2020年中考物理各类型计算题解题方法全攻略专题2.6机械效率含解析.pdf

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1、.专题 2.6 机械效率 1.与杠杆有关的计算题解题策略 a.用杠杆提升物体的模型图 b.灵活运用杠杆平衡条件公式及其变形公式 1 杠杆平衡条件公式公式 F1L1F2L2 2 求解动力,用变形公式 F1F2L2/L1 3 求解动力臂,用变形公式 L1F2L2/F1 4 掌握杠杆平衡条件公式中各个字母代表的物理量 F1代表杠杆平衡时,受到的动力；L1代表杠杆平衡时的动力臂；F2代表杠杆平衡时,受到的阻力；L2代表杠杆平衡时的阻力臂。F1L1F2L2 这个公式表示,杠杆平衡时,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。c.用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法 1 用杠杆提升物体做的有用功 W有用=Gh

2、2 用杠杆提升物体做的总功 W总=Fs 3 用杠杆提升物体做的额外功 W额外=W总W有用 其中 h 是重物 G 被提升的高度,s 是动力 F 移动的距离。h 与 s 的关系可以根据相似三角形建立。d.杠杆机械效率的求解 1 用杠杆提升物体时,有用功和总功的比值.称为杠杆机械效率。2 杠杆机械效率公式：W有用/W总100 .2.与滑轮组有关的计算题解题策略 一用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法 a.用滑轮组竖直提升物体的模型图 b.用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功求法 1 有用功 W有用=Gh 2 总功 W总=Fs 3 额外功 W额外=W总W有用 4 s=nh 其中 h 是重物 G

3、 被提升的高度,s 是动力 F 移动的距离,n 是动滑轮上的绳子段数。c.滑轮组机械效率的求解 1 用滑轮组提升物体时,有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。2 滑轮组机械效率公式：W有用/W总100 W有用/W总100=100 二用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法 a.用滑轮组水平拉动物体的模型图 b.用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功求法 1 有用功 W有用=fs2 2 总功 W总=F s1.3 额外功 W额外=W总W有用 4s1=ns2 其中 s1是动力 F 移动的距离,s2是重物水平移动的距离,f 是物体匀速运动受到的阻力,n是动滑轮上的绳子段数。c.滑轮组机械效率的求解

4、 1 用滑轮组水平拉动物体时,有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。2 滑轮组机械效率公式：W有用/W总100 W有用/W总100=100 3.与斜面有关的计算题解题策略 a.用斜面提升物体的模型图 b.用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法 1 有用功 W有用=Gh 2 总功 W总=F s 3 额外功 W额外=W总W有用 其中 s 是动力 F 沿着斜面移动的距离,h 是重物上升的高度,s 和 h 的关系,通常可由解三角函数得到,一般斜面倾斜角给出。c.斜面机械效率的求解 1 用斜面提升物体时,有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。2 斜面机械效率公式：W有用/W总100 W有用/W总10

5、0=100 类型 1.与杠杆有关的计算题 例题 1 2019XX 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,

6、根据杠杆平衡条件得：F后LGL1 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LGL2 由两式可得：GF前+F后8103kg+9103kg10N/kg18103kg10N/kg,所以,该货车不超载。类型 2.与滑轮组有关的计算题 例题 22018XXXX 如图所示,利用滑轮组在 2s 内将重 400N 的物体匀速提升了 1m,所用拉力 F 为 150N不计绳重和摩擦下列说法正确的是 A绳子自由端移动的速度为 2m/s B动滑轮的总重为 100N .C滑轮组的机械效率为 83.3%D提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变小 答案A 解析本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、绳子

7、自由端移动速度、有用功、总功和机械效率的计算,还考查了物体重力对机械效率的影响,根据题图确定 n 的大小是本题的突破口。1 由图知,n4,绳子自由端移动距离 s4h,利用速度公式求绳子自由端移动速度；2 不计绳重及摩擦,拉力 FG+G动,据此求动滑轮所受的重力；3 利用 WFs 求拉力做的总功,利用 WGh 求有用功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；4 增大滑轮组机械效率的方法：一是增大提升的物重,二是减小摩擦、减小动滑轮重。A、由图知,n4,绳子自由端移动的距离：s4h41m4m,绳子自由端移动的速度：v2m/s,故 A 正确；B、不计绳重及摩擦,拉力 FG+G动,可得动滑轮所受的重力

8、：G动4FG4150N400N200N,故 B 错误；C、拉力做的功：W总Fs150N4m600J,有用功：W有用Gh400N1m400J,滑轮组的机械效率：100%66.7%,故 C 错误；D、若用该滑轮组提升所受重力更重的物体,额外功不变,有用功增加,有用功在总功中所占的比例增加,机械效率会变大,故 D 错误。类型 3.与斜面有关的计算题 例题 3 2019XXXX 如图所示,斜面长 2m、高 1m,把一个质量为 24kg 的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端,需要克服重力做功 J。若斜面是光滑的,则沿斜面向上的拉力 N。在核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮三种工具中属于斜面的是。g

9、=10N/kg 答案240；120；红酒开瓶器。解答物体的重力：G=mg=24kg10N/kg=240N,使用斜面时做的有用功：.W有=Gh=240N1m=240J；若斜面是光滑的,则拉力所做的做等于克服物体重力所做的功,由W=Fs可得拉力：F=120N；核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮这三种机械中,核桃钳属于杠杆,衣架上的滑轮属于滑轮组,红酒开瓶器属于斜面。一、填空题 1.2019XXXX 如图所示,用滑轮组将重为 100 N 的物体匀速提升 3m,拉力 F 所做的总功为 400 J,则在这个过程中拉力 F 做了 J 的有用功,该滑轮组的机械效率是。答案300；75%。解析1拉力做

10、的有用功：W有用=Gh=100N3m=300J 2W总=400J,滑轮组的机械效率：=W有用/W总=300J/400J100%=75%2 2019XXXX 既可以省力,又可以改变用力方向的滑轮是_选填定滑轮动滑轮或滑轮组；利用一个效率为 90%的杠杆做 100J 的总功,其中额外功是_J。答案滑轮组；10。解析1 使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力,但不可以改变力的方向；用定滑轮和动滑轮组成滑轮组,既可以省力,又可以改变力的方向；2 由题知,使用杠杆做的总功 W总=100J,=90%,可得做的有用功：W有用=W总90%=100J90%=90J,则利用杠杆做的额外功：.W

11、额=W总-W有用=100J-90J=10J。3 2018威海如图为吊装工具示意图,物体 M 为重 5000N 的配重,杠杆 AB 的支点为 O,OA：OB=1：2,每个滑轮重 100N当重为 700N 的工人用 300N 的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为 N,物体 M 对地面的压力为 N 杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计 答案400；4500。解析1 人受竖直向下的重力 G、竖直向上的拉力 F、竖直向上的支持力 F支,由力的平衡条件可得：F+F支=G,则 F支=GF=700N300N=400N,因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,所以工人对地面的压力：

12、F压=F支=400N；2 定滑轮受向下的重力、3 段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力,由力的平衡条件可得：FA=3F+G定=3300N+100N=1000N；杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即 FA=FA=1000N；根据杠杆的平衡条件：FAOA=FBOB,且 OA：OB=1：2,所以：FB=500N；因为物体间力的作用是相互的,所以杠杆对物体 M 的拉力等于物体 M 对杠杆的拉力,即 FB=FB=500N；物体 M 受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,则物体 M 受到的支持力为：FM 支持=GMFB=5000N500N=4500N,因为

13、物体间力的作用是相互的,所以物体 M 对地面的压力：FM 压=FM 支持=4500N。4.2019XXXX 在斜面上将一个重 600N的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力F=400N,拉动的距离s=4.5m,提升高度h=1.8m,所用时间t=30s。则拉力F做功的功率为_W,此过程中物体受到的摩擦力为_N。.答案60 160 解析1 拉力所做的总功：W总=Fs=400N4.5m=1800J,拉力 F 做功的功率：P=60W；2 有用功：W有=Gh=600N1.8m=1080J,克服摩擦力做的额外功：W额=W总-W有=1800J-1080J=720J,由 W额=fs 得,物体所受斜面的摩擦力：f

14、=160N。5 2017XX 往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图所示,工人用 3m 长的斜面,把120kg 的重物提高 1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 ,若实际用力为 500N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 。g 取 10N/kg。答案400N；80%；100N。解析1 斜面很光滑,故利用功的原理得,人做的有用功等于用斜面所做的功：W有=Gh=mgh=120kg10N/kg1m=1200J；Fs=mgh=1200J,解得：F=400N；2 人所做的总功：.W总=Fs=500N3m=1500J；斜面的机械效率：=100%=100%=80%；3W总=

15、W有+W额 即：Fs=Gh+fs 所以 f=100N。6 2017XX 小可在 A 端用如图所示的动滑轮匀速提起 200N 的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子 A 端的动力为 N；实际测量 A 端的拉力为 110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为 N。答案100；20。解析1 因为动滑轮有两段绳子吊着物体,不计动滑轮重、绳重和摩擦,拉力 F=G=200N=100N；（1）若不计绳重及摩擦,实际测量 A 端的拉力为 110N 时,根据 F=G+G动得 G动=2FG=2110N200N=20N。7.2019XX 省如图,一轻杆 AB 悬于 O 点,其左端挂一重物,右端施加一个与水平方向成 3

16、0的力 F,此时轻杆水平平衡。若重物质量 m3kg,BO3AO,g 取 10N/kg。则力 F 的大小为_N。答案 20 .解析反向延长力 F 的作用线,过支点 O 作力 F 作用线的垂线即为 F 的力臂 L1,因为右端施加一个与水平方向成 30的力 F,则由几何知识可知 L1OB,已知 BO3AO,重物质量 m3kg,则物体重力 Gmg3kg10N/kg30N,由杠杆平衡条件得：GL2FL1,即 GOAFOB,代入数据可得,30NOAF3OA,解得 F20N。8.2019XX 省用沿斜面向上大小为 3.5N 的力将一个重为 4.9N 的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为 2m,高为 1

17、m,则该过程中斜面的机械效率为_。答案 70%解析使用斜面时做的有用功：W有Gh4.9N1m4.9J,拉力所做的功：W总Fs3.5N2m7J,斜面的机械效率：W有/W总 100%70%。9.2019XX 省如图中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重 12N,乙重 8N,不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为_N。答案 4 解析物体甲受竖直向下的重力 G甲12N、竖直向上的拉力 F拉G乙8N、竖直向上的地面的支持力 F支作用而静止,处于平衡状态,由力的平衡条件得：G甲F拉+F支,.则甲受到地面的支持力：F支G甲F拉12N8N4N。10.2019XX 达州救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施

18、加的拉力 F 大小为2.5103N 时,小车 A 恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车 A 的质量为 1t,斜面高为 2m,斜面长为 5m不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g10Nkg 在小车 A 由水平路面被拖上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为 J,整个装置的机械效率为 ,小车 A 与斜面间的摩擦力大小为 N 答案2104；80%；1103。解析1 小车质量 m1t1000kg,其重力 Gmg1000kg10N/kg1104N,钢绳做的有用功：W有用Gh1104N2m2104J,2 不计车长、拉力端移动距离 s2L25m10m,拉力做的总功：W总Fs2.510

19、3N10m2.5104J,整个装置的机械效率：100%80%；3 不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,克服小车 A 与斜面间的摩擦做的功为额外功,W额W总W有用2.5104J2104J5103J,由 W额fL 可得摩擦力：f1103N。11.2019XXXX一电动抽水机10秒内把100kg的水抽到10m高的水池中,则抽水机至少对水做功J,在抽水的过程中,若抽水机其消耗的电能是1.25104J,则抽水机的效率是。g=1ON/kg 答案1104；80%。.解析1 水的重力 G=mg=100kg10N/kg=1000N,对水做的有用功：W有=Gh=1000N10m=1104J

20、；2 已知抽水机共消耗的电能,即抽水机做的总功：W总=1.25104J,二、选择题 12.2019XXXX 如图所示,物体 A、B 的重分别为 20N、10N,滑轮和绳子的重忽略不计,此时物体A在水平面上向右作匀速直线运动,若用力F向左拉物体A,使物体A向左作匀速直线运动,则 AF20N BF10N CF5N DF30N 答案B 解析由图知,此滑轮组由 2 段绳子承担物重,所以 FAGB10N5N；在水平方向 A 受到的摩擦力和绳对 A 的拉力平衡,所以 fFA5N,方向水平向左；若使物体 A 向左作匀速直线运动,则 A 受摩擦力水平向右,则 FFA+f5N+5N10N。13 2017聊城如图

21、所示,在探究杠杆的平衡条件实验中,已知杠杆上每个小格长度为 2cm,当弹簧测力计在 A 点斜向上拉与水平方向成 30角杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,下列说法正确的是 A动力臂为 0.08m B此时为省力杠杆.C弹簧测力计的示数为 4N D钩码总重为 2N 答案D 解析当弹簧测力计在 A 点斜向上拉 与水平方向成 30角动力臂是OA,比较力臂大小判断杠杆是否省力；根据弹簧测力计的示数得出弹簧测力计的读数；根据杠杆的平衡条件求出钩码重力。A.当弹簧测力计在 A 点斜向上拉与水平方向成 30角杠杆,此时动力臂等于 OA=42cm=4cm,故 A 错误；B.阻力臂的大小：L2=32cm=6cmL1,杠

22、杆为费力杠杆,故 B 错误；C.由图中弹簧测力计指针在 3N,弹簧测力计的示数为 3N,故 C 错误；D.根据杠杆的平衡条件 F1L1=GL2得 G=2N,故 D 正确。14 2017东营如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是 A甲更省力,甲机械效率大 B乙更省力,机械效率一样大 C乙更省力,乙机械效率大 D甲更省力,机械效率一样大 答案B 解析由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数 n,则绳子自由端移动的距离 s=nh；把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同；不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮

23、和绳子、提升相同的高度,做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。不计绳重及摩擦,拉力 F=G物+G轮,n甲=2,n乙=3,绳子受的拉力：.F甲=G物+G轮,F乙=G物+G轮,F甲F乙,乙图省力；动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G轮h,W有用=G物h,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,由=100%,可知,滑轮组的机械效率相同。152017XX 如图所示的滑轮组中,动滑轮重 1N,小强用 6N 的拉力 F 通过该滑轮组匀速拉起重 10N 的物体,物体沿竖直方向上升 0.4m此过程中,额外功和机械效率

24、分别是 A0.4J 83.3%B0.8J 91.7%C0.8J 83.3%D0.4J 91.7%答案C 解析本题考查了使用滑轮组机械效率、额外功、有用功和总功的计算,属于中等难度试题,关键是知道该题要计入绳重和摩擦。1 由图知,n=2,拉力端移动距离 s=2h=20.4m=0.8m,W总=Fs=6N0.8=4.8J,W有用=Gh=10N0.4m=4J,W额=W总W有用=4.8J4J=0.8J,2 滑轮组的机械效率：=100%=100%83.3%。162018滨州如图所示,重 400N 的物体在 30N 的水平拉力 F 的作用下,以 0.1m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 10s,滑轮

25、组的机械效率为 80%,则在此过程中,下列说法正确的是 .A绳子自由端移动的距离为 3m B有用功为 400J C拉力 F 的功率为 9W D物体与地面间的滑动摩擦力为 72N 答案ACD 解析 1 知道物体移动速度和时间,利用 s=vt 求物体移动距离,由题知,n=3,拉力端移动的距离等于物体移动距离的 3 倍；2 利用 W=Fs 求拉力做的总功,利用机械效率公式计算有用功；3 利用功率公式求拉力做功功率；4 知道机械效率和拉力大小,利用=求摩擦力 f。A.由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离：s绳=3s物=3v物t=30.1m/s10s=3m,故 A 正确；B.拉力做功为：W总=Fs绳=

26、30N3m=90J,有用功：W有=W总=80%90J=72J,故 B 错误；C.拉力做功的功率：P=9W,故 C 正确；D.有用功 W有=fs物,拉力做的总功 W总=Fs绳,由=得,物体与地面间的滑动摩擦力：f=3F=80%330N=72N,故 D 正确。17.2019XX 省东营如图所示,下列简单机械中,忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦,当提起同一重物时,最省力的是 A B C D 答案A.解析A由图可知,动力臂是阻力臂的 4 倍,所以拉力 F1G；B由图可知,动滑轮省一半的力,所以拉力 F2G；C设斜面的高度为 h,斜面长度为 s,则sin30,由功的原理可得,F3sGh,所以 F3GG；

27、D由图可知,滑轮组绳子的有效股数为 3,所以拉力 F4G,综上可知,当提起同一重物时,最省力的是 A。18 2017日照工人师傅用独轮车搬运砖块,车和砖块所受的重力 G=1200N,有关尺寸如图所示,工人师傅推车时,人手向上的力 F 的大小是 A300 N B400 N C600 N D1 200 N 答案B 解析先确定支点,再求出动力臂和阻力臂,知道阻力车和砖块所受的重力,利用杠杆的平衡条件 F1L1=F2L2求出人手向上的力 F 的大小。由图可知,车轮转轴为支点,动力臂 L1=0.6m+0.3m=0.9m,阻力臂 L2=0.3m,由 FL1=GL2可得：FL1=GL2,代入数值得：F0.9

28、m=1200N0.3m,解得：F=400N。19 2017滨州在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为 40N,斜面长 2m、高 1m。把重物直接提升 h 所做的功作有用功g 取 10N/kg。下列说法正确的是 .A物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B做的有用功是 50J C此斜面的机械效率为 62.5%D物体受到的摩擦力大小为 10N 答案BC 解析1 对物体进行受力分析,受重力、支持力、摩擦力和拉力；2 已知物体的重力和提升的高度斜面高,根据公式 W=Gh 可求重力做功,即提升物体所做的有用功；3 求出了有用功和总功,可利用公式=计算出机械效率；

29、4总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功,根据W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力。A.沿斜面向上拉物体时,物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用,故 A 错误；B.所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg10N/kg1m=50J,故 B 正确；C.拉力 F 对物体做的总功：W总=Fs=40N2m=80J；斜面的机械效率为：=100%=100%=62.5%,故 C 正确；D.克服摩擦力所做的额外功：W额=W总W有=80J50J=30J,由 W额=fs 可得,物体受到的摩擦力：f=15N,故 D 错误。202017聊城如图所示,重 300N 的物体在 20N 的水平拉力 F 的作用下,以

30、 0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 l0s,滑轮组的机械效率为 80%,则在此过程中,下列说法正确的是 A绳子自由端移动的距离为 2m B物体与地面间的滑动摩擦力为 48N C拉力 F 的功率为 12W D有用功为 120J 答案BC 解析A.由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离：s绳=3s物=3v物t=30.2m/s10s=6m,故 A.错；B.拉力做的有用功 W有=fs物,W总=Fs绳,因为=,所以物体与地面间的滑动摩擦力：f=3F=80%320N=48N,故 B 正确；C.拉力做功为：W总=Fs绳=20N6m=120J,拉力做功的功率：P=12W,故 C 正确；D.有用

31、功：W有=fs物=fv物t=48N0.2m/s10s=96J,故 D 错。三、计算题 21.2019XXXX 小夏利用如图的滑轮组,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：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1 小夏对地面的压强为 7.5103Pa；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,绳子对人的拉为 200N,故人对地面的压力：F=G-F拉=500N-200N=300N；

32、小夏对地面的压强：p=F/S=7.5103Pa；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=22m=4m；拉力做的功：.W总=F拉s=200N4m=800J；3 对重物做的有用功：W有=Gh=280N2m=560J；该滑轮组的机械效率：=W有/W总=70%。222017枣庄如图所示,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 10m,物体重 G=4103N,汽车重 G车=3104N,汽车匀速拉绳子时的拉力 F=2103N,汽车受到的阻力为车重的 0.05 倍。请计算：1 若汽车运动的速度为 1.2m/s,则将物体由井底拉至井口,需要多长时间？2 滑轮组的机

33、械效率是多少？保留一位小数 3 汽车的牵引力是多大？4 将物体由井底拉至井口,汽车的牵引力做的功是多少？答案1 若汽车运动的速度为 1.2m/s,则将物体由井底拉至井口,需要 25s；2 滑轮组的机械效率是 66.7%；3 汽车的牵引力是 3500N；4 将物体由井底拉至井口,汽车的牵引力做的功是 1.05105J。解析1 由图可知,滑轮组中由 3 段绳子承担重物,则物体上升的速度为：v物=v车=1.2m/s=0.4m/s；物体由井底拉至井口需要的时间：t=25s；2 滑轮组的机械效率为：=100%66.7%；3 由题意可得,汽车受到的阻力为：f=0.05G车=0.053104N=1500N；

34、.汽车匀速直线运动,受到平衡力作用,在水平方向上,汽车受到向右的牵引力、向左的拉力、向左的阻力作用；由力的平衡条件可得牵引力：F牵=F拉+f=2103N+1500N=3500N；4 汽车运动的距离：s车=s绳=3h=310m=30m；牵引力做功为：W牵=F牵s车=3500N30m=1.05105J。23 2019XX 图甲是某起重船的示意图,A 处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了 18m3,重物在空中匀速竖直上升了 3m,所用时间为 30s。已知动滑轮总重为 2104N,不计钢丝绳重及摩擦。海水1.0103kg/m

35、3 1 求该重物的重力是多少？2 求钢丝绳拉力 F 做功的功率是多少？3 求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。答案1 该重物的重力是 1.8105N；2 钢丝绳拉力 F 做功的功率是 2104W；3 该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 90%。解析利用阿基米德原理求起重船增大的浮力,由于起重船漂浮,重物的重力等于增 加的浮力；由图知,n4,不计钢丝绳重及摩擦,拉力 FG+G动,拉力端移动距 离 s4h,利用 WFs 求拉力做功,再利用 P求拉力做功功率；利用 WGh 求拉力 做的有用功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。1 起重船增大的浮力：F浮水gV排1103kg/m

36、310N/kg18 m31.8105N,因为起重船始终漂浮,所以该重物的重力：GF浮1.8105N；.2 由图知,n4,不计钢丝绳重及摩擦,钢丝绳的拉力：FG+G动1.8105N+2104N5104N；拉力端移动距离 s4h43m12m,拉力做的总功：W总Fs5104N12m6105J,拉力做功的功率：P2104W；3 拉力做的有用功：W有用Gh1.8105N3m5.4105J,滑轮组的机械效率：100%90%。24 2019XXXX 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

37、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 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 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15000；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,承担物重的绳子股数 n3,不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重,则钢丝绳自由端上作用力：FG+G动15000N5000N；.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

38、 v30.4m/s1.2m/s,绳自由端上作用力 F 的功率：PFv5000N1.2m/s6000W。25.2019XXXX 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。答案1 有用功W有为 2000J；2 拉力F的功率P为 125W；3 此过程中动滑轮的机械效率 为 80%。解析1 拉力做的有用功：W有=Gh=400N5m=2000J,2 动滑轮绳端移动的距离：s=nh=25m=10m,拉力做的总功：W总=Fs=250N10m=2500J,拉力F

39、的功率：P=总=250020=125W。3 动滑轮的机械效率：=有总100%=20002500100%=80%。26.经典题如图所示,有一 T 形物长 AB 2m,高 DO 为 1m,D 为 AB 的中点,O 支在地上,B 端用轻质细线竖直系在地上,在A端有一重10N的物块在4N的水平拉力F作用下向右做匀速直线运动,直到细线所受拉力为零,在这个过程中水平拉力 F 做了多少功？提示：这是一道摩擦力影响杠杆平衡的问题。.答案W=2.4J 解析对杠杆的压力与对杠杆的摩擦力使杠杆处于平衡状态,列出杠杆平衡方程,就可以算出 A 物体向右运动的距离,再根据功的计算公式 W=Fs 求出水平拉力 F 对物体

40、A 所做的功 这是一个杠杆,细线拉力为 0,根据杠杆平衡条件,o 为支点,可知,A 的重力与摩擦力 f 促使杠杆平衡,即 GALfL、代入数据得,10NLm=4N1m 解得,L=0.4m 也就是说物体向右运动了 1m-0.4m=0.6m W=Fs=4N0.6m=2.4J 27.原创题如图所示,杠杆BC与竖直方向的夹角=60,杠杆BC能够绕B点转动,BC=60cm,在 C 端受到水平拉力 F 的作用,同时 C 端还和绳子连接,绳子下端系一物体,物体是体积为1dm3,密度为 7.8103 kg/m3的实心金属块,其有 1/2 部分露出水面时杠杆处于平衡状态。不计杠杆的重力,g=10Nkg。求：1

41、物体的重力 G 的大小；2 物体受到的浮力的大小；3 作用在杠杆 C 点的水平拉力 F 的力臂；4 作用在杠杆 C 点的水平拉力 F 的大小。答案1 物体的重力 G 的大小为 78N；2 物体受到的浮力的大小为 5N；3 作用在杠杆 C 点的水平拉力 F 的力臂为 30cm；4 作用在杠杆 C 点的水平拉力 F 的大小为 733N。.解析1 知道物体的体积和物质密度,应用密度公式=m/v 的变形可以求出物体的质量。再根据重力公式 G=mg,很容易求出物体的重力。计算时要注意单位的统一。物体的体积 v=1dm3=10-3m3 物体的物质密度=7.8103 kg/m3 根据密度公式=m/v 的变形

42、可以求出物体的质量 m=V=7.8103 kg/m310-3m3=7.8kg 物体的重力 G=mg=7.8kg10N/kg=78N 2 根据阿基米德原理的数学表达式 F浮=液gV排可以想到,如果液体密度知道、物体排开液体的体积知道,就可以求出浮力的大小。液体是水,水的密度要求记住,水=1.0103 kg/m3,g=10Nkg,V排=v/2=10-3m3/2 则物体受到的浮力的大小为 F浮=液gV排=1.0103 kg/m310Nkg10-3m3/2=5N 3B 点是固定支点,杠杆可以绕它转动。力 F 的作用线是沿水平方向的,过 B 点做 AC 的垂线BD 交 AC 于 D,则 BD 的线段长就

43、是作用在杠杆 C 点的水平拉力 F 的力臂。=60 BCD=30,在直角三角形中,30的角所对的直角边等于斜边的一半,斜边 BC=60cm 所以 BD=30cm 所以作用在杠杆 C 点的水平拉力 F 的力臂大小为 30cm。4 由于物体在图中情况下处于静止,物体受到向上的浮力与受到绳子向上的拉力之和等于物体受到的竖直向下的重力。即 F浮+T=G T=G-F浮 所以杠杆 C 端受到绳子竖直向下的拉力 F1=T=G-F浮=78N-5N=73N 这个力的力臂根据勾股定理可以得到 DC=303cm 根据杠杆平衡条件有：F.BD=F1.DC F=F1.DC/BD=73N303cm/30cm=733N 2

44、8.2019 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1 滑轮组的机械效率为 75%；2 拉力F的功率为 60W。解析1 工人做的有用功：W有用=Gh=450N2m=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=32m=6m,拉力做的总功：W总=Fs=200N6m=1200J,滑轮组的机械效率：=有用总100%=9001200100%=75%；2 由v=得做功时间：t=20.1/=20s,拉力做功的功率：P=总=120020=60W。29.2019XXXX如图所示,斜面长s=8m,高h=3m。用平行于斜面F=50N的拉力,将重力为G=100N的物体,由斜面的底端匀速拉到顶端,用时 t=10s。求：1 有用功 W 有；2 拉力做功的功率 P；.3 物体受到的摩擦力 f；4 该斜面的机械效率 h。答案1 有用功为 300J；2 拉力的功率为 40W；312.5N；4 斜面的机械效率为 75%解析1 有用功为 W有=Gh=100N3m=300J 2 解：拉力所做的功为 W总=Fs=50N8m=400J 拉力的功率为 3 额外功为 W额=W总W有=400J300J=100J 由 W额=fs 得：物体受到的摩擦力 4 斜面的机械效率为