中考物理复习专题练习：专题34+功+功率+机械效率的综合计算（全国通用）

微专题五功、功率、机械效率的综合计算专题概述简单机械的功、功率、机械效率的综合计算包括利用滑轮组提升物体、水平拉物体和利用斜面提升物体等，是中考命题必考题型。方法指导1．利用滑轮组提升物体分三种情况：(1)理想情况：不计动滑轮重力、不计绳重和绳与轮之间的摩擦，即W额＝0，F＝nG物，η＝1，Gh＝Fs。(2)半理想情况：考虑动滑轮的重力，不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，即W额＝G动h，F＝n（G物＋G动），η＝（G物＋G动）G物。(3)实际情况：考虑动滑轮的重力、绳重和绳与滑轮之间的摩擦(题目没有说明，表明要考虑)，即η＝G物/Fn，F＝nηG物。2．利用滑轮组水平拉物体，此时克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，与物重、滑轮重无关。W有＝fs物，W总＝FsF＝nFs物。3．利用斜面提升物体分两种情况：(1)理想情况：不考虑机械自重和摩擦，沿斜面拉上去所做的功Fs等于直接搬上去所做的功Gh，即Fs＝Gh。(2)非理想情况：考虑机械自重及摩擦，W有＝Gh，W总＝Fs，W额＝fs，η＝W总W有＝FsGh。分类训练类型一利用滑轮组提升物体1．(2015·扬州)如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，所用的拉力F为500N，货物在50s内匀速上升5m。在此过程中，货物上升的速度是__0.1__m/s；所做的有用功是__4000__J；拉力做功的功率是__100__W；滑轮组的机械效率是__80%__。,第1题图),第2题图)2.(2015·丹东)小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5m。已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，在此过程中，下列说法正确的是(D)A．水平地面对小勇的支持力做功为6000JB．小勇做的有用功为3000JC．小勇拉力的功率为250WD．此滑轮组的机械效率为80%3．(2015·鄂州)为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们课外作如下探究：如图所示，用滑轮组将重200N的物体从底面积为400cm2的圆柱形容器中匀速提起，容器中水面由90cm降到70cm。已知每个滑轮重均为20N(不计绳重、水的阻力及滑轮与中心轴间的摩擦)。求：(1)所提起物体的密度；(2)物体完全出水后继续匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率。解：(1)物体的质量m＝gG＝10N/kg200N＝20kg＝2×104g，物体的体积V＝Sh＝400cm2×(90cm－70cm)＝8000cm3，物体的密度ρ＝Vm＝8000cm32×104g＝2.5g/cm3＝2.5×103kg/m3(2)η＝W总W有用＝Gh＋G动hGh＝G＋G动G＝200N＋20N200N≈90.9%4．(2015·丹东)电梯是高层住宅必备的交通工具。如图甲所示是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成，电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与对重的运动方向始终相反。对重的质量为400kg，空轿厢的质量是500kg，额定载重量是1000kg。某次电梯满载上升时的v－t图象如图乙所示。不计钢丝绳重力和一切摩擦。(g＝10N/kg)(1)电梯匀速上升的高度是多少？(2)电梯匀速运动阶段，对重的重力做的功是多少？(3)电梯匀速运动时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少？(4)简述对重的作用。(至少两条)解：(1)由图象可知v＝2m/s，匀速运动的时间t＝6s，由v＝ts得，电梯匀速上升的高度h＝vt＝2m/s×6s＝12m(2)对重的重力G对重＝m对重g＝400kg×10N/kg＝4×103N，对重下降高度h＝12m，对重的重力做的功W对重＝G对重h＝4×103N×12m＝4.8×104J(3)由平衡条件知，G对重＋F＝G轿厢＋G额定载重，故电动机钢丝绳对轿厢的拉力F＝G轿厢＋G额定载重－G对重＝(1000＋500－400)kg×10N/kg＝1.1×104N；电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率P＝tW＝tFs＝Fv＝1.1×104N×2m/s＝2.2×104W(4)对重的作用：以其自身重力去平衡轿厢侧所悬挂的重力，减小电动机轮与钢绳之间的摩擦力，减小电动机的功率，延长钢丝绳寿命等。类型二利用滑轮组水平拉物体5．(2015·遵义)如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地面对物体A的摩擦力为30N，拉力F做的功为__200__J，滑轮组的机械效率为__75%__。,第5题图),第6题图)6．(2015·遵义)(多选)如图所示，A物体受到的重力是100N，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力F＝5N，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是(BCD)A．拉力F的功率是1WB．2s内绳子自由端移动的距离是1.2mC.5s内拉力F所做功的大小是15JD.物体A受到水平地面的摩擦力大小是12N7．(2015·遂宁)某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子a连接)匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如图乙。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求：(1)动滑轮重力；(2)当滑轮组的机械效率为80%,物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率；(3)一个重500N的同学利用该滑轮想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。解：(1)因为η＝W总W有用＝W有用＋W额W有用＝fs＋G动sfs＝f＋G动f，所以动滑轮重力为G动＝η1f1－η1f1＝50%200N－50%×200N＝200N(2)当滑轮组机械效率为η2＝80%时，根据η＝f＋G动f得，物体受到的摩擦力为f2＝1－η2η2G动＝1－80%80%×200N＝800N，所以滑轮组的有用功率为P＝F2v＝f2v＝800N×0.2m/s＝160W(3)当物体与地面间摩擦力达到最大f3＝1600N时，作用在绳子自由端的拉力为F最大＝31(f3＋G动)＝31×(1600N＋200N)＝600N，因为F最大＝600NG＝500N，所以中学生无法直接拉断绳子。类型三利用斜面提升物体8．(2015·荆州)在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1200N的物体沿着长l＝5m、高h＝1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300N(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？解：(1)知道沿斜面的拉力是300N，斜面的长度是5m，故W总＝Fs＝FL＝300N×5m＝1500J(2)此时W有＝Gh＝1200N×1m＝1200J，η＝W总W有＝1500J1200J＝80%(3)W额＝W总－W有＝1500J－1200J＝300J；根据W额＝fL，得到f＝LW额＝5m300J＝60N