备战 2020 中考物理重点知识强化训练 专题十一：功、功率、机械效率的综合计算 考点一：功、功率综合计算 1.(2019 惠阳)如图所示,某品牌太阳能汽车在景区接送游客。 (1)车轮与地面的总接触面积为 2.010-2 m2,该汽车对水平地面的压强为 2.5105 Pa,求该 汽车对地面的压力多大? (2)某次运送游客时,该车以 18 km/h 的速度在水平路面上匀速行驶 3.6 km,此时该车的输出 功率为 800 W。求:此过程中该车受到的阻力多大?牵引力所做的功多大? 2.(2019 厦门)“塔吊”是修建高层建筑常见的起重设备,又名“塔式起重机”。某“塔吊” 以恒定功率 24 kW 将质量 2 t 的重物从静止开始竖直向上提升 45 s,全程 v-t 关系如图。g 取 10 N/kg。 1 (1)求 t=30 s 时重物所受的拉力。 (2)求整个过程重物的最大速度。 (3)若重物上升的总高度为 60 m,则最后 12 s 拉力的平均功率为多大? 3.(2019 宁波江北)外卖小哥的忙碌也体现了现代生活的节奏。若摩托车自身质量为 150 kg, 静止时总着地面积约为 240 cm2,摩托车牵引力的功率为 21 kW,某次订单他要把外卖从万达 广场送到 6 km 远的西南大学附属小学,若始终以 18 km/h 的速度匀速行驶,求: (1)在这个过程中摩托车牵引力的大小; (2)在这个过程中摩托车的牵引力做的功。 考点二：功、机械效率综合计算 1.(2019 德州)小强用如图所示装置在 10 s 内将重为 450 N 的货物匀速提升 2 m,此过程中 拉力 F 的功率为 120 W。 2 求:(1)提升装置所做的有用功; (2)拉力 F 做的功; (3)该滑轮组的机械效率。 2.（2019 襄阳）工人师傅用如图所示的滑轮组将重为 600N 的货物匀速提升了 2m,做了 1500J 的功。求: (1)滑轮组的机械效率； (2)当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的 15%,求提升货物的重。 3 3.(2019 日照)在建设工地上,工人把重 1 000 N 的物体沿着长 s=5 m、高 h=1 m 的斜面从底 部匀速拉上斜面的顶端,沿斜面所用的拉力为 250 N(不计空气阻力)。求: (1)将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中,拉力做了多少功? (2)工人使用斜面做功的机械效率是多少? (3)物体和斜面之间的摩擦力是多大? 4.（2019 赤峰）一木块重 480N 体积为 0.08m3，用力 F 将木块沿斜面匀速拉到高处，如图甲 所示。已知拉力 F 做的功 W 与木块沿斜面运动距离 s 的关系如图乙所示。整个过程的额外 功是 320J（g10N/kg） 求：（1）木块的密度； （2）拉力 F 大小； 4 （3）斜面的机械效率。 5.(2019 潍坊)一辆质量为 1.5103 kg 的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和周围 条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动 8 m 距离,汽车在泥泞 路段受到的阻力为车重的 0.1,滑轮组的机械效率为 80%,g 取 10 N/kg。在将车匀速拖离泥 泞路段过程中,求: (1)做的有用功; (2)作用在绳子自由端的拉力。 6.(2019 安徽)如图所示,工人用滑轮组提升货物,每个滑轮所受的重力均为 50 N。 5 (1)用滑轮组让重为 750 N 的货物以 0.2 m/s 的速度匀速竖直上升 10 s,求工人做的有用功。 (2)若绳子能够承受的最大拉力为 500 N,货物提升过程中绳子所受的重力和摩擦力对应的额 外功始终占总功的 10%,求滑轮组的最大机械效率。 7.(2019 北部湾)如图,在水平地面上放着物体 A, A 与地面的接触面积为 0.14 m2,对地面的 压强为 3 000 Pa。用滑轮组匀速提升物体 A 时,滑轮组的机械效率是 84%(不计绳重和摩擦)。 求: (1)物体 A 的重力; 6 (2)动滑轮的重力; (3)用此滑轮组使物体 A 以 0.2 m/s 的速度匀速上升,在 5 s 的时间内,人拉力所做的功。 考点三：浮力、机械效率综合计算 1.（2019 昆明）一人用桶从井里取水，己知桶的容积是 6L，空桶的质量是 1.5kg，忽略绳 子的重力。（水=1.0103kg/m3，g=10N/kg）求： （1）装满水后水的质量； （2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是 3 10-3m3，桶受到的浮力； （3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高 5m，绳子的拉力做的功； （4）提水的效率。 2.(2019 广西)北海、防城港、钦州是广西与东盟经济交流的重要港口城市,滑轮组在港口机 械设备中有广泛的应用,机械设备在设计制造过程中需要进行静态模拟实验,某科研室用实 心圆柱体 A 进行静态模拟实验,如图所示,已知 A 的体积为 1.210-3 m3,质量为 2.1 kg。整 个打捞过程 A 被匀速提升,A 浸没在水中时,滑轮组的机械效率为 60%。忽略绳重及滑轮摩擦, 不考虑水的阻力,求: (水=1.0103 kg/m3,g 取 10 N/kg) 7 (1)A 受到的重力; (2)A 浸没在水中时受到的浮力; (3)A 完全离开水面后,绳子自由端的拉力 F; (4)A 完全离开水面后,滑轮组的机械效率。(机械效率精确到 0.1%) 3.(2019 巴中)如图所示,某施工队利用滑轮组从水中提取物体,上升过程中物体始终不接触 水底。已知物体质量为 4 t,体积为 1 m3。(水=1.0103 kg/m3,g 取 10 N/kg) (1)物体浸没在水中时,求物体所受浮力的大小; 8 (2)物体下表面与水面距离为 3 m 时,求物体下表面所受水的压强; (3)若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦以及水对物体的阻力,当浸没在水中的物体被匀速提 升时,求电动机对绳子的拉力; (4)物体离开水面后,在电动机作用下匀速上升,若电动机的功率为 9 kW,电动机对绳子的拉 力为 1.5104 N,求物体上升的速度和滑轮组的机械效率(机械效率精确到 0.1%)。 4.（2019 齐齐哈尔）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/m3） （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。 9 备战 2020 中考物理重点知识强化训练 专题十一：功、功率、机械效率的综合计算参考答案 考点一：功、功率综合计算 1.(2019 惠阳)如图所示,某品牌太阳能汽车在景区接送游客。 (1)车轮与地面的总接触面积为 2.010-2 m2,该汽车对水平地面的压强为 2.5105 Pa,求该 汽车对地面的压力多大? (2)某次运送游客时,该车以 18 km/h 的速度在水平路面上匀速行驶 3.6 km,此时该车的输出 功率为 800 W。求:此过程中该车受到的阻力多大?牵引力所做的功多大? 【答案】(1)5103 N (2)160 N 5.76105 J 【解析】(1)汽车对地面的压力 F=pS=2.5105 Pa2.010-2 m2=5103 N; (2)汽车速度 v=18 km/h=18 m/s=5 m/s, 由 P= = =Fv 得牵引力 F= = =160 N; 因为车匀速运动,所以受到的阻力 f=F=160 N; 牵引力做功 W=Fs=160 N3 600 m=5.76105 J。 2.(2019 厦门)“塔吊”是修建高层建筑常见的起重设备,又名“塔式起重机”。某“塔吊” 以恒定功率 24 kW 将质量 2 t 的重物从静止开始竖直向上提升 45 s,全程 v-t 关系如图。g 取 10 N/kg。 10 (1)求 t=30 s 时重物所受的拉力。 (2)求整个过程重物的最大速度。 (3)若重物上升的总高度为 60 m,则最后 12 s 拉力的平均功率为多大? 【答案】(1)2104 N (2)1.2 m/s (3)1104 W 【解析】(1)由图象可知,在 1545 s 阶段重物竖直向上做匀速直线运动,根据二力平衡条件 可知,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,所以 t=30 s 时,重物所受的拉力 F=G=mg=210 3 kg10 N/kg=2104 N。 (2)由题意知,045 s 内,拉力的功率恒定不变,P=24 kW=2.4104 W,由 P= = =Fv 得,整个 过程重物的最大速度(即匀速运动时的速度)vm= = =1.2 m/s。 (3)由题知,整个过程中重物上升的总高度为 60 m,则全程塔吊对重物做功 W=Gh=2104 N 60 m=1.2106 J, 前 45 s“塔吊”对重物做的功: W 1=Pt1=2.4104 W45 s=1.08106 J, 最后 12 s 拉力做的功: W2=W-W1=1.2106 J-1.08106 J=1.2105 J, 则最后 12 s 拉力的平均功率: P= = =1104 W。 3.(2019 宁波江北)外卖小哥的忙碌也体现了现代生活的节奏。若摩托车自身质量为 150 kg, 静止时总着地面积约为 240 cm2,摩托车牵引力的功率为 21 kW,某次订单他要把外卖从万达 广场送到 6 km 远的西南大学附属小学,若始终以 18 km/h 的速度匀速行驶,求: (1)在这个过程中摩托车牵引力的大小; (2)在这个过程中摩托车的牵引力做的功。 11 【答案】(1)4 200 N (2)2.52107 J 【解析】(1)摩托车的速度 v=18 km/h=5 m/s,摩托车牵引力的功率为 P=21 kW=2.1104 W, 在这个过程中摩托车牵引力的大小 F= = =4 200 N; (2) 由 v= 得,摩托车行驶的时间 t= = = h=1 200 s,则摩托车的牵引力做的 功:W=Pt=2.1104 W1 200 s=2.52107 J。 考点二：功、机械效率综合计算 1.(2019 德州)小强用如图所示装置在 10 s 内将重为 450 N 的货物匀速提升 2 m,此过程中 拉力 F 的功率为 120 W。 求:(1)提升装置所做的有用功; (2)拉力 F 做的功; (3)该滑轮组的机械效率。 【答案】(1)900 J (2)1 200 J (3)75% 【解析】(1)提升装置所做的有用功: W 有用=Gh=450 N2 m=900 J; (2)根据 P= 可得拉力 F 做的功: W 总=Pt=120 W10 s=1 200 J; (3)滑轮组的机械效率 = = 100%=75%。 2.（2019 襄阳）工人师傅用如图所示的滑轮组将重为 600N 的货物匀速提升了 2m,做了 1500J 12 的功。求: (1)滑轮组的机械效率； (2)当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的 15%,求提升货物的重。 解：（1）所做的有用功： ，由题知，工人做了 1500J 的功， 即 W 总=1500J，滑轮组的机械效率： ； （2）当他用 400N 的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的 15%，则有用功占总功的为 85%，即 =85%，由图知，n=3，滑轮组的机械效率 ，所以，此