2）500Pa （3）83.3%
【解析】（1）桶中水的质量为：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.01m3=10kg；
（2）这桶水对地面的压强为：p＝＝＝=500 Pa；
（3）由图像可知滑轮组绳子股数n=3，因此绳子自由端移动的距离为：s=3h=3×2m=6m
滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝83.3%。
15．(2019·雅安)如图是用动滑轮提升货物A的示意图。用300N竖直向上的拉力F使重500N的货物A在10s的时间内匀速竖直上升了2m。求：
（1）提升货物所做的有用功W有；
（2）拉力通过的距离及拉力的功率P；
（3）动滑轮的机械效率η。

【答案】（1）1000J （2）4m 120W （3）83.3%。
【解析】（1）提升货物所做的有用功：W有=Gh=500N×2m=1000J；
（2）拉力通过的距离：s=nh=2×2m=4m
拉力所做的功：W总=Fs=300N×4m=1200J；
拉力的功率：P== =120W；
（3）动滑轮的机械效率：η＝＝＝83.3%。
16．（2019·湘潭）如图所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物。起重机起动时滑轮组将重物竖直向上匀速提起，其中N是柱塞，可向上支撑起起重臂ODC．重物和动滑轮总重为15000N，不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重。问：
（1）钢丝绳自由端上作用力F的大小为　5000　N。
（2）当柱塞向上支撑起起重管绕固定端O转动时，起重臂ODC是　费　力杠杆。
（3）当重物以0.4m/s的速度匀速上升时，钢丝绳自由端上作用力F的功率是多少？

【答案】（1）5000；（2）费；（3）钢丝绳自由端上作用力F的功率是6000W。
【解析】（1）由图知，承担物重的绳子有三股，不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重，钢丝绳自由端上作用力F是物重和动滑轮重的三分之一；
（2）动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆；动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆；动力臂大于阻力臂的杠杆是等臂杠杆；
（3）已知重物上升速度和承担物重绳子股数，可以得到绳子自由端移动速度；已知绳子自由端拉力和移动速度，利用公式P＝Fv得到拉力的功率。
解：（1）由图知，承担物重的绳子股数n＝3，
不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重，则钢丝绳自由端上作用力：
F＝(G+G动)＝×15000N＝5000N；
（2）起重臂的支点在O点，滑轮组和重物对C端的拉力为阻力，
由图知，柱塞施加动力的力臂明显小于阻力的力臂，所以此设备是费力杠杆；
（3）钢丝绳自由端移动速度为v＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
绳自由端上作用力F的功率：P＝＝＝Fv＝5000N×1.2m/s＝6000W。
17．(2019·百色)某服务区水泵房每天需要将重为3×106N的水送到36m高的蓄水池里。若用电动机带动一台效率为60%的水泵工作5h来完成蓄水工作。问：
（1）水泵对这些水做了多少功？
（2）带动水泵的电动机的功率至少为多大？
【答案】（1）1.08×108J （2）10000W
【解析】（1）W=Gh=3×106N×36m=1.08×108J
（2）总功W总== =1. 8×108J
总功率 P== =10000W
18．（2019·孝感）一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0×107J/kg，g＝10N/kg），求：
（1）货车受到的牵引力；
（2）货车匀速行驶的速度；
（3）货车发动机的效率。
【答案】（1）2500N；（2）20m/s；（3）50%。
【解析】（1）货车受到的重力：G＝mg＝5.0×103kg×10N/kg＝5.0×104N，
货车做匀速运动，所以货车受的牵引力：F＝f＝0.05G＝0.05×5.0×104N＝2500N；
（2）由P＝Fv得，货车匀速行驶的速度：v＝＝＝20m/s；
（3）牵引力做的功：W＝Fs＝2500N×1×105m＝2.5×108J，
燃油燃烧放出的总能量：Q＝mq＝10kg×5.0×107J/kg＝5.0×108J，
货车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。
19．（2019·天水）在修建天水市体育中心的施工过程中，起重机在4s内将质量为5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机做的功是2×105J．（g取10N/kg）求：
（1）钢材上升过程中的速度。
（2）起重机对钢材所做的有用功。
（3）起重机的机械效率。
【答案】解：（1）钢材上升过程中的速度：v===0.5m/s。
（2）钢材的重力：G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N，
起重机对钢材所做的有用功：W有用=Gh=5×104N×2m=1×105J；
（3）由题知，电动机做的总功：W总=2×105J，
则起重机的机械效率：η=×100%=100%=50%。
答：（1）钢材上升过程中的速度0.5m/s。
（2）起重机对钢材所做的有用功为1×105J；
（3）起重机的机械效率为50%。
【解析】
（1）利用v=计算钢材上升过程中的速度。
（2）利用G=mg求钢材的重力，再利用W=Gh求起重机做的有用功；
（3）知道电动机做的总功，起重机的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了速度、重力、有用功、机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
20．（2019·郴州）一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求：
（1）汽车对地面的压强；
（2）汽车的牵引力所做的功；
（3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）。
【答案】（1）4×104Pa；（2）6×106J；（3）66.7%。
【解析】解：（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等，
所以，汽车对地面的压强：p＝＝＝＝4×104Pa；
（2）因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，汽车的牵引力：F′＝F阻＝0.1G＝0.1×2×104N＝2×103N，
则汽车的牵引力所做的功：W机械＝F′s＝2×103N×3×103m＝6×106J；
（3）由P＝可得，电动汽车消耗的电能：W电＝Pt＝50×103W×3×60s＝9×106J，
汽车发动机的机械效率：η＝×100%＝×100%≈66.7%。
21．(2019·南通)一新型无人驾驶电动汽车的质量为1.6×103kg．性能测试时，汽车在平直的公路上匀速行驶6.0×103m用时300s，共消耗电能1.2×107J，测得电机输出的机械功率为3.2×104W，g取10N/kg．求：
（1）汽车的重力；
（2）汽车电机的效率；
（3）汽车受到的阻力．
【答案】（1）1.6×104N （2）80% （3）1600N
【解析】（1）汽车的重力G＝mg＝1.6× 103kg× 10N/kg＝1.6× 104N；
（2）汽车做的机械功W机=Pt=3.2×104W×300s=9.6×106J，
汽车的效率：η＝＝＝80%；
（3）汽车的速度v＝＝＝20m/s，根据功率P=Fv，则
F＝＝＝1600N
22．(2019·陕西)图示为某种型号的剪叉式高空作业平台。这台机器利用起升电机升降作业平台，方便工人高空作业。该机器的部分数据如表所示。
（1）这台机器空载且静止时，对水平地面的压强是多大？（g取10N/kg）
（2）起升电机以额定功率工作时，将总重为1000N的人和作业工具以0.2m/s的速度举高8m。该机器做的有用功是多少？机械效率是多少？
（3）此类机器机械效率一般较低的主要原因是： 。


整机质量（空载）/kg
3200
安全工作载荷/kg
200
起升电机额定电压/V
24
起升电机额定功率/kW
4.0
轮胎接地总面积/m2
0.08



【答案】（1）4×105Pa （2）8×103J 5% （3）机器所做额外功较多（或自重较大）（答案合理即可）
【解析】
（1）机器静止在水平地面F=G=mg=3200kg×10N/kg=3.2×104N
则机器对地面的压强p＝==4×105Pa
（2）机器做的有用功W有用=Gh=1000N×8m=8×103J
由v=得t====40s 由表格可知，P=4kW=4000W
机器做的总功 W总=Pt=4000W×40s=1.6×105J
机器的机械效率η＝＝=5%
（3）机器所做额外功较多（或自重较大）（答案合理即可）
23．(2019·青岛)一辆大鼻子校车在水平路面上行驶，车和人总质量为 8 000kg， 轮胎与地面的总接触面积为 0.32m2。
（1） 求校车对路面的压强。
（2）校车以 36km/h 的速度匀速行驶时，柴油发动机的输出功率为 50kW，求此过程中校车受到的阻力。
（3）如果校车行驶过程中，司机控制油门，使发动机的输出功率为 25kW，并保持此功率不变继续行驶 10min。 这段时间内柴油燃烧释放能量的 30%转化为有用机械能，在数值上等于发动机牵引力做的功，求这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。
【答案】2.5×105Pa 5×103N 5×107J
【解析】（1）根据公式G=mg可求出校车和人的重力之和，地面受到的压力等于校车和人的重力之和，根据公式p=可求出校车对路面的压强。
（2）校车在水平路面匀速行驶时，发动机的牵引力与地面给校车的阻力为平衡力，将36km/h换算为10m/s，柴油发动机的输出功率50kW换算为50000W，根据公式F=可求出校车的牵引力，即为阻力大小。
（3）地面给校车的阻力与（2）问相同，因此校车的牵引力保持不变，发动机输出功率保持25kW即25000W不变，可根据v=求出此时校车的速度，根据s=vt可求出校车在水平方向运动的距离，再代入W有=Fs求出有用机械能，根据W总=即可求出发动机柴油燃烧释放的能量。