人教必刷07 简单机械和机械效率-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（解析版）.doc

必刷07 简单机械和机械效率
杠杆
例37．(2019·泰州)如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表：求：
A
O
B
F
G
(1)拉力所做的功.
(2)拉力做功的功率.
(3)此过程中，该杠杆的机械效率.
【答案】（1）100 J（2）200 W（3）80%
【解析】（1）拉力所做的功W总＝Fs＝500N×0.2m＝100J，
（2）拉力做功的功率P＝＝＝200W
（3）此过程中，有用功W有用＝Gh＝200N×0.4m＝80J
该杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%
滑轮、滑轮组
例38．(2019·德州)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。
求：
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
【答案】（1）900J（2）1200J（3）75%
【解析】（1）知道货物的质量和提升的高度，根据W＝Gh＝mgh求出有用功；
（2）知道拉力的功率和作用时间，根据W＝Pt求出拉力做的总功；
（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
解：（1）提升装置所做的有用功：
W有用＝Gh＝450 N×2 m＝900J；
（2）根据P=可得拉力F做的功：
W总＝Pt＝120W×10s＝1200J；
（3）滑轮组的机械效率：
η== =100%＝75%。
例39．(2019·潍坊)一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：
（1）做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
【答案】（1）1.2×104J（2）625N。
【解析】（1）已知汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，可求得阻力，因为匀速拖离，由二力平衡条件可得滑轮组对车的拉力；然后利用W=Fs可求得有用功；
（2）由图可知n=3，由此可得绳子移动的距离，已知滑轮组的机械效率为80%，利用η＝可求得总功，再利用W总=Fs可求得作用在绳子自由端的拉力。
解：
（1）汽车在泥泞路段受到的阻力：f=0.1mg=0.1×1.5×103kg×10N/kg=1.5×103N；
将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力：F拉=f=1.5×103N；
所做有用功：W有=F拉s车=1.5×103N×8m=1.2×104J，
（2）由图可知n=3，则绳子移动的距离：s绳=3s车=3×8m=24m，
由η＝可得总功：W总===1.5×104J；
由W总=Fs绳可得，作用在绳子自由端的拉力：F===625N。
斜面
例40．(2019·赤峰)一木块重480N体积为0.08m3，用力F将木块沿斜面匀速拉到高处，如图甲所示。已知拉力F做的功W与木块沿斜面运动距离s的关系如图乙所示。整个过程的额外功是320J．（g＝10N/kg）
求：（1）木块的密度；
（2）拉力F大小；
（3）斜面的机械效率。
【答案】（1）0.6×103kg/m3（2）200N（3）60%
【解析】（1）求出木块的质量，知道质量和体积求出密度。
（2）知道拉力做功，又知道物体移动的距离，根据W＝Fs求出拉力大小。
（3）知道总功和额外功，求出有用功，知道总功和有用功，求出机械效率。
（1）木块的质量：m＝＝＝48kg
木块的密度：ρ＝＝＝0.6×103kg/m3
（2）由图象知，拉力做总功800J，木块移动的距离是4m，
W＝Fs得，拉力为：F＝＝＝200N
（3）木块上升过程中有用功为：W有＝W－W额＝800J－320J＝480J
斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%
机车、发动机
例41．（2019·本溪）如图所示是利用 5G 网络实现远程驾驶的汽车，其质量为 1.5t，车轮与地面接触的总面积为 750cm2，该车在水平路面上匀速直线行驶 13.8km，用时 10min，消耗汽油 2kg，这一过程中汽车发动机的输出功率为 46kW，求：（ 汽油热值为 q 汽＝ 4.6× 107J/kg， g 取10N/kg）
（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强。
（2）在这一过程中汽车受到的阻力。
（3）在这一过程中汽车发动机的效率。
【答案】（1）2× 105Pa；（2）2000N；（3