机械效率计算题含答案.docx
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机械效率计算题含答案
机械效率计算题
．用图6所示的滑轮组提升重物，物体重为200N，人用125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m求：
〔1〕拉力所做的功和拉力的功率；
〔2〕滑轮组的机械效率．
答案：
〔1〕W=500JP=100W〔2〕80%
2．如下图为一款塔式起重机，工作电压为380伏。
当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂程度旋转，带动重物在8秒内挪动16米时，工作电流是5安。
（1）假如起重臂加长，那么平衡块质量应该________（填“增加〞或“减小〞）。
（2）请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率（保存小数到％）。
答案：
增加；1×105J；62.1%
3．如下图，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N，
物体在5s内匀速上升lm．求：
（1）有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率．
答案：
240J；80%；60W
4．随着社会的开展，人们生活程度的进步，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案（其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦）．
（1）计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?
（2）小明爸爸观察了该装置后，他想假如将该装置的滑轮位置颠倒（图20乙）是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确．
（3）求两种方案的机械效率之比?
（4）综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些?
说明理由．
答案：
5.如图22所示装置
图20
，绳重及摩擦不计。
装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。
〔1〕请在图上画出绳子的绕法；
〔2〕求滑轮组的机械效率；
〔3〕假如重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。
答案：
〔1〕绕法如图4所示………………………………2分
〔2〕
＝
×100%＝
×100%
＝
×100%＝80%…………………………2分
〔3〕G动＝2F1－G物＝2×500－800＝200N
F2＝（G动＋G物）／2＝〔600+200〕／2N＝400N
W＝400×5×2J＝4000J……………………………2分
6．工人用如下图的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m，工人的拉力为100N不计绳重与摩擦阻力，求：
〔1〕工人做功的功率；〔2〕滑轮组的机械效率；
〔3〕假如用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为多大？
答案：
7、2021年入夏以来，我省滇西地区出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw的抽水机，把水抽到距水面10m高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m3的蓄水池抽满，求：
〔1〕抽水机对水做的功；
〔2〕抽水机的效率；
〔3〕同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。
答案：
×105J；67%；随手关水龙头；一水多用等
8.第41届世界博览会于2021年5月1日至10月31日在我国上海举行，世博会的主题是“城市，让生活更美妙〞．在场馆和楼房建立工地上，“塔吊〞是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊〞的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：
额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m．求：
〔1〕该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．
〔2〕电动机工作过程中，线圈产生的热量．
〔3〕在该起重设备中，假如这次吊起重物的机械效率为80%，那么被吊重物的质量为多少t？
答案：
解:
（1）由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P=38kW=3.8×104W，工作时间t=20s，所以电动机消耗的电能为：
W=Pt…………….（1分）
=3.8×104W×20s
=7.6×105J………（1分）
（2）电动机正常工作时的电流：
I=
=
=100A………..（1分）
线圈产生的热量：
Q=I2Rt=（100A）2Ω×20s=8×104J……….（1分）
（3）电流产生热量消耗的电能W1=Q
=8×104J，电能转化为机械能的总量为
W总=W-W1
=7.6×105J-8×104J
=6.8×105J…………..（1分）
因为η=
=
………….（1分）
即80%=
解得G＝2.72×104N………..（1分）
所以，重物的质量为：
m=
=
=2.72×103kgt…….（1分）
9.某学校为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的局部参数如下表：
（吸程是指水泵到水面的间隔；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的间隔）
型号ZGD
扬程50m
吸程20m
电压220V
频率50Hz
功率1.5kW
流量8m3/h
绝缘E级
（1）该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明.
（2）该水泵连续正常抽水1h，把水抽高了50m，水泵对水做了多少功？
此时水泵的效率是多少？
（g取10N/kg）
答案：
（1）错误的参数是：
吸程20m
一标准大气压能把水压上的高度h=
=
=10.13m＜20m
（2）水泵1h抽水体积V=8m3
水泵1h抽水质量m=ρV=×103kg/m3×8m3=8×103kg
水泵抽水1h对水做的功W=Gh=mgh=8×103kg×10N/kg×50m=4×106J
水泵抽水1h消耗的电能W′=Pt=1.5×103W×3600s=5.4×106J
水泵的效率η=
×100%=
×100%≈74.1%
10．如下图，小明同学用动滑轮提升900N的木箱，木箱以0．5m／s的速
度匀速上升2m，所用拉力F的大小为500N（不计绳重和摩擦）．
（1）拉力F做功的功率是多少?
（2）动滑轮的机械效率是多少?
答案：
500W；90%
11．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。
某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物进步5m，所用的拉力是600N。
求：
〔1〕该重物受到的重力；
〔2〕工人通过滑轮组所做的有用功；
〔3〕工人做的总功；
〔4〕滑轮组的机械效率。
答案：
9000N；4500J；6000J；75%
12．如下图，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．
（1）在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．
（2）在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?
（3）在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?
答案：
解：
（1）滑轮组绕线如下图
（2）人对绳子的拉力
（3）提升过程的有用功W有=Gh
总功W总=Fs=F·2h
机械效率
（答
，同样给分）
13．如下图，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克制摩擦力做了100J的功．求：
（1）运动过程中克制物体的重力做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）推力F的大小．
答案：
（1）400J
（2）80％（3）50N
14．湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：
（g取10N／kg）
（1）提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强．
（2）提升时绳子自由端的速度．（3）拉力F的功率．（4）此滑轮组的机械效率．
答案：
（1）货物对地面的压强P=F/S=mg/S=80kg×2=2×104Pa．
（2）提升时绳子自由端的速度．
（3）拉力F的功率P=Fv=500N×
（4）此滑轮组的机械效率η=W有用/W总=mg/2F=80kg×10N/kg/2×500N=80%
15.2021年秋季以来，我国西南局部地区遭遇严重旱灾，不少地方不得不靠打深井取水。
如图11所示，小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水，假设水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg，水桶容积为20L。
当盛满水的桶从水中渐渐提升〔桶始终未出水面〕时，小明对绳的拉力为F=25N。
不计绳子重量和摩擦，水的密度是×103Kg/m3，g取10N/Kg.试求：
〔1〕动滑轮有多重？
〔2〕水桶露出水面前，滑轮组的机械效率有多大？
〔3〕水桶被提离井中水面后，以的速度匀速竖直上升，小明对绳子自由端拉力的功率多大？
答案：
〔略〕
16．（用如下图的滑轮组去拉物体A，A物质的密度是2×103kg／m3，底面积是0．3m3，重力为600N。
物体A在F=100N的拉力作用下，沿程度方向匀速前进了2m。
（g取10N／kg）求：
（1）物体A对程度地面的压强是多少?
（2）物体A的体积是多大?
（3）假设该装置的机械效率为80％，物体A
在程度方向上受到的阻力是多少
解：
（1）物体A在程度地面，F=G=600N（1分）
17、如图10所示，要把一个质量是450kg的贵重物品A沿程度地面挪动
100m，为保护该物品，工人把它放在一个质量是50kg的木板B上，然后用了F=400N的程度拉力将木板B沿直线匀速拉动，直至终点。
（提示：
滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比）
（1）在匀速拉动B的过程中，A、B之间的摩擦力是多少?
（2）计算拉力F做的总功是多少焦耳?
（3）在拉力F做功的过程中，机械效率是多少?
（1）0……………………………………（1分）
（2）W总=FS=400×100=4×104（J）………………………………………………（2分）
（3）∵滑动摩擦力的火小与压力的人小成正比，
∴
，即
………………………（1分）
％………………………………………………（1分）
型号
额定电压
额定功率
DJ—Ⅰ
220V
DJ—Ⅱ
220V
18.建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10m高处。
姜荣同学设计安装了如下图的装置.装置中每个滑轮重l00N。
工人利用该装置每次提升一块重900N的建材，该工人拉绳子的速度是／s，在施工过程中：
（1）该工人提升建材时的有用功率是多少?
（2）该装置的机械效率是多少?
（不计绳重和摩擦）
（3）孙萍同学想用电动机做动力替代人工作，将该装置改造成简易的起重机（吊起物体的速度限定在／s）。
她到仓库找到了两台电动机，铭牌上的局部数据如下表所示，她要选用其中的一台。
请你帮助选择，就你所选的电动机，说明如何使用该装置才能做到合理配置。
19．如图14所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式〞提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。
被提升的建筑材料的质量为280kg，拉力F将它以的速度匀速提升到10m的高度，拉力F的功率为2kW。
不计摩擦及钢丝绳、动滑轮的重。
求：
〔1〕拉力F对所提升的建筑材料做的功是多少？
〔2〕罐笼A的重力是多少？
〔3〕提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？
23．〔1〕G材=m材g=280kg×10N/kg=2.8×103N〔1分〕
W=G材h=2800N×10m=2.8×104J〔1分〕
〔2〕P=Fv
绳
F=
=
=2×103N〔1分〕
GA=2F－G材=2×2×103N－2.8×103×103N〔1分〕
〔3〕W总=FS=2×103N×20m=4×104J〔1分〕
W总
η=
70%
20．2021年5月18日国际博物馆日，广东南澳海域的“南澳I号〞水下考古开掘现场，成为了本处度由国家文物局主办的“文化遗产博览月“开幕地点，如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片，问：
用声呐探测到沉船的回声时间是0。
04s,沉船在水下的深度为多少？
〔声音在海水中的传播速度1450m/s〕
海水对沉船的压强为多少？
〔不计沉船的高，海水的密度约为〕
己知动滑轮及附属部件的总重为3000N，将一重为4000N的货箱匀速打捞水面时，每根钢绳的拉力F为多大？
假设每只货箱重力一样且不可分割，钢绳的最大拉力为5000N，那么在货箱分开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少？
〔不计摩擦和钢绳重〕
21.打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械.图甲是落锤式打桩机实物图.桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩.其原理示意图如图乙所示.桩锤的质量M=400Kg，桩锤底面积2，桩的顶面积S2=0.04m取10N/Kg.
〔1〕假设桩锤自由下落打在桩上的瞬时压力位×103N，求此时桩锤对桩的压强.
〔2〕假设卷扬机把桩锤匀速提升1.8m.，所用时间为2s，在此提升过程中卷扬机的效率为60％，求卷扬机的功率.
解：
32．如下图，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．
（1）在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．
（2）在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?
（3）在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?
解：
（1）滑轮组绕线如下图（2分）
（2）人对绳子的拉力
（2分）
（1分）
（3）提升过程的有用功W有=Gh（1分）
总功W总=Fs=F·2h（1分）
机械效率
（1分）
（答
，同样给分）
22．如下图，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克制摩擦力
做了100J的功．求：
（1）运动过程中克制物体的重力做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）推力F的大小．
（1）400J
（2）80％（3）50N
项目
数值
整机质量〔kg〕
5000
标准斗容〔m3〕
A最大挖掘深度〔m〕
3
B最大卸料高度〔m〕
5
两履带与地面接触的总面积〔m2〕
4
23．某型号挖掘机的实物图（甲）和作业范围图（乙）以及局部相关数据表，如下列图所示。
挖掘机在4s内将装满铲斗的密度为1.6×l03kg／m3的泥土，从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。
取g=10N／kg，求：
〔1〕挖掘机静止在程度地面上不工作时〔如图甲〕，对地面的压强。
〔2〕铲斗内泥土的质量。
〔3〕移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功。
〔4〕移送泥土的过程中，发动机的总功率是40kW，此过程挖掘机的机械效率。
解：
〔1〕压强P=
=1.25×104Pa………〔2分〕
〔2〕泥土的质量m=
1.6×103kg/m3×m3=800kg………………〔2分〕
〔3〕对泥土做功W有=Gh=mgh=800kg×10N/kg×〔3m+5m〕=6.4×104J〔2分〕
〔4〕挖掘机的发动机4s内做的总功W总=Pt=4×104W×4s=1.6×105J…〔1分〕
挖掘机的机械效率
………………〔2分〕
24.如图17所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。
某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。
在这段时间内：
〔1〕拉力F所做的有用功是多少？
〔2〕拉力F做功的功率是多少？
〔3〕滑轮组的机械效率是多大？
解：
〔1〕拉力F所做的有用功为：
W有=Gh=900N×5m=4500J----------------------------------------〔2分〕
〔2〕拉力F挪动的间隔
S为：
S=3h=3×5m=15m
拉力F所做的总功为：
W总=FS=400N×15m=6000J----------------------------------------〔1分〕
那么拉力F做功的功率P为：
P=W总/t=6000J/60s=100W------------------------------------------〔1分〕
〔3〕滑轮组的机械效率为：
η=W有/W总×100%=4500J/6000J×100%=75%-----------------〔2分〕
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