初中物理机械效率的计算计算题

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。

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？

热敏电阻是一种新型的半导体材料，被广泛应用于电热设备中，该材料温度越高，电阻越大。小明买了一个应用了该材料的养生壶，已知该材料电阻 $R_T$不小于 $24\Omega$，温度为 ${50}^{°}\text{C}$时， $R_T=40.5\Omega$，壶内另一定值电且 $R_0=20\Omega$．养生壶加热过程中的平均功率等于 ${50}^{°}\text{C}$时电路的总功率。

（1）小明试着设计了养生壶的两种电路图，如图甲、乙所示，已知小明家的电路允许通过的最大电流为 $10A$，请你帮他选择出正确的电路图，是甲乙中的哪个？（不用书写验证过程）

（2）该养生壶烧水时的平均功率为多大？

（3）若该养生壶烧水时消耗电能的 $84\%$转化为水的内能， $5\mathit{min}$能将多少千克的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至 ${100}^{°}\text{C}$？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为 $6\times {10}^{4}W$．电能转化为机械能的效率为 $75\%$，一辆有轨电车以 $18\mathit{km}/h$的速度在平直轨道上匀速行驶了 $100s$，试求：

（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？

（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？

（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？

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 $750c{m}^2$，该车在水平路面上匀速直线行驶 $13.8\mathit{km}$，用时 $10\mathit{min}$，消耗汽油 $2\mathit{kg}$，这一过程中汽车发动机的输出功率为 $46\mathit{kW}$．求：（汽油热值为 $q_{汽}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（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。

美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为 $200\mathit{kg}$的材料匀速提升 $6m$，用时 $15s$，消耗电能 $1.5\times {10}^{4}J$． $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求这次匀速提升材料过程中：（不计绳与滑轮之间的摩擦）

（1）材料所受拉力 $F$的大小；

（2）拉力 $F$对材料做功的功率；

（3）该装置的效率。

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。

校车在平直的公路上以54km/h的速度匀速行驶20min，受到的平均阻力是6×10³N，消耗柴油7.5L．（q_柴油＝4×10⁷J/kg，ρ_柴油＝0.8×10³kg/m³）求：

（1）发动机做有用功的功率。

（2）发动机的效率。

一辆小轿车，质量为1.8t，车轮与地面总接触面积为1000cm²，小轿车发动机的效率是20%，它在平直公路上匀速行驶时的牵引力为644N（空气阻力不计，汽油热值q＝4.6×10⁷J/kg，g＝10N/kg）．求：

（1）该小轿车静止时对水平地面的压强为多少？

（2）该小轿车在平直公路上匀速行驶100km消耗多少kg汽油？

我国自主研制的某轻型水陆两栖坦克，它的质量为24t，履带与地面总接触面积为3m²，它以8.6m/s的速度在水中匀速直线行驶了6min，消耗柴油10kg，此时发动机功率为4.3×10⁵W．（g取10N/kg，q_柴油＝4.3×10⁷J/kg）求：

（1）坦克在水平地面上静止时，对地面的压强。

（2）坦克在水中匀速直线行驶时受到的阻力。

（3）坦克发动机的效率。

如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在水平向右的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里被匀速提升，绳自由端水平移动了2m，拉力F为500N．不计绳重和摩擦，求：

（1）拉力F的功率P；

（2）滑轮组的机械效率η。

如图所示，斜面长s＝8m，高h＝3m。用平行于斜面F＝50N的拉力，将重力为G＝100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10s。求：

（1）有用功W _有；

（2）拉力做功的功率P；

（3）物体受到的摩擦力f；

（4）该斜面的机械效率η。

如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机的输出功率为3×10 ³W，当它把质量为1t的重物匀速提起24m时，用时100s。（g＝10N/kg）求：

（1）在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是多少？

（2）若起重机AB长为20m，吊起重物时B端的配重质量为4t，为使起重机不翻倒，则OB长为多少？（不计摩擦和起重机自重）

在水平地面上有一装有特殊液体的圆柱形桶，圆桶与地面的接触面积为0.8m²，筒内液体的密度为0.8×10³kg/m³，液面飘有一个质量为4×10^﹣3kg的塑料浮子，桶内液面上方空气和大气相通，整个桶（含液体、浮子）的总质量为96kg。

（1）求圆桶对地面产生的压强；

（2）求塑料浮子排开液体的体积；

（3）若工人师傅利用如图所示滑轮组将圆桶沿竖直方向匀速提升0.5m，滑轮组的机械效率为80%，求该过程中工人师傅所做的总功。

随着人们网上购物量的剧增，一种充电机器人当起了快件投递员。已知机器人携带快件满载时总重G＝13500N，以10m/s的速度匀速直线行驶时，所受平均阻力f为0.03G。

（1）求机器人匀速直线行驶过程中的功率；

（2）假设给机器人提供1度的电能，可供其匀速直线行驶8km，求机器人工作时的效率；

（3）机器人靠摄像头来识别道路，为防止镜头上雾，需贴一张电热膜，电路如图所示。已知电热膜的额定电压22V，额定功率4.84W．为满足不同季节使用的需要，还可以通过调节滑动变阻器R，使电热膜的功率在额定功率的25%～100%之间变化，请求出R的最大阻值。