机械效率总复习难题.doc

1、1 甲、乙两个形状相同的容器，开口都向上，现倒入部分水，如图 10 所示，如果将两块完全相同的金属块用细线系着分别浸入同样的深度，这时两容器水面相齐平。如将金属块匀速提离水面，则做功多的是( )( A) 甲 (B)乙 (C)一样多 (D)无法判断2 某人站在岸上利用滑轮组使停泊在水中的船匀速靠岸，已知滑轮组由两个定滑轮和两个动滑轮组成（滑轮重不计），如图所示，船重 1.02 ，船移动时受到水的阻力是船重的 0.01 倍，人水平拉绳的力为 240N，船靠岸的速度为 0.72km/h。求（1）滑轮组的机械效率。（2）人拉绳子的功率及人对船做的有用功率。3 随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的

2、住房条件也得到了很大改善，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）(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（如图乙所示）是否会更省力一些请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在图乙中绕上绳子，并求出小明爸爸的方法中拉力的大小？(3)求两种方案的机械效率分别为多少？(保留 1 位小数)(4)综合分析评估这两个方案，你认为哪个方案更好一些？说明

3、理由，4（ 2011通 州 区 二 模 ） 如 图 所 示 ， 牵 引 车 通 过 滑 轮 组 匀 速 打 捞 起 矿 井 中 的 物 体A， 在 被 打 捞 的 物 体 没 有 露 出 水 面 之 前 ， 牵 引 车 控 制 绳 子 自 由 端 ， 使 物 体 A 以0.4m/s 的 速 度 匀 速 上 升 ， 牵 引 车 对 绳 的 拉 力 为 F1， F1 的 功 率 为 P1； 当 物 体 A 完全 露 出 水 面 后 ， 牵 引 车 控 制 绳 子 自 由 端 ， 使 物 体 A 以 0.3m/s 的 速 度 匀 速 上 升 ，牵 引 车 对 绳 的 拉 力 为 F2， F2 的 功

4、 率 为 P2， 且 P1=P2 已 知 动 滑 轮 重 200N， 物 体A 完 全 露 出 水 面 后 滑 轮 组 的 机 械 效 率 为 75%（ 若 不 计 摩 擦 、 绳 重 及 水 的 阻 力 ， g取 10N/kg） ， 则 （ ）A 物 体 A 的 质 量 是 50kgB 物 体 A 的 体 积 是 0.2m3C 物 体 A 的 密 度 为 3103kg/m3D 物 体 在 水 中 匀 速 上 升 时 滑 轮 组 的 机 械 效 率 为 75%5 用一个机械效率为 70的滑轮组，将重为 2240N 的重物提起，所用的拉力为 800N，则滑轮组至少由（ ）组成A1 个定滑轮和 1

5、 个动滑轮。 B2 个定滑轮和 2 个动滑轮C1 个定滑轮和 2 个动滑轮。 D2 个定滑轮和 1 个动滑轮6 为了将放置在水平地面上、重 G=100 N 的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力 F 拉绳时，重物的速度 和上升的高度 h 随时间 t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积 S=510-2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：（1）在 23s 内，拉力 F 的功率 P 及滑轮组的机械效率 。（2）在 12s 内，拉力 F 做的功 W。（3）在 01s 内，重物对地面的压强

6、p。7 今 年 是 奥 运 年 ， 暑 假 里 我 们 可 以 坐 在 家 中 观 看 奥 运 比 赛 直 播 奥 运 选 手 中 也 不 乏 荆州 运 动 健 儿 ， 我 省 女 子 举 重 选 手 田 源 就 是 奥 运 冠 军 的 有 力 争 夺 者 右 图 是 世 界 冠 军田 源 比 赛 时 的 图 片 下 列 有 关 她 比 赛 的 一 些 说 法 ， 你 认 为 正 确 的 是 （ ）A 她 在 抓 举 时 把 杠 铃 从 地 上 举 到 头 顶 的 过 程 中 没 有 做 功B 她 在 挺 举 时 把 杠 铃 举 过 头 顶 稳 稳 地 停 留 了 3 秒 钟 ， 在 停 留

7、过 程 中 她 做 了 功C 她 把 杠 铃 稳 稳 举 起 停 留 在 空 中 时 ， 人 对 杠 铃 的 支 持 力 和 杠 铃 的 重 力 是 一 对 平 衡 力D 她 站 在 世 界 冠 军 的 领 奖 台 上 ， 受 到 的 重 力 与 支 持 力 是 一 对 相 互 作 用 力8 学校新近买了 30 套总质量为 300kg 的物理实验器材，每套一箱现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到 14m 高的物理实验室(1)该实验员需要做多少功?(不考虑他克服自身重力所做的功)(2)假设他身体可以提供的功率 P 如图那样取决于所搬运物体的质量 m，若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬

8、运的箱子数应为_个(3)不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。9（ 2011绍兴）学校新近买了 30 套总质量为 300 千克的实验器材，每套一箱实验员需要把这批实验器材搬运到 15 米高的实验室1 该实验员在搬运中，对实验器材总共做功焦 ；（2）假设他身体可以向外提供的功率 P 与所搬运物体的质量 m 的关系如图所示，每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间 t 与所搬运物体的质量 m 关系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到开始搬运处，所用最短时间为秒（计算结果精确到0.1） 搬运质量 m/kg 10 20 30 时间 t/s 40 60 7010如图 1 所示

9、，某桥梁工程部门在一次工程作业中，利用汽车将重为 G，高为 h0 的柱形实心铁块，从水深为 h1 的河底竖直打捞上来。汽车速度为 ，且保持恒定。水的密度为 0，铁的密度为 1。不计滑轮的摩擦和绳重，不考虑水的阻力和物体排开水的体积对水面高度的影响。请完成下列有关分析和计算。（1）铁块上升过程中所受浮力的最大值；（2）推导出自铁块上表面与水面相平升至整体刚露出水面的过程中，绳子的拉力随时间变化的关系式（从铁块上表面与水面相平时开始计时） （3）在图 2 中，定性画出铁块自河底升至滑轮处的过程中，绳子拉力的功率 P 随铁块上升高度 h 变化关系的图象。图图11 如图所示，质量为 1kg 的小球从斜

10、面顶点 A 经 B 点滚动到 C 点，已知 AB=BC=2m，AB段与水平面的夹角为 30在整个运动过程中，小球的重力对小球做的总功是A.2J B.1J C.9.8J D.39.2J12（ 2012怀 柔 区 一 模 ） 如 图 甲 所 示 ， 某 工 地 用 固 定 在 水 平 工 作 台 上 的 卷 扬 机 （ 其内 部 有 电 动 机 提 供 动 力 ） 通 过 滑 轮 组 匀 速 提 升 货 物 为 监 测 卷 扬 机 的 工 作 情 况 ， 将固 定 卷 扬 机 的 工 作 台 置 于 水 平 杠 杆 的 A 端 ， 杠 杆 的 B 端 连 接 有 配 重 C， 其 下 方 与压 力

11、 传 感 器 相 接 触 ， 杠 杆 AB 可 绕 转 轴 O 在 竖 直 平 面 内 自 由 转 动 当 卷 扬 机 提 升G1=1450N 的 重 物 以 速 度 v1 匀 速 上 升 时 ， 卷 扬 机 的 拉 力 为 F1， 滑 轮 组 的 机 械 效 率为 1， 压 力 传 感 器 显 示 其 对 配 重 C 的 支 持 力 为 N1； 当 卷 扬 机 提 升 重 为 G2 的 重物 以 速 度 v2 匀 速 上 升 时 ， 卷 扬 机 的 拉 力 为 F2， 滑 轮 组 的 机 械 效 率 为 2， 压 力传 感 器 显 示 其 对 配 重 C 的 支 持 力 为 N2 拉 力 F

12、1、 F2 做 功 随 时 间 变 化 的 图 象 分 别如 图 乙 中 、 所 示 已 知 卷 扬 机 及 其 工 作 台 的 总 重 为 500N， 配 重 C 所 受 的 重力 为 200N， 4 1=3 2， 88 1=87 2， 5AO=2OB 杠 杆 AB 所 受 的 重 力 、 绳 的 质量 和 滑 轮 与 轴 的 摩 擦 均 可 忽 略 不 计 求 ：（ 1） 卷 扬 机 提 升 重 物 G2 时 的 功 率 ；（ 2） 动 滑 轮 所 受 的 重 力 ；（ 3） N1 与 N2 的 比 值 13 如 图 所 示 ， 物 体 A 的 质 量 mA=4kg， B 的 质 量 mB

13、=0.5kg， 物 体 A 恰 能 沿 着 水 平桌 面 向 右 做 匀 速 直 线 运 动 若 再 用 一 水 平 向 左 的 拉 力 F 将 物 体 A 沿 桌 面 向 左 拉 动0.1m 的 过 程 中 ， 拉 力 做 的 功 W= J（ 取 g=10N/kg） 14 如图所示，甲物体重 6N，乙物体重 10N，弹簧秤重力及摩擦均不计则当甲、乙两物体静止时，弹簧秤的读数为 N，绳子对乙物体的拉力是 N15 如 图 甲 所 示 ， 用 一 拉 力 传 感 器 （ 能 感 应 力 大 小 的 装 置 ） 水 平 向 右 拉 一 水 平 面上 的 木 块 ， A 端 的 拉 力 均 匀 增 加

14、 ， 0-tl 时 间 木 块 静 止 ， tl-t2 木 块 运 动 后 改 变 拉 力 ，使 木 块 t2 后 处 于 匀 速 直 线 运 动 状 态 计 算 机 对 数 据 拟 合 处 理 后 ， 得 到 如 图 乙 所 示 拉力 随 时 间 变 化 图 线 ， 回 答 下 列 问 题 ：（ 1） 当 用 F=5.3 牛 的 水 平 拉 力 拉 静 止 的 木 块 时 ， 木 块 所 受 摩 擦 力 大 小 为5.3牛 ； 若 用 F=5.8 牛 的 水 平 拉 力 拉 木 块 ， 木 块 所 受 摩 擦 力 大 小 为5.1牛 （ 2） 如 图 丙 所 示 ， 为 研 究 滑 动 摩

15、擦 力 f 大 小 与 接 触 面 受 到 压 力 FN 大 小 的 关 系 ，在 重 力 为 17 牛 的 木 块 上 每 次 增 加 1 牛 重 的 砝 码 ， 分 别 用 水 平 拉 力 F 使 木 块 作 匀速 直 线 运 动 实 验 测 量 数 据 如 下 ， 请 将 表 格 数 据 填 写 完 整木 块 对 水 平 面 压 力 FN（ 牛） 17 18 19 20 21水 平 拉 力 F（ 牛 ） 5.1 5.4 5.7 6.3（ 3） 请 用 力 的 示 意 图 画 出 图 丙 中 砝 码 受 到 的 力 16 某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示。图中水平杆 CD 与竖直杆

16、 EH、DI 组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮 Q 和安装在水平杆 CD 上的两个定滑轮组成。小亮以拉力 F1 匀速竖直提升物体 A 的过程中，物体 A 的速度为 1，滑轮组的机械效率为 A。小亮以拉力 F2 匀速竖直提升物体 B 的过程中，物体 B 的速度为 2，滑轮组的机械效率为 B。拉力 F1、F 2 做的功随时间变化的图像分别如图乙中、所示。已知： 1=32，物体 A 的体积为 VA，物体 B 的体积为VB，且 3VA=2VB，物体 A 的密度为 A，物体 B 的密度为 B，且 8A=7B。（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：机械效率 B

17、 与 A 之差。17 如图所示，重为 3.2104N 的卡车，经过一段水平路面，再以 9.6104W 的功率沿与水平地面成 30角的斜坡匀速向上爬行已知车轮与地面接触的总面积为 0.5m2，斜坡的机械效率为 80%。求卡车：（1）对水平路面的压强；（2）爬坡时的牵引力；（3）爬坡时的速度1 原因如下;当两金属块完全浸在水面以下时,甲乙两人做的功是一样多的,但题目要求是将金属块提离水面,也就是说将金属块完全提到水面以上, 与水面完全分开.此时,当金属块的上表面浮出水面以后,两个容器的水平面就要开始下降了, 但只要金属块没有完全离开水面,就有浮力存在.也就是说当金属块上表面浮出水面之后,哪个容器的

18、水面下降的多,哪个容器中的金属块受到的浮力就相对小一些,由图可知, 乙容器的上口横截面小于甲容器，当金属块浮出水面的瞬间，乙容器的水面下降的要多一些，综上所述。正确答案应为 B，乙2 分析：滑轮组上拉船靠岸的绳子段数 n5（1）船受到的阻力f0.01G0.01 1.02 ，人拉绳子自由端移动的距离是船移动距离的 5 倍，滑轮组的机械效率（2）船靠岸的速度绳子自由端移动的速度则人拉绳子的功率为人对船做功的有用功率为 3 F=210N250N 没有超过 ；165N；95.2% 90.9%；选择甲好是因为机械效率高，选择乙好是因为省力。4： 在 被 打 捞 的 物 体 没 有 露 出 水 面 之 前

19、 ， 不 计 摩 擦 、 绳 重 及 水 的 阻 力 ， F1=13（ G+G 轮 -F 浮 ） ，拉 力 功 率 ：P1=F1v1=13（ G+G 轮 -F 浮 ） v1，在 被 打 捞 的 物 体 露 出 水 面 之 后 ， 不 计 摩 擦 、 绳 重 及 水 的 阻 力 ， F2=13（ G+G 轮 ） =13（ G+200N） ， -拉 力 功 率 ：P2=F2v2=13（ G+200N） v2，此 时 ， =W有用W总=GhF2s=GhF23h=G3F2=75%， -将 代 入 得 ：G313(G+200N) =75%，解 得 ： G=600N，物 体 的 质 量 ：m=Gg=600

20、N10N/kg=60kg， -（ 1） P1=P2，13（ G+G 轮 -F 浮 ） v1=13（ G+200N） v2，13（ 600N+200N-F 浮 ） 0.4m/s=13（ 600N+200N） 0.3m/s，解 得 ：F 浮 =200N， F 浮 = 水 V 排 g， V 排 =F浮水g=200N1103kg/m310N/kg=0.02m3， 物 体 浸 没 与 水 中 ， V=V 排 =0.02m3， -（ 2）物 体 的 密 度 ： =mV=60kg0.02m3=3103kg/m3 -（ 3）物 体 在 水 中 匀 速 上 升 时 滑 轮 组 的 机 械 效 率 ， =G3F1

21、=G313(G+G 轮F 浮 )=600N313(600N+200N200N)=100%5 C6 解：（1）在 23s 内，重物做匀速运动， 3=2.50 m/s，拉力 F3=40 N，因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力 F 的作用点下降的距离是重物上升高度 h3 的三倍。 P= F33=100 W =（W 有用 /W 总 ）100%=Gh 3/（3F 3h3） 100% =83.33%；（2）在 12s 内，拉力 F2=50 N，重物上升高度 h2=1.25 m W=3F2h2 代入数据解得 W=187.5 J （3）设动滑轮重为 G 动 G 动 =3F3-G=20N 在 01s 内，拉力

22、 F1=30N。把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态。 支持力 F 支 =G+G 动 -3F1=30 N 重物对地面的压力 F 压 = F 支 =30 N P=F 压 /S=30 N/（510 -2m2）=600 Pa。8：（1 ）器材的重力：G=mg=300kg10N/kg=3000N，对器材做功：W=Gh=3000N14m=42000J（2）由 P-m 图像知，搬运 30kg 物体时，功率最大为 70W，此时做功最快30 套总质量为300kg 的物理实验器材，每套一箱，所以一箱 10kg，搬 3 箱最快（3）t=W/P=4200

23、0J/70W=600S9 总的思路是这样：分别计算搬箱上楼耗费的时间和下楼耗费的时间，然后时间相加进行比较。第二题：先计算除了搬箱子之外耗费的时间（下楼、抬起放下箱子）：首先容易知道每个箱子重 10kg题目只提供了一次搬 10、20、30kg 时搬箱子之外耗费的时间，因此只需分别计算一次搬一个、两个、三个箱子的情况一次一个箱子时，需要上下楼 30 次，每次 40s，可以看出用时为 3040=1200s一次两个箱子时，需要上下楼 15 次，每次 60s，可以看出用时为 1560=900s一次三个箱子时，需要上下楼 10 次，每次 70s，可以看出用时为 1070=700s接下来计算搬箱子上楼耗费

24、的时间又一次一个箱子时，功率为 40W，一次两个箱子时，功率为 60W，一次三个箱子时，功率为 55W把所有箱子搬上楼所需要做的总功为：300g15=4500g，取 g10 则总功为 45000J总功/功率可以算出搬箱上楼所耗费的总时间，和前面相对应的时间相加就得到三种方案分别耗费的时间，最终比较可得到最短时间10（ 1）由题意可知，铁块在未打捞出水面前，铁块受到的浮力最大 （2）（3）11 12 解：（1 ）由题意可知，卷杨机重为 m 机 g，被提升货物重为 mg.设动滑轮重为 G 动 ，对卷扬机进行受力分析可知：F 支 m 机 gF 拉 ，压力 NF 支对滑轮组进行受力分析，因绳重及滑轮的

25、摩擦均可忽略不计，所以有：F 拉 (mgG 动 )由题意可得： = =解得动滑轮重 G 动 800 N卷扬机对绳子的拉力 F1 (m1gG 动 ) = （320 kg10 N/kg800 N）800 N（2）第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率：= 100 = 100=80 。（3）由第（ 1）问可得 F2 (m2gG 动 )640 N因 P Fv ，且卷扬机拉动绳子的功率恒为 400W，所以前后两次提升货物过程中，货物竖直向上运动的速度之比为：13 解 ： 物 体 A 沿 着 水 平 桌 面 向 右 做 匀 速 直 线 运 动 ， 拉 力 和 摩 擦 力 是 一 对 平 衡 力 ，摩 擦 力

26、 ：f=GB=mBg=0.5kg10N/kg=5N，当 物 体 A 向 左 运 动 时 ， 拉 力 ：F=f+GB=5N+5N=10N，拉 力 做 的 功 ：W=FS=10N0.1m=1J故 答 案 为 ： 114 6 615 解 ： （ 1） 当 用 F=5.3N 的 水 平 拉 力 拉 静 止 的 木 块 时 ， 由 于 木 块 静 止 ， 所 以 木 块 所受 的 拉 力 与 静 止 木 块 所 受 的 摩 擦 力 平 衡 ， 所 以 f=F=5.3N由 乙 图 可 知 ， 当 物 体 做 匀 速 直 线 运 动 时 ， F=5.1N， 所 以 f=F=5.1N 当 F=5.8N 时 ，

27、物 体 将 做 加 速 运 动 ， 但 所 受 摩 擦 力 仍 为 5.1N（ 2） 在 研 究 摩 擦 力 大 小 与 所 受 压 力 关 系 时 ， 拉 动 物 体 做 匀 速 直 线 运 动 ， 所 以 摩 擦 力与 拉 力 是 一 对 平 衡 力 ， 因 此 f=F从 表 格 中 数 据 可 以 看 出 ， 拉 力 与 压 力 大 小 的 比 值 不 变 ， 即 摩 擦 力 与 所 受 压 力 的 比 值是 0.3所 以 摩 擦 力 Ff 大 小 与 接 触 面 受 到 压 力 FN 之 间 的 关 系 是 Ff=0.3FN， 当 FN=20N 时 ，摩 擦 力 Ff=0.3FN=0.

28、320N=6N（ 3） 砝 码 受 到 竖 直 向 下 的 重 力 ， 竖 直 向 上 的 支 持 力 ， 它 们 是 一 对 平 衡 力 ， 大 小相 等 ， 砝 码 受 力 示 意 图 如 图 所 示 故 答 案 为 ： （ 1） 5.3； 5.1 （ 2） 6. 0 （ 3） 砝 码 受 力 的 示 意 图 如 图 所 示 16 解：设物体 A 受的重力为 GA，物体 B 受的重力为 GB，动滑轮受的重力为 G 动 。匀速提升物体 A 时，以物体 A 和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图甲所示。匀速提升物体B 时，以物体 B 和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图乙所示。 由图甲、乙得

29、： 2F1=GA+ G 动 2F2=GB+ G 动 又因为 F1= F1 F2= F2 所以 = （1） 由题中 Wt 图像可知：P 1= =90W，P 2= =45W 由 = ， 1=32 解得： = （2） 由（1）、（ 2）解得： = （3） 由 GgV，3V A=2VB，8 A=7B 解得： = （4 ） 由（3）、（ 4）解得： G 动 = GA，G 动 = GB A= = = =70% B = = =80% B A=80%70%=10% 。17 解析：（1）对水平路面的压强 p= = = =6.4104Pa（2）因为 W 有 =W 总 ； W 有 =Gh ；斜面长度 s=2h（倾角为 30） ；由得 s= ， F 引 = =W 总 = = =2104N（3）由 P=F 引 V，所以爬坡时的速度 v= = =4.8m/s。