初中物理机械效率的计算试题

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？

如图所示，搬运工人用滑轮将重为 $425N$的重物匀速提升 $4m$，所用拉力为 $250N$，时间为 $20s$。则此过程中有用功是　　 $J$，额外功是　　 $J$，拉力的功率是　　 $W$，滑轮的机械效率是　　。

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　　。

某手机电池容量为4200 mAh,，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器,将手机电池从零电量充满.充电效率为84% ,需要       min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些,这是因为正常工作时,通过快充充电线的        较大。

如图所示，是地铁施工现场一台起重机的示意图。求：

（1）若起重机水平臂 $\mathit{AB}$长为 $18m$， $\mathit{OB}$长为 $3m$，把质量为 $1t$的重物匀速提起， $B$端的配重质量；（不计摩擦和起重机自重， $g$取 $10N/\mathit{kg}$）

（2）起重机的电动机，功率恒为 $2.5\times {10}^{3}W$，当它把质量为 $1t$的重物以 $0.2m/s$的速度匀速提起 $20m$的过程中，起重机提起重物做功的功率和机械效率。

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。

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” $)$。

用一个动滑轮把重 $80N$的沙袋从地面提到 $6m$高的脚手架上，所用的力是 $50N$，这一过程所做的有用功是　　 $J$，这个动滑轮的机械效率是　　。

共享电动车不仅环保节能而且为人们的出行带来了很大方便。已知某品牌共享电动车的电动机线圈内阻一定，转轴卡住不能转动时，线圈两端电压为 $48V$，电流为 $12A$．当电动车在水平地面上以 $18\mathit{km}/ℎ$的速度匀速直线行驶时，线圈两端电压仍然为 $48V$，电流为 $2A$，则下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．电动机线圈电阻为 $24\Omega$

B．电动机的机械功率为 $96W$

C．电动机的效率是 $66.7\%$

D．电动车前进时受到的阻力为 $16N$

如图所示，利用动滑轮将重力为 $100N$的物体在 $5s$内匀速竖直提升，拉力 $F$为 $60N$，绳子自由端移动的距离为 $2m$，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．物体移动的速度为 $0.4m/s$B．所做的有用功为 $200J$

C．动滑轮的机械效率为 $60\%$D．拉力 $F$的功率为 $24W$

随着精准扶贫政策的落实，小红家正在新建楼房。他看到工人师傅用如图所示的装置，把 $220\mathit{kg}$建筑材料匀速提升到3楼地板上用时 $20s$。楼层高 $3m$，电动机的铭牌如下表，

某型号电动机	$\mathit{ZGZ}007$
额定电压	$220V$
额定功率	$1100W$
频率	$50\mathit{Hz}$

求：

（1）装置中电动机正常工作时的电流。

（2）拉力 $F$所做的功。

（3）该装置的效率。

未来的广元将是全国绿色生态康养城市之一，提倡大家低碳出行，电动汽车比燃油汽车低碳环保并且能源利用率高，是今后交通工具的发展方向。某款新型家用四轮电动汽车质量为 $0.6t$，每个轮胎与地面接触面积为 $20c{m}^2$，汽车蓄电池提供电压 $150V$，电动机正常工作时电流为 $10A$，使汽车获得 $240N$的牵引力，保证汽车以 $18\mathit{km}/h$的速度在水平路面上匀速行驶， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，求：

（1）汽车静止时对地面的压强；

（2）汽车匀速行驶 $5\mathit{min}$克服摩擦阻力所做的功；

（3）电动机正常工作时，电能转化为机械能的效率。

某建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如图所示，若水泥重为 $G_0$，桶重为 $G_1$，动滑轮重为 $G_2$，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为 $\eta$，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力 $F$为 $($　　 $)$

A． $F=\frac{G_0+G_1+G_2}{3}$B． $F=\frac{G_0+G_1}{3}$

C． $F=\frac{G_0}{3\eta }+G_1$D． $F=\frac{G_0}{3\eta }$

汽车是我们生活中常见的交通工具，了解汽车的有关知识对我们十分必要。

（1）家用小汽车的挡风玻璃是倾斜的，主要是为了防止车内物体经过玻璃成的　　（选填“虚”或“实” $)$像对司机的干扰。深秋季节，车窗玻璃内侧有时会变模糊，是因为车内的水蒸气会　　成雾附着在玻璃上，这个过程水蒸气　　热量。

（2）道交法规定汽车过隧道不能超车，是因为超车过程中两车之间的空气流速增大，压强变　　，容易发生事故。汽车在加速过程中　　（选填“安全带”或“座椅靠背” $)$对司机起到保护作用。

（3）汽车以最大功率在山路爬坡时，可以通过　　（选填“增大”或“减小” $)$汽车的速度来增大牵引力。在山路的急转弯处安装　　镜可以扩大司机的视野。某些路段采用测量汽车通过这段路程的时间来判断车辆是否超速，这种方法叫区间测速。区间测速　　（选填“能”或“不能” $)$判断车辆通过测速区间内的任意路段是否超速。

（4）由于汽油密度的变化需要对油价调整。夏季汽油的密度为 $0.7g/c{m}^3$，价格是6.65元 $/$升，冬季汽油的密度为 $0.74g/c{m}^3$，油价应调整为　　元 $/$升。

（5）某汽车的热机效率为 ${\eta }_1$，若汽油完全燃烧释放的内能转化成机械能的效率为 ${\eta }_2$，则这些机械能转化成有用机械能的效率为　　。

“节能减排，绿色出行”是每个公民应具备的基本素养。小乔家新买了一辆电动自行车，他利用所学知识对该车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示速度和牵引力 $F$随时间 $t$变化的关系图象。已知匀速行驶时，电动机输入电压 $48V$，输入电流 $5A$，由图可知， $7~12s$电动车受到的摩擦力为　　 $N$；自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为　　。