技能訓(xùn)練四　功　功率　機(jī)械效率的綜合計(jì)算

1、技能訓(xùn)練四 功 功率 機(jī)械效率的綜合計(jì)算一、計(jì)算所用公式1總功的計(jì)算方法：(1)定義法：W總Fs；(2)W總W有W額；(3)公式法：W總或W總。2有用功的計(jì)算方法：(1)定義法：W有Gh；(2)W有W總W額；(3)公式法：W有W總。3額外功的計(jì)算方法：(1)定義法：W額G額h，W額f額s；(2)W額W總W有；(3)公式法：W額W總(1)。4機(jī)械效率：，。二、分清使用時(shí)不同的狀態(tài)1利用滑輪組豎直提升重物的三種情況：(1)理想情況：不計(jì)動(dòng)滑輪重力，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦，即W額0。FG物/n，1，GhFs(2)半理想情況：計(jì)動(dòng)滑輪的重力，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦，即W額G動(dòng)h。F(G物G動(dòng))

2、/n，G物/(G物G動(dòng))(3)實(shí)際情況：計(jì)動(dòng)滑輪的重力，繩重和繩與滑輪間的摩擦(題目不說明，表明要考慮)。G物/Fn，F(xiàn)G物/n2利用滑輪組水平拉物體，此時(shí)克服物體受到的摩擦力做功為有用功，與物重、滑輪重?zé)o關(guān)；將上述公式中的G物換成f就行了。理想情況：W有fs，F(xiàn)f/n實(shí)際情況：f/Fn，F(xiàn)f/n3使用斜面提升物體時(shí)，克服物體重力做功為有用功，拉力F做的是總功，克服摩擦做的是額外功。W有Gh，W總FL，W額fL；或1(2015，考感)如圖所示，是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖。已知井深12 m，物體重G6103 N，汽車重G車3104 N，汽車勻速拉繩子時(shí)的拉力F2.2103

3、 N，汽車受到的阻力為車重的0.1倍。求：(1)將物體從井底拉至井口的過程中，汽車?yán)K子的拉力對(duì)滑輪組做了多少功？(2)滑輪組的機(jī)械效率為多少？(保留一位小數(shù))(3)若汽車運(yùn)動(dòng)的速度為3 m/s，則將物體由井底拉至井口需要多長(zhǎng)時(shí)間？(4)汽車牽引力為多少？牽引力的功率為多少？解：(1)n3，s3h312 m36 m，WFs2.2103 N36 m7.92104 J(2)90.9%(3)v物v車3 m/s1 m/s，t12 s (4)F牽FfF0.1G車2.2103 N0.13104 N5.2103 N，P F牽v車5.2103 N3 m/s1.56104 W2(2015，陜西)如圖所示，工人沿

4、斜面把一箱貨物從底端拉進(jìn)車廂。貨物移動(dòng)的距離s與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。在此期間，工人拉這箱貨物沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力為594 N。此斜面的長(zhǎng)為5 m，高為1 m，這箱貨物重為1500 N。(1)05 s內(nèi)，這箱貨物處于_狀態(tài)，工人所做的功為_J。(2)530 s內(nèi)，這箱貨物運(yùn)動(dòng)的速度是多少？拉力做功的功率是多大？(3)該斜面的機(jī)械效率是多少？解：(1)靜止 0 (2)這箱貨物運(yùn)動(dòng)的速度v0.2 m/s，拉力做的功WFs594 N5 m2970 J，拉力做功的功率P118.8 W (3)對(duì)這箱貨物做的有用功W有Gh1500 N1 m1500 J，拉力做的總功W總W2970 J，斜面的機(jī)械效率50

5、.5%3(2015，遂寧)某興趣小組用如圖甲所示的滑輪組(物體與動(dòng)滑輪用繩子a連接)勻速拉動(dòng)放在同一水平面上的不同物體，物體受到的摩擦力從200 N開始逐漸增加，直到組裝滑輪組的繩子b被拉斷，每次物體拉動(dòng)的距離均為2 m。通過實(shí)驗(yàn)繪出了該滑輪組機(jī)械效率隨物體受到摩擦力大小變化的關(guān)系圖象如圖乙。(不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦)求：(1)動(dòng)滑輪重力； (2)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為80%，物體以0.2 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，該滑輪組的有用功率； (3)一個(gè)重500 N的同學(xué)利用該滑輪組，想獨(dú)自用豎直向下的力拉斷繩子b，請(qǐng)你通過計(jì)算分析他能否實(shí)現(xiàn)。解：(1)由圖乙可知，當(dāng)f1200 N時(shí)，150%，W總

6、1W有W額f1sG動(dòng)s，50%，G動(dòng)200 N(2)當(dāng)280%時(shí)，280%，f2 800 N，W有2f2s800 N2 m1600 J，當(dāng)t10 s，P有160 W(3)由圖乙可知，當(dāng)f31600 N時(shí)，繩子剛好被拉斷，繩b最大拉力F3(G物G動(dòng))(200 N1600 N)600 NG人，故不會(huì)拉斷繩子b。4(2015，綿陽)我國(guó)南宋遠(yuǎn)洋商貿(mào)船“南海一號(hào)”于2007年成功打撈出水，為復(fù)原我國(guó)海上絲綢之路歷史提供了極珍貴的實(shí)物資料，采用沉井包裹沉船的整體打撈方式，在世界水下考古也是一大創(chuàng)新。某同學(xué)為了體驗(yàn)“南海一號(hào)”的打撈過程，特利用滑輪組從水下打撈一重物。如圖所示，用一個(gè)底面積S0.05 m2

7、，高h(yuǎn)0.2 m的長(zhǎng)方體形狀的重物模擬“南海一號(hào)”，該同學(xué)站在岸邊拉動(dòng)繩子的自由端，使重物從水底開始向上運(yùn)動(dòng)。假定重物一直做豎直向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)歷三個(gè)運(yùn)動(dòng)階段：第一階段，從重物在水底開始運(yùn)動(dòng)到重物的上表面剛露出水面，繩對(duì)重物的拉力F1140 N，用時(shí)t140 s；第二階段，從重物上表面剛露出水面到其下表面剛離開水面，用時(shí)t24 s；第三階段，重物下表面離開水面后在空中上升。已知?jiǎng)踊喫苤亓060 N，水1.0103 kg/m3，g10 N/kg，不計(jì)繩重、輪與軸之間的摩擦及水的阻力，不考慮重物出水前后質(zhì)量的變化。求：(1)在第一階段運(yùn)動(dòng)中，水對(duì)重物的浮力F浮為多大？(2)在第一階段

8、運(yùn)動(dòng)中，繩對(duì)重物做功W1為多大？(3)滑輪在第一階段運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械效率1和在第三階段運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械效率3分別為多大？解：(1)V排Sh0.05 m20.2 m0.01 m3，F(xiàn)浮水gV排水gV1.0103 kg/m310 N/kg0.01 m3100 N(2)第二階段：v0.05 m/s，第一階段：h1vt10.05 m/s40 s2 m，W1F1h1140 N2 m280 J(3)第一階段：人對(duì)繩的拉力F1 N，70%，重物GF1F浮140 N100 N240 N；第三階段：380%5(2015，德陽)如圖甲所示底面積為0.2 m2，高0.2 m的質(zhì)量均勻的長(zhǎng)方體A，放置在水平地面上，對(duì)地面的壓

9、強(qiáng)為6103 Pa；一質(zhì)量為80 kg的工人站在水平地面上，用如圖乙所示的滑輪組把A運(yùn)到高處，工人用大小為F1的豎直拉力拉繩使A以10 cm/s的速度勻速上升，這時(shí)地面對(duì)工人的支持力為N1，工人勻速拉繩的功率為P，滑輪組的機(jī)械效率為1。若工人以相同的功率用大小為F2的豎直拉力拉繩使另一物體B以12.5 cm/s的速度勻速上升，這時(shí)地面對(duì)工人的支持力為N2，滑輪組的機(jī)械效率為2。已知N1N234，121615。(g取10 N/kg)求：(1)物體A的密度；(2)工人拉繩的功率P；(3)用滑輪組提升B時(shí)滑輪組的機(jī)械效率2。解：(1)F壓pS6103 Pa0.2 m21200 N，m120 kg，VSh0.04 m3，3103 kg/