第PAGE"pagenumber"pagenumber頁，共NUMPAGES"numberofpages"numberofpages頁第PAGE"pagenumber"1頁，共NUMPAGES"numberofpages"3頁第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械滑輪、滑輪組機(jī)械效率計(jì)算1．一名建筑工人用如圖所示的滑輪組，將重為450N，底面積為100cm2的物體，在10s內(nèi)勻速提高4m，建筑工人所用拉力為300N，求：（1）物體掛上動(dòng)滑輪的掛鉤前，靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；（2）建筑工人做功的功率；（3）該滑輪組的機(jī)械效率。2．如圖所示，小型牽引車通過滑輪組將質(zhì)量為30kg的貨物A勻速吊起，牽引車的質(zhì)量為2t，若牽引車以1m/s的速度勻速行駛，牽引車的功率為400W，牽引車受到的阻力為150N，且滑輪的摩擦和繩重均可忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：（1）牽引車5s內(nèi)走過的距離；（2）牽引車的牽引力大??；（3）滑輪組的機(jī)械效率。3．如圖，質(zhì)量為60kg的小強(qiáng)同學(xué)用滑輪組勻速提升質(zhì)量為20kg的物體，此時(shí)他對(duì)繩的拉力為120N，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg，求：（1）動(dòng)滑輪的重力；（2）該滑輪組的效率；（3）若繩能承受的最大拉力為650N，求小強(qiáng)用該滑輪組提升物體的最大質(zhì)量。4．工人用如圖甲所示的滑輪組運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定?；喗M的機(jī)械效率隨建材重力變化的圖像如圖乙所示，繩重和摩擦力對(duì)應(yīng)的額外功始終占總功的10%。（1）某塊建材的重力為400N，勻速提升6m的過程中，求有用功和總功；（2）若滑輪組的機(jī)械效率最大值為70%，求工人的體重。5．建筑工地上工人用如圖所示的裝置提升重為760N的物體。在拉力F作用下，物體在8s內(nèi)豎直勻速上升了2m。如果動(dòng)滑輪重為240N，不計(jì)繩重和摩擦。求：（1）物體上升的速度；（2）滑輪組的有用功；（3）滑輪組的機(jī)械效率。6．如圖，某同學(xué)用滑輪組提升重物，已知拉力為40N，在6s內(nèi)將重90N的物體勻速提升3m，不計(jì)繩重和摩擦。求在此過程中：（1）該滑輪組的機(jī)械效率；（2）若繩子能承受的最大拉力是45N，請(qǐng)計(jì)算說明，使用該滑輪組能否提起重110N的物體。7．如圖所示，是某工作隊(duì)用滑輪組從水中打撈正方體物體M的情景。物體M的棱長(zhǎng)為1m，密度為2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升2m(M未露出水面)。忽略繩重、繩與滑輪的摩擦和滑輪與軸的摩擦。(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)求：(1)物體M上升后，還未露出水面時(shí)受到的浮力；(2)物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，它的下表面受到水的壓力；(3)物體M上升后，在未露出水面前，此滑輪組的機(jī)械效率。8．如圖所示是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖，已知井深10m，用時(shí)10s，物體重為4×103N（不計(jì)繩重與摩擦），汽車質(zhì)量為3×103kg，汽車勻速拉繩子時(shí)的拉力F=2×103N，汽車受到的阻力為車重的0.05倍，將井中物體拉至井口的過程中，求：（1）汽車所受阻力大?。?）拉力的功率（3）滑輪組的機(jī)械效率（保留一位小數(shù)）9．如圖所示，用一個(gè)滑輪組勻速提升重0.9N的物體，在物體勻速上升5cm的過程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.4N。（不計(jì)摩擦及繩重）求：（1）在此過程中拉力做的功；（2）該滑輪組的機(jī)械效率；（3）動(dòng)滑輪受到的重力。10．如圖所示，小華用一滑輪組勻速拉起較重的小明。小華手中繩子向下移動(dòng)4m，小明上升，左右兩測(cè)力計(jì)示數(shù)分別為125N和800N，求：（1）小明的體重G；（2）小華做的功W；（3）該滑輪組的機(jī)械效率。11．如圖所示，工人用動(dòng)滑輪勻速提升重為400N的窗玻璃，所用的豎直拉力為250N，窗玻璃上升的高度為10m，用時(shí)50s。求：（1）所做的有用功；（2）工人所用拉力的功率P；（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。12．某起重機(jī)的滑輪組結(jié)構(gòu)示意如圖所示，其最大載重為5t。起重機(jī)將3600kg的鋼板勻速提升到10m高的橋墩上，滑輪組的機(jī)械效率為80%。不計(jì)鋼絲繩的重力和摩擦，g取10（1）克服鋼板重力做的功W有用（2）鋼絲繩的拉力F。（3）滑輪組滿載時(shí)的機(jī)械效率（結(jié)果精確到0.1%）。13．如圖所示,某工人利用滑輪組將一個(gè)工件沿水平地面勻速拉動(dòng)到加工點(diǎn)。拉動(dòng)過程中,工人對(duì)繩的拉力始終沿豎直方向,工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為300cm2,工人對(duì)地面的壓強(qiáng)為2.0×104Pa;此工人的質(zhì)量為70kg,兩個(gè)動(dòng)滑輪的質(zhì)量共為10kg,繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計(jì),g取10N/kg。求:(1)工人的手對(duì)繩的拉力大小;(2)工件移動(dòng)過程中,地面對(duì)工件摩擦力的大小;(3)滑輪組在此次工作中的機(jī)械效率。14．中國(guó)目前已成為世界基建強(qiáng)國(guó)，如圖1所示的塔吊是基建的常用設(shè)備，其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖2所示的滑輪組模型。已知物體質(zhì)量為120kg，動(dòng)滑輪的重為300N，在繩子自由端施加拉力F后物體在10s內(nèi)勻速上升5m。不計(jì)繩重和一切阻力，g取10N/kg。求：（1）物體上升的速度；（2）10s內(nèi)拉力F的功率；（3）滑輪組的機(jī)械效率η。15．如圖甲所示，用滑輪組提升重為600N的物體，物體在拉力F的作用下20s內(nèi)勻速上升了8m。此過程中，拉力F做的功W隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示（1）拉力F的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率。16．工人用如圖所示的動(dòng)滑輪提升建材，已知工人的重力是700N，雙腳與地面的接觸面積是0.05m2他將800N的建材勻速提升了3m，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是80%，忽略機(jī)械的一切摩擦和繩子的質(zhì)量，試求：（1）工人對(duì)建材所做的有用功是多少？（2）工人對(duì)繩子的拉力是多大？（3）提升建材時(shí)，工人對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？17．有一根繩子，用它組裝成如圖甲所示的滑輪組時(shí)，能夠提起的最重物體為A；當(dāng)物體比A再重時(shí)繩子將會(huì)斷裂。不計(jì)繩重和摩擦，求：（1）若將A勻速提高2m所做的有用功為470J，則物體A所受的重力是多少?（2）若此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為94%，人的體重為600N，每只腳與地面接觸的面積為2×10-2m2，則人對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（3）若用這根繩子和這些滑輪，再組裝成如圖乙所示的滑輪組，利用它從水中緩慢勻速提起一個(gè)邊長(zhǎng)為0.3m的正方體B（不計(jì)水的阻力），當(dāng)提起到物體B的下表面所受水的壓強(qiáng)為2×103Pa時(shí)，繩子斷裂。則正方體B的密度是多少?（，?。?/p>

參考答案1．解：（1）物體靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓力F=G=450N對(duì)地面的壓強(qiáng)（2）由圖可知，n=2，則繩端移動(dòng)的距離s=2h=2×4m=8m拉力做的功W總=F's=300N×8m=2400J建筑工人做功的功率（3）有用功W有=Gh=450N×4m=1800J該滑輪組的機(jī)械效率答：（1）物體掛上動(dòng)滑輪的掛鉤前，靜止在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為4.5×104Pa；（2）建筑工人做功的功率為240W；（3）該滑輪組的機(jī)械效率為75%。2．（1）牽引車5s內(nèi)走過的距離為s=vt=1m/s×5s=5m（2）根據(jù)可知，牽引車的牽引力為（3）牽引車勻速行駛，根據(jù)力的平衡關(guān)系可知F=F牽-f=400N-150N=250N由圖可知，n=2，則滑輪組的機(jī)械效率3．（1）結(jié)合重力公式計(jì)算物體重力為根據(jù)動(dòng)滑輪拉力公式據(jù)圖分析可知，動(dòng)滑輪纏繞繩子數(shù)為2，即n=2，計(jì)算動(dòng)滑輪重力為（2）根據(jù)效率公式計(jì)算該滑輪組的效率（3）若增大重物的質(zhì)量，重物的重力增大，滑輪組的機(jī)械效率增大，同時(shí)工人的拉力增大，工人的最大拉力根據(jù)動(dòng)滑輪拉力公式據(jù)圖分析可知，動(dòng)滑輪纏繞繩子數(shù)為2，即n=2，計(jì)算提升物體的最大重力根據(jù)重力公式計(jì)算物體的質(zhì)量4．（1）某塊建材的重力為400N，勻速提升6m的過程中，有用功W有=Gh=400N×6m=2400J由圖乙可知，建材的重力為400N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%，則總功（2）建材的重力為400N，有用功，總功，額外功額外功包括兩克服動(dòng)滑輪重力做的額外功和克服繩重及摩擦所做的額外功，其中繩重和摩擦力對(duì)應(yīng)的額外功始終占總功的10%，所以克服動(dòng)滑輪重力所做的額外功動(dòng)滑輪重力當(dāng)這個(gè)滑輪組提升的物體最重，人施加的拉力等于人體重力時(shí)，滑輪組機(jī)械效率最大。繩重和摩擦力對(duì)應(yīng)的額外功始終占總功的10%，當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率最大值為70%時(shí)，克服動(dòng)滑輪重做的額外功應(yīng)該占總功的20%，列出等式所以工人的體重5．（1）由于物體在8s內(nèi)豎直勻速上升了2m，所以物體上升的速度。（2）有用功是指機(jī)械對(duì)物體做的功，滑輪組的有用功。（3）額外功是克服動(dòng)滑輪重力做的功，滑輪組的額外功，滑輪組的機(jī)械效率。6．（1）由圖知道，n=3，該滑輪組的機(jī)械效率為（2）不計(jì)繩重和摩擦，由知道，動(dòng)滑輪重為若繩子能承受的最大拉力是45N，則能提升的最大物重為因此使用該滑輪組不能提起重110N的物體。7．(1)物體M上升后，還未露出水面時(shí)，物體排開水的體積等于物體的體積，即V排＝V＝a3＝1m3；所受浮力F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3＝1×104N。(2)物體M上表面在水面下0.2m時(shí)，它的下表面所處深度h＝1m＋0.2m＝1.2m；物體下表面受到水對(duì)它的壓強(qiáng)p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m＝1.2×104Pa；物體下表面受到水對(duì)它的壓力F壓＝pS＝1.2×104Pa×1m2＝1.2×104N。(3)物體重力G＝ρgV＝2.8×103kg/m3×10N/kg×1m3＝2.8×104N；由圖可知繩子的有效股數(shù)n＝3；滑輪組的機(jī)械效率η＝W有W總×100%＝G-F8．（1）汽車所受重力，汽車所受阻力。（2）繩子段數(shù)n=3，物體上升高度h=10m，則繩子自由端移動(dòng)距離，拉力做功，拉力的功率。（3）有用功，滑輪組的機(jī)械效率。9．（1）已知h=5cm=0.05m，則繩子移動(dòng)的距離；在此過程中拉力做的功；（2）有用功，該滑輪組的機(jī)械效率；（3）由可得，動(dòng)滑輪受到的重。答：（1）在此過程中拉力做的功為0.06J。（2）該滑輪組的機(jī)械效率為75%。（3）動(dòng)滑輪受到的重力為0.3N。10．（1）右邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)，小華是用一滑輪組勻速拉起較重的小明，小明的重力（2）左邊測(cè)力計(jì)的示數(shù)，小華的拉力小華做的功（3）使用滑輪組做的有用功，即克服小明重力做的功該滑輪組的機(jī)械效率為11．解：（1）利用動(dòng)滑輪提升貨物，做的有用功W有=Gh=400N×10m=4000J。（2）動(dòng)滑輪繩端移動(dòng)的距離s=nh=2×10m=20m，則拉力做的總功W總=Fs=250N×20m=5000J，所以拉力F的功率。（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。答：（1）所做的有用功W有為4000J；（2）工人所用拉力的功率P為100W；（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%。12．（1）【解】克服鋼板重力做的功W有用（2）由圖可知n=4，由η=W有用W總×100%可知，總功W總=W有用（3）不計(jì)鋼絲繩的重力和摩擦，W額=W總-W有用=4.5×105J-3.6×105J13．(1)工人的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N,由p=FS可知,工人對(duì)地面的壓力F壓=pS=2.0×104Pa×300×10-4m2=600N,由力的作用是相互的可知,工人受到的地面對(duì)他的支持力F支=F壓=600N,由力的平衡和力的作用是相互的可知,工人的手對(duì)繩的拉力F=G-F支=700N-600N=100N;(2)兩個(gè)動(dòng)滑輪總的重力G動(dòng)=m動(dòng)g=10kg×10N/kg=100N,由圖可知n=4,因?yàn)椴挥?jì)繩重、繩與滑輪之間的摩擦,所以F=1n(f+G動(dòng)),所以地面對(duì)工件的摩擦力f=nF-G(3)滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總×100%=fs物Fs繩×100%=fs14．解：（1）物體上升的速度為（2）物體的重力為由圖知，通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)不計(jì)繩重和一切阻力，繩子自由端拉力繩子自由端移動(dòng)的距離拉力所做的功拉力的功率（3）有用功為滑輪組的機(jī)械效率答：（1）物體上升的速度為；（2）內(nèi)拉力的功率為；（3）滑輪組的機(jī)械效率為。15．（1）【解】由圖乙知，20s內(nèi)拉力做的總功為W=6000J（2）克服物體的重力做的有用功為W有用=Gh16．解：（1）提升建材做所做的有用功（2）由圖可知，，則繩端移動(dòng)的距離由可得，拉力做的總功由可得，工人對(duì)繩子的拉力（3）提