机械效率计算(偏难)---吕
1、人们利用如图20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9.0×103Kg/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=10N/Kg。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、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。求:(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?
3、(8分)如下图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深12m,物体重,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力,汽车受到的阻力为车重的0.1倍。求:(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功?
(2)滑轮组的机械效率为多少?(保留一位小数)
(3)若汽车运动的速度为3m/s,则将物体由井底拉至井口需要多长时间?
(4)汽车牵引力为多少?牵引力的功率为多少?
4、为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处,小明同学设计了图(甲)所示的滑轮组装置.当小明用图(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和高度随时间t变化的关系图象如图(丙)(丁)所示.绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求:
(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.(2)在1~2s内,拉力F做的功W.
(3)若绳子能承受的最大拉力是1500N,小李体重500N,他站在地面向下拉绳子使物体匀速上升,最大能提升多重的物体?
5、如图19所示,小阳用此滑轮组提起400N的重物(小阳用力方向始终竖直向下),滑轮组的机械效率为80%,小阳的体重为600N,不计绳重和轮与轴间的摩擦。求:(1)动滑轮的重力;
(2)小阳对地面的压力;(3)绳子能够承受的最大拉力为200N,滑轮组的最大机械效率。
机械效率计算(偏难)---吕参考答案
1、解:(1)物体A受到的浮力F浮为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103Kg/m3×10N/Kg×100×10-3m3=1.0×103N
(2)拉力F移动的距离S为:S=2h=2×2m=4m
拉力F所做的总功W总为:W总=FS=5000N×4m=2.0×104J
则拉力F做功的功率P为:
P=W总/t=2.0×104J/2s=1.0×104W
(3)物体A的重力G为:G=ρ物gV物=9.0×103Kg/m3×10N/Kg×100×10-3m3
=9.0×103N
滑轮组的机械效率η为:η=W有/W总×100%=(G-F浮)h/FS×100%=(G-F浮)/2F×100%=(9.0×103N-1.0×103N)/2×5000N×100%=80%
2、 (1)100N (2)500N (3)800N
3、(1)7.92×104J(2)90.9%(3)12s(4)1.56×104W
4、解:(1)由图象可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v1=2.50m/s,拉力F1=40N,因为连接动滑轮的绳子有三根,所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h1的3倍.
拉力F的功率P=F1v2=40N×7.5m/s=300W;
则根据η=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%.
(2)在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h=1.25m,拉力通过的距离s=3h=3×1.25m=3.75m,
拉力F所做的功W=F2s=50N×3.75m=187.5J;
(3)绳子能承受的最大拉力是1500N,所以物体的最大重力为G大=3F大﹣G动=3×500N﹣20N=1480N.
5、解:(1)η=W有/W总=G/(G+G动) =400N/(400N+G动)=80% …………1分
∴ G动=100N ……………………… 1分
(2) F=(G+G动)/n=(400N+100N)/5=100N ………………… 1分
在水平面上的物体,压力和支持力是一对相互作用力,大小相等
∴F压=F支=G人-F=600N-100N=500N ………………… 1分
(3) 对于同一滑轮组,当提升的物体最重时,滑轮组的机械效率最大
当绳子承受的力最大时,可提升的物体最重,则提升的物体最重为:
Gmax=nF max-G动=5×200N-100N=900N ………………… 1分
滑轮组的最大机械效率为: ηmax=W有′/W总′=900N/(900N+100N)=90% ………………… 1分
(其他解法正确均可给分)