初中功和机械能难题带答案.doc

1、如图所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重g1从200n开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。 (1)每个滑轮重多少n?(2)绳子能承受的最大拉力是多少n?图15-6(3)当滑轮组的机械效率为80时，物体重多少n?由乙图可知：当g=200n时，=50%， g/(g+g动)=50% 200n=(200n+g动)50%动滑轮总重g动=200n 每个滑轮g轮=g动/2=100n由乙图可知：当g=1800n时，绳子刚好被拉断，则绳子能承受的最大拉力：f大=（g+2g轮）/4=（1800n+200n）/4=500n；g物/g物+g动=80，带入g动=200n，所以g物=800n图2、如图所示滑轮组提升重物，人用500n的拉力f在15s内使重为900n的物体匀速上升了3m，不计绳重和摩擦，求：1）动滑轮的重；2）人拉绳子做功的功率；3）滑轮组的机械效率1）由:f拉=1/n(g物+g滑) 知:g滑: g滑=f/(1/n) -g物=500n/(1/2) -900n=100n2）因为连动滑轮绳子是两股， 所以由物体上升3m知绳子自由端下拉了6mw=fs=500n6m=3000jp=w/t=3000j/15s=200w3）w有用=gh=900n3m=2700jw总=fs=500n6m=3000j机械效率=2700j/3000j 100% =90%3、如图15-7是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10n/kg,。求在此过程中：图15-7（1）人做的有用功为多大？ （2）人的拉力为多大？（3）人拉力的功率为多大？（4）货物在100s内移动的距离？人的位移s1=vt=0.5*100=50 m 货物的位移s2= s1/2=50/2=25摩擦力f=umg=0.1*600*10=600 n （1）人做的有用功w=fs1=600*25=15000j=15 kj. （2）人的拉力f=f/2=600/2*75%=400 n（3）pfv=400*0.5=200（4）货物在100s内移动的距离s2=s1/2=25 m4、有台起重吊车,带动吊车的电动机输出功率是5.5kw,5s内把重物提高了10米,吊车的效率是60%，求：重物及30秒内吊车所做的总功。g2m/s /5500w =60% g=1650nw总=gvt =1650n2m/s 30s=165000j5、一台输出功率p出=10kw、效率为1=80的电动机，带动一台效率为2=70%的起重机工作。当起重机匀速提起1t货物时，货物上升的速度为多大？在1秒钟内，电流对电动机做了多少功？（取g=10n/kg）所以在起重机工作时p=10kw*70%=7kwv=p/mg=7000/1000*10=0.7m/sp =10/80=12.5kw，所以w=12.5*1=12.5kj6、小明提着10n的水桶，他一楼走向二楼，再从走廊上走3.5米，然后又到了第1楼，然后又上楼，循环10个周期，一层楼高4米，他每天做多少j的功？小明提水桶克服重力做功，用力方向是竖起向上的，他每一个循环用10n竖直向上的力使水桶在竖起向上的方向上运动了4m，他每一个循环做功：wgh10n4m40j 他一天做功：40j10400j。7、质量为2kg的物体在力f的作用下以4m/s的速度在水平桌面上作匀速直线运动，此时拉力为1.5n，则物体与地面的摩擦力为多少？在5s内f做的功是多少？拉力做功的功率为多少？1.只有外力平衡 物体才能做匀速直线运动 所以摩擦力=1.5n拉力做的总功 w总=f*s = f*v*t =1.5x4x5=30j拉力做功功率p=w/t =30/5 =6w8、用动力臂与阻力之比为5：1的杠杆，在2s内将质量为20kg的物体匀速抬高0.1m，动力作用点下降_m，不计摩擦和杠杆重，动力做的功是_j，动力的功率是_w.s=5h=50.1m=0.5m. w总=w有=gh=mgh=20100.1=20j.动力的功率.p=w/t=20/2=10 w9、一个滑轮组由3段绳吊着重240n的物体，用100n的力在5s内将重物匀速提升1m高.则拉力做功的功率是_w，滑轮组的机械效率是_.s=3h=31m=3m. w总=fs=100n3m=300jw有用=gh=240n1m=240j， p= w总/t=300/5=60 =240/300=80%10、右图是用来提起货物的简单机械组合装置，已知bo=2ao。若该装置的机械效率是80%，当吊起重为1000n的货物是，求拉力f(1)从杠杆来看b端1000牛的货物在a端需要向下用的力为:1000牛*2=2000牛f=2000/4/80%= =625牛11、如图所示，质量为70kg的工人站在水平地面上，用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时，放入货箱的货物质量为160kg，人用力f1匀速拉绳，工人拉绳的功率p1，货箱以0.2m/s的速度匀速上升，地面对工人的支持力为n1。第二次运送货物时，放入货箱的货物质量为120kg，工人用力f2匀速拉绳，货箱以0.3m/s的速度匀速上升，地面对工人的支持力为n2，滑轮组的机械效率为2。n1与n2之比为17：20。（不计绳重及滑轮摩擦，取g=10n/kg）求：（1）货箱和动滑轮的总质量m；（2）功率p1；（3）机械效率2。(4) 功率p1: p2。解析：（1）动滑轮和货箱总重为g；第一次提升货物：以人为研究对象，受力分析如图甲人所受的重力为g人=m人g=70kg10n/kg=700n运送的货物所受的重力为g1m1g=160kg10n/kg=1600n绳对人的拉力f1与人对绳的拉力f1大小相等 n1=g人f1 第二次提升货物：以人为研究对象，受力分析如图乙运送的货物所受的重力为g2=m2g=120kg10n/kg=1200n绳对人的拉力f2与人对绳的拉力f2大小相等n2=g人f2 把数据分别代入解得：g=200n f1=360n f2=280n（2）第一次运送货物时，人匀速拉绳的力f1= f1=360n货物匀速上升的速度v1=0.2m/s人匀速拉绳的速度v1=5 v1=50.2m/s=1m/sp1=f1 v1=360n1m/s=360w （3）第二次运送货物时滑轮组的机械效率（4）第二次运送货物时，人匀速拉绳的力f2= f2=280n货物匀速上升的速度v2=0.3m/s人匀速拉绳的速度v2=5 v2=50.3m/s=1.5m/sp2=f2v2=280n1.5m/s=420w 所以12、有一根绳子，通过如图甲所示的滑轮组，能够提起的最重物体是a，物体再重绳子将断裂（不计绳重和摩擦）求：（1）将a匀速提高2m做的有用功为740j，则物重ga=？（2）若此时滑轮组机械效率为92.5%，人的体重为600n，每只脚与地面接触面积为2l0-2m2，则人对地面的压强p地=？（3）若用这根绳子和这些滑轮，组成图乙所示滑轮组，利用它从水中缓慢匀速提起（不计水的阻力）一个边长为3l0-1m的正方体b，当提到b的下表面所受水的压强为2l03pa时，绳子断裂则正方体b的密度b=？：(1)根据w有用=gh得到 740=g*2 g=370n(2)根据机械效率n=w有用/w总 =g/(2f)得到 f=g/(2n)=370/(2*0.925)=200n对人分析受力 有n+f=g n=g-f=600-200=400n那么人对地面的压强p=n/s=400/(2*2*10-2)=104 pa另据 n=g/(g+g滑轮)得到 g滑轮=2*200-370=30n(3)由(2)可知 绳子的最大受力为200n 当绳子断裂时物体所受浮力f浮=pb*s=2*103*0.32=180n拉物体的力fb=200*3-30=570n 故物体重g=fb+f浮=570+180=750n由密度公式知道=m/v=g/vg=750/(0.33*9.8)=2.834*103kg/m13、磅秤上有一个重1500n的木箱，小明站在地上，想用如图甲所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上，可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为40kg，于是他改变滑轮组的绕线方法，如图乙所示，再去提这个木箱，当木箱匀速上升时，小明对地面的压力为100n，不计轴摩擦和绳重，求小明的体重和提升滑轮组的机械效率（g取10nkg）木箱和动滑轮受力g箱g轮2f拉f支2g人f支2g人mg 改变绕绳方式后，f拉?f支?g人，木箱和动滑轮受力g箱g轮3f拉?3(g人f支?) 所以2g人40kg10n/kg3(g人100) g人700n f拉?g人f支?700n100n600n 1500*h/600*3h83.314、一辆小汽车正在匀速爬上六盘山一段坡长是1 000m、坡高h是60m的盘山路，小汽车的质量m是1 000kg，小汽车的牵引力f是720n（1）如图所示，上山的路修成盘山弯曲的，目的是 （2）如果小汽车上坡所用时间为60s，求汽车牵引力做功的功率是多大？（3）这段盘山路的机械效率是多少？（取g=10n/kg）解：（1）盘山公路是斜面，是一种省力的机械故答案为：省力；（2）w总=fs=720 n1 000 m=7.2105 jp=w总t=7.2105j60s=1.2104 w（3）w有=gh=mgh=1 000 kg10 n/kg60 m=6105 j=w有w总=6105j7.2105j=83%15、如图所示，将体积为2.010-3m3的松木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4n松木块沿斜面移动1m，上升的高度为30cm求：（1）松木块的重力（2）斜面的机械效率（g=10n/kg 木=0.5103kg/m3）解：m=木v=210-3m30.5103kg/m3=1kg物体的重力：g=mg=1kg10n/kg=10n有用功为：w有=gh=10n0.3m=3j总功为：w总=fl=4n1m=4j则机械效率为：=w有w总100%=3j4j100%=75%答：物体的重力为5n，斜面的机械效率为75%16、如图所示，某建筑工地用电动机和滑轮组把建筑材料从地面提升到工作平台上已知建筑材料的质量m=360kg，用t=20s的时间把建筑材料匀逮提升了h=4m，滑轮组的机械效率为90%，g取10n/kg求这段时间内（1）建筑材料上升的速度v；（2）电动机对绳子的拉力f；（3）电动机拉绳子的功率p解：m=360kg，t=20s，h=4m，（1）上升的速度v=st=ht=4m20s=0.2m/s；（2）建筑材料的重力g=mg=360kg10n/kg=3600n，由=w有w总=ghfs得：电动机对绳子的拉力f=ghs=gh2h=g2=3600n290%=2000n；（3）电动机拉绳子做的功：w=fs=2fh=22000n4m=16000j，电动机拉绳子的功率p=wt=16000j20s=800w答：（1）建筑材料上升的速度0.2m/s；（2）电动机对绳子的拉力2000n；（3）电动机拉绳子的功率800w17、如图所示，质量为8t（含动滑轮等附属设备的质量）的一台起重机正将一箱箱设备吊装到施工台上，其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的已知每箱设备重4000n，施工台距离地面的高度为3m，当起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力是2500n（忽略钢绳的重力和摩擦）（1）求动滑轮的机械效率；（2）起重机工作时汽车轮胎离开地面，若支架与地面接触的总面积为1.2m2，求此时起重机对地面的压强；（3）起重臂oa长12m，与水平方向夹角为30（如图所示），伸缩支撑臂为圆弧状，伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，作用点为b，且ob=4m，求支撑臂给起重臂的支持力（忽略起重臂自重，cos300.87）；（4）为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.2m/s的速度匀速提升到施工台求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率解：（1）动滑轮的机械效率：=w有w总=ghf1s=4000n3m2500n6m=80%；（2）起重机对地面的压力：f压=g总=8000n10n/kg+4000n=84000n，起重机对地面的压强：p=f压s=84000n1.2m2=7000pa；（3）读图可得，阻力臂=oacos30=12m0.87，货物与动滑轮的总重=2500n2=5000n，由杠杆的平衡原理可得，支撑臂给起重臂的支持力：f支=5000n12m0.874m=13050n；（4）动滑轮的重力：g动=2f1-g=2500n2-4000n=1000n，动滑轮上钢绳自由端拉力：f2=12（4000n2+1000n）=4500n，钢绳自由端的速度：v=0.2m/s2=0.4m/s，钢绳自由端拉力的功率：p=f2 v=4500n0.4m/s=1800w答：（1）动滑轮的机械效率为80%；（2）起重机工作时对地面的压强为7000pa；（3）支撑臂给起重臂的支持力为13050n；（4）加快施工速度后，动滑轮是钢绳自由端的拉力的功率为1800w18