中考物理试题：机械效率计算题含答案解析_机械效率计算题及解析

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2012中考物理试题汇编:机械效率计算题

四、计算题

错误!未指定书签。.(2010泰州 6分用图 6所示的滑轮组 提升重物,已知物体重为 200N ,人用 125N 的拉力向下拉动绳

子, 5s 内可使物体匀速上升 2m 求:(1拉力所做的功和拉力的功率;(2滑轮组的机械效率.答案:(1 W=500J P=100W(2 80% 2.(2010绍兴如图所示为一款塔式起重机,工作电压为 380伏。当起重机 吊起 500千克重物以 1米 /秒速度匀速上升 20米时,工作电流是 18安;当起 重臂水平旋转,带动重物在 8秒内移动 16米时,工作电流是 5安。

(1如果起重臂加长,那么平衡块质量应该 ________(填 “ 增加 ” 或 “ 减小 ”。(2请计算在整个过程中, 起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化 成机械能的效率(保留小数到 0.1%。

答案:增加;1×105J;62.1% 3.(2010南京(6分 如图所示,工人用滑轮组提升重 240N 的物体,所用的拉 力为 150N , 物体在 5s 内匀速上升 lm.求:(1有用功;(2滑轮组的机械效率;(3拉力的功率.答案:240J;80%;60W 4.(2010烟台随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得 到了很大的改善.小明家最近购置了一套新房, 为了帮助爸爸将重 600N 的装修 材料运送到 6m 高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图 20甲 所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重 30N ,绳子足够长,所能承受的最大拉力 为 250N ,不计绳重及摩擦.(1计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力 ?(2小明爸爸观察了该装置后,他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图 20乙 是否会更省力一些, 请你按照小明爸爸的想法, 用笔画线在乙图绕上绳子并说明 小明爸爸的想法是否正确.(3求两种方案的机械效率之比 ?(4综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些 ? 说明理由.答案:

5.(2010德州如图 22所示装置 ,绳重及摩擦不计。装卸工人将重为 800N 的货物提至高处,人对绳的拉力 F 1为 500N ,货物在 1min 内匀速上升了 5m。

(1请在图上画出绳子的绕法;(2求滑轮组的机械效率;

(3如果重物是 600N ,要把重物提升 5m ,求拉力做的功。

答案:(1绕法如图 4所示„„„„„„„„„„„„ 2分(2 η =

总 有 W W ×100%=S F Gh 1×100% =10 5005800⨯⨯×100%= 80% „„„„„„„„„„ 2分(3 G 动 =2 F 1-G 物 =2×500-800=200N F 2=(G 动 + G 物 /2=(600+200/2 N=400N W =400×5×2 J=4000 J„„„„„„„„„„„ 2分

6.(2010荆州(6分工人用如图所示的滑轮组提升重物,在 10s 内将 240N 的物体匀速提升 2m ,已知工人的拉力为 100N 不计绳重与摩擦阻力,求:(1工人做功的功率;(2滑轮组的机械效率;(3如果用此滑轮组匀速提升 300N 的重物,拉力应为多大? 答案:

(10大理7、2009年入夏以来,我省滇西地区出现了百年不遇的特大旱灾,某 校为保障师生的生活用水,紧急调来一台功率为 15kw 的抽水机,把水抽到 距水面 10m 高的蓄水池中, 抽水机 30分钟刚好将容积为 18m 3的蓄水池抽满, 求:(1抽水机对水做的功;(2抽水机的效率;(3同学们,水是生命之源,请你写出日常生活中的两项节水措施。G 图 4 答案:1.8×105J;67%;随手关水龙头;一水多用等

8.(2010河池第 41届世界博览会于 2010年 5月 1日至 10月 31日在我国 上海举行,世博会的主题是“城市,让生活更美好”.在场馆和楼房建设工地 上, “塔吊”是常见的一种起重设备,如图 19所示是“塔吊”的示意图.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 0.4Ω.在一次吊起重物时,电动机正常工作 20s ,把重物吊起 20m.求:(1该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能.(2电动机工作过程中,线圈产生的热量.(3 在该起重设备中, 如果这次吊起重物的机械效率 为 80%,则被吊重物的质量为多少 t ? 答案:解 :(1由于电动机正常工作, 消耗的功率等于额

定功率,即 P=38kW=3.8×104W ,工作时间 t=20s,所以电动机消耗的电能 为: W=Pt …………….(1分 =3.8×104W×20s =7.6×105J ………(1分

(2 电动机正常工作时的电流: I=P U =43.810W 380W ⨯ =100A ………..(1分 线圈产生的热量:Q=I2Rt=(100A2×0.4Ω×20s =8×104J ……….(1分

(3电流产生热量消耗的电能 W 1=Q=8×104J ,电能转化为机械能的总量为 W 总 =W-W1 =7.6×

105J-8×104J =6.8×105J …………..(1分 因为 η=W W 有用 总 =W Gh 总

………….(1分 即 80%= 5206.810J G m ⨯⨯ 解得 G =2.72×104N ………..(1分 所以,重物的质量为:

m=G g =42.7210N 10/N kg =2.72×103kg=2.72t …….(1分

9.(2010江西某学校为了给蓄水塔抽水,新买了一单相螺杆自吸泵,其铭牌上的 部分参数如下表:(吸程是指水泵到水面的距离;扬程是指水能被抽到的最高点 到水面的距离

(1该铭牌中有一个参数是明显错误的,请你指出来,并通过计算加以说明.(2该水泵连续正常抽水 1h ,把水抽高了 50m ,水 泵对水做了多少功?此时水泵的效率是多少?(g取 10N/kg 答案:(1错误的参数是:吸程 20m 一标准大气压能把水压上的高度 h =p ρ水 g =1.013×105Pa 1.0×10kg/m×10N/kg=10.13m

水泵抽水 1h 对水做的功 W =Gh =mgh =8×103kg×10N/kg×50m=4×106J 水泵抽水 1h 消耗的电能 W′ =Pt =1.5×103W×3600s=5.4×106J 水泵的效率 η=W W′ ×100%=4×106J 5.4×10J ×100%≈74.1%

10.(2010淮安(6分 如图所示,小明同学用动滑轮提升 900N 的木箱,木箱 以 0.5m /s 的速

度匀速上升 2m ,所用拉力 F 的大小为 500N(不计绳重和摩擦.(1拉力 F 做功的功率是多少 ?(2动滑轮的机械效率是多少 ? 答案:500W;90% 11.(2010龙岩(8分滑轮组在建筑中应用广泛,如图 15所示为建

筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为 90kg 的重物提高 5m ，所用的拉力是 600N。求:(1该重物受到的重力;(2工人通过滑轮组所做的有用功;(3工人做的总功;(4滑轮组的机械效率。答案:9000N;4500J;6000J;75% 图 15 题 24图

12.(2010南通(8分 如图所示,工人师傅用一个定滑轮和动 滑轮组成滑轮组, 把重为 500N 的箱子匀速提升 5m , 动滑轮的 质量为 8kg ,不计绳重和摩擦,取 g=10N/kg.(1在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组.(2在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大 ?(3在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少 ? 答案:解:(1滑轮组绕线如图所示(2人对绳子的拉力

(2 1 动 箱 G G F += N 290kg /N 10kg 8N 500(2 1 =⨯+=(3提升过程的有用功 W 有 =Gh 总功 W 总 =Fs =F ·2h 机械效率 %100⨯=总 有 W W η %2.86%100m 10N 290m 5N 500%100=⨯⨯⨯=⨯=Fs Gh(答 %2.86%1002

N 2901N 500%100=⨯⨯⨯=⨯= Fs Gh η,同样给分 13.(2010苏州(8分 如图所示,斜面长 S=10m,高

h=4m.用沿斜面方向的推力 F ,将一个重为 100N 的物体 由斜面底端 A 匀速推到顶端 B.运动过程中物体克服摩擦 力做了 100J 的功.求:(1运动过程中克服物体的重力做的功;(2斜面的机械效率;(3推力 F 的大小.答案:(1400J(280%(350N 14.(2010湛江湛江港一装卸工人用如图 1l 所示的滑轮组匀速提升质 量为 80 kg的货物,所用的拉力 F 为 500N ,绳子自由端在 50s 内被匀速 拉下 4m ,求:(g取 10N /kg(1提升前货物静止在地面上,与地面的接 触面积为 0.04m 2, 求货物对地面的压强.(2提升时绳子自由端的速度.(3拉力 F 的功率.(4此滑轮组的机械效率.答案:(1货物对地面的压强 P=F/S=mg/S=80kg×10N/kg/0.04m2=2×104Pa.(2提升时绳子自由端的速度 v=s/t=4m/50s=0.08m/s.(3拉力 F 的功率 P=Fv=500N×0.08m/s=40W(4此滑轮组的机械效率 η=W有用 /W总 =mg/2F=80kg×10N/kg/2×500N=80% 15.(2010宜宾(12分 2009年秋季以来, 我国西南部分地区遭遇严重旱灾, 不少地方不得不靠打深井取水。如图 11所示,小明同学正利用滑轮组和金属水 桶从深井中提水,若水桶的材料密度为 8g/cm3, 水桶质量为 4Kg ,水桶容积为 20L。当盛满水的桶从水中慢慢提升(桶始终未出水面时,小明对绳的拉力为 F=25N。不计绳子重量和摩擦, 水的密度是 1.0×103 Kg/m3, g 取 10N/Kg.试求:(1动滑轮有多重?(2水桶露出水面前,滑轮组的机械效率有多大?

(3水桶被提离井中水面后,以 0.2m/s的速度匀速竖直上升,小 明对绳子自由端拉力的功率多大? 答案:(略 16.(10·茂名(8分 用如图所示的滑轮组去拉物体 A , 已知 A 物质的密度是 2 ×103kg /m3,底面积是 0.3m 3,重力为 600N。物体 A 在 F=100N的拉力作用下, 沿水平方向匀速前进了 2m。(g取 10N /kg 求:(1物体 A 对水平地面的压强是多少 ?(2物体 A 的体积是多大 ?(3若该装置的机械效率为 80%,物体 A 在水平方向上受到的阻力是多少 解:(1物体 A 在水平地面, F=G=600N(1分

(10·安顺 17、如图 10所示,要把一个质量是 450kg 的贵重物品 A 沿水平地 面移动00m ,为保护该物品,工人把它放在一个质量是 50kg 的木板 B 上,然后用了 F=400N的水平拉力将木板 B 沿直线匀速拉动,直至终 点。(提示:滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比(1在匀速拉动 B 的过程中, A、B 之间的摩擦力是 多少 ?(2计算拉力 F 做的总功是多少焦耳 ?(3在拉力 F 做功的过程中,机械效率是多少 ?(10„„„„„„„„„„„„„„(1分(2W总 =FS=400×100=4×104(J „„„„„„„„„„„„„„„„„„(2分

(3∵滑动摩擦力的火小与压力的人小成正比, ∴ F G F G =有 有 总 总 ,即 9 10 G F F F G = = 有 总 总 有 总 „„„„„„„„„(1分 9010 F S F S η== =有 总 9 %„„„„„„„„„„„„„„„„„„(1分

(10·哈尔滨 18.建筑工地上,工人们需要将一堆建材运到 10m 高处。姜荣同 学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重 l00N。工人利用该装置每次 提升一块重 900N 的建材,该工人拉绳子的速度是 0.8m /s ,在施工过程中:(1该工人提升建材时的有用功率是多少 ?(2该装置的机械效率是多少 ?(不计绳重和摩擦(3孙萍同学想用电动机做动力替代人工

作,将该装置改造成简易的起重机(吊起物

体的速度限定在 0.4m /s。她到仓库找到 了两台电动机,铭牌上的部分数据如下表

所示,她要选用其中的一台。请你帮助选择,就你所选的电动机,说明如何使 用该装置才能做到合理配置。

(10·湖北仙桃 19.如图 14所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提 升机, 用它能将放在罐笼 A 中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料的 质量为 280kg ,拉力 F 将它以 0.5m/s的速度匀速提升到 10m 的高度,拉力 F 的 功率为 2kW。不计摩擦及钢丝绳、动滑轮的重。求:

(1拉力 F 对所提升的建筑材料做的功是多少?(2罐笼 A 的重力是多少?(3提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少? 23.(1 G 材 =m 材 g =280kg×10N/kg=2.8×103N.........................................(1分 W =G 材 h =2800N×10m=2.8×104J................................................(1分

(2 P =Fv F =错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2×103N(1 分 G A =2F-G 材 =2×2×103N-2.8×103N =1.2×103N..................(1分(3 W 总 =FS =2×103N ×20m=4×104J..........................................(1分 442.810J 410J ⨯=⨯W 70%

(10·长沙 20.2010年 5月 18日国际博物馆日,广东南澳海域的“南澳 I 号” 水下考古发掘现场, 成为了本处度由国家文物局主办的 “文化遗产博览月 “开幕 地点,如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片,问: A 图 14 绳

用声呐探测到沉船的回声时间是 0。04s, 沉船在水下的深度为多少?(声音在海水中的传播速度 1450m/s

海水对沉船的压强为多少?(不计沉船的高,海水的密度约为

己知动滑轮及附属部件的总重为 3000N ,将一重为 4000N 的货箱匀速打捞水面 时,每根钢绳的拉力 F 为多大? 若每只货箱重力相同且不可分割, 钢绳的最大拉力为 5000N , 则在货箱离开水面 被匀速拉起的过程中, 该滑轮组的机械效率最大可达多少?(不计摩擦和钢绳重

(10·连云港 21.(6分打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械.图甲是落 锤式打桩机实物图.桩锤由卷扬机用吊钩 提升, 释放后自由下落而打桩.其原理示意 图如图乙所示.已知桩锤的质量 M=400Kg , 桩锤底面积 S1=0.1m2, 桩的顶面积 S2=0.04 m 2.g 取 10N/ Kg.(1若桩锤自由下落打在桩上的瞬时压 力位 F=2.0×103N , 求此时桩锤对桩的压强.(2 若卷扬机把桩锤匀速提升 1.8m., 所 用时间为 2s , 在此提升过程中卷扬机的效 率为 60%,求卷扬机的功率.高 2014.18 解：（10·南通）32．(8 分如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动 滑轮组成滑轮组，把重为 500N 的箱子匀速提升 5m，动滑 轮的质量为 8kg，不计绳重和摩擦，取 g=10N/kg．(1在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．(2在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?(3在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少? 解：(1滑轮组绕线如图所示(2人对绳子的拉力

动 2 箱

分 1(G

分(1 分(1 分(1 分(3提升过程

有 W总

答

苏州22．(8 分的有用功 W 有=Gh 总功 W 总=Fs=F·2h 机械效率

分，同样给分

如图所示，斜面长 S=10m，高 h=4m．用沿斜面方向的推力 F，将一个重为 100N 的物体由斜面底端 A 匀速推到顶端 B．运动过程中物体克服 摩擦力 做了 100J 的功．求：(1运动过程中克服物体的重力做的功；(2斜面的机械效率；(3推力 F 的大小．(1400J(280％(350N 高 2014.18（10 东营）23．（9 分）某型号挖掘机的实物图(甲 和作业范围图(乙以及部分 相关数据表，如下图所示。挖掘机在 4s 内将装满铲斗的密度为 1.6×l03kg／ m3 的泥土，从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。

取 g=10N ／kg，求： B（1）挖 掘 A 机 静 止 在 甲 乙 水 平 地 面 上不工作时（如图甲），对地面的压强。（2）铲斗内泥土的质量。项 目 整机质量（kg）标准斗容（m3）A 最大挖掘深度（m）B 最大卸料高度（m）两履带与地面接 触的总面积（m2）数值 5000 0.5 3 5 4（3）移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功。（4）移送泥土的过程中，发动机的总功率是40kW，此过程挖掘机的机械效 率。解：（1）压强 P= F G mg 5000 分）

（2）泥土的质量

（2 m3=800kg………………（2 分）（3）对泥土做功 W 有=Gh=mgh=800kg×10N/kg×（3m+5m）=6.4×104J（2 分）（4）挖掘机的发动机 4s 内做的总功 W 总=Pt=4×104W×4s=1.6×105J …（1 分）挖掘机的机械效率…（2 分）W总

有

（10·达州）24.(6 分如图 17 所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提 取泥土的情形。某次操作中，工人用 400 N 的拉力 F 在 1 分钟 内将总重为 900 N 的泥土匀速提升 5 m。在这段时间内：（1）拉力 F 所做的有用功是多少？

高 2014.18（2）拉力 F 做功的功率是多少？（3）滑轮组的机械效率是多大？ 解：（1）拉力 F 所做的有用功为： W 有=Gh=900N×5m=4500J---------（2 分）（2）拉力 F 移动的距离 S 为： S=3h=3×5m=15m 拉力 F 所做的总功为： W 总 =FS=400N × 15m=6000J--------（1 分）则拉力 F 做功的功率 P 为： P=W /t=6000J/60s=100W 总-----------（1 分）（3）滑轮组的机械效率为： η =W 有/W 总×100%=4500J/6000J×100%=75%-----------------（2 分）