机械效率计算题150个(含解析)

绝密★启用前2017-2018学年度???学校5月月考卷试卷副标题考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx 注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）请点击修改第I卷的文字说明试卷第2页，总90页第II 卷（非选择题）请点击修改第II 卷的文字说明一、计算题1．水平地面上有一个重为5000N 的箱子，现用起重机把箱子吊到3m 高的位置，所用的时间为10s ，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，如图所示，钢丝绳上的拉力为3000 N 。

(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少？ (2)钢丝绳上拉力的功率是多少？ 【答案】(1)83.3% (2)1 800 W 【解析】解：（2）有用功： W 有=Gh=5000N ×3m=15000J ， 总功：W 总=FS=F •2h=3000N ×2×3m=18000J ， 起重机起吊该箱子的机械效率：η=×100%=×100%≈83.3%．（2）钢丝绳上拉力的功率：P===1800W ．2．如图所示，某厂工人用200牛的水平拉力，抓紧绳子一端，沿水平地面匀速向右运动，在10秒内将矿井里质量为32千克的物体提升4米.根据题给条件，请你计算出与本题相关的4个物理量，要求写出简要说明和结果.（g ＝取10牛／千克）【答案】（1）物体的重力320N; （2）人运动的距离8m ，（3）人运动速度0.8m /s ；（4）提升物体做功1280J ； 【解析】试题分析：（1）物体的重力G=mg=32kg ×10N/kg=320N ； （2）人运动的距离s=2h=2×4m=8m ， 人运动速度s 8mv 0.8m /s 10st ===；（3）拉力F 做功W 总=Fs=200N ×8m=1600J ； （4）提升物体做功W 有用=Gh=320N ×4m=1280J ；（5）机械效率W 1280J80%W 1600Jη===有用总考点：重力、距离、速度、总功、有用功、机械效率等的计算点评：本题考查重力、距离、速度、总功、有用功、机械效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是自己设计问题自己解决．3．3．甲乙两个质量都为40kg 的同学，由于找不到机械，只能各自亲自将20kg 的物体从一楼搬上三楼，若每层楼的高度为3m ，甲一次把所有的物体一起搬上楼，乙先搬一半上楼，再搬剩下的．如果他们上楼的速度相同，甲用时30s ，求 (1)甲乙二人对物体做的功率分别为多少？(2)通过计算比较甲乙二人的机械效率的大小．(g=10N/kg) 【答案】(1)P 甲=40W P 乙=20W (2)η甲=33.3% η乙=20% 【解析】试题分析：（1）由题意可知，甲搬了一次，乙搬了两次，两人速度相同，所以乙用的时间是甲用时间的二倍为60s ，由于货物相同，搬的高度也相同，所以两人对货做的功同样多，功都等于W=Gh=mgh=20kg ×10N/kg ×6m=1200J ，所以两人对物体做功的功率分别为P 甲=1200J/30s=40W ，P 乙=1200J/60s=20W ；（2）在整个过程中甲做的总功为W 甲总=（40kg+20kg ）×10N/kg ×6m=3600J ，乙做的总功为W 乙总=（2×40kg+20kg ）×10N/kg ×6m=6000J ，所以甲的机械效率为η甲="1200J/3600J=33.3%" ，乙的机械效率为η乙=1200J/6000J=20%。

考点：功和功率；机械效率4．（6分）水平地面上的圆桶装有体积为0.01m 3的水，圆桶与地面接触面积为0.2m 2，g取10N/kg ，ρ水=1.0×103kg/m 3，桶自重忽略不计，求：⑴这桶水的质量．⑵这桶水对地面的压强．⑶如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升1m ，所用拉力60N ，求动滑轮的机械效率． 【答案】（1）10kg ；（2）500Pa ；（3）83.3%【解析】试题分析：（1）一桶桶装纯净水的体积V=0.01m 3，由ρ=m/V 可得，水的质量：m=ρV=1×103kg/m 3×0.01m 3=10kg ；（2）这桶水所受的重力G=mg=10kg ×10N/kg=100N ，桶自重忽略不计，水桶对地面的压力：F=G=100N ，对地面的压强：p=F/S=100N/0.2m 2=500Pa ；（3）由图知，承担物重的绳子股数n=2，则：η=W 有用/W 总×100%=Gh/Fs ×100%=Gh/F2h ×100%=G/2F ×100%=100N/120N ×100%≈83.3%． 考点：质量和密度；压强；机械效率5．如图，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，已知斜坡长100m ，斜坡的机械效率为80%．求卡车：（1）运动过程中，克服重力做的功；试卷第4页，总90页（2）爬坡时的牵引力； （3）爬坡时的速度．（4）汽车在上坡的过程中受到的摩擦力．【答案】（1）克服重力做的功为1.6×106J ；（2）爬坡时的牵引力为2×104N ； （3）爬坡时的速度为4.8m/s ；（4）汽车在上坡的过程中受到的摩擦力为4000N ． 【解析】试题分析：（1）斜面倾角为30°，直角三角形中，30°角对应的直角边长度等于斜边长度的一半，再根据W 有=Gh 算出有用功，即克服重力做的功．（2）已知斜坡的机械效率，根据公式η=可求出总功，再根据W=Fs 可求出牵引力． （3）求出了牵引力，已知牵引力做功的功率，根据公式P=Fv 求爬坡时的速度． （4）克服摩擦做功为额外功，根据W 总=W 有+W 额求上坡过程中汽车所做额外功，利用W=fs 求摩擦力大小． 解：（1）斜面倾角为30°，斜面高度为：h=s=×100m=50m ，克服重力做的功为：W 有=Gh=3.2×104N ×50m=1.6×106J ． （2）由η=得总功：W 总===2×106J ； 由W 总=Fs 得牵引力：F===2×104N ． （3））因为P===Fv ， 所以爬坡时的速度： v===4.8m/s ；（4）由W 总=W 有+W 额得上坡过程中汽车所做额外功：W 额=W 总﹣W 有=2×106J ﹣1.6×106J=4×105J ， 由W 额=fs 得摩擦力： f===4000N ．答：（1）克服重力做的功为1.6×106J ；（2）爬坡时的牵引力为2×104N ； （3）爬坡时的速度为4.8m/s ；（4）汽车在上坡的过程中受到的摩擦力为4000N ．6．用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为270N ，现在在绳头施加100N 的力使重物在6s 内匀速上升了4m ．（不计摩擦）（1）求该滑轮的机械效率和人拉力的功率．（2）请用同样的滑轮组换用另一种绕法，仍然来提升这个重物并使它匀速上升，求此时它的机械效率．（3）用原来的绕法，如果在它的下面挂上重为540N 的重物，此时所需要的拉力为多少N ？【答案】（1）滑轮组的机械效率为90%；（2）用同样的滑轮组换用另一种绕法，仍然来提升这个重物并使它匀速上升，则此时它的机械效率为90%； （3）用原来的绕法，如果在它的下面挂上重为540N 的重物，此时所需要的拉力为190N ． 【解析】试题分析：（1）由图可知，绳子的有效股数为3，根据s=nh 求出绳端移动的距离，根据W=Gh 求出有用功，根据W=Fs 求出总功，利用η=×100%求出滑轮组的机械效率；利用P=人拉力的功率（2）不计摩擦和绳重时，根据F=（G+G 动）求出动滑轮的重力；改变滑轮组的绕法时，从动滑轮开始缠绕，再根据F=（G+G 动）求出此时绳子的拉力，利用η=×100%推导动滑轮的机械效率的表达式；（3）利用F=（G+G 动）求出用原来的绕法，在它的下面挂上重为540N 的重物时所需要的拉力． 解：（1）由图可知，n=3， 绳端移动的距离： s=nh=3×4m=12m ， 有用功：W 有=Gh=270N ×4m=1080J ， 总功：W 总=Fs=100N ×12m=1200J ， 滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=90%；人拉力的功率P===200W ．（2）由于不计摩擦和绳重时，由拉力F=（G+G 动）得： 动滑轮的重力G 动="nF" G="3×100N" 270N=30N ，改变滑轮组的绕法时，从动滑轮开始缠绕，如右图所示： 则n ′=2，所以s ′=nh ′，绳端的拉力F ′=（G+G 动）=（270N+30N ）=150N ， 此时滑轮组的机械效率：η′=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=90%；（3）用原来的绕法，如果在它的下面挂上重为540N 的重物，此时所需要的拉力为： F ″=（G ′+G 动）=（540N+30N ）=190N ． 答：（1）滑轮组的机械效率为90%；试卷第6页，总90页（2）用同样的滑轮组换用另一种绕法，仍然来提升这个重物并使它匀速上升，则此时它的机械效率为90%； （3）用原来的绕法，如果在它的下面挂上重为540N 的重物，此时所需要的拉力为190N ．【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和滑轮组的组装以及拉力的计算，计算的结论需要我们注意，即同样的滑轮组换用另一种绕法，仍然来提升这个重物并使它匀速上升时，机械效率不变．7．如图所示是起重机上的滑轮组．在匀速起吊600kg 的物体时，滑轮组的机械效率为80% （g=10N/kg ）．求：（1）使物体上升5m ，所做的有用功和总功． （2）拉力F 的大小．【答案】（1）使物体上升5m ，所做的有用功和总功分别为3×104J 、3.75×104J ； （2）拉力F 的大小为2500N ． 【解析】试题分析：（1）使物体上升h=5m ，利用W 有用=Gh 拉力F 所做的有用功；知道机械效率，利用η=求拉力做的总功；（2）由图知n=3，s=3h ，利用W 总=Fs 求绳端拉力． 解：（1）使物体上升h=5m ，拉力F 所做的有用功：W 有用=Gh=mgh=600kg ×10N/kg ×5m=3×104J ；由η=得拉力做的总功：W 总===3.75×104J ；（2）由图知，n=3，s=3h=3×5m=15m ， 由W 总=Fs 得绳端拉力：F===2500N ．答：（1）使物体上升5m ，所做的有用功和总功分别为3×104J 、3.75×104J ； （2）拉力F 的大小为2500N ．【点评】本题考查了使用滑轮组有用功、总功、拉力的计算，关键是知道哪些是有用功、哪些是额外功． 8．（9分）如图所示的滑轮组，将质量为1.6kg 的重物匀速提升0.1m ，所用拉力F=10N ，不计绳子质量和所有摩擦，取g=10N/kg ．求：（1）滑轮组提升物体时做的总功； （2）动滑轮的重力；（3）若此滑轮组将另一个质重为2.0kg 的重物提升0.1m ，此时滑轮组的机械效率． 【答案】（1）2J （2）4N （3）83％ 【解析】试题分析：（1）物体升高0.1m ，绳端移动的距离s=0.1m ×2=0.2m ． 提升物体时做的总功W 总=FS=10×0.2J=2J （2）物体的重力G=mg=1.6×10N=16N设动滑轮重为G 动．则有F=(G+G 动)/2=10N=(16+G 动)/2，所以G 动=4N ． （3）提升20N 的重物所需要的拉力F=(G+G 动)/2=(20+4)N/2=12N 机械效率η=W 有/W 总=Gh/Fs=mg/2F=83％ 考点：滑轮组的计算9．(4分)一名工人用如图所示的滑轮组提起450N 的重物，绳自由端的拉力F 为200N ，重物在5s 内匀速上升了1m ， 则：(1)滑轮组的机械效率是多少？ (2)拉力的功率是多少W ？ 【答案】（1）G=450N ， W 有用=Gh=450N ×1m=450J ； 由图知，n=3， S=nh=3×1m=3m ，W 总=FS=200N ×3m=600J ， 滑轮组的机械效率：η=W 有用/W 总=450J/600J=75%； （2）P=W/t=600J/5s=120W ． 答：（1）滑轮组的机械效率是75%； （2）拉力做功的功率是120W【解析】试题分析：功率和机械效是两个完全不同的概念，功率表示做功的快慢程度；而机械效率表示的是有用功在总功中所占的比例 考点：功率和机械效率点评：做计算题关健是对题目中所给的信息加以分析、提练、再加工，利用所学的知识试卷第8页，总90页把这些信息进行合理的运用10．（10分）如图所示将质量为70kg ，底面积为0.5m 2、高为7cm 的物体A 用力沿着水平面匀速拉到倾角30°的固定斜面上，方明同学用平行于斜面500N 的推力在5s 时间内匀速推高1m ．（g 取10N/kg ）求：（1）物体A 的密度？（2）物体A 在水平面上对水平面的压强是多少？（3）物体A 在斜面上的速度（4）斜面上推力做的总功和推力的功率．（5）斜面的机械效率．（6）斜面对物体的摩擦力．【答案】（1） 2000kg/m 3;（2） 1400pa （3） 0.4m/s （4） 1000J ; 200w （5）70%（6）150N【解析】试题分析：（1）ρ=m/V=70kg/0.5m 2.0.07m=2000kg/m 3;（2）G=mg=70kg ×10N/kg=700N ，p=F/S=700N/0.5m 2="1400pa" （3）v=s/t=2m/5s="0.4m/s" （4）W=Fs="500N ×2m=1000J" P=W/t=1000J/5s="200w" （5）W 有=Gh=700N ×1m=700Jη= W 有/ W ×100％ =700J/1000J ×100％=70% （6）W 额=" W-" W 有=1000J-700J=300J f=W/s="300J/2m=150N" 考点：功、功率、机械效率 11．（9分）小明利用如图所示的滑轮组将重为900N 的物体匀速提升，所用的拉力为360N ，物体被提升的高度为1m 。