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小专题四 功、功率、机械效率的综合计算;功、功率和机械效率的计算往往把滑轮、杠杆、功率和机械效率综合在一起考查,是初中的重难点,是各地中考必考考点。在解答这类题目时,正确灵活应用公式进行计算。;类型二 分清使用时不同的状态
1.利用滑轮组竖直提升重物的三种情况:
(1)理想情况:不计动滑轮重力,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,即W额=0。
F=G物/n,η=1,Gh=Fs
(2)半理想情况:计动滑轮的重力,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,即W额=G动·h。
F=(G物+G动)/n,η=G物/(G物+G动)
(3)实际情况:计动滑轮的重力、绳重和绳与滑轮间的摩擦(题目不说明,表明要考虑)。
η=G物/Fn,F=G物/nη;2.利用滑轮组水平拉物体,此时克服物体受到的摩擦力做功为有用功,与物重、滑轮重无关;将上述公式中的G物换成f就行了。
理想情况:W有=fs,F=f/n
实际情况:η=f/Fn,F=f/nη;1.(2017,舟山)如图所示为某款擦窗机器人,它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压,牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答:;(1)当它静止在竖直玻璃上时,受到的摩擦力方向是____________。
(2)擦窗机器人的擦试速度为4分钟/米2,要擦完总面积为3米2的窗玻璃需要____分钟。
(3)工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛,内外气压差达到800帕,求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米?
(4)擦窗机器人的总质量为1.2千克,工作时的实际功率为80瓦,它在竖直向上擦窗过程中有0.25%的电能用于克服重力做功。若窗户足够高,持续竖直向上擦窗20分钟,擦窗机器人可上升的最大高度为多少米?(取g=10牛/千克);2.(2017,安顺)小华用如图所示的滑轮组拉动货箱,已知货箱的质量为60 kg,在F=50 N的拉力作用下,货箱以0.1 m/s的速度做匀速直线运动,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。求:
(1)货箱的重力是多少?
(2)拉力F的功率是多少?
(3)货箱运动了1 min,克服摩擦所做的功是多少?
(4)此滑轮组的机械效率是多少?;3.(2017,襄阳)质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙所示,机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g=10 N/kg)
(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是_________________________________________________。
(2)若工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m,作用在钢绳上的拉力为400 N,求拉力的功率。
(3)求动滑轮受到的重力。
(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是多少?;4.(2017,大庆)如图所示,在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.14 m2,对地面的压强为3000 Pa,用滑轮组匀速提升物体A时,滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦,g=10 N/kg)。求:
(1)物体A的质量mA和动滑轮的质量m。
(2)用此滑轮组使物体A以0.2 m/s的速度匀速上升,在5 s的时间内,人拉力做的功是多少?;5.(2017,黔东南州改编)如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象。A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为1×104 N。滑轮组的机械效率为75%。A上升的速度始终为0.1 m/s。(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响)求:
(1)长方体A所受的重力。
(2)长方体A未露出水面时受到的浮力。
(3)长方体A的体积。;(4)长方体A的密度。
(5)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率。
(6)画出虚线框内滑轮组的组装图,至少需要几个滑轮。(导学号
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