机械效率计算题及答案

1、四计算题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 3 股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图：（2）W 总=FS=600N1.5m=900J；P=W/t=900J/10s=90W（3）S=nh；n=S/h=15m/05m=3；由 =G/nF 得：G=nF=70%3600N=1260N

2、；m=G/g=1260N/10Nkg=126kg2（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 2.8103kg/m3，每块大理石的体积是 1.010-2m3,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 = rVg = 2.8 1

3、03 Kg / m3 1.0 10-2 m3 10N / Kg = 280N（2 分）(2)升降机一次能提起的大理石块数：n = 能提起的大理石总重量 = 3 2000N - 400N= 20块每块大理石重量280N(3) 钢丝绳端移动的距离： s = 3h = 3 15m = 45m把货物提升 15 m 做的功： W = Fs = 2000N 45m = 9 104 J（1 分）（1 分）升降机的功率： P = Wt= 9 104 J1min= 9 104 J60s= 1500w（1 分）3（2013 扬州）（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

4、 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=25m=10m；（1）F=500N，S=10m，W=FS拉力做的总功为：W 总=FS=500N10m=5000J；（2）G=800N，h=5m，W=FS对物体做的有用功为：W 有用=FS=Gh=800N5m=4000J；（3）=W 有用 / Q 总该滑轮组的机械效率为：= W 有用 / Q 总100%=4000J /5000J100%=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

5、体放在水平地面上, 它的体积为8 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?( 1) =m/V=2. 5 103 kg/ m3 ( 1 分)( 2) W总= Fh =250 3 = 750J ( 1 分)( 3) W有=Gh =20 10N3m=600J ( 1 分) = W有/W总= 600J/750J =80% ( 2 分)5. (2013 年中考

6、呼和浩特)如图所示，轻质杠杆 MN 长30.8m，ON=0.6m，F2=10N，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 世纪教育网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 3N 的物体匀速提升 0.5m 求图（1）中弹簧测力计对绳的拉力所做的功； 求图（1）中滑轮组的机械效率； 请在答题卷的图（2）中画出比图（1）更省力的绕线 由公式 W = Fs（1 分）代入数据得

7、W = 2.4J（1 分） 有用功 W 有 = Gh = 1.5J （1 分）机械效率 = （W 有/W 总）100%（1 分） 代入数据得 = 62.5%（1 分） 如图所示（2 分）（1）（2）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 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：（1）小明拉动拉力器的功率 P；（2）小明拉动拉

8、力器过程中克服摩擦所做的功；（3）在小明锻炼过程中拉力器的机械效率 。（1）根据题意有：Fh = Pt解代入数据得： P = 250W（2）由功的原理和功能关系有：W有用 = mghW 总 = FhWf = W总 -W有用联解代入数据得： Wf= 20J（3）根据题意有：h= W有用W总联解代入数据得：h= 80%8.（2013衡阳）某物体在竖直方向受到 90N 的拉力，以 0.2m/s 的速度匀速向上运动（空气阻力不计）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

9、 10s 内人对物体所做的有用功率解：（1）v=，物体上升的距离：s=vt=0.2m/s10s=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/s10s=2m；由图示滑轮组可知，n=3，绳子自由端移动的距离 s=ns=32m=6m， 拉力做的功 W=Fs=10N6m=60J，= ，W 有用=W=60J80%=48J，有用功率 P=4.8W；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 4.8W9.（雅安市二一三年）有一质量为20kg 的正方体物

10、体放在水平地面上, 它的体积为810 - 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) =m/V=2. 5 103 kg/ m3 ( 1 分)( 2) W总= Fh =250 3 = 750J ( 1 分)( 3) W有=Gh =20 10N3m=600J ( 1 分) = W有/W总= 600J/750J =80% ( 2 分

11、)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 0.2ms 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 = sv=10m 0.2m / s= 50s1 分W 总 = FL = 600N 10m = 6000J1 分P = Wt= 6000J50s= 120W1 分(2) W有 = Gh = 800N 6m = 4800J1 分h= W有 100

12、% = 4800J 100% = 80%2 分W总6000J(3)W额 = W总 - W有 = 6000J - 4800J = 1200J1 分f = W 额L= 1200J10m= 120N2 分答：略。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 30N,货物重360N、上升速度是 0.3m/s，拉力 F 的功率是 180W（不计绳重）。求：滑轮组的机械效率 货物上升 3m 过程中，克服摩擦力做的功。答案：F12(2 013 年河北省)如图 16 所示，重为 1140 N 的物体，它与水平地面的接触面积为1.5103 cm2。工人师傅用 600 N 的力匀速提

13、升物体，物体的速度为 0.2 m/s。（不计摩擦及绳重） 求：（1）工人师傅拉绳的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）体重为 450 N 的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。图 16答案：37解：（1）拉力的功率：P = W 总 = Fs = Fv= 600 N 2 0.2 m/s拉绳tt（2）滑轮组的机械效率：h= W有用 =W总Gh Fs绳=Gh F 2h= 1140 N600 N 2= 95%（3）由于忽略摩擦及绳重，2F = G + G 动动滑轮重：G 动= 2F- G = 2600 N-1140 N = 60 N绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑

14、轮组的拉力：F 拉= 2 G 人-G 动滑轮组提升物体的拉力：F = G-F拉支物体受到的支持力：F 支 = G+ G 动-2 G 人=1140 N+60 N-2450 N = 300 N物体对地面的最小压强： p = F压= F压= 300 N= 2.0 103 PaSS0.15 m213（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、滑轮和口袋的间距)：(1)三种方法所做的有用功是多少?(2)第种情况下所做的额外功是多少? (3)第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W

15、 有=G 砂h=170N6m=1020J(2 分)（2）第二种情况所做的额外功W 额外=（G 桶+G 砂）h=（20N+10N）6m=180J(2 分)（3）第二种情况下的机械效率为W有h=100 0 0W总=W有W有 + W总=1020J100 0 0100 0 01020J + 180J= 85 0 0(2 分)（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=25m=10m；（1）F=500N，S=10m，W=FS拉力

16、做的总功为：W 总=FS=500N10m=5000J；（2）G=800N，h=5m，W=FS对物体做的有用功为：W 有用=FS=Gh=800N5m=4000J；（3）=W 有用 / Q 总该滑轮组的机械效率为：= W 有用 / Q 总100%=4000J /5000J100%=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 2.8103kg/m3，每块大理

17、石的体积是 1.010-2m3,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？答案：49（6 分） (1) 每块大理石重：G = mg = rVg = 2.8 103 Kg / m3 1.0 10-2 m3 10N / Kg = 280N（2 分）(2)升降机一次能提起的大理石块数：n = 能提起的大理石总重量 = 3 2000N - 400N= 20块（1 分）每块大理石重量280N(3) 钢丝绳

18、端移动的距离： s = 3h = 3 15m = 45m把货物提升 15 m 做的功： W = Fs = 2000N 45m = 9 104 J（1 分）（1 分）升降机的功率： P = Wt= 9 104 J1min= 9 104 J60s= 1500w（1 分）（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0.2ms 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

19、运动时受到的摩擦力是多大?答案：43解：(1) t = sv=10m 0.2m / s= 50s1 分W 总 = FL = 600N 10m = 6000J1 分P = Wt= 6000J50s= 120W1 分(2) W有 = Gh = 800N 6m = 4800J1 分h= W有W总100% =4800J6000J100% = 80%2 分(3)W额 = W总 - W有 = 6000J - 4800J = 1200J1 分f = W 额L= 1200J10m= 120N2 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

20、 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：(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

21、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(3)如果减少钩码的个数，滑轮组的机械效率会如何变化?答案：17.解：(1)由图可知，n=3 F=(G1G)/3G1=3FG (3分)(2)滑轮组机械效率 =(W 有/W 总)100=(GH3FH)100=(G3F)100(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 1 分= 50kg 10N/kg 90m 1 分= 4.5104