辽宁省中考物理 微专题五 功 机械综合计算.doc

微专题五功、机械综合计算【专题概述】纵观辽宁近年中考不难发现，部分试题有如下特点：1.信息量大，条件纷繁复杂；2.图文表并茂，需从多方面获取有效信息；3.考点综合，有可能一道题中揉合了受力分析、压力、压强、浮力、杠杆、滑轮、功、功率、机械效率等考点。按机械类型可分为杠杆型、滑轮型、斜面型、轮轴型。【方法指导】解此类习题可从以下四步着手：1.认真审题。要求：第一，随时标出有用的已知条件；第二，随时在图中标出必要信息；第三，顺便算出简单的结论；第四，尽量要做到只读一遍题，杜绝返回头找条件。2.画图分析。要求：按一定顺序科学合理地分析受力，以便准确无误的列出平衡方程。3.列出方程。要求：牢记核心未知数，采用模块方式书写。4.化简求解。要求：一般留核心未知数，多种方法并用求得结果。【分类训练】一、杠杆型 1塔吊是建筑工地常用的起重设备，其中ab叫水平臂，ao叫平衡臂，ob叫吊臂，c为可移动的滑轮组，c移动的范围是从o点到b点。已知ao10 m，ob50 m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，g取10 n/kg。(1)在a端装配质量为5 t的重物，要想安全起吊质量为1.25 t的水泥板，c应移到离o点多远的地方？(上面绳子拉力不计)(2)若塔吊在20 s内将质量为1.25 t的水泥板匀速提高了4 m，则提升水泥板所做有用功的功率是多少？(3)如果机械做的额外功是3104 j，则塔吊的机械效率是多少？解：(1)配重重力g配重m配重g5000 kg10 n/kg5104 n，l110 m，水泥板的重力g水泥板m水泥板g1250 kg10 n/kg1.25104 n，根据杠杆平衡条件得：g配重loag水泥板loc，c到o点的距离loc40 m解：(2)提升水泥板所做有用功w有用g水泥板h1.25104 n4 m5104 j，提升水泥板所做有用功的功率p2500 w解：(3)w总w有用w额5104 j3104 j8104 j，塔吊的机械效率62.5%2如图是某型号起重机从水中吊起一重7.9 t的钢锭，力臂l1、l2分别为2 m、6 m。(g取10 n/kg，钢7.9103 kg/m3)求：(1)钢锭全部浸入水中时受到的浮力是多大？(2)起重机将钢锭吊离水面后，起重机的作用力f1是多大？(3)吊离水面后钢锭又匀速上升了3 m，这个过程中起重机做的功为3.95105 j，这时，起重机的机械效率是多少？解：(1)由得钢锭的体积：v1 m3，全部浸在水中排开水的体积：v排v1 m3，受到的浮力：f浮水gv排1.0103 kg/m310 n/kg1 m31104 n解：(2)起重机将钢锭吊离水面后，f2gmg7.9103 kg10 n/kg7.9104 n，由杠杆平衡条件f1l1f2l2得：f12.37105 n解：(3)起重机做的有用功：w有用gh7.9104 n3 m2.37105 j；w总3.95105 j，起重机的机械效率：60%二、滑轮型3某桥梁施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.16 m3，密度是3.5103 kg/m3，滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，人在绳子的自由端施加的拉力f1800 n。(不考虑摩擦及水的阻力，g取10 n/kg)求：(1)工件的质量是多少千克？(2)动滑轮重多少n？滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率是多大？(3)工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率将如何变化，并分析原因。解：(1)由可得，工件的质量：mv3.5103 kg/m30.16 m3560 kg解：(2)工件浸没在水中时，受到的浮力：f浮水gv排1.0103 kg/m310 n/kg0.16 m31600 n，工件受到滑轮组的拉力：f拉gf浮mgf浮560 kg10 n/kg1600 n4000 n，由图可知，n3，由f(f拉g动)可得，动滑轮的重力：g动nff拉31800 n4000 n1400 n，滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时的机械效率：74.1%解：(3)工件从刚露出水面到完全露出水面的过程中，工件排开水的体积减小，工件受到的浮力减小，工件受到的拉力增大，拉力做的有用功增大，额外功几乎不变，由此可知动滑轮的机械效率变大。4(2015，德阳)如图甲所示，底面积为0.2 m2、高0.2 m的质量均匀的长方体物体a，放置在水平地面上，对地面的压强为6103 pa；一质量为80 kg的工人站在水平地面上，用如图乙所示的滑轮组把a运到高处，工人用大小为f1的竖直拉力拉绳使a以10 cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为n1，工人匀速拉绳的功率为p，滑轮组的机械效率为1。若工人以相同的功率用大小为f2的竖直拉力拉绳使另一物体b以12.5 cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为n2，滑轮组的机械效率为2。已知n1n234，121615。(g取10 n/kg)求：(1)物体a的密度；(2)工人拉绳的功率p；(3)用滑轮组提升b时滑轮组的机械效率2。解：(1)由p可知，gps6103 pa0.2 m21200 n，由gmg可知，a的质量：ma120 kg，a的密度：3000 kg/m3解：(2)对工人，由平衡条件得：f1n1m人g80 kg10 n/kg800 n，则n1800 nf1，n2800 nf2，由题意可知n1n234，则4f13f2800 n。提升物体时的功率相等，pf1v1f2v2，解得f1f254。由解得f1500 n，f2400 n，工人拉绳子的功率pf1v1500 n0.1 m/s3150 w解：(3)滑轮组效率：，由题意可知121615，2175%。三、斜面型 5斜面是一种简单机械，盘山公路可看作斜面，如图。一辆大客车在盘山公路上行驶，客车总质量为5103 kg，牵引力保持2.5104 n，用250 s行驶了2000 m路程，客车升高300 m，问：(1)牵引力做了多少功？(2)牵引力做功的功率多大？(3)盘山公路的机械效率是多少？(g10 n/kg)解：(1)汽车发动机牵引力做的功：w总fs2.5104 n2000 m5107 j解：(2)发动机牵引力的功率为：p2105 w解：(3)汽车做的有用功：w有用gh5103 kg10 n/kg300 m1.5107 j，盘山公路的机械效率为：30%。四、轮轴型 6以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如图所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2 kg，装满水时桶中水的质量是8 kg，井中水面到地面的高度为5 m。不计摩擦及绳和摇柄质量。g取10 n/kg，求：(1)当人通过辘轳用20 s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)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)人所做的有用功：w有gh