初中物理机械效率的计算试题

如图所示，工人准备用一根最多能承受 $400N$力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体 $A$和 $B$．完全露出水面的物体 $A$被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为 $20\mathit{kg}$（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳

不会断裂， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）物体 $A$完全露出水面后以 $0.5m/s$的速度匀速上升时，物体 $A$的重力和工人拉力的功率分别是多少。

（2）在物体 $A$浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$，物体 $A$的密度是多少。

（3）若用该滑轮组打捞体积为 $50d{m}^3$的物体 $B$时，物体 $B$最多露出多少体积时绳子将断裂。

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　　。

一电动抽水机10秒内把 $100\mathit{kg}$的水抽到 $10m$高的水池中，则抽水机至少对水做功　 $1\times {10}^4$　 $J$，在抽水的过程中，若抽水机共消耗的电能是 $1.25\times {10}^{4}J$，则抽水机的效率是　　 $(g=10N/\mathit{kg})$

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？

用如图所示的滑轮组将货物匀速向上提升 $3m$，人的拉力 $F$为 $200N$，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为 $80\%$，求：

（1）绳子自由端移动的距离 $s$；

（2）人的拉力 $F$做的功；

（3）货物的重力。

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）

为响应国家“低碳环保，节能减排”的号召，我市新上线一批以天然气为燃料的新型公交汽车，其参数如图所示某次行驶过程中，汽车搭载人员及物品共 $3000\mathit{kg}$所受阻力为总重力的0.01倍。在 $40s$时间内匀速直线行驶 $400m$，共消耗天然气 $0.025\mathit{kg}$（天然气完全燃烧，其热值为 $6.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg})$。针对此次行驶过程，求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）汽车的功率；

（3）汽车发动机的效率。

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” $)$。

如图所示，工人准备用一根最多能承受 $400N$力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体 $A$和 $B$．完全露出水面的物体 $A$被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为 $20\mathit{kg}$（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳

不会断裂， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）物体 $A$完全露出水面后以 $0.5m/s$的速度匀速上升时，物体 $A$的重力和工人拉力的功率分别是多少。

（2）在物体 $A$浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$，物体 $A$的密度是多少。

（3）若用该滑轮组打捞体积为 $50d{m}^3$的物体 $B$时，物体 $B$最多露出多少体积时绳子将断裂。

天然水流蕴藏着巨大的能量，是人类可以利用的重要能源之一。兴建水电站可以把天然水流蕴藏着的巨大能量转换成电能，是水能利用的主要形式。有一处水利工程，在河流上修建了 $115m$高的拦河大坝，如图所示。年平均水流总量为 $3\times {10}^{10}{m}^3$．该水利工程的主要任务包括防洪、发电和航运，在发电方面，年平均发电总量为 $6\times {10}^9\mathit{kW}·h$．现安装水轮发电机20台，每台水轮发电机装机容量（即发电功率）为 $9.26\times {10}^4\mathit{kW}$．（水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）年平均水流总量所受的重力；

（2）若上、下游水位差为 $100m$，年平均水流总量做的总功及转化为电能的效率；

（3）若每台发电机平均年发电时间为180天，则平均每天约有多少台发电机在工作。

深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。（g取10N/kg）

（1）图2为图1中起重机的简图，请画出阻力F₂的力臂l₂。

（2）图3为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×10⁵kg，体积为200m³，架桥机滑轮组总拉力为4×10⁵N，自由端移动距离为25m，将箱梁提升1m。求：

①箱梁的密度；

②架桥机在此过程中的有用功；

③架桥机在此过程中的机械效率。

如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F＝100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为　    　J。

人类从刀耕火种，经过几次工业革命，走向了科技大发展的今天。简单机械和内燃机的使用，为我们的生活带来了极大便利。下列几种简单机械和内燃机，其机械效率大于百分之七十的是 $($　　 $)$

A．用滑轮匀速拉一个重为 $5N$的物体到高处（不计绳重，摩擦）

B．利用斜面，用平行于斜面的大小为 $2N$拉力，将一个重为 $5N$的物体匀速拉到高处，斜面高 $1.2m$，斜面长 $5m$             

C．用滑轮组拉一个重为 $5N$的物体到高处，重物在拉力 $F$作用下匀速上升，动滑轮质量 $100g$（不计绳重，摩擦）             

D．四冲程四缸内燃机，气缸内汽油燃烧产生高温高压燃气推动活塞向下运动，若燃气对活塞平均推力为 $400N$，活塞向下运动距离为 $30\mathit{cm}$，内燃机转速为 $600r/\mathit{min}$，内燃机每一个循环完成四个冲程，每分钟需要消耗热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$的汽油 $5.2g$

救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力 $F$大小为 $2.5\times {10}^{3}N$时，小车 $A$恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车 $A$的质量为 $1t$，斜面高为 $2m$，斜面长为 $5m$（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦， $g=10N/\mathit{kg})$在小车 $A$由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为　　 $J$，整个装置的机械效率为　　，小车 $A$与斜面间的摩擦力大小为　　 $N$。

如图所示，叉车把质量为 $2t$的重物从地面匀速竖直提升 $1.5m$，用时 $7.5s$。叉车消耗柴油 $5g$，若柴油完全燃烧（柴油热值为 $4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）提升过程中重物上升的速度；

（2）叉车提升重物过程中做的有用功；

（3）叉车提升重物过程中的效率。