機械效率計算題含答案.doc

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機械效率計算題 ．用圖6所示的滑輪組提升重物，已知物體重為200N，人用125N的拉力向下拉動繩子，5s內可使物體勻速上升2m求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑輪組的機械效率． 答案：（1）W=500J P=100W （2）80% 2．如圖所示為一款塔式起重機，工作電壓為380伏。當起重機吊起500千克重物以1米/秒速度勻速上升20米時，工作電流是18安；當起重臂水平旋轉，帶動重物在8秒內移動16米時，工作電流是5安。 (1)如果起重臂加長，那么平衡塊質量應該________(填“增加”或“減小”)。 (2)請計算在整個過程中，起重機鋼繩對重物所做的功和起重機將電能轉化成機械能的效率(保留小數(shù)到0.1％)。 答案：增加；1×105J；62.1% 3．如圖所示，工人用滑輪組提升重240N的物體，所用的拉力為150N， 物體在5s內勻速上升lm．求： (1)有用功； (2)滑輪組的機械效率； (3)拉力的功率． 答案：240J；80%；60W 4．隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得到了很大的改善．小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運送到6m高的樓上，小明利用物理課上學過的滑輪組，設計了如圖20甲所示的材料搬運方案(其中每個滑輪重30N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250N，不計繩重及摩擦)． (1)計算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力? (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(圖20乙)是否會更省力一些，請你按照小明爸爸的想法，用筆畫線在乙圖繞上繩子并說明小明爸爸的想法是否正確． (3)求兩種方案的機械效率之比? (4)綜合分析評估兩個方案，你認為哪個方案更好一些?說明理由． 答案： 5. 如圖22所示裝置圖20 ，繩重及摩擦不計。裝卸工人將重為800N的貨物提至高處，人對繩的拉力F1為500N，貨物在1min內勻速上升了5m。 G 圖22 （1）請在圖上畫出繩子的繞法； （2）求滑輪組的機械效率； （3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。 答案：（1）繞法如圖4所示……………………………… 2分 （2） ＝ ×100%＝×100% ＝×100%＝ 80% …………………………2分 （3）G動＝2 F1－G物＝2×500－800＝200N F2＝(G動＋ G物)／2＝（600+200）／2 N＝400N W＝400×5×2 J＝4000 J…………………………… 2分 G 圖4 6．工人用如圖所示的滑輪組提升重物，在10s內將240N的物體勻速提升2m，已知工人的拉力為100N不計繩重與摩擦阻力，求： （1）工人做功的功率； （2）滑輪組的機械效率； （3）如果用此滑輪組勻速提升300N的重物，拉力應為多大？ 答案： 7、2009年入夏以來，我省滇西地區(qū)出現(xiàn)了百年不遇的特大旱災，某校為保障師生的生活用水，緊急調來一臺功率為15kw的抽水機，把水抽到距水面10m高的蓄水池中，抽水機30分鐘剛好將容積為18m3的蓄水池抽滿，求： （1）抽水機對水做的功； （2）抽水機的效率； （3）同學們，水是生命之源，請你寫出日常生活中的兩項節(jié)水措施。 答案：1.8×105J；67%；隨手關水龍頭；一水多用等 8. 第41屆世界博覽會于2010年5月1日至10月31日在我國上海舉行，世博會的主題是“城市，讓生活更美好” ．在場館和樓房建設工地上，“塔吊”是常見的一種起重設備，如圖19所示是“塔吊”的示意圖.假設某塔吊配置的電動機銘牌上標有：額定電壓380V， 額定功率38kW，線圈電阻0.4Ω．在一次吊起重物時，電動機正常工作20s，把重物吊起20m．求： （1）該電動機在這次吊起重物的過程中消耗的電能． （2）電動機工作過程中，線圈產生的熱量． （3）在該起重設備中，如果這次吊起重物的機械效率為80%，則被吊重物的質量為多少t？ 答案：解:(1)由于電動機正常工作，消耗的功率等于額定功率，即P=38kW=3.8×104W，工作時間t=20s，所以電動機消耗的電能為： W=Pt ……………. (1分) =3.8×104W×20s =7.6×105J ………(1分) (2) 電動機正常工作時的電流： I== =100A ……….. (1分) 線圈產生的熱量：Q=I2Rt=(100A)2×0.4Ω×20s =8×104J ………. (1分) (3)電流產生熱量消耗的電能W1=Q=8×104J，電能轉化為機械能的總量為 W總=W-W1 =7.6×105J-8×104J =6.8×105J ………….. (1分) 因為η== …………. (1分) 即 80%= 解得G＝2.72×104N ……….. (1分) 所以，重物的質量為： m===2.72×103kg=2.72t ……. (1分) 9.某學校為了給蓄水塔抽水，新買了一單相螺桿自吸泵，其銘牌上的部分參數(shù)如下表：(吸程是指水泵到水面的距離；揚程是指水能被抽到的最高點到水面的距離) 型號 ZGD 揚程 50m 吸程 20m 電壓220V 頻率50Hz 功率1.5kW 流量8m3/h 絕緣E級 (1)該銘牌中有一個參數(shù)是明顯錯誤的，請你指出來，并通過計算加以說明. (2)該水泵連續(xù)正常抽水1h，把水抽高了50m，水泵對水做了多少功？此時水泵的效率是多少？ (g取10N/kg) 答案： (1)錯誤的參數(shù)是：吸程 20m 一標準大氣壓能把水壓上的高度h= ==10.13m ＜20m (2)水泵1h抽水體積V=8m3 水泵1h抽水質量m=ρV=1.0×103kg/m3×8m3=8×103kg 水泵抽水1h對水做的功W=Gh=mgh=8×103kg×10N/kg×50m=4×106J 水泵抽水1h消耗的電能W′=Pt=1.5×103W×3600s=5.4×106J 水泵的效率η=×100%=×100%≈74.1% 10．如圖所示，小明同學用動滑輪提升900N的木箱，木箱以0．5m／s的速 題24圖 度勻速上升2m，所用拉力F的大小為500N(不計繩重和摩擦)． (1)拉力F做功的功率是多少? (2)動滑輪的機械效率是多少? 答案：500W；90% 圖15 11．滑輪組在建筑中應用廣泛，如圖15所示為建筑工人自制的滑輪組。某工人用此滑輪組將質量為90kg的重物提高5m，所用的拉力是600N。求： （1）該重物受到的重力； （2）工人通過滑輪組所做的有用功； （3）工人做的總功； （4）滑輪組的機械效率。 答案：9000N；4500J；6000J；75% 12．如圖所示，工人師傅用一個定滑輪和動滑輪組成滑輪組，把重為500N的箱子勻速提升5m，動滑輪的質量為8kg，不計繩重和摩擦，取g=10N/kg． (1)在圖中用筆畫線代替細繩組裝滑輪組． (2)在向上提升箱子的過程中，人對繩子的拉力為多大? (3)在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機械效率為多少? 答案：解：(1)滑輪組繞線如圖所示 (2)人對繩子的拉力 (3)提升過程的有用功W有=Gh 總功W總=Fs=F·2h 機械效率 (答，同樣給分) 13．如圖所示，斜面長S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．運動過程中物體克服摩擦力做了100J的功．求： (1)運動過程中克服物體的重力做的功； (2)斜面的機械效率； (3)推力F的大小． 答案：(1)400J (2)80％ (3)50N 14．湛江港一裝卸工人用如圖1l所示的滑輪組勻速提升質量為80 kg的貨物，所用的拉力F為500N，繩子自由端在50s內被勻速拉下4m，求：(g取10N／kg)(1)提升前貨物靜止在地面上，與地面的接觸面積為0．04m2，求貨物對地面的壓強．(2)提升時繩子自由端的速度．(3)拉力F的功率．(4)此滑輪組的機械效率． 答案：(1)貨物對地面的壓強P=F/S=mg/S=80kg×10N/kg/0.04m2=2×104Pa． (2)提升時繩子自由端的速度v=s/t=4m/50s=0.08m/s． (3)拉力F的功率P=Fv=500N×0.08m/s=40W (4)此滑輪組的機械效率η=W有用/W總=mg/2F=80kg×10N/kg/2×500N=80% 15. 2009年秋季以來，我國西南部分地區(qū)遭遇嚴重旱災，不少地方不得不靠打深井取水。如圖11所示，小明同學正利用滑輪組和金屬水桶從深井中提水，若水桶的材料密度為8g/cm3,水桶質量為4Kg，水桶容積為20L。當盛滿水的桶從水中慢慢提升（桶始終未出水面）時，小明對繩的拉力為F=25N。不計繩子重量和摩擦，水的密度是1.0×103 Kg/m3，g取10N/Kg.試求： （1）動滑輪有多重？ （2）水桶露出水面前，滑輪組的機械效率有多大？ （3）水桶被提離井中水面后，以0.2m/s的速度勻速豎直上升，小明對繩子自由端拉力的功率多大？ 答案：（略） 16．(用如圖所示的滑輪組去拉物體A，已知A物質的密度是2 ×103kg／m3，底面積是0．3m3，重力為600N。物體A在F=100N的拉力作用下，沿水平方向勻速前進了2m。(g取10N／kg)求： (1)物體A對水平地面的壓強是多少? (2)物體A的體積是多大? (3)若該裝置的機械效率為80％，物體A 在水平方向上受到的阻力是多少 解：(1)物體A在水平地面，F(xiàn)=G=600N (1分) 1 7、如圖10所示，要把一個質量是450kg的貴重物品A沿水平地面移動 1 00m，為保護該物品，工人把它放在一個質量是50kg的木板B上，然后用了F=400N的水平拉力將木板B沿直線勻速拉動，直至終點。(提示：滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比) (1)在勻速拉動B的過程中，A、B之間的摩擦力是多少? (2)計算拉力F做的總功是多少焦耳? (3)在拉力F做功的過程中，機械效率是多少? (1)0…………………………………… (1分) (2)W總=FS=400×100=4×104(J) ………………………………………………(2分) (3)∵滑動摩擦力的火小與壓力的人小成正比， ∴，即 ………………………(1分) ％……………………………………………… (1分) 型號 額定電壓 額定功率 DJ—Ⅰ 220V 0.8kW DJ—Ⅱ 220V 3.0kW 18.建筑工地上，工人們需要將一堆建材運到10m高處。姜榮同學設計安裝了如圖所示的裝置.裝置中每個滑輪重l00N。工人利用該裝置每次提升一塊重900N的建材，該工人拉繩子的速度是0.8m／s，在施工過程中： (1)該工人提升建材時的有用功率是多少? (2)該裝置的機械效率是多少?(不計繩重和摩擦) (3)孫萍同學想用電動機做動力替代人工作，將該裝置改造成簡易的起重機(吊起物體的速度限定在0.4m／s)。她到倉庫找到了兩臺電動機，銘牌上的部分數(shù)據如下表所示，她要選用其中的一臺。請你幫助選擇，就你所選的電動機，說明如何使用該裝置才能做到合理配置。 19．如圖14所示是小型建筑工地上使用的“罐籠式”提升機，用它能將放在罐籠A中的建筑材料提升到高處。已知被提升的建筑材料的質量為280kg，拉力F將它以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度，拉力F的功率為2kW。不計摩擦及鋼絲繩、動滑輪的重。求： A F 圖14 （1）拉力F對所提升的建筑材料做的功是多少？ （2）罐籠A的重力是多少？ （3）提升機在提升建筑材料時的機械效率是多少？ 23．（1）G材=m材g=280kg×10N/kg=2.8×103N （1分） W=G材h=2800N×10m=2.8×104J （1分） （2）P=Fv 繩 F===2×103N （1分） GA=2F－G材=2×2×103N－2.8×103N =1.2×103N （1分） （3）W總=FS=2×103N×20m=4×104J （1分） W總 η=70% 20．2010年5月18日國際博物館日，廣東南澳海域的“南澳I號”水下考古發(fā)掘現(xiàn)場，成為了本處度由國家文物局主辦的“文化遺產博覽月“開幕地點，如圖為打撈沉船里一貨箱的模擬圖片，問： 用聲吶探測到沉船的回聲時間是0。04s,沉船在水下的深度為多少？ （聲音在海水中的傳播速度1450m/s） 海水對沉船的壓強為多少？（不計沉船的高，海水的密度約為） 己知動滑輪及附屬部件的總重為3000N，將一重為4000N的貨箱勻速打撈水面時，每根鋼繩的拉力F為多大？ 若每只貨箱重力相同且不可分割，鋼繩的最大拉力為5000N，則在貨箱離開水面被勻速拉起的過程中，該滑輪組的機械效率最大可達多少？（不計摩擦和鋼繩重） 21.打樁機是利用沖擊力將樁打入地層的樁工機械.圖甲是落錘式打樁機實物圖.樁錘由卷揚機用吊鉤提升，釋放后自由下落而打樁.其原理示意圖如圖乙所示.已知樁錘的質量M=400Kg，樁錘底面積S1=0.1m2，樁的頂面積S2=0.04 m2.g取10N/ Kg. （1）若樁錘自由下落打在樁上的瞬時壓力位F=2.0×103N，求此時樁錘對樁的壓強. （2）若卷揚機把樁錘勻速提升1.8m.，所用時間為2s，在此提升過程中卷揚機的效率為60％，求卷揚機的功率. 解： 32．如圖所示，工人師傅用一個定滑輪和動滑輪組成滑輪組，把重為500N的箱子勻速提升5m，動滑輪的質量為8kg，不計繩重和摩擦，取g=10N/kg． (1)在圖中用筆畫線代替細繩組裝滑輪組． (2)在向上提升箱子的過程中，人對繩子的拉力為多大? (3)在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機械效率為多少? 解：(1)滑輪組繞線如圖所示 (2分) (2)人對繩子的拉力 (2分) (1分) (3)提升過程的有用功W有=Gh (1分) 總功W總=Fs=F·2h (1分) 機械效率 (1分) (答，同樣給分) 22．如圖所示，斜面長S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．運動過程中物體克服摩擦力 做了100J的功．求： (1)運動過程中克服物體的重力做的功； (2)斜面的機械效率； (3)推力F的大?。? (1)400J (2)80％ (3)50N 項 目 數(shù)值 整機質量（kg） 5000 標準斗容（m3） 0.5 A最大挖掘深度（m） 3 B最大卸料高度（m） 5 兩履帶與地面接觸的總面積（m2） 4 甲 乙 A B 23．某型號挖掘機的實物圖(甲) 和作業(yè)范圍圖(乙)以及部分相關數(shù)據表，如下圖所示。挖掘機在4s內將裝滿鏟斗的密度為1.6×l03kg／m3的泥土，從最大挖掘深度處送到位于最大卸料高度的裝載車上。 取g=10N／kg，求： （1）挖掘機靜止在水平地面上不工作時（如圖甲），對地面的壓強。 （2）鏟斗內泥土的質量。 （3）移送泥土的過程中，挖掘機對泥土所做的功。 （4）移送泥土的過程中，發(fā)動機的總功率是40kW，此過程挖掘機的機械效率。 解：（1）壓強P==1.25×104Pa………（2分） （2）泥土的質量m=1.6×103kg/m3×0.5 m3=800kg………………（2分） （3）對泥土做功W有=Gh=mgh=800kg×10N/kg×（3m+5m）=6.4×104J （2分） （4）挖掘機的發(fā)動機4s內做的總功W總=Pt=4×104W×4s=1.6×105J …（1分） 挖掘機的機械效率………………（2分） 24. 如圖17所示，是建筑工人利用滑輪組從豎直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400 N的拉力F在1分鐘內將總重為900 N的泥土勻速提升5 m。在這段時間內： （1）拉力F所做的有用功是多少？ （2）拉力F做功的功率是多少？ （3）滑輪組的機械效率是多大？ 解：（1）拉力F所做的有用功為： W有=Gh=900N×5m=4500J ----------------------------------------（2分） （2）拉力F移動的距離S為： S=3h=3×5m=15m 拉力F所做的總功為： W總=FS=400N×15m=6000J ----------------------------------------（1分） 則拉力F做功的功率P為： P=W總/t=6000J/60s=100W ------------------------------------------（1分） （3）滑輪組的機械效率為： η=W有/W總×100%=4500J/6000J×100%=75% -----------------（2分） 12