初中物理机械效率的计算试题

新能源汽车可以提供“油”“电”两种驱动模式。“电动”模式以蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。某品牌新能源汽车的质量 $M=1.15\times {10}^3\mathit{kg}$，电动机功率 $P=45\mathit{kW}$，驾驶员质量 $m=50\mathit{kg}$，当汽车在水平路面以 $v=20m/s$的速度匀速行驶时，汽车所受阻力 $f$为总重力的 $k=0.15$倍。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）汽车通过 $l=1.5\mathit{km}$长的桥梁所用的时间 $t$。

（2）电动机工作的机械效率 $\eta$。

如图所示，湖面上有一艘小船，站在岸上的人通过滑轮用100N的力拉绳子的自由端，在10s内小船向岸边匀速移动了5m，船在水平方向受到的阻力为160N．下列说法正确的是（　　）

A．	人对船做的有用功为500J
B．	人做的总功为800J
C．	人做的有用功的功率为50W
D．	滑轮的机械效率为80%

利用如图所示的滑轮组，用 $F=1000N$的力拉绳子自由端，货物 $A$以0.1 $m/s$的速度匀速直线运动 $10s$，整个过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$．求：

（1）货物 $A$在10 $s$内移动的距离：

（2）这个过程中拉力 $F$的功率：

（3）水平地面对货物 $A$的摩擦力大小。

为了改善老旧住宅楼的保温效果，沈阳开展了暖房子工程，图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（g＝10N/kg）求：

（1）提升装置所做的有用功；

（2）拉力F的功率；

（3）该装置的机械效率。

一人用桶从井里取水，已知桶的容积是 $6L$，空桶的质量是 $1.5\mathit{kg}$，忽略绳子的重力。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$、 $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）装满水后水的质量；

（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是 $3\times {10}^{-3}{m}^3$，桶受到的浮力；

（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高 $5m$，绳子的拉力做的功；

（4）提水的效率。

如图所示，建筑工人用滑轮组将重500N的物体提升6m，物体上升速度是0.1m/s，拉力为200N，不计绳重和摩擦，则错误的选项是（　　）

A．拉力做功为3600J

B．工人做的有用功为3000J

C．滑轮组的机械效率是83.3%

D．工人做功的功率是20W

小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。

（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上　　拉动弹簧测力计，使钩码从 $A$处升高到 $A\text{'}$处。由图可知拉力为　　 $N$，钩码上升的高度为　　 $\mathit{cm}$。

（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。

实验次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升高度 $h/m$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.02		0.04	$83\%$
2	4.0	0.03	2.2	0.06

①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。

②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是　　 $N$（结果精确到 $0.1N)$；第二次实验时滑轮组的机械效率是　　（结果精确到 $1\%)$。

③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越　　（选填“高”或“低” $)$。

小王使用如图所示的滑轮组提升重物，用300N的拉力在10s内将540N的重物匀速提升了1m，在这个过程中（　　）

A．有用功为540J

B．拉力的功率为90W

C．滑轮组的机械效率为60%

D．绳子自由端移动的距离为3m

图甲中用力 $F_1$水平拉着重为 $G$的物体在水平路面上匀速移动 $s$的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动 $s$的距离，水平拉力为 $F_2$．使用动滑轮的过程中 $($　　 $)$

A．总功为 $W_{总}=F_{2}s$B．有用功为 $W_{有}=\mathit{Gs}$

C．机械效率为 $\eta =\frac{\mathit{Gs}}{2F_{2}s}$D．额外功为 $W_{额}=2F_{2}s-F_{1}s$

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。

如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子 $b$带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为 $360\mathit{kg}$的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是 $0.25m^2$．求：

（1）当绳子 $a$对货箱的拉力 $F_a$为 $600N$时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子 $b$匀速收起了 $12m$，绳子 $b$的拉力 $F_b$做了 $2.4\times {10}^{4}J$的功，拉力 $F_b$是多大？

（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是 $9.6\times {10}^{3}J$，滑轮组的机械效率是多大？