2023年中考高频考点专题训练 功、功率、机械效率综合计算

专题训练  功、功率、机械效率综合计算

1．云端秋千是云阳龙缸“云端飞悦”的项目之一，位于龙缸景区海拔1100多米的猴子垭口，建在距离石笋河河面将近700米高的悬崖边缘。大秋千主要由拱形塔和发射架组成。其中发射架总高108米，拱形塔总高100米，最大速度130千米/小时.提升高度为88米，最大摆弧可达90度，荡离悬崖延展距离为70米，是世界上最高的一个大秋千。如图所示，在发射架上有一滑轮组，若重500N的小明去尝试，花2min时间匀速把小明提升到88m高处开始发射.提升过程整个机械所做的总功为55000J。问：

（1）把小明提升到88m处克服小明重力做功多少？

（2）滑轮组在提升小明时的机械效率是多大？

（3）滑轮组在提升小明时动滑轮上钢绳自由端拉力的功率是多大？

2．小喻用如图所示的均匀杠杆OB将重为15N的货物匀速提升0.1m。经测量AB=2m，OA=0.4m，小喻所用拉力F=4N，且方向始终竖直向上。求：

（1）小喻做的有用功是多少？

（2）小喻所用的杠杆的机械效率是多少？

（3）若杠杆的重心处于OB的中点，忽略转轴O处的摩擦，杠杆的自重是多少？

3．如图所示，平行于斜面的拉力将重为400N的物块由斜面底端匀速拉到顶端，已知拉力为250N，物体沿斜面移动了2m，升高了1m；以克服物的重力做的功为有用功，（忽略空气阻力），求

（1）此过程中拉力所做的总功；

（2）此过程中拉力所做的额外功；

（3）斜面的机械效率。

4．如图甲所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速吊起600kg的货物时，绳端的拉力F是2500N，不计摩擦和绳重，g取10N/kg。

（1）滑轮组的机械效率多大；

（2）货物在10s内匀速上升5m，绳端拉力F的功率是多大；

（3）图乙中悬吊货物所用动滑轮与图甲中动滑轮质量相同，若配重质量为3t，平衡臂长，起重臂长，当把货物送至最右端且塔臂在水平位置平衡时，求此时货物的质量。

5．如图所示，用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m，动滑轮的机械效率为90%，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，求；

（1）上述过程中的有用功W有；

（2）上述过程中拉力所做的功W总；

（3）动滑轮所受的重力G动。

6．图是运动员利用器械进行举重训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA∶OB=4∶5，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着质量为30kg的物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1×104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力为F，此时他对水平地面的压强为1.4×104Pa。g取10N/kg，横杆AB与绳的质量均忽略不计。求：

（1）F的大小；

（2）运动员的体重G人。

7．如图所示，工人师傅正在使用一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，电动机的输出功率始终保持800W，质量为100kg的水泥匀速提升10m高的位置用时15s。求：（g取10N/kg）

（1）吊装过程中电动机拉绳的速度是多大？

（2）电动机对绳子的拉力多大？

（3）该滑轮组的机械效率多大？

8．小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）：

（1）石料露出水面前受到的浮力；

（2）石料的重力；

（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；

（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。

9．2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：

（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？

（2）拉力做功的功率有多大？

（3）滑轮组的机械效率有多大？

10．如图所示，重的物体在的水平拉力F的作用下，以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了，滑轮组的机械效率为80%。求：

（1）有用功；

（2）拉力F的功率；

（3）物体与地面间的滑动摩擦力。

11．某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型，轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO∶OB=2∶3，物体N是一个不吸水的柱体，打开阀门，假定水的流量相同，物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103kg/m3，棱长为0.1m，悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量，求：

（1）物体M的重力大小；

（2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小；

（3）物体N的密度。

12．在“测滑轮组机械效率”的课外综合实践活动中，小明同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A（如图甲所示），然后用大小为50N的拉力竖直向上匀速拉动绳自由端，使总重为90N的物体上升。当物体上升高度为10cm时，小明同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测出AB间的距离sAB＝20cm（如图乙所示），其中动滑轮重45N。则：（g＝10N/kg）

（1）提升重物做的有用功多大？

（2）该滑轮组的机械效率多大？

13．一物块重2.4N，在拉力F的作用下从底部沿斜面匀速运动到如图1所示的位置，用时6s。此过程F做的功W和时间t的关系图像如图2所示，物块运动的速度和时间的关系图像如图3所示。求：

（1）F所做的功的功率是多少？

（2）F的大小是多少？

（3）斜面的机械效率是多少？

14．天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：

（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？

（2）盘山公路的机械效率为多少？

（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？

15．如图甲所示，重力为500N的工人用滑轮组提升货物，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，求：

（1）若工人用250N的拉力在1min内将货物匀速向上提高了12m，拉力做的功和功率大小；

（2）动滑轮重力大小；

（3）该工人竖直向下匀速拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组一次能提升货物的最大重力。

参考答案

1．（1）44000J；（2）80%；（3）458.3W

2．（1）1.5J；（2）62.5%；（3）3N

3．（1）500J；（2）100J；（3）80%

4．（1）80%；（2）3750W；（3）850kg

5．（1）90J；（2）100J；（3）10N

6．（1）240N；（2）600N

7．（1）；（2）；（3）

8．（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)

9．（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%

10．（1）72J；（2）9W；（3）72N

11．（1）60N；（2）30N；（3）1.5×103kg/m3

12．（1）9J；（2）60%

13．（1）0.6W；（2）2N；（3）66.7%

14．（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N

15．（1）6000J，100W；（2）100N；（3）900N