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，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

2、，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(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(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)

3、估這兩個(gè)方案，你認(rèn)為哪個(gè)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(duì)繩的拉力為 F1，F(xiàn)1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(duì)繩的拉力為 F2，F(xiàn)2 的功率為 P2，且 P1=P2已知?jiǎng)踊喼?200N，物體 A完全 露出水面后滑輪組的機(jī)械效率為 75%（若不

4、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 3×103kg/mD 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A1個(gè)定滑輪和 1 個(gè)動(dòng)滑輪。B2 個(gè)定滑輪和 2 個(gè)動(dòng)滑輪C1 個(gè)定滑輪和 2 個(gè)動(dòng)滑輪。D2 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)

5、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 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 ×10 -2m 2 ，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 23s 內(nèi)，拉力 F 的功率 P及滑輪組的機(jī)械效率 。（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(zhēng)

6、 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)?過程中沒 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

7、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， 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)

8、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 70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(shí)心鐵塊，從水深為h 1 的河底豎直打撈上來。汽車速度為 ，且保持恒定。水的密度為 0 ，鐵的密度為 1 。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

9、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(cè)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)卷揚(yáng)機(jī)提 升 G1=14

10、50N 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 1 =3 2， 88 1 =87 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計(jì)求：（ 1 ） 卷 揚(yáng)

11、 機(jī) 提 升 重 物 G2 時(shí) 的 功 率 ；（ 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 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 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N15如圖甲所示，用 一拉力傳感器（ 能感應(yīng)力大小

12、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 l 時(shí)間木塊靜止，tl-t 2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

13、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)填寫完整木 塊 對(duì) 水 平 面 壓 力 FN（ 牛 ）1718192021水平 拉力 F（ 牛）5.15.45.76.33） 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

14、勻速豎直提升物體 A的過程中，物體 A 的速度為 1，滑輪組的機(jī)械效率為 A。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 2，滑輪組的機(jī)械效率為 B。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：1=3 2，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A，物體 B的密度為B，且 8A=7 B。（不計(jì)繩的質(zhì)量，不計(jì)滑輪與軸的 摩擦）求：機(jī)械效率 B 與A 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

15、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

16、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f0.01G 0.011.02， 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3 F=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， F1=13（ G+G 輪 -F ?。?，拉力功率：P1=F1v1=13（ G+G輪 -F 浮 ）

17、 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） ， - 拉力功率P2=F2v2=13v2，（ G+200N ） 此時(shí)，=WGhF2sGhF23hG3F2=75%， 將代入得：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?。﹙1=13G+200N) v2，( 600N+200N-F 浮 ) × 0.4m/s=13( 600N+200N ) × 0.3m/s

18、 ， 解得：F 浮 =200N ， F 浮 = 水 V排 g ， V 排 =F浮水g200N331×103×1 （600 N+200N- 200N） =100%5 Ckg/ m3×10N/ kg=0.02m 3 ，物體浸沒與水中， V=V 排=0.02m 3， - （ 2 ）物體的密度：=mV60kg0.02 m3=3 × 10 3 kg/m 3 -（ 3 ）物體在水中勻速上升時(shí)滑輪組的機(jī)械效率，=G3F1G3×13（ G+G輪 - F?。?00N1 ）在 23s 內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動(dòng)，3=2.50 m/s ，拉力 F3=40 N ，因?yàn)檫B接動(dòng)滑

19、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= F 33=100 W= （W 有用/W 總）×100%=Gh 3/（3F3h3） ×100% =83.33% ；（2）在 12s 內(nèi)，拉力 F2=50 N ，重物上升高度 h 2=1.25 mW=3F 2h 2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 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)-3F 1=30 N重物對(duì)地面的

20、壓力 F 壓= F 支=30 NP=F 壓/S=30 N/ （ 5×10 -2 m 2）=600 Pa 。8：（ 1）器材的重力： G=mg=300kg 1×0N/kg=3000N ，對(duì)器材做功： W=Gh=3000×N 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（3）t=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

21、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)，需要上下樓一次兩個(gè)箱子時(shí)，需要上下樓一次三個(gè)箱子時(shí)，需要上下樓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)算一次搬一30 次，每次 40s ，可以看出用時(shí)為 30×40=1200s15 次，每次 60s ，可以看出用時(shí)為 15×60=900s10 次，每次 70s ，可以看出用時(shí)為 10×70=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 ，一次兩個(gè)箱子時(shí)，功率為 60W ，一次三個(gè)箱子

22、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 g10 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）3）12 解：111）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)進(jìn)行受力分析可知： F 支m 機(jī) gF 拉，壓力 NF支F 拉 （mg G 動(dòng) ）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：由題意可

23、得：解得動(dòng)滑輪重 G 動(dòng)800 N卷揚(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力 F1 （m 1g G 動(dòng)） =（2 ）第一次提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率：320 kg ×10 N/kg 800 N ）800 N=×100 =×100 =80 。（3 ）由第（ 1）問可得 F2 （m2gG 動(dòng)）640 N因 P F·v，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 × 10N/kg=5N ，當(dāng)物體 A 向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力：F=f+G B =5N+5N=10N ，拉力做的功：W=FS=10N × 0.1m=1J 故答案為 ：114 6 615 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 摩 擦 力 大 小 與 所 受 壓 力 關(guān) 系 時(shí) ， 拉 動(dòng) 物 體 做 勻