题型之三--有关机械效率的综合题

1、题型之三 有关机械效率的综合题功与能内容包罗万象，计算公式繁多.形式往往把滑轮、功与功率、机械效率综合起来，要求我们把握知识间的内在联系，正确应用相应公式进行计算.（2014聊城）一辆重210 N的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶，司机找来一小型拖拉机绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3 750 N的水平拉力，将汽车以0.2 m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段，用时10 s.若每一个车轮与地面接触面积为0.05 m.（1）求汽车对路面的压强；（2）求拉力F做的功和功率；（3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力.点拨：（1）卡车对地面的压力等于其自身重力，利用压强

2、公式可求得汽车对路面的压强；（2）利用速度公式变形s=vt求出汽车前进的距离，根据动滑轮特点求出绳子移动的距离，再利用功的计算公式W=Fs和求出拉力做的功和功率；（3）根据机械效率求得有用功，再利用W=Fs变形求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力.1. （2014孝感）如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105 N的物体匀速提起，在5 s时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m.图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动 距离s的关系图.（1）计算物体上升的速度.（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_，并列式计算出该物理量.（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率.2.

3、 （2014哈尔滨）如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10 kW来源:Z*xx*重物重3 500 N，动滑轮重500 N.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计. （1）滑轮组的机械效率是多少？（2）若要求重物以1 m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？3. （2014昆明）用如图所示的滑轮，使一个铁块以0.2 m/s的速度匀速上升了1 m，已知铁块的体积为10 m,求：（1）铁块的重力；（2）若不计滑轮、绳子的重和摩擦，绳子受到的拉力F；（3）拉力F的功率； (4)若实际作用于绳子的拉力为50 N，这个滑轮的机械效率.（其中铁=7.910 kg/

4、m3、g取10 N/kg)4. （2014苏州）小华参加体育中考的跳绳考试时，她在1 min内连续跳了150次，获 得跳绳项目的满分.已知小华的质量为45 kg，每只鞋底与地面的接触面积为150 cm2， 跳起时重心升高的平均高度为4 cm，g取10 N/kg.求：（1）小华站在操场上等待时对地面的压强；（2）小华跳一次所做的功；（3）小华跳绳的平均功率.5. （2014东营）“蛟龙号”创造了“中国深度”下潜7 062 m.今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2 700 m深处活火山的奥秘.已知：海水密度为1.0310 kg/m，声音在海水中的传播速度是1 500 m/s，g取10 N/kg.求：（

5、1）“蛟龙号”下潜到2 700 m深度时受到的海水的压强是多少？（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离短.母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐.在2 700 m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是510 N，它受到的浮力是多少？（4）任务完成后，起重机把重2.210 N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10 m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68 750 N，移动的距离是40 m，则滑轮装置的机械效率是多少？（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什

6、么（答出一条即可）？ 6. （2014扬州）水平地面上的圆桶装有体积为0.01 m的水，圆桶与地面接触面积为0.2 m，g取10 N/kg，水=1.010 kg/m，桶自重忽略不计，求：（1）这桶水的质量.（2）这桶水对地面的压强.（3）如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升1 m，所用拉力60 N，求动滑轮的机械效率.7. （2013孝感）如图所示，已知斜面长5 m，高3 m，绳端拉力为50 N.利用这个滑轮装置将重为100 N的物体在5 s内从斜面的底端匀速拉到顶端.在此过程中：w w w .x k b 1.c o m（1）物体沿斜面向上运动的速度为多少？新课 标第 一 网（2）绳端移动的距离是

7、多少？（3）拉力的功和功率各是多少？ （4）拉力的机械效率是多少？题型之三有关机械效率的综合题例3（1）轮胎与地面的接触面积：S=40.05 m2=0.2 m2，汽车对路面的压强： =1105 Pa；（2）由得，汽车前进的距离：s1=vt=0.2 m/s10 s=2 m，绳子移动的距离：s2=22 m=4 m，拉力F做的功：W总=Fs2=3 750 N4 m=1.5104 J，拉力F的功率： P=1.5103 W；（3）因为=，所以W有用=W总=1.5104 J80%=1.2104 J，因为W有用=F1s1，所以摩擦力f=F1=6 000 N.针对训练1.(1)物体上升的高度h=s=3 m=1

8、 m由得，物体上升的速度v物=0.2 m/s(2)拉力做的功W=Fs=50 N3 m=150 J（3）滑轮组提升重物所做的功为有用功W有=Gh=105 N1 m=105 J由=,得滑轮组的机械效率为=100%=70%2.（1）设重物被提升高度为h,则机车对滑轮组所做总功W总=(G物+G轮)h有用功W有=G物h=W有/W总=G物/(G物+G轮)=3 500 N/(3 500 N+500 N)=87.5%（2）重物以1 m/s的速度匀速上升，机车的速度v=2 m/s.机车的功率最大时，提升的重物的重量最大，此时绳的拉力为F则F=P/v=101 000 W/（2 m/s）=5 000 N2F=G物+

9、G轮则G物=25 000 N-500 N=9 500 N3.（1）铁块的重力G=mg=Vg=7.9103 kg/m310-3 m310 N/kg=79 N；（2）不计滑轮、绳子的重和摩擦，拉力F=G=79 N=39.5 N；（3）拉力移动速度v=2v物=20.2 m/s=0.4 m/s，拉力的功率P=Fv=39.5 N0.4 m/s=15.8 W；（4）滑轮的机械效率=100%=100%=100%=79%.4.（1）小华对地面的压力：F=G=mg=45 kg10 N/kg=450 N；小丽对地面的压强：=1.5104 Pa；（2）跳一次所做的功：W1=Fs=Gh=450 N0.04 m=18

10、J；（3）跳150次所做的功：W=nW1=15018 J=2 700 J，平均功率： P=45 W.5.（1）蛟龙号壳体受到海水的压强：p=gh=1.03103 kg/m310 N/kg2 700 m2.78107 Pa；（2）由公式可得，“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要的时间：t=1.8 s；（3）“蛟龙”号受到的浮力等于它排开海水的重力：F浮=G排=5103 N；（4）滑轮组承担物体重力的绳子股数：n=4，所以滑轮装置的机械效率：=0.8=80%；（5）随着下潜深度的增大，压强会越来越大，温度会越来越低，所以下潜至深海需要克服的技术难题是：低温和压强.6.（1）一桶桶装纯净水的体积V=0.01 m3，由=可得，水的质量：m=V=1103 kg/m30.01 m3=10 kg；（2）这桶水所受的重力G=mg=10 kg10 N/kg=100 N桶自重忽略不计，水桶对地面的压力：F=G=100 N，对地面的压强：=500 Pa；（3）由图知，