1、九年级上科学期末复习考点训练九年级上科学期末复习考点训练（五）机械效率的计算（五）机械效率的计算 1.人们利用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体 A 打捞上来，物体 A 的密度为 9.0103kg/m3 ， 体积为 100dm3。在 5000N 的拉力 F 作用下，物体 A 在 2s 内匀速竖直上升 2m（物体未露出水面），不计水的阻力，g 取 10N/kg，水=1.0103kg/m3。求： （1）物体 A 受到的浮力。 （2）拉力 F 做功的功率。 （3）滑轮组的机械效率。 2.小明站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物。 （1）在图中画出最省力的滑轮组绕线方式。 （2）绳重及摩擦不计，小
2、明将重为 800 牛的货物提至高处，人对绳子的拉力 F 为 500 牛，货物在 1 分钟内匀速上升了 5 米。 求滑轮组的机械效率。 如果货物重 600 牛，要把货物提升 5 米，求：拉力做的功、滑轮组的机械效率。 3.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象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg） （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？ 4.工人用如图甲所
3、示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建材变化的图象如图乙所示，滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求： （1）若工人用 300N 的拉力，将建材匀速竖直向上提升了 4m，工人所做功； （2）当所运送建材的重为 500N 时，工人作用在绳子上的拉力； （3）当滑轮组的机械效率为 80%时，所运送建材受到的重力。 5如图所示，斜面长 s1.5m，高 h0.3m。建筑工人将重 G480N 的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力 F150N，忽略绳子重力。求： （1）该过程拉力 F 做的功； （2）该装置的机械效率； （3）货物箱在斜面上受
4、的摩擦力大小。 6.如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重 G1从 200N 开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。 (1)每个滑轮重多少 N? (2)绳子能承受的最大拉力是多少 N? (3)当滑轮组的机械效率为 80时，物体重多少 N? 7.如图所示， 用滑轮组匀速提起 1200N 的重物， 拉力做功的功率为 1000W， 绳子自由端上升的速度为 2m/s（不计绳重和摩擦） （1）作用在绳子自由端的拉力为多大？ （2）滑轮组的机械效率为多大？ （3）若用此滑轮组匀速提起 240
5、0N 的重物，作用在绳子自由端的拉力为多少？ 8.如图，工人师傅用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，50s 内把重 400N 的箱子匀速提起 5m，动滑轮重80N，绳重摩擦不计，求： （1）在图上画出绕绳方式； （2）人对绳子的拉力为多大？拉力的功率是多大？ （3）该滑轮组的机械效率为多少？ 9.如图所示，某矿产工人用 200的水平拉力，抓紧绳子的一端，沿水平地面匀速向右运动，在 10s 内将矿井里质量为 32g 的物体提升 4m。（g 取 10/Kg） 求：（1）人拉绳子的速度； （2）滑轮组对物体做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； 10.工人利用图所示的滑轮组将重 400N 的物体向上
6、匀速提起 2m，所用拉力为 250N，求：(不计绳重和摩擦力) （1）有用功； （2）拉力 F 所做的功； （3）滑轮组的机械效率。 11.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图所示。为了尽快疏通道路，交警只用了 30 秒的时间， 指挥拖车在水平路面上将质量是 1.5 吨的故障车匀速拖离了现场。 若绳子自由端前进的速度是 9 米/秒，其拉力 F 是 500 牛，故障车行进过程中平均阻力与该车重比值为 0.08。求： （1）故障车在 30 秒内通过的路程。 （2）30 秒拉力 F 所做的功。 （3）前进过程中该滑轮组的机械效率。 12.工人用图示装置在 10 秒内将质量为 450 千克的
7、货物匀速提升 2 米，此过程中拉力的功率为 120 瓦。(g取 10 牛/千克)求： (1)拉力做的有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)若工人用此装置匀速提升其他货物时候，额外功占总功的 20%，则工人提升货物的重力和拉力分别为多少（不计绳重和摩擦）？ 参考答案参考答案 1.（1）解：物体 A 受到的浮力 F浮为：F=gV=1.0103kg/m310N/kg100103m3=1.0103N （2）解：拉力 F 移动的距离 s=2h=22m=4m， 拉力 F 所做的总功 W总=Fs=5000N4m=2.0104J， 则拉力 F 做功的功率： （3）解：物体 A 的重力为 G=mg=gV=9
8、.0103kg/m310N/kg100103m3=9.0103N 滑轮组的机械效率为： = 【解析】（1）当物体完全浸没在水中时，它排开水的体积等于自身体积，此时根据阿基米德原理 F浮=液gV排计算它受到的浮力。 （2）首先根据 s=nh 计算出拉力移动的距离，再根据 W总=Fs 计算拉力所做的功，最后根据 计算出拉力的功率。 （3）首先根据 G=mg=Vg 计算出物体 A 的重力，再根据 计算出滑轮组的机械效率。 2.（1） （2）80% （3）4000J 75% 【解析】（1）1最省力的方式要求承重绳股数最多，绕法如下图，绳子股数 n=2； （2）2机械效率为：WW有总=800N 5m50
9、0N2 5mGhFnh 100%=80%； 3动滑轮的重力：G动=nF- -G=2500N- -800=200N， 则货物重 600N，把货物提升 5m，此时拉力的大小为：F=1n(GG动)=12（600N200N）=400N， 做的功为：W总=Fnh=400N25m=4000J， 4机械效率为=WW有总=G hF nh=600N 5m400N2 5m 100%=75% 3.（1）拉力的功率为 120W； （2）动滑轮受到的重力为 200N； （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 88.9%。 【解析】（1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=36m
10、=18m， 拉力做的功：W=Fs=400N18m=7200J， 拉力的功率：P=W/t=120W； （2）由图乙可知，物重 G=300N 时，滑轮组的机械效率=60%， 因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功， 所以，滑轮组的机械效率： 解得：G 动=200N； （3）已知工人的质量为 60kg， 则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力： F 大=G 人=m 人 g=60kg10N/kg=600N， 由 F=1/n（G+G 动）可得，提升的最大物重：G 大=nF 大-G 动=3600N-200N=1600N， 则滑轮组的最大机械效
11、率： 4.（1）拉力移动距离：snh24m8m， 拉力做功：WFs300N8m2400J； （2）由图乙可知，建材的重为 500N 时，滑轮组机械效率为 50%， 得，建材的重为 500N 时，工人作用在绳子上的拉力； F 500N； （3）由 F（G+G动）得，动滑轮重：G动2FG2500N500N500N, 由 得当机械效率为 80%时，所运送建材受到的重力： G 2000N。 【解析】（1）首先根据 snh 计算拉力移动的距离，然后根据 WFs 计算拉力做的功； （2）根据乙图，确定重力为 500N 时滑轮组的机械效率，然后根据滑轮组的机械效率 计算绳子上的拉力； （3）当建材的重力为
12、500N 时，根据计算出动滑轮的重力，然后根据公式 ， 代入机械效率 80%，计算出这时建材的重力即可。 5解：（1）该过程拉力 F 做的功： W总Fs150N1.5m225J； （2）有用功： W有Gh480N0.3m144J， 该装置的机械效率： 100%100%64%； （3）额外功： W额W总W有225J144J81J， 由 W额fs 可得，货物箱在斜面上受的摩擦力大小： f54N。 答（1）拉力做的功为 225J； （2）斜面的机械效率为 64%； （3）物体受到的摩擦力为 54N。 6.（1）100N （2）200N （3）800N 7.（1）作用在绳子自由端的拉力为 500N；
13、（2）滑轮组的机械效率为 80%； （3）若用此滑轮组匀速提起 2400N 的重物，作用在绳子自由端的拉力为 900N。 8. （1） （2）人对绳子的拉力为 240N，拉力的功率是 48W； （3）该滑轮组的机械效率为 83.3%。 9.（1）0.8m/s （2）128W （3）80% 10.有用功 800 焦，总功 1000 焦，机械效率 80% 11.90 1350000 72% 12.(1)W有=Gh=mgh=900J (2)W总=Pt=1200J 1=W有/W总=75% (3)W额=W总-W有=300J G轮=W额/h=150N 2=1-20%=80% 80%=G物/(G物+G轮) G物=600N F=(G物+G物)/3=250N