機械效率計算

1、.機械效率專項計算一、計算題1、用如圖15所示的滑輪組將重G=12N的物體勻速提升20cm，所用的拉力F=5N，忽略摩擦阻力及繩重。求：(1)所做的有用功；(2)此時滑輪組的機械效率；(3)當(dāng)改為提升27N的重物時，該滑輪組的機械效率。2、工人利用圖示的滑輪組將重400N的物體向上勻速提起2m所用拉力為250N（1）滑輪組的機械效率是多少？不計繩重和摩擦，則動滑輪重為多少？（3）若用此滑輪組將重900N的物體豎直向上勻速提升2m，拉力在這一過程中所做的功是多少？（不計繩重和摩擦力）3、如下圖所示，是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖。已知井深12m，物體重，汽車重G車=3104N

2、，汽車勻速拉繩子時的拉力，汽車受到的阻力為車重的0.1倍。求：（1）將物體從井底拉至井口的過程中，汽車拉繩子的拉力對滑輪組做了多少功？（2）滑輪組的機械效率為多少？（保留一位小數(shù)）（3）若汽車運動的速度為3m/s，則將物體由井底拉至井口需要多長時間？（4）汽車牽引力為多少？牽引力的功率為多少？4題圖4、如圖所示，通過滑輪組用200N的拉力在20s內(nèi)將重為480N的物體勻速提高2m，（不計繩重和摩擦），求：（1）動滑輪重；（2）繩自由端的移動速度為多大？（3）若重物再增加150N，要使重物勻速上升，作用在繩自由端的拉力至少多大？5、如圖有一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組，某同學(xué)站在地面用300

3、N的力拉繩，使重為500N的物體在10s內(nèi)勻速升高1.2m，若不計摩擦和繩重求：（1）動滑輪總重是多少？（2）拉力F做功的功率是多少？（3）若該同學(xué)能夠產(chǎn)生的最大拉力為500N，則當(dāng)拉力最大時滑輪組的機械效率是多少？6、如圖所示人用600N的力向下拉繩子的一端10s，使重物勻速上升了0.5m，已知滑輪組的機械效率為70%。求：（g取10N/Kg）（1）人的拉力的功率為多大？（2） 被吊起的重物的質(zhì)量為多大？(3) 當(dāng)?shù)跗鹞镏貫?60N時，求繩端的拉力為多少牛7、某型號挖掘機的質(zhì)量3000kg，兩履帶與地面接觸的總面積1.5m2（如圖甲）；挖掘機在6s內(nèi)將裝滿鏟斗質(zhì)量為0.75t的泥石送到岸邊，

4、挖掘深度H=2m（如圖乙）。（取g=10N/kg）求：（1）挖掘機靜止在水平地面上不工作時對地面的壓強多大？（2）挖掘機每挖一次泥土并水平移送到岸邊，對泥土做多少功？（假設(shè)每次都裝滿鏟斗）（3）若發(fā)動機的總功率是20kw，挖泥過程中挖掘機的機械效率多大？8、在農(nóng)村常有家庭挖井取水，小明同學(xué)某次用如圖甲所示的滑輪組提土?xí)r，將重為100N的土以0.25m/s的速度從井中勻速提升，此時拉力做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示求：（1）拉力的功率；（2）滑輪組的機械效率；（3）拉力的大小9、如圖所示，工人用滑輪組勻速提升重為180 N的物體，所用的拉力為70 N，在10s內(nèi)物體升高的高度為2m。此過程

5、中（1）所做的有用功是多少？（2）所做總功的功率是多少？（3）滑輪組的機械效率是多少？10、建筑工地用如圖l7所示的簡易滑輪組提升磚塊，某工人將重500 N的磚塊一次性勻速提升到離地面4 m高的砌墻處，所用拉力為200 N，時間為20 s，這次提升磚塊過程中：(計算結(jié)果保留一位小數(shù))求:(1) 利用此滑輪組做的有用功；(2)工人做的總功；（3）工人做功的功率； (4)該滑輪組的機械效率。11、工人用如圖所示的裝置將重物提高3m，已知物重為800N，人對繩的拉力為500N.不計繩重及摩擦，求此過程中：（1）滑輪組中的動滑輪重；（2）人的拉力所做的功.12、用如圖甲所示的滑輪組提升物體M，已知被提

6、升的物體M重為760N，卷揚機加在繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度。拉力做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，不計鋼絲繩的重、摩擦力大小。求：（1）滑輪組提升重物所做的有用功是多少？（2）滑輪組提升重物的機械效率是多少？（3）動滑輪的重力是多少？13、在如圖甲所示的滑輪組中，每個滑輪等重，不計繩重和摩擦。每次均緩慢豎直拉直每根繩子將物體G1勻速提升到同樣的高度。如果物體重G1 從200N開始逐漸增加，直到繩子被拉斷。圖乙記錄了在此過程中滑輪組的機械效率隨物體重力的增加而變化的圖像。(1)(1分)每個滑輪的重力是 ；(2)(1分)繩子能承受的最大拉力是 ；(3

7、)(2分)計算：當(dāng)物體重800 N時，滑輪組的機械效率是多少?14、2014年6月，臺灣省農(nóng)民張文任栽種出一個超級大南瓜為將南瓜順利裝車，村民們用如圖所示的滑輪，用繩子繞制成滑輪組在20s時間內(nèi)，村民們用750N的拉力將繩端沿豎直方向勻速向下拉動6m，把南瓜提升1.5m，此過程中滑輪組的機械效率為90(g取10N/kg)問：(1)按題意畫出滑輪組的繩子繞法 (2)村民們拉動滑輪組的功率為多大? (3)超級大南瓜的質(zhì)量為多大?15、在建筑工地上“吊車”是常見的一種起重設(shè)備。下圖為吊車上的滑輪組的示意圖。在起重過程中，鋼絲繩用6103N的拉力F，將重為1.2104N的物體在10s內(nèi)勻速提升6m（不

8、計繩重和摩擦）求： 。(1)滑輪組提升重物所做的有用功和總功。 (2)滑輪組拉力F的功率。(3)若用該滑輪組勻速提升1.8104N的重物，則其機械效率是多少？ 16、如圖甲所示是工人利用滑輪組從豎直深井中提取泥土的情形，所用動滑輪和筐受到的總重力為40N。某次操作中，將泥土以0.5m/s的速度勻速提起，在此過程中工人的拉力F所做的功隨時間變化的圖像如圖乙所示。不計細繩重及摩擦，g取10N/kg 。求：（1）人拉繩時沿繩的速度？（2）泥土的重是多少？（3）利用該裝置提升泥土的機械效率。17、小華用如圖所示的滑輪組拉動貨箱，已知貨箱的質(zhì)量為60Kg，在F=50N的拉力作用下,貨箱以0.1 m/s的

9、速度做勻速直線運動，地面對貨箱的滑動摩擦力f為貨箱重的0.2倍。求：（1）貨箱的重力是多少？（2）拉力F的功率是多少？（3）貨箱運動了1min,克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑輪組的機械效率是多少？18、如圖所示是利用起重機打撈水中物體的示意圖，吊臂前端由滑輪組組成，動滑輪總重300Kg，繩重核摩擦不計現(xiàn)在用此起重機從水中把質(zhì)量為2103Kg，體積為0.8m3的物體G勻速提起，滑輪組上鋼絲繩拉力F的功率為3KW（g=10N/Kg，水=1.0103Kg/m3）求：（1）物體完全浸沒在水中時受到的浮力；（2）物體離開水面前拉力F的大小；（3）物體離開水面前上升的速度；（4）物體離開水面前，滑輪組

10、的機械效率多大19、質(zhì)量為20kg、底面積100cm2的物體靜止在水平地面上用如圖所示的滑輪組在5s內(nèi)將物體勻速豎直提升3m，已知動滑輪重50N，不計繩重和摩擦（g=10N/kg）求： （1）提升前，物體靜止在水平地面上時對地面的壓強；（2）拉力F的功率；（3）滑輪組的機械效率20、利用圖14所示的滑輪組，在5s內(nèi)將重為300N的物體勻速向上提起0.2m，豎直向上的拉力F為125N。求：（1）滑輪組的機械效率；（2）拉力的功率。22、如圖所示，滑輪組在向上的拉力F作用下，將重為120N的物體勻速提起，在10s內(nèi)物體上移的距離為2m。求：（1）物體上升的速度；（2）有用功；（3）如果拉力F為50

11、N，滑輪組提升該重物時的機械效率。23、小李用如圖22所示的滑輪組把90Kg的物體提升3m，作用在繩子自由端的拉力是400N，不考慮繩重及摩擦（g=10N/Kg），求：（1）滑輪組的機械效率（2）動滑輪的重力24、有一質(zhì)量為60kg、底面積是0.5m2的物體先靜置在水平地面上，然后工人用如圖17的裝置在20S內(nèi)將物體勻速提升2m，已知拉力F的大小為400N，在此過程中不計繩重和摩擦。求：（1）物體靜置時對水平地面的壓強；（2）滑輪組的機械效率；（3）拉力F的功率。25、如圖所示，工人用機械效率為80%的滑輪組勻速提升300N的物體，在2s內(nèi)，繩子的自由端移動了6m，求：（1）物體上升的高度和速

12、度；（2）人的拉力；（3）所做的額外功。30、如圖所示，工人師傅用一個滑輪組在40s內(nèi)將重600N的木箱從地面勻速吊上4m高的陽臺，所用的拉力為220N，不計繩重和摩擦求：（1）木箱勻速上升的速度；（2）工人師傅做的有用功；（3）動滑輪的重力31、如圖21所示工人用240牛的拉力拉繩使水中的小船勻速靠岸，用10分鐘將繩子拉下60米，已知小船重1810牛，小船行進中受到的阻力是它所受重力的001倍，求：（6分）（1）小船受到的浮力（2）工人拉繩時做功的功率；（3）此裝置的機械效率32、如圖所示是某建筑工地用吊車提升大理石板的示意圖.已知大理石的密度是2.810 kg/m，每塊大理石板的規(guī)格為50

13、 cm50 cm2 cm，升降機吊框的重力是600 N.不計滑輪和鋼絲繩的重力，不計摩擦，g取10 N/kg.則：（1）一塊大理石板平放在水平地面上時對地面的壓強是多少？（2）如果吊車鋼絲繩能承受的最大拉力是10 000 N，則該吊車一次最多能勻速提升多少塊大理石板？（3）在某次提升作業(yè)中，吊車鋼絲繩的拉動速度是0.1 m/s，則在2 min內(nèi)吊車將大理石板提升的高度是多少？33、如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105 N的物體勻速提起，在5 s時間內(nèi)繩子自由端移動的距離為s=3 m.圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動 距離s的關(guān)系圖.（1）計算物體上升的速度.（2）圖

14、乙中陰影部分的面積表示的物理量是_，并列式計算出該物理量.（3）計算滑輪組提升該重物時的機械效率.四、填空題26、如圖24所示，是某科技小組設(shè)計的打撈水中物體裝置的示意圖。在湖底有一個體積為0.02m3實心鑄鐵球，其所受重力為1400N，現(xiàn)用滑輪組將鑄鐵球打撈出水面，鑄鐵球浸沒在水中和完全露出水后作用在繩子自由端的拉力分別為F1、F2，且F1F2=1517。作用在繩子自由端的拉力做功的功率保持340W不變。不考慮滑輪組摩擦、繩重和水的阻力，g取10N/kg。求：（1）鑄鐵球浸沒在水中時受到的浮力；（2）鑄鐵球浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組的機械效率；（3）鑄鐵球提出水面后勻速上升的速度。2

15、7、圖31是某建筑工地利用滑輪組和卷揚機提起重物的示意圖。當(dāng)以速度v1勻速提起質(zhì)量為m1的建筑材料時，滑輪組的機械效率為1，卷揚機拉力的功率為P1；當(dāng)以速度v2勻速提起質(zhì)量為m2的建筑材料時，滑輪組的機械效率為2，卷揚機拉力的功率為P2。若2-1=5%，P1: P2=2:3，m1=90kg，動滑輪受到的重力G動=100N?；喤c軸的摩擦、細繩受到的重力忽略不計，g=10N/kg。求：（1）提起質(zhì)量為m1的建筑材料時卷揚機對繩的拉力F1；（2）兩次工作過程中，建筑材料上升的速度v1與v2之比。28、用如圖26所示的滑輪組提升水中的物體M，A為動滑輪B、C為定滑輪。物體M高為3m，底面積為0.02

16、m2，密度為4.5103kg/m3。物體M完全在水面下以0.2m/s速度勻速豎直上升的過程中，電動機加在繩子自由端的拉力為F，拉力F做功的功率為P，滑輪組的機械效率為。已知電動機的輸出功率為480W恒定不變，g取10N/kg，繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力均可忽略不計。求：（1）物體M完全在水面下時的浮力；（2）滑輪組的機械效率。29、人們利用如圖所示的滑輪組將浸沒在河底的實心物體A打撈上來，物體A的密度為90103Kg/m3，體積為100dm3在5000N的拉力F作用下，物體A在2s內(nèi)勻速豎直上升2m（物體未露出水面），不計水的阻力，g=10N/Kg求：（1）物體A受到的浮力（2）拉力F做功的

17、功率（3）滑輪組的機械效率39、如圖所示，手用F1的力直接將物體B勻速提升h，F(xiàn)1做功為300 J；若借助滑輪組把B勻速提升相同高度，滑輪組機械效率是30%，則F2做功為 J.40、如圖9所示，輕質(zhì)杠桿AB可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OA:OB=3:1。用細線將圓柱體C懸掛在杠桿的A端并放入水中，再用細線在杠桿B端懸掛一個完全相同的圓柱體D并放在水平地面上，當(dāng)杠桿兩端細線均被拉直且杠桿AB恰好在水平位置平衡時，圓柱體C有的體積露出液面，該圓柱體底面所受液體壓強為800Pa，此時圓柱體D對地面的壓強為600Pa。則圓柱體C的密度為 kg/m3。（g取10N/kg）參考答案一、計算題1、解：（1）W

18、有=Gh=12N0.2m=2.4J （1分） （2）W總=Fs=F3h=5N30.2m=3J （1分） =W有/W總=2.4J/3J=80 （1分） （3）W額=W總-W有=3J-2.4J=0.6J （1分） W有=Gh=27N0.2m=5.4J W總= W有+W額 =5.4J+0.6J=6J （1分） =W有/W總=5.4J/6J=90 （1分）說明：應(yīng)用創(chuàng)新題可以根據(jù)學(xué)生答題的實際情況合理給分 2、解：從圖可知，n=2，S=2h=22m=4m，（1）F=250N，G=400N，拉力做的總功為：W總=FS=250N4m=1000J，對物體做的有用功為：W有用=Gh=400N2m=800J，該

19、滑輪組的機械效率為：=100%=100%=80%；不計繩重和摩擦，F(xiàn)=（G物+G輪）即：250N=（400N+G輪）G輪=100N，（3）不計繩重和摩擦，F(xiàn)=（G物+G輪）=（900N+100N）=500N，W總=FS=500N4m=2000J答：（1）滑輪組的機械效率是80%；不計繩重和摩擦，則動滑輪重為100N；（3）拉力在這一過程中所做的功是2000J3、（1）7.92104J（2）90.9（3）12s（4）1.56104W 4、 解：（1）由F=（G+G動）可知，G動=3FG=3200N480N=120N；（2）物體移動的速度：v=0.1m/s；自由端移動的速度：v=3v=30.1m/

20、s=0.3m/s；（3）若重物再增加150N，要使重物勻速上升，作用在繩自由端的拉力：F=（G+G動）=（480N+150N+120N）=250N答：（1）動滑輪重為120N；（2）繩自由端的移動速度為0.3m/s；（3）若重物再增加150N，要使重物勻速上升，作用在繩自由端的拉力至少為250N5、 解：（1）圖中動滑輪有2股繩子，所以動滑輪總重G動=2FG物=2300N500N=100N；（2）拉力F所做的功W=FS=300N1.2m2=720J，拉力F的功率P=72W；（3）當(dāng)拉力F最大時，重物的重量G物最大=2F最大G動=2500N100N=900N，所以當(dāng)拉力最大時滑輪組的機械效率=1

21、00%=100%=90%答：（1）動滑輪總重是100N；（2）拉力F做功的功率是72W；（3）當(dāng)拉力最大時滑輪組的機械效率是90%6、 (1)90W（2分） (2)126KG（2分） (3)500N（2分） 7、解：8、解：（1）由乙圖可得，20s拉力做功：W總=800J，做功時間t=20s，拉力的功率：P=40W；（2）由v=可得，土上升的高速：h=vt=0.25m/s20s=5m，有用功：W有=Gh=100N5m=500J；滑輪組的機械效率：=100%=100%=62.5%；（3）由題知，n=2，則繩端移動的距離：s=nh=25m=10m，由W=Fs可得，拉力的大?。篎=80N答：（1）拉

22、力的功率為40W；（2）滑輪組的機械效率為62.5%；（3）拉力的大小為80N9、360J 42W 85.7 10、（1）2000J（2）2400J（3）120W（4）83.3% 11、（1）200N（2）3000 J12、解：（1）有用功：W有=Gh=760N10m=7600J（2）貨物運動的時間t= = =20s根據(jù)圖乙可知，此時拉力做的總功是8000J所以其機械效率是：= = 100%=95%（3）額外功，動滑輪的重 (其它方法正確也可)13、(1)100N (2)500 N (3)W有用 G1h W總 (G12G輪)h (W有用/ W總)100% (G1/G12G輪)100% (800

23、/8002100)100% 80% 14、15、 16、解：（1）s人=ns泥=30.3m/s=0.9m/s （2）由乙圖可知： 17、解:（1） G=mg =60kg10N/kg=600N (1分) （2）V繩=3 V物=30.1m/s=0.3m/s (1分) P=FV繩=50 N 0.3m/s =15W (1分) （3） 1min=60s S物=V物t=0.1m/s60s=6m (1分) =0.2G=0.2600 N=120N (1分)W = f s = 120N6m =720J (1分) （4）W有= f s=120N6m =720JS繩=V繩t=0.3m/s60s=18m W總=FS繩

24、=50 N18m =900 J (1分)= W有/W總=720J/900J=80 (1分)評分說明：其它做法只要正確也得滿分 計算性錯誤不累積扣分 18、（1）8X103N （2）5X103N (3)0.2m/s (4)80% 19、20、 21、解：（1）由圖乙可知，當(dāng)f1=200N時， W有用1 = fs 由于不計繩重及繩與滑輪間的摩擦 W額外 = G動s W總1 = fs+ G動s G動 = 200N （2）當(dāng)時， f2 = 800N W有用2 = f2s = 800N2m = 1600J 另解：當(dāng)時， f2 = 800N （3）由圖乙可知，當(dāng)f3=1600N時，繩子剛好被拉斷，由于不計

25、繩重及繩與滑輪間的摩擦，且物體做勻速直線運動 繩b承受的最大拉力 因為人的重力為500N，豎直勻速拉動，所以繩子對人的最大拉力為人的重力，根據(jù)力的作用是相互的，故人給繩子的最大拉力為500N，由于繩子b承受的最大拉力大于人給繩子的最大拉力，所以該同學(xué)不能拉斷繩子b 。22、(1)v = h/t = 2m/10s = 0.2m/s (2)W = Gh = 120N2m = 240J(3) = Gh/F3h = 120N/ (50N3) = 80 （每問一分）23、24、（1）（2）（3）P=FV=80W25、(1)物體上升的高度hs/n=6m/3=2m 1分故物體上升的速度v=h/t=2m/2s

26、=1m/s 2分 (2)W有用=Gh=300N2m=600JW總= W有用/=600J/80%=750J由W=FS可得：F=W/S=750J/6m=125N 3分 (3) W額外= W總- W有用=750J-600J=150J 1分答：（1）物體上升的高度是2m，上升的速度是1m/s；（2）人的拉力為125N；（3）所做的額外功是150J。26、（1）鑄鐵球浸沒在水中時： (1分)（2）鑄鐵球浸沒在水中和完全露出水面后，對物體和動滑輪受力分析如圖甲、乙所示。 （圖1分）2F1=G + G動F浮=1400N + G動 200N=1200N+ G動 2F2=G + G動 =1400N+ G動 解得

27、：G動300N （1分）（3）由PF2 v繩 則：v球=0.2m/s （1分） 27、 28、解：以物體M為研究對象，受力分析如圖甲所示；以動滑輪A為研究對象，受力分析如圖乙所示。F浮=gV排=1.0103kg/m310N/kg0.02m23m=600NGM=MGVM=4.5103kg/m310N/kg0.02m23m=2700N由圖甲可知：T=2100N由電動機的輸出功率為480W恒定不變可知： =W有/W總=T/3F=2100N/3800N=87.5%（其他解法正確均得分）29、解：（1）物體A受到的浮力F浮為：來源:學(xué)*科*網(wǎng)F浮=水gV排=10103kg/m310N/kg100103m3=1000N （2分）（2）拉力F移動的距離S為：S=2h=22m=4m，拉力F所做的總功W總為：W總=FS=5000N4m=20000J （1分）則拉力F做功的功率P為：P=10000W （1分）（3）物體A的重力G為：G=物gV物=90103Kg/m310N/Kg100103m3=9000N， （1分）滑輪組的機械效率：=100%=100%=100%=1