2021年中考复习-机械效率计算

2021年中考专题复习—机械效率计算

1.一辆质量是3.5t的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽

车拖出。已知整个过程中，水平拉力厂是1000N,汽车沿水平方向匀速移动了1m,滑轮组

的机械效率为90%。求：

(1)拉力尸做的总功。

(2)有用功为多大。

(3)汽车受到的阻力大小。

拉力F

ACiCzO)-rrzzzz

2.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机

械效率是80%,g取10N/kg。

(1)使物体上升5m,所做的有用功是多少？

(2)使物体上升5m,所做的额外功是多少？

⑶绳端的拉力尸是多少？

3.工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，己知箱子重为50N,每次运送量不

定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略

不计,g取lON/kgo

(1)动滑轮的重力是多大？

(2)若工人在Imin内将建材匀速竖直向上提升了12m,作用在钢绳上的拉力为200N,拉力

做功的功率是多大？

(3)当滑轮组的机械效率为75%时，运送建材的重力是多大？

甲乙

4.随着人们生活水平的提高，小汽车逐步走进千家万户。小丽家新买了一辆小汽车，汽车

的重力为G,小丽一家利用周末去梅岭游玩,若汽车以速度v匀速上坡时汽车的牵引力是F,

行驶上高为〃的梅岭主峰，盘山公路路程为s。求：

(1)行驶到山顶用的时间r；

(2)全程的机械效率"；

(3)行驶过程受到地面的阻力人

5.如图所示，小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体，拉力为250N,物体在10s

内上升2m。(不计绳重和摩擦)。

(1)求拉力的功率。

(2)若用这个滑轮组竖直匀速提升1500N的物体时，物体以0.1m/s的速度上升5s,则此时机

械效率为多少？(保留一位小数)

6.如图1,轻质杠杆在水平位置平衡.现利用该杠杆提升货物(如图2),货物P重120N,

在竖直向下大小为120N的拉力F作用下，该杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置,

此过程中重物P上升的高度为0.8m,拉力/下降的高度为1m。求

(1)提升货物做的有用功明『；

(2)拉力尸做的额外功明；

(3)该杠杆的机械效率77。

7.小丽家阳台上有一种升降晾衣架，如图，它是由4个定滑轮和2个动滑轮及横梁组成，

拉动绳子的末端可以使晾衣架升降，假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平。晾晒衣物时,

若将重70N的衣物匀速提起0.8m,小丽需要用20N的拉力拉动绳子。求：

(1)小丽做了多少功？

(2)晾衣架的机械效率是多少？

8.质量为8r的某载重汽车，额定功率为240kW,车上装有12f的砂石。汽车先以36km/h

的速度，220kW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min,然后又以额定功率用了2min

的时间，把砂石从山坡脚下送到了60m高的坡顶施工场地。求：

(1)汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力；

(2)汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。

9.用如图所示的滑轮组在10秒内将货物向上匀速提升3m,已知动滑轮重30N,货物重360N,

拉力尸为200N(不计绳重)，求：

(1)拉力做的有用功、总功分别为多少？

(2)滑轮组的机械效率为多少？

(3)克服动滑轮重力做的功和克服摩擦所做的功分别是多少？

10.如图所示，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,

物体质量为600千克，汽车重G车=7xl()4N,汽车匀速拉绳子时的拉力2200N,汽车受到的

阻力为车重的0.1倍。(g=10N/kg)求：

(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子做的有用功是多少？

(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)汽油的热值为4.6x107J/kg,汽车以3m/s的速度把物体拉到井口时，消耗的汽油为20g,

则此汽车发动机的效率为多少？

11.搬运工人在20s内用滑轮组将重为540N的重物匀速提升3m,所用拉力为200N,(不

计摩擦及绳重)求：

(1)拉力做的功；

(2)拉力做功的功率；

(3)滑轮组的机械效率；

12.如图所示，是某建筑工地上常用的塔式起重机示意图。在15s的时间内，起重机将质量

为0.5t的水泥板竖直地从1楼匀速提升到了5楼,如果每层楼的高度是3m,g=10N/kg,那么：

(1)起重机提升水泥板做的功是多少？

(2)起重机对水泥板做功的功率是多少？

(3)如果起重机的机械效率是60%,起重机的电动机做了多少功？

13.如图所示,在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口。

已知井深10m,物体重6X103N,汽车重2x1O,N,汽车匀速拉绳子时的拉力2.2x10,N,

汽车受到的阻力为车重的01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？(结果保留一位小数)

(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？

14.工人用如图所示的滑轮组，在10s内将重600N的货物匀速提高了6m,机械效率是80%。

试求：

(1)提升货物做的有用功是多少？

(2)总功的功率多大？

(3)人对绳子的拉力多大？

15.用如图所示的滑轮组提升重为G=30N的重物，当重物以0.3m/s的速度匀速上升10s时,

拉力F是24N。求：

(1)人站在地面上将重物拉起，请画出滑轮组最省力的绕线方法;

(2)有用功；

(3)总功;

(4)滑轮组的机械效率小

16.用平行于斜面的拉力尸，将重300N的物体从斜面底部匀速拉到顶端，斜面长2m,高

1m=由于物体与斜面间的摩擦，斜面的机械效率为60%。求：

(1)力尸做的功；

(2)斜面对物体的摩擦力。

17.如图所示，滑轮组吊起重960N的物体，人站在地面上用力F往下拉绳，当拉力F=400N

时，物体0.2m/s的速度匀速上升1m。物体上升过程中拉力/克服滑轮组的摩擦做的功是

60J,不计绳重，求：

(1)拉力厂做功的功率；

(2)滑轮组的机械效率；

(3)动滑轮的重。

18.如图所示，用一个滑轮组在10s内将一重为300N的物体匀速向上提升2m,已知动滑

轮重为60N(不计绳重和摩擦)。请计算：

(1)绳子自由端的拉力是多大？

(2)该滑轮组的机械效率〃是多少？

⑶拉力F的功率「是多少W?

19.用如图所示的滑轮组吊起重物，使重物上升儿不计绳重和摩擦。

(1)当物重为Gi时，绳端所用的拉力为凡此时滑轮组的机械效率是多少？

(2)该滑轮组的动滑轮重力是多少？

(3)当重物变为G2(G2小于Gi)时，此时滑轮组的机械效率是多少？

20.用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N,货物重360N,上升速度是0.3m/s,

拉力/的功率是180W(不计绳重)。求：

(1)绳子自由端施加的拉力厂是多少；

(2)滑轮组的机械效率〃；

(3)货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。

21.如图，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为I00N,用滑轮组让

重力为250N的物体匀速上升2m,求：

(1)工人做的有用功为多少？

(2)若不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率是多少？

(3)实际使用中绳子能够承受的最大拉力为400N,重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外

功始终占总功的10%,求滑轮组的最大机械效率。

22.如图所示，OA为绕。转动的杠杆且质量分布均匀，在杠杆的8处挂一重物G,用始

终竖直向上的拉力厂将物体提升h的高度后,杠杆恰好沿水平位置旋转了30。。若04=1.5m,

2

G=180N,杠杆重Gi=80N,OB=-OA.求：(不计切摩擦和空气阻力)

(1)有用功和额外功；

(2)杠杆的机械效率和拉力厂的大小。

23.如图所示，某建筑工地用起重机将质量为3.6t的货箱以0.5m/s的速度匀速提升，吊臂

上的滑轮组如图所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为80%。(g=10N/kg)求:

⑴吊臂上电动机拉力下的大小；

(2)拉力厂的功率；

(3)动滑轮的重。

24.小明家住二楼，喜欢网购的他为了收货方便，在二楼阳台顶部安装了如图甲所示的滑轮

组。某次在接收一个重为G=100N的快递包裹时，小明施加的拉力厂随时间变化关系如图

乙所示，包裹上升的速度y随时间变化的关系如图丙所示。已知吊篮质量为，〃=2kg,不计

动滑轮重量和绳重，忽略绳与轮之间的摩擦，(取g=10N/kg)。求：

(1)第3s内拉力厂的功率；

(2)滑轮组的机械效率。

25.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材。质量为1.8xl()3kg的石材放在水平地面

上，在拉力尸的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。

石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%,滑轮组和绳子

的自重不计。(g=10N/kg)求:

(1)石材受到的阻力;

(2)在石材移动40s过程中，工人做的有用功;

(3)在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力儿

26.小华用如图所示的滑轮组提升物体A。已知小华的质量为64kg,每只鞋与地面的接触

面积为lOOcn?。在匀速竖直提升物体A的过程中，小华施加在绳子自由端竖直向下的拉力

F为400N,物体A上升的速度VA为O.lm/s,滑轮组的机械效率为90%,不计绳重和滑轮

与轴的摩擦。(g取10N/kg)

(1)拉力/做功的功率；

(2)物体A所受的重力；

(3)在Imin时间内，滑轮组做的有用功；

(4)小华站立在地面上拉绳子的过程中，对地面的压强有多大？

27.如图所示，体重为600N的人，用滑轮组拉重800N的物体A沿水平方向以O.lm/s的速

度做匀速直线运动，运动中物体A受到地面的摩擦阻力为300N。动滑轮重为10N(不计绳

重和绳与轮、轮与轴之间的摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面

上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下

且在同一直线上)，绳子承受的最大拉力为400N。则：

(1)拉动滑轮组时，人对地面的压力为多少；

(2)人对绳子自由端拉力的功率是多少；

(3)该滑轮组最大的机械效率是多少。

28.如图所示，在大小为50N的拉力尸作用下，重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动

了12m,物体与地面之间的摩擦力为120N。求:

(2)该滑轮组的机械效率多大？

(3)若物体沿水平地面匀速运动的速度为0.2m/s,则拉力的功率是多少？

答案

1.解：(1)由图知〃=3,绳自由端移动的距离

s=3xIm=3m

拉力尸做的总功

wm=Fs=1OOONx3m=3000J

(2)由祖=兽得

%=nw&=90%x3000J=2700J

(3)因为%=力物，汽车受到的阻力

卬以2700J,

f=---=------=2.7x1()3N

答：(1)拉力厂做的总功是3000J；

(2)有用功为2700J；

(3)汽车受到的阻力是2.7X1()3N。

2.解：(1)使物体上升5m,所做的有用功是

%=G〃=mg〃=600kgxl0N/kgx5m=3xl()4j

(2)滑轮组的机械效率是80%,使物体上升5m,所做的总功

额外功

%%=3.75xIO"J-3xIO,J=7500J

(3)绳端的拉力尸是

=3.75x1叽2500N

snh3x5m

答:(1)使物体上升5m,所做的有用功是3xl(W；

(2)使物体上升5m,所做的额外功是7500J；

(3)绳端的拉力厂是2500N。

3.解：(1)由甲图可知，律2,由乙图象可知，当重物Gi=lOON时，〃i=5O%,拉力

公豆=4=100N

ri%2x50%

由于滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，动滑轮的重力

6动=〃6一&=2xl00N-100N=100N

(2)拉力做的功

W=Fnh=200Nx2x12m=4800J

拉力的功率

p=W=4800J=80W

60s

G

(3)因为%=小,所以物重为

G2+G动

答：⑴动滑轮的重力是100N；

(2)拉力做功的功率是80W；

(3)当滑轮组的机械效率为75%时，运送建材的重力是300No

§

4.解：(1)由口=一得，到山顶所用时间

v

(2)汽车做的有用功

W^=Gh

汽车做的总功

W&=Fs

机械效率

吗Gh

Z7=—xlOO%=—xlOO%

W&Fs

(3)汽车做的额外功

W额二W总-W^=Fs-Gh

W额书

受到的阻力

叫Fs-GhGh

t=—=---------=r-------

答:(1)行驶到山顶用的时间是

V

(2)全程的机械效率是—xlOO%；

Fs

(3)行驶过程受到地面的阻力是尸-2。

S

5.解：(1)由图可知，〃=3,物体上升高度〃=2m,所以拉力功率为

八WFnh250Nx3x2m

r=—=-----=-------------=150W

10s

(2)由题可知，动滑轮自重为

6动=〃F一G=3x250N-600N=150N

所以机械效率为

n=―—x100%=―x100%»90.0%

G+G动1500N+150N

答：(1)拉力的功率150W；

(2)此时机械效率为90.9%»

6.(1)提升货物做的有用功是

%=Gh=120Nx().8m=96J

(2)拉力做的总功是

=Fs-120x1m=120J

拉力厂做的额外功为

%=%-%=120J-96J=24J

(3)该杠杆的机械效率为

WQAT

7=—x100%=x100%=80%

心120J

答：(1)提升货物做的有用功是96J；

(2)拉力厂做的额外功是24J；

(3)该杠杆的机械效率是80%«

7.(1)由图知，承担物重的绳子段数为

〃=4

绳子自由端移动的距离为

s-nh

则小丽做的功为

W&=Fs=Fnh=20Nx4x0.8m=64J

(2)小丽做的有用功为

W{J=Gh=70Nx0.8m=56J

晾衣架的机械效率为

W561

100%=—xl00%=87.5%

7We64J

答：(1)小丽做了64J的功；

(2)晾衣架的机械效率87.5%。

8.解：(1)汽车匀速行驶过程中做的功为

W^Pt=2.2?105W?30(达=6.6?7

汽车在平直路面行驶的速度

u=36km/h=10m/s

汽车行驶的路程为

s=vt=10m/s?J0QSF3?3

汽车的牵引力

F=—=蚂1二=2.2?104N

s30m3

汽车做匀速直线运动，受到的阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，故阻力为

/=F=IffiN4

(2)爬坡时，汽车做的有用功为

%用=Gh=mgh=IQRgFtON/kg?60m=7.2?

汽车发动机做的总功为

唯二2公100^88?7

汽车向坡顶运送砂石的机械效率为

7.2?106J

场£xlOO%=x100%=25%

%.2.88?107J

答：(1)汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力为KBN4

(2)汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率为25%o

9.解：(1)由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，拉力做的有用功

W^=G/7=36ONx3m=1080J

绳子自由端移动的距离为

5=3/7=3x3m=9m

拉力做的总功为

W总=Fs=200Nx9m=1800J

(2)滑轮组的机械效率

=60%

W总1800J

(3)克服动滑轮重力做的功

W动=G动^=30Nx3m=90J

额外功

W^=W,s-W有=1800J-1080J=720J

不计绳重，滑轮组克服摩擦力做的功

w尸w蔽-w动=720J-90J=630J

答：(1)拉力做的有用功、总功分别为1080J、1800J；

(2)滑轮组的机械效率为60%；

(3)克服动滑轮重力做的功是90J,克服摩擦所做的功是630J。

10.解：(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子做的有用功是

W『Gh=mgh=60kgx10N/依x12m=6000Nxl2m=7.2xlO4J

⑵滑轮组中〃=3,拉力做功为

")=Fs=nFh=3乂2200Nxl2m=7.92xlO4J

滑轮组的机械效率为

W7?x104I

〃=上X100%=—~~^4-X100%=90.9%

叫:7.92x10」

(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的时间为

snh3x12m

—=—=---------=12s

vv3m/s

(4)消耗的汽油产生的热量为

75

。放=〃的汽油=0.02kgx4.6xlOJ/kg=9.2xlOJ

阻力做功为

崛i=fc=n/G由=3x0.1x7xl04Nxl2m=2.52xl05J

发动机做的总功为

455

W=^+W^Il=7.92xlOJ+2.52xlOJ=3.312xlOJ

则此汽车发动机的效率为

7=—xlOO%=3.312x1,J、］。。％=36%

。放9.2x105j

答：(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子做的有用功是7.2x104j；

(2)滑轮组的机械效率为90.9%；

(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12s；

(4)此汽车发动机的效率为36%»

11.(1)由图可知，绳子承担重物的段数〃为3,物体提升的高度为3m,则绳子末端移动的

距离为

s=n/z=3x3m=9m

则拉力做的总功

W&=Fs=200Nx9m=1800J

(2)拉力做功的功率

P="=幽I=90W

t20s

(3)物体克服重力做的有用功

%=G/i=540Nx3m=1620J

则滑轮组的机械效率

〃=上x100%=x100%=90%

W&1800J

答：⑴拉力做的功是1800J；

(2)拉力做功的功率是90W；

(3)滑轮组的机械效率是90%»

12.解：(1)水泥板上升的高度

/z=4x3m=12m

起重机提升水泥板做的功

W=Gh=mgh=0.5x103kgxl0N/kgx12m=6x104J

(2)起重机对水泥板做功的功率

p=JV=6xl02=4000w

t15s

(3)起重机的电动机

6X104J

=-----------=lxlO5J

760%

答：⑴起重机提升水泥板做的功是6x10%

(2)起重机对水泥板做功的功率是4000W；

(3)如果起重机的机械效率是60%,起重机的电动机做了1X105J功。

13.解：(1)由图知，承担物重的绳子段数为〃=3

绳子自由端通过的距离

s=〃/?=3x10m=30m

拉力对滑轮组做的功

IV=Fs=2.2xlO3Nx3Om=6.6xlO4J

(2)滑轮组对物体做的有用功

%=Gh=6x103Nx10m=6x104J

滑轮组的机械效率

='liaX100%=X100%=90.9%

吗；6.6X104J

(3)将物体由井底拉至井口的时间

s30mi八

t=-=——-=10s

v3m/s

(4)因为汽车做匀速直线运动，所以

/=/+%=o.1G乍+玛=0.1X2X1O'N+2.2X1N=4.2X1N

答：(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6.6xl()4j功;

(2)滑轮组的机械效率为90.9%；

(3)若汽车运动的速度为3rHs,则将物体由井底拉至井口需要10s；

(4)汽车牵引力为4.2x103N。

14.解：(1)有用功为

=Gh=600Nx6m=3600J

%

⑵由〃=酒可得，总功为

%

3600J

=4500J

780%

功率为

P=.=&2I=450W

t10s

(3)由W,s=Fs可得，人对绳子的拉力为

八%=竺吧=375N

s2x6m

答：(1)提升货物做的有用功是3600J；

(2)总功的功率为450W；

(3)人对绳子的拉力375N,

15.(1)由图知，拉力方向向下，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：

(2)重物上升距离

h=vt=0.3m/sxl0s=3m

滑轮组对货物的有用功

%=G〃=30Nx3m=90J

(3)由图知，通过动滑轮绳子段数〃=2,滑轮组对货物的总功

W1；,=Fs=Fnh=24Nx2x3m=144J

(4)滑轮组的机械效率

%=90J

=62.5%

W^-L44J

答：(2)有用功为90J。

(3)总功为144J。

(4)滑轮组的机械效率为62.5%o

16.(1)由

77=^-xlOO%

W恿

可得

%=包=幽虫=500」

H760%

Q)由

得

卬额=唯一明

即

则

5OON-3OONxlm，…

J-------------------------=WON

s2m

答:⑴力尸力的功为500J；

(2)斜面对物体的摩擦力为100N。

17.解:(1)由图可知,〃=3,则绳端移动的速度为

〃丫物=3x0.2m/s=0.6m/s

wFs

由p=7=7=bv物可得，拉力F做功的功率为

p=F%=400Nx0.6m/s=240W

(2)滑轮组的机械效率为

960N

n=^Lx100%=—xlOO%=0x100%=Ox100%xl00%=80%

W也FsFnhnF3x400N

(3)不计绳重和摩擦力，由尸=L(G+G动)可得，动滑轮的重力为

n

6动=一G=3x400N-960N=240N

答：(1)拉力厂做功的功率为240W；

(2)滑轮组的机械效率为80%；

(3)动滑轮的重为240No

18.(1)绳子自由端的拉力是

/=g(G物+%)=；x(300N+60N)=120N

(2)有用功为

W有=G〃=3()()Nx2m=600J

绳子自由端的拉力做功为

Es=120Nx2mx3=720J

该滑轮组的机械效率〃是

”各翁—%

(3)拉力厂的功率P

W720J

P=——=------=72W

答：(1)绳子自由端的拉力是120N；

(2)该滑轮组的机械效率〃是83.3%；

(3)拉力F的功率P是72W。

19.解：(1)重物上升高度为小物重为Gi,则有用功为

%=G力

绳子的股数为3,则绳子移动的距离为

s—3/?

总功为

Fs=Fx3h=3Fh

滑轮组的机械效率

区=纯=9

%3Fh3F

(2)因为不计绳重和摩擦，所以额外功为

见颌=卬总一%=3F〃一@〃

动滑轮的重力为

W^3Fh-Gh

=1=3F—G]

hh

(3)当重物变为G(3小于GD时,此时的有用功为

额外功不变，则总功为

*'=卬屋+%=62〃+3/〃一@〃

此时的机械效率为

%二GhG

n——--2--------------2--——-----------

WJG2h+3Fh-G,hG2+3F-Gt

答：(1)滑轮组的机械效率是为；

3F

(2)滑轮组的动滑轮重力是3尸一5；

(3)滑轮组的机械效率是

G2+3F-G,

20.解：(1)手拉绳子的速度为

V2=3VI=3x0.3m/s=0.9m/s

作用在绳子自由端的拉力

F=P=180W=20()N

v0.9m/s

(2)滑轮组的机械效率

巨=用虬=6。％

nF3x200N

(3)绳子自由端拉下的长度为

s=3〃=3x3m=9m

拉力做的总功为

=F5=200Nx9m=1800J

有用功

%=G〃=360Nx3m=1080J

额外功

喝=%%=1800J-1080J=720J

滑轮组克服动滑轮重做的功

W=G动〃=30Nx3m=90J,

滑轮组克服摩擦力做的功为

也=%-%=72()J-90J=63()J

答：(1)绳子自由端施加的拉力为200N。

(2)滑轮组的机械效率〃为60%»

(3)货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功为630J。

21.(1)工人做的有用功转化为物体的重力势能变化量，即

%=G〃=250Nx2m=500J

(2)若不计绳重和摩擦，拉力做的额外功为

%的卜==100NX2m=200J

则拉力做的总功为

%=W有用+%财卜=500J+200J=700J

此时滑轮组的机械效率为

^fflxl00%=^22£=7143%

浜700J

(3)滑轮组中的〃=2,当以绳子能够承受的最大拉力提升物体时，滑轮组的机械效率最大，设

物体上升高度为人，则总功为

邛总=Fs=nFh

克服摩擦力、动滑轮等做的额外功为

%外=6动〃+O.lxW『G动力+O.lx加〃

则有用功为

W有用—一网负外-"Fh-G动〃-O.lxnFh=0.9xnFh-G幼h

此时滑轮组的机械效率为

.些

〃=4x100%=;9x400N_100N=77.5%

W&nFh2x400N

答：(1)工人做的有用功为500J；

(2)若不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率是71.43%；

(3)滑轮组的最大机械效率为77.5%。

22.(1)由图可知，物体提升力的高度后，悬挂位置不变，则物体的上升的高度

I912

h=sin30°xOB=-x—0/1=—x—x1.5m=0.5m

2323

则物体克服重力做的有用功

%=G〃=180Nx0.5m=90J

杠杆上升的高度

〃'=一xOAx—=—x1.5mx—=-m

22224

则杠杆克服自重做的额外功

%=G"=80NXjm=30J

(2)杠杆的机械效率

〃=%x100%=——90J

xlOO%=———xlOO%=75%

W总%+%90J+30J

杠杆的总功

卬总=W有.+%=90J+30J=120J

由w=Fs可得杠杆A处的拉力

%I20J

==160N

sin30°xOAlxl5m

2

答：(1)有用功和额外功分别是90J、30J；

(2)杠杆的机械效率和拉力F的大小分别是75%、160N。

23.解：(1)货物的重力为

G=mg=3.6x1()3kgx1ON/kg=3.6x104N

w

由图可知，与动滑轮相连的绳子数为3,则根据〃=肃*100%可得

%

F=1.5X104N

(2)由题意可得，绳子末端移动速度为

丫绳=3i^=3x0.5m/s=1.5m/s

则拉力F的功率为

P==1.5xl()4Nxl.5m/s=2.25x104W

(3)因为拉力/?=1.5X1()4N,且与动滑轮相连的绳子数为3,则作用在货物以及动滑轮上力

大小为

F=3F=3xl.5xl04N=4.5xl04N

因为货物重力为3.6X1(/N,则动滑轮重为

G滑轮=0一G货物=4.5X104N-3.6X104N=9X1()3N

答：(1)吊臂上电动机拉力F为1.5X104N；

(2)拉力F的功率为2.25xlO4W；

⑶动滑轮的重为9x103N。

24.(1)由图丙可知，第3s内包裹的速度为2.5m/s,处于平衡状态；由图乙可知，此时的拉

力P=40N,由图甲可知n=3,则绳子自由端移动的速度

v绳=3u=3x2.5m/s=7.5m/s

第3s内拉力F的功率

P=亍=亍=7%=40Nx7.5m/s=300W

(2)滑轮组的机械效率为

77=—^-xl00%=—X100%=-100N-X100%*83.3%

WnnF3x40N

答：(1)第3s内拉力F的功率为300W；

(2)滑轮组的机械效率为83.3%。

25.(1)石材的重力

G=mg=1.8xlO3kgxlON/kg=1.8xlO4N

石材的阻力

=().1G=().1?1.8?1O4N=1.8?3

(2)由乙图知

r=10s,s=1.0m

石材运动的速度为

s1.0m八,,

u=—=------=0.1m/s

t10s

石材移动

t]=40s

过程中，石材运动的距离

Si=叫=0.lm/sx40s-4m

石材在水平面上做匀速直线运动，所以

耳=%=1.8X1()3N

在石材移动40s过程中，工人做的有用功

%=率1=4®地方3

⑶由〃=萼乂100%得，工人做的总功

以3

W=q=-7.2X1—0J=9./6x1。a4

总775%

由分析知，绳子段数

〃=3

绳子自由端移动的距离

s绳=ns]=3x4m=12m

由卬=凡得，工人作用在绳子自由端的拉力产

一=吆=9.6xl0J=8OON

s绳12m

答：(1)石材受到的阻力为1.8X1()3N；

(2)在石材移动40s过程中，工人做的有用功为7.2xl03J；

(3)在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力下为800N。

26.(1)动滑轮上绳子段数”=3,故

v蝇=nv\=3x0.1m/s=0.3m/s

拉力