机械效率计算题-益智网是益智学校的官方网站-北京益智学校

四、计算题1．（2010泰州）6分）用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m求：（1）拉力所做的功和拉力的功率；（2）滑轮组的机械效率．答案：（1）W=500JP=100W（2）80%2．（2010绍兴）如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。(1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。(2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到0.1％)。答案：增加；1×105J；62.1%3．（2010南京）(6分)如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N，物体在5s内匀速上升lm．求：(1)有用功；(2)滑轮组的机械效率；(3)拉力的功率．答案：240J；80%；60W4．（2010烟台）随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)．(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?(2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确．(3)求两种方案的机械效率之比?(4)综合分析评估两个方案，你认为哪个方案更好一些?说明理由．答案：5.（2010德州）如图22所示装置，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。（1）请在图上画出绳子的绕法；（2）求滑轮组的机械效率；（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。答案：（1）绕法如图4所示………………………………2分图20G图22（2）＝总有WW×100%＝SFGh1×100%＝105005800×100%＝80%…………………………2分（3）G动＝2F1－G物＝2×500－800＝200NF2＝(G动＋G物)／2＝（600+200）／2N＝400NW＝400×5×2J＝4000J……………………………2分6．（2010荆州）（6分）工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m，已知工人的拉力为100N不计绳重与摩擦阻力，求：（1）工人做功的功率；（2）滑轮组的机械效率；（3）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为多大？答案：（10大理）7、2009年入夏以来，我省滇西地区出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw的抽水机，把水抽到距水面10m高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m3的蓄水池抽满，求：（1）抽水机对水做的功；（2）抽水机的效率；（3）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。答案：1.8×105J；67%；随手关水龙头；一水多用等G图48.（2010河池）第41届世界博览会于2010年5月1日至10月31日在我国上海举行，世博会的主题是“城市，让生活更美好”．在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s，把重物吊起20m．求：（1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t？答案：解:(1)由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P=38kW=3.8×104W，工作时间t=20s，所以电动机消耗的电能为：W=Pt…………….(1分)=3.8×104W×20s=7.6×105J………(1分)(2)电动机正常工作时的电流：I=PU=43.810W380W=100A………..(1分)线圈产生的热量：Q=I2Rt=(100A)2×0.4Ω×20s=8×104J……….(1分)(3)电流产生热量消耗的电能W1=Q=8×104J，电能转化为机械能的总量为W总=W-W1=7.6×105J-8×104J=6.8×105J…………..(1分)因为η=WW有用总=WGh总………….(1分)即80%=5206.810JGm解得G＝2.72×104N………..(1分)所以，重物的质量为：m=Gg=42.7210N10/Nkg=2.72×103kg=2.72t…….(1分)9.（2010江西）某学校为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离)(1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明.(2)该水泵连续正常抽水1h，把水抽高了50m，水泵对水做了多少功？此时水泵的效率是多少？(g取10N/kg)答案：(1)错误的参数是：吸程20m一标准大气压能把水压上的高度h=pρ水g=1.013×105Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=10.13m＜20m(2)水泵1h抽水体积V=8m3水泵1h抽水质量m=ρV=1.0×103kg/m3×8m3=8×103kg水泵抽水1h对水做的功W=Gh=mgh=8×103kg×10N/kg×50m=4×106J水泵抽水1h消耗的电能W′=Pt=1.5×103W×3600s=5.4×106J水泵的效率η=WW′×100%=4×106J5.4×106J×100%≈74.1%10．（2010淮安）(6分)如图所示，小明同学用动滑轮提升900N的木箱，木箱以0．5m／s的速度匀速上升2m，所用拉力F的大小为500N(不计绳重和摩擦)．(1)拉力F做功的功率是多少?(2)动滑轮的机械效率是多少?答案：500W；90%11．（2010龙岩）（8分）滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物提高5m，所用的拉力是600N。求：（1）该重物受到的重力；（2）工人通过滑轮组所做的有用功；（3）工人做的总功；（4）滑轮组的机械效率。答案：9000N；4500J；6000J；75%12．（2010南通）(8分)如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N的箱子匀速提升5m，动滑轮的质量为8kg，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg．型号ZGD扬程50m吸程20m电压220V频率50Hz功率1.5kW流量8m3/h绝缘E级图15题24图(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组．(2)在向上提升箱子的过程中，人对绳子的拉力为多大?(3)在向上提升箱子的过程中，滑轮组的机械效率为多少?答案：解：(1)滑轮组绕线如图所示(2)人对绳子的拉力)(21动箱GGFN290kg)/N10kg8N500(21(3)提升过程的有用功W有=Gh总功W总=Fs=F·2h机械效率%100总有WW%2.86%100m10N290m5N500%100FsGh(答%2.86%1002N2901N500%100FsGh，同样给分)13．（2010苏州）(8分)如图所示，斜面长S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功．求：(1)运动过程中克服物体的重力做的功；(2)斜面的机械效率；(3)推力F的大小．答案：(1)400J(2)80％(3)50N14．（2010湛江）湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：(g取10N／kg)(1)提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强．(2)提升时绳子自由端的速度．(3)拉力F的功率．(4)此滑轮组的机械效率．答案：(1)货物对地面的压强P=F/S=mg/S=80kg×10N/kg/0.04m2=2×104Pa．(2)提升时绳子自由端的速度v=s/t=4m/50s=0.08m/s．(3)拉力F的功率P=Fv=500N×0.08m/s=40W(4)此滑轮组的机械效率η=W有用/W总=mg/2F=80kg×10N/kg/2×500N=80%15.（2010宜宾）（12分）2009年秋季以来，我国西南部分地区遭遇严重旱灾，不少地方不得不靠打深井取水。如图11所示，小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水，若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg，水桶容积为20L。当盛满水的桶从水中慢慢提升（桶始终未出水面）时，小明对绳的拉力为F=25N。不计绳子重量和摩擦，水的密度是1.0×103Kg/m3，g取10N/Kg.试求：（1）动滑轮有多重？（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率有多大？（3）水桶被提离井中水面后，以0.2m/s的速度匀速竖直上升，小明对绳子自由端拉力的功率多大？答案：（略）16．（10·茂名）(8分)用如图所示的滑轮组去拉物体A，已知A物质的密度是2×103kg／m3，底面积是0．3m3，重力为600N。物体A在F=100N的拉力作用下，沿水平方向匀速前进了2m。(g取10N／kg)求：(1)物体A对水平地面的压强是多少?(2)物体A的体积是多大?(3)若该装置的机械效率为80％，物体A在水平方向上受到的阻力是多少解：(1)物体A在水平地面，F=G=600N(1分)（10·安顺）17、如图10所示，要把一个质量是450kg的贵重物品A沿水平地面移动100m，为保护该物品，工人把它放在一个质量是50kg的木板B上，然后用了F=400N的水平拉力将木板B沿直线匀速拉动，直至终点。(提示：滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比)(1)在匀速拉动B的过程中，A、B之间的摩擦力是多少?(2)计算拉力F做的总功是多少焦耳?(3)在拉力F做功的过程中，机械效率是多少?(1)0……………………………………(1分)(2)W总=FS=400×100=4×104(J)………………………………………………(2分)(3)∵滑动摩擦力的火小与压力的人小成正比，∴FGFG有有总总，即910GFFFG有总总有总………………………(1分)9010FSFS有总9％………………………………………………(1分)（10·哈尔滨）18.建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10m高处。姜荣同学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重l00N。工人利用该装置每次提升一块重900N的建材，该工人拉绳子的速度是0.8m／s，在施工过程中：(1)该工人提升建材时的有用功率是多少?(2)该装置的机械效率是多少?(不计绳重和摩擦)(3)孙萍同学想用电动机做动力替代人工作，将该装置改造成简易的起重机(吊起物体的速度限定在0.4m／s)。她到仓库找到了两台电动机，铭牌上的部分数据如下表所示，她要选用其中的一台。请你帮助选择，就你所选的电动机，说明如何使用该装置才能做到合理配置。型号额定电压额定功率DJ—Ⅰ220V0.8kWDJ—Ⅱ220V3.0kW（10·湖北仙桃）19．如图14所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料的质量为280kg，拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，拉力F的功率为2kW。不计摩擦及钢丝绳、动滑轮的重。求：（1）拉力F对所提升的建筑材料做的功是多少？（2）罐笼A的重力是多少？（3）提升机在提升