12.3 机械效率 计算题 专项练习 2023-2024学年人教版物理八年级下册

八下物理机械效率计算题练习 1.工人用如图所示的滑轮组提升重物,在10s内将240N的物体匀速提升2m,已知工人的拉力为100N不计绳重与摩擦阻力, 求:(1)工人做功的功率; (2)滑轮组的机械效率; (3)如果用此滑轮组匀速提升300N的重物,拉力应为多大? 2.湛江港一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为80 kg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:(g取10N/kg) (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)提升时绳子自由端的速度. (3)拉力F的功率.(4)此滑轮组的机械效率. 3.一体重为600 N、双脚与地面的接触面积为0.05 m2的工人,用如图所示的滑轮组将重为800 N的物体匀速提高了0.5 m,此时该滑轮组的机械效率为80%.(不计绳重及摩擦)求: (1)在匀速提升物体的过程中,工人对绳子的拉力为多大; (2)在匀速提升物体的过程中,工人对地面的压强为多大; (3)使用该滑轮组,这个工人最多能提起多重的物体. 4.如图所示,在50N的水平拉力F作用下, 重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120N. 求:(1)滑轮组的机械效率为多少? (2)若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为多少? (3)拉力的功率是多少? 5.用如图所示的滑轮组去拉物体A,已知A物质的密度是2000kg/m3,底面积是0.3m2,重力为600N。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: (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 6.如图所示装置图,绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处,人对绳的拉力F1为500N,货物在1min内匀速上升了5m。 (1)请在图上画出绳子的绕法; (2)求滑轮组的机械效率; (3)如果重物是600N,要把重物提升5m,求拉力做的功。 7.如图所示,斜面长S=10m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为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了100J的功. 求: (1)运动过程中克服物体的重力做的功; (2)斜面的机械效率; (3)推力F的大小. 8.如图所示,质量为70kg,边长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,杠杆可绕O点转动,且BC=3BO。在C端用F=150N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直。(绳重不计,g取10N/kg) 求: (1)物体A的重力G; (2)绳对杠杆B端的拉力F拉; (3)此时物体A对地面的压强。 9.如图是一个上肢力量健身器示意图,D是动滑轮;配重A是质量为162kg、边长为30cm的正方体物块,杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:OH=1:2,假定运动员体重是600N(不计杠杆重、绳重及摩擦,g取10N/kg). 求: (1)配重A的密度是多少? (2)配重A自由放置时对地面的压强是多少Pa? (3)当人将配重A匀速提离地面时,人用了410N的力,则动滑轮重为多少N? 10.某种起重机结构如图所示,起重机的吊臂OAB可以看作杠杆,吊臂前端用钢绳连着动滑轮,立柱CA竖直,OB:OA=6:1。用该起重机将浸没在水中的长方体石墩提出,放在水平地面上。石墩质量为15000kg、底面积为3m2、高为2m。(g取10N/kg, 水=1000kg/m3) 求: (l)浸没在水中的石墩(石墩的底部未浸入淤泥中),受到浮力是多少? (2)石墩放在水平地面上时,起重机未对石墩施力,则石墩对地面的压强是多少? (3)石墩完全离开水面被提升的过程中,测得每根钢绳的拉力为1105 N,此时动滑轮的机械效率是多少? (4)当石墩被提起且仍浸没在水中时,若忽略动滑轮、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦,起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少? 11.如图甲所示是使用汽车打捞水库中重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个质量均匀分布的正方体重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.1m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉力F跟时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g取10N/kg。 求: (1)水库水的深度; (2)重物的密度; (3)整个打捞过程中汽车的最小功率。 12.如图所示,用滑轮组匀速提起1200N的重物,拉力做功的功率为1500W,绳子的自由端向下拉的速度为3m/s,地面对人的支持力为N1,不计绳重和摩擦。 (1)滑轮组中有几股绳子承担重物?作用在绳自由端的拉力是多少? (2)滑轮组的机械效率是多少? (3)若用此滑轮组匀速提起2400N的重物时,地面对人的支持力为N2,作用在绳自由端的拉力是多少?若N1:N2=5:1时,人的重力是多少? 答案: 1、解: (1)W 有用 =Gh=240N 2m=480J; (2)由题知,n=3,s=3h=3 2m=6m, W 总 =Fs=100N 6m=600J, P= = =60W, (3) = 100%= 100%=80%; 2、解: (1)货物对地面的压强 P=F/S=mg/S=80 kg 10 N/kg/0 . 04 m 2 =2 10 4 PA (2)提升时绳子自由端的速度v=s/t=4 m/50 s=0 . 08 m/s. (3)拉力F的功率P=Fv=500 N 0 . 08 m/s=40 W (4)此滑轮组的机械效率 =W 有用 /W 总 =mg/2F=80 kg 10 N/kg/2 500 N=80% 3、(1)解:由图可知,n=2, s=2h=2 0.5m=1m; 当提升G=800N的重物时, W 有 =Gh=800N 0.5m=400J; 已知 =80%,拉力做功:W 总 =500J; 根据公式W=Fs,拉力为:F=500N (2)解:地面受到的压力: F 压 =G 人-F=600N﹣500N=100N, S=0.05m 2 , 工人对地面的压强:p==2 10 3 Pa (3)解:根据公式F=(G+G动), 动滑轮重力G 动 =nF﹣G=2 500N﹣800N=200N; 人的最大拉力F 大 =G 人 =600N, 提升物体的最大重力 G 大 =nF 大 ﹣G 动 =2 600N﹣200N=1000N 4、解:由 = 100%得, = 100%= 100%=80%; L=3S=3Vt=3 0.2m/s 60s=36m,W=FL=50N 36m=1800J 5、解:(1)∵物体A在水平地面上作匀速直线运动, ∴F=G=600N, ∴P= = =2 10 3 Pa. (2)物A的质量m= = =60Kg, 物A的体积V= = =0.03m 3 . (3)拉力F所做的功W 总 =FS=100N 2 2m=400J, 克服阻力所做的功W 有 =W 总 =400J 80%=320J, 物A所受阻力f= = =160N. 6、解:(1)F=G=800N,S=200cm2=2 10-2m2, 静止在地面上时对地面的压强p=FS=800N2 10−2m2=4 104Pa; (2)要求施力方向向下,从绳子末端开始,依次绕过定滑轮、动滑轮,这样反复完成,绕法如图所示; (3)由图可知,n=2,则s=2h=2 5m=10m, 有用功:W有=Gh=800N 5m=4000J, 总功:W总=F1s=500N 10m=5000J, 机械效率: =W有用W总 100%=4000J5000J 100%=80%. (4)F1=12(G+G动), 即500N=12(800N+G动) 解得G动=200N, 如果所提重物是600N,所用拉力F2=12(G′+G动)=12 (600N+200N)=400N, 总功:W′总W总′=F2s=400N 10m=4000J, 拉力的功率:P=W′总tW总′t=4000J60s4000J60s≈66.67W. 400J 400J+100J 7、解:(1)W=Gh=100N 4m=400J; (2) =80%; (3)由W=Fs得F=50N 8、解:(1)解: G = mg =70 10 N=700 N (2)解:由杠杆平衡条件有: F 拉 BO = F OC , F 拉 = = =300 N (3)解:由力的平衡条件,物块 A 对地面的压力为: F 压 = G - F 拉 =(700-300) N=400 N, A 对地面的压强: p = F 压/S = =1 10 4 Pa 9、解:(1)配重A的体积VA=(0.3m)3=0.027m3, 配重A的密度 ===6 103kg/m3, (2)配重A自由放置时对地面的压力:F=G=mg=162kg 10N/kg=1620N; 配重A自由放置时对地面的压强p===1.8 104Pa, (3)根据杠杆的平衡条件求出人通过细绳在E点施加的拉力 FE=F =410N 2=820N. 由图可知,重物由两段绳子承担,则FE=(GA+G动), 即2FE=GA+G动, G动=2FE﹣GA=2 820N﹣1620N=20N. 10、.解:(1)混凝土墩的体积为:V=Sh=4m2 2m=8m3; 根据 =得混凝土墩的质量为: m= V=2.5 103kg/m3 8m3=2 104kg; (2)混凝土墩浸没在水中受到浮力是: F浮= 水gV排=1.0 103kg/m3 10N/kg 8m3=8 104N; 混凝土墩的重力: G=mg=2 104kg 10N/kg=2 105N; 如图, 作出动力臂和阻力臂, 在Rt AOC和Rt BOD中,AC∥BD, 所以 AOC∽ BOD, OA:OB=1:6 所以,OC:OD=1:6, 由图知,当石墩被提起且仍浸没在水中时,若忽略动滑轮、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦, 石墩对杠杆B点的拉力为FB=G﹣F浮=2 105N﹣8 104N=1.2 105N, 根据杠杆平衡条件可得:FA OC=FB OD, 起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力: FA===6FB=6 1.2 105N=7.2 105N; 11、解:(1)由图象可知,水库水深h=vt1=0.1m/s 40s=4m; (2)由图象可知,正方体的边长:l=vt2=0.1m/s 10s=1m,重物的重力G=4.5 104N,由公式G=mg,V=l3可得, =m/V=4.5 103kg/m3; (3)当重物出水前拉力最小,此过程的功率最小,出水前重物受到的浮力:F浮= 水gV排=1.0 103kg/m3 10N/kg (1m)3=1.0 104N, 由F浮=G﹣F可得, 重物出水前最小拉力:F=G﹣F浮=4.5 104N﹣1.0 104N=3.5 104N, 所以整个打捞过程中汽车的最小功率: P=Fv=3.5 104N 0.1m/s=3.5 103W。 12、 解:(1)由图可知,滑轮组中承担重物绳子的股数n=3; 由P=WtWt=FstFst=Fv得,作用在绳自由端的拉力: F=PvPv=1500W3m/s1500W3m/s=500N. (2)绳子自由端移动的距离s=nh, 滑轮组的机械效率: =W有W总W有W总 100% =GhFsGhFs 100% =GnFGnF 100% =1200N3 500N1200N3 500N 100% =80%. 学科网(北京)股份有限公司 $$