機(jī)械效率總復(fù)習(xí)難題

1、1甲、乙兩個(gè)形狀相同的容器，開口都向上，現(xiàn)倒入部分水，如圖10所示，如果將兩塊完全相同的金屬塊用細(xì)線系著分別浸入同樣的深度，這時(shí)兩容器水面相齊平。如將金屬塊勻速提離水面，則做功多的是（）（A）甲（B）乙（C） 一樣多（D）無法判斷2某人站在岸上利用滑輪組使停泊在水中的船勻速靠岸，已知滑輪組由兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成（滑輪重不計(jì)），如圖所示，船重1.02丄，船移動(dòng)時(shí)受到水的阻力是船重的0.01倍，人水平拉繩的力為 240N，船靠岸的速度為 0.72km/h。求（1）滑輪組的機(jī)械效率。（2）人拉繩子的功率及人對(duì)船做的有用功率。3隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得到了很大改善，

2、小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運(yùn)送到 6m高的樓上，小明利用物理課上學(xué)過的滑輪組，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的材料搬運(yùn)方案.（其中每個(gè)滑輪重 30N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250N，不計(jì)繩重及摩擦）（1）計(jì)算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力？（2）小明爸爸觀察了該裝置后，他想如果將該裝置的滑輪位置顛倒（如圖乙所示）是否會(huì)更省力一些.請(qǐng)你按照小明爸爸的想法，用筆畫線在圖乙中繞上繩子，并求出小明爸爸的方法 中拉力的大??？（3）求兩種方案的機(jī)械效率分別為多少？（保留1位小數(shù)）（4）綜合分析評(píng)估這兩個(gè)方案，你認(rèn)為哪個(gè)方案更好一些？說明理由,甲，*乙4（ 2011 ?

3、通州區(qū)二模）如圖所示，牽引車通過滑輪組勻速打撈起礦井中的物體A, 在被打撈的物體沒有露出水面之前，牽引車控制繩子自由端，使物體A以0.4m/s 的速度勻速上升，牽引車對(duì)繩的拉力為Fi，F(xiàn)1的功率為Pi ；當(dāng)物體A完全露出 水面后，牽引車控制繩子自由端，使物體A以0.3m/s的速度勻速上升，牽引車 對(duì)繩的拉力為F2，F(xiàn)2的功率為P2，且Pi=P2.已知?jiǎng)踊喼?00N ,物體A完全 露出水面后滑輪組的機(jī)械效率為75（若不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg ）, 則（）A. 物體A的質(zhì)量是50kgB. 物體A的體積是0.2mC.物體A的密度為3 X 103 kg/mD.物體在水中勻速上升時(shí)滑

4、輪組的機(jī)械效率為75%J W A5用一個(gè)機(jī)械效率為 70%的滑輪組，將重為 2240N的重物提起，所用的拉力為 800N，則滑 輪組至少由（）組成A . 1個(gè)定滑輪和1個(gè)動(dòng)滑輪。B. 2個(gè)定滑輪和2個(gè)動(dòng)滑輪C. 1個(gè)定滑輪和2個(gè)動(dòng)滑輪。D . 2個(gè)定滑輪和1個(gè)動(dòng)滑輪6為了將放置在水平地面上、 重G=100 N的重物提升到高處。 小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖（甲）所示的滑輪組裝置。 當(dāng)小明用圖（乙）所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度 u和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像分別如圖（丙）和（?。┧?。若重物與地面的接觸面積S=5 X10-2m2，不計(jì)摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求

5、：（1 ）在23s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率n。（2）在12s內(nèi)，拉力F做的功W。（3 ）在01s內(nèi)，重物對(duì)地面的壓強(qiáng)p。7今年是奧運(yùn)年，暑假里我們可以坐在家中觀看奧運(yùn)比賽直播奧運(yùn)選手中也不乏荊州運(yùn)動(dòng)健兒，我省女子舉重選手田源就是奧運(yùn)冠軍的有力爭奪者右圖是世界冠軍田源比賽時(shí)的圖片.下列有關(guān)她比賽的一些說法，你認(rèn)為正確的是()A. 她在抓舉時(shí)把杠鈴從地上舉到頭頂?shù)倪^程中沒有做功B. 她在挺舉時(shí)把杠鈴舉過頭頂穩(wěn)穩(wěn)地停留了 3秒鐘，在停留過程中她做了功C. 她把杠鈴穩(wěn)穩(wěn)舉起停留在空中時(shí)，人對(duì)杠鈴的支持力和杠鈴的重力是一對(duì)平衡力:D. 她站在世界冠軍的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上，受到的重力與支持力是一對(duì)相互作

6、用力8學(xué)校新近買了 30套總質(zhì)量為300kg的物理實(shí)驗(yàn)器材，每套一箱現(xiàn)在，某實(shí)驗(yàn)員需要把這批實(shí)驗(yàn)器材搬運(yùn)到(1) 該實(shí)驗(yàn)員需要做多少功 ？(不考慮他克服自身重力所做的功)那么(2) 假設(shè)他身體可以提供的功率P如圖那樣取決于所搬運(yùn)物體的質(zhì)量m,若要盡可能快地把這批器材搬上去,個(gè).(3) 不考慮搬起箱子、放下箱子和下樓的時(shí)間，求他搬運(yùn)這批實(shí)驗(yàn)器材的最短時(shí)間。9 (2011?紹興)學(xué)校新近買了 30套總質(zhì)量為300千克的實(shí)驗(yàn)器材，每套一箱實(shí)驗(yàn)員需要 把這批實(shí)驗(yàn)器材搬運(yùn)到15米高的實(shí)驗(yàn)室.1該實(shí)驗(yàn)員在搬運(yùn)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材總共做功焦；(2)假設(shè)他身體可以向外提供的功率P與所搬運(yùn)物體的質(zhì)量 m的關(guān)系如圖所示

7、，每次他搬起箱子、放下箱子和下樓的時(shí)間t與所搬運(yùn)物體的質(zhì)量 m關(guān)系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到開始搬運(yùn)處，所用最短時(shí)間為秒(計(jì)算結(jié)果精確到0.1 ).搬運(yùn)質(zhì)量 m/kg 10 20 30 時(shí)間 t/s 40 60 7010如圖1所示，某橋梁工程部門在一次工程作業(yè)中，利用汽車將重為G,高為ho的柱形實(shí)心鐵塊，從水深為hi的河底豎直打撈上來。汽車速度為 u且保持恒定。水的密度為 po，鐵的密度為pi。不計(jì)滑輪的摩擦和繩 重，不考慮水的阻力和物體排開水的體積對(duì)水面高度的影響。請(qǐng)完成下列有關(guān)分析和計(jì)算。（1 ）鐵塊上升過程中所受浮力的最大值；（2）推導(dǎo)出自鐵塊上表面與水面相平升至整體剛露出水面

8、的過程中，繩子的拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系式（從鐵塊上表面與水面相平時(shí)開始計(jì)時(shí)）（3） 在圖2中，定性畫出鐵塊自河底升至滑輪處的過程中，繩子拉力的功率 P隨鐵塊上升高度h變化關(guān)系 的圖象。圖圖11如圖所示，質(zhì)量為1kg的小球從斜面頂點(diǎn) A經(jīng)B點(diǎn)滾動(dòng)到C點(diǎn)，已知AB=BC=2m , AB段與水平面的夾角為30° .在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，小球的重力對(duì)小球做的總功是12( 2012?懷柔區(qū)一模)如圖甲所示，某工地用固定在水平工作臺(tái)上的卷揚(yáng)機(jī)(其 內(nèi)部有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力)通過滑輪組勻速提升貨物.為監(jiān)測卷揚(yáng)機(jī)的工作情況， 將固定卷揚(yáng)機(jī)的工作臺(tái)置于水平杠桿的A端，杠桿的B端連接有配重C,其下方 與壓力傳感器

9、相接觸，杠桿AB可繞轉(zhuǎn)軸0在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)提 升G1 =1450N的重物以速度v1勻速上升時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)的拉力為F1，滑輪組的機(jī)械效 率為n 1 ,壓力傳感器顯示其對(duì)配重C的支持力為N1 ;當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)提升重為G2的 重物以速度V2勻速上升時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)的拉力為F2，滑輪組的機(jī)械效率為n 2，壓力 傳感器顯示其對(duì)配重C的支持力為N2 .拉力F1、F2做功隨時(shí)間變化的圖象分別 如圖乙中、所示.已知卷揚(yáng)機(jī)及其工作臺(tái)的總重為500N ,配重C所受的重 力為200N , 4 U 1=3 u 2, 88 n 1=87 n 2, 5AO=2OB .杠桿AB所受的重力、繩的質(zhì) 量和滑輪與軸的摩擦均可忽略不

10、計(jì).求：(2) 動(dòng)滑輪所受的重力；(3) N1與N2的比值.13如圖所示，物體A的質(zhì)量m=4kg , B的質(zhì)量m3=0.5kg ,物體A恰能沿著水平 桌面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)若再用一水平向左的拉力F將物體A沿桌面向左拉動(dòng)0.1m的過程中，拉力做的功W= J (取g=10N/kg ).14如圖所示，甲物體重 6N，乙物體重10N，彈簧秤重力及摩擦均不計(jì)則當(dāng)甲、乙兩物體靜止時(shí)，彈簧 秤的讀數(shù)為N，繩子對(duì)乙物體的拉力是N .15如圖甲所示，用一拉力傳感器(能感應(yīng)力大小的裝置)水平向右拉一水平面上 的木塊，A端的拉力均勻增加，0-t |時(shí)間木塊靜止，t i-t 2木塊運(yùn)動(dòng)后改變拉力， 使木塊t2后處于勻

11、速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)擬合處理后，得到如圖乙所 示拉力隨時(shí)間變化圖線，回答下列問題：(1)當(dāng)用F=5.3牛的水平拉力拉靜止的木塊時(shí)，木塊所受摩擦力大小為 5.3牛；若用F=5.8牛的水平拉力拉木塊，木塊所受摩擦力大小為5.1牛(2)如圖丙所示，為研究滑動(dòng)摩擦力f大小與接觸面受到壓力Fn大小的關(guān)系， 在重力為17牛的木塊上每次增加1牛重的砝碼，分別用水平拉力F使木塊作勻速直線運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)如下，請(qǐng)將表格數(shù)據(jù)填寫完整木塊對(duì)水平面壓力Fn (牛)1718192021水平拉力F (牛)5.15.45.76.3(3)請(qǐng)用力的示意圖畫出圖丙中砝碼受到的力.16某科技小組設(shè)計(jì)的提升重物的裝置如圖甲

12、所示。圖中水平桿CD與豎直桿EH、DI組合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通過滑輪組提升重物，滑輪組由動(dòng)滑輪Q和安裝在水平桿 CD上的兩個(gè)定滑輪組成。小亮以拉力 F1勻速豎直提升物體 A的過程中，物體 A的速度為u1，滑輪組的機(jī)械效率為 nA。小亮以 拉力F2勻速豎直提升物體 B的過程中，物體 B的速度為u,滑輪組的機(jī)械效率為 rBo拉力F1、F2做的功隨時(shí)間變化的圖像分別如圖乙中、所示。已知：u1 =3 u2,物體A的體積為VA,物體B的體積為VB,且3Va=2V b,物體A的密度為pa,物體B的密度為pb,且8 pa=7 pb。(不計(jì)繩的質(zhì)量，不計(jì)滑輪與軸的摩擦)求：機(jī)械效率 rB與

13、nA之差。17如圖所示，重為 3.2 >104N的卡車，經(jīng)過一段水平路面，再以 9.6氷04W的功率沿與水平 地面成30°角的斜坡勻速向上爬行已知車輪與地面接觸的總面積為0.5m2，斜坡的機(jī)械效率為80%。求卡車：（1）對(duì)水平路面的壓強(qiáng)；（2）爬坡時(shí)的牽引力；（3）爬坡時(shí)的速度.1原因如下；當(dāng)兩金屬塊完全浸在水面以下時(shí)，甲乙兩人做的功是一樣多的，但題目要求是將金 屬塊提離水面，也就是說將金屬塊完全提到水面以上，與水面完全分開此時(shí),當(dāng)金屬塊的上表面浮出水面以后，兩個(gè)容器的水平面就要開始下降了，但只要金屬塊沒有完全離開水面，就有浮力存在也就是說當(dāng)金屬塊上表面浮出水面之后，哪個(gè)容器的

14、水面下降的多，哪個(gè)容器中的金屬塊受到的浮力就相對(duì)小一些 ，由圖可知，乙容器的上口橫截面小于甲容器，當(dāng)金屬塊浮出 水面的瞬間，乙容器的水面下降的要多一些，綜上所述。正確答案應(yīng)為B,乙2分析：滑輪組上拉船靠岸的繩子段數(shù)n= 5(1)船受到的阻力f = 0.01G= 0.01= 1.02 艮疔於,人拉繩子自由端移動(dòng)的距離是船移動(dòng)距離的5倍，滑輪組的機(jī)械效率1020企240附(2) 船靠岸的速度 vja=0.75km/h = 0J2m / s,繩子自由端移動(dòng)的速度v= 5 = 5 x 0.2m 7 s = lnri / s,則人拉繩子的功率為t240Xxta/s = 240?人對(duì)船做功的有用功率為=1

15、0202x0.2m / s =2C4JF3F=210N<250N沒有超過；165N ; 95.2% 90.9% ;選擇甲好是因?yàn)闄C(jī)械效率高，選擇乙 好是因?yàn)槭×Α?:在被打撈的物體沒有露出水面之前，不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，F(xiàn)1 =(G+G輪-F浮），拉力功率：P1=F1v1=13（G+G 輪-F 浮）v 1 ,在被打撈的物體露出水面之后，不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，13(G+G輪)=13(G+200N),拉力功率：P 2=F 2V 2 =13(G+200N) v2,此時(shí)，n =W有用W總GhF2SGhF23hG3F2將代入得：G3 x13(G200N)=75%,解得：G=600N,物體的

16、質(zhì)量：m=Gg=600N x 10N/kg=60kg, ( 1)片=卩2,13(G+G 輪-F 浮)v 1 =1(G+200N) v2,3(600N+200N-F 浮)x 0.4m/s=1(600N+200N ) x 0.3m/s解得：F 浮=200N ,浮p水g200N331x 10 kg/mx 10N/ kg=0.02m 3,物體浸沒與水中， V=V 排=0.02m 3，(2)物體的密度：mV60kg30.02 m=3 x 103kg/m 3.-(3)物體在水中勻速上升時(shí)滑輪組的機(jī)械效率，n，=G3FiG3X13(GfG輪-F浮)600N3X13(600 N+200N- 200N)=100

17、% .5 C6解：(1 )在23s內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動(dòng)，u3=2.50 m/s ，拉力F3=40 N，因?yàn)檫B接動(dòng)滑輪的繩子有三根，所以拉力F的作用點(diǎn)下降的距離是重物上升高度h3的三倍。P= F3u3 = 100 Wn= (W 有用/W 總)X100%=Gh 3/ (3F3h3) X100% =83.33% ;(2 )在12s內(nèi)，拉力 F2=50 N，重物上升高度 h2=1.25 mW=3F 2h2代入數(shù)據(jù)解得W=187.5 J(3) 設(shè)動(dòng)滑輪重為G動(dòng)G 動(dòng)=3F 3-G=20N在01s內(nèi)，拉力Fi =30N。把動(dòng)滑輪和重物看成整體，則這個(gè)整體受到向下的重力、向上 的支持力以及三根繩向上的拉力作用

18、處于靜止?fàn)顟B(tài)。支持力F支=G+G動(dòng)-3Fi=30 N重物對(duì)地面的壓力 F壓=F支=30 NP=F 壓/S=30 N/ (5X10"2m 2) =600 Pa。8 : (1)器材的重力：G=mg=300kg 10N/kg=3000N ,對(duì)器材做功： W=Gh=300014m=42000J(2 )由P-m圖像知，搬運(yùn)30kg物體時(shí)，功率最大為 70W，此時(shí)做功最快.30套總質(zhì)量為 300kg的物理實(shí)驗(yàn)器材，每套一箱，所以一箱10kg，搬3箱最快.(3) t=W/P=42000J/70W=600S 9總的思路是這樣：分別計(jì)算搬箱上樓耗費(fèi)的時(shí)間和下樓耗費(fèi)的時(shí)間，然后時(shí)間相加進(jìn)行比較。第二題:

19、 先計(jì)算除了搬箱子之外耗費(fèi)的時(shí)間(下樓、抬起放下箱子)：首先容易知道每個(gè)箱子重10kg題目只提供了一次搬 10、20、30kg時(shí)搬箱子之外耗費(fèi)的時(shí)間，因此只需分別計(jì)算一次搬一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)箱子的情況一次一個(gè)箱子時(shí)，需要上下樓30次,每次40s,可以看出用時(shí)為30X40=1200s一次兩個(gè)箱子時(shí)，需要上下樓15次,每次60s,可以看出用時(shí)為15X60=900s一次三個(gè)箱子時(shí)，需要上下樓10次,每次70s,可以看出用時(shí)為10X70=700s接下來計(jì)算搬箱子上樓耗費(fèi)的時(shí)間又一次一個(gè)箱子時(shí)，功率為 40W，次兩個(gè)箱子時(shí)，功率為60W，一次三個(gè)箱子時(shí)，功率為55W把所有箱子搬上樓所需要做的總功為：300

20、X gX15=4500g，取g 10則總功為45000J總功/功率可以算出搬箱上樓所耗費(fèi)的總時(shí)間，和前面相對(duì)應(yīng)的時(shí)間相加就得到三種方案分 別耗費(fèi)的時(shí)間，最終比較可得到最短時(shí)間10（ 1）由題意可知，鐵塊在未打撈出水面前，鐵塊受到的浮力最大(2)ftmg + G 動(dòng))(3) 11解苔'解：物體從 A 到 E 時(shí)重力做功為】WgiGh-mg*AB*siiBOf-lkgx9 8Nkgx2mx-l-9.SJ.>_1從B到C時(shí)重力不做功眠 Wg：=OJ,故=Wg-Wgi-Wg2=5 8J. 故選U12解：（1）由題意可知，卷?xiàng)顧C(jī)重為m機(jī)g，被提升貨物重為 mg.設(shè)動(dòng)滑輪重為 G動(dòng)，對(duì)卷揚(yáng)機(jī)

21、進(jìn)行受力分析可知：F支=m機(jī)g + F拉，壓力N = F對(duì)滑輪組進(jìn)行受力分析，因繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計(jì)，所以有:解得動(dòng)滑輪重 G動(dòng)=800 N卷揚(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力 Fi(m ig + G 動(dòng))=320 kg X10 N/kg + 800 N )= 800 N(2 )第一次提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率:(3)由第(1)問可得F2 =X100 % =(m 2g + G 動(dòng))=640 NX100 % =80 %。r因P=t1 = Fv,且卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的功率恒為 400W ,所以前后兩次提升貨物過程 中，貨物豎直向上運(yùn)動(dòng)的速度之比為:13解：物體A沿著水平桌面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力， 摩擦力：f=G B=mB g=0.5kg x 10N/kg=5N ,當(dāng)物體A向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力：F=f+GB=5N+5N=10N ,拉力做的功：W=FS=10N x 0.1m=1J .故答案為：1 .146615解：(1 )當(dāng)用F=5.3N的水平拉力拉靜止的木塊時(shí)，由于木塊靜止，所以木塊 所受的拉力與靜止木塊所受的摩擦力平衡，所以f=F=5.3N .由乙圖可知，當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=5.1N，所以f=F=5.1N .當(dāng)F=5.8N時(shí)， 物體將做加速運(yùn)動(dòng)，但所受摩擦力仍為5.1N .(2) 在研究