初中物理机械效率的计算试题

某服务区水泵房每天需要将重为 $3\times {10}^{6}N$的水送到 $36m$高的蓄水池里。若用电动机带动一台效率为 $60\%$的水泵工作 $5h$来完成蓄水工作。问：

（1）水泵对这些水做了多少功？

（2）带动水泵的电动机的功率至少为多大？

如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以 $0.5m/s$的速度匀速拉动滑轮组，经过 $5\mathit{min}$将体积为 $0.1m^3$的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为 $0.49m/s$，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了 $12\%$（不计物体的高度、绳重和摩擦， ${\rho }_{物}=7.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{\mathit{海水}}$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$。求：

（1）物体浸没在海水中受到的浮力；

（2）物体在海底时的深度；

（3）物体在海底时受到海水的压强；

（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）

如图所示，实心物体 $A$漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动 $A$，使 $A$向下运动。已知 $A$的体积为 $1m^3$，密度为 $0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．动滑轮重为 $1\times {10}^{3}N$，电动机工作时拉绳子的功率为 $1.2\times {10}^{3}W$且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，求：

（1） $A$的重力；

（2） $A$浸没在水中受到的浮力；

（3） $A$向下运动的最小速度；

（4） $A$向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。

某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线 $a$ 所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线 $b$ 所示。已知物体的质量为 $450g$ ，所用动滑轮的质量为 $50g$ ，绳子自由端的拉力 $F$ 为 $1.3N$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。在 $0~2s$ 的过程中，下列说法中正确的是 $($ 　　 $)$

A．	绳子自由端移动的速度为 $5.0\mathit{cm}/s$
B．	拉力 $F$ 的功率为 $0.26W$
C．	有用功为 $0.45J$
D．	滑轮组的机械效率为 $90\%$

如图是用动滑轮提升货物 $A$ 的示意图。在竖直向上的拉力 $F$ 的作用下，使重 $450N$ 的货物 $A$ 在 $50s$ 的时间里，匀速竖直上升了 $10m$ 。在这个过程中，拉力 $F$ 做的功为 $5000J$ ．求：

（1）有用功 $W_{有}$ ；

（2）拉力 $F$ 的功率 $P$ ；

（3）动滑轮的机械效率 $\eta$ 。

如图所示，当水平拉力 $F=50N$ 时，恰好可以使物体 $A$ 沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为 $200N$ ，所受地面的摩擦力约为 $80N$ ，假如在 $5s$ 时间内，物体水平移动了 $0.6m$ ，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中 $($ 　　 $)$

A．	拉力 $F$ 做功为 $30J$	B．	物体重力做功为 $120J$
C．	拉力 $F$ 做功的功率为 $12W$	D．	该装置的机械效率约为 $60\%$

小明携带质量为 $10\mathit{kg}$ 的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组 $D2503$ 次列车出行。经查询， $D2503$ 次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为 $2.8\times {10}^{5}N$ ，供电电路输入动车组列车的电功率恒为 $2\times {10}^{7}W$ ．

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	$-$	$8:25$	0
2	运城北	$10:10$	$10:12$	$360\mathit{km}$
3	西安北	$11:22$	$-$	$556\mathit{km}$

请你根据以上信息，解决下列问题：

问题一：若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积约为 $0.2m^2$ ，求此行李箱对水平行李架的压强。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

问题二：求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。

问题三：求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。

问题四：若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，求该燃油汽车排放气态污染物的质量。（大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物 $5\times {10}^{-6}g)$

一辆以天然气为燃料的公交汽车质量为 $16000\mathit{kg}$ ，轮胎与地面的总接触面积为 $400c{m}^2$ ．某次行驶过程中，搭载的人员及物品共 $2000\mathit{kg}$ ，所受阻力为车总重的0.01倍， $40s$ 内匀速直线行驶了 $400m$ ，共消耗天然气 $0.025\mathit{kg}$ （天然气完全燃烧，其热值为 $6.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$ 。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。

物理兴趣小组的同学用如图甲所示的装置来提升重物 $M$ ，图乙是重物上升时的 $s-t$ 图象，己知 $M$ 重为 $1N$ ．闭合开关后，电流表和电压表的示数分别为 $0.2A$ 和 $4V$ ．则重物上升的速度为 　　 $m/s$ ， $0.5s$ 内该装置提升重物做的有用功为 　　 $J$ ，它的效率是 　　 $\%$ 。

如图所示，用滑轮组将重为 $400N$ 的物体匀速提升了 $1m$ 。已知拉力 $F$ 为 $250N$ ，则提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是 　　。请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法： 　　。

炼油厂工人将油桶装到卡车上，需要用木板搭建一个斜面。卡车车厢底部离地 $1.2m$ ，所用木板长 $6m$ ，工人沿着斜面用 $700N$ 的力将油桶推上车，用时 $1\mathit{min}$ ，若该斜面的机械效率为 $40\%$ ．求：

（1）工人推油桶所做的功是多少？

（2）工人做功的功率是多少？

（3）油桶的质量是多少？ $(g=10N/\mathit{kg}$ $)$

用如图装置，在 $20s$ 内将 $80N$ 的水桶提升 $3m$ ，拉力为 $50N$ ，则拉力的功率为 　　 $W$ ，该装置的机械效率是 　　 $\%$ ．若不计绳重和摩擦则动滑轮的重力为 　　 $N$ 。

在“再探动滑轮”的实验中，小明用动滑轮将重3N的钩码匀速向上提升，拉力为1.8N，2s钩码上升0.2m，此过程中有用功为　　J，拉力做功的功率为　　W，动滑轮的机械效率为　　。

如图所示，工人师傅用动滑轮匀速提升重物。使用动滑轮的好处是 　　。若物体重 $450N$ ，工人所用拉力为 $250N$ ，则动滑轮的机械效率为 　　；用该滑轮匀速提升重 $600N$ 的物体，若不计绳重和摩擦，则工人所用的拉力为 　　 $N$ 。

小红和爸爸散步时，看见小区内的一种健身器械坐拉器，如图甲所示，为了对它进行研究，小红简化了它的结构，画出了它的模型图，如图乙所示。她发现坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉动手柄A时，操作杆AB会绕着转轴O转动，连杆BD拉动杆OC绕转轴0转动，将座椅向上抬起，（g取10N/kg）

（1）小红让爸爸静止坐在坐拉器的座椅上，小红竖直向下拉动手柄，将爸爸抬起经过测量，手柄竖直向下移动30cm，座椅竖直升高9cm，用时5s

①小红利用坐拉器抬起爸爸时，以下说法正确的是 　　

A．可以省功

B．一定定费力

C．爸爸越重，坐拉器的机械效率越高

D．爸爸被抬得越高，坐拉器的机械效率越高

②若爸爸的质量为60kg，利用坐拉器抬起爸爸的机械效率为90%，则小红抬起爸爸所做功的功率为多少？

（2）小红想通过图乙的模型，估算自己坐在坐拉器上抬起自己的拉力。图乙中OA：OB＝6：1，O′C：O'D＝2：1，此时AB杆处于水平位置，BD杆垂直于杆AB和O′C，BD杆对AB和OC杆的拉力均沿着BD，且大小相等。若手臂对手柄A的拉力方向和人的重力方向视作同一直线，物体间相互作用力的大小相等、方向相反，忽略坐拉器的自重、转动时的摩擦和座椅的尺度，若小红的质量为40kg，则此时小红让自己保持图乙的状态，需要对手柄A施加竖直向下的拉力为多大？