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2013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)
6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传播速度是1500m/
测位仪向海底垂直发射声波,(不计绳重和摩擦,g取
10N/kg,ρ海水=×103kg/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/s××
=30m
(2)海水对沉船的压强p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa
(3)若货物离开水面后匀速上升h
W有=Gh=6500h
此时拉力F1=
(G货+G动)=
(6500N+500N)=1400N
W总=F1s=1400×5h=7000h
:.
(4)5F+F浮=G货+F浮=G货+G动-5F=2000N
=
2.(12柳州)有一个粗细均匀、
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(2)妈妈的鞋底跟地面的接触面积S=
:.
(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
=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:
①滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小
②当滑块匀速运动时拉力F做功的功率
③滑块在什么范围内滑动才能使AB保持水平.
解:①滑块匀速运动,f=F=10N
②P=Fv=10N×1m/s=10W
③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=
lAB—lOA=
×4m—1m=1m:.
Gl1=G板l板
l1=
=
=
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=
lOB=
×(lAB—lOA)=
×3m=
Gl2+G板l板=F最大l
l2=
=
=1m
4.(12东营)以前,我国北方经常用辘轳将水从井里提上来,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8×10-3m3;
井中水面到地面的高度为5m,×103kg/m3。不计摩擦及绳和摇柄质
量。(取g=10N/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4×10-3m3)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:(1)满桶水的质量m1=ρV=×103kg/m3×8×10-3m3=8kg
人所做的有用功W有=m1gh=8kg×10N/kg×5m=400J
人所做有用功的功率:.
提升吊桶所做总功W总=Fh=(m1+m2)gh=(8kg+2kg)×10N/kg×5m=500J
机械效率
(2)半桶水的质量m1′=ρV′=×103kg/m3×4×10-3m3=4kg
所做有用W有′=m1′gh=4kg×10N/kg×5m=200J
所做总功W总′=Fh=(m1′+m2)gh=(4kg+2kg)×10N/kg×5m=300J
机械效率
(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)2010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
×104N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
。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1m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F多大?
:.
(1)×104Pa(2)×103N
6.(11长沙)在长沙市地铁二号线建设工地上,有一“塔吊“正在准备起吊
、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,载重小车最多能向B点方向平移
多少米,才能保证安全工作?
(1)×104Pa(2)6×103N(3)×105J(4):.
7.(11扬州)
能以内能形式排放掉,,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)
(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
生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表:
①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/B/C/D)
减小
②在图甲中作出汽车刹车时再生制动器0~
化的图像,
③如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×l04N,由图甲可知t=
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,
:.
④在满足③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0~=J.
(1)C
(2)①D②如图
③×103(×103—×103以内均正确)
×103(×103—×103以内均正确)
④1×103
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?
(1)重力和支持力的示意图如右图所示。
(2)逆;0
(3)∵η=W有/W总
=Gh/Pt∴P=Gh/ηt=×106N×/(××103s)=9×103W
:.
9.(11河南)在新农村建设中,为将—批建材运到10m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,。仓库中现有
两台电动机,型号分别为“”、“220V3kW”,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=400N×10m=4000J
额外功W额=G动h=100N×10m=1000J
(2)由于总功W总=W有+W额=4000J+=1000J==5000J
故机械效率η=
=
(3)提升四箱建材时的总功W’总=W’有+W’额=4×4000J+100J=17000J
将重物匀速提升至10m高处所需时间t=
=:.
=25s