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1、2022年机械效率计算题及答案 四计算题 1、（ （ 2022 四川自贡） ）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以 600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端 10 秒，使绳端向下移动了 1.5m，重物匀速上升了 0.5m，已知滑轮组的机械效率为 73%（g=10N/kg） （1）按题意画出滑轮组的绕绳 （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）依据 n=3，即动滑轮上绳子段数是 3 股； 则绳子的固定端应从动滑轮上起先缠绕，如图： （ 2 ） W 总 =FS=600N×1.5m=900J ； ∴P=W/t=900J/10s=90W （3）S
2、=nh；∴n=S/h=15m/05m=3； 由 η=G/nF 得：G=ηnF=73%×3×600N=1260N； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg 2 （ 2022 乐山） 某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是 400N，g 取 10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是 2 . 8×10 3 kg/m 3 ，每块大理石的体积是 1.0×10-2 m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）假如每根钢丝绳上能承受的最大拉力
3、是 2000N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？ （3）某次提升中，升降机在 1min 内将货物匀速提升了 15m，钢丝绳的拉力是 2000N。则钢丝绳的拉力的功率是多少？ (1) 每块大理石重： G = mg = Vg = 2.8 10 3 Kg / m 3 1.0 10 -2 m 3 10N / Kg = 280N （2 分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： n = 能提起的大理石总重量 = 3 2000N - 400N = 20块 每块大理石重量 280N (3) 钢丝绳端移动的距离： s = 3h = 3 15m = 45m 把货物提升 15 m 做的功： W = F
4、s = 2000N 45m = 9 10 4 J （1 分） （1 分） 升降机的功率： P = W t = 9 104 J 1min = 9 104 J 60s = 1500w （1 分） 3（ （ 2022 扬州 ）（6 分）工人用如图所示的装置将重物提高 5m，已知物重为 800N，人对绳的拉力为 500N。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。 解：从图可知，n=2， S=2h=2×5m=10m； （1）F=500N，S=10m， W=FS ∴拉力做的总功为： W 总 =FS=500N×10m=5000J ；
5、 （2）G=800N，h=5m， W=FS ∴对物体做的有用功为： W 有用 =FS=Gh=800N×5m=4000J ； （ 3 ） η=W 有用 / Q 总 ∴该滑轮组的机械效率为： η= W 有用 / Q 总 ×101%=4000J /5000J×101%=80% 答：（1）做的总功 5000J； （2）做的有用功 4000J； （3）滑轮组的机械效率 80% 4. （ 2022 雅安）有一质量为20kg 的正方体物体放在水平地面上, 它的体积为8 ×10 - 3m3 , 某人想通过如图20 所示
6、的滑轮来竖直提起这个物体。( g =10N/ kg) ( 1) 该物体的密度是多大? ( 2) 当人用250N 的力向下拉绳子时, 物体恰好能匀速上升, 物体上升3m后恰好到达目标位置, 求此过程中人所做的功? ( 3) 该定滑轮的机械效率是多大? ( 1) ρ= m/V =2. 5 ×103 kg/ m3 ( 1 分) ( 2) W 总= Fh =250 ×3 = 750J ( 1 分) ( 3) W 有= Gh =20 ×10N×3m=600J ( 1 分) η= W 有 /W 总= 600J/750J =80% ( 2 分)
7、 5. (2022 年中考呼和浩特) )如图所示，轻质杠杆 MN 长 0.8m，ON=0.6m，F 2 = 10 N，杠杆处于静止状态，与 水平方向的夹角为 300 ，F1 的方向竖直向下，F 2 沿水平方向。试计算：(1)F 2 的力臂；(2) F 1 的大小； (3)若知道 0 点支持物对杠杆支持力的方向垂直于杠杆沿 OP 方向，支持力 F 的大小。 答案： 6（2022 镇江）如图（1）所示，用弹簧测力计拉着绳子利用滑轮组将重 3N 的物体匀速 3 提升 0.5m 求图（1）中弹簧测力计对绳的拉力所做的功； 求图（1）中滑轮组的机械效率； 请在答题卷的图（2）中画出比图（1）更省力的绕线
8、 由公式 W = Fs （1 分） 代入数据得 W = 2.4J（1 分） 有用功 W 有 = Gh = 1.5J （ 1 分） 机械效率 η = （W 有 /W 总 ）×101%（1 分） 代入数据得 η = 62.5%（1 分） 如图所示（2 分） （1） （2） 7 （2022 资阳）随着人们生活水平的提高，不少居民小区都配备了健身房。小明每 个周末回家都会到健身房熬炼，如图所示是小明最宠爱的用于熬炼臂力的健身拉力器结构示意图。假如小明每次向下拉动拉杆时，拉力为 F=250N，在 0.4s 内使质量为m=20kg 的配重块匀速上升到 h=40cm 后放手让其自
9、由落下。不计拉杆和绳的重力， g 取 10N/kg。求： （1）小明拉动拉力器的功率 P； （2）小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功； （ 3 ）在小明熬炼过程中拉力器的机械效率 η 。 （1）依据题意有： Fh = Pt 解代入数据得： P = 250W （2）由功的原理和功能关系有： W 有用 = mgh W 总 = Fh W f = W 总 - W 有用 联解代入数据得： W f = 20J （3）依据题意有： = W 有用 W 总 联解 代入数据得： = 80% 8.（2022•衡阳）某物体在竖直方向受到 90N 的拉力，以 0.2m/s 的速度匀速向上运动（空气阻
10、力不计）求： （1）物体在 10s 内上升的距离 （2）物体受到的重力 （3）如图所示，若改用机械效率为 80%的滑轮组，用 10N 的拉力使物体仍以 0.2m/s 的速度匀速向右移动，求 10s 内人对物体所做的有用功率 解：（1）v=， ∴物体上升的距离： s=vt=0.2m/s×10s=2m； （2）物体竖直向上做匀速直线运动， 处于平衡状态，由平衡条件得：G=F=90N； （3）v=， ∴物体的路程： s=vt=0.2m/s×10s=2m； 由图示滑轮组可知，n=3， 绳子自由端移动的距离 s′=ns=3×2m
11、=6m， 拉力做的功 W=Fs′=10N×6m=60J， η= ， ∴W 有用 =ηW=60J×80%=48J， 有用功率 P= = =4.8W； 答：（1）物体在 10s 内上升的距离为 2m （2）物体受到的重力为 90N （3）10s 内人对物体所做的有用功率为 4.8W 9.（ 雅安市二 一三年）有一质量为20kg 的正方体物体放在水平地面上, 它的体积为8 ×10 - 3m3 , 某人想通过如图20 所示的滑轮来竖直提起这个物体。( g =10N/ kg) ( 1) 该物体的密度是多大? ( 2) 当人用2
12、50N 的力向下拉绳子时, 物体恰好能匀速上升, 物体上升3m后恰好到达目标位置, 求此过程中人所做的功? ( 3) 该定滑轮的机械效率是多大? 答案：31. ( 5 分) ( 1) ρ= m/V =2. 5 ×103 kg/ m3 ( 1 分) ( 2) W 总= Fh =250 ×3 = 750J ( 1 分) ( 3) W 有= Gh =20 ×10N×3m=600J ( 1 分) η= W 有 /W 总= 600J/750J =80% ( 2 分) 10.现有重 800N 的木箱 A，小李同学想把它搬到高为 6m、长为 1
13、0m 的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面对上用 600N 的拉力使木箱 A 以 0.2ms 的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求： (1)小李同学拉木箱的功率是多大? (2)该斜面的机械效率是多少? (3)木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大? 答案：43解：(1) t = s v = 10m 0.2m / s = 50s . 1 分 W 总 = FL = 600N 10m = 6000J . 1 分 P = W t = 6000J 50s = 120W . 1 分 (2) W 有 = Gh = 800N 6m = 4800J . 1 分 = W 有 101% = 4800J
14、101% = 80% . 2 分 W 总 6000J (3) W 额 = W 总 - W 有 = 6000J - 4800J = 1200J . 1 分 f = W 额 L = 1200J 10m = 120N . 2 分 答：略。 11( 湖北省襄阳市 2022 年)用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重 30N,货物重 360N、上升速度是 0.3m/s，拉力 F 的功率是 180W（不计绳重）。求： 12(2 013 年河北 省 省)如图 16 所示，重为 1140 N 的物体，它与水平地 面的接触面积为 1.5×10 3 cm 2 。工人师傅用 600 N 的力匀速提升
15、物 体，物体的速度为 0.2 m/s。（不计摩擦及绳重） 求：（1）工人师傅拉绳的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）体重为 450 N 的小明用此滑轮组提升 物体，但物体没有 被拉 动，物体对地面的最小压强为多大。 图 16 答案：37解：（1）拉力的功率： P = W 总 = Fs = Fv = 600 N 2 0.2 m/s 拉绳 t t 滑轮组的机械效率 η 货物上升 3m 过程中，克服摩擦力做的功。 答案： F （2）滑轮组的机械效率： = W 有用 = W 总 Gh Fs 绳 = Gh F 2h = 1140 N 600 N 2 = 95% （3）由于忽视摩擦及绳重，2
16、F = G + G 动 动滑轮重：G 动 = 2F- G = 2×600 N-1140 N = 60 N 绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力： F 拉 = 2 G 人- G 动 滑轮组提升物体的拉力：F ′ = G-F 拉 支 物体受到的支持力： F 支 = G+ G 动- 2 G 人 =1140 N+60 N - 2×450 N = 300 N 物体对地面的最小压强： p = F压 = F压 = 300 N = 2.0 10 3 Pa S S 0.15 m 2 13（2022 年广州市）如右图所示，工人师傅用三种方法把重 173N 的砂子提到三
17、楼去。请依据图中所供应的信息计算(绳与滑轮的摩擦不计，不考虑滑轮和桶、滑轮和口袋的间距)： (1)三种方法所做的有用功是多少? (2)第种状况下所做的额外功是多少? (3)第种状况下的机械效率是多少? 答案 （1）三种方法所做的有用功 W 有 =G 砂 h =173N×6m =1020J (2 分) （2）其次种状况所做的额外功 W 额外=（G 桶+G 砂）h =（20N+10N）×6m =180J (2 分) （3）其次种状况下的机械效率为 W 有 = 101 0 0 W 总 = W 有 W 有 + W 总 = 1020J 101 0 0 101 0 0 1020J
18、+ 180J = 85 0 0 (2 分) （ 扬州市 2022 年 ）（6 分）工人用如图所示的装置将重物提高 5m，已知物重为 800N，人对绳的拉力为 500N。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。解：从图可知，n=2， S=2h=2×5m=10m； （1）F=500N，S=10m， W=FS ∴拉力做的总功为： W 总 =FS=500N×10m=5000J ； （2）G=800N，h=5m， W=FS ∴对物体做的有用功为： W 有用 =FS=Gh=800N×5m=4000J ；
19、（ 3 ） η=W 有用 / Q 总 ∴该滑轮组的机械效率为： η= W 有用 / Q 总 ×101%=4000J /5000J×101%=80% 答：（1）做的总功 5000J； （2）做的有用功 4000J； （3）滑轮组的机械效率 80% （ 乐山市 2022 年） ）49某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是 400N，g 取 10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是 2 . 8×10 3 kg/m 3 ，每块大理石的体积是 1.0×10-2
20、m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）假如每根钢丝绳上能承受的最大拉力是 2000N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？ （3）某次提升中，升降机在 1min 内将货物匀速提升了 15m，钢丝绳的拉力是 2000N。则钢丝绳的拉力的功率是多少？ 答案：49（6 分） (1) 每块大理石重： G = mg = Vg = 2.8 10 3 Kg / m 3 1.0 10 -2 m 3 10N / Kg = 280N （2 分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： n = 能提起的大理石总重量 = 3 2000N - 400N = 20块 （1 分） 每块大理石重量 280N (3
21、) 钢丝绳端移动的距离： s = 3h = 3 15m = 45m 把货物提升 15 m 做的功： W = Fs = 2000N 45m = 9 10 4 J （1 分） （1 分） 升降机的功率： P = W t = 9 104 J 1min = 9 104 J 60s = 1500w （1 分） （德阳市 2022 年） 43(9 分)现有重 800N 的木箱 A，小李同学想把它搬到高为 6m、长为 10m 的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面对上用 600N 的拉力使木箱 A 以0.2ms 的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求： (1)小李同学拉木箱的功率是多大? (2)该斜面的机械
22、效率是多少? (3)木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大? 答案：43解：(1) t = s v = 10m 0.2m / s = 50s . 1 分 W 总 = FL = 600N 10m = 6000J . 1 分 P = W t = 6000J 50s = 120W . 1 分 (2) W 有 = Gh = 800N 6m = 4800J . 1 分 = W 有 W 总 101% = 4800J 6000J 101% = 80% . 2 分 (3) W 额 = W 总 - W 有 = 6000J - 4800J = 1200J . 1 分 f = W 额 L = 1200J 1
23、0m = 120N . 2 分 答：略。 （ 2022 年烟台 ）29图 18 甲所示的是一台汽车起重机的示意图，起重钩的升降运用的是滑轮组，如图 18 乙所承，滑轮组上钢丝绳的收放是由卷扬机来完成的某次做业中，起重机将 200Kg 的货物由地面起吊到 5m 的高度，所用时问 20s，钢丝绳的拉力 F 为 800N求起吊过程中：(g 取 1ON/kg) (1)起重机起吊货物的机械效率(2)卷扬机做功的功率 (3)图丙为该卷扬机的铭牌，其中有一个重要的参数是最大额定起重量运用你学过的物理学问分析说明起重机设计时，该参数的确定须要考虑哪些因素？ 答案： (省 江西省 2022 年 年)17 在测滑
24、轮组机械效率的试验中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记 A(如图 9 甲所示)，然后用大小为 F 的拉力匀速竖直向上提升总重为 G 的钩码，当钩码上升的高度为 H 时瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记 B，并测得 AB 两点间的距离为 2H(如图 9 乙所示)(不计摩擦与绳重) 求：(I)动滑轮的重力 G。(2)滑轮组的机械效率 (3)假如削减钩码的个数，滑轮组的机械效率会如何改变? 答案：17.解： (1)由图可知，n=3 F=(G 1 G)/3 G 1 =3FG „„(3 分) (2)滑轮组机械效率 η=(W 有 /W 总 )×101
25、=(GH3FH)×101=(G3F)×101„„(3 分) (3)机械效率会降低 „„„(2 分) （ （2022 龙岩）30（6 分）武平梁野山素有自然氧吧之称，其险峻的高山、飞流的瀑布令人叹为观止。依瀑流而建的木栈道蜿蜒至山脚，长约 4km，高度差约 90m，便利了人们近距离感受瀑布的磅礴气概。体重 50kg 的小王从栈道最高处小跑至山脚，用时30min，求这段时间小王自身重力做的功及功率约为多少？（g 取 10N/kg） W = Gh = mgh 1 分 A G P G = 50kg 10N/kg 90m
26、 1 分 = 4.510 4 J 1 分 P = W t 1 分 = 4.5104 J 30 60 s 1 分 = 25 W 1 分 2022 年包头市）20.如图 15 所示，轻质杠杆 OP 长 1m，能绕 O 点转动，P 端用细绳悬于 N 点。现有一质量为 1kg 的物体 A 通过滑环挂在 M 点（滑环和绳子的质量可忽视），OM 的长度为 0.1m，由于杆 OP 与水平方向成 30 0 角倾斜，滑环刚好能由 M 向 P 端匀速滑动， 滑动速度为 0.02m/s，细绳能承受的最大拉力为 9N。（g 取 10N/kg）求： 滑环从 M 点起先滑动，经过多长时间后细绳会断裂； 从滑环自 M 点滑
27、动到细绳 PN 断裂时，A 所受重力做的功； 上述过程中，A 所受重力做功的功率。 答案：20.（10 分） 解： 设经 t 时间后绳子会断裂，由杠杆平衡条件有： F OP cos 30 0 = F (OM + vt) cos 30 0 . （2 分） F A = mg F P OP = mg(OM + vt) „„„„„„„„„„„（2 分） t = F P OP / mg - OM v = 9 1/(110) - 0.1 s = 40s 0.02 重力做的功
28、W = mgh = mgvt sin 30 0 = 110 0.02 40 0.5J = 4J . （3 分） 重力做功的功率 P W = t 4 W = 0.1W 40 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（3 分） 33、(2022 年湖北省孝感市)如右图所示，已各斜面长 5m，高 3m，绳端拉力为 50N。利用这个滑轮装置将重为 101N 的物体在 5s 内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中： （1）物体沿斜面对上运动的速度为多少？ （2）绳端移动的距离是多少？ （3）拉力的功和功率各是多少？ （4）拉力的机械效率是多少？ 第20页 共20页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页