机械效率总复习难题Word文档下载推荐.docx
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若重物与地面的接触面积S=5×
10-2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。
求：
（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。
（2）在1~2s内，拉力F做的功W。
（3）在0~1s内，重物对地面的压强p。
7今年是奥运年，暑假里我们可以坐在家中观看奥运比赛直播．奥运选手中也不乏荆州运动健儿，我省女子举重选手田源就是奥运冠军的有力争夺者．右图是世界冠军田源比赛时的图片．下列有关她比赛的一些说法，你认为正确的是（）
A．她在抓举时把杠铃从地上举到头顶的过程中没有做功
B．她在挺举时把杠铃举过头顶稳稳地停留了3秒钟，在停留过程中她做了功
C．她把杠铃稳稳举起停留在空中时，人对杠铃的支持力和杠铃的重力是一对平衡力
D．她站在世界冠军的领奖台上，受到的重力与支持力是一对相互作用力
8学校新近买了30套总质量为300kg的物理实验器材，每套一箱．现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到14m高的物理实验室．
（1）该实验员需要做多少功?
（不考虑他克服自身重力所做的功）
（2）假设他身体可以提供的功率P如图那样取决于所搬运物体的质量m，若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为________个．
（3）不考虑搬起箱子、放下箱子和下楼的时间，求他搬运这批实验器材的最短时间。
9（2011•绍兴）学校新近买了30套总质量为300千克的实验器材，每套一箱．实验员需要把这批实验器材搬运到15米高的实验室．
1该实验员在搬运中，对实验器材总共做功焦；
（2）假设他身体可以向外提供的功率P与所搬运物体的质量m的关系如图所示，每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m关系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到开始搬运处，所用最短时间为秒（计算结果精确到
0.1）．搬运质量m/kg102030时间t/s406070
10
如图1所示，某桥梁工程部门在一次工程作业中，利用汽车将重为G，高为h0的柱形实心铁块，从水深为h1的河底竖直打捞上来。
汽车速度为υ，且保持恒定。
水的密度为ρ0，铁的密度为ρ1。
不计滑轮的摩擦和绳重，不考虑水的阻力和物体排开水的体积对水面高度的影响。
请完成下列有关分析和计算。
（1）铁块上升过程中所受浮力的最大值；
（2）推导出自铁块上表面与水面相平升至整体刚露出水面的过程中，绳子的拉力随时间变化的关系式（从铁块上表面与水面相平时开始计时）
（3）在图2中，定性画出铁块自河底升至滑轮处的过程中，绳子拉力的功率P随铁块上升高度h变化关系的图象。
图图
11如图所示，质量为1kg的小球从斜面顶点A经B点滚动到C点，已知AB=BC=2m，AB段与水平面的夹角为30°
．在整个运动过程中，小球的重力对小球做的总功是
A.2JB.1JC.9.8JD.39.2J
12（2012•怀柔区一模）如图甲所示，某工地用固定在水平工作台上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组匀速提升货物．为监测卷扬机的工作情况，将固定卷扬机的工作台置于水平杠杆的A端，杠杆的B端连接有配重C，其下方与压力传感器相接触，杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内自由转动．当卷扬机提升G1=1450N的重物以速度v1匀速上升时，卷扬机的拉力为F1，滑轮组的机械效率为η1，压力传感器显示其对配重C的支持力为N1；
当卷扬机提升重为G2的重物以速度v2匀速上升时，卷扬机的拉力为F2，滑轮组的机械效率为η2，压力传感器显示其对配重C的支持力为N2．拉力F1、F2做功随时间变化的图象分别如图乙中①、②所示．已知卷扬机及其工作台的总重为500N，配重C所受的重力为200N，4υ1=3υ2，88η1=87η2，5AO=2OB．杠杆AB所受的重力、绳的质量和滑轮与轴的摩擦均可忽略不计．求：
（1）卷扬机提升重物G2时的功率；
（2）动滑轮所受的重力；
（3）N1与N2的比值．
13如图所示，物体A的质量mA=4kg，B的质量mB=0.5kg，物体A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动．若再用一水平向左的拉力F将物体A沿桌面向左拉动0.1m的过程中，拉力做的功W=J（取g=10N/kg）．
14如图所示，甲物体重6N，乙物体重10N，弹簧秤重力及摩擦均不计．则当甲、乙两物体静止时，弹簧秤的读数为
N，绳子对乙物体的拉力是
N．
15如图甲所示，用一拉力传感器（能感应力大小的装置）水平向右拉一水平面上的木块，A端的拉力均匀增加，0-tl时间木块静止，tl-t2木块运动后改变拉力，使木块t2后处于匀速直线运动状态．计算机对数据拟合处理后，得到如图乙所示拉力随时间变化图线，回答下列问题：
（1）当用F=5.3牛的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力大小为
5.3
牛；
若用F=5.8牛的水平拉力拉木块，木块所受摩擦力大小为
5.1
牛．
（2）如图丙所示，为研究滑动摩擦力f大小与接触面受到压力FN大小的关系，在重力为17牛的木块上每次增加1牛重的砝码，分别用水平拉力F使木块作匀速直线运动．实验测量数据如下，请将表格数据填写完整
木块对水平面压力FN（牛）
17
18
19
20
21
水平拉力F（牛）
5.4
5.7
6.3
（3）请用力的示意图画出图丙中砝码受到的力．
16某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示。
图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上。
小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成。
小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中，物体A的速度为υ1，滑轮组的机械效率为ηA。
小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中，物体B的速度为υ2，滑轮组的机械效率为ηB。
拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图乙中①、②所示。
已知：
υ1=3υ2，物体A的体积为VA，物体B的体积为VB，且3VA=2VB，物体A的密度为ρA，物体B的密度为ρB，且8ρA=7ρB。
（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：
机械效率ηB与ηA之差。
17如图所示，重为3.2×
104N的卡车，经过一段水平路面，再以9.6×
104W的功率沿与水平地面成30°
角的斜坡匀速向上爬行．已知车轮与地面接触的总面积为0.5m2，斜坡的机械效率为80%。
求卡车：
（1）对水平路面的压强；
（2）爬坡时的牵引力；
（3）爬坡时的速度．
1原因如下;
当两金属块完全浸在水面以下时,甲乙两人做的功是一样多的,但题目要求是将金属块提离水面,也就是说将金属块完全提到水面以上,与水面完全分开.此时,当金属块的上表面浮出水面以后,两个容器的水平面就要开始下降了,但只要金属块没有完全离开水面,就有浮力存在.也就是说当金属块上表面浮出水面之后,哪个容器的水面下降的多,哪个容器中的金属块受到的浮力就相对小一些,由图可知,乙容器的上口横截面小于甲容器，当金属块浮出水面的瞬间，乙容器的水面下降的要多一些，综上所述。
正确答案应为B，乙
2分析：
滑轮组上拉船靠岸的绳子段数n＝5
（1）船受到的阻力
f＝0.01G＝0.01
＝1.02
，
人拉绳子自由端移动的距离是船移动距离的5倍，滑轮组的机械效率
（2）船靠岸的速度
绳子自由端移动的速度
则人拉绳子的功率为
人对船做功的有用功率为
3F=210N<
250N
没有超过
；
165N；
95.2%
90.9%；
选择甲好是因为机械效率高，选择乙好是因为省力。
4：
在被打捞的物体没有露出水面之前，
∵不计摩擦、绳重及水的阻力，
∴F1=
1
3
（G+G轮-F浮），
拉力功率：
P1=F1v1=
（G+G轮-F浮）v1，
在被打捞的物体露出水面之后，
∴F2=
（G+G轮）=
（G+200N），-----------------①
P2=F2v2=
（G+200N）v2，
此时，η=
W有用
W总
=
Gh
F2s
F23h
G
3F2
=75%，-------②
将①代入②得：
3×
（G+200N）
=75%，
解得：
G=600N，
物体的质量：
m=Gg=600N×
10N/kg=60kg，--------
（1）
∵P1=P2，
（G+G轮-F浮）v1=
（600N+200N-F浮）×
0.4m/s=
（600N+200N）×
0.3m/s，
F浮=200N，
∵F浮=ρ水V排g，
∴V排=
F浮
ρ水g
200N
1×
103kg/m3×
10N/kg
=0.02m3，
∵物体浸没与水中，
∴V=V排=0.02m3，------
（2）
物体的密度：
ρ=
m
V
60kg
0.02m3
=3×
103kg/m3．--------（3）
物体在水中匀速上升时滑轮组的机械效率，
η′=
3F1
（G+G轮−F浮）
600N
（600N+200N−200N）
=100%．
5C
6解：
（1）在2~3s内，重物做匀速运动，υ3=2.50m/s，拉力F3=40N，因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍。
P=F3υ3=100W
η=（W有用/W总）×
100%=[Gh3/（3F3h3）]×
100%=83.33%；
（2）在1~2s内，拉力F2=50N，重物上升高度h2=1.25m
W=3F2h2
代入数据解得W=187.5J
（3）设动滑轮重为G动
G动=3F3-G=20N
在0~1s内，拉力F1=30N。
把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态。
支持力F支=G+G动-3F1=30N
重物对地面的压力F压=F支=30N
P=F压/S=30N/（5×
10-2m2）=600Pa。
8：
（1）器材的重力：
G=mg=300kg×
10N/kg=3000N，
对器材做功：
W=Gh=3000N×
14m=42000J
（2）由P-m图像知，搬运30kg物体时，功率最大为70W，此时做功最快．30套总质量为300kg的物理实验器材，每套一箱，所以一箱10kg，搬3箱最快．
（3）t=W/P=42000J/70W=600S
9总的思路是这样：
分别计算搬箱上楼耗费的时间和下楼耗费的时间，然后时间相加进行比较。
第二题：
先计算除了搬箱子之外耗费的时间（下楼、抬起放下箱子）：
首先容易知道每个箱子重10kg
题目只提供了一次搬10、20、30kg时搬箱子之外耗费的时间，因此只需分别计算一次搬一个、两个、三个箱子的情况
一次一个箱子时，需要上下楼30次，每次40s，可以看出用时为30×
40=1200s
一次两个箱子时，需要上下楼15次，每次60s，可以看出用时为15×
60=900s
一次三个箱子时，需要上下楼10次，每次70s，可以看出用时为10×
70=700s
接下来计算搬箱子上楼耗费的时间
又一次一个箱子时，功率为40W，一次两个箱子时，功率为60W，一次三个箱子时，功率为55W
把所有箱子搬上楼所需要做的总功为：
300×
g×
15=4500g，取g≈10则总功为45000J
总功/功率可以算出搬箱上楼所耗费的总时间，和前面相对应的时间相加就得到三种方案分别耗费的时间，最终比较可得到最短时间
10
（1）由题意可知，铁块在未打捞出水面前，铁块受到的浮力最大
（2）
（3）
11
12解：
（1）由题意可知，卷杨机重为m机g，被提升货物重为mg.设动滑轮重为G动，对卷扬机进行受力分析可知：
F支＝m机g＋F拉，压力N＝F支
对滑轮组进行受力分析，因绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，所以有：
F拉＝
（mg＋G动）
由题意可得：
解得动滑轮重G动＝800N
卷扬机对绳子的拉力F1＝
（m1g＋G动）=
（320kg×
10N/kg＋800N）＝800N
（2）第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率：
η=
×
100％=
100％=80％。
（3）由第
（1）问可得F2＝
（m2g＋G动）＝640N
因P＝
＝
＝F·
v，且卷扬机拉动绳子的功率恒为400W，所以前后两次提升货物过程中，货物竖直向上运动的速度之比为：
13解：
物体A沿着水平桌面向右做匀速直线运动，拉力和摩擦力是一对平衡力，
摩擦力：
f=GB=mBg=0.5kg×
10N/kg=5N，
当物体A向左运动时，拉力：
F=f+GB=5N+5N=10N，
拉力做的功：
W=FS=10N×
0.1m=1J．
故答案为：
1．
1466
15解：
（1）当用F=5.3N的水平拉力拉静止的木块时，由于木块静止，所以木块所受的拉力与静止木块所受的摩擦力平衡，所以f=F=5.3N．
由乙图可知，当物体做匀速直线运动时，F=5.1N，所以f=F=5.1N．当F=5.8N时，物体将做加速运动，但所受摩擦力仍为5.1N．
（2）在研究摩擦力大小与所受压力关系时，拉动物体做匀速直线运动，所以摩擦力与拉力是一对平衡力，因此f=F．
从表格中数据可以看出，拉力与压力大小的比值不变，即摩擦力与所受压力的比值是0.3．
所以摩擦力Ff大小与接触面受到压力FN之间的关系是Ff=0.3FN，当FN=20N时，摩擦力Ff=0.3FN=0.3×
20N=6N．
（3）砝码受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，它们是一对平衡力，大小相等，砝码受力示意图如图所示．
（1）5.3；
5.1．
（2）6.0．（3）砝码受力的示意图如图所示．
16解：
设物体A受的重力为GA，物体B受的重力为GB，动滑轮受的重力为G动。
匀速提升物体A时，以物体A和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图甲所示。
匀速提升物体B时，以物体B和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图乙所示。
由图甲、乙得：
2F1'
=GA+G动
2F2'
=GB+G动
又因为F1'
=F1
F2'
=F2
所以
（1）
由题中W－t图像可知：
P1=
=90W，P2=
=45W
由
，υ1=3υ2
（2）
由
（1）、
（2）解得：
（3）
由G＝ρgV，3VA=2VB，8ρA=7ρB
（4）
由（3）、（4）解得：
G动=
GA，G动=
GB
ηA=
=70%
ηB
=80%
ηB－ηA=80%－70%=10%。
17解析：
（1）对水平路面的压强p=
=6.4×
104Pa．
（2）因为W有=W总×
η
①；
W有=Gh
②；
斜面长度s=2h（倾角为30°
）
③；
由①～③得
s=
，∴F引=
=W总×
=2×
104N．
（3）由P=F引V，所以爬坡时的速度v=
=4.8m/s。
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