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

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则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图：

（2）TW总=FS=600N<1.5m=900J;

•••P=W/t=900J/10s=90W

（3）TS=nh;•n=S/h=15m/05m=3;

由n=G/nF得：

G=nnF=70%<3X600N=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2.8X103kg/m3，每块大理石的体积是1.0<10-2底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：

G=mg=Hg=2.8103Kg/m31.010^m310N/Kg=280N

（2分）

（2）升降机一次能提起的大理石块数：

能提起的大理石总重量

每块大理石重量

32000N-400N

280N

（1分）

（1分）

⑶钢丝绳端移动的距离：

^3^315m=45m

把货物提升15m做的功：

W=Fs=2000N45m=9104J

3.（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高

的拉力为500No

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。

（4）

解：

从图可知，n=2,

S=2h=2X5m=10m;

（1）F=500N,S=10m,

•/W=FS

•••拉力做的总功为：

W^=FS=500NX10m=5000J;

（2）G=800N,h=5m,

•/W=FS

•••对物体做的有用功为：

W有用=FS=Gh=800NK5m=4000J;

（3）Tn=V有用/Q总

•该滑轮组的机械效率为：

n=W有用/Q总X1OO%=4OOOJ/5000Jx100%=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8x10-3m3,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3n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）p=m/V=2.5x103kg/m3（1分）

（2）W、=Fh=250x3=750J（1分）

（3）W有=Gh=20x10NX3m=600J（1分）

n=VW/W、=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=0.6mF2=1oJ^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：

21世紀教育网

16.（I•sjh3C（,=門”？

tm•++…………皿》（］分）

（2）/-,-（fM*cos30,J=F*OX*sin3nu—M分）

（1分）

3N的物体匀速

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

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）

有用功W有=Gh=1.5J（1分）

机械效率n=（W有/W总）X100%（1分）

代入数据得n=62.5%（1分）

如图所示（2分）

（1）

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

小明拉动拉力器的功率P;

小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功;在小明锻炼过程中拉力器的机械效率根据题意有：

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：

配重

（1）

（2）

（3）

（1）

Fh=Pt

解①代入数据得：

P=250W

（2）由功的原理和功能关系有:

W有用二mgh

Fh

Wf訥总—W有用

（3）根据题意有:

联解③④⑦代入数据得：

8.（2013?

衡阳）某物体在竖直方向受到气阻力不计）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.

=80%

90N的拉力，以0.2m/s的速度匀速向上运动.

（空

解：

（1）•••V=,

•••物体上升的距离：

s=vt=0.2m/sxi0s=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/sX10s=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=10N0m=6OJ,

••川有用

-n=—,

W

•W有用=nW=60J>80%=48J,

有用功率P=亍=、8W；

t10s

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O—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8X

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）p=m/V=2.5X103kg/m3（1分）

（2）W、=Fh=250X3=750J（1分）

（3）W有=Gh=20X10NX3m=600J（1分）n=VWW、=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）t10m50s1分

v0.2m/s

W总二FL-600N10m=6000J

^W.6000J.12Wt50s

⑵W有=Gh=800N6m=4800J

二叫100%二^800^100%=80%

W总6000J

⑶W额=W总-W有-6000J-4800J-1200J

答：

略。

嗨=123

L10m

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

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n

⑵货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。

30N,货物重360N、

答案:

41i秒肉货物升高的窩度hTBtm

W«=Pi1=lSQU

黑g*-Gh/P*t=3WNxO.3WlSOJ-6O5<（2>g*S±fl3m的时闻i=hAri=3m4）.Ws=lfc

・■・W羊云P^t=!

8mite=180QJ

Ww=Gh=3OJx3in=l（mi

提升动魁&做的功W^=Gab=30Nx3m-90J

:

克殒摩擦力做拘功Wf=Wa-W科f产心他

12.（2013年河北省）如图16所示，重为1140N面的接触面积为

1.5

体，

求：

X03cm2。

工人师傅用600N的力匀速提升物物体的速度为0.2m/s。

（不计摩擦及绳重）

（1）工人师傅拉绳的功率；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）体重为450N的小明用此滑轮组提升物

动，物体对地面的最小压强为多大。

37.解：

（1）拉力的功率：

Fs

Fv绳=600N20.2m/s二240W

T分

・1分

的物体，它与水平地

I分

体，但物体没有被拉

tt绳

（2）滑轮组的机械效率：

=W有用GhGh1140N95%

W总FS绳F汇2h600Nh2

（3）由于忽略摩擦及绳重，2F=G+G动

动滑轮重：

G动=2F-G=2800N-1140N=60N

绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力：

F拉=2G人-G动

滑轮组提升物体的拉力：

卩拉=G-F支

物体受到的支持力：

F支=G+G动-2G人=1140N+60N-2X450N=300N

物体对地面的最小压强：

p=空=空300N2=2.0103Pa

SS0.15m

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、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

滑轮

iftION

耐f-'T<悴甲20斗

W^=G砂h

=170N86m

=1020J

（2

（2）第二种情况所做的额外功

W额外=（G桶+G砂）h

（20N+10N86m

=180J

（2

（3）第二种情况下的机械效率为

W有页10000

1000。

W有W总

10000

8500

（2

（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=2X5m=10m;

（1）F=500N,S=10m,

•/W=FS

•••拉力做的总功为：

W^=FS=500NX10m=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;

（3n=W有用/Q总

•该滑轮组的机械效率为：

n=W有用/Q总X100%=4000J/5000Jx100%=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2.8X103kg/m3,每块大理石的体积是1.0X10-2底则每块大理石

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？

0

（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？

..33-23

G=mg=-Vg=2.810Kg/m1.010m10N/Kg=280

（2分）

（2）升降机一次能提起的大理石块数:

能提起的大理石总重量n二

每块大理石重量

二32000N-400N_20块

280N

（1分）

（1分）

（1分）

⑶钢丝绳端移动的距离：

s=3h=315m二45m

4

把货物提升15m做的功：

W=Fs=2000N45m=910J

44

rW910J910J…c

P1500w

t1min60s

（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）t=§呃50S1分

v0.2m/s

W总二FL=600N10m二6000J1分

=600^=120w

t50s

（2）W有=Gh=800N6m=4800J

W有4800J八

有100%100%=80%2分

W总6000J

⑶W额=W总-W有二6000J-4800J-1200J1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:

I/Ji

29*帕⑴黠躺公刘‘町和潯制锻的丽功为：

%・Gk・nnH-ZMKgXlON/KgXSm-LOXlfl1]G分）

fl力F«W功出严F产则MX湎X3R,2XIW（?

州

㈱l枷斛*加广詐拎;器關妙（2的

训1>In1!

⑵血卿公利軌越tw躺则加P■宁■哙・一（2和

⑶辦阳魚£1鼬據凱助朋绷&加冰魏則瞰般战力闇蝮辭釧稣tramsm总脚㈱w*期腳tiwM«*t）—«#）

（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

答案：

17•解:

（3）如果减少钩码的个数，滑轮组的机械效率会如何变化？

（1）由图可知，n=3F=（Gi+G）/3Gi=3F—G……（3

⑵滑轮组机械效率n=（W有/W总）X100%=（GH/3FH）X100%=（G/3F）X100%……（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）

W=Gh

=mgh

=50kg10N/kg90m

4

=4.510J

4.5104J

3060s

=25W

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）长度为0.1m，由于杆OP与水平方向成30°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：

FpOPcos300=Fa（OMvt）cos300

Fa=mg

（2分）

（2分）

FPOP=mg（OMvt）

⑵重力做的功

（3分）

WG=mgh=mgvtsin300=1100.02400.5J=4J

⑶重力做功的功率

（3

WG4

PW=0.1W

t40

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?

33.

（1）物体沿门|11=曲的速度为：

v=-（I分）

v-=Xmls<15H

§5

（2）拉力F移动距离为*=2xL—2x5/»=10zw（1分）

r

（3）拉力做功为；齐工Fx»=50Nxl0册兰50（U<1分）

拉力的功率均：

Pp=―—Cl分）

P卜、二二lOOwfI分）

5-\

（4）f『用功为*-G\h-\00Nx3/7；-300J（I分）

拉力的机械效率为：

_3QQJ

~500J

=右0%