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(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。（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

2、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，用筆畫線在圖乙中繞上繩子，并求出小明爸爸的方法中拉力的大?。?#160;(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

3、好一些？說(shuō)明理由，4（2011通州區(qū)二模）如圖所示，牽引車通過(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?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

4、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)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（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。

5、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)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)校新近買了30套總

6、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

7、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/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(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

8、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.2J B.1J 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?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

9、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1，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?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，41=32，881=872，5AO=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

10、；（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(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       N15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

11、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)填寫完整木塊對(duì)水平面壓力FN（牛）1718192021水平拉力F（牛）5.15.45.7

12、6.3（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(guò)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=32，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A，物體B的密度為B，且8A=7B。（不計(jì)繩的質(zhì)量

13、，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(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(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

14、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)n5（1）船受到的阻力f0.01G0.011.02，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(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

15、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，F(xiàn)1=13（G+G輪-F?。?，拉力功率：P1=F1v1=13（G+G輪-F?。﹙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，F(xiàn)2=13（G+G輪）=13（G+200N），-拉力功率：P2=F2v2=13（G+200N）v2，此時(shí)，=W有用W總=GhF2s=GhF23h=G3F2=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浮）v1=13（G+200

16、N）v2，13（600N+200N-F浮）×0.4m/s=13（600N+200N）×0.3m/s，解得：F浮=200N，F(xiàn)浮=水V排g，V排=F浮水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：=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，=G3F1=G3×13(G+G輪F浮) =600N3×13(600N+200N200N)=100%5 C6解：（1）在23s內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動(dòng)，3=2.

17、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= F33=100 W =（W有用/W總）×100%=Gh3/（3F3h3） ×100% =83.33%；（2）在12s內(nèi)，拉力F2=50 N，重物上升高度h2=1.25 m W=3F2h2 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)=3F3-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

18、處于靜止?fàn)顟B(tài)。 支持力F支=G+G動(dòng)-3F1=30 N 重物對(duì)地面的壓力F壓= F支=30 N P=F壓/S=30 N/（5×10-2m2）=600 Pa。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（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，

19、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

20、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）11 12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)gF拉，壓力NF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(mgG動(dòng))  由題意可得：=解得動(dòng)滑輪重G

21、動(dòng)800 N卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F1(m1gG動(dòng)) =（320 kg×10 N/kg800 N）800 N（2）第一次提升貨物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率：=×100=×100=80。（3）由第（1）問(wèn)可得F2(m2gG動(dòng))640 N 因PF·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=

22、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)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以摩擦力與拉力是一對(duì)平衡力，因此f=F從表格中數(shù)據(jù)可以看出，拉力與壓力大小的比值不變，即摩擦力與所受壓力的比值是0.3所以摩擦力Ff大小與接觸面受到壓力FN之間的關(guān)系是Ff=0.3FN，當(dāng)FN=20N時(shí)，摩

23、擦力Ff=0.3FN=0.3×20N=6N（3）砝碼受到豎直向下的重力，豎直向上的支持力，它們是一對(duì)平衡力，大小相等，砝碼受力示意圖如圖所示故答案為：（1）5.3； 5.1（2）6. 0（3）砝碼受力的示意圖如圖所示16解：設(shè)物體A受的重力為GA，物體B受的重力為GB，動(dòng)滑輪受的重力為G動(dòng)。勻速提升物體A時(shí)，以物體A和動(dòng)滑輪的整體為研究對(duì)象，受力分析如圖甲所示。勻速提升物體B時(shí)，以物體B和動(dòng)滑輪的整體為研究對(duì)象，受力分析如圖乙所示。 由圖甲、乙得： 2F1'=GA+ G動(dòng) 2F2'=GB+ G動(dòng) 又因?yàn)?F1'= F1    F2'= F2 所以 =