機械效率總復(fù)習(xí)難題

.13/131甲、乙兩個形狀相同的容器,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,已知滑輪組由兩個定滑輪和兩個動滑輪組成〔滑輪重不計,如圖所示,船重1.02,船移動時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滑輪組的機械效率。〔2人拉繩子的功率及人對船做的有用功率。3隨著社會的發(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,小明家最近購置了一套新房,為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運送到6m高的樓上,小明利用物理課上學(xué)過的滑輪組,設(shè)計了如圖甲所示的材料搬運方案．〔其中每個滑輪重30N,繩子足夠長,所能承受的最大拉力為250N,不計繩重及摩擦<1>計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〔如圖乙所示是否會更省力一些．請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小？

<3>求兩種方案的機械效率分別為多少？<保留1位小數(shù)>

<4>綜合分析評估這兩個方案,你認(rèn)為哪個方案更好一些？說明理由,4〔2011?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,牽引車對繩的拉力為F2,F2的功率為P2,且P1=P2．已知動滑輪重200N,物體A完全露出水面后滑輪組的機械效率為75%〔若不計摩擦、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滑輪組的機械效率為75%5用一個機械效率為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個定滑輪和1個動滑輪。B．2個定滑輪和2個動滑輪C．1個定滑輪和2個動滑輪。D．2個定滑輪和1個動滑輪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)計了圖〔甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)小明用圖〔乙所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時,重物的速度υ和上升的高度h隨時間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,不計摩擦,繩對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),重物對地面的壓強p。7今年是奧運年,暑假里我們可以坐在家中觀看奧運比賽直播．奧運選手中也不乏荊州運動健兒,我省女子舉重選手田源就是奧運冠軍的有力爭奪者．右圖是世界冠軍田源比賽時的圖片．下列有關(guān)她比賽的一些說法,你認(rèn)為正確的是〔A．她在抓舉時把杠鈴從地上舉到頭頂?shù)倪^程中沒有做功B．她在挺舉時把杠鈴舉過頭頂穩(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,人對杠鈴的支持力和杠鈴的重力是一對平衡力D．她站在世界冠軍的領(lǐng)獎臺上,受到的重力與支持力是一對相互作用力8學(xué)校新近買了30套總質(zhì)量為300kg的物理實驗器材,每套一箱．現(xiàn)在,某實驗員需要把這批實驗器材搬運到14m高的物理實驗室．

<1>該實驗員需要做多少功?<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,那么他每次搬運的箱子數(shù)應(yīng)為________個．

<3>不考慮搬起箱子、放下箱子和下樓的時間,求他搬運這批實驗器材的最短時間。9〔2011?XX學(xué)校新近買了30套總質(zhì)量為300千克的實驗器材,每套一箱．實驗員需要把這批實驗器材搬運到15米高的實驗室．1該實驗員在搬運中,對實驗器材總共做功焦；〔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間t與所搬運物體的質(zhì)量m關(guān)系如表所示,那么他搬完全部箱子,且回到開始搬運處,所用最短時間為秒〔計算結(jié)果精確到0.1．搬運質(zhì)量m/kg102030時間t/s40607010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h0的柱形實心鐵塊,從水深為h1的河底豎直打撈上來。汽車速度為υ,且保持恒定。水的密度為ρ0,鐵的密度為ρ1。不計滑輪的摩擦和繩重,不考慮水的阻力和物體排開水的體積對水面高度的影響。請完成下列有關(guān)分析和計算。

〔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的過程中,繩子的拉力隨時間變化的關(guān)系式〔從鐵塊上表面與水面相平時開始計時

〔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A經(jīng)B點滾動到C點,已知AB=BC=2m,AB段與水平面的夾角為30°．在整個運動過程中,小球的重力對小球做的總功是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上的卷揚機〔其內(nèi)部有電動機提供動力通過滑輪組勻速提升貨物．為監(jiān)測卷揚機的工作情況,將固定卷揚機的工作臺置于水平杠桿的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．當(dāng)卷揚機提升G1=1450N的重物以速度v1勻速上升時,卷揚機的拉力為F1,滑輪組的機械效率為η1,壓力傳感器顯示其對配重C的支持力為N1；當(dāng)卷揚機提升重為G2的重物以速度v2勻速上升時,卷揚機的拉力為F2,滑輪組的機械效率為η2,壓力傳感器顯示其對配重C的支持力為N2．拉力F1、F2做功隨時間變化的圖象分別如圖乙中①、②所示．已知卷揚機及其工作臺的總重為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．求：〔1卷揚機提升重物G2時的功率；〔2動滑輪所受的重力；〔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動．若再用一水平向左的拉力F將物體A沿桌面向左拉動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．則當(dāng)甲、乙兩物體靜止時,彈簧秤的讀數(shù)為

N,繩子對乙物體的拉力是

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時間木塊靜止,tl-t2木塊運動后改變拉力,使木塊t2后處于勻速直線運動狀態(tài)．計算機對數(shù)據(jù)擬合處理后,得到如圖乙所示拉力隨時間變化圖線,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,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動．實驗測量數(shù)據(jù)如下,請將表格數(shù)據(jù)填寫完整木塊對水平面壓力FN〔牛1718192021水平拉力F〔牛5.15.45.76.3〔3請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滑輪組提升重物,滑輪組由動滑輪Q和安裝在水平桿CD上的兩個定滑輪組成。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υ1,滑輪組的機械效率為ηA。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υ2,滑輪組的機械效率為ηB。拉力F1、F2做的功隨時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。〔不計繩的質(zhì)量,不計滑輪與軸的摩擦求：機械效率ηB與ηA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9.6×104W的功率沿與水平地面成30°角的斜坡勻速向上爬行．已知車輪與地面接觸的總面積為0.5m2,斜坡的機械效率為80%。求卡車：〔1對水平路面的壓強；〔2爬坡時的牽引力；〔3爬坡時的速度．1原因如下;當(dāng)兩金屬塊完全浸在水面以下時,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,當(dāng)金屬塊的上表面浮出水面以后,兩個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,哪個容器的水面下降的多,哪個容器中的金屬塊受到的浮力就相對小一些,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的距離是船移動距離的5倍,滑輪組的機械效率〔2船靠岸的速度繩子自由端移動的速度則人拉繩子的功率為人對船做功的有用功率為3F=210N<250N沒有超過；165N；95.2%

90.9%；選擇甲好是因為機械效率高,選擇乙好是因為省力。4：在被打撈的物體沒有露出水面之前,∵不計摩擦、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,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滑輪組的機械效率,η′=G3F1=G3×13<G+G輪?F浮>

=600N3×13<600N+200N?200N>=100%．5C6解：〔1在2~3s內(nèi),重物做勻速運動,υ3=2.50m/s,拉力F3=40N,因為連接動滑輪的繩子有三根,所以拉力F的作用點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)動滑輪重為G動G動=3F3-G=20N在0~1s內(nèi),拉力F1=30N。把動滑輪和重物看成整體,則這個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-3F1=30N重物對地面的壓力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,

對器材做功：W=Gh=3000N×14m=42000J〔2由P-m圖像知,搬運30kg物體時,功率最大為70W,此時做功最快．30套總質(zhì)量為300kg的物理實驗器材,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：分別計算搬箱上樓耗費的時間和下樓耗費的時間,然后時間相加進行比較。

第二題：

先計算除了搬箱子之外耗費的時間〔下樓、抬起放下箱子：

首先容易知道每個箱子重10kg

題目只提供了一次搬10、20、30kg時搬箱子之外耗費的時間,因此只需分別計算一次搬一個、兩個、三個箱子的情況

一次一個箱子時,需要上下樓30次,每次40s,可以看出用時為30×40=1200s

一次兩個箱子時,需要上下樓15次,每次60s,可以看出用時為15×60=900s

一次三個箱子時,需要上下樓10次,每次70s,可以看出用時為10×70=700s

接下來計算搬箱子上樓耗費的時間

又一次一個箱子時,功率為40W,一次兩個箱子時,功率為60W,一次三個箱子時,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的總時間,和前面相對應(yīng)的時間相加就得到三種方案分別耗費的時間,最終比較可得到最短時間

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,卷楊機重為m機g,被提升貨物重為mg.設(shè)動滑輪重為G動,對卷揚機進行受力分析可知：F支＝m機g＋F拉,壓力N＝F支對滑輪組進行受力分析,因繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計,所以有：F拉＝<mg＋G動>由題意可得：==解得動滑輪重G動＝800N卷揚機對繩子的拉力F1＝<m1g＋G動>=〔320kg×10N/kg＋800N＝800N〔2第一次提升貨物過程中滑輪組的機械效率：η=×100％=×100％=80％?！?由第〔1問可得F2＝<m2g＋G動>＝640N因P＝＝＝F·v,且卷揚機拉動繩子的功率恒為400W,所以前后兩次提升貨物過程中,貨物豎直向上運動的速度之比為：13解：物體A沿著水平桌面向右做勻速直線運動,拉力和摩擦力是一對平衡力,摩擦力：f=GB=mBg=0.5kg×10N/kg=5N,當(dāng)物體A向左運動時,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,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)物體做勻速直線運動時,F=5.1N,所以f=F=5.1N．當(dāng)F=5.8N時,物體將做加速運動,但所受摩擦力仍為5.1N．〔2在研究摩