机械效率计算.docx

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机械效率计算

一、计算题

1、用如图15所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速提升20cm，所用的拉力F=5N，忽略摩擦阻力及绳重。

求：

（1）所做的有用功；

（2）此时滑轮组的机械效率；（3）当改为提升27N的重物时，该滑轮组的机械效率。

2、工人利用图示的滑轮组将重400N的物体向上匀速提起2m．所用拉力为250N

（1）滑轮组的机械效率是多少？

不计绳重和摩擦，则动滑轮重为多少？

（3）若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升2m，拉力在这一过程中所做的功是多少？

（不计绳重和摩擦力）

　3、如下图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。

已知井深12m，物体重，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力，汽车受到的阻力为车重的倍。

求：

（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？

（2）滑轮组的机械效率为多少？

（保留一位小数）

（3）若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？

（4）汽车牵引力为多少？

牵引力的功率为多少？

4题图

4、如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求：

（1）动滑轮重；

（2）绳自由端的移动速度为多大？

（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？

5、如图有一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，某同学站在地面用300N的力拉绳，使重为500N的物体在10s内匀速升高，若不计摩擦和绳重．求：

（1）动滑轮总重是多少？

（2）拉力F做功的功率是多少？

（3）若该同学能够产生的最大拉力为500N，则当拉力最大时滑轮组的机械效率是多少？

6、如图所示人用600N的力向下拉绳子的一端10s，使重物匀速上升了，已知滑轮组的机械效率为70%。

求：

（g取10N/Kg）

（1）人的拉力的功率为多大？

（2）被吊起的重物的质量为多大？

 （3）  当吊起物重为960N时，求绳端的拉力为多少牛

7、某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积（如图甲）；挖掘机在6s内将装满铲斗质量为的泥石送到岸边，挖掘深度H=2m（如图乙）。

（取g=10N/kg）求：

（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？

（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做多少功？

（假设每次都装满铲斗）

（3）若发动机的总功率是20kw，挖泥过程中挖掘机的机械效率多大？

8、在农村常有家庭挖井取水，小明同学某次用如图甲所示的滑轮组提土时，将重为100N的土以s的速度从井中匀速提升，此时拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示．求：

（1）拉力的功率；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）拉力的大小．

9、如图所示，工人用滑轮组匀速提升重为180N的物体，所用的拉力为70N，在10s内物体升高的高度为2m。

此过程中

（1）所做的有用功是多少？

（2）所做总功的功率是多少？

（3）滑轮组的机械效率是多少？

10、建筑工地用如图l7所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将重500N的砖块一次性匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力为200N，时间为20s，这次提升砖块过程中：

（计算结果保留一位小数）

求:

（1）利用此滑轮组做的有用功；

（2）工人做的总功；

（3）工人做功的功率；       （4）该滑轮组的机械效率。

11、工人用如图所示的装置将重物提高3m，已知物重为800N，人对绳的拉力为500N.不计绳重及摩擦，求此过程中：

（1）滑轮组中的动滑轮重；

（2）人的拉力所做的功.

12、用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以s的速度匀速提升到10m的高度。

拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力大小。

求：

（1）滑轮组提升重物所做的有用功是多少？

（2）滑轮组提升重物的机械效率是多少？

（3）动滑轮的重力是多少？

　13、在如图甲所示的滑轮组中，每个滑轮等重，不计绳重和摩擦。

每次均缓慢竖直拉直每根绳子将物体G1匀速提升到同样的高度。

如果物体重G1从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。

图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。

（1）（1分）每个滑轮的重力是     ；

（2）（1分）绳子能承受的最大拉力是      ；

（3）（2分）计算：

当物体重800N时，滑轮组的机械效率是多少?

14、2014年6月，台湾省农民张文任栽种出一个超级大南瓜．为将南瓜顺利装车，村民们用如图所示的滑轮，用绳子绕制成滑轮组．在20s时间内，村民们用750N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6m，把南瓜提升，此过程中滑轮组的机械效率为90％．（g取10N/kg）

 问：

（1）按题意画出滑轮组的绳子绕法．

（2）村民们拉动滑轮组的功率为多大?

    （3）超级大南瓜的质量为多大?

15、在建筑工地上．“吊车”是常见的一种起重设备。

下图为吊车上的滑轮组的示意图。

在起重过程中，钢丝绳用6×103N的拉力F，将重为×104N的物体在10s内匀速提升6m（不计绳重和摩擦）求：

   。

（1）滑轮组提升重物所做的有用功和总功。

（2）滑轮组拉力F的功率。

（3）若用该滑轮组匀速提升×104N的重物，则其机械效率是多少？

 16、如图甲所示是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形，所用动滑轮和筐受到的总重力为40N。

某次操作中，将泥土以s的速度匀速提起，在此过程中工人的拉力F所做的功随时间变化的图像如图乙所示。

不计细绳重及摩擦，g取10N/kg。

求：

（1）人拉绳时沿绳的速度？

（2）泥土的重是多少？

（3）利用该装置提升泥土的机械效率。

17、小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60Kg，在F=50N的拉力作用下,货箱以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1min,克服摩擦所做的功是多少？

（4）此滑轮组的机械效率是多少？

18、如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总重300Kg，绳重核摩擦不计．现在用此起重机从水中把质量为2×103Kg，体积为的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3KW（g=10N/Kg，ρ水=×103Kg/m3）．求：

（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；

（2）物体离开水面前拉力F的大小；

（3）物体离开水面前上升的速度；（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大．

19、质量为20kg、底面积100cm2的物体静止在水平地面上．用如图所示的滑轮组在5s内将物体匀速竖直提升3m，已知动滑轮重50N，不计绳重和摩擦．（g=10N/kg）求：

（1）提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强；

（2）拉力F的功率；

（3）滑轮组的机械效率．

20、利用图14所示的滑轮组，在5s内将重为300N的物体匀速向上提起，竖直向上的拉力F为125N。

求：

（1）滑轮组的机械效率；

（2）拉力的功率。

22、如图所示，滑轮组在向上的拉力F作用下，将重为120N的物体匀速提起，在10s内物体上移的距离为2m。

求：

（1）物体上升的速度；

（2）有用功；（3）如果拉力F为50N，滑轮组提升该重物时的机械效率。

23、小李用如图22所示的滑轮组把90Kg的物体提升3m，作用在绳子自由端的拉力是400N，不考虑绳重及摩擦（g=10N/Kg），求：

（1）滑轮组的机械效率 

（2）动滑轮的重力

24、有一质量为60kg、底面积是的物体先静置在水平地面上，然后工人用如图17的装置在20S内将物体匀速提升2m，已知拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦。

求：

（1）物体静置时对水平地面的压强；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）拉力F的功率。

25、如图所示，工人用机械效率为80%的滑轮组匀速提升300N的物体，在2s内，绳子的自由端移动了6m，求：

（1）物体上升的高度和速度；

（2）人的拉力；

（3）所做的额外功。

30、如图所示，工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的木箱从地面匀速吊上4m高的阳台，所用的拉力为220N，不计绳重和摩擦．求：

（1）木箱匀速上升的速度；

（2）工人师傅做的有用功；

（3）动滑轮的重力．

31、如图21所示．工人用240牛的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸，用10分钟将绳子拉下60米，已知小船重1．8×10４牛，小船行进中受到的阻力是它所受重力的0．01倍，求：

（6分）

（1）小船受到的浮力

（2）工人拉绳时做功的功率；

（3）此装置的机械效率．

32、如图所示是某建筑工地用吊车提升大理石板的示意图.已知大理石的密度是×10３kg/m３，每块大理石板的规格为50cm×50cm×2cm，升降机吊框的重力是600N.不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦，g取10N/kg.则：

（1）一块大理石板平放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（2）如果吊车钢丝绳能承受的最大拉力是10000N，则该吊车一次最多能匀速提升多

　　　少块大理石板？

　（3）在某次提升作业中，吊车钢丝绳的拉动速度是m/s，则在2min内吊车将大

　　　理石板提升的高度是多少？

33、如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m.图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图.

（1）计算物体上升的速度.

（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_________，并列式计算出该物理量.

　（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率.

四、填空题

26、如图24所示，是某科技小组设计的打捞水中物体装置的示意图。

在湖底有一个体积为实心铸铁球，其所受重力为1400N，现用滑轮组将铸铁球打捞出水面，铸铁球浸没在水中和完全露出水后作用在绳子自由端的拉力分别为F1、F2，且F1︰F2=15︰17。

作用在绳子自由端的拉力做功的功率保持340W不变。

不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，g取10N/kg。

求：

（1）铸铁球浸没在水中时受到的浮力；

（2）铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率；

（3）铸铁球提出水面后匀速上升的速度。

27、图31是某建筑工地利用滑轮组和卷扬机提起重物的示意图。

当以速度v1匀速提起质量为m1的建筑材料时，滑轮组的机械效率为η1，卷扬机拉力的功率为P1；当以速度v2匀速提起质量为m2的建筑材料时，滑轮组的机械效率为η2，卷扬机拉力的功率为P2。

若η2-η1=5%，P1:

P2=2:

3，m1=90kg，动滑轮受到的重力G动=100N。

滑轮与轴的摩擦、细绳受到的重力忽略不计，g=10N/kg。

求：

（1）提起质量为m1的建筑材料时卷扬机对绳的拉力F1；

（2）两次工作过程中，建筑材料上升的速度v1与v2之比。

28、用如图26所示的滑轮组提升水中的物体M，A为动滑轮B、C为定滑轮。

物体M高为3m，底面积为，密度为×103kg/m3。

物体M完全在水面下以s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为P，滑轮组的机械效率为η。

已知电动机的输出功率为480W恒定不变，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。

求：

（1）物体M完全在水面下时的浮力；

（2）滑轮组的机械效率η。

29、人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A打捞上来，物体A的密度为9．0×103Kg/m3，体积为100dm3．在5000N的拉力F作用下，物体A在2s内匀速竖直上升2m（物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/Kg．求：

（1）物体A受到的浮力．

（2）拉力F做功的功率．

（3）滑轮组的机械效率．

39、如图所示，手用F1的力直接将物体B匀速提升h，F1做功为300J；若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，滑轮组机械效率是30%，则F2做功为     J.

40、如图9所示，轻质杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，OA:

OB=3:

1。

用细线将圆柱体C悬挂在杠杆的A端并放入水中，再用细线在杠杆B端悬挂一个完全相同的圆柱体D并放在水平地面上，当杠杆两端细线均被拉直且杠杆AB恰好在水平位置平衡时，圆柱体C有的体积露出液面，该圆柱体底面所受液体压强为800Pa，此时圆柱体D对地面的压强为600Pa。

则圆柱体C的密度为           kg/m3。

（g取10N/kg）

参考答案

一、计算题

1、解：

（1）W有=Gh=12N×=                 …………………………（1分）

（2）W总=Fs=F×3h=5N×3×=3J           …………………………（1分）

          η=W有/W总=3J=80％                …………………………（1分）

      （3）W额=W总-W有==             …………………………（1分）

           W有’=G’h=27N×=

           W总’=W有’+W额=+=6J       …………………………（1分）

          η’=W有’/W总’=6J=90％      …………………………（1分）

说明：

应用创新题可以根据学生答题的实际情况合理给分

2、解：

从图可知，n=2，

S=2h=2×2m=4m，

（1）∵F=250N，G=400N，

∴拉力做的总功为：

W总=FS=250N×4m=1000J，

对物体做的有用功为：

W有用=Gh=400N×2m=800J，

该滑轮组的机械效率为：

η=×100%=×100%=80%；

∵不计绳重和摩擦，

∴F=（G物+G轮）

即：

250N=（400N+G轮）

∴G轮=100N，

（3）∵不计绳重和摩擦，

F′=（G物′+G轮）=（900N+100N）=500N，

W总′=F′S=500N×4m=2000J．

答：

（1）滑轮组的机械效率是80%；

不计绳重和摩擦，则动滑轮重为100N；

（3）拉力在这一过程中所做的功是2000J．

3、

（1）×104J

（2）％（3）12s（4）×104W

4、      解：

（1）由F=（G+G动）可知，G动=3F﹣G=3×200N﹣480N=120N；

（2）物体移动的速度：

v===s；自由端移动的速度：

v′=3v=3×s=s；

（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力：

F′=（G′+G动）=（480N+150N+120N）=250N．

答：

（1）动滑轮重为120N；

（2）绳自由端的移动速度为s；

（3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少为250N．

5、      解：

（1）图中动滑轮有2股绳子，所以动滑轮总重G动=2F﹣G物=2×300N﹣500N=100N；

（2）拉力F所做的功W=FS=300N××2=720J，拉力F的功率P===72W；

（3）当拉力F最大时，重物的重量G物最大=2F最大﹣G动=2×500N﹣100N=900N，

所以当拉力最大时滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=90%．

答：

（1）动滑轮总重是100N；

（2）拉力F做功的功率是72W；

（3）当拉力最大时滑轮组的机械效率是90%．

6、  

（1）90W（2分）   

（2）126KG（2分）   （3）500N（2分）  

7、解：

8、解：

（1）由乙图可得，20s拉力做功：

W总=800J，做功时间t=20s，

拉力的功率：

P===40W；

（2）由v=可得，土上升的高速：

h=vt=s×20s=5m，

有用功：

W有=Gh=100N×5m=500J；

滑轮组的机械效率：

η=×100%=×100%=%；

（3）由题知，n=2，则绳端移动的距离：

s=nh=2×5m=10m，

由W=Fs可得，拉力的大小：

F===80N．

答：

（1）拉力的功率为40W；

（2）滑轮组的机械效率为%；

（3）拉力的大小为80N．

9、①360J   ②42W       ③％

10、

（1）2000J

（2）2400J

（3）120W

（4）%

11、

（1）200N

（2）3000J

12、解：

（1）有用功：

W有=Gh=760N×10m=7600J

（2）货物运动的时间t= ==20s

根据图乙可知，此时拉力做的总功是8000J

所以其机械效率是：

η= =×100%=95%

（3）额外功

 ，∴动滑轮的重（其它方法正确也可）

13、

（1）100N      

（2）500N

 （3）W有用＝G1h   W总＝（G1＋2G轮）h    

    η＝（W有用/W总）×100%＝（G1/G1＋2G轮）×100%

      ＝（800/800＋2×100）×100%＝80%

14、

15、

16、解：

（1）s人=ns泥=3×s=s

（2）由乙图可知：

17、解:

（1）G=mg                          

           =60kg×10N/kg=600N                            …………………………（1分）

（2）V绳=3V物=3×s=s            …………………………（1分）

   P=FV绳=50N×s=15W             …………………………（1分）

        （3） 1min=60s

              S物=V物t=s×60s=6m            ……………………………（1分）

             ｆ==×600N=120N              …………………………（1分）

W=fs     

=120N×6m=720J                  …………………………（1分）

          （4）W有=fs=120N×6m=720J

S绳=V绳t=s×60s=18m      

W总=FS绳=50N×18m           

 =900J                   ………………………………（1分）

η=W有/W总=720J/900J=80％                        ……………（1分）

评分说明：

⑴其它做法只要正确也得满分    ⑵计算性错误不累积扣分         

18、

（1）8X103N  

（2）5X103N   （3）s  （4）80%

19、

20、

21、解：

（1）由图乙可知，当f1=200N时， ﹪

          W有用1=fs     由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦

          W额外=G动s

          ∴W总1=fs+G动s

          ∵

          ∴﹪

          ∴ G动=200N                                        

（2）当﹪时，﹪

∴ f2=800N                                         

∴ W有用2=f2s=800N×2m=1600J                    

 ∵

∴                              

∵ 

∴                      

         另解：

当﹪时，

∴ f2=800N                                 

∵ 

∴         

     （3）由图乙可知，当f3=1600N时，绳子刚好被拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动

          ∴ 绳b承受的最大拉力

∴                    

因为人的重力为500N，竖直匀速拉动，所以绳子对人的最大拉力为人的重力，根据力的作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为500N，由于绳子b承受的最大拉力大于人给绳子的最大拉力，所以该同学不能拉断绳子b。

22、 

（1）v=h/t=2m/10s= s             

（2）W=Gh=120N×2m=240J

（3）=Gh/F3h=120N/（50N×3） =80﹪               （每问一分）

23、

24、

（1）

（2）

（3）P=FV=80W

25、

（1）物体上升的高度h＝s/n=6m/3=2m      ………………   1分

故物体上升的速度v=h/t=2m/2s=1m/s ………………  2分

（2）W有用=Gh=300N×2m=600J………………

W总=W有用/η=600J/80%=750J

由W=FS可得：

F=W/S=750J/6m=125N    ……………… 3分

       （3）W额外=W总-W有用=750J-600J=150J    ………………    1分

答：

（1）物体上升的高度是2m，上升的速度是1m/s；

（2）人的拉力为125N；

（3）所做的额外功是150J。

26、

（1）铸铁球浸没在水中时：

    （1分）

（2）铸铁球浸没在水中和完全露出水面后，对物体和动滑轮受力分析

如图甲、乙所示。

                                 （图1分）

2F1=G+G动－F浮=1400N+G动－200N=1200N+G动

2F2=G+G动 =1400N+G动   

解得：

G动＝300N

 （1分）

（3）由P＝F2v绳             

则：

v球=s                                                    （1分）

27、

28、解：

以物体M为研究对象，受力分析如图甲所示；

以动滑轮A为研究对象，受力分析如图乙所示。

F浮=ρgV排=×103kg/m3×10N/kg××3m=600N

GM=ρMGVM=×103kg/m3×10N/kg××3m=2700N

由图甲可知：

T=2100N

由电动机的输出功率为480W恒定不变可知：

η=W有/W总=T/3F=2100N/3×800N=%（其他解法正确均得分）

29、解：

（1）物体A受到的浮力F浮为：

[来源:

学*科*网]

F浮=ρ水gV排

=1．0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣3m3

=1000N                                        （2分）

（2）拉力F移动的距离S为：

S=2h=2×2m=4m，

拉力F所做的总功W总为：

W总=FS=5000N×4m=20000J