2018年中考物理母题题源系列专题12滑轮组的机械效率含解析20190109372.doc
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1、专题12 滑轮组的机械效率【1】(2018年荆州卷)如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场,工程师用起吊装置在江中起吊工件. 己知工件重4000N,每个滑轮重500N,声音在水中的传播速度是1500m/s.在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发射超声波,经过0.02s后收到回波.(不计绳重和摩擦,g=10N/kg,水=1.0103kg/m3) (1)求工件在水下的深度;(2)不计工件的高度,求水对工件产生的压强;(3)当工件在水面下匀速上升时,绳子自由端的拉力为500N,求工件的体积;(4)不计动滑轮体积,求工件在水下匀速上升时滑轮组的机械效率(结果在小数点后保留一位数字).【答案】见解析所
2、示点睛:(1)已知超声波在海水中传播的速度以及传播的时间,利用svt可以得到工件所在的深度;(2)已知海水的密度和工件所在的深度,利用Pgh计算受到的压强;(3)已知作用在动滑轮上的绳子股数和自由端的拉力以及动滑轮的重力,可以得到滑轮组对水下工件的拉力;已知工件重力和滑轮组对它的拉力,可以得到工件受到的浮力;已知浮力和海水的密度,利用公式VV排得到工件的体积;(4)工件在水下匀速上升时,拉力做功为总功,克服重力做的功与浮力做的功之差为有用功,利用可以得到滑轮组的机械效率。【2】( 2018年潍坊卷)如图所示,工人用滑轮组提升重为400N的货物所用拉力恒为240N,货物被匀速提升10m。求:(1
3、)工人做的功 (2)滑轮组的机械效率【答案】(1)4800J;(2)83.3%。(2)由题意知,提升物体做的有用功是:W有=Gh=400N10m=4000J,所以,滑轮组的机械效率是:=W有/W总100%=4000J/4800J100%83.3%点睛:本题考查使用滑轮组做功和机械效率的计算,解题的关键是知道根据动滑轮上绳子的段数及求绳子自由端移动的距离,难度不大。【3】( 2018年达州卷)如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图,工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知:物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升,当物体完全露出水面,工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N,此时滑轮组的机械效
4、率1为75%(绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计,g=10N/kg)。(1)请你根据题目中的条件,判断出工人所使用的滑轮组是下列中的_图。(2)工人的质量为60kg,双脚与地面接触面积为2.5103m2,物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4104Pa,求物体浸没在水中时受到的浮力_。(3)若物体完全浸没在水中时,工人拉力的功率为180W,求物体上升的速度_。【答案】 A 300N 0.2m/s擦以及水的阻力均忽略不计,当物体完全露出水面时,F(G物+G动)G动3FG物3400N90kg10N/kg300N,此时人对地面压力:F压G人F60kg10N/kg400
5、N200N,物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力:F拉G物F浮,完全露出后物体对滑轮组拉力F拉G物,所以物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大,绳子自由端拉力随之变大,人对地面压力变小,压强变小,由p可得物体完全露出水面后,人对地面压力增大量:FpS4104Pa2.5103m2100N,所以物体完全浸没在水中时人对地面压力F压F压+F200N+100N300N,此时人对绳子自由端拉力:FG人F压60kg10N/kg300N300N,且F(F拉+G动)(G物F浮+G动),所以:F浮G物+G动3F90kg10N/kg+300N3300N300N;(3)由PFv 可得,物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度
6、:v0.6m/s,由vnv物可得,物体的上升速度:v物0.2m/s。点睛:(1)由物体完全露出水面时的绳子自由端拉力、物体质量和机械效率,根据计算通过动滑轮绳子的段数,从而确定所使用的滑轮组;(2)绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计,由F(G物+G动)计算出动滑轮重力;先计算出物体被打捞出来后人对地面压力,物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大,绳子自由端拉力随之变大,人对地面压力变小,压强变小,由FpS计算人对地面压力变化量,从而计算物体浸没时对绳子自由端拉力,由F(F拉+G动)(G物F浮+G动)计算出物体受到的浮力;(3)由PFv 计算物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度,由vnv
7、物计算物体的上升速度。【4】( 2018年遂宁卷)质量为60kg的工人站在水平地面上,用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体,水池底面积为15m2,物体重2000N、体积为0.1m3,物体未露出水面前,此装置机械效率为80%(不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦)g取10N/kg求:(1)物体浸没在水中受到的浮力;(2)动滑轮的重力;(3)若工人双脚与地面的接触面积为500cm2,当他对地面的压强为2103Pa时,池底受到水的压强的变化量。【答案】(1)1000N;(2)250N;(3)50Pa。【解析】分析:(1)根据可求物体浸没在水中受到的浮力;(2)不考虑水对物体的阻力、绳重
8、及绳与滑轮间的摩擦,根据,已知装置机械效率为80%,可求动滑轮重;(3)已知工人的质量,可求工人的重力;已知工人对地面的压强,根据可求对地面的压力,根据可求绳子的拉力,根据可求出浮力的变化量,即可求排开液体的变化量,再根据求出液体深度的变化量,由可求池底受到水的压强的变化量,解答:(1)物体浸没在水中受到的浮力:;(2)不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦,装置机械效率;,解得:G动=250N;(3)由图可知,n=4,工人的重力,工人对地面的压力:,此时绳子对人的拉力: ,此时物体在长方形水池受到的浮力:,物体排开液体的体积:由可得,排开液体的变化量:;液体深度的变化量:,池底受到水的
9、压强的变化量:。答:(1)物体浸没在水中受到的浮力是1000N;(2)动滑轮的重力是250N; (3)若工人双脚与地面的接触面积为500cm2,当他对地面的压强为2103Pa时,池底受到水的压强的变化量是50Pa。【点睛】本题为力学综合题,考查了压强、浮力、机械效率的计算,题目较难。【5】( 2018年广东卷)如图是建筑工地上的起重机示意图,起重机的电动机功率为W,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O
10、B长为多少_?(不计摩擦和起重机自重)【答案】 2400W 80% 4m(2)物体重为:,配重的重为:使起重机不翻倒,杠杆是平衡的。即:解得:。【难点中心】本题考察滑轮组的机械效率的计算,涉及考点有对绳的拉力与物体重力的关系、绳子移动的距离与物体移动距离的关系、有用功额外功以及总功的计算;涉及物理量较多,公式较多,考试中失分较多,是中考的一难点。【考点难点突破】【知识链节】1有用功:定义:对人们有用的功= 直接用手对重物所做的功(Gh)公式:W有用Gh(提升重物)=W总W额=W总;斜面:W有用= Gh2额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功公式:W额= W总W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动
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