机械效率计算题.docx
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机械效率计算题.docx
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机械效率计算题
八年级下机械效率计算题
1.2011年入春以来,我省大部分地区出现了特大旱灾,为抗旱救灾朝阳村新安装了一台质量为300kg、功率为8KW的抽水机.安装时为了对地面的压强不超过4×104Pa,抽水机底座下的轻质木板面积至少为多少?
已知该抽水机出水流量是90m3/h,正常工作30min,抽水高度为20m,则抽水机的工作效率是多少?
2.一小轿车以108km/h的速度匀速行驶,此时发动机功率是75kw,行驶30min,求:
⑴发动机的牵引力是多大?
⑵发动机在这段时间内做的功.
3.如图所示,小华同学骑着一辆可调变速档位的自行车上学,在平直公路上匀速运动300m,所用时间为1min.假设自行车在行驶过程中受到的阻力为18N.请你解答:
(1)在这段过程中,该同学做功的功率?
(2)若小华和自行车总质量为60kg,每个车胎与地面的接触面积为20cm2,则该同学骑车时,自行车对地面的压强为多少?
(g取10N/kg)
(3)如果要骑车爬上一座高桥,他应该换用高速档还是低速档?
请说明理由。
4.如图所示,用滑轮组沿竖直方向提升重物,10s内使物体匀速上升2m。
已知物体重400N,动滑轮重100N,不计绳重和摩擦,求:
(1)有用功;
(2)拉力的功率;(3)滑轮组的机械效率;
5.如图所示.用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m,已知拉绳了的力F为500N,在提升重物的过程中:
(1)做的有用功是多少焦?
(2)滑轮组的机械效率是多大?
6.小明利用如图10所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼,所用的拉力为360N,绳子自由端移动的速度为0.3m/s。
(已知每层楼高3m)
求:
(1)小明所用的时间;
(2)拉力的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
7.小明同学家住楼上,最近正在装修房子,需要搬运装修材料,但有些材料由于楼道
过窄不方便搬运,于是小明建议采用如下图所示的滑轮组,这样站在地上就可以把
材料运上楼。
若某次搬运的材料重765N,被提升的高度为l0m,所用时间为30。
,
人所用的拉力为450N,求:
(1)请你帮助小明画出滑轮组的绕线示意图。
(2)提升材料时,手拉绳端的平均速度是多少?
(3)在提升材料时,拉力的功率是多少?
(4)该滑轮组的机械效率是多少?
(5)不计摩擦和绳重,若增加材料的重力,该滑轮组的机械效率将如何变化?
(只需写出结论即可)
8.泰州高港码头一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为80kg的货物,所用的拉力F为500N,绳子自由端在50s内被匀速拉下4m,
求:
(1)提升前货物静止在地面上,与地面的接触面积为0.04m2,求货物对地面的压强.
(2)拉力F的功率.
(3)此滑轮组的机械效率.
9.如图所示,工人在10s内用滑轮组将质量为l0kg的箱子匀速竖直升了2m,此时的机械效率为80%(不计绳重和摩擦,取g=10N/kg)。
求:
(l)工人做的有用功;
(2)工人施加的拉力;
(3)工人所做总功的功率。
【答案】(l)200J
(2)62.5N(3)25W
【解析】
(1)知道物体的质量和上升的高度,利用W有=Gh=mgh求有用功;
(2)求出了有用功,知道机械效率,利用效率公式求总功,求出拉力端移动的距离S,利用W总=FS求拉力大小;
(3)又知道做功时间,利用功率公式求拉力做功功率.
解:
(1)W有=
(2)W总=
F=
(3)P=
10.如图所示是南京长江三桥工地上一台起重机吊臂上的滑轮组,它在50s内将重为2.4×104N的钢材匀速提高10m.已知拉力F为104N.则这个过程中:
(1)拉力F做了多少功?
拉力F的功率多大?
(2)滑轮组的机械效率多大?
(3)题中少了哪两个数据仍能求出滑轮组的机械效率?
【答案】
(1)3×105J6×103W
(2)80%(3)缺少s和h时,仍可求机械效率
【解析】
试题分析:
滑轮组中拉力移动距离是物体上升高度的三倍,拉力做的功是总功,克服物重做的功是有用功。
s=3h=30m
拉力做的功为:
W总=Fs=104N×30m=3×105J
拉力F的功率:
有用功:
W有用=Gh=2.4×104N×10m=2.4×105J
机械效率:
在提升物体时,缺少物体上升高度和绳子移动距离仍可求出机械效率,因为
考点:
滑轮组的机械效率
11.已知重500N的人站在2500N重的小船上,如图所示,当他用50N的拉力拉绳时,船做匀速直线运动,则船所受阻力多大?
【答案】150N
【解析】由图知:
小船和人是一个整体做匀速直线运动,拉船和动滑轮的绳子由三股绳子承担,∵F=50N,n=3;∴物体做匀速直线运动,受平衡力作用,船所受阻力f=3F=3×50N=150N.
12.将重600N的装修材料放在水平地面上,装修材料与地面的接触面积是0.3m2。
工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高了6m,滑轮组的机械效率是80%。
试求:
(1)装修材料放在水平地面上时,对地面的压强是多大?
(2)提升装修材料做的有用功是多少?
(3)工人对绳子自由端的拉力是多大?
【答案】
(1)2000pa
(2)3600J(3)375N
【解析】
试题分析:
(1)装修材料放在水平地面上时,对地面的压强是:
(2)提升装修材料做的有用功是:
(3)由
得:
工人对绳子自由端的拉力是:
考点:
压强计算,有用功计算,机械效率计算式与动滑轮特点综合应用。
13.湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行,目前各比赛场馆正在紧张的建设中。
某场馆建设工地上,工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m,拉力F大小为250N,物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍,求:
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少?
(2)该滑轮组的机械效率是多少?
(3)拉力F做功的功率是多少?
【答案】
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力大小是400N;
(2)该滑轮组的机械效率是80%;
(3)拉力F做功的功率是200W.
【解析】
试题分析:
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力:
f=0.2×2000N=400N;
(2)因为是用滑轮组水平方向拉动物体,所以克服物体与地面之间的摩擦力所做的功是有用功,拉力做的功为总功。
有用功W有=fs=400N×2m=800J
滑轮组有两段绳子拉着物体,绳子移动的距离S1=2S=4m
力F做的总功W总=FS1=250N×4m=1000J
滑轮组的机械效率
(3)方法一:
滑轮组有两段绳子拉着物体,绳子移动的速度v1=2v=0.8m/s
F的功率P=Fv1=250N×0.8m/s=200W
方法二:
物体运动时间:
拉力的功率:
考点:
机械效率的计算,功率的计算,滑轮组的分析
14.(8分)用如图所示的滑轮组去拉物体A,已知A物质的密度是2×103kg/m3,底面积是0.3m3,重力为6
00N。
物体A在F=100N的拉力作用下,沿水平方向匀速前进了2m。
(g取10N/kg)求:
[来源:
Zxxk.Com]
(1)物体A对水平地面的压强是多少?
(2)物体A的体积是多大?
(3)若该装置的机械效率为80%,物体A
在水平方向上受到的阻力是多少
【答案】解:
(1)物体A在水平地面,F=G=600N(1分)
【解析】无解析
15.如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图,他的质量为56kg。
身体可视为杠杆,O点为支点.A点为重心。
(
10N/kg)
(1)该同学所受重力是多少?
(2分)
(2)在图中画出该同学所受重力的示意图,并画出重力的力臂L1;(2分)
(3)若OB=1.0m,BC=0.4m,求地面对双手支持力的大小。
(2分)
【答案】
(1)560N
(2)
(3)400N
【解析】
(1)G=mg=56㎏×10N/kg=560N。
(2)按要求作图,如图所示(即:
标出重力的方向、用字母L1标出重力臂的长度可得2分,缺一项只得1分)
(3)地面对双手支持力F的方向竖直向上,其力臂长度为OC=OB+BC=1.0m+0.4m=1.4m,根据杠杆的平衡条件G·OB=F·OC(符合杠杆平衡条件的表述均的得分),可得F=G●OB/OC=560N×1.0m/1.4m=400N。
16.小明做俯卧撑时(如图23所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点。
他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250N,两脚尖与地面的接触面积为60cm2,双手与地面的接触面积为300cm2。
⑴画出以B为支点时重力的力臂L。
⑵如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2,地面对双手的支持力为多少?
⑶小明在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为0.36m,则他1min内克服重力所做的功为多少?
【答案】⑴如下图
(2)500N(3)5400J
【解析】
试题分析:
⑴力臂是支点到力的作用线的距离。
重力的作用线沿竖直方向,它的力臂见上图。
由于P=F/S,P脚尖/P手=5/2
则F手=2F脚尖×S手/5S脚尖=(2×250N×300×10-4m2)/5×60×10-4m2=500N
由杠杆的平衡条件:
F1L1=F2L2
以B为支点时:
F脚尖×AB=GL
以A为支点时:
F手×AB=G(AB-L)
将F脚尖=250N、F手=500N、AB=1.5m代入
式
解得:
G=750N,L=0.5m
肩部上升的距离为h肩=0.36m时,重心上升的距离为h重由相似三角形可知,h重/h肩=(AB-L)/AB
则:
h重=h肩(AB-L)/AB=0.36m×(1.5m-0.5m)/1.5m=0.24m
1min内克服重力所做的功:
W=nGh重=30×750N×0.24m=5400J
考点:
力臂的做法;杠杆的平衡条件;功的计算
17.(7分)如图所示,用轻质薄木板AB做成杠杆,O为支点,OA=OB=2m,地面上一质量为3kg,边长为0.1m的实心正方体物块M用一不可伸长的细线系于OB的中点C,此时AB静止于水平位置,细线刚好被拉直。
现将重为10N的小物块P放在O点的正上方的板上,对P施加F=2N的水平向左推力,使P沿OA向左做匀速直线运动。
求:
(g取10N/kg)
(1)物块M的密度;
(2)小物块P所受滑动摩擦力的大小和方向;
(3)若细线能承受的最大拉力为14N,小物块P可从O点开始往左运动多远?
小物块P往左运动到最远时,推力F做了多少功?
物块M对地面的压强为多大?
【答案】
(1)
(2)2N,方向水平向右。
(3)
【解析】
试题分析:
解:
(1)物块M的密度
=
(2)物块P所受的摩擦力
f=F=2N,方向水平向右。
(3)物块P可以从O点开始往左运动最远的距离为l2由
得
推力F做的功W=Fs=Fl2=2N×1.4m=2.8J
物块M对地面的压力
物块M对地面的压强
考点:
密度、杠杆、摩擦力、压强
18.(8分)如图所示,某工人重600N,站在水平面上,用100N的拉力向下匀速拉动绳子,提起一浸没在水中体积为1.2×10﹣2m3,重360N的物体.(物体始终浸没在水中,且忽略水对物体的阻力,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)已知工人双脚与地面的总接触面积是3×10﹣2m2,工人没有拉动绳子时对地面的压强;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)提起物体时滑轮组的机械效率.
【答案】
(1)
;
(2)120N;(3)80%
【解析】
试题分析:
(1)工人没有拉动绳子时对地面的压力等于人的重力600N,则人对地面的压强为:
;
(2)物体浸没在水中时,
,根据阿基米德原理,物体受到的浮力为:
;
(3)
考点:
浮力机械效率
19.图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象.A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N,滑轮组的机械效率为80%,已知A的重力为2×104N,A上升的速度始终为0.1m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响),求:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)长方体A的密度;
(3)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率;
(4)把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上,它对地面的压强.
【答案】
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力为1×104N;
(2)长方体A的密度为2×103kg/m3;
(3)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率为2500W;
(4)把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上,它对地面的压强为4×104Pa.
【解析】
试题分析:
(1)根据图象读出物体A的重力和未露出水面时受到的拉力,然后根据称重法即可求出长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)先根据F浮=ρ水gV排求出A的体积,然后根据G=mg求出A的质量,最后根据密度公式求出A的密度;
(3)先根据机械效率的变形公式求出提升物体绳子的条数,然后求出F移动的速度,最后根据P=Fv求出拉力的功率;
(4)利用速度公式求出A的高度,进一步求出A的横截面积,最后利用p=
求出A对地面的压强.
解:
(1)根据图乙可知,A未露出水面所受的拉力F1=1×104N;故A未露出水面时受到的浮力:
F浮=GF1=2×104N1×104N=1×104N;
(2)由F浮=ρ水gV排可知,V排=
=
=1m3;
因为A浸没在水中,所以A的体积:
VA=V排=1m3;
A的质量:
m=
=
=2×103kg;
故A的密度:
ρA=
=
=2×103kg/m3.
(3)由η=
=
=
=
可得,n=
=
=4,
则F移动的速度:
v=4×0.1m/s=0.4m/s;
故拉力F的功率:
P=
=
=Fv=6.25×103N×0.4m/s=2500W.
(4)依题意可得,A的高度:
L=vAt′=0.1m/s×(100s80s)=2m,
则A的横截面积:
SA=
=
=0.5m2,
A对地面的压强:
PA=
=
=
=4×104Pa.
答:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力为1×104N;
(2)长方体A的密度为2×103kg/m3;
(3)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率为2500W;
(4)把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上,它对地面的压强为4×104Pa.
【点评】本题考查了浮力、密度、功率、压强的计算,主要是考查公式的灵活运用,关键会选择合适的计算公式.
20.(8分)甲、乙是两个完全相同的均匀实心圆柱体,重力都为5.4N。
甲放在水平地面上,细绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央,另一端竖直拉着轻质杠杆的A端。
当把圆柱体乙悬挂在杠杆的B端时,杠杆在水平位置平衡,且AO︰B=2︰,如图a所示,此时甲对地面的压强为1350Pa;当把圆柱体乙放入底面积为30cm2的薄壁圆柱形容器M中,将质量为450g的水注入容器,圆柱体乙刚好有3/4体积浸在水中,水在容器中的深度为20cm,如图b所示。
(已知ρ水=1.0×103kg/m3)求:
圆柱体甲的底面积是多少cm2?
当圆柱体乙刚好有3/4体积浸在水中时,所受到的浮力是多少N?
圆柱体甲的密度是多少kg/m3?
【答案】⑴G甲=G乙=4.5N,AO︰OB=2︰1F甲·OA=G乙·OB,即F甲×OA=5.4N×OB,得F甲=2.7N,
;
(2)
V总=Sh=3×10-3m2×0.2m=6×10-4m3,排开水的体积V排=V总-V水=6×10-4m3-4.5×10-4m3=1.5×10-4m3,所受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-4m3=1.5N。
(3)圆柱体甲的质量为
,体积为
,则密度为
。
【解析】
试题分析:
⑴由题意知:
重力G甲=G乙=4.5N,AO︰OB=2︰1则由杠杆原理得:
F甲·OA=G乙·OB,即F甲×OA=5.4N×OB,得F甲=2.7N,
;
(2)由题意知:
水的质量为m水=450g=0.45kg,密度ρ水=1.0×103kg/m3,S=30cm2,则水的体积
V总=Sh=3×10-3m2×0.2m=6×10-4m3,排开水的体积V排=V总-V水=6×10-4m3-4.5×10-4m3=1.5×10-4m3,所受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-4m3=1.5N。
(3)圆柱体甲的质量为
,体积为
,则密度为
。
考点:
杠杆的原理,压强与浮力的综合分析与计算
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