初中物理机械效率的计算试题

如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在 $4s$时间内用 $100N$的力竖直向下压动摇臂 $1m$，把 $1000$的重物匀速抬高 $8\mathit{cm}$。则重物上升的速度为　       　 $m/s$，人做的功为　　     $J$，千斤顶的效率是　      　 $\%$。

在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕 $O$点不断旋转，带动丝杆转动，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形的实物图。

（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？　　。

$A$．滑轮 $B$．滑轮组   $C$．杠杆   $D$．斜面

（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为 $10000N$，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。

①若底部支撑台与地面接触面积为 $0.04m^2$，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？

②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在 $1\mathit{min}$内升高 $12\mathit{cm}$，用千斤顶顶起车身时的机械效率为 $80\%$，则人做功的功率是多大？

一新型无人驾驶电动汽车的质量为 $1.6\times {10}^3\mathit{kg}$．性能测试时，汽车在平直的公路上匀速行驶 $6.0\times {10}^{3}m$用时 $300s$，共消耗电能 $1.2\times {10}^{7}J$，测得电机输出的机械功率为 $3.2\times {10}^{4}W$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）汽车的重力；

（2）汽车电机的效率；

（3）汽车受到的阻力。

如图所示，用滑轮组将重为 $12N$的物体匀速提升 $0.2m$，作用在绳端的拉力 $F$为 $5N$，不计绳重和摩擦。利用以上信息不能求解的物理量是 $($　　 $)$

A．拉力的功率B．动滑轮的重力

C．滑轮组的额外功D．滑轮组的机械效率

如图所示，斜面高 $2m$、长 $4m$，小明用平行于斜面的拉力 $F$，将重 $400N$的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力 $F=250N$，对此过程，下列结果中正确的是 $($　　 $)$

A．有用功为 $1000J$B．总功为 $1600J$

C．额外功为 $200J$D．机械效率为 $60\%$

如图所示，用 $F=20N$的拉力将重 $G=30N$物体匀速提升 $2m$，不计轮轴间摩擦及绳重，则动滑轮 $G_{动}=$　　 $N$，上述过程中有用功 $W_{有}=$　　 $J$，动滑轮的机械效率 $\eta =$　　。

如图所示，用动滑轮提升重物，使用动滑轮的好处是　　。若物体重为 $4N$，弹簧测力计示数如图所示为　　 $N$，则动滑轮的机械效率为　　。

如图所示，用动滑轮匀速提起重 $3N$的物体，拉力 $F$为 $2N$，物体在 $10s$内上升 $1m$。在此过程中，动滑轮的机械效率为　　，拉力 $F$的功率为　　 $W$，若要提高动滑轮提升物体的效率，可以采取的措施是：　　。

2012年某日，太平洋某海域，“蛟龙号”完成了下潜前的准备，腹部挂好压载铁块；舱内科考队员均就位；舱门封闭如图甲所示，此时“蛟龙号”的工作参数如表格所示 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

状态	满载
整体体积	$22.3m^3$
整体质量	$24.95t$
海水密度	$1.1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$

问：（1）在海水中 $1.2\mathit{km}$深处完成科考任务后，发现液压系统故障，无法抛掉压载铁块，只得启动“蛟龙号”两侧的螺旋桨，两侧螺旋桨共同作用使“蛟龙号”获得竖直向上的推力 $F_{推}$，帮助“蛟龙号”匀速上升，不计海水对“蛟龙号”的阻力，匀速上升过程中， $F_{推}$有多大？

（2）上升过程耗时 $2h$， $F_{推}$做功的功率多大？

（3）为保障电动机驱动螺旋桨用电，舱内其他用电器都被关闭，仪表显示上升过程中耗电 $2\mathit{kW}·h$，此过程中，电能转化为 $F_{推}$做功的效率有多大

（4）接近水面时，关闭两侧螺旋桨，轮船用滑轮组将“蛟龙号”从水中匀速吊离水面至高处，如图乙、丙所示，已知动滑轮总质量为 $50\mathit{kg}$，不计绳重及轮、轴之间摩擦，此过程中，滑轮组绳端拉力的最大值多大？与之对应的滑轮组机械效率的最大值为多大？

如图所示，一根均匀的细木棒 $\mathit{OC}$， $\mathit{OA}=\frac{1}{4}\mathit{OC}$， $B$为 $\mathit{OC}$的中点，在 $C$点施力将挂在 $A$点的重为 $180N$的物体匀速提升 $0.2m$，木棒的机械效率为 $90\%$，这里的木棒是一种简单机械，称为　　，提升该物体做的有用功是　　 $J$，木棒重为　　 $N$（不计摩擦）。

据苏州日报报道，张家港近日启动了新能源汽车充电站、充电桩的规划编制，第一批新能源汽车充电桩在港城建成投运。若每个充电桩对新能源小汽车的充电功率为 $7000W$，充电 $1h$可使质量为 $1t$、额定输出功率为 $12\mathit{kW}$的新能源小汽车匀速直线行驶 $36\mathit{km}$。设汽车行驶过程中受到的阻力是车重的0.06倍， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）小汽车静止在水平地面上，轮胎与地面的接触总面积为 $0.08m^2$时，汽车对地面的压强多大？

（2）该小汽车以额定输出功率，在平直公路上匀速行驶时速度多大？

（3）该小汽车将电能转化为机械能的效率多大？（结果保留一位小数）

如图所示，搬运工人用滑轮将重为 $425N$的重物匀速提升 $4m$，所用拉力为 $250N$，时间为 $20s$。则此过程中有用功是　　 $J$，额外功是　　 $J$，拉力的功率是　　 $W$，滑轮的机械效率是　　。

用如图所示的滑轮组匀速提升重为 $100N$的物体，拉力 $F=60N$，滑轮组的机械效率为　　。在物体匀速上升的过程中，物体的动能　　，物体的重力势能　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

学校新进了一批实验器材准备实验操作考试，同学们帮忙搬运，小明背着 $10\mathit{kg}$的实验器材从一楼走到三楼的实验室。已知小明自身质量为 $50\mathit{kg}$，每只脚与地面的接触面积为 $150c{m}^2$，每层楼高为 $3m$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）小明背着实验器材站立时对水平地面的压强。

（2）小明搬运实验器材做功的效率（精确到 $1\%)$。

港珠澳大桥海底隧道是世界上最长的公路沉管隧道，全长 $5.6\mathit{km}$，由33节沉管和“最终接头”组成。33节沉管已经全部成功安装，只剩 $E29$和 $E30$之间留有十多米的空隙，这就是“最终接头”的位置。“最终接头”质量约为 $6.0\times {10}^6\mathit{kg}$，虽然和之前的沉管相比小了很多倍，但入水后受洋流、浮动等因素影响，姿态会发生变化，安全平稳地把接头吊装到约 $30m$深的海底是十分艰难的过程，记者在现场看到，“最终接头”由“振华30号”吊装船吊装（如图），通过系列平衡调整，从9时整，“最终接头”从距离水面 $20m$高处匀速下放，9时12分，开始入水，完全入水后，吊钩对“最终接头”拉力为 $2.0\times {10}^{7}N$左右，12时，“最终接头”下沉到位，吊装起重机的机械效率约为 $80\%$． $(g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{\mathit{海水}}$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$求：

（1）“最终接头”下沉到位后下表面所受水的压强；

（2）“最终接头”的平均密度；

（3）吊装起重机最大输出功率。