機(jī)械效率總復(fù)習(xí)難題

.13/131甲、乙兩個(gè)形狀相同的容器,開(kāi)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(wú)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,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?！?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,小明家最近購(gòu)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(guò)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(zhǎng),所能承受的最大拉力為250N,不計(jì)繩重及摩擦<1>計(jì)算說(shuō)明繩子的拉力是否超過(guò)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(huà)線在圖乙中繞上繩子,并求出小明爸爸的方法中拉力的大小？

<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(shuō)明理由,4〔2011?通州區(qū)二模如圖所示,牽引車(chē)通過(guò)滑輪組勻速打撈起礦井中的物體A,在被打撈的物體沒(méi)有露出水面之前,牽引車(chē)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(chē)對(duì)繩的拉力為F1,F1的功率為P1；當(dāng)物體A完全露出水面后,牽引車(chē)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(chē)對(duì)繩的拉力為F2,F2的功率為P2,且P1=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0.2m3C．物體A的密度為3×103kg/m3D．物體在水中勻速上升時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為75%5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=100N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υ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〔丁所示。若重物與地面的接觸面積S=5×10-2m2,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：

〔1在2~3s內(nèi),拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率η。

〔2在1~2s內(nèi),拉力F做的功W。

〔3在0~1s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(zhēng)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(shuō)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^(guò)程中沒(méi)有做功B．她在挺舉時(shí)把杠鈴舉過(guò)頭頂穩(wěn)穩(wěn)地停留了3秒鐘,在停留過(guò)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)相互作用力8學(xué)校新近買(mǎi)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14m高的物理實(shí)驗(yàn)室．

<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>

<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,那么他每次搬運(yùn)的箱子數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______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?XX學(xué)校新近買(mǎi)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,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(kāi)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/kg102030時(shí)間t/s40607010如圖1所示,某橋梁工程部門(mén)在一次工程作業(yè)中,利用汽車(chē)將重為G,高為h0的柱形實(shí)心鐵塊,從水深為h1的河底豎直打撈上來(lái)。汽車(chē)速度為υ,且保持恒定。水的密度為ρ0,鐵的密度為ρ1。不計(jì)滑輪的摩擦和繩重,不考慮水的阻力和物體排開(kāi)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(guò)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的過(guò)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(kāi)始計(jì)時(shí)

〔3在圖2中,定性畫(huà)出鐵塊自河底升至滑輪處的過(guò)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(guò)程中,小球的重力對(duì)小球做的總功是A.2JB.1J12〔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?yè)P(yáng)機(jī)〔其內(nèi)部有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力通過(guò)滑輪組勻速提升貨物．為監(jiān)測(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作情況,將固定卷?yè)P(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相接觸,杠桿AB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升G1=1450N的重物以速度v1勻速上升時(shí),卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力為F1,滑輪組的機(jī)械效率為η1,壓力傳感器顯示其對(duì)配重C的支持力為N1；當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升重為G2的重物以速度v2勻速上升時(shí),卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力為F2,滑輪組的機(jī)械效率為η2,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①、②所示．已知卷?yè)P(yáng)機(jī)及其工作臺(tái)的總重為500N,配重C所受的重力為200N,4υ1=3υ2,88η1=87η2,5AO=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計(jì)．求：〔1卷?yè)P(yáng)機(jī)提升重物G2時(shí)的功率；〔2動(dòng)滑輪所受的重力；〔3N1與N2的比值．13如圖所示,物體A的質(zhì)量mA=4kg,B的質(zhì)量mB=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(guò)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-tl時(shí)間木塊靜止,tl-t2木塊運(yùn)動(dòng)后改變拉力,使木塊t2后處于勻速直線運(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(wèn)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(cè)量數(shù)據(jù)如下,請(qǐng)將表格數(shù)據(jù)填寫(xiě)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(huà)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(guò)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(guò)程中,物體A的速度為υ1,滑輪組的機(jī)械效率為ηA。小亮以拉力F2勻速豎直提升物體B的過(guò)程中,物體B的速度為υ2,滑輪組的機(jī)械效率為ηB。拉力F1、F2做的功隨時(shí)間變化的圖像分別如圖乙中①、②所示。已知：υ1=3υ2,物體A的體積為VA,物體B的體積為VB,且3VA=2VB,物體A的密度為ρA,物體B的密度為ρB,且8ρA=7ρB?！膊挥?jì)繩的質(zhì)量,不計(jì)滑輪與軸的摩擦求：機(jī)械效率ηB與ηA之差。17如圖所示,重為3.2×104N的卡車(chē),經(jīng)過(guò)一段水平路面,再以9.6×104W的功率沿與水平地面成30°角的斜坡勻速向上爬行．已知車(chē)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(chē)：〔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(shuō)將金屬塊完全提到水面以上,與水面完全分開(kāi).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(kāi)始下降了,但只要金屬塊沒(méi)有完全離開(kāi)水面,就有浮力存在.也就是說(shuō)當(dāng)金屬塊上表面浮出水面之后,哪個(gè)容器的水面下降的多,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,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〔2船靠岸的速度繩子自由端移動(dòng)的速度則人拉繩子的功率為人對(duì)船做功的有用功率為3F=210N<250N沒(méi)有超過(guò)；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(méi)有露出水面之前,∵不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力,∴F1=13〔G+G輪-F浮,拉力功率：P1=F1v1=13〔G+G輪-F浮v1,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,∴F2=13〔G+G輪=13〔G+200N,①拉力功率：P2=F2v2=13〔G+200Nv2,此時(shí),η=W有用W總=GhF2s=GhF23h=G3F2=75%,②將①代入②得：G3×13<G+200N>

=75%,解得：G=600N,物體的質(zhì)量：m=Gg=600N×10N/kg=60kg,〔1∵P1=P2,13〔G+G輪-F浮v1=13〔G+200Nv2,13〔600N+200N-F浮×0.4m/s=13〔600N+200N×0.3m/s,解得：F浮=200N,∵F浮=ρ水V排g,∴V排=F浮ρ水g=200N1×103kg/m3×10N/kg=0.02m3,∵物體浸沒(méi)與水中,∴V=V排=0.02m3,〔2物體的密度：ρ=mV=60kg0.02m3=3×103kg/m3．〔3物體在水中勻速上升時(shí)滑輪組的機(jī)械效率,η′=G3F1=G3×13<G+G輪?F浮>

=600N3×13<600N+200N?200N>=100%．5C6解：〔1在2~3s內(nèi),重物做勻速運(yùn)動(dòng),υ3=2.50m/s,拉力F3=40N,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=F3υ3=100Wη=〔W有用/W總×100%=[Gh3/〔3F3h3]×100%=83.33%；〔2在1~2s內(nèi),拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25mW=3F2h2代入數(shù)據(jù)解得W=187.5J〔3設(shè)動(dòng)滑輪重為G動(dòng)G動(dòng)=3F3-G=20N在0~1s內(nèi),拉力F1=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處于靜止?fàn)顟B(tài)。支持力F支=G+G動(dòng)-3F1=30N重物對(duì)地面的壓力F壓=F支=30NP=F壓/S=30N/〔5×10-2m2=600Pa。8：〔1器材的重力：G=mg=300kg×10N/kg=3000N,

對(duì)器材做功：W=Gh=3000N×14m=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．〔3t=W/P=42000J/70W=600S9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：

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30×40=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15×60=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10×70=700s

接下來(lái)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,一次兩個(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×g×15=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〔31112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?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行受力分析可知：F支＝m機(jī)g＋F拉,壓力N＝F支對(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：F拉＝<mg＋G動(dòng)>由題意可得：==解得動(dòng)滑輪重G動(dòng)＝800N卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F1＝<m1g＋G動(dòng)>=〔320kg×10N/kg＋800N＝800N〔2第一次提升貨物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率：η=×100％=×100％=80％。〔3由第〔1問(wèn)可得F2＝<m2g＋G動(dòng)>＝640N因P＝＝＝F·v,且卷?yè)P(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(guò)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=GB=mBg=0.5kg×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×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=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在研究摩