机械效率计算题及答案
四.计算题
１、(201３四川自贡）如图所示(滑轮组得绕绳未画出)，人以60０N 得力向下拉动绕在滑轮组得绳子一端１0秒,使绳端向下移动了1、5m,重物匀速上升了０、5m,已知滑轮组得机械效率为７０%(g=10N ／k ｇ）.
(1)按题意画出滑轮组得绕绳.
(2）人所做功得功率多大?
（3)被吊起得重物质量多大?
解：（1）根据ｎ＝３,即动滑轮上绳子段数就是3股;
则绳子得固定端应从动滑轮上开始缠绕,如图:
(2)∵W 总=ＦS=60０N×1、5m=9０0J;
∴P=W ／t=900J/10ｓ＝９0W ．
（3)∵Ｓ=nh ；∴n=S ／h=15ｍ/05m ＝3;
由η=G/n Ｆ得:Ｇ=ηnF ＝７０％×3×6０0N=126０N ； ∴m=G/g=1２60N ／1０Nkg=1２6kg.
２.(20１3乐山)某建筑工地用升降机提升大理石得示意图如图所示。升降机货箱得重力就是
4００N,g 取10Ｎ/kg 。不计滑轮与钢丝绳得重力,不计摩擦。试求:
(１)已知大理石得密度就是2、8×１03ｋg/ｍ3,每块大理石得体积就是1、0×１0-２m 3,则每块
大理石得重力就是多少？
（2)如果每根钢丝绳上能承受得最大拉力就是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，钢丝绳得拉力就是２000N 。则
钢丝绳得拉力得功率就是多少？
(1) 每块大理石重：
N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ (2分）
（2) 升降机一次能提起得大理石块数:
块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?==N
N N n （3) 钢丝绳端移动得距离: （1分)
把货物提升１5 ｍ做得功: (１分)
升降机得功率: (1分)
3.(2０13扬州)（6分)工人用如图所示得装置将重物提高5m ，已知物重为８00N ，人对绳得拉力为500N 。
求此过程中:
(1)做得做功。
(２)做得有用功。
(３)滑轮组得机械效率。
解:从图可知，n=2,
S ＝2h=2×５m=10m;?(1)Ｆ＝500N,Ｓ＝10m ，?∵W=FS
∴拉力做得总功为:?W 总=FS=500N×１0m ＝5000J ；?(２)G=８０0N,h=5m,?∵Ｗ=F Ｓ
∴对物体做得有用功为：
W 有用=FS=G ｈ=80０N×５m ＝４000J;
(3)∵η=W有用／Q总?∴该滑轮组得机械效率为:
η= W有用/ Ｑ总×１00%＝40０0J /500０J×1０0%=80％.?答:(1)做得总功5０00J;
(2)做得有用功4０00J;
（3)滑轮组得机械效率８0%．
4、（2013雅安)有一质量为20ｋg 得正方体物体放在水平地面
上, 它得体积为8 ×1０ - 3ｍ３，某人想通过如图2０
所示得滑轮来竖直提起这个物体。( g =10N/ kg)
( 1) 该物体得密度就是多大?
（２) 当人用２50N 得力向下拉绳子时，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
得功?
( ３) 该定滑轮得机械效率就是多大？
( 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）
5、 (201３年中考呼与浩特)如图所示,轻质杠杆ＭN长0.8m,ON=０.6m，Ｆ２＝N,杠杆处于静止状态，与水平方向得夹角为３00,F1得方向竖直向下,F2沿水平方向。试计算:(1)F２得力臂;(２) F1得大小; (3）若知道0点支持物对杠杆支持力得方向垂直于杠杆沿OＰ方向,支持力F得大小。
答案：
6.（2０13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得物体匀速提升
0.５ｍ.
⑴求图（1)中弹簧测力计对绳得拉力所做得功;
⑵求图(1)中滑轮组得机械效率；
⑶请在答题卷得图(2)中画出比图(1）更省力得绕线.
⑴由公式W= Ｆｓ(1分)
代入数据得Ｗ= ２、4J（1分）
⑵有用功W有=Gｈ=1、５J (1分)
机械效率η = （W有／W总)×100%(1分)
代入数据得η = 62、５%(１分）
⑶如图所示(２分)
7.(20１3资阳）随着人们生活水平得提高,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锻炼,如图所示就是小明最喜爱得用于锻炼臂力得健身拉力器结构示意图。如果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得配重块匀速升高到h=4０cｍ后放手让其自由落下。不计拉杆与绳得重力,g取1０N/ｋｇ。求:
(1)小明拉动拉力器得功率P;
（2)小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做得功;
(1) (2)
(3)在小明锻炼过程中拉力器得机械效率η。
(1）根据题意有：
???……………………①
解①代入数据得:??……………………②
（２)由功得原理与功能关系有:
??……………………③
?????……………………④
??……………………⑤
联解③④⑤代入数据得:?……………………⑥
(３)根据题意有:
?????……………………⑦
联解③④⑦代入数据得: ……………………⑧
8、(201３?衡阳）某物体在竖直方向受到90Ｎ得拉力,以0.２m/ｓ得速度匀速向上运动.(空气阻力不计）求:
(1)物体在1０ｓ内上升得距离.
(2)物体受到得重力．
（３)如图所示,若改用机械效率为８０%得滑轮组，用10N得拉力使物体仍以0.2m/s得速度匀速向右移动，求10s内人对物体所做得有用功率.
解:(1）∵v=，
∴物体上升得距离:
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=，
∴物体得路程:
ｓ=vt=０.２m／ｓ×１0s=2m；
由图示滑轮组可知，n=３,
绳子自由端移动得距离s′=ns=3×2m=6m,
拉力做得功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内上升得距离为2m.
(2)物体受到得重力为90N.
(3)10s内人对物体所做得有用功率为4、8W．
9、(雅安市二○一三年)有一质量为２0kg 得正方体物体放在水平地面上，它得体积为8 ×1０- ３m3 , 某人想通过如图20 所示得滑轮来竖直提起这个物体。( ｇ＝10Ｎ/ kｇ) （１) 该物体得密度就是多大?
( 2) 当人用250N 得力向下拉绳子时, 物体恰好能匀速上升, 物体
上升3m后恰好到达目标位置, 求此过程中人所做得功?
( 3) 该定滑轮得机械效率就是多大?
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得木箱A,小李同学想把它搬到高为6m、长为１0m得斜面上,如图所示,她站在斜面上,沿斜面向上用60０Ｎ得拉力使木箱Ａ以0．2ｍ／s得速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求:
(1)小李同学拉木箱得功率就是多大？
(2)该斜面得机械效率就是多少?
(3)木箱Ａ在斜面上匀速运动时受到得摩擦力就是多大?
答案:4３．解:(１)……………………………………1分
……………………………1分
…………………………………１分
(2) …………1分
……………………2分
(3）…………………１分
…………………………2分
答:略。
1１.(湖北省襄阳市２013年)用如图所示得滑轮组提升货物,已知动滑轮重３0Ｎ,货物重360Ｎ、上升速度就是0.３m/s,拉力Ｆ得功率就是180W(不计绳重)。求：
⑴滑轮组得机械效率η
⑵货物上升3m过程中,克服摩擦力做得功。
答案:
１2.(2013年河北省）如图１6所示,重为1140 N得物体,它与水平地面得接触面积为
1、5×１０3 cm2。工人师傅用600 Ｎ得力匀速提升物
体,物体得速度为０、2 m／ｓ。（不计摩擦及绳重)
求:(1)工人师傅拉绳得功率;
(２)滑轮组得机械效率;
(3)体重为45０ N得小明用此滑轮组提升物体,但物体没有被拉
动,物体对地面得最小压强为多大。
答案:37.解:（1)拉力得功率:?
（2）滑轮组得机械效率:?
(３）由于忽略摩擦及绳重,２F =G＋G动
动滑轮重：G动=2F－G = 2×６00N-11４0N = 60N?
图16
绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组得拉力：F拉＝2G人－G动
滑轮组提升物体得拉力：F拉′＝G-F支
物体受到得支持力:F支＝G+Ｇ动－2G人=11４0N＋６０N-2×４50Ｎ = 300N
物体对地面得最小压强:
１3.(2013年广州市)如右图所示,工人师傅用三种方法把
重17０N得砂子提到三楼去。请根据图中所提供得信息
计算(绳与滑轮得摩擦不计，不考虑滑轮与桶、滑轮与口
袋得间距):
(1)三种方法所做得有用功就是多少?
(2)第②种情况下所做得额外功就是多少?
(3)第②种情况下得机械效率就是多少?
答案（１)三种方法所做得有用功
W
有=G
砂
ｈ
=17０Ｎ×6m
=1020J
(２分)
(２）第二种情况所做得额外功
W
额外=(G
桶
+G
砂
)ｈ
=(20N+10N)×6ｍ
=180Ｊ(2分)
(3）第二种情况下得机械效率为
＝
=
= (2分)
（扬州市2013年)(6分)工人用如图所示得装置将重物提高５m,已知物重为80０N，人对绳得拉力为500N。
求此过程中:
（1)做得做功。
(2)做得有用功。
(3)滑轮组得机械效率。
解：从图可知，n＝２,
S＝2h=2×5m=10m；
(１)F=50０N,S=10m,
∵Ｗ＝FS?∴拉力做得总功为:?W总=FS=500N×１0m＝5００0J;?(２）G=800N，h
＝5m,?∵W=FS
∴对物体做得有用功为:
W 有用=FS=G ｈ=800N×5m=4000J;
(3)∵η=W 有用 ／ Ｑ总
∴该滑轮组得机械效率为:?η＝ W 有用 / Ｑ总×100%=4000J /5000Ｊ×100%＝80%.
答:(1)做得总功50０0Ｊ;
(2)做得有用功40０0J;
(3)滑轮组得机械效率8０％.
(乐山市2013年）49.某建筑工地用升降机提升大理石得示意图如图所示。升降机货箱得重
力就是400N,ｇ取１0N/ｋg 。不计滑轮与钢丝绳得重力,不计摩擦。试求:
(１)已知大理石得密度就是2、８×103k ｇ／m ３，每块大理石得体积就是1、0×10-2m ３,则每
块大理石得重力就是多少？
(2)如果每根钢丝绳上能承受得最大拉力就是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1mi ｎ内将货物匀速提升了１5ｍ，钢丝绳得拉力就是２０0０N 。
则钢丝绳得拉力得功率就是多少？ 答案:49.(6分) (1） 每块大理石重：
N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分) (２) 升降机一次能提起得大理石块数:
块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?==N
N N n （1分） （3） 钢丝绳端移动得距离: (1分)
把货物提升1５ m 做得功： （1分)
升降机得功率： (1分)
(德阳市2013年) ４3.(９分)现有重800N 得木箱Ａ,小李同学想把它搬到高为6m 、长为10m 得斜面上,如图所示,她站在斜面上,沿斜面向上用600N 得拉力使木箱A 以0.2m ／s 得速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求:
（1)小李同学拉木箱得功率就是多大?
(2)该斜面得机械效率就是多少？
(3)木箱Ａ在斜面上匀速运动时受到得摩擦力就是多大?
答案:43.解:(1)……………………………………1分
……………………………1分
…………………………………1分
（2） …………1分
……………………2分
(3)…………………１分
…………………………2分
答:略。
(2０13年烟台)２９.图１8甲所示得就是一台汽车起重机得示意图，起重钩得升降使用得就是滑轮组，如图１8乙所承,滑轮组上钢丝绳得收放就是由卷扬机来完成得.某次做业中,起重机将20０K ｇ得货物由地面起吊到5ｍ得高度，所用时问2０ｓ,钢丝绳得拉力Ｆ为800Ｎ.求起吊过程中：(g 取1ON/ｋg)
（1)起重机起吊货物得机械效率
(2)卷扬机做功得功率
(３）图丙为该卷扬机得铭牌，其中有一个重要得参数就是“最大额定起重量”.运用您学过得物理知识.分析说明起重机设计时,该参数得确定需要考虑哪些因素？
答案:
(江西省2013年)17在测“滑轮组机械效率”得实验中,瑞瑞同学在与动滑轮相切得细绳上作一标记A（如图9甲所示),然后用大小为F得拉力匀速竖直向上提升总重为G得钩码,当钩码上升得高度为Ｈ时.瑞瑞同学在与动滑轮相切得细绳上作另一标记B，并测得AB两点间得距离为2H(如图９乙所示)（不计摩擦与绳重）
求：(I)动滑轮得重力Ｇ。
(２)滑轮组得机械效率
(3）如果减少钩码得个数,滑轮组得机械效率会如何变化?
答案:17、解: (１)由图可知,n＝3Ｆ=(G1+G)/3 G１=3F-Ｇ……（3分)
(２）滑轮组机械效率η=（W有/W总)×10０％=(GH／3FH)×100％=(G/3F)×１0０%……（3分)
（3)机械效率会降低………(２分)
(2０13龙岩）30．(６分)武平梁野山素有天然氧吧之称,其险峻得高山、飞流得瀑布令人叹为观止。依瀑流而建得木栈道蜿蜒至山脚,长约4ｋm,高度差约90ｍ,方便了人们近距离感受瀑布得磅礴气势。体重５0ｋg得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得功及功率约为多少?（ｇ取１０N/kg)
?１分
?1分
···········································································１分
?1分
?1分
··········································································1分
２0１3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得物体Ａ通过滑环挂在M点(滑环与绳子得质量可忽略),OM得长度为0、1m,由于杆OP与水平方向成300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,细绳能承受得最大拉力为9Ｎ。（g取10N/kg)求:
⑴滑环从Ｍ点开始滑动，经过多长时间后细绳会断裂;
⑵从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时,Ａ所受重力做得功；
⑶上述过程中,Ａ所受重力做功得功率。
答案:20、(10分)
解:⑴设经t时间后绳子会断裂,由杠杆平衡条件有:
…………………………………………（2分)
……………………………(2分)
⑵重力做得功
………………………(3分)
⑶重力做功得功率
………………………………………………………………(3分)
33、(2０13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100N得物体在5ｓ内从斜面得底端匀速拉到顶端。在此过程中:
(1)物体沿斜面向上运动得速度为多少?
(2）绳端移动得距离就是多少？
(３)拉力得功与功率各就是多少？
(４)拉力得机械效率就是多少?