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1、微专题三功、功率、机械效率的计算(分值：55分建议时间：60分钟)1(7分)(2017潍坊)如图所示，斜面长s1.5m，高h0.3m.建筑工人将重G500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F150N.忽略绳子重力求：(1)该过程拉力F做的功；(2)该装置的机械效率；(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小解：(1)该过程拉力F做的功W总Fs150 N1.5 s225J(2)有用功W有Gh500 N0.3 s150J该装置的机械效率100%100%66.7%(3)额外功W额W总W有225J150J75J货物箱在斜面上受的摩擦力大小f摩50N2(8分)(2017安顺)小华用如图所示
2、的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍求：(1)货箱的重力是多少？(2)拉力F的功率是多少？(3)货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？(4)此滑轮组的机械效率是多少？解：(1)Gmg60kg10N/kg600N(2)v绳3v物30.1m/s0.3m/sPFv绳50N0.3m/s15W(3)s物v物t0.1m/s60s6mWfs物0.2Gs物0.2600N6m720J(4)W总Fs绳F3s物50N36m900J100%100%80%3(7分)(2017重庆A卷)图甲是天工开物中
3、记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙轻质杠杆的支点O距左端l10.5m，距右端l20.2m.在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A，右端挂边长为0.1m的正方体B，杠杆在水平位置平衡时，正方体B对地面的压力为20N.求：(1)此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿？(2)正方体B的密度为多少千克每立方米？(3)若该处为松软的泥地，能承受的最大压强为4103Pa，为使杠杆仍在水平位置平衡，物体A的重力至少为多少牛顿？解：(1)A的重力：GAmAg2kg10 N/kg20 NA受力平衡，绳子对A的拉力大小等于A受到的重力：F1GA20 N(2)由杠杆平衡条件F1l1F2l2可得：杠杆右端所受的
4、拉力大小F250 NB受力平衡：GBF支F220 N50 N70 NB的质量为：mB7 kgB的密度为：7103 kg/m3(3)B受到的地面对它的支持力最大为：F支F压pS4103Pa(0.1m)240 NB受力平衡：F2GBF支70 N40 N30 NA的重力最小值为：G最小F最小12 N4(7分)(2017大庆)如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，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，g10N/kg)求：(1)物体A的质量mA和动滑轮的质量m.(2)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在
5、5s的时间内，人拉力做的功是多少？解：(1)A对地面的压力：F压pS3000Pa0.14m2420N，物体A的重力：GAF420N，物体A的质量：mA42kg100%100%100%100%84%，解得G轮80N，动滑轮的质量：m8kg(2)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升5s，则物体A上升的高度：hvt0.2m/s5s1m由图可知n2，则拉力端移动距离s2h21m2m，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：F(GAG轮)(420N80N)250N人拉力做的功：W总Fs250N2m500J5(8分)(2017襄阳)质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货
6、物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计(g10N/kg)(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是_动滑轮受到的重力(或物重)_(2)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率(3)求动滑轮受到的重力(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？解：(2)由图可知n3WFs3Fh7200JP120W(3)由图像可知：当G300N时，60%F解得：G动200N(4)工人对绳子自由端的最大拉力为FG人m人g600N能够提升货物的最大重力为G物3FG动1600N机械效率的最大值88.9%6(9分)(2016呼和浩特)近年
7、来，人们致力于研发以电池为动力的纯电动汽车，期望更加节能环保、安全而高效，并取得了长足的进步，对于某成熟品牌的电动汽车，已知其质量恒为m，在水平路面上行进过程中所受阻力恒定(不计空气阻力)(1)该汽车匀速爬上倾角为30的斜坡时，汽车的动能_不变_，重力势能_增大_，机械能_增大_(选填“增大”、“减小”或“不变”)；(2)若斜坡长为L，爬坡速度为v1，求：汽车爬坡所用时间；(3)如果该汽车以v2的速度在水平路面上匀速行驶，且牵引力的功率为P，行驶t2时间内，消耗的电能为E，求：这个过程中，摩擦阻力大小及汽车的效率；(4)若汽车在相同的水平路面上以v2的速度匀速行驶时间为t3，试求牵引力在t3时
8、间内做的功解：(2)汽车爬坡的时间t(3) 匀速运动时牵引力等于阻力PFv2fv2，f，汽车克服阻力做功W有Pt2，W总E，所以汽车的效率100%100%(4)因为汽车阻力恒定，第(3)问算得f，当速度为，在时间t3内通过的路程svtt3，所以牵引力做的功Wfst3Pt37(9分)(2017广西四市联考)如图所示是利用电子秤监控水库水位的模拟装置，由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成，杠杆始终在水平位置平衡已知OCOD12，A的体积为0.02m3，A重为400N，B重为150N，动滑轮重为100N，不计绳重与摩擦(水1103kg/m3)求：(1)A的密度；(2)单独使用该滑轮组在
9、空气中匀速提升A时的机械效率；(3)水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；(4)水位上涨过程中，电子秤所受的最大压力解：(1)A的质量mA40kgA2103kg/m3(2)依题意得：n3，设A上升了h 由滑轮组的机械效率：100%100%100%80%(3)水上涨到A的上表面时，有V排VA0.02m3由阿基米德原理F浮G排得，A受到的浮力：F浮G排水V排g1103kg/m30.02m310N/kg200N(4)水位上涨到A的上表面时，电子秤所显示的压力最大依题意得：n3，滑轮组自由端绳子的拉力：F1100N杠杆左端受到绳子拉力：FCF1100N由杠杆平衡条件得F1L1F2L2得绳子对D的拉力FD50N绳子对B的拉力FBFD50N则电子秤受到最大的压力FGBFB150N50N100N4
