1、1机械效率计算题1.用图 6 所示的滑轮组提升重物，已知物体重为 200N，人用 125N 的拉力向下拉动绳子，5s 内可使物体匀速上升 2m 求：（1）拉力所做的功和拉力的功率；（2）滑轮组的机械效率答案：（1）W=500J P=100W （2）80%2如图所示为一款塔式起重机，工作电压为 380 伏。当起重机吊起 500千克重物以 1 米/ 秒速度匀速上升 20 米时，工作电流是 18 安；当起重臂水平旋转，带动重物在 8 秒内移动 16 米时，工作电流是 5 安。(1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该 _(填 “增加”或“ 减小”)。(2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和
2、起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到 0.1) 。答案：增加；110 5J；62.1%3如图所示，工人用滑轮组提升重 240N 的物体，所用的拉力为 150N，物体在 5s 内匀速上升 lm求：(1)有用功；(2)滑轮组的机械效率；(3)拉力的功率答案：240J ；80%；60W4随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重 600N 的装修材料运送到 6m 高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图 20 甲所示的材料搬运方案 (其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为 250N，不计绳重及摩擦)
3、(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力 ?(2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒( 图 20 乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确(3)求两种方案的机械效率之比 ?2(4)综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些 ?说明理由答案：5. 如图 22 所示装置 ，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为 800N 的货物提至高处，人对绳的拉力 F1 为 500N，货物在 1min 内匀速上升了 5m。 （1）请在图上画出绳子的绕法；（2）求滑轮组的机械效率；（3）如果重物是 600N，要把重物提升 5m，求拉力做
4、的功。答案：（1）绕法如图 4 所示 2 分图 20G图 223（2） 100% 100%总有WSFGh1 100% 80% 2分 1058（3）G 动 2 F1G 物 2500800200N F2( G动 G物 )2 （600+200）2 N400N W40052 J4000 J 2分 6工人用如图所示的滑轮组提升重物，在 10s 内将 240N 的物体匀速提升 2m，已知工人的拉力为 100N 不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率； （2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升 300N 的重物，拉力应为多大？答案：7、 2009 年入夏以来，我省滇西地区出现了百年不遇的特
5、大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为 15kw 的抽水机，把水抽到距水面 10m 高的蓄水池中，抽水机 30 分钟刚好将容积为 18m3 的蓄水池抽满，求：（1 ）抽水机对水做的功；（2 ）抽水机的效率；（3 ）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。答案：1.8105J ；67% ；随手关水龙头；一水多用等G 图 448. 第 41 届世界博览会于 2010 年 5 月 1 日至 10 月 31 日在我国上海举行，世博会的主题是“城市，让生活更美好” 在场馆和楼房建设工地上， “塔吊”是常见的一种起重设备，如图 19 所示是“塔吊”的示意图. 假设某塔吊配置的
6、电动机铭牌上标有：额定电压 380V， 额定功率 38kW，线圈电阻 0.4在一次吊起重物时，电动机正常工作 20s，把重物吊起20m求：（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为 80%，则被吊重物的质量为多少 t？ 答案：解:(1)由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即 P=38kW=3.8104W，工作时间 t=20s，所以电动机消耗的电能为：W=Pt . (1 分)=3.8104W20s=7.6105J (1 分)(2) 电动机正常工作时的电流：I= =43.810=100A (1 分)
7、PU线圈产生的热量：Q=I 2Rt=(100A)20.420s =8104J . (1 分)(3)电流产生热量消耗的电能 W1=Q =8104J，电能转化为机械能的总量为 W 总 =W-W1=7.6105J-8104J=6.8105J (1 分)因为 = 有 用总 = Gh总 . (1 分)即 80%= 5206.81Jm解得 G2.7210 4N (1 分)所以，重物的质量为：m= g= 2.701/k=2.72103kg=2.72t . (1 分)9.某学校为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离
8、) 型号 ZGD 扬程 50m吸程 20m 电压 220V频率 50Hz 功率 1.5kW 5(1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明.(2)该水泵连续正常抽水 1h，把水抽高了 50m，水泵对水做了多少功？此时水泵的效率是多少？ (g 取 10N/kg)答案： (1)错误的参数是：吸程 20m 一标准大气压能把水压上的高度 h= p水 g= =10.13m 20m 1.013105Pa1.0103kg/m310N/kg(2)水泵 1h 抽水体积 V=8m3 水泵 1h 抽水质量 m=V=1.0103kg/m38m3=8103kg 水泵抽水 1h 对水做的功 W=G
9、h=mgh=8103kg10N/kg50m=4106J 水泵抽水 1h 消耗的电能 W=Pt=1.5103W3600s=5.4106J 水泵的效率 = 100%= 100%74.1%WW 4106J5.4106J10如图所示，小明同学用动滑轮提升 900N 的木箱，木箱以 05ms 的速度匀速上升 2m，所用拉力 F 的大小为 500N(不计绳重和摩擦 )(1)拉力 F 做功的功率是多少 ?(2)动滑轮的机械效率是多少 ?答案：500W；90%11滑轮组在建筑中应用广泛，如图 15 所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为 90kg 的重物提高 5m，所用的拉力是 600N。求：（
10、1）该重物受到的重力；（2）工人通过滑轮组所做的有用功；（3）工人做的总功；（4）滑轮组的机械效率。答案：9000N；4500J；6000J；75%12如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N 的箱子匀速提升 5m，动滑轮的质量为 8kg，不计绳重和摩擦，取 g=10N/kg(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大 ?(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少 ?答案：解：(1)滑轮组绕线如图所示(2)人对绳子的拉力 )(21动箱 GF流量 8m3/h 绝缘 E 级图 15题 24 图6N290kg)/18N50
11、(21(3)提升过程的有用功 W 有 =Gh总功 W 总 =Fs=F2h 机械效率 %10总有%2.8610mN295FsGh(答 ，同样给分) .861051013如图所示，斜面长 S=10m，高 h=4m用沿斜面方向的推力F，将一个重为 100N 的物体由斜面底端 A 匀速推到顶端 B运动过程中物体克服摩擦力做了 100J 的功求：(1)运动过程中克服物体的重力做的功；(2)斜面的机械效率；(3)推力 F 的大小答案：(1)400J (2)80 (3)50N14湛江港一装卸工人用如图 1l 所示的滑轮组匀速提升质量为 80 kg 的货物，所用的拉力 F 为 500N，绳子自由端在 50s
12、内被匀速拉下 4m，求：(g 取 10Nkg)(1)提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为 004m 2，求货物对地面的压强(2)提升时绳子自由端的速度(3) 拉力 F 的功率(4) 此滑轮组的机械效率答案：(1)货物对地面的压强 P=F/S=mg/S=80kg10N/kg/0.04m2=2104Pa(2)提升时绳子自由端的速度 v=s/t=4m/50s=0.08m/s(3)拉力 F 的功率 P=Fv=500N0.08m/s=40W(4)此滑轮组的机械效率 =W 有用 /W 总 =mg/2F=80kg10N/kg/2500N=80%15. 2009 年秋季以来，我国西南部分地区遭遇严重旱灾
13、，不少地方不得不靠打深井取水。如图 11 所示，小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水，若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为 4Kg，水桶容积为 20L。当盛满水的桶从水中慢慢提升（桶始终未出水面）时，小明对绳的拉力为 F=25N。不计绳子重量和摩擦，水的密度是 1.0103 Kg/m3，g 取 10N/Kg.试求：（1）动滑轮有多重？（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率有多大？（3）水桶被提离井中水面后，以 0.2m/s 的速度匀速竖直上升，小明对绳子自由端拉力的功率多大？答案：（略）716 (用如图所示的滑轮组去拉物体 A，已知 A 物质的密度是 2 103kgm3，底面积是0
14、 3m3，重力为 600N。物体 A 在 F=100N 的拉力作用下，沿水平方向匀速前进了 2m。(g取 10N kg)求：(1)物体 A 对水平地面的压强是多少?(2)物体 A 的体积是多大?(3)若该装置的机械效率为 80，物体 A在水平方向上受到的阻力是多少解：(1)物体 A 在水平地面，F=G=600N (1 分)1 7、如图 10 所示，要把一个质量是 450kg 的贵重物品 A 沿水平地面移动1 00m，为保护该物品，工人把它放在一个质量是 50kg 的木板 B 上，然后用了 F=400N 的水平拉力将木板 B 沿直线匀速拉动，直至终点。(提示：滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比)
15、 (1)在匀速拉动 B 的过程中，A 、B 之间的摩擦力是多少?(2)计算拉力 F 做的总功是多少焦耳?(3)在拉力 F 做功的过程中，机械效率是多少?(1)0 (1 分)(2)W 总 =FS=400100=4104(J) (2 分)(3)滑动摩擦力的火小与压力的人小成正比， GF有 有总 总 ，即 910FA有 总 总有 总 (1 分)901S有总 (1 分)型号 额定电压 额定功率DJ 220V 0.8kW818.建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到 10m 高处。姜荣同学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重 l00N。工人利用该装置每次提升一块重 900N 的建材，该工人拉绳子的速
16、度是 0.8ms ，在施工过程中：(1)该工人提升建材时的有用功率是多少?(2)该装置的机械效率是多少?(不计绳重和摩擦)(3)孙萍同学想用电动机做动力替代人工作，将该装置改造成简易的起重机(吊起物体的速度限定在 0.4ms)。她到仓库找到了两台电动机，铭牌上的部分数据如下表所示，她要选用其中的一台。请你帮助选择，就你所选的电动机，说明如何使用该装置才能做到合理配置。19如图 14 所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼 A 中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料的质量为 280kg，拉力 F 将它以 0.5m/s 的速度匀速提升到 10m 的高度，拉力 F 的功率
17、为 2kW。不计摩擦及钢丝绳、动滑轮的重。求：（1 ）拉力 F 对所提升的建筑材料做的功是多少？（2 ）罐笼 A 的重力是多少？（3 ）提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？23 （ 1）G 材 =m 材 g=280kg10N/kg=2.8103N （1 分）W=G 材 h=2800N10m=2.8104J （1 分）（2 ） P=FvDJ 220V 3.0kWAF 图 149F= Pv=3210W.5m/s=2103N （1 分）GA=2FG 材 =22103N2.810 3N =1.2103N （1 分）（3）W 总 =FS=2103N20m=4104J （1 分） = 4.810J有
18、70%20 2010 年 5 月 18 日国际博物馆日，广东南澳海域的“南澳 I 号”水下考古发掘现场，成为了本处度由国家文物局主办的“文化遗产博览月“开幕地点，如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片，问：用声呐探测到沉船的回声时间是 0。04s,沉船在水下的深度为多少？（声音在海水中的传播速度 1450m/s）海水对沉船的压强为多少？（不计沉船的高，海水的密度约为）己知动滑轮及附属部件的总重为 3000N，将一重为 4000N 的货箱匀速打捞水面时，每根钢绳的拉力 F 为多大？若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为 5000N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达
19、多少？（不计摩擦和钢绳重）W 总绳1021.打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械.图甲是落锤式打桩机实物图.桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩.其原理示意图如图乙所示.已知桩锤的质量 M=400Kg，桩锤底面积 S1=0.1m2，桩的顶面积 S2=0.04 m2.g取 10N/ Kg.（1 ）若桩锤自由下落打在桩上的瞬时压力位F=2.0103N，求此时桩锤对桩的压强.（2）若卷扬机把桩锤匀速提升 1.8m.，所用时间为 2s，在此提升过程中卷扬机的效率为60，求卷扬机的功率.解：32如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N 的箱子匀速提升 5m，动滑轮的质
20、量为 8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?解：(1)滑轮组绕线如图所示 (2 分)(2)人对绳子的拉力(2 分)(21动箱 GF(1 分 )N290kg)/18N50(3)提升过程的有用功 W 有 =Gh (1 分)总功 W 总 =Fs=F2h (1 分 )机械效率 %10总有(1 分)%2.8610mN295FsGh(答 ，同样给分) .861051022如图所示，斜面长 S=10m，高 h=4m用沿斜面方向的推力 F，将一个重为 100N 的
21、物体由斜面底端 A 匀速推到顶端 B运动过程中物体克服摩擦力做了 100J 的功求：(1)运动过程中克服物体的重力做的功；11(2)斜面的机械效率；(3)推力 F 的大小(1)400J (2)80 (3)50N23某型号挖掘机的实物图(甲) 和作业范围图(乙)以及部分相关数据表，如下图所示。挖掘机在 4s 内将装满铲斗的密度为 1.6l03kgm 3 的泥土，从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。 取g=10Nkg，求：（1 ）挖掘机静止在水平地面上不工作时（如图甲） ，对地面的压强。 （2 ）铲斗内泥土的质量。（3 ）移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功。（4 ）移送泥土的过程中
22、，发动机的总功率是40kW，此过程挖掘机的机械效率。解：（1）压强 P= =1.25104Pa（2 分）2m4kg/N105SgGF（2 ）泥土的质量 m= 1.6103kg/m30.5 m3=800kg（2 分）V（3 ）对泥土做功 W 有 =Gh=mgh=800kg10N/kg（3m+5m）=6.410 4J （2 分）（4 ）挖掘机的发动机 4s 内做的总功 W 总 =Pt=4104W4s=1.6105J （1 分）项 目 数值整机质量（kg） 5000标准斗容（m 3） 0.5A 最大挖掘深度（ m）3B 最大卸料高度（ m）5两履带与地面接触的总面积（m 2）4甲 乙AB12挖掘机的
23、机械效率 （2 分）%40J16.5总有W24. 如图 17 所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用 400 N 的拉力 F 在 1 分钟内将总重为 900 N 的泥土匀速提升 5 m。在这段时间内：（1）拉力 F 所做的有用功是多少？（2）拉力 F 做功的功率是多少？（3）滑轮组的机械效率是多大？解：（1）拉力 F 所做的有用功为：W 有 =Gh=900N5m=4500J -（2 分）（2）拉力 F 移动的距离 S 为：S=3h=35m=15m拉力 F 所做的总功为：W 总 =FS=400N15m=6000J -（1 分）则拉力 F 做功的功率 P 为：P=W 总 /t=6000J/60s=100W -（1 分）（3）滑轮组的机械效率为：=W 有/ W 总 100%=4500J/6000J100%=75% -（2 分）
