(完整版)人教版初中物理第12章第3节:简单机械(3)简单机械的功、功率、机械效率计算精选试题及答案.pdf
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1、中考复习试题 20*年新人教版(走进中考)第十二章 第 3 节:机械效率(三)(简单机械的功、功率、机械效率的计算)1.(12 玉林)如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置己知货箱重 6500N,动滑轮总重 500N,声音在海水中的传播速度是 1500m/s在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波,经过 0.04s 后收到回波(不计绳重和摩擦,g 取 10N/kg,海水=1.0103kg/m3)求:(1)沉船在水下的深度是多少?(2)海水对沉船产生的压强是多少?(不计沉船的高度)(3)货箱离开水面匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率是多少?(4)当货箱在水面下匀速上升时,如果绳子自由端的拉力为
2、1000N,那么货箱的体积是多少?(不计动滑轮体积)解:(1)沉船在水下的深度 h=vt=1500m/s0.04s21=30m(2)海水对沉船的压强 p=gh=103kg/m310N/kg30m=3105Pa(3)若货物离开水面后匀速上升 h W有=Gh=6500h 此时拉力 F1=51(G货+G动)=51(6500N+500N)=1400N W总=F1s=14005h=7000h 009.9270006500hhWW总有(4)5F+F浮=G货+F浮=G货+G动-5F=2000N G F 中考复习试题 kgNmkgNgFV/10/1020003浮=0.2m3 2.(12 柳州)有一个粗细均匀、
3、支点在中央的跷跷板质量为 m 的小阳坐在上面(脚不接触地面),接着质量为小阳 3 倍的妈妈坐到另一边的板上,小阳和妈妈到支点的距离相等,然后妈妈用力将小阳缓慢跷起至跷跷扳处于水平状态,此时妈妈的脚完全与地面接触,如图所示:(1)若要探究在这个过程中,跷跷板对小阳做了多少功,需要用_测出小阳被跷起的高度 h,然后可计算出对小阳做的功为_。(2)若要探究妈妈此时对地面的压强有多大,还需要测出的物理量是_(用文字说明,并用符号表示出来),妈妈对地面的压强为_(用已知量表示)(3)若小阳想将妈妈跷起,需要向_选填“左”或“右”)边移动从杠杆的平衡条件去分析,这样做的目的是_。答:(1)刻度尺 mgh
4、(2)妈妈的鞋底跟地面的接触面积 S=Smg2 (3)右 增大力臂 3.(12 随州)如图所示,有一粗细均匀,重为 40N,长为 4m 的长木板 AB,置于支架上,支点为 O,且 AO=1m,长木板的右端 B 用绳子系住,绳子另一端固定在 C 处,当长木板 AB 水平时,绳与水平成 30的夹角,且绳子所能承受的最大拉力为 60N一个重为 50N 的体积不计的滑块 M 在 F=10N 的水平拉力作用下,从 AO 之间某处以v=1m/s 的速度向 B 端匀速滑动,求:滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小 当滑块匀速运动时拉力 F 做功的功率 滑块在什么范围内滑动才能使 AB 保持水平 解:滑块匀速运动
5、,f=F=10N P=Fv=10N1m/s=10W 当 M 在 O 点左侧离 O 点距离为 l1处时,绳子的拉力为 0 木板重力的力臂为 l板=12 lABlOA=12 4m1m=1m Gl1=G板l板 M C B A F O 30 中考复习试题 l1=G板l板G=40N1m50N=0.8m 当 M 在 O 点右侧离 O 点距离为 l2处时绳子的拉力最大为 F最大=60N,拉力的力臂为 l=12 lOB=12(lABlOA)=12 3m=1.5m Gl2+G板l板=F最大l l2=F最大lG板l板 G=60N1.5m40N1m50N=1m 4.(12 东营)以前,我国北方经常用辘轳将水从井里提
6、上来,如下图所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是 2kg,容积是 810-3m3;井中水面到地面的高度为 5m,水的密度是 1.0103kg/m3。不计摩擦及绳和摇柄质量。(取 g10N/kg)(1)当人通过辘轳用 20s 的时间,将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时,人所做的有用功是多少?人所做有用功的功率是多大?该机械的机械效率是多少?(2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为 410-3m3)的吊桶匀速提升到地面时,该机械的机械效率是多少?(3)根据上面的计算结果,提出改进吊桶的办法,以提高该机械的机械效率。(4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。(答出两条即可)解:(
7、1)满桶水的质量 m1=V=1.0103kg/m3810-3m3=8kg 人所做的有用功 W有=m1gh=8kg10N/kg5m=400J 人所做有用功的功率W20s20400J有有tWP 提升吊桶所做总功 W总=Fh=(m1+m2)gh=(8kg+2kg)10N/kg5m=500J 机械效率80%500J400J总有WW(2)半桶水的质量 m1=V=1.0103kg/m3410-3m3=4kg 所做有用 W有=m1gh=4kg10N/kg5m=200J 所做总功 W总=Fh=(m1+m2)gh=(4kg+2kg)10N/kg5m=300J 中考复习试题 机械效率200J66.7%300JWW
8、 有总(3)减小吊桶的质量,增大吊桶的容积(4)省力、改变施力方向,方便用力(或“方便”)、安全 5.(11 辽阳)20*年 1 月加勒比岛国海地发生了强烈地震,中国救援队赶往海地提供人道主义援助。中国救援队在搜救过程中,发现一名生还者被一块重约 1.8104的建筑材料堵在一个狭小的空间里,材料与水平地面的接触面积均为 1.52。求:(1)建筑材料对地面的压强多大?(2)救援队用如图所示的滑轮组将建筑材料匀速吊离地面 1高,若在起吊过程中滑轮组的机械效率为 80,则此过程中作用在绳子自由端的拉力多大?(1)1.2104Pa (2)4.5103 6.(11 长沙)在长沙市地铁二号线建设工地上,有
9、一“塔吊“正在准备起吊一底面积为0.8m2、质量为 2400kg 的圆柱形重物;如图所示,A 为塔吊的配重,OB 为塔吊的起重臂,C 为能在起重臂上移动的载重小车,载重小车下挂有滑轮组,OB=25m。当载重小车在 B 点时,能安全起吊重物的最大质量是 1200kg。现在载重小车从距离 O 点为 10m 的载重臂上,准备起吊该圆柱体重物(不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦。g=10N/kg)问:(1)起吊前,该重物对地面的压强为多大?(2)起吊后,当重物匀速上升时,载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大?(3)如果将重物匀速提升 20m,则拉力做功多少?(4)“塔吊”将重物从起吊点提升 20m 后,载重
10、小车最多能向 B 点方向平移多少米,才能保证安全工作?(1)3.0104Pa (2)6103N (3)4.8105J (4)2.5m 中考复习试题 7.(11 扬州)目前汽车刹车器均采用油压制动油压制动刹车时消耗的机械能以内能形式排放掉,形成能源的浪费现有一种汽车再生制动器,能把汽车刹车制动时消耗的机械能转化为电能而储存起来,有效地利用了能量(1)从能量转化的角度看,汽车再生制动器相当于 (A/B/C)A电动机 B汽油机 C发电机(2)实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力,仍需要与油压制动器配合使用,产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求,若某汽车以 72km/h 的速度行驶,刹车时再
11、生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表:汽车刹车时,再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是 (A/BCD)A逐渐增大 B先增大后不变 C先增大后减小 D先增大后不变再减小 在图甲中作出汽车刹车时再生制动器 00.8s 内产生的刹车阻力随时间变化的图像,如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为 1l04N,由图甲可知 t=0.5s 时再生 制动器产生的刹车阻力约 N,此时油压制动器还需产生 N 的刹车阻力,在满足的刹车阻力作用下,汽车的行驶路程与时间变化的关系如图乙所示,则在 00.5s 内汽车克服刹车阻力所做的功 W=J (1)C(2)D 如图 8.6103(数值在 8.51038.
12、7103以内均正确)1.4103(数值在 1.51031.3103以内均正确)1103 中考复习试题 8.(11 武汉)甲图是大型超市内常见的自动人行道,它能方便快捷地运输顾客和货物上下楼,乙图是其构造示意图,右表是其部分参数(表中“运输能力”是指每小时运输的顾客和货物所受的总重力)。(1)图乙中顾客 A 站在静止的自动人行道上,请画出他受到的重力和支持力的示意图。(2)自动人行道以额定速度上行时,假设站在一楼地板上的观察者看到自动人行道上的顾客处于静止状态,则该顾客一定_(填“顺”或“逆”)着自动人行道上行的方向运动,他相对于观察者的速度是_。(3)自动人行道的电动机的额定输入功率是多少瓦?
13、(1)重力和支持力的示意图如右图所示。(2)逆;0 (3)=W有/W总=Gh/PtP=Gh/t=5.4106N4.8m/(0.83.6103s)=9103W 9.(11 河南)在新农村建设中,为将批建材运到 10 m 高的施工处,工人利用如图 17所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重 100N,工人每次匀速提升一箱重 400N 的建材,不计绳重和摩擦。试问:(1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少,(2)该滑轮组的机械效率是多少?(3)为加快施工进度,张师傅建议用电动机做动力替代人提升建材。为了安全,改装后每次可吊起四箱建材,建材匀速上升时的速度为 0.4m/s。仓库中现有两台电动机,型号
14、分别为“220V 0.8kW”、“220V 3kW”,请你通过计算说明应选哪台电动机才能使配置更为合理。解:(1)有用功 W有=Gh=400N10m=4000J 额外功 W额=G动h=100N10m=1000J(2)由于总功 W总=W有+W额=4000J+=1000J=5000J 故机械效率=WW有总=400080%5000JJ(3)提升四箱建材时的总功 W总=W有+W额=44000J+100J=17000J 中考复习试题 将重物匀速提升至 10m 高处所需时间 t=sv=100.4/mm s=25s 则提升四箱建材的总功率 P=Wt总=170025Js=680W=0.68kW 故应选择型号为
15、“220V 0.8kW”的电动机才能使配置更为合理。10.(11 十堰)“问道武当山,养生太极湖”,中外游客慕名前往武当山旅游观光。武当山景区推出了“山水一体游”项目,购进一批旅游观光艇(如图),其部分技术参数如下表:(取 g=10N/kg,q柴油=4.3107J/kg,33/10.80mkg柴油)求:(1)某旅游团队从武当山旅游码头乘坐观光艇以最大航速 行驶2小时的路程是多少?(2)假设每位乘客的平均质量为 60kg,观光艇满载乘客时,所受浮力是多少?(3)观光艇以最大航速匀速行驶时,受到水的平均阻力是多少 N?(4)若这次航行共消耗柴油 30L,则柴油发动机的效率为多大?答案:(1)90k
16、m (2)2.1104N (3)3.6103N (4)31.4%11.(11 黄冈、鄂州、随州)“中国的三一,世界的三一”,三一重工集团自主创新研制的长臂泵车创造了多项吉尼斯记录。3 月 20 日为支援福岛核电站,三一重工集团将 62米泵车通过海路运往日本。该泵车部分技术参数如下表所示:(忽略一切摩擦,1.4,1.7)(1)海上运输船运载泵车前后,排开海水的体积变化了多少?(海水1.0103kgm3)(2)在水平地面上,泵车开始工作时,在液压顶的作用下缓慢伸展开多节长臂,使之由水平位置升起到与水平方向成 30o夹角,历时 1 分 40 秒,此时液压顶恰好与完全伸直的长臂垂直。长臂展开后简化成粗
17、细均匀的杠杆模型;OA 为长臂全长的 110,如图所示。求此液压顶对长臂的作用力 F 的大小?(3)在此过程中,液压顶对长臂做功的功率为多少?解:(1)泵车的重力:G车=mg=5.1104kg10N/kg=5.1105N 依据漂浮的条件可得:F浮=G车 名称 SYXTHB62 米泵车 泵车全长 15.98 m 泵车总质量 51 t 长臂总质量 8 t 长臂伸直全长 62 m 中考复习试题 增加排开海水的体积:V排=F浮/水g=5.1105N/(1.0103kg/m310N/kg)=51m3(2)依据杠杆平衡的条件可得:FOA=G臂OCCos300 FOB/10=G臂OB/2Cos300 F=5
18、 8104N/2=3.4105N (或 2 105N、3.5105N)(3)忽略摩擦,依据功的原理可得:WF=WG PF=WG/t=m臂gh/t=8103kg10N/kgOCSin300/100s=1.24104W (或 12.4 kW)12.(10 北京)图 21 甲是海洋中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。DB 是以O 点为转轴的水平杠杆,OD 的长度为 1.6m。水平甲板上的配重 E 通过细绳竖直拉着杠杆 D 端,配重 E 的质量 mE为 225kg。安装在杠杆 DB 上的行走装置由支架、动滑轮 X、提升电动机、定滑轮 K 构成,行走装置的质量 m 为 25kg。电动机 Q 可以
19、通过定滑轮 S 和动滑轮 X 拉动行走装置沿 BO 水平滑动。固定在提升电动机下的定滑轮 K 和动滑轮 M 组成滑轮组 Y,当行走装置处于杠杆 DB 上 C 点的位置时,提升电动机拉动绳子 H 端,通过滑轮组 Y 竖直提升水中的物体 A。物体 A 完全在水中匀速上升的过程中,滑轮组 Y 的机械效率为1,甲板对配重 E 的支持力为 N1;物体 A全部露出水面匀速竖直上升的过程中,滑轮组 Y 的机械效率为2,甲板对配重 E 的支持力为 N2。滑轮组 Y 提升物体 A 的过程中,行走装置受到的水平拉力始终为零,杠杆 DB 在水平位置保持平衡。已知物体 A 的质量 mA为 50kg,体积 V 为 20
20、dm3,N1与 N2之比为 3:2,1与2之比为 9:10 物体 A 被打捞出水面后,停留在一定高度,电动机 Q 开始拉动行走装置。在行走装置以 0.05m/s 的速度水平匀速移动的过程中,拉力 T 所做的功随时间变化的图像如图 21 乙所示,行走装置受到的水平拉力为 F。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计,g 取10N/kg。求:(1)OC 的长度;(2)拉力 F。中考复习试题 中考复习试题 13.(10 哈尔滨)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
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