專題01機械能與機械能的轉化模型-【?？急厮ⅰ?022中考物理?？加嬎泐}(能量的轉化效率問題專題)之經典模型培優(yōu)練習(原卷版+解析)

專題01機械能與機械能的轉化模型1．如圖所示，小明用50N的力，在10s內把重為80N的物體勻速提升50cm，若不計繩重和摩擦，求：（1）拉力的功率；（2）滑輪組的機械效率。2．東莞香市動物園新進了一頭質量為的泰國小象，四只腳掌著地總面積為，運輸過程中，工作人員利用電動起重機在內把小象勻速拉到高處的卡車上。求：（1）起重機拉起小象的速度為多少？（2）小象四腳站立在水平地面時，對地面的壓強是多少？（3）若電動機的功率是，則這臺起重機的機械效率是多少？3．如圖所示，是一個工地上運建材的裝置圖，用滑輪組拉著重的小車A沿水平方向勻速運動，貨車受到的摩擦力是貨車重力的0.2倍。在內物體移動，拉力做的功為（滑輪的大小可以忽略不計），求：（1）小車A受到繩子的水平拉力；（2）拉力的大小；（3）滑輪組的機械效率。4．研究物理問題時，常需要突出研究對象的主要因素，忽略次要因素，將其簡化為物理模型。如圖甲所示，一個質量分布均勻的輪軸，研究它的特點時可以忽略它的質量，將其簡化成一個輕質杠大桿如圖乙。已知輪半徑R是軸半徑r的n倍。（1）若所提升物體的重力為G，當作用在輪上的力為F時輪軸勻速轉動，不計繩重和摩擦，請證明F=；（2）若該輪軸的軸半徑r=10cm，輪半徑R=50cm，當施加的拉力F=120N時，使重力G=500N物體勻速上升2m，該輪軸的機械效率是多少？（百分號前保留一位小數）5．裝車時，工人用斜面將質量為50kg的物體由地面勻速推到斜面頂端（如圖所示），所用時間為10s，斜面長為2m，高為1m，工人所用推力大小為300N，g取10N/kg。求：（1）物體所受重力；（2）推力做功的功率；（3）該斜面的機械效率；（精確到0.1%）（4）物體在斜面上受到的摩擦力的大小。6．水平地面上放著重為200N的正方體物塊，現用斜面將其由底端勻速拉到頂端，如圖所示，已知平行于斜面的拉力為120N，物體移動的距離為2m，升高1m，求：（1）有用功；（2）斜面的機械效率；（3）物塊沿斜面向上滑動時所受的摩擦力大小。7．騎自行車旅行是一種休閑時尚、低碳環(huán)保的旅游方式。五一假期，小武和爸爸通過騎行的方式來陶冶身心、欣賞美景。在騎行過程中遇到一段爬坡的路段，小武勻速從坡底騎行到坡頂，已知坡面的長度為10m，坡高為2m，小武的質量為45kg，自行車的質量為15kg，爬坡時小武和車受到的阻力恒為30N。求：（g取10N/kg）（1）小武克服自行車和自身重力做的功；（2）小武騎自行車爬坡的機械效率。8．如圖所示是一輛無人駕駛迷你巴士，它依靠激光雷達、攝像頭以及5G網絡等設備來實現自動駕駛，該巴士使用電池作動力源。為了安全，巴士設計的最大速度是27km/h。某次測試中，滿載的巴士以最大速度行駛10min，耗電3.0kW·h，滿載巴士總質量為3000kg。（g=10N/kg）（1）5G網絡傳遞信息的媒介是______（選填“光纖”“超聲波”或“電磁波”）；（2）測試中，巴士輪胎與水平地面的總接觸面積為600cm2，則它對水平地面的壓強為多少______？（3）若巴士受到的阻力是車總重力的0.05倍，則測試過程中牽引力做功的功率為多少______？（4）測試過程中該巴士的機械效率為多少______？9．一輛質量為3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中，水平拉力F=2×103N，汽車沿水平方向勻速移動了6m，滑輪組的機械效率是90%。求：（1）拉力F做的總功；（2）汽車受到的阻力大小。10．如圖甲所示是一輛起重車的圖片，起重車的質量為9.6t，有四個支撐腳，每個支撐腳的面積為0.3m2，起重時汽車輪胎離開地面。起重機吊臂上的滑輪組在某次作業(yè)中將質量為1.2t的貨物勻速提升的示意圖如圖乙所示，鋼絲繩的拉力F為5×103N，貨物上升過程的s-t圖象如圖丙所示（不考慮繩重）。求提升貨物的過程中：（1）起重車對水平地面的壓強；（2）拉力F的功率；（3）滑輪組的機械效率。11．如圖所示，杠桿AB在豎直向下的拉力F作用下將一物體緩慢勻速提升，下表是提升物體時采集的信息：求：OA/mOB/m物重G/NA端上升的高度h/mB端下降的距離s/m做的額外功W額外/J0.40.8400.20.42（1）有用功；（2）拉力F的大??；（3）杠桿的機械效率。12．小剛同學想測量家中一頭肥豬的重，如圖所示，他用繩將豬綁住掛在木棒的B點，將棒的一端O放在石坎上，人通過掛在A端的測力計拉起木棒的另一端，是木棒剛好達到水平位置；已知測力計的示數F＝320N，OA＝1.6m，OB＝0.4m。問：（1）請你根據以上數據計算豬的重力大約是多少？（2）你認為利用這種方法測出的豬的重力比實際重力偏大還是偏小，并說明產生誤差的原因是什么？（3）如果豬的實際重力為1200N豬被拉離地面0.1m，這個過程杠桿裝置的機械效率是多少？13．如圖甲所示，物體C靜止在水平上，已知C重500N，底面積為250cm2。（1）求物體對地面的壓強；（2）用如圖乙所示的杠桿提升物體C，杠桿AB可繞O點轉動，AO=5cm，OB=10cm，若不計杠桿自重、繩重及摩擦，要使杠桿在水平位置保持靜止，求小華在B端對杠桿施加的最小拉力；（3）實際上，小華用300N豎直向下的拉力，使物體勻速升高10cm，B端下降20cm，求杠桿的機械效率。14．利用圖甲所示滑輪組提升重力為960N的物體A時，拉力F隨時間t的變化關系如圖乙所示，物體上升的速度v隨時間t變化的關系如圖丙所示，不計繩重和一切摩擦。（1）在0~1s內物體A上升了0.5m，求此過程中拉力做的功；（2）求在1~3s內拉力做功的功率；（3）求在1~3s內滑輪組的機械效率。15．如圖是液壓起重車的示意圖。使用時液壓桿將起重臂頂起，同時通過與鋼索連接的電動機工作，可將重物吊起到需要的地方。（不計摩擦阻力）(1)如圖所示A處的滑輪是______滑輪；液壓桿頂起起重臂的過程中，該起重臂可看作一個______杠桿；(2)當起重臂在如圖位置穩(wěn)定后，啟動電動機將重為6000N的物體以一定的速度勻速吊起，此時滑輪組的機械效率是75%，則電動機對鋼索的拉力為多少______？(3)若在6000N的物體，增加了200kg的物塊，此時滑輪組的機械效率為多少______？專題01機械能與機械能的轉化模型1．如圖所示，小明用50N的力，在10s內把重為80N的物體勻速提升50cm，若不計繩重和摩擦，求：（1）拉力的功率；（2）滑輪組的機械效率?！敬鸢浮浚?）5W；（2）80%【詳解】解：（1）動滑輪上繩子的股數為2，拉力做的功拉力的功率（2）滑輪組的機械效率答：（1）拉力的功率5W；（2）滑輪組的機械效率80%。2．東莞香市動物園新進了一頭質量為的泰國小象，四只腳掌著地總面積為，運輸過程中，工作人員利用電動起重機在內把小象勻速拉到高處的卡車上。求：（1）起重機拉起小象的速度為多少？（2）小象四腳站立在水平地面時，對地面的壓強是多少？（3）若電動機的功率是，則這臺起重機的機械效率是多少？【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】解：（1）起重機拉起小象的速度（2）小象受到的重力小象四腳站立在地面時，對地面的壓力小象四腳站立對地面的壓強（3）電動機做的總功電動起重機對小象做的功起重機的效率答：（1）起重機拉起小象的速度為；（2）小象四腳站立在水平地面時，對地面的壓強是；（3）若電動機的功率是，則這臺起重機的機械效率是。3．如圖所示，是一個工地上運建材的裝置圖，用滑輪組拉著重的小車A沿水平方向勻速運動，貨車受到的摩擦力是貨車重力的0.2倍。在內物體移動，拉力做的功為（滑輪的大小可以忽略不計），求：（1）小車A受到繩子的水平拉力；（2）拉力的大?。唬?）滑輪組的機械效率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【詳解】解：（1）貨車受的摩擦力因為貨車做的是勻速直線運動，所以它受的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，所以貨車受到繩子的水平拉力（2）從圖中可知，拉力移動距離是物體移動距離的2倍，即根據可知拉力（3）拉力做的有用功滑輪組的機械效率答：（1）小車A受到繩子的水平拉力為；（2）拉力的大小為；（3）滑輪組的機械效率為4．研究物理問題時，常需要突出研究對象的主要因素，忽略次要因素，將其簡化為物理模型。如圖甲所示，一個質量分布均勻的輪軸，研究它的特點時可以忽略它的質量，將其簡化成一個輕質杠大桿如圖乙。已知輪半徑R是軸半徑r的n倍。（1）若所提升物體的重力為G，當作用在輪上的力為F時輪軸勻速轉動，不計繩重和摩擦，請證明F=；（2）若該輪軸的軸半徑r=10cm，輪半徑R=50cm，當施加的拉力F=120N時，使重力G=500N物體勻速上升2m，該輪軸的機械效率是多少？（百分號前保留一位小數）【答案】（1）見解析；（2）83.3%【解析】【詳解】解：（1）證明：由題意可知，輪軸相當于一個杠桿，輪軸的中心是杠桿的支點，由杠桿平衡條件可知，因為輪半徑R是軸半徑r的n倍，所以有（2）由題意可知，物體上升2m意味繩子繞軸的長度為2m，已知r=10cm，即r=0.1m，其周長為輪轉動的圈數為外輪的半徑為R=50cm=0.5m轉動的長度為輪軸的有用功為總功為機械效率為答：（2）該輪軸的機械效率為83.3%。5．裝車時，工人用斜面將質量為50kg的物體由地面勻速推到斜面頂端（如圖所示），所用時間為10s，斜面長為2m，高為1m，工人所用推力大小為300N，g取10N/kg。求：（1）物體所受重力；（2）推力做功的功率；（3）該斜面的機械效率；（精確到0.1%）（4）物體在斜面上受到的摩擦力的大小?！敬鸢浮浚?）500N；（2）30W；（3）83.3%；（4）50N【解析】【詳解】解：（1）物體所受的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N（2）推力所做的功W總=Fs=300N×2m=600J推力做功的功率（3）推動物體所做的有用功W有=Gh=500N×1m=500J該斜面的機械效率（4）將物體推上斜面所做的額外功W額=W總-W有=600J-500J=100J那么物體在斜面上所受的摩擦力答：（1）物體所受重力為500N；（2）推力做功的功率為30W；（3）該斜面的機械效率為83.3%；（4）物體在斜面上受到的摩擦力的大小為50N。6．水平地面上放著重為200N的正方體物塊，現用斜面將其由底端勻速拉到頂端，如圖所示，已知平行于斜面的拉力為120N，物體移動的距離為2m，升高1m，求：（1）有用功；（2）斜面的機械效率；（3）物塊沿斜面向上滑動時所受的摩擦力大小?！敬鸢浮浚?）200J；（2）83.3%；（3）20N【解析】【詳解】解：（1）拉力做的有用功（2）拉力做的總功斜面的機械效率（3）克服摩擦力所做的額外功物塊沿斜面向上滑動時所受的摩擦力大小答：（1）有用功為200J；（2）斜面的機械效率為83.3%；（3）物塊沿斜面向上滑動時所受的摩擦力大小為20N。7．騎自行車旅行是一種休閑時尚、低碳環(huán)保的旅游方式。五一假期，小武和爸爸通過騎行的方式來陶冶身心、欣賞美景。在騎行過程中遇到一段爬坡的路段，小武勻速從坡底騎行到坡頂，已知坡面的長度為10m，坡高為2m，小武的質量為45kg，自行車的質量為15kg，爬坡時小武和車受到的阻力恒為30N。求：（g取10N/kg）（1）小武克服自行車和自身重力做的功；（2）小武騎自行車爬坡的機械效率?！敬鸢浮浚?）1200J；（2）80%【解析】【詳解】解：（1）小武的質量為45kg，小武的重力為自行車的質量為15kg，車的重力則小武和自行車的總重力小武克服自行車和自身重力做功（2）爬坡時小武和車受到的阻力額外功為總功機械效率答：（1）小武克服自行車和自身重力做的功為1200J；（2）小武騎自行車爬坡的機械效率為80%。8．如圖所示是一輛無人駕駛迷你巴士，它依靠激光雷達、攝像頭以及5G網絡等設備來實現自動駕駛，該巴士使用電池作動力源。為了安全，巴士設計的最大速度是27km/h。某次測試中，滿載的巴士以最大速度行駛10min，耗電3.0kW·h，滿載巴士總質量為3000kg。（g=10N/kg）（1）5G網絡傳遞信息的媒介是______（選填“光纖”“超聲波”或“電磁波”）；（2）測試中，巴士輪胎與水平地面的總接觸面積為600cm2，則它對水平地面的壓強為多少______？（3）若巴士受到的阻力是車總重力的0.05倍，則測試過程中牽引力做功的功率為多少______？（4）測試過程中該巴士的機械效率為多少______？【答案】

電磁波

5×105Pa

11250W

62.5%【解析】【詳解】解：（1）5G通信主要是無線通信，靠電磁波傳遞信息。（2）由題意可知，滿載的巴士質量m=3000kg，巴士與地面的總接觸面面積為S=600cm2=0.06m2巴士對地面的壓力大小等于其重力大小，由壓力公式可得（3）由題意可知汽車行駛時的阻力為f=0.05G=0.05mg=0.05×3000kg×10N/kg=1500N汽車以最大速度27km/h=7.5m/s行駛10min，在這期間汽車做勻速直線運動，在水平方向牽引力等于汽車所收到的阻力，即牽引力F=1500N，由功率公式可得（4）由題意可知，克服阻力所做的功為有用功汽車耗電量為總功，則機械效率為答：（1）5G網絡傳遞信息的媒介是電磁波；（2）對地面壓強為5×105Pa；（3）牽引力做功功率為11250W；（4）機械效率為62.5%。9．一輛質量為3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中，水平拉力F=2×103N，汽車沿水平方向勻速移動了6m，滑輪組的機械效率是90%。求：（1）拉力F做的總功；（2）汽車受到的阻力大小。【答案】（1）3.6×104J；（2）5.4×103N【解析】【詳解】解：（1）由圖像可知滑輪組動滑輪上繩子的段數為3，拉力F移動的距離s=3×6m=18m拉力做的總功為W總=Fs=2×103N×18m=3.6×104J（2）若汽車受到的阻力為f，汽車移動的距離s0，整個過程的機械效率有

整理得f=3Fη=3×2×103N×90%=5.4×103N答：（1）拉力F做的總功為3.6×104J；（2）汽車受到的阻力大小為5.4×103N。10．如圖甲所示是一輛起重車的圖片，起重車的質量為9.6t，有四個支撐腳，每個支撐腳的面積為0.3m2，起重時汽車輪胎離開地面。起重機吊臂上的滑輪組在某次作業(yè)中將質量為1.2t的貨物勻速提升的示意圖如圖乙所示，鋼絲繩的拉力F為5×103N，貨物上升過程的s-t圖象如圖丙所示（不考慮繩重）。求提升貨物的過程中：（1）起重車對水平地面的壓強；（2）拉力F的功率；（3）滑輪組的機械效率。【答案】（1）9×104Pa；（2）3750W；（3）80%【解析】【詳解】解：（1）起重車對地面的壓力起重車四個支撐腳與地面積為S=4×0.3m2=1.2m2起重車對地面的壓強為（2）由丙圖可知，貨物勻速運動的速度為由圖知，承擔物重的繩子段數為3，繩端移動的速度拉力的功率為（3）滑輪組的機械效率答：（1）起重車對水平地面的壓強為9×104Pa；（2）拉力F的功率為3750W；（3）滑輪組的機械效率為80%。11．如圖所示，杠桿AB在豎直向下的拉力F作用下將一物體緩慢勻速提升，下表是提升物體時采集的信息：求：OA/mOB/m物重G/NA端上升的高度h/mB端下降的距離s/m做的額外功W額外/J0.40.8400.20.42（1）有用功；（2）拉力F的大小；（3）杠桿的機械效率?！敬鸢浮浚?）8J；（2）25N；（3）80%【解析】【詳解】解：（1）有用功為W有用=G物h=40N×0.2m=8J（2）總功為W總=W有用+W額外=8J+2J=10J由W總=Fs，得拉力F的大?。?）杠桿的機械效率答：（1）有用功8J。（2）拉力F的大小25N。（3）杠桿的機械效率80%。12．小剛同學想測量家中一頭肥豬的重，如圖所示，他用繩將豬綁住掛在木棒的B點，將棒的一端O放在石坎上，人通過掛在A端的測力計拉起木棒的另一端，是木棒剛好達到水平位置；已知測力計的示數F＝320N，OA＝1.6m，OB＝0.4m。問：（1）請你根據以上數據計算豬的重力大約是多少？（2）你認為利用這種方法測出的豬的重力比實際重力偏大還是偏小，并說明產生誤差的原因是什么？（3）如果豬的實際重力為1200N豬被拉離地面0.1m，這個過程杠桿裝置的機械效率是多少？【答案】（1）1280N；（2）見詳解；（3）94%【解析】【分析】【詳解】解：（1）由圖知F×OA＝G×OB即320N×1.6m＝G×0.4m解得G＝1280N。（2）這種計算方法中忽略了杠桿本身的重力，測出的結果要比實際重力偏大。（3）有用功：W有用＝G實際h＝1200N×0.1m＝120J杠桿的動力臂和阻力臂的關系為OA：OB＝1.6m：0.4m＝4：1豬被拉離地面升高了0.1m，彈簧測力計提高的高度s＝nh＝4×0.1m＝0.4m總功W總＝Fs＝320N×0.4m＝128J這個過程杠桿裝置的機械效率答：（1）豬的重力大約是1280N；（2）這種方法測出的豬的重力比實際重力偏大，原因是木棒本身有重力；（3）這個過程杠桿裝置的機械效率是94%。13．如圖甲所示，物體C靜止在水平上，已知C重500N，底面積為250cm2。（1）求物體對地面的壓強；（2）用如圖乙所示的杠桿提升物體C，杠桿AB可繞O點轉動，AO=5cm，OB=10cm，若不計杠桿自重、繩重及摩擦，要使杠桿在水平位置保持靜止，求小華在B端對杠桿施加的最小拉力；（3）實際上，小華用300N豎直向下的拉力，使物體勻速升高10cm，B端下降20cm，求杠桿的機械效率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【分析】【詳解】解：（1）物體對地面的壓強（2）要使杠桿在水平位置保持靜止，小華在B端對杠桿施加的力豎直向下時最小，最小拉力（3）小華做的有用功小華做的總功杠桿的機械效率答;（1）物體對地面的壓強為；（2）小華在B端對杠桿施加的最小拉力為；（3）杠桿的機械效率為。14．利用圖甲所示滑輪組提升重力為960N的物體A時，拉力F隨時間t的變化關系如圖乙所示，物體上升的速度v隨時間t變化的關系如圖丙所示，不計繩重和一切摩擦。（1）在0~1s內物體A上升了0.5m，求此過程中拉力做的功；（2）求在1~3s內拉力做功的功率；（3）求在1~3s內滑輪組的機械效率。【答案】（1）675J；（2）1200W；（3）80%【解析】【詳解】解：（1）在0~1s內，由圖乙可知，拉力F1=450N，繩子自由端移動的距離為s1=nh1=3×0.5m=1.5m拉力做的功為W總1=F1s1=450N×1.5m=675J（2）在1~3s內，由圖乙可知，拉力F2=400N，由圖丙可知，物體上升的速度為v=1.0m/s，拉力做功的功率為（3）在1~3s內，物體上升的高度為h2=vt=1.0m/s×2s=2m故克服物體重力做的功為W有=Gh2=960N×2m=1920J繩子自由端移動的距離為s2=nh2=3×2m=6m拉力做的功為W總2=F2s2=400N×6m=2400J滑輪組的機械效率為答：（1）在0~1s