人教版物理第12章第3節(jié)：簡(jiǎn)單機(jī)械(3)簡(jiǎn)單機(jī)械的功、功率、機(jī)械效率計(jì)算

PAGEPAGE23第十二章第3節(jié)：機(jī)械效率(三)（簡(jiǎn)單機(jī)械的功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算）1.（12玉林）如圖所示是打撈沉船中一封閉貨箱的模擬裝置．己知貨箱重6500N，動(dòng)滑輪總重500N，聲音在海水中的傳播速度是1500m/s．在海面上用超聲測(cè)位儀向海底垂直發(fā)射聲波，經(jīng)過(guò)0.04s后收到回波（不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，ρ海水=1.0×103kg/m3)求：（1）沉船在水下的深度是多少?（2）海水對(duì)沉船產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少？（不計(jì)沉船的高度)（3）貨箱離開(kāi)水面勻速上升過(guò)程中，該滑輪組的機(jī)械效率是多少？（4）當(dāng)貨箱在水面下勻速上升時(shí)，如果繩子自由端的拉力為1000N，那么貨箱的體積是多少？（不計(jì)動(dòng)滑輪體積）GFGF解：（1）沉船在水下的深度h=vt=1500m/s×0.04s×=30m（2）海水對(duì)沉船的壓強(qiáng)p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa（3）若貨物離開(kāi)水面后勻速上升hW有=Gh=6500h此時(shí)拉力F1=(G貨+G動(dòng))=（6500N+500N）=1400NW總=F1s=1400×5h=7000h（4）5F+F浮=G貨+F浮=G貨+G動(dòng)-5F=2000N=0.2m32.（12柳州）有一個(gè)粗細(xì)均勻、支點(diǎn)在中央的蹺蹺板．質(zhì)量為m的小陽(yáng)坐在上面（腳不接觸地面），接著質(zhì)量為小陽(yáng)3倍的媽媽坐到另一邊的板上，小陽(yáng)和媽媽到支點(diǎn)的距離相等，然后媽媽用力將小陽(yáng)緩慢蹺起至蹺蹺扳處于水平狀態(tài)，此時(shí)媽媽的腳完全與地面接觸，如圖所示：（1）若要探究在這個(gè)過(guò)程中，蹺蹺板對(duì)小陽(yáng)做了多少功，需要用_____________測(cè)出小陽(yáng)被蹺起的高度h，然后可計(jì)算出對(duì)小陽(yáng)做的功為_(kāi)____________。（2）若要探究媽媽此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)有多大，還需要測(cè)出的物理量是_____________（用文字說(shuō)明，并用符號(hào)表示出來(lái)），媽媽對(duì)地面的壓強(qiáng)為_(kāi)____________（用已知量表示）．（3）若小陽(yáng)想將媽媽蹺起，需要向_____________選填“左”或“右”）邊移動(dòng)從杠桿的平衡條件去分析，這樣做的目的是_____________。答：（1）刻度尺mgh（2）媽媽的鞋底跟地面的接觸面積S=（3）右增大力臂3.（12隨州）如圖所示，有一粗細(xì)均勻，重為40N，長(zhǎng)為4m的長(zhǎng)木板AB，置于支架上，支點(diǎn)為O，且AO=1m，長(zhǎng)木板的右端B用繩子系住，繩子另一端固定在C處，當(dāng)長(zhǎng)木板AB水平時(shí)，繩與水平成30°的夾角，且繩子所能承受的最大拉力為60N．一個(gè)重為50N的體積不計(jì)的滑塊M在F=10N的水平拉力作用下，從AO之間某處以v=1m/s的速度向B端勻速滑動(dòng)，求：①滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的摩擦力的大小MMCBAFO30°②當(dāng)滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力F做功的功率③滑塊在什么范圍內(nèi)滑動(dòng)才能使AB保持水平．解：①滑塊勻速運(yùn)動(dòng)，f=F=10N②P=Fv=10N×1m/s=10W③當(dāng)M在O點(diǎn)左側(cè)離O點(diǎn)距離為l1處時(shí)，繩子的拉力為0木板重力的力臂為l板=eq\f(1,2)lAB—lOA=eq\f(1,2)×4m—1m=1mGl1=G板l板l1=eq\f(G板l板,G)=eq\f(40N×1m,50N)=0.8m當(dāng)M在O點(diǎn)右側(cè)離O點(diǎn)距離為l2處時(shí)繩子的拉力最大為F最大=60N，拉力的力臂為l=eq\f(1,2)lOB=eq\f(1,2)×（lAB—lOA）=eq\f(1,2)×3m=1.5mGl2+G板l板=F最大ll2=eq\f(F最大l—G板l板,G)=eq\f(60N×1.5m—40N×1m,50N)=1m4.（12東營(yíng)）以前，我國(guó)北方經(jīng)常用轆轤將水從井里提上來(lái)，如下圖所示。轆轤的本質(zhì)是可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。已知吊桶的質(zhì)量是2kg，容積是8×10-3m3；井中水面到地面的高度為5m，水的密度是1.0×103kg/m3。不計(jì)摩擦及繩和搖柄質(zhì)量。（取g＝10N/kg）（1）當(dāng)人通過(guò)轆轤用20s的時(shí)間，將裝滿水的吊桶從水面勻速提升到地面時(shí)，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？該機(jī)械的機(jī)械效率是多少？（2）當(dāng)人通過(guò)轆轤將裝半桶水（體積為4×10-3m3）的吊桶勻速提升到地面時(shí)，該機(jī)械的機(jī)械效率是多少？（3）根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，提出改進(jìn)吊桶的辦法，以提高該機(jī)械的機(jī)械效率。（4）請(qǐng)列舉使用該機(jī)械比人直接提升吊桶的好處。（答出兩條即可）解：（1）滿桶水的質(zhì)量m1=ρV=1.0×103kg/m3×8×10-3m3=8kg人所做的有用功W有=m1gh=8kg×10N/kg×5m=400J人所做有用功的功率提升吊桶所做總功W總=Fh=（m1+m2）gh=（8kg+2kg）×10N/kg×5m=500J機(jī)械效率（2）半桶水的質(zhì)量m1′=ρV′=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg所做有用W有′=m1′gh=4kg×10N/kg×5m=200J所做總功W總′=Fh=（m1′+m2）gh=（4kg+2kg）×10N/kg×5m=300J機(jī)械效率（3）減小吊桶的質(zhì)量，增大吊桶的容積（4）省力、改變施力方向，方便用力（或“方便”）、安全5.（11遼陽(yáng)）2010年1月加勒比島國(guó)海地發(fā)生了強(qiáng)烈地震，中國(guó)救援隊(duì)趕往海地提供人道主義援助。中國(guó)救援隊(duì)在搜救過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一名生還者被一塊重約1.8×104Ｎ的建筑材料堵在一個(gè)狹小的空間里，材料與水平地面的接觸面積均為1.5ｍ2。求：（1）建筑材料對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？（2）救援隊(duì)用如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速吊離地面1ｍ高，若在起吊過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率為80％，則此過(guò)程中作用在繩子自由端的拉力Ｆ多大？（1）1.2×104Pa（2）4.5×103Ｎ6.（11長(zhǎng)沙）在長(zhǎng)沙市地鐵二號(hào)線建設(shè)工地上，有一“塔吊“正在準(zhǔn)備起吊一底面積為0.8m2、質(zhì)量為2400kg的圓柱形重物；如圖所示，A為塔吊的配重，OB為塔吊的起重臂，C為能在起重臂上移動(dòng)的載重小車，載重小車下掛有滑輪組，OB=25m。當(dāng)載重小車在B點(diǎn)時(shí)，能安全起吊重物的最大質(zhì)量是1200kg?，F(xiàn)在載重小車從距離O點(diǎn)為10m（1）起吊前，該重物對(duì)地面的壓強(qiáng)為多大？（2）起吊后，當(dāng)重物勻速上升時(shí)，載重小車下每段鋼絲繩的拉力為多大？（3）如果將重物勻速提升20m，則拉力做功多少？（4）“塔吊”將重物從起吊點(diǎn)提升20m后，載重小車最多能向B點(diǎn)方向平移多少米，才能保證安全工作？（1）3.0×104Pa（2）6×103N（3）4.8×105J（4）2.5m7.（11揚(yáng)州）目前汽車剎車器均采用油壓制動(dòng)．油壓制動(dòng)剎車時(shí)消耗的機(jī)械能以內(nèi)能形式排放掉，形成能源的浪費(fèi)．現(xiàn)有一種汽車再生制動(dòng)器，能把汽車剎車制動(dòng)時(shí)消耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能而儲(chǔ)存起來(lái)，有效地利用了能量．（1）從能量轉(zhuǎn)化的角度看，汽車再生制動(dòng)器相當(dāng)于(A/B/C)A．電動(dòng)機(jī)B．汽油機(jī)C．發(fā)電機(jī)（2）實(shí)際上汽車剎車時(shí)再生制動(dòng)器無(wú)法提供足夠的剎車阻力，仍需要與油壓制動(dòng)器配合使用，產(chǎn)生恒定的剎車阻力來(lái)滿足剎車要求，若某汽車以72km/h的速度行駛，剎車時(shí)再生制動(dòng)器產(chǎn)生的阻力隨時(shí)間變化的關(guān)系如下表：①汽車剎車時(shí)，再生制動(dòng)器所產(chǎn)生的剎車阻力大小隨時(shí)間的變化情況是（A/B／C／D）A．逐漸增大B．先增大后不變C．先增大后減小D．先增大后不變?cè)贉p?、谠趫D甲中作出汽車剎車時(shí)再生制動(dòng)器0～0.8s內(nèi)產(chǎn)生的剎車阻力隨時(shí)間變化的圖像，③如果汽車制動(dòng)時(shí)需要產(chǎn)生恒定的剎車阻力為1×l04N，由圖甲可知t=0.5s時(shí)再生制動(dòng)器產(chǎn)生的剎車阻力約N，此時(shí)油壓制動(dòng)器還需產(chǎn)生N的剎車阻力，④在滿足③的剎車阻力作用下，汽車的行駛路程與時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，則在0～0.5s內(nèi)汽車克服剎車阻力所做的功W=J．（1）C（2）①D②如圖③8.6×103(數(shù)值在8.5×103—8.7×103以內(nèi)均正確)1.4×103(數(shù)值在1.5×103—1.3×103以內(nèi)均正確)④1×1038.（11武漢）甲圖是大型超市內(nèi)常見(jiàn)的自動(dòng)人行道，它能方便快捷地運(yùn)輸顧客和貨物上下樓，乙圖是其構(gòu)造示意圖，右表是其部分參數(shù)（表中“運(yùn)輸能力”是指每小時(shí)運(yùn)輸?shù)念櫩秃拓浳锼艿目傊亓Γ?。?）圖乙中顧客A站在靜止的自動(dòng)人行道上，請(qǐng)畫(huà)出他受到的重力和支持力的示意圖。（2）自動(dòng)人行道以額定速度上行時(shí)，假設(shè)站在一樓地板上的觀察者看到自動(dòng)人行道上的顧客處于靜止?fàn)顟B(tài)，則該顧客一定______（填“順”或“逆”）著自動(dòng)人行道上行的方向運(yùn)動(dòng)，他相對(duì)于觀察者的速度是______。

（3）自動(dòng)人行道的電動(dòng)機(jī)的額定輸入功率是多少瓦？（1）重力和支持力的示意圖如右圖所示。

（2）逆；0（3）∵η=W有/W總=Gh/Pt∴P=Gh/ηt=5.4×106N×4.8m/(0.8×3.6×103s)=9×1039.（11河南）在新農(nóng)村建設(shè)中，為將—批建材運(yùn)到10m高的施工處，工人利用如圖17所示的滑輪組提升建材。裝置中動(dòng)滑輪重100N，工人每次勻速提升一箱重400N的建材，不計(jì)繩重和摩擦。試問(wèn)：（1）每次提升建材時(shí)的有用功、額外功各是多少，（2）該滑輪組的機(jī)械效率是多少?（3）為加快施工進(jìn)度，張師傅建議用電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力替代人提升建材。為了安全，改裝后每次可吊起四箱建材，建材勻速上升時(shí)的速度為0.4m/s。倉(cāng)庫(kù)中現(xiàn)有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)分別為“220V0.8kW”、“220V3kW”，請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)選哪臺(tái)電動(dòng)機(jī)才能使配置更為合理。解：（1）有用功W有=Gh=400N×10m=4000J額外功W額=G動(dòng)h=100N×10m=1000J（2）由于總功W總=W有+W額=4000J+=1000J==5000J故機(jī)械效率η==（3）提升四箱建材時(shí)的總功W’總=W’有+W’額=4×4000J+100J=17000J將重物勻速提升至10m高處所需時(shí)間t===25s則提升四箱建材的總功率P===680W=0.68kW故應(yīng)選擇型號(hào)為“220V0.8kW”的電動(dòng)機(jī)才能使配置更為合理。10.（11十堰）“問(wèn)道武當(dāng)山，養(yǎng)生太極湖”，中外游客慕名前往武當(dāng)山旅游觀光。武當(dāng)山景區(qū)推出了“山水一體游”項(xiàng)目，購(gòu)進(jìn)一批旅游觀光艇（如圖），其部分技術(shù)參數(shù)如下表：（取g=10N/kg，q柴油=4.3×107J/kg，）求：（1）某旅游團(tuán)隊(duì)從武當(dāng)山旅游碼頭乘坐觀光艇以最大航速行駛2小時(shí)的路程是多少？（2）假設(shè)每位乘客的平均質(zhì)量為60kg，觀光艇滿載乘客時(shí)，所受浮力是多少？（3）觀光艇以最大航速勻速行駛時(shí)，受到水的平均阻力是多少N？（4）若這次航行共消耗柴油30L，則柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為多大？答案：（1）90km（2）2.1×104N（3）3.6×103N（4）31.4%名稱SYXTHB62米泵車泵車全長(zhǎng)15.98m泵車總質(zhì)量51t長(zhǎng)臂總質(zhì)量8t長(zhǎng)臂伸直全長(zhǎng)62m11.（11黃岡、鄂州、隨州）“中國(guó)的三一，世界的三一”，三一重工集團(tuán)自主創(chuàng)新研制的長(zhǎng)臂泵車創(chuàng)造了多項(xiàng)吉尼斯記錄。3月20日為支援福島核電站，三一重工集團(tuán)將62米泵車通過(guò)海路運(yùn)往日本。該泵車部分技術(shù)參數(shù)如下表所示：(忽略一切摩擦，＝1.4，＝1.7)（1）海上運(yùn)輸船運(yùn)載泵車前后，排開(kāi)海水的體積變化了多少?（ρ海水＝1.0×103kg／m（2）在水平地面上，泵車開(kāi)始工作時(shí)，在液壓頂?shù)淖饔孟戮徛煺归_(kāi)多節(jié)長(zhǎng)臂，使之由水平位置升起到與水平方向成30o夾角，歷時(shí)1分40秒，此時(shí)液壓頂恰好與完全伸直的長(zhǎng)臂垂直。長(zhǎng)臂展開(kāi)后簡(jiǎn)化成粗細(xì)均勻的杠桿模型；OA為長(zhǎng)臂全長(zhǎng)的1／10，如圖所示。求此液壓頂對(duì)長(zhǎng)臂的作用力F的大小?（3）在此過(guò)程中，液壓頂對(duì)長(zhǎng)臂做功的功率為多少?解：（1）泵車的重力：G車=mg=5.1×104kg×10N/kg=5.1×10依據(jù)漂浮的條件可得：ΔF浮=G車增加排開(kāi)海水的體積：ΔV排=ΔF浮/ρ水g=5.1×105N/(1.0×103kg/m3（2）依據(jù)杠桿平衡的條件可得：F×OA=G臂×OC×Cos300F×OB/10=G臂×OB/2×Cos300F=5×8×104N/2=3.4×105N(或2×105N、3.5×105N)（3）忽略摩擦，依據(jù)功的原理可得：WF=WGPF=WG/t=m臂gh/t=8×103kg×10N/kg×OC×Sin300/100s=1.24×104W(12.（10北京）圖21甲是海洋中學(xué)科技小組設(shè)計(jì)的打撈水中物體的裝置示意圖。DB是以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸的水平杠桿，OD的長(zhǎng)度為1.6m。水平甲板上的配重E通過(guò)細(xì)繩豎直拉著杠桿D端，配重E的質(zhì)量mE為225kg。安裝在杠桿DB上的行走裝置由支架、動(dòng)滑輪X、提升電動(dòng)機(jī)、定滑輪K構(gòu)成，行走裝置的質(zhì)量m為25kg。電動(dòng)機(jī)Q可以通過(guò)定滑輪S和動(dòng)滑輪X拉動(dòng)行走裝置沿BO水平滑動(dòng)。固定在提升電動(dòng)機(jī)下的定滑輪K和動(dòng)滑輪M組成滑輪組Y，當(dāng)行走裝置處于杠桿DB上C點(diǎn)的位置時(shí)，提升電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)繩子H端，通過(guò)滑輪組Y豎直提升水中的物體A。物體A完全在水中勻速上升的過(guò)程中，滑輪組Y的機(jī)械效率為η1，甲板對(duì)配重E的支持力為N1；物體A全部露出水面勻速豎直上升的過(guò)程中，滑輪組Y的機(jī)械效率為η2，甲板對(duì)配重E的支持力為N2?；喗MY提升物體A的過(guò)程中，行走裝置受到的水平拉力始終為零，杠桿DB在水平位置保持平衡。已知物體A的質(zhì)量mA為50kg，體積V為20dm3，N1與N2之比為3：2,η1與η2之比為9：10物體A被打撈出水面后，停留在一定高度，電動(dòng)機(jī)Q開(kāi)始拉動(dòng)行走裝置。在行走裝置以0.05m/s的速度水平勻速移動(dòng)的過(guò)程中，拉力T所做的功隨時(shí)間變化的圖像如圖21乙所示，行走裝置受到的水平拉力為F。細(xì)繩和杠桿的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦、水對(duì)物體的阻力均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：(1)OC的長(zhǎng)度;(2)拉力F。13.（10哈爾濱）建筑工地上，工人們需要將一堆建材運(yùn)到10m高處。姜榮同學(xué)設(shè)計(jì)安裝了如圖所示的裝置.裝置中每個(gè)滑輪重l00N。工人利用該裝置每次提升一塊重900N的建材，該工人拉繩子的速度是0.8m／s，在施工過(guò)程中：(1)該工人提升建材時(shí)的有用功率是多少?(2)該裝置的機(jī)械效率是多少?(不計(jì)繩重和摩擦)型號(hào)額定電壓額定功率DJ—Ⅰ220V0.8kWDJ—Ⅱ220V3.0kW(3)孫萍同學(xué)想用電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力替代人工作，將該裝置改造成簡(jiǎn)易的起重機(jī)(吊起物體的速度限定在0.4m14.（10蘭州）如圖23所示，物重G為2000N，斜面長(zhǎng)5m，高3m，斜面和滑輪組裝置的總機(jī)械效率為80%，若將重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上來(lái)，求：（1）所需拉力F是多少？（2）機(jī)械的總功率是多少？圖2315.（10瀘州）如圖為瀘州市某風(fēng)景區(qū)山中的一段盤(pán)山公路照片。以汽油為燃料的觀光汽車沿該盤(pán)山公路（盤(pán)山公路近似處理為斜面）以36Km/h的速度勻速行駛，經(jīng)過(guò)15min從山腳到達(dá)山頂；汽車上山時(shí)沿路面獲得的牽引力恒為9.2×103N。已知汽油完全燃燒釋放的熱量轉(zhuǎn)化為汽車牽引力做功的效率為30%，汽油熱值q=4.6×107J/Kg，求：（1）汽車上山時(shí)牽引力發(fā)揮的功率為多大。（2）汽車從山腳到山頂消耗了多少千克的汽油。16.（10武漢）高壓起重氣墊是一種適合于地震救災(zāi)的起重工具。它由如圖甲所示的高壓氣瓶、氣管、閥門(mén)與氣墊連接而成。起重時(shí)，氣墊放入重物與地面的間隙之間，由高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣，氣墊在短時(shí)間內(nèi)可把重物舉起一定高度。⑴高壓氣瓶向氣墊內(nèi)充氣時(shí)，氣瓶?jī)?nèi)的氣體溫度，內(nèi)能。如果高壓起重氣墊在5s內(nèi)可將105N的物體舉高0.1m，則其功率為W。⑵圖乙中，質(zhì)地均勻的長(zhǎng)方體石板長(zhǎng)為2m、重為6×104N。當(dāng)氣墊內(nèi)最高氣壓比外界高106Pa時(shí)，石板恰好被頂起，此時(shí)氣墊和石板的接觸面是連長(zhǎng)為20cm的正方形。①請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出氣墊恰好頂起石板時(shí)的阻力臂l2。②氣墊恰好頂起石板時(shí)，氣墊的中心至少離石板右端的支點(diǎn)O多遠(yuǎn)？⑴降低減少2×103⑵①氣墊剛好頂起石板時(shí)的阻力臂l2如圖所示：②F1＝pS＝106Pa×0.2m×0.2m＝4×104N根據(jù)F1l1＝F2l2l1＝EQ\f(F2l2,F1)＝EQ\f(Gl2,F1)＝EQ\f(6×104N×1m,4×104N)＝1.5m17.（10煙臺(tái)）隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得到了很大的改善．小明家最近購(gòu)置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運(yùn)送到6m高的樓上，小明利用物理課上學(xué)過(guò)的滑輪組，設(shè)計(jì)了如圖20甲所示的材料搬運(yùn)方案(其中每個(gè)滑輪重30N，繩子足夠長(zhǎng)，所能承受的最大拉力為250N，不計(jì)繩重及摩擦)．(1)計(jì)算說(shuō)明繩子的拉力是否超過(guò)繩子的最大承受力?(2)小明爸爸觀察了該裝置后，他想如果將該裝置的滑輪位置顛倒(圖20乙)是否會(huì)更省力一些，請(qǐng)你按照小明爸爸的想法，用筆畫(huà)線在乙圖繞上繩子并說(shuō)明小明爸爸的想法是否正確．(3)求兩種方案的機(jī)械效率之比?(4)綜合分析評(píng)估兩個(gè)方案，你認(rèn)為哪個(gè)方案更好一些?說(shuō)明理18．（10茂名）用如圖所示的滑輪組去拉物體A，已知A物質(zhì)的密度是2×103kg／m3，底面積是0．3m3，重力為600N。物體A在F=100N的拉力作用下，沿水平方向勻速前進(jìn)了2m。(g取10N／kg)求：(1)物體A對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少?(2)物體A的體積是多大?(3)若該裝置的機(jī)械效率為80％，物體A在水平方向上受到的阻力是多少解：(1)物體A在水平地面，F(xiàn)=G=600N(1分)19.（10大理）隨著人們生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭，小龍家最近也買(mǎi)了一輛轎車，如圖所示，該車車身質(zhì)量為1800kg，車輪與地面的總接觸面積為4.0×10-2m2，“五·一”期間，小龍一家從麗江自駕車到大理趕三月街，若車站以54km/h（1）小龍家道大理三月街的路程；（2）若該車的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恒定為90kw，轎車勻速行駛過(guò)程中的阻力；（3）小龍一家及隨身物品的總重量為200kg，該車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。（1）198km（2）6×103N（3）5×105Pa20.（10鐵嶺）小明家買(mǎi)了新房子，他看到工人向樓上搬運(yùn)裝修材料很辛苦。于是他設(shè)計(jì)了一個(gè)從窗口向室內(nèi)吊運(yùn)重物的裝置，該裝置主要由杠桿和滑輪組兩部分組成?；喗M如圖所示，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，杠桿需要由窗臺(tái)支撐。請(qǐng)你幫助他完成設(shè)計(jì)。(g=10N/kg)（1）小明想用30s把質(zhì)量為200kg的水泥，提高到8樓（約20m），他選用的動(dòng)滑輪重為100N（忽略繩重和摩擦）。按他的設(shè)計(jì)，①此滑輪組的機(jī)械效率是多少？②需要選用功率至少為多少kw（2）若窗臺(tái)受到的壓力為4000N，窗臺(tái)能夠承受的最大壓強(qiáng)是4×105pa。窗臺(tái)上應(yīng)該墊一個(gè)面積為多大的墊板。解：（1）①三段繩子吊著重物：F=(G+G動(dòng))/3=(500N+100N)/3=200NS=3h=3×20m=60mW有=Gh=500N×20m=104JW總=FS=200N×60m=1.2×104Jη=W有/W總=104J/1.2×104J≈83.3%②P總=W總/t=1.2×104J/20s=600W（2）S=F/p=4000N/400000Pa=0.01m221.（10綿陽(yáng)）為了提高抗震性能，建筑物多采用框架結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)澆灌混凝土。某電梯公寓樓高40m，修建此建筑物時(shí)在地面攪拌一桶混凝土m1=150kg的河沙，質(zhì)量m2=300kg的碎石，質(zhì)量m3＝100kg的水泥，質(zhì)量m4=50kg的水。如果四種材料混合后形成的混凝土的總體積與混合前河沙、碎石、水泥三種材料的體積之和相同；河沙、碎石、水泥的密度都ρ0=2.2×103kg/m3，g①這桶混凝土的密度ρ是多大？②將這桶混凝土裝入運(yùn)送混凝土的專用鐵桶，鐵桶質(zhì)量m0=100㎏，掛在如圖所示的滑輪組下面，用大小為4000N、方向豎直向下的拉力F，把這桶混凝土緩慢提高了h=40m，則該滑輪組的機(jī)械效率η是多大？22.（10石家莊）如圖所示，起重機(jī)正將一箱箱設(shè)備吊裝到施工臺(tái)上，其中起重臂下的鋼繩是繞在一個(gè)動(dòng)滑輪上的。已知每箱設(shè)備重4000N，施工臺(tái)距離地面的高度為3m，當(dāng)起重機(jī)沿豎直方向勻速提升一箱設(shè)備時(shí)．（1）若動(dòng)滑輪上每段鋼繩的拉力是2500N，求起重機(jī)的機(jī)械效率和額外功；（2）起重臂OA長(zhǎng)12m，與水平方向夾角為30°（如圖所示），支撐臂與起重臂垂直，作用點(diǎn)為B，且OB=4m，求支撐臂給起重臂的支持力（忽略起重臂自重，cos30°≈0.87）；（3）起重機(jī)的質(zhì)量為8t，工作時(shí)汽車輪胎離開(kāi)地面，支架與地面接觸的總面積為1.4m2．若地面能承受的最大壓強(qiáng)是7×104Pa，計(jì)算說(shuō)明地面能否安全承擔(dān)起重機(jī)。答案：（1）W有用=Gh=4000N×3m=1.2×104JW總=Fs=2500N×3m×2=1.5×104Jη=W有用/W總=80%W額外=W總－W有用=3000J（2）F支×OB=G×LF支×4m=4000N×（12m×0.87）F支=10440N（3）p=F/S=G總/S=（8×103kg×10N/kg＋4000N）/1.4m2=6×104∴地面能安全承擔(dān)起重機(jī)23.（10宜賓）2009年秋季以來(lái)，我國(guó)西南部分地區(qū)遭遇嚴(yán)重旱災(zāi)，不少地方不得不靠打深井取水。如圖11所示，小明同學(xué)正利用滑輪組和金屬水桶從深井中提水，若水桶的材料密度為8g/cm3,水桶質(zhì)量為4Kg，水桶容積為20L。當(dāng)盛滿水的桶從水中慢慢提升（桶始終未出水面）時(shí)，小明對(duì)繩的拉力為F=25N。不計(jì)繩子重量和摩擦，水的密度是1.0×103Kg/m3（1）動(dòng)滑輪有多重？（2）水桶露出水面前，滑輪組的機(jī)械效率有多大？（3）水桶被提離井中水面后，以0.2m/s的速度勻速豎直上升，小明對(duì)繩子自由端拉力的功率多大？（1）15N（在水中時(shí)繩子受到的拉力等于桶的重力減去它受到的浮力）（2）70%（3）25.5W24.（10攀枝花）一輛汽車沿著長(zhǎng)為8km的平直公路勻速行駛，開(kāi)完全程共耗時(shí)5min，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為3000N，共消耗汽油1L。汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3；汽油的熱值q=4.6×107J/kg（表示完全燃燒1kg汽油所放出的熱量是4.6×10（1）汽車行駛的速度是多少km/h？（2）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力的功率是多大？（3）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多大？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）（1）v=km/h（2）P=（或80kW）（3）η=25.（10玉林、防城港）某學(xué)校在擴(kuò)建運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的施工中，發(fā)現(xiàn)一塊近似正方體的石塊，根據(jù)安全的要求，需整體把石塊搬走。（用已知量推導(dǎo)或計(jì)算出結(jié)果）(1)測(cè)得石塊的邊長(zhǎng)為l，若石塊的密度為ρ，則石塊的重力是多少？(2)假定石塊的質(zhì)量為175kg，一位重為700N的工人利用如圖20所示的滑輪組成的滑輪組（動(dòng)滑輪重50N，繩子未畫(huà)出），站在地上用30s把石塊吊高1.2m裝到汽車上。問(wèn)：工人勻速吊起石塊時(shí)，他對(duì)地面的壓力是多少？工人做功的功率是多少？此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是多大？(繩子的重和摩擦忽略不計(jì)，g取10N/kg)解：(1)石塊的重力：G=mg=ρl3g………………(2)承重繩子n=3時(shí)，勻速吊起石塊的拉力：F拉=G+G輪=mg+G輪=175X10+50=600(N)………（1分）工人對(duì)地面的壓力：F壓=G人—F拉=700-600=100(N)………（1分）工人做功的功率：P=W/t=Fl/t600X1.2X3/30=72（W）2分）滑輪組的機(jī)械效率：η=W有/W總=G/nF拉=1750/（3X600）=97.2%26．（09天津）天津在支援四川德陽(yáng)地區(qū)抗震救災(zāi)活動(dòng)中，一輛滿載物資的總重為G牛頓的運(yùn)輸車，將物資沿ABCD路線運(yùn)至D處，AB段海拔高度為h。米，CD段海拔高度為h2米，如圖l4甲所示。在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中，汽車以恒定速度v米／秒運(yùn)動(dòng)，汽車t=0時(shí)經(jīng)過(guò)A處，tl時(shí)經(jīng)過(guò)B處，t2時(shí)經(jīng)過(guò)C處，在此過(guò)程中汽車牽引力功率P隨時(shí)間，變化的圖象可簡(jiǎn)化為圖l4乙所示(P1、P2、tl和t2也為已知量)（1）請(qǐng)分析說(shuō)明汽車在AB段和BC段運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力的大小關(guān)系。(2)請(qǐng)朋已知量求汽車沿斜坡BC段運(yùn)動(dòng)時(shí)所受總阻力的表達(dá)式(總阻力包括摩擦力和空氣阻力)。解：(1)汽車在BC段運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力較大。(1分)設(shè)汽車的牽引力為F，根據(jù)又因?yàn)镻2大于Pl且速度秒一定，所以汽車在BC段運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力較大。(1分)(2)設(shè)BC段長(zhǎng)為L(zhǎng)、高為h，由功的關(guān)系可得27．（09赤峰）如圖所示是一種起重機(jī)的簡(jiǎn)圖，用它把質(zhì)量為4×102kg，底面積為0.5m（1）起吊前，當(dāng)貨物靜止與水平地面時(shí)，它對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（2）若把貨物勻速提起12m，用了40s，則貨物上升的速度是多少？（3）起重機(jī)對(duì)貨物做功的功率是多少？（4）若OA=12m，OB=4m，起重機(jī)本身重力不計(jì)，吊起貨物時(shí)為使起重機(jī)不翻倒，其右邊至少要配質(zhì)量m0為多少kg的物體？解：（1）靜止于水平地面：F=G=mg=4×102kg×10N/kg=4/r/