1、微专题五 功、功率、机械效率的综合计算简单机械的功、功率、机械效率的综合计算包括利用滑轮组提升物体、水平拉物体和利用斜面提升物体等，是中考命题的重要考点。1利用滑轮组提升物体分三种情况：(1)理想情况：不计动滑轮重力、不计绳重和绳与轮之间的摩擦，即 W 额0，F ，1，GhFs。G物n(2)半理想情况：考虑动滑轮的重力，不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，即 W 额 G 动h，F ， 。G物 G动n G物G物 G动(3)实际情况：考虑动滑轮的重力、绳重和绳与滑轮之间的摩擦( 题目没有说明，表明要考虑)，即 ，F 。G物Fn G物n2利用滑轮组水平拉物体，此时克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，与物重
2、、滑轮重无关。W 有 fs 物 ，W 总 Fs FnFs 物 。3利用斜面提升物体分两种情况：(1)理想情况：不考虑机械自重和摩擦，沿斜面拉上去所做的功 Fs 等于直接搬上去所做的功 Gh，即 FsGh。(2)非理想情况：考虑机械自重及摩擦，W 有 Gh，W 总 Fs，W 额 fs ， 。W有W总 GhFs类型一 利用滑轮组提升物体1(2016桂林)随着高层建筑的大量兴建，人们经常要与电梯打交道，如图甲所示是某种升降电梯的简化模型，它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、定滑轮等部件组成，其中轿厢的质量为 780 kg。电梯某次搭载一位质量为 70 kg 的乘客上楼，轿厢启动上升的路程与时间关系如图乙
3、所示，电动机的输出功率与时间关系如图丙所示，电动机的工作效率为 80%，不计钢丝绳的重力和一切摩擦。(g 取 10 N/kg)求：(1)当该乘客站立在静止的轿厢内时，双脚的受力面积为 500 cm2，则乘客对轿厢的压强为多少帕？(2)电动机在电梯启动上升 12 s 内，消耗的电能是多少焦？(已知电动机对轿厢所做的功等于其 P t 图象与时间轴所围成的阴影部分面积大小)(3)电梯配重的质量为多少千克？(1)乘客对轿厢的压力 FG mg70 kg10 N/kg700 N，乘客对轿厢的压强 p FS14000 Pa 700 N50010 4 m2(2)前 2 s 做的功 W1 2 s7000 W70
4、00 J，后 10 s 做的功 W2Pt4000 W10 12s40000 J，12 s 内做的总功 WW 1W 27000 J40000 J47000 J，消耗的电能 W W80%58750 J 47000 J80%(3)后 10 s 的速度 v 2 m/s，由 P Fv 得，电动机对轿厢的拉力 F 拉st 20 m10 s Wt Fst 2000 N，轿厢和乘客的总重力 G 总 m 总 g(780 kg70 kg)10 N/kg8500 Pv 4000 W2 m/sN，配重的重力 G 配 G 总 F 拉 8500 N2000 N6500 N，配重的质量 m 配 650 kgG配g 6500
5、 N10 N/kg2(2016镇江)用如图所示的滑轮组将重 90 N 的货物匀速提升 1 m 的过程中，所用拉力F50 N ，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。(1)求上述过程中的有用功 W 有用 ；(2)求上述过程中的总功 W 总 ；(3)求滑轮组的机械效率 。(1)上述过程中的有用功：W 有 Gh90 N1 m90 J (2)由图知 n2，所以绳端移动的距离：s2h21 m2 m；总功：W 总 Fs50 N2 m100 J (3)滑轮组的机械效率： 100% 100%90%W有 用W总 90 J100 J类型二 利用滑轮组水平拉物体3(2016邵阳)在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如
6、图所示。为了尽快疏通道路，交警只用了 30 s 的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是 1.5 t 的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是 6 m/s，绳子自由端的拉力 F 是 500 N，该装置的机械效率是 80%。求：(1)故障车在 30 s 内通过的路程；(2)拉力 F 在 30 s 内所做的功；(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力。(1)由 v 得故障车在 30 s 内通过路程 s 车 vt 6 m/s30 s180 m st(2)由图可知 n3，绳子自由端移动的距离 s 绳 3s 车 3 180 m540 m，拉力 F 在 30 s内所做的功 WFs 绳 500 N540 m
7、2.710 5 J (3)由图知，n3，水平滑轮组的机械效率 ，所以故障W有 用W总 fs车Fs绳 fs车F3s车 f3F车在被拖离过程中受到的阻力 f3F 3500 N 80%1200 N4(2015大庆)如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面) ，在此过程中汽车匀速移动了 1 m，共用时 5 s，已知汽车所受阻力为 1 200 N，司机师傅的拉力功率为 300 W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：(1)司机师傅的拉力为多大？(2)滑轮组的机械效率是多少？(1)绳子自由端移动的距离 s ns 汽车 31 m3 m，绳子自由端速度：v 0.6 st 3
8、m5 sm/s，由 P Fv 得，工人的拉力：F 500 N Wt Fst Pv 300 W0.6 m/s(2)拉力所做总功：W 总 Fs 500 N3 m1500 J；工人所做有用功：W 有用 fs 汽车1200 N1 m1200 J，滑轮组的机械效率： 80%W有 用W总 1200 J1500 J类型三 利用斜面提升物体5小明想把重 1000 N 的木箱 A 搬到高 h5 m，长L10m 的斜面上，如图所示。他站在斜面上，沿斜面向上用F600 N 的拉力使木箱 A 以 v0.2 m/s 的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端。问：(1)小明同学拉木箱的功率是多大？(2)该斜面的机械效率是多少？(
9、3)木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？(1)小明同学拉木箱的功率：P F v600 N0.2 m/s120 W Wt Fst(2)做的有用功：W 有用 Gh1000 N5 m5000 J，做的总功： W 总 FL 600 N10 m6000 J ，斜面的机械效率： 83.3% W有 用W总 5000 J6000 J(3)额外功：W 额外 W 总 W 有用 6000 J 5000 J1000 J，因为 W 额外 fL，所以摩擦力：f 100 NW额L 1000 J10 m6如图所示，建筑工人用 300 N 的力 F 通过滑轮装置将一重 500 N 的料车沿 30角的斜面由底端匀速地拉到顶端，用时 10 s。已知斜面长是 4 m，g 取 10 N/kg，求这一过程中：(1)人拉绳子的力做的功；(2)提升料车做的有用功；(3)人做功的功率；(4)该装置的机械效率。(1)绳子自由端移动距离 s2 L24 m8 m，人做的总功：W 总 Fs300 N8 m2400 J(2)因为斜面与水平面成 30的角，重物上升高度：hL sin304 m 2 m，W 有用12Gh500 N2 m1000 J (3)人做功的功率：P 240 W (4)该装置的机械效率：W总t 2400 J10 s 41.7%W有 用W总 1000 J2400 J
