12.3-机械效率1

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1、机械效率经典例题分析例题1：要把重100N的沙子运上三楼，小翔同学设计了图4所示的三种方案，分别计算三种方案人做的功各是多少?(不计绳重与轴摩擦)例题2：如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2 的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦)下列说法正确的是 ( ) A拉力F1小于F2 B甲、乙两个滑轮组的机械效率相同C甲、乙两个滑轮组的动滑轮都是费力杠杆D甲、乙两个滑轮组中绳子自由端移动的距离相等 例题2图 例题3图 例题4图例题3：建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1 500N的物体沿水平方向匀速移动2m

2、的过程中，所用拉力的大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的04倍在此过程中，下列说法正确的是 ( ) A绳子自由端沿水平方向移动了6m B物体受到的拉力为750N C拉力F的功率为750W D滑轮组的机械效率为80例题4：如图所示，斜面长5 m，斜面高3m，绳自由端受到拉力为50 N，利用这个组合装置将重为100N的物体在5 s内从斜面的底端匀速拉到顶端拉力做功功率是_W，拉力的机械效率是_。例题5：工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙，摩擦及绳重忽略不计g取10Nkg，若工人在1 min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用

3、在钢绳上的拉力为200 N，则拉力的功率为_；当滑轮组的机械效率为80时，运送建材的重力为_ 例题5图 例题6图例题6：如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水面上的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的01倍，物体被匀速拉动的距离为1 m，当物体质量为2 kg时，轮滑组的机械效率为50，不计绳重和绳与轮滑间的摩擦力求： (1)当物体质量为2 kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；(g取10Nkg) (2)动滑轮的重力；(3)当物体质量为10kg，以01 ms的速度匀速运动时，拉力F的功率(g取10Nkg)例题7：在“探究滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一

4、个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：(1)根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法(2)在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量_匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为_N，第3次实验时滑轮组的机械效率为_(3)由表中第_组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关(4)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和_有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功_ J精华练习1判断以下结论是否正确：(1)人们在使用机械时的机械效率总小于1( ) (2)机械所做的有用功越多，机械效率越高( ) (3)越省力的机械，机械效率越高( )

5、(4)额外功与总功的比值越大，机械效率越低( ) (5)改进机械的结构，可以提高机械效率( ) (6)用滑轮组提起某一重物时，适当增加动滑轮个数可以增大机械效率( ) (7)增加机械做功时间可以提高机械效率( ) (8)使用同一个滑轮组提升物体时，物体越重机械效率越高( )2用一只木桶通过滑轮组到井下取水，第一次取半桶水，第二次取满桶水，若摩擦不计，其中人对水做的功为_，人对桶做的功为_，人一共做的功为总功比较两次取水过程中所做的额外功W额外1_W额外2 (填“”、“”或“”、“”或“”)3甲、乙升降机分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度时，甲比乙机械效率高则( ) A乙升降机提升重物做的有

6、用功较多 B甲升降机的电动机做的额外功较多 C甲升降机的电动机做的总功较少 D乙升降机的电动机做的总功较少4将一重为1000N的建筑材料匀速运送到6m高的楼上，站在楼上时，一个人可产生的平均拉力为150N建筑工人用一个重100N的滑轮和一根足够长的绳子，用如图所示的滑轮将建筑材料拉到楼上如果不计绳重和摩擦，以下说法中正确的是( ) A需要4个人，机械效率为9l B需要4个人，机械效率为83C需要3个人，机械效率为91 D需要3个人，机械效率为83 第4题图 第5题图 第6题图 第8题图5用如图所示的甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N，绳重和摩擦力不计则( ) A手的拉力

7、：F甲=F乙；机械效率：甲=乙 B手的拉力：F甲F乙；机械效率：甲F乙；机械效率：甲F乙；机械效率：甲乙6用如图所示的滑轮组甲和乙提起同样重的物体时，甲滑轮组的机械效率为甲，乙滑轮组的机械效率为乙，则可判定(不考虑摩擦和绳重的影响)( ) A甲乙 B甲乙 C甲=乙 D条件不足，无法确定7下列关于机械效率的说法正确的是( )A越省力的机械，机械效率越高B做功越少的机械，机械效率越低C做功越慢的机械，机械效率越低D总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高8如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是( )A

8、甲更省力，甲机械效率大B乙更省力，机械效率一样大C乙更省力，乙机械效率大D甲更省力，机械效率一样大9如图所示，用相同的滑轮构成甲、乙、丙三个装置，在相等的时间里分别把同一个重物匀速提升相同高度不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )A甲装置所用的拉力比乙的大B乙装置中拉绳的一端移动的速度比丙的大C丙装置的机械效率比甲的小D三个装置的额外功相同F1甲乙丙F3F2 FA第9题图 第10题图 第11题图10如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力约为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此

9、过程中( )A拉力F做功为30JB物体重力做功为120JC拉力F做功的功率为12WD该装置的机械效率约为60%11如图所示，物体A在拉力F的作用下，5s内水平匀速运动了1m，物体A与地面间滑动摩擦力是50N，拉力F为40N。下列物理量计算正确的是( )A绳子自由端移动的速度是0.2m/sB拉力F做功为40JC该滑轮组的机械效率是62.5%D拉力F的功率为10W12如图所示，用F=50N的水平拉力拉着重为200N的物体A沿水平地面匀速运动，且物体A运动的速度为0.2m/s,地面对物体A的摩擦力是物体A重的0.1倍不计滑轮重力，则下列说法正确的是( )A10s内物体A克服与地面之间的摩擦力做的功是

10、80JB10s内拉力F做的功是100JC拉力F的功率是20WD该装置的机械效率是80%AF AOBF1F2甲乙第12题图 第13题图 第14题图13（多选）用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法正确的是( )A两个滑轮组的机械效率可能相等BF1一定大于F2C每个滑轮重为D甲、乙将重物提升相同的高度，F1与F2的功率可能相等14工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA，图乙中动滑轮重为60N

11、，重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是( )A甲乙两种方式都省一半的力B甲方式F1由150N逐渐变大C乙方式机械效率约为83.3%D乙方式F2的功率为3W15如图所示，用由同种滑轮组成的滑轮组匀速提升沉在水底的重物重物质量m185kg，体积V50dm3，滑轮组的机械效率90如果不计摩擦和水的阻力，重物露出水面前，拉力F_N，每个滑轮重_N 第125图 第16题图 第17题图16如图所示，使用一个由重力为G1的动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组匀速提升个重物；不计绳的重力和滑轮上各处的摩擦，这套滑轮组的机械效率是75；为了提高滑轮组的机械效率，改用重力为G2的轻质

12、材料的新动滑轮后，再提升这个重物，则滑轮组的机械效率可提高到80则新动滑轮的重力是原来动滑轮的重力的_倍17如图所示，挂在天花板下方的滑轮组中定滑轮、动滑轮均重1N在拉力F的作用下，1s内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了03m如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果不正确的是( ) A绳子自由端移动速度为06ms B天花板对滑轮组的拉力为145N C拉力F的功率为27W D滑轮组的机械效率为8018小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了图所示的甲、乙两种方案，小明采用这两种搬运方案分别将地面上质量相同的材料运送到二楼的过程中，实际所用拉力和时间均相等已知每个滑轮受到的重力相同，绳重与滑轮的摩擦均可忽

13、略不计则利用甲、乙两种方案( ) A小明所做的有用功之比为3：4 B小明所做的总功之比为l：lC滑轮组的机械效率之比为4：3 D小明施加拉力的功率之比为4：3 第18题图 第19题图 第20题图19站在地上的工人用图所示的装置提升货物，提升空货箱时，在10s的时间内，空货箱沿竖直方向匀速上升3m，工人作用在绳上的力做功120J货箱中装入16kg的货物A后，在工人拉力FA的作用下，绳子自由端在10s的时间内，沿竖直方向匀速下降12m不计绳重和滑轮轴摩擦，g取10Nkg，下列计算结果正确的是 ( )A动滑轮和货箱总重为10N B拉力FA做功的功率为48WC用此装置提升货物A的机械效率为80D用此装

14、置将20kg货物B提升10m，工人至少做功2000J20(多选)图所示的装置中，每个滑轮重均为50N，装货托板重20N，货物A重100N体重为800N的工人利用装置拉着货物A以02ms的速度匀速上升不计绳重和轴摩擦，以下计算结果正确的是( ) A工人对地面的压力为510N B滑轮组的机械效率约为83 C滑轮组提升货物A的机械效率约为69 D机械对物体A做功的功率为24W21如图所示，有一个密度为28l03 kg/m3，质量为56kg的金属块A完全浸没在水中，用滑轮组将物体A匀速提升05m(未提出水面)，加在绳子自由端的拉力是F，动滑轮重120N。不计绳重及摩擦，g取10Nkg，则滑轮组的机械效

15、率为_。22用图 (a)所示的滑轮组(不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦)将一个重为78N的铁块A匀速提升2m，拉力F做的功为200J。若将铁块置于水中，如图 (b)所示，仍用此滑轮组将铁块A在水中匀速提升2m(不计水的阻力，铁的密度为78l03 kg/m3)，则下列说法正确的是( ) A两次提升过程，滑轮组的机械效率不变 B图(b)所示提升过程与图(a)所示提升过程相比，滑轮组的机械效率减小了2 C拉力F 1做了180J的功D动滑轮所受重力为20N23如图所示，绳子的一端系在地面上，另一端绕过动滑轮系在物体A上。用一个竖直向上的拉力F向上匀速提升动滑轮，使动滑轮在2s内向上移动了05m，已知物体A

16、的重力为100N，动滑轮的重力为50N，不计绳重和摩擦。 求：(1)拉力F的功率；(2)提升物体时的机械效率。 F第23题图 第24题图 第25题图24如图所示，重为100N的物体B，在足够深的水中匀速下沉，通过滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速运动，在4s内物体A移动了08m，已知B的密度是水的密度的5倍，动滑轮重12N，不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦，g取10Nkg，则下列说法正确的是( ) A物体B对绳的拉力是20N B物体B对绳的拉力的功率是16W C物体A受到的摩擦力为148N D滑轮组的机械效率为9025工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力

17、的功率为120W（g取10N/kg）求：（1）有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）若工人用此装置匀速提升其它货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，工人提升货物的重sh26在斜面上将一个质量为0.4kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端（如图所示），所用时间为4s，斜面长s=1m、高h=0.2m，该斜面的机械效率为80%（g=10N/kg）求：（1）物体受到的重力（2）拉力所做的有用功（3）拉力所做的总功和总功率（4）物体在斜面上受到的摩擦力27小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F=50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑

18、动摩擦力f为货箱重的0.2倍求：F（1）货箱的重力是多少？（2）拉力F的功率是多少？（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑轮组的机械效率是多少？A F 28如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m，绳自由端匀速竖直向下移动了2m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为，拉力F做功的功率为P。求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率P。29如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率

19、是84%（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）求：（1）物体A的质量mA和动滑轮的质量m（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？A30质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计（g=10N/kg）（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是_（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率（3）求动滑轮受到的重力（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？060/(%)G/N300甲 乙31质量为6

20、0kg的工人用如图所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计(g=10Nkg)(1)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率(2)求动滑轮受到的重力(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少?32某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示甲乙丙丁（1）实验中应沿竖直方向_缓慢拉动弹簧测力计（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法_（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到_对滑轮

21、组机械效率的影响（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整（4）通过比较_两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）（5）通过比较_两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高（填实验次数的序号）（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：_。实验次数钩码重（N）钩码上升的高度（m）绳端的拉力（N）绳端移动的距离（m）机械效率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.533如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体

22、拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G=4103N，汽车重G车=3104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍。请计算：（1）若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？（2）滑轮组的机械效率是多少？（保留一位小数）（3）汽车的牵引力是多大？（4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？34同种材料制成的两个实心正方体A、B，密度均为，他们的重力分别为GA、GB，如图甲所示将A、B放在水平桌面上静止时，两个物体对桌面的压强分别是pA、pB；如图乙所示，匀速提升浸没在水中的A物体，匀速提升过程中A物体一直没有露出水面，此时

23、滑轮组的机械效率为75%，已知动滑轮重为G动，且G动:GA:GB=1:4:32，滑轮组工作中不计绳子摩擦求：（1）水平桌面压强至比pA:pB是多少？（2）正方体材料的密度是多少？35经济建设中用到大量机械设备，某种起重机结构如图所示，A处是动滑轮，B、O处是定滑轮，D是柱塞（起重时柱塞沿竖直DC方向对吊臂C点有支撑力），E是卷扬机作用在动滑轮A上共有3股钢丝绳，卷扬机转动使钢丝绳带动动滑轮A提升重物，起重机的吊臂OCB可以看作杠杆，且OB:OC=5:1用该起重机将浸没在水中的长方体集装箱匀速提（忽略水的阻力），放在水平地面上集装箱质量为4104kg、底面积为10m2、高为2m（g取10N/kg

24、，水=1.0103kg/m3）求：（1）浸没在水中的集装箱受到的浮力；（2）当集装箱放在水平地面上，起重机未对集装箱施力时，集装箱对地面的压强；（3）若集装箱在水中被提升2m（没露出水面），集装箱受到的拉力所做的功；（4）当集装箱被提起且仍浸没在水中时，若起重机立柱DC对吊臂C点竖直向上的作用力为2106N，起重机的滑轮组的机械效率（吊臂、定滑轮、钢丝绳的重力以及轮与绳的摩擦不计）EODCBA36小明家住二楼，喜欢网购的他为了收货方便，在二楼阳台顶部安装了如图甲所示的滑轮组。某次在接收一个重为G=100N的快递包裹时，小明施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，包裹上升的速度v随时间变化的关系如

25、图丙所示。已知吊篮质量为m=2kg，不计动滑轮重量和绳重，忽略绳与轮之间的摩擦取g=10N/kg。求：（1）第1s内地面对物体的支持力N；（2）第3s内拉力F的功率P和滑轮组的机械效率。t/s1302F/N乙1050302040t/s1302/（m/s）丙2.50.51.01.52.0G甲372017年5月荆州市申办2019年湖北省园博会获得成功，届时美丽的纪南生态文化旅游区内又将增加一道美丽的风景如图所示，是旅游区内某工地工人用汽车通过滑轮组将深井中的重物A拉至井口的装置图已知井深15m，汽车重G车=4104N，车轮与地面的总接触面积为160cm2，汽车受到地面对它的阻力是车重的0.1倍，重

26、物A重GA=7.2103N现在汽车向右匀速运动使重物A以0.5m/s的速度匀速上升，汽车拉绳子的力为F，此时滑轮组的机械效率为80%求：A（1）将重物A从井底拉至井口需要多长时间？（2）汽车对水平地面的压强是多少？（3）此时汽车拉绳子的力F是多少？（4）使汽车前进的牵引力做功的功率是多少？38如图所示，置于水平桌面的物体A的质量为90kg，悬挂在滑轮组下的物体B的质量为60kg。在物体B的作用下，A恰能沿水平桌面向左匀速直线运动。现在用水平向右的拉力F1拉动物体A以02ms的速度沿水平桌面向右匀速直线运动，在此过程中，物体A通过绳子拉动滑轮组的力为T1，T1提升物体B的机械效率为1。当用此装置

27、以相同的速度提升物体C时，水平向右拉物体A的力为F2，物体A通过绳子拉动滑轮组的力为T2，T2提升物体C的机械效率为2。已知1：216；15，T1：T25：4，不计绳重及滑轮的摩擦，求(1)A与桌面间的滑动摩擦力；(2)拉力F2的功率。25答案：（1）有用功 （2分） （2）提升货物做的总功 （2分）机械效率 （2分）（3）由题意可知机械效率 （1分）又 （1分）提升货物的重 （1分）26解答：（1）物体受到的重力为4N（2）拉力所做的有用功为0.8J（3）拉力所做的总功为1J、总功率为0.25W（4）物体在斜面上受到的摩擦力为0.2N27答案：（1）货箱所受重力G=mg=60kg10N/kg

28、=600N（2）滑轮组n值为3，绳子自由端移动速度v绳=3v物=30.1m/s=0.3m/s拉力功率P=Fv绳=50N0.3m/s=15W（3）f=0.2G=0.2600N=120N货箱移动距离s物=vt=0.1m/s160s=6m克服摩擦做功W有=fs物=120N6m=720J（4）1min内绳子自由端移动距离s绳=3s物=36m=18mW总=Fs绳=50N18m=900J=（W有/W总）100%=（720J/900J）100%=80%28答案：（1）90% （2）200W29答案：（1）物体A的质量为42kg，动滑轮的质量为8kg（2）在5s的时间内，人拉力做的功是500J30答案：（1）

29、物重（或动滑轮重） （2）40W （3）200N （4）88.9%33答案：（1）有图可知，滑轮组承担物重的绳子的段数n=3v物=v车=1.2m/s=0.4m/s；物体有井底拉至井口需要的时间：t=（2）滑轮组的机械效率为：=（3）有题意可得，汽车受到的阻力为：f=0.05G车=0.053104N=1500N汽车匀速直线运动，受到平衡力作用，在水平方向上，汽车受到向右的牵引力、向左的拉力、向左的阻力作用；由力的平衡条件可得牵引力F牵=F拉+f=2103N+1500N=3500N；（4）汽车运动的距离s车=s绳=3h=310m=30m；牵引力做的功为：W牵= F牵s车=3500N30m=1.05

30、105J。34答案：（1）1:2 （2）4103kgm335答案：（1）2105N （2）4104pa （3）4105J （4）50%解：（1）集装箱浸没在水中，排开水的体积：V排=V=10m22m=20m3（1分）受到浮力：F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg20m3=2105N（1分）（2）集装箱的重力：G=mg=4104kg10N/kg=4105N（1分）集装箱静止在水平地面上时，对地面的压力：F压=G=4105N，k对水平地面的压强：p=F压/S=4105N /10m2=4104Pa（1分）（3）集装箱受到的拉力：F拉=GF浮=（4105N2105N）=2105N（1分）

31、集装箱受到的拉力所做的功：W=F拉s=2105N2m=4105J（1分）（4）如图，作出动力臂l1和阻力臂l2，COGBOF，且OB:OC=5:1，OF:OG=5:1，即l2:l1=5:1（1分）OF1F2CBGFl2l1根据杠杆平衡条件可知：F1l1=F2l2（1分）起重机吊臂B处受到的作用力：F2= F1l1/l2= F1l1/5l1=4105N（1分）集装箱没有露出水面被匀速提升的过程中，起重机的滑轮组的机械效率是：= W有用/W总=F拉h/（F23h） =F拉/F2=2105N/4105N=50% （1分）36答案：（1）30N （2）300W 83.3%37答案：（1）30s （2）2.5105Pa （3）3103N （4）1.05104W13