2024年中考物理专题训练——机械效率的综合计算

这是一份2024年中考物理专题训练——机械效率的综合计算，共8页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。
1．某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m；通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图乙，（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：
（1）动滑轮重力；
（2）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率；
（3）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。
2．如图是某型号起重机从水中调起一重7.9t的钢锭，L1、L2分别为2m、6m．(g取10N／kg，ρ钢＝7.9×103kg／m3) 求：
（1）钢锭全部浸在水中时受到的浮力是多大?
（2）起重机将钢锭调离水面后，起重机的作用力F1是多大？
（3）调离水面后钢锭又匀速上升了3m，这个过程中起重机做的功为3.95×105J，这时，起重机的机械效率是多少？
3．当前城镇化建设进程中，在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示，假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5Ω，在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作25s，把质量为3t的重物吊起22m（g取10N/kg）。求：
（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能；
（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量；
（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。
4．利用如图所示的滑轮组把重180N的物体匀速提高10m，已知滑轮组机械效率是80％(不计绳重和摩擦)，求：
(1)提升重物时做的有用功为多少？
(2)作用在绳子自由端的拉力为多大？
(3)用此滑轮组匀速吊起重为455N的物体时，滑轮组的机械效率是多大？
5．如图，在盛水的水池侧面有一段斜面AB， 长3．4米，高0．5米，质量为1千克的实心铁块在沿斜面向上的拉力作用下，以0．5米/秒的速度匀速从底端拉到斜面B点，若斜面的机械效率为80%，铁块的密度为7．9×103千克/米3， 水的密度为1×103千克/米3，
试求：
（1）沿斜面方向的拉力F;
（2）拉力F的功率;
（3）铁块所受的阻力;
6．在青岛九中新校区建设工地上，需要利用滑轮组装置和机车把低处5000N的重物提升到高处，滑轮组装置如图所示．当机车牵引绳的拉力F按图乙所示随时间变化时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和图丁所示，若重物与面接触面积S=4m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向．求：

（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η．
（2）在1~2s内，拉力F做的功W．
（3）在0~1s内，重物对地面的压强p．
7．一名体重为560N、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，用如图所示的滑轮组，在20s内将600N的重物匀速提升1m（绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）．
（1）若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？
（2）当这名学生提起重物时，他对地面的压强是多大？
（3）若用该滑轮组将800N的重物匀速提起1m，机械效率又是多大？
8．如图所示，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物A，每个滑轮重均为50N，工人一只脚与地面的接触面积为200cm2。人对绳子的拉力为300N时，物体匀速上升。（g=10N/kg）求：
（1）重物匀速上升时人对地面的压强？
（2）物体10s内匀速上升了2m，人做功的功率？
（3）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，求滑轮组的最大机械效率？
9．斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。与物体在水平面上不同的是，在斜面上物体由于受重力的作用有下滑的趋势，可以等效为物体受到沿斜面向下力的作用。图示为倾角θ=30°的固定斜面，用平行于斜面向上的拉力F=4N，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，所用的拉力要大于摩擦力，已知物体上升的高度h=1m。
（1）求拉力F做的功；
（2）若沿斜面匀速向下拉动物体，拉力减小为F1=3N，求物体与斜面间的滑动摩擦力；
（3）我们已经知道：物体放在水平地面时，对水平地面的压力大小等于物体的重力大小，但物体放在斜面上时，物体对斜面的压力会小于物重。若高度H一定，倾角θ可以改变，请推导斜面的机械效率公式并说明：倾角θ越大，机械效率越高。
10．如图所示为某新能源汽车测试，该汽车以甲醇为燃料．质量为1.8×103kg的轿车以1.2×104W的功率先以v1＝20 m/s的速度匀速行驶一段水平路面，再以相同的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行．已知斜坡的机械效率为80%，甲醇燃烧值2.7×107J/kg，g＝10 N/kg．试求：
①水平路面对汽车的阻力的大小；
②汽车爬坡时的牵引力和速度的大小；
③设汽车的效率为45%，行驶坡路与平路的路程之比为1：9，该车每100 km理论上要燃烧甲醇的质量为多少？
11．如图所示是用滑轮组从水中匀速提升物体的情景（注：物体一直浸没在水中）．已知物体重G1=400N，动滑轮重G2=50N，忽略绳重和摩擦，人对绳子拉力F=100N．求：
（1）物体浸没在水中受到浮力的大小；
（2）物体的密度大小；
（3）滑轮组的机械效率．
12．如图，建筑工人用400N的拉力，将重1000N的物体匀速提升3m，所用时间是18s，忽略绳重和摩擦，求：
（1）工人做功的功率．
（2）滑轮组的机械效率．
（3）提升的物体重为1400N时，滑轮组的机械效率．
13．如图所示，水平地面上放着质量为42 kg的物体A，用如图所示的滑轮组使物体A以0.2 m/s的速度匀速上升，此时滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g=10 N/kg）。求：
（1）动滑轮重；
（2）人所施加的拉力的功率；
（3）若人的质量为60 kg，则用此滑轮组最多能提升多重的物体？此时该滑轮组的机械效率是多少？（计算结果保留一位小数）
14．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10kW， 重物重3500N，动滑轮重500N．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）假设要将重物匀速提升5米，则小机车对滑轮组做的总功有多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？
15．如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮重300kg，绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把质量为2×103kg，体积为0.8m3的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3kW（g取10 N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）。求：
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力。
（2）物体离开水面前拉力F的大小。
（3）物体离开水面前上升的速度。
（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大。
16．如下图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图．已知井深12m，物体重，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力，汽车受到的阻力为车重的0.1倍．求：
（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
（2）滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数）
（3）若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？
（4）汽车牵引力为多少？牵引力的功率为多少？
17．如图所示，质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为5kg．当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动．工人继续增大拉力将石材拉起，在整个提升过程中，石材始终以0.2m/s的速度匀速上升．在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η1，当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η2，且η1：η2=63：65．绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，石材的密度ρ石=2.5×103kg/m3，取g=10N/kg，求：
（1）当人用120N的力拉绳端时，岸边地面对人的支持力为多大；
（2）在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中，地面对人的支持力的最大值与最小值之比；
（3）当石材露出水面之前，人拉绳子的功率；
（4）此人用这个滑轮组提升重物的最大机械效率．（保留整数）
18．小刚同学的体重为600N，当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时（重物始终未出水面），他对地面的压强为8.75×103Pa。已知每只鞋底与地面的接触面积为200cm2。当他用此滑轮组匀速提升空气中另一个重物B时，滑轮组的机械效率是90%。已知重物A重物B所受重力之比GA∶GB=5∶9，若不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：
（1）提升重物A时小文对地面的压力；
（2）物体A的密度；
（3）动滑轮重；
（4）提升重物A时滑轮组的机械效率？