2018年中考物理试题分类汇编:专题21 机械效率

η===计算出吊着物体的绳子的段数。

知道拉力F的大小和拉力F做功的功率,可利用公式P=FV计算出绳子自由端运动的速度,从而可以计算出物体B匀速上升的速度v。 【解答】解:

(1)当对A施以竖直向上的拉力FA=1500N时,物体A静止,受到地面支持力是NA;

对A,由力的平衡条件可得:FA+NA=GA,即:1500N+NA=GA ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 已知两物体重GA=1.75GB,且NA=2NB,

所以①式可写为:1500N+2NB=1.75GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

当对B施以竖直向上的拉力FB=1000N时,物体B静止,受到地面支持力是NB;

对B,由力的平衡条件可得:FB+NB=GB,即:1000N+NB=GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

②﹣③得,500N+NB=0.75GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④ ③﹣④得,500N=0.25GB,解得GB=2000N, 代入解得:NB=1000N,GA=3500N;NA=2000N;

(2)已知绳子自由端的拉力F=625N,η=80%,物体B重为2000N,设承担物重的绳子段数为n, 则η=

=

=

=

=80%,

解得:n=4。

又因为拉力F做功的功率P=500W, 由P=Fv得,绳子自由端运动的速度为: v绳==

=0.8m/s,

则物体B匀速上升的速度为:v=v绳=×0.8m/s=0.2m/s。

答:(1)物体A的重力GA是3500N;地面支持力NA大小是2000N; (2)物体B的速度v为0.2m/s。

31.(2018?玉林)如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由

端以0.5m/s的速度匀速拉动滑轮组,经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面,物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为0.49m/s,此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了12%(不计物体的高度、绳重和摩擦,ρ×103kg/m3,g取10N/kg,ρ海水取1.0×103kg/m3)。求: (1)物体浸没在海水中受到的浮力; (2)物体在海底时的深度;

(3)物体在海底时受到海水的压强;

(4)物体在海面下匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率(不计动滑轮体积)

=7.6

【分析】(1)物体排开海水的体积等于物体的体积,利用阿基米德原理求浸没在海水中受到的浮力;

(2)由图知,n=5,物体升高速度等于绳子自由端移动速度的,利用速度公式求物体在海底时的深度;

(3)利用p=ρgh求物体在海底时受到海水的压强;

(4)利用G=mg=ρgV求物体重力;设物体在水中电动机的功率为P1,钢丝绳自由端的拉力为F1,P1=F1v1;物体在离开水面后电动机的功率为P2,钢丝绳自由端的拉力为F2,P2=F2v2;而物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%,据此求F1、F2的大小关系;

由图知,n=5,不计绳重和摩擦,拉力F1=(G﹣F浮+G轮),F2=(G+G轮),进一步求出动滑轮重力,物体在海面下匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率η=

=

【解答】解:

(1)物体浸没在海水中时,排开海水的体积:V排=V=0.1m3, 则物体浸没在海水中受到的浮力;

F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N;

(2)由图知,n=5,物体升高的速度: v物=v=×0.5m/s=0.1m/s,

由题意可得,物体在海底时的深度: h=v物t=0.1m/s×5×60s=30m; (3)物体在海底时受到海水的压强:

p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa; (4)物体重力:

G=mg=ρ物gV=7.6×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=7600N,

设物体在水中时电动机的功率为P1,钢丝绳自由端的拉力为F1,绳自由端的速度v1=0.5m/s,

则P1=F1v1=F1×0.5m/s;

物体在离开水面后电动机的功率为P2,钢丝绳自由端的拉力为F2,绳自由端的速度v2=0.49m/s, 则P2=F2v2=F2×0.49m/s;

由题知,物体在离开水面后电动机的功率比物体在海水中时增大了12%, 即:P2=P1(1+12%),

代入数据可得:F2×0.49m/s=F1×0.5m/s(1+12%), 解得:F2=F1,

由图知,n=5,不计绳重和摩擦,两次的拉力分别为: F1=(G﹣F浮+G轮),F2=(G+G轮), 可得:

(G+G轮)=×(G﹣F浮+G轮),

解得:G轮=8F浮﹣G=8×1000N﹣7600N=400N,

物体在海面下匀速上升过程中,动滑轮对物体的拉力G﹣F浮 所做的功为有用功,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力做功为额外功, 此过程中该滑轮组的机械效率: η=

=

=

×100%≈94.3%。

答:(1)物体浸没在海水中受到的浮力为1000N; (2)物体在海底时的深度为30m;

(3)物体在海底时受到海水的压强为3×105Pa;

(4)物体在海面下匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率为94.3%。

32.(2018?青岛)工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物,绳子自由端被竖直拉上6m,额外功为300J.求滑轮组的机械效率

【分析】由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3,由s=nh求出货物提升的高度h,利用W有用=Gh求有用功;已知额外功,根据W总=W有用+W额计算总功;最后根据公式η=

求滑轮组的机械效率。

【解答】解:由图知,n=3, 由s=nh可得,货物提升的高度: h==

=2m,

则所做的有用功:

W有用=Gh=600N×2m=1200J; 拉力所做的总功:

W总=W有用+W额=1200J+300J=1500J; 则滑轮组的机械效率: η=

=

×100%=80%。

答:滑轮组的机械效率为80%。

33.(2018?桂林)小熊在课外实践活动中,用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体,物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加,每次

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