机械效率计算题及参考答案.docx
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机械效率计算题及参考答案
四．计算题
1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg）．
（1）按题意画出滑轮组的绕绳．
（2）人所做功的功率多大？
（3）被吊起的重物质量多大？
解：
（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股；
则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图：
（2）∵W总=FS=600N×1.5m=900J；
∴P=W/t=900J/10s=90W．
（3）∵S=nh；∴n=S/h=15m/05m=3；
由η=G/nF得：
G=ηnF=70%×3×600N=1260N；
∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg．
2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。
升降机货箱的重力是400N，g取10N/kg。
不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。
试求：
（1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石的体积是1.0×10-2m3,则每块大理石的重力是多少？
（2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？
（3）某次提升中，升降机在1min内将货物匀速提升了15m，钢丝绳的拉力是2000N。
则钢丝绳的拉力的功率是多少？
（1）每块大理石重：
（2分）
（2）升降机一次能提起的大理石块数：
（3）钢丝绳端移动的距离：
（1分）
把货物提升15m做的功：
（1分）
升降机的功率：
（1分）
3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m，已知物重为800N，人对绳的拉力为500N。
求此过程中：
（1）做的做功。
（2）做的有用功。
（3）滑轮组的机械效率。
解：
从图可知，n=2，
S=2h=2×5m=10m；
（1）F=500N，S=10m，
∵W=FS
∴拉力做的总功为：
W总=FS=500N×10m=5000J；
（2）G=800N，h=5m，
∵W=FS
∴对物体做的有用功为：
W有用=FS=Gh=800N×5m=4000J；
（3）∵η=W有用/Q总
∴该滑轮组的机械效率为：
η=W有用/Q总×100%=4000J/5000J×100%=80%．
答：
（1）做的总功5000J；
（2）做的有用功4000J；
（3）滑轮组的机械效率80%．
4.
（2013雅安）有一质量为20kg的正方体物体放在水平地面上,它的体积为8×10-3m3,某人想通过如图20所示的滑轮来竖直提起这个物体。
（g=10N/kg）
（1）该物体的密度是多大?
（2）当人用250N的力向下拉绳子时,物体恰好能匀速上升,物体上升3m后恰好到达目标位置,求此过程中人所做的功?
（3）该定滑轮的机械效率是多大?
（1）ρ=m/V=2.5×103kg/m3（1分）
（2）W总=Fh=250×3=750J（1分）
（3）W有=Gh=20×10N×3m=600J（1分）
η=W有/W总=600J/750J=80%（2分）
5.（2013年中考呼和浩特）如图所示，轻质杠杆MN长0.8m，ON=0.6m，F2=
N，杠杆处于静止状态，与水平方向的夹角为300，F1的方向竖直向下，F2沿水平方向。
试计算：
（1）F2的力臂；
（2）?
F1的大小；（3）若知道0点支持物对杠杆支持力的方向垂直于杠杆沿OP方向，支持力F的大小。
答案：
6．（2013镇江）如图
（1）所示，用弹簧测力计拉着绳子利用滑轮组将重3N的物体匀速提升0.5m．
⑴求图
（1）中弹簧测力计对绳的拉力所做的功；
⑵求图
（1）中滑轮组的机械效率；
⑶请在答题卷的图
（2）中画出比图
（1）更省力的绕线．
⑴由公式W=Fs（1分）
代入数据得W=2.4J（1分）
⑵有用功W有=Gh=1.5J（1分）
机械效率η=（W有/W总）×100%（1分）
代入数据得η=62.5%（1分）
⑶如图所示（2分）
7．（2013资阳）
随着人们生活水平的提高，不少居民小区都配备了健身房。
小明每个周末回家都会到健身房锻炼，如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图。
如果小明每次向下拉动拉杆时，拉力为F=250N，在0.4s内使质量为m=20kg的配重块匀速升高到h=40cm后放手让其自由落下。
不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg。
求：
（1）小明拉动拉力器的功率P；
（2）小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功；
（3）在小明锻炼过程中拉力器的机械效率η。
（1）根据题意有：
……………………①
解①代入数据得：
……………………②
（2）由功的原理和功能关系有：
……………………③
……………………④
……………………⑤
联解③④⑤代入数据得：
……………………⑥
（3）根据题意有：
……………………⑦
联解③④⑦代入数据得：
……………………⑧
8.（2013?
衡阳）某物体在竖直方向受到90N的拉力，以0.2m/s的速度匀速向上运动．（空气阻力不计）求：
（1）物体在10s内上升的距离．
（2）物体受到的重力．
（3）如图所示，若改用机械效率为80%的滑轮组，用10N的拉力使物体仍以0.2m/s的速度匀速向右移动，求10s内人对物体所做的有用功率．
解：
（1）∵v=，
∴物体上升的距离：
s=vt=0.2m/s×10s=2m；
（2）物体竖直向上做匀速直线运动，
处于平衡状态，由平衡条件得：
G=F=90N；
（3）∵v=，
∴物体的路程：
s=vt=0.2m/s×10s=2m；
由图示滑轮组可知，n=3，
绳子自由端移动的距离s′=ns=3×2m=6m，
拉力做的功W=Fs′=10N×6m=60J，
∵η=
，
∴W有用=ηW=60J×80%=48J，
有用功率P=
=
=4.8W；
答：
（1）物体在10s内上升的距离为2m．
（2）物体受到的重力为90N．
（3）10s内人对物体所做的有用功率为4.8W．
9.（雅安市二○一三年）
有一质量为20kg的正方体物体放在水平地面上,它的体积为8×10-3m3,某人想通过如图20所示的滑轮来竖直提起这个物体。
（g=10N/kg）
（1）该物体的密度是多大?
（2）当人用250N的力向下拉绳子时,物体恰好能匀速上升,物体上升3m后恰好到达目标位置,求此过程中人所做的功?
（3）该定滑轮的机械效率是多大?
答案：
31.（5分）
（1）ρ=m/V=2.5×103kg/m3（1分）
（2）W总=Fh=250×3=750J（1分）
（3）W有=Gh=20×10N×3m=600J（1分）
η=W有/W总=600J/750J=80%（2分）
10.现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m／s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。
求：
（1）小李同学拉木箱的功率是多大?
（2）该斜面的机械效率是多少?
（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?
答案：
43．解：
（1）
……………………………………1分
……………………………1分
…………………………………1分
（2）
…………1分
……………………2分
（3）
…………………1分
…………………………2分
答：
略。
11．（湖北省襄阳市2013年）用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N,货物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。
求：
⑴滑轮组的机械效率η
⑵货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。
答案：
12．（2013年河北省）如图16所示，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为
1.5×103cm2。
工人师傅用600?
N的力匀速提升物
体，物体的速度为0.2?
m/s。
（不计摩擦及绳重）
求：
（1）工人师傅拉绳的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）体重为450?
N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉
动，物体对地面的最小压强为多大。
答案：
37．解：
（1）拉力的功率：
（2）滑轮组的机械效率：
（3）由于忽略摩擦及绳重，2F=G?
+?
G动
动滑轮重：
G动=2F-G?
=?
2×600?
N-1140?
N=?
60?
N
绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力：
F拉=2?
G人-G动
滑轮组提升物体的拉力：
F拉?
?
′?
?
?
=?
G-F支
物体受到的支持力：
F支?
=?
G+G动-2?
G人=1140?
N+60?
N-2×450?
N?
=?
300?
N
物体对地面的最小压强：
13．（2013年广州市）
如右图所示，工人师傅用三种方法把重170N的砂子提到三楼去。
请根据图中所提供的信息计算（绳与滑轮的摩擦不计，不考虑滑轮和桶、滑轮和口袋的间距）：
（1）三种方法所做的有用功是多少?
（2）第②种情况下所做的额外功是多少?
（3）第②种情况下的机械效率是多少?
答案
（1）三种方法所做的有用功
W有=G砂h
=170N×6m
=1020J（2分）
（2）第二种情况所做的额外功
W额外=（G桶+G砂）h
=（20N+10N）×6m
=180J（2分）
（3）第二种情况下的机械效率为
=
=
=
（2分）
（扬州市2013年）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m，已知物重为800N，人对绳的拉力为500N。
求此过程中：
（1）做的做功。
（2）做的有用功。
（3）滑轮组的机械效率。
解：
从图可知，n=2，
S=2h=2×5m=10m；
（1）F=500N，S=10m，
∵W=FS
∴拉力做的总功为：
W总=FS=500N×10m=5000J；
（2）G=800N，h=5m，
∵W=FS
∴对物体做的有用功为：
W有用=FS=Gh=800N×5m=4000J；
（3）∵η=W有用/Q总
∴该滑轮组的机械效率为：
η=W有用/Q总×100%=4000J/5000J×100%=80%．
答：
（1）做的总功5000J；
（2）做的有用功4000J；
（3）滑轮组的机械效率80%．
（乐山市2013年）49．某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。
升降机货箱的重力是400N，g取10N/kg。
不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。
试求：
（1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石的体积是1.0×10-2m3,则每块大理石的重力是多少？
（2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？
（3）某次提升中，升降机在1min内将货物匀速提升了15m，钢丝绳的拉力是2000N。
则钢丝绳的拉力的功率是多少？
答案：
49．（6分）
（1）每块大理石重：
（2分）
（2）升降机一次能提起的大理石块数：
（1分）
（3）钢丝绳端移动的距离：
（1分）
把货物提升15m做的功：
（1分）
升降机的功率：
（1分）
（德阳市2013年）43．（9分）现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m／s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。
求：
（1）小李同学拉木箱的功率是多大?
（2）该斜面的机械效率是多少?
（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?
答案：
43．解：
（1）
……………………………………1分
……………………………1分
…………………………………1分
（2）
…………1分
……………………2分
（3）
…………………1分
…………………………2分
答：
略。
（2013年烟台）29．图18甲所示的是一台汽车起重机的示意图，起重钩的升降使用的是滑轮组，如图18乙所承，滑轮组上钢丝绳的收放是由卷扬机来完成的．某次做业中，起重机将200Kg的货物由地面起吊到5m的高度，所用时问20s，钢丝绳的拉力F为800N．求起吊过程中：
（g取1ON/kg）
（1）起重机起吊货物的机械效率
（2）卷扬机做功的功率
（3）图丙为该卷扬机的铭牌，其中有一个重要的参数是“最大额定起重量”．运用你学过的物理知识．分析说明起重机设计时，该参数的确定需要考虑哪些因素？
答案：
（江西省2013年）17在测“滑轮组机械效率”的实验中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A（如图9甲所示），然后用大小为F的拉力匀速竖直向上提升总重为G的钩码，当钩码上升的高度为H时．瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测得AB两点间的距离为2H（如图9乙所示）（不计摩擦与绳重）
求：
（I）动滑轮的重力G。
（2）滑轮组的机械效率
（3）如果减少钩码的个数，滑轮组的机械效率会如何变化?
答案：
17.解：
（1）由图可知，n=3F=（G1＋G）/3G1=3F－G……（3分）
（2）滑轮组机械效率η=（W有/W总）×100％=（GH／3FH）×100％=（G／3F）×100％……（3分）
（3）机械效率会降低………（2分）
（2013龙岩）30．（6分）武平梁野山素有天然氧吧之称，其险峻的高山、飞流的瀑布令人叹为观止。
依瀑流而建的木栈道蜿蜒至山脚，长约4km，高度差约90m，方便了人们近距离感受瀑布的磅礴气势。
体重50kg的小王从栈道最高处小跑至山脚，用时30min，求这段时间小王自身重力做的功及功率约为多少？
（g取10N/kg）
1分
1分
1分
1分
1分
1分
2013年包头市）
20.如图15所示，轻质杠杆OP长1m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。
现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点（滑环和绳子的质量可忽略），OM的长度为0.1m，由于杆OP与水平方向成300角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02m/s，细绳能承受的最大拉力为9N。
（g取10N/kg）求：
⑴滑环从M点开始滑动，经过多长时间后细绳会断裂；
⑵从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A所受重力做的功；
⑶上述过程中，A所受重力做功的功率。
答案：
20.（10分）
解：
⑴设经t时间后绳子会断裂，由杠杆平衡条件有：
…………………………………………（2分）
……………………………（2分）
⑵重力做的功
………………………（3分）
⑶重力做功的功率
………………………………………………………………（3分）
33、（2013年湖北省孝感市）如右图所示，已各斜面长5m，高3m，绳端拉力为50N。
利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。
在此过程中：
（1）物体沿斜面向上运动的速度为多少？
（2）绳端移动的距离是多少？
（3）拉力的功和功率各是多少？
（4）拉力的机械效率是多少？
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