机械效率专题复习

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机械效率 有用功的理解:①若使用机械的目的是提

升重物,那么克服物体的重力做的功就是有用功。 设重物的重力为 G ,提升的高度为 h ,则W

有用 Gh ;②如果使用机械的目的是在水平面上 平移重物,那么克服物体与水平面间的摩擦力做

的功就是有用功。设摩擦力为 ?,物体移动

的距离为 s ,则 W 有用 f s 。

额外功的理解: 是指对人们无用但又不得不额外做的功。 由于滑轮与轴之间和绳与滑轮之间 的摩擦以及机械的自重(如动滑轮重、装物品的篮子、袋子)总是客观存在的,因此额外功 总是不可避免的。

总功的理解:总功是人们作用在机械上的动力所做的功。设动力为 F ,动力使物体移动的距

离为 s ,

W

Fs

; 如果动力对机械做功的功率为 P ,做功的时间为 t ,则 W 总 Pt 。或

如果使用滑轮组提升重物时,若重物升高 h ,承拉重物的绳的股数是 n 股,则绳自由端移动 的距离 s 绳=nh ,动力作用的绳端移动的速度是重物上升速度的 n 倍。 如果使用滑轮组沿水平方向拉物体时, 若物体移动 s 物,随担物体与水平面间的摩擦力的绳 的股数是 n 股,则绳自由端移动的距离 s 绳=ns 物,动力作用的绳端移动的速度是物体移动 速度的 n 倍。 注意审题审清题中所已知量是物体的量,还是绳子端的量。 公式:

竖直方向方向滑轮组:

拉力

1

F = n

(G 物 +

G 动) s 绳 =nh ν 绳 =n ν 物

W 有

Gh G

W

Fs

nF

水平方向放置滑轮组:

拉力

1

F=

n

s 绳 =ns 物 ν绳 =n ν物

W 有

fs f

W

总 总

Fs nF

1

打捞问题: 拉力 F = (G 物 + G 动 -F 浮)

n

W 总 W 有用 W 额外 ( P

W Fv )

t

s 绳=nh ν绳=n ν 物

W 有用 (G -F 浮) h W Fs

G -F

浮)

练习:(g=10N/kg )

1、工人用如图 1 所示的滑轮组提升重物,在10s 内将质量为100kg 的物体匀速提升2m,已知动滑轮重440N。(不计摩擦和绳重)

求(1)绳子自由端被拉的距离;工人向下的拉力;

(2)工人所做的有用功和总功;

(3)工人做功的功率;

(4)滑轮组的机械效率

2、某人用图2所示的滑轮组匀速提升500N的重物,所用的拉力F为300N,绳子自由端被拉下2m,在此过程中,求:(1)拉力所做的功;(2)滑轮组的机械效率;(3)滑轮组中动滑轮的重量(不计摩擦和绳重)。

3、某建筑工地上,工人用如图所示的动滑轮将重450N 的物体匀速竖直提升了

动滑轮此时的机械效率为90%.请计算:

(1)工人提升重物所做的有用功是多少?(2)工人提升重物所做的总功是多少?(3)绳子自由端所受拉力和滑轮重力分别是多少?

4、如图所示,是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形.某次操作中,工人用400N 的拉力 F 在 1 分钟内将总重为900N 的泥土匀速提升

5m.在这段时间内:

(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)动滑轮重力是多少?(4)滑轮组的机械效率是多大?

m

6

5、如图所示,用一电动机通过滑轮组匀速提升一重G=3000N 的货物,货物在t=6s 时间内上升高度为h=1m,电动机对绳的拉力F=1200N,不计绳重和一切摩擦,求:

(1)滑轮组的机械效率是多少?(2)电动机输出的总功率是多少?

(3)如果要匀速提起5400N 的货物,电动机对绳的拉力为多大?

6、在新农村建设中,为将—批建材运到10 m 高的施工处,工人利用如图所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100N,工人每次匀速提升一箱重400N 的建材,不计绳重和摩擦。

试问:

(1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少?

(2)该滑轮组的机械效率是多少?

(3)为加快施工进度,张师傅建议用电动机做动力替代人提升建

材。为了安全,改装后每次可吊起四箱建材,建材匀速上升时的速

度为0.4m/s 。仓库中现有两台电动机,型号分别为“220V

0.8kW”、“ 220V 3kW”,请你通过计算说明应选哪台电动机才能

使配置更为合理。

7、图8 是提升货物的某升降机示意图。货厢内所装货物的重力是6000 N,货厢的重力是1800 N,若不计钢丝绳和,不计摩擦,动滑轮的质量是20kg 。试求:

(1)在匀速提升中,若货物与货厢底部的接触面积是 2 m2,则货物对货厢底部的压强是多少?

(2)在匀速提升中,钢丝绳上的拉力是多少?

(3)若升降机在30s 内将货厢和货物匀速提升 6 m,则钢丝绳自由端拉力的功率是多少? 钢丝绳上的拉力的机械效率是多少?

8、如图所示是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图。假设电源电压380V 保持不变,电动机线圈电阻为1Ω,不考虑电动机各处摩擦。当电动机将540kg 重物匀速提升16m 的过程中,电路中的电流为20A,动滑轮的机械效率为80%(g=10N/kg)。则:1)电动机所施加的拉力 F 做的功是多少?

2)电动机所施加的拉力 F 是多少?

3)电动机线圈电阻的发热功率是多少?

4)试从能量转化和守恒的角度,求电动机提升重物所用的时间。

9、小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N 的物体在3s

内沿水平方向匀速移

动了6m,若 A 所受地面的摩擦力f=600N,小强所用拉力F=250N。求:(1)该装置的机械效率(2)拉力F的功率

10、如图所示,一个质量60kg 的物块,通过滑轮组在30N 水平拉力作用下以0.2m/s 的速度在水平面上做匀速直线运动.已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1 倍.(g取10N/kg )求:(1)物块受到的滑动摩擦力大小是多少?(2)拉力 F 的功率是多少?(3)该滑轮组的机械效率是多少?

11、工人利用如图的斜面,把质量为50kg 的货物沿斜面由底部匀速推到顶端,所用时间为

10s,沿斜面向上的推力为300N.斜面长10m,高5m.g取10N/kg .求:(1)货物所受重力是多少?(2)推力做的功(3)斜面的机械效率

12、斜面长S=10m,高h=4m .用沿斜面方向的推力F,将一个重100N 的物体由斜面底端A 匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力做功100J。

求:(1)运动过程中克服物体的重力做的功;

(3)推力 F 的大小.2)斜面的机械效率;

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