机械效率计算题及答案.docx
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机械效率计算题及答案
四.计算题之阿布丰王创作
时间:
二O二一年七月二十九日
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)人所做功的功率多年夜?
(3)被吊起的重物质量多年夜?
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环绕纠缠,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年夜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)已知年夜理石的密度是2.8×103kg/m3,每块年夜理石的体积是1.0×10-2m3,则每块年夜理石的重力是几多?
(2)如果每根钢丝绳上能接受的最年夜拉力是2000N,则该升降机一次最多能匀速提升几多块年夜理石?
(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几多?
(1)每块年夜理石重:
(2分)
(2)升降机一次能提起的年夜理石块数:
(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空中上,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)该物体的密度是多年夜?
(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后恰好达到目标位置,求此过程中人所做的功?
(3)该定滑轮的机械效率是多年夜?
(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的年夜小;(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的年夜小.
谜底:
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,很多居民小区都配备了健身房.小明每个周末回家城市到健身房熬炼,如图所示是小明最喜爱的用于熬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)在小明熬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空中上,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)该物体的密度是多年夜?
(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后恰好达到目标位置,求此过程中人所做的功?
(3)该定滑轮的机械效率是多年夜?
谜底:
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达到斜面顶端.求:
(1)小李同学拉木箱的功率是多年夜?
(2)该斜面的机械效率是几多?
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多年夜?
谜底:
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.
谜底:
12.(2013年河北省)如图16所示,重为1140N的物体,它与水平空中的接触面积为
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,物体对空中的最小压强为多年夜.
谜底:
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
绳端最年夜拉力即是人体重力,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
物体对空中的最小压强:
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几多?
(2)第②种情况下所做的额外功是几多?
(3)第②种情况下的机械效率是几多?
谜底
(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年夜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)已知年夜理石的密度是2.8×103kg/m3,每块年夜理石的体积是1.0×10-2m3,则每块年夜理石的重力是几多?
(2)如果每根钢丝绳上能接受的最年夜拉力是2000N,则该升降机一次最多能匀速提升几多块年夜理石?
(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几多?
谜底:
49.(6分)
(1)每块年夜理石重:
(2分)
(2)升降机一次能提起的年夜理石块数:
(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达到斜面顶端.求:
(1)小李同学拉木箱的功率是多年夜?
(2)该斜面的机械效率是几多?
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多年夜?
谜底:
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的货物由空中起吊到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“最年夜额定起重量”.运用你学过的物理知识.分析说明起重机设计时,该参数简直定需要考虑哪些因素?
谜底:
(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识表记标帜A(如图9甲所示),然后用年夜小为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识表记标帜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动?
谜底:
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澎湃气势.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几多?
(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,细绳能接受的最年夜拉力为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.
谜底:
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几多?
(2)绳端移动的距离是几多?
(3)拉力的功和功率各是几多?
(4)拉力的机械效率是几多?
]
时间:
二O二一年七月二十九日