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2014届中考物理专题复习专题2简单机械功和能专题诠释一、考点分析：简单机械的做功、功率和机械效率问题是天津市中考中必然出现的内容。主要以综合计算居多，是中考的重点和难点。二、方法技巧：(1)三种功的计算有用功：W有用＝Pt＝Fs(水平移动)＝Gh(竖直提升)总功：W总＝Pt＝F拉力s(简单机械)额外功：W额外＝W总－W有用＝W总(1－η)功率的计算：P＝Wt＝F牵引力v(2)效率的计算滑轮组：η＝W有用W总＝G物nF＝G物G物＋G动(竖直提升)＝f物nF(水平移动)斜面：η＝W有用W总＝GhFs典例分析例1建筑工地上，工人用如图Z2－1所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为125N，时间为20s。求：(1)工人做的有用功。(2)工人做的总功。(3)此过程中该装置的机械效率。(4)工人做功的功率。类型一与滑轮组有关的计算[答案](1)1380J(2)1500J(3)92%(4)75W1．工人师傅用如图Z2－2所示的滑轮组，在10s内把900N的货物匀速提高2m，在此过程中，拉力所做的功是2400J。求：(1)拉力F移动的距离。(2)工人师傅所做有用功的功率。(3)滑轮组的机械效率。[针对训练][答案](1)8m(2)180W(3)75%2．在新农村建设中，为将一批建材运到10m高的施工处，工人利用如图Z2－3所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100N，工人每次匀速提升一箱重400N的建材，不计绳重和摩擦。试问：(1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少？(2)该滑轮组的机械效率是多少？(3)为加快施工进度，张师傅建议用电动机做动力替代人力提升建材。为了安全，改装后每次可吊起四箱建材，建材匀速上升时的速度为0.4m/s。仓库中现有两台电动机，型号分别为“220V0.8kW”“220V3kW”，请你通过计算说明应选哪台电动机才能使配置更为合理。[答案](1)4000J1000J(2)80%(3)选择型号为“220V0.8kW”的电动机，原因略3．某建筑工地用如图Z2－4所示的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地4m高的砌墙处，已知每个滑轮重100N，滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计。若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N，求：(1)提升一次砖的最大重力。(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率。(3)若全部完成提砖任务，工人利用此滑轮组至少做多少额外功。[答案](1)900N(2)90%(3)2000J例2[2012·广东]如图Z2－5所示，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱'沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s。求：(1)木箱A沿斜面方向的运动速度。(2)小王对木箱做功的功率。(3)斜面的机械效率。类型二与斜面有关的计算[答案](1)0.6m/s(2)72W(3)83.3%4．如图Z2－6所示，重为3.2×104N的卡车，经过一段水平路面，再以9.6×104W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行。已知车轮与地面接触的总面积为0.5m2，斜坡的机械效率为80%。求卡车：(1)对水平路面的压强。(2)爬坡时的牵引力。(3)爬坡时的速度。[针对训练][答案](1)6.4×104Pa(2)2×104N(3)4.8m/s5．如图Z2－7所示为倾角30°的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N的推力将质量为70kg的物体在5s内匀速推高1m。(g取10N/kg)求：(1)推力做的总功和推力的功率。(2)斜面的机械效率。(3)斜面对物体的摩擦力。[答案](1)1000J200W(2)70%(3)150N一、填空题1．[2012·咸宁]如图Z2－8所示，小刚站在高台上通过滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。假设在拉绳子的过程中，小刚对绳子的拉力与对高台的压力始终在同一直线上，不计绳重和摩擦。已知小刚的质量为50kg，物体A的质量为54kg，物体B的质量为84kg，动滑轮的质量为6kg。当提升物体A时，滑轮组的机械效率为________，此时小刚对高台的压力是________N；当提升物体B时，小刚拉力做功的功率为180W，则物体B上升的速度为________m/s。(g取10N/kg)自主训练90%7000.2二、计算题2．[2012·荆州]2011年，湖北省委、省政府作出实施“壮腰工程”加快发展荆州的决定。某大型企业决定趁此良机来荆州投资，在进驻荆州国家级开发区后的厂房建设中，需要利用某机车把重为1×105N的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1m/s的速度匀速从底部拉上坡顶，如图Z2－9所示。已知斜坡的长度为15m，机车的牵引功率为6×104W。(1)机车把材料从斜坡底部拉到顶端的时间是多少？(2)机车对材料做的总功是多少？(3)机车把材料拉上坡顶的过程中的机械效率是多少？[答案](1)15s(2)9×105J(3)83.3%3．小华和他的兴趣小组利用如图Z2－10所示的滑轮组进行实验，人以600N的力向下拉绕在滑轮组上的绳子的一端，10s内绳子下端移动了1.5m，重物上升0.5m，已知该滑轮组的机械效率为70%(g取10N/kg)。(1)画出小华兴趣小组所用滑轮组的绕线情况。(2)人的拉力做功的功率是多少？(3)被吊起重物的质量是多少？[答案](1)图略(2)90W(3)126kg4．小明健身用的拉力器结构如图Z2－11所示。他用250N的拉力向下拉动拉杆，使20kg的配重块在2s内匀速升高40cm。不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg。求：(1)所拉配重块的重力。(2)2s内配重块运动的速度。(3)此过程中拉力器的机械效率。[答案](1)200N(2)0.2m/s(3)80%5.小明利用如图Z2－12所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼，所用的拉力为360N，绳子自由端移动的速度为0.3m/s。(已知每层楼高3m)求：(1)小明所用的时间。(2)拉力的功率。(3)所做的额外功。(4)在此基础上再加一个滑轮做动滑轮使用，组成一个新的滑轮组，提升相同的重物时，滑轮组的机械效率将如何改变？为什么？[答案](1)150s(2)108W(3)2700J(4)变小，原因略6．[2013·自贡]小明做“测量滑轮组机械效率”的实验时，用如图Z2－13所示的滑轮组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。(忽略摩擦及绳重)求：(1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时，其机械效率将如何改变？说明理由。[答案]图略(1)0.3m/s1.2N(2)减小；原因略7．如图Z2－14甲所示，重为16N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m。拉力F做的功随时间变化的图象如图乙所示。已知动滑轮重0.5N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力F为物重的0.25倍。求：(1)拉力F的功率。(2)拉力F的大小。(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。[答案](1)0.5W(2)2.5N(3)10%8．如图Z2－15所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时采集到的信息：物重G/NOA/mOB/mA端上升的髙度h/mB端下降的竖直距离s/m400.80.40.20.1(1)若不计杠杆自重和摩擦，求拉力F的大小。(2)若实际拉力F为90N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率。[答案](1)80N(2)9J88.9%9．如图Z2－16所示，工人通过滑轮组使重600N的箱子以0.4m/s的速度从地面升到12m高的五楼上。求：(1)若箱子平放时与地面的接触面积为0.15m2，箱子对地面的压强为多少？(2)工人吊起箱子过程中做的有用功是多少？(3)若滑轮组的机械效率为80%，则工人做功的功率为多少？[答案](1)4000Pa(2)7200J(3)300W10．[2012·大连]某坦克重力为4×105N，履带的着地面积为5m2。若坦克以20m/s的速度在平直的路面上匀速行驶10min，发动机的输出功率为900kW。试求：(1)坦克静止在水平路面时，对路面的压强是多少？(2)匀速行驶10min，坦克发动机所做的功是多少？(3)匀速行驶时，坦克发动机的牵引力是多少？[答案](1)8×104Pa(2)5.4×108J(3)4.5×104N11．质量为8t的某载重汽车，额定功率为240kW，车上装有12t的砂石。汽车先以36km/h的速度、200kW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min；然后又以额定功率用了2min的时间，把砂石从山脚下送到了60m高的坡顶施工场地。求：(g取10N/kg)(1)汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机做的功和汽车受到的阻力。(2)汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。[答案](1)6×107J2×104N(2)25%12．如图Z2－17所示是TYl60型履带式推土机。它的功率为120kW，质量为1.7×104kg，每条履带与地面的接触面积为1.25m2。求：(1)推土机对水平地面的压强。(2)当推土机进行推土作业时，在平直的场地上以5.4km/h的速度匀速前进了15m，求推土机受到的阻力及推土机所做的功。(g取10N/kg)[答案](1)6.8×104Pa(2)8×104N1.2×106J13．以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如图Z2－18所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10－3m3；井中水面到地面的高度为5m，水的密度是1.0×103kg/m3。不计摩擦及绳和摇柄质量。g取10N/kg。(1)当人通过辘轳用20s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率是多少？(2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为4×10－3m3)的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？(3)根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。(4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。(答出两条即可)[答案](1)400J20W80%(2)66.7%(3)减小吊桶的质量，增大吊桶的容积(4)省力；改变施力方向，方便用力(或“方便”)；安全。14．[2013·天津西青区模拟]我国已掌握了制造混凝土泵车的最尖端技术。2011年9月19日，“三一重工”自主研制出世界上臂架最长的泵车，臂架全部展开有86m，如图Z2－19甲所示。河池市某施工工地使用的小型号泵车部分参数如下表所示，其中“泵送排量”是指一小时运送混凝土浆的体积。该泵车工作时利用活塞将密度为2.5×103kg/m3的混凝土浆先压送到离活塞20m高处，然后经一段水平管和一段竖直管送到距离地面16m高的楼板上，其示意图如图乙所示。混凝土浆是流体，其内部的压强与液体内部的压强遵循相同的规律，泵管的粗细、摩擦忽略不计。求：(g取10N/kg)(1)泵车连续工作1h所输送混凝土浆的质量。(2)在输送混凝土浆过程中，若泵车因故突然停止，此时泵管内混凝土浆对活塞的压强。(3)泵车连续工作1h至少对混凝土浆所做的功。项目参数整车质量/kg8000最大功率/kW20最大臂长/m45泵送排量/(m3·h－1)10机械效率η/%25[答案](1)2.5×104kg(2)5×105Pa(3)5×106J