机械效率计算.docx

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机械效率计算

机械效率专项计算

一、计算题

1、用如图15所示得滑轮组将重G＝12N得物体匀速提升20cm,所用得拉力Ｆ=5N，忽略摩擦阻力及绳重。

求:

（１）所做得有用功;（２）此时滑轮组得机械效率；（３）当改为提升27N得重物时，该滑轮组得机械效率。

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

（1）滑轮组得机械效率就是多少？

不计绳重与摩擦，则动滑轮重为多少?

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

（不计绳重与摩擦力）

3、如下图所示，就是一辆汽车通过滑轮组将深井中得物体拉至井口得装置图.已知井深１２ｍ,物体重,汽车重Ｇ车＝3×104N，汽车匀速拉绳子时得拉力,汽车受到得阻力为车重得0、1倍。

求：

（1）将物体从井底拉至井口得过程中，汽车拉绳子得拉力对滑轮组做了多少功？

（２）滑轮组得机械效率为多少？

（保留一位小数）

（3）若汽车运动得速度为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?

牵引力得功率为多少?

4题图

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

（1）动滑轮重;

（2）绳自由端得移动速度为多大？

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

5、如图有一个动滑轮与一个定滑轮组成得滑轮组,某同学站在地面用３00Ｎ得力拉绳,使重为500N得物体在10s内匀速升高１、2ｍ，若不计摩擦与绳重.求：

（1）动滑轮总重就是多少?

（2）拉力F做功得功率就是多少？

（3）若该同学能够产生得最大拉力为5０0Ｎ,则当拉力最大时滑轮组得机械效率就是多少?

6、如图所示人用6０0N得力向下拉绳子得一端1０ｓ,使重物匀速上升了0、5m，已知滑轮组得机械效率为7０％。

求：

（ｇ取10N／Kｇ）

（1）人得拉力得功率为多大？

（2）被吊起得重物得质量为多大?

 （３）  　当吊起物重为9６０Ｎ时，求绳端得拉力为多少牛

７、某型号挖掘机得质量3000kｇ，两履带与地面接触得总面积１、5m2（如图甲）；挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0、７5t得泥石送到岸边，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得压强多大？

（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）若发动机得总功率就是2０kｗ,挖泥过程中挖掘机得机械效率多大？

8、在农村常有家庭挖井取水,小明同学某次用如图甲所示得滑轮组提土时，将重为100Ｎ得土以0、25m/s得速度从井中匀速提升，此时拉力做得功W随时间t得变化图象如图乙所示.求：

（１）拉力得功率;

（２）滑轮组得机械效率；

（3）拉力得大小．

9、如图所示,工人用滑轮组匀速提升重为180　N得物体,所用得拉力为70N,在１０s内物体升高得高度为2m。

此过程中

（１）所做得有用功就是多少?

（2）所做总功得功率就是多少?

（３）滑轮组得机械效率就是多少？

１０、建筑工地用如图l7所示得简易滑轮组提升砖块,某工人将重５0０　Ｎ得砖块一次性匀速提升到离地面4　m高得砌墙处，所用拉力为20０　N，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）　利用此滑轮组做得有用功；（２）工人做得总功;

（3）工人做功得功率；       　（4）该滑轮组得机械效率。

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

（１）滑轮组中得动滑轮重;

（2）人得拉力所做得功、

12、用如图甲所示得滑轮组提升物体M，已知被提升得物体Ｍ重为76０N，卷扬机加在绳子自由端得拉力F将物体M以0、5m／s得速度匀速提升到1０ｍ得高度。

拉力做得功W随时间t得变化图象如图乙所示，不计钢丝绳得重、摩擦力大小。

求：

（１）滑轮组提升重物所做得有用功就是多少?

（2）滑轮组提升重物得机械效率就是多少？

（３）动滑轮得重力就是多少？

　1３、在如图甲所示得滑轮组中，每个滑轮等重,不计绳重与摩擦.每次均缓慢竖直拉直每根绳子将物体G1匀速提升到同样得高度。

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得机械效率随物体重力得增加而变化得图像.

（1）（1分）每个滑轮得重力就是     ；

（2）（１分）绳子能承受得最大拉力就是      ;

（３）（２分）计算:

当物体重800N时，滑轮组得机械效率就是多少？

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,村民们用如图所示得滑轮，用绳子绕制成滑轮组.在20s时间内,村民们用7５０N得拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动６ｍ，把南瓜提升1、5m，此过程中滑轮组得机械效率为90％.（g取１0Ｎ／ｋg）

 问：

（１）按题意画出滑轮组得绳子绕法。

（2）村民们拉动滑轮组得功率为多大？

    （3）超级大南瓜得质量为多大?

15、在建筑工地上。

“吊车”就是常见得一种起重设备。

下图为吊车上得滑轮组得示意图。

在起重过程中，钢丝绳用6×10３N得拉力F，将重为1、2×10４Ｎ得物体在１0ｓ内匀速提升６ｍ（不计绳重与摩擦）求：

   。

（1）滑轮组提升重物所做得有用功与总功.      

（2）滑轮组拉力Ｆ得功率。

（3）若用该滑轮组匀速提升1、８×1０4N得重物，则其机械效率就是多少？

 　１６、如图甲所示就是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土得情形,所用动滑轮与筐受到得总重力为40N。

某次操作中,将泥土以0、5m/ｓ得速度匀速提起,在此过程中工人得拉力F所做得功随时间变化得图像如图乙所示。

不计细绳重及摩擦，ｇ取10N/kg　。

求:

（1）人拉绳时沿绳得速度?

（２）泥土得重就是多少?

（3）利用该装置提升泥土得机械效率.

17、小华用如图所示得滑轮组拉动货箱,已知货箱得质量为60Kｇ，在F＝5０N得拉力作用下，货箱以0、１m/ｓ得速度做匀速直线运动，地面对货箱得滑动摩擦力f为货箱重得０、２倍。

求：

（1）货箱得重力就是多少?

（2）拉力F得功率就是多少？

（3）货箱运动了1mｉn，克服摩擦所做得功就是多少?

（4）此滑轮组得机械效率就是多少？

１8、如图所示就是利用起重机打捞水中物体得示意图,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０、８m3得物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F得功率为3KW（g=10N/Kg,ρ水=1、0×103Ｋｇ/m3）．求:

（1）物体完全浸没在水中时受到得浮力;（２）物体离开水面前拉力Ｆ得大小；

（３）物体离开水面前上升得速度;（4）物体离开水面前，滑轮组得机械效率多大.

1９、质量为２0kｇ、底面积10０cm２得物体静止在水平地面上。

用如图所示得滑轮组在5s内将物体匀速竖直提升3ｍ，已知动滑轮重50N，不计绳重与摩擦.（g＝10N/kｇ）求:

（1）提升前，物体静止在水平地面上时对地面得压强;

（2）拉力F得功率；

（3）滑轮组得机械效率．

２0、利用图14所示得滑轮组,在5s内将重为300Ｎ得物体匀速向上提起０、２ｍ,竖直向上得拉力F为1２5Ｎ.求:

（１）滑轮组得机械效率；

（2）拉力得功率。

２2、如图所示,滑轮组在向上得拉力F作用下，将重为1２0N得物体匀速提起，在１0s内物体上移得距离为2m。

求：

（1）物体上升得速度;

（2）有用功；（3）如果拉力F为50N，滑轮组提升该重物时得机械效率。

23、小李用如图22所示得滑轮组把９0Kｇ得物体提升3m,作用在绳子自由端得拉力就是4０0N，不考虑绳重及摩擦（g=10N／Ｋg）,求:

 （１）滑轮组得机械效率 

（2）动滑轮得重力

24、有一质量为6０ｋg、底面积就是0、５m2得物体先静置在水平地面上,然后工人用如图１7得装置在20S内将物体匀速提升2m，已知拉力F得大小为400N，在此过程中不计

绳重与摩擦。

求：

（１）物体静置时对水平地面得压强;

（２）滑轮组得机械效率；

（3）拉力F得功率。

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

（１）物体上升得高度与速度；

（2）人得拉力；

（3）所做得额外功.

30、如图所示,工人师傅用一个滑轮组在４0s内将重60０N得木箱从地面匀速吊上4m高得阳台,所用得拉力为220N，不计绳重与摩擦.求：

（1）木箱匀速上升得速度；

（2）工人师傅做得有用功;

（３）动滑轮得重力。

３１、如图2１所示.工人用240牛得拉力拉绳使水中得小船匀速靠岸，用１０分钟将绳子拉下60米,已知小船重1.8×10４牛,小船行进中受到得阻力就是它所受重力得0.01倍，求：

（6分）

（1）小船受到得浮力

（2）工人拉绳时做功得功率；

（3）此装置得机械效率．

3２、如图所示就是某建筑工地用吊车提升大理石板得示意图、已知大理石得密度就是２、８×１0３kg/m3，每块大理石板得规格为5０ｃm×５0　cm×２ｃm,升降机吊框得重力就是6０0Ｎ、不计滑轮与钢丝绳得重力，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得压强就是多少?

（2）如果吊车钢丝绳能承受得最大拉力就是10０00　N，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,吊车钢丝绳得拉动速度就是0、１　ｍ/s,则在2mｉn内吊车将大

　理石板提升得高度就是多少?

33、如图甲所示，滑轮组在竖直向上得拉力Ｆ作用下，将重为１05N得物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动得距离为s＝３ｍ、图乙就是滑轮组工作时得拉力F与绳自由端移动距离s得关系图、

（1）计算物体上升得速度、

（2）图乙中阴影部分得面积表示得物理量就是_＿＿__＿__＿，并列式计算出该物理量、

（3）计算滑轮组提升该重物时得机械效率、

四、填空题

26、如图24所示,就是某科技小组设计得打捞水中物体装置得示意图。

在湖底有一个体积为0、0２ｍ3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,铸铁球浸没在水中与完全露出水后作用在绳子自由端得拉力分别为Ｆ１、F２，且Ｆ1︰F2=1５︰17。

作用在绳子自由端得拉力做功得功率保持340Ｗ不变。

不考虑滑轮组摩擦、绳重与水得阻力，g取1０Ｎ/kｇ。

求:

（1）铸铁球浸没在水中时受到得浮力；

（2）铸铁球浸没在水中匀速上升得过程中,滑轮组得机械效率;

（3）铸铁球提出水面后匀速上升得速度。

２７、图３1就是某建筑工地利用滑轮组与卷扬机提起重物得示意图.当以速度v１匀速提起质量为m1得建筑材料时,滑轮组得机械效率为η1，卷扬机拉力得功率为P1；当以速度v2匀速提起质量为m２得建筑材料时,滑轮组得机械效率为η２,卷扬机拉力得功率为P2.若η２—η1=5％，P1:

　P2=２:

3，m1=９0ｋg，动滑轮受到得重力G动=1０0Ｎ。

滑轮与轴得摩擦、细绳受到得重力忽略不计，g＝10N／ｋg。

求:

（1）提起质量为ｍ1得建筑材料时卷扬机对绳得拉力F１;

（２）两次工作过程中，建筑材料上升得速度ｖ1与v２之比。

2８、用如图26所示得滑轮组提升水中得物体Ｍ，A为动滑轮B、C为定滑轮。

物体M高为３m，底面积为0、02m2，密度为4、５×10３kg/m3。

物体Ｍ完全在水面下以0、2m／s速度匀速竖直上升得过程中,电动机加在绳子自由端得拉力为F,拉力Ｆ做功得功率为P,滑轮组得机械效率为η。

已知电动机得输出功率为480W恒定不变，g取１0N／kｇ，绳重、轮与轴得摩擦及水得阻力均可忽略不计。

求：

（1）物体M完全在水面下时得浮力;

（2）滑轮组得机械效率η。

2９、人们利用如图所示得滑轮组将浸没在河底得实心物体A打捞上来,物体A得密度为9.0×103Kg/m3,体积为１０0dm３.在5000N得拉力F作用下，物体A在2s内匀速竖直上升2m（物体未露出水面）,不计水得阻力,g=10Ｎ/Kg.求:

（1）物体A受到得浮力．

（2）拉力Ｆ做功得功率.

（3）滑轮组得机械效率.

39、如图所示,手用F1得力直接将物体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，滑轮组机械效率就是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悬挂在杠杆得A端并放入水中,再用细线在杠杆B端悬挂一个完全相同得圆柱体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有得体积露出液面,该圆柱体底面所受液体压强为800Ｐa，此时圆柱体D对地面得压强为６0０Pa.则圆柱体C得密度为           kg／ｍ３。

（ｇ取10Ｎ／ｋg）

参考答案

一、计算题

1、解：

（1）W有=Ｇh=１2Ｎ×0、2m=2、4Ｊ                 …………………………（1分）

（2）W总=Ｆs＝F×3ｈ=５N×3×0、2ｍ=３J           …………………………（1分）

          η＝W有/W总=2、4J／3Ｊ=８０%                …………………………（1分）

      　（3）W额＝W总-W有=3J－2、4J=0、6J             …………………………（1分）

           W有’=Ｇ’h＝27N×０、2m=５、4Ｊ

           　Ｗ总’=Ｗ有'+W额　＝5、4Ｊ+0、６J＝６J       …………………………（1分）

          η’=W有’/W总’=５、4J/６J=9０％      …………………………（1分）

说明：

应用创新题可以根据学生答题得实际情况合理给分　

2、解:

从图可知，n=2,

Ｓ＝2ｈ＝２×２m＝4ｍ,

（1）∵F=250N，Ｇ=400N,

∴拉力做得总功为:

Ｗ总＝ＦS=25０N×4m=10０0Ｊ,

对物体做得有用功为：

W有用=Gh=40０N×2m=８00J,

该滑轮组得机械效率为：

η=×100%=×１00％＝８0％；

∵不计绳重与摩擦，

∴F=（Ｇ物＋G轮）

即:

2５０N=（4００N＋G轮）

∴G轮=10０Ｎ,

（3）∵不计绳重与摩擦,

F′=（Ｇ物′+G轮）=（９00N＋１00N）=５０0N,

Ｗ总′=F′Ｓ=５0０N×４m=200０J。

答：

（1）滑轮组得机械效率就是80%；

不计绳重与摩擦，则动滑轮重为10０Ｎ；

（３）拉力在这一过程中所做得功就是2000J．

3、（１）7、9２×104J

（2）９0、9％（3）12s（4）１、56×１0４W

4、      解：

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

（2）物体移动得速度：

ｖ==＝０、1ｍ/s;自由端移动得速度:

v′=3ｖ＝3×0、1m/s=0、３m/s；

（3）若重物再增加150N,要使重物匀速上升，作用在绳自由端得拉力:

F′=（Ｇ′+Ｇ动）=（４80N＋150N+1２0N）=２５0Ｎ.

答：

（1）动滑轮重为1２0N；

（2）绳自由端得移动速度为0、3ｍ／ｓ；

（3）若重物再增加15０N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端得拉力至少为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所做得功W=FS＝３00N×1、2ｍ×2=72０J，拉力F得功率P===72W;

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

所以当拉力最大时滑轮组得机械效率η＝×10０%=×1０0％=9０%.

答:

（1）动滑轮总重就是１0０N;

（2）拉力F做功得功率就是72W;

（3）当拉力最大时滑轮组得机械效率就是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，

拉力得功率：

P===４0W;

（2）由ｖ=可得，土上升得高速：

ｈ=vt＝0、25m/s×２0s＝5ｍ，

有用功：

W有＝Gｈ＝１00N×5m=50０J；

滑轮组得机械效率：

η=×1０0％＝×100%=6２、５％;

（3）由题知，n＝2，则绳端移动得距离：

s=nｈ＝２×5ｍ=1０m，

由W＝Fs可得,拉力得大小：

F＝==８0N．

答：

（1）拉力得功率为4０W；

（2）滑轮组得机械效率为６2、5％;

（3）拉力得大小为80N.

９、①360J   　②４2W       ③85、7％

１0、（１）20０0J

（２）2４０0J

（3）１２0W

（４）83、３％

１1、（１）200Ｎ

（2）3０0０J

12、解:

（1）有用功：

W有=Gh=７60Ｎ×10m=7600J

（2）货物运动得时间t=　 ==20s

根据图乙可知，此时拉力做得总功就是８00０J

所以其机械效率就是：

η＝ =　×100％=95％

（3）额外功

 ,∴动滑轮得重（其它方法正确也可）

13、

（1）10０N      　

（2）500　Ｎ

 （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=３×0、3m/ｓ=0、９m/ｓ

（2）由乙图可知：

１7、解：

（1）Ｇ=mg                          　

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

（2）V绳=3V物＝3×0、1ｍ/s=0、3m/s            …………………………（1分）

   　P＝FV绳=50　N×0、3m／s=15W             　…………………………（１分）

        （３） 1ｍiｎ＝６０s

              Ｓ物＝Ｖ物ｔ=0、1ｍ／ｓ×60s=6m            　……………………………（1分）

             ｆ=０、２G=0、2×６0０N=12０N              　…………………………（1分）

W=ｆs     

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

          （4）W有=ｆs=１20N×6m＝7２0J

S绳＝Ｖ绳t=0、３m/s×６0s＝18m      

Ｗ总=FＳ绳＝50　N×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）０、2m／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得摩擦

          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得摩擦，且物体做匀速直线运动

          　∴ 绳b承受得最大拉力

∴ 　                   

因为人得重力为５00N,竖直匀速拉动，所以绳子对人得最大拉力为人得重力,根据力得作用就是相互得,故人给绳子得最大拉力为５０0N,由于绳子b承受得最大拉力大于人给绳子得最大拉力，所以该同学不能拉断绳子b。

２２、 （１）v=h/t　=2m/1０s= ０、2ｍ/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）物体上升得高度h＝s/n=６m/3=２m      ………………   1分

故物体上升得速度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）物体上升得高度就是2m,上升得速度就是１m/s；

（2）人得拉力为１2５N;

（3）所做得额外功就是１5０Ｊ。

2６、

（1）铸铁球浸没在水中时：

    　（1分）

（2）铸铁球浸没在水中与完全露出水面后,对物体与动滑轮受力分析

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=0、2ｍ/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=1、0×103kｇ／m3×１0N／kg×