初中物理机械效率的计算试题

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。

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%

如图所示，用8N的拉力F拉着物体A在水平面匀速运动了1m，用时10s，已知物体A重40N，它在水平面运动时受到的摩擦力是12N，则拉力F的功率是　    　W，滑轮组的机械效率是　     　，若不计绳重和滑轮间的摩擦，动滑轮重　    　N．当把物体A换成质量更大的重物时，滑轮组的机械效率　    　（填“变大”“变小”或“不变”）。

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。

小明用如图所示滑轮组，在5s内将重90N的物体匀速提升50cm，已知动滑轮重10N，不计绳重和摩擦，则拉力F做功的功率　     　W，滑轮组的机械效率为　      　。若用此滑轮组提升100N的重物，滑轮组的机械效率将　      　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

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

用如图所示的滑轮组提升物体。已知物重为800N，10s内物体被匀速提升了10m，动滑轮重为200N（不计绳重和摩擦）。下列说法中正确的是（　　）

A．拉力F的功率为500W

B．滑轮组的机械效率为80%

C．绳自由端的移动速度为3m/s

D．如果提起更重的物体，滑轮组的机械效率不变

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

如图所示，小明用滑轮组提起重200N的货物，货物上升的高度为2m，动滑轮重50N，则小明的拉力做功　    　J，该滑轮组的机械效率为　     　（不计绳重和摩擦）。

用如图所示的滑轮组将重500N的物体在20s内匀速提升2m，所用的拉力为300N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重为　    　N，拉力的功率为　     　W，若提升900N的物体时机械效率为　        。

如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F为150N．不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的速度为2m/s

B．动滑轮的总重为100N

C．滑轮组的机械效率为83.3%

D．提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变大