第五章 机械中的摩擦和机械效率

第五章机械中的摩擦和机械效率

§5-1研究机械中摩擦的目的

摩擦的二重性

研究目的：扬其利，避其害

研究内容：①常见运动副中的摩擦分析 ②考虑摩擦时机构的受力分析 ③机械效率的计算 ④“自锁” 现象的研究

摩擦三定律 §5-2运动副中的摩擦 1.移动副中的摩擦

1）移动副中摩擦力的确定

摩擦力 f N F ?=2121

21N ：Q 一定，21N 只与运动副的形状有关

f ：与配对材料，表面特性有关

有害：功率损耗，发热，效率下降，运动副元素受到磨损，降低零件的强度、机械的精度和工作寿命。 有利：利用摩擦来工作：带传动、摩擦离合器、制动器、工装夹具 本章研究内容只限于经典摩擦学范围（定性）

与载荷成正比

与名义接触面积无关 与速度无关

N 21 （法向反力）

P

（驱动力）

f

（摩擦力）

Q

（载荷）

1

2

R 21 V 21 φ ①对于平面 f Q F ?=21 ②对于槽面 Q f Q f

f N F v ?=?=??

=θ

sin 222121 ③对于圆柱面Q f F v ?=21

取)2

~

1(f f v π

=

当量摩擦系数，显然大于平面

理论上，圆柱面当量摩擦系数v f 的选择（对于转动和移动均如此）：

到此以后，不论何种摩擦系面，

摩擦力均可表示成载荷与当量摩擦系

数的乘积，即：v f Q F ?=21 关于当量摩擦系数v f ：

a) v f 是对研究问题方便所引入的物理

量，那么在研究不同摩擦表面的摩擦力时均使用v f Q F ?=21（与平面摩擦相同）。

b)必须注意引入v f 并非摩擦系数f 或者是当量载荷大小发生变化，实际是正反力大小随接触表面形状不同而改变。

c)槽面、圆柱面…摩擦力大于平面摩擦力（f 、Q 相同）即接触表面几何形状的改变可以使摩擦力大小发生变化（V 带传动、螺纹连接、摩擦轮传动……）。

2）移动副中总反力的确定及力分析（以斜面为例）

图示斜面上滑块上：

-

P ：外力 -

Q ：载荷 -N ：正反力 -

F ：摩擦力 -

--+=N F R

f N

f

N N F tg =?==

21

?

力平衡条件：0=++-

-

-

Q R P )(?α+?=tg Q P

结论：在含有移动副的机构考虑摩擦力的力分析中，只需要将反力-

N 用与其偏移角?

（摩擦角

非跑合轴，反力均匀 f f v 2

π

=

跑合轴，反力按余弦分度 f f v π

4

=

大间距轴，点接触 f f

f f v ≈+=

2

1

-

Q

-

-

-

f t

g 1

-=?）的-R 力来替代，就等于考虑了摩擦力的影响（注意-

R 的偏斜与摩擦力同向），而不必再画

出摩擦力。

同理，若分析斜面上滑块的下滑情况：

-Q ：驱动力 -

F ：阻抗力（阻止滑块加速下滑）

力平衡条件：0=++-

-

-

Q R P )(?α-?=tg Q P

2.螺旋副中的摩擦

1）矩形螺纹螺旋副中的摩擦

（1）矩形行螺纹的基本参数：

p ：螺距 z ：头数

l ：导程

升角 2

2d zp d l tg ππα==

（α

（2）受力分析：（展开面为斜面，假定：①力作用在中径2d ；②等速）

（3）旋紧螺母所需

α

-

R

-

Q

-

P ?α-

α >?,P >0，在驱动力Q 作用下等速下滑，P 阻抗 α

（上升）拧紧螺母 )(?α+?=tg Q P （P 为驱动力） （下降）放松螺母

)(?α-?=tg Q P （Q 为驱动力）

)(2

2

?α+??

=tg d Q M )(2

2

'?α-??

=tg d Q M -

Q

-

P

?

R

外力矩M 及放松螺母所需外力矩'M

2）三角螺纹

考虑到三角螺纹（类似槽面）与矩形螺纹（类似平面）在几何形状上的差异：用v f （v ?）代替f （?）即可。

取三角螺纹β

cos f

f v =

（β：牙形斜角）

v f 计算忽略升角的影响，近

似为槽面摩擦

β

θcos sin f f f v ==

3.转动副中的摩擦

1）轴颈摩擦

设轴颈受驱动力d M ，并匀速转动 该转动副中摩擦力合力Q

f F v ?=21

α >?,'M >0，表明在Q 作用下螺母松脱，需'M 阻止加速松脱 α

三角螺纹（上升） )(v tg Q P ?α+?= 三角螺纹（下降 ）

)(v tg Q P ?α-?=

其中当量摩擦系数)2

~

1(f f v π

=

其摩擦力矩Q Q r f r F M v f ?=??=?=ρ21（其中ρ为摩擦圆半径）

由力平衡条件：

***关于摩擦圆ρ

①摩擦圆是一个假想圆（r f v ?=ρ），它类似于摩擦角（锥）的概念（见⑤）。

②当两构件具有相对转动时或者是转动趋势时，转动副中总反力切于摩擦圆（平面摩擦种总反力恒 切于摩擦锥）③转动副中摩擦阻力矩大小ρ?=21R M f

④对于含有转动副考虑摩擦的受力分析中，不能画出摩擦力，只需用一个切于摩擦圆的反力R 表示原来通过转动中心的反力即可（注意：切点位置应与f M 方向一致）。

⑤

作用力：P 在摩擦圆锥内（α

α?αcos sin ??

作用力切于摩擦圆锥（α=?） 作用力切于摩擦圆（h =ρ）

驱动力=摩擦力 驱动力矩=阻力矩

静止或者作匀速运动

机座中总反力合力 -

-

-=Q R 21

ρ?==21R M M d f

反力： αcos ?=P N 力平衡条件-

-

=Q R 水平驱动力αsin ?=P

作用力切于摩擦圆锥之外（α>?） 作用力切于摩擦圆之外（h >ρ）

将作加速运动

***考虑摩擦时，机构中运动副反力方向的判定： 方法要点：

①在不考虑摩擦情况下，先大体确定各反力方向 ②考虑摩擦时，再修正反力方向

③注意

内含摩擦力（矩），将阻止该点两构件的相对运动。

2）轴端摩擦

图示为轴端在机座中旋转，载

荷Q ，轴端尺寸：R ，r

1） 摩擦力矩求法：

a) 在轴端取微环面积：ρπρd ds 2= b) 设ds 上压强p =常数；

c) 微面积上所受正压力ds p dN ?=，故摩擦力ds p f dN f dF ??=?= d) 微环上的摩擦力矩ds p f dF dM f ???=?=ρρ

移动副：反力转?角

转动副：反力切于摩擦圆

移动副：反力转?角

转动副：反力切于摩擦圆

机械效率计算题含答案

机械效率计算题 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N的拉 力向下拉动绳子，5s可使物体匀速上升2m求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 答案：（1）W=500J P=100W （2）80% 2．如图所示为一款塔式起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500 千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂 水平旋转，带动重物在8秒移动16米时，工作电流是5安。 (1)如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能 的效率(保留小数到0.1％)。 答案：增加；1×105J；62.1% 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N的物体，所用的拉力为150N， 物体在5s匀速上升lm．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 答案：240J；80%；60W 4．随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图20甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为250N，不计绳重及摩擦)． (1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力? (2)小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图20乙)是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确． (3)求两种方案的机械效率之比?

中考物理压轴题专题机械效率的计算的经典综合题

一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题 1．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1， 滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为 η2，已知124 3ηη=∶∶（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g 取10 N/kg ） 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（ ） A ．v 1=1 m/s B ．η1=62.5%。 C ．F 2 =525 N D ．F 浮=120 N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A ．物体下降速度为 3m =1m/s 3s h v t = = 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为 441m/s 4m/s v v ==?=1物 故A 不符合题意； B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离 443m 12m s h ==?= 放绳子的做的有用功 160N 3m 480J W Gh ==?=有用 放绳子的做的总功 50N 12m 600J W Fs ==?=总 滑轮组的效率 1480J 100%100%80%600J W W η=?=?=有用总 故B 不符合题意； CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1 )F G G n = +动 可得，动滑轮重力

4450N 160N 40N G F G =-=?-=动 已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为 213380%60%44 ηη==?= 物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率 260%40N W F h F W F h G h F η'= ==='++有用拉物拉物 总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得 ==160N-60N=100N F G F -浮拉物 故D 不符合题意； 完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得 4F F G =+绳拉物动 则人对绳子的拉力 11 60N 40N)25N 44 ()(F F G =+=+=绳拉物动 因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为 50kg 10N/kg 500N G m g ==?=人人 对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力 500N+25N=525N F G F =+=人绳支 因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。 故选C 。 2．如图所示，工人用250 N 的力将重400 N 的物体匀速提升2 m 。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m ，动滑轮的重力为____N ，该滑轮组的机械效率是______。

机械效率计算公式练习

机械效率计算公式练习 总 有W W = η 滑轮组机械效率的计算： η=G 物h/Fs η=G 物/nF η=G 物/（G 物+G 动） η=P 有用/P 总 1. 对计算公式的熟练应用。 例：某人在5s 内，用如图所示的滑轮组，将重为1280N 的物体匀速提升 1m 。已知动滑轮的总重为320N 。不计绳重和摩擦。 求：（1）人做功的功率P ；（2）滑轮组的机械效率η。 答案：（1）320w （2）80% 例：用如图所示的滑轮组，提起物重为2400N 的物体A ，使它以0.5m/s 的 速度匀速上升时，人对滑轮组做功的功率是1500W 。此时滑轮组的机械效率是 多少？用此滑轮组提重物B 匀速上升2m ，人对绳竖直向上的拉力是1200N 。滑 轮组对重物B 做了多少功？(不考虑绳重和轴摩擦) 答案：（1）80% （2）6000J 例：工人用如图所示滑轮组匀速提升重物。（不计绳重和摩擦） （1）物重G A ＝1800N 时，滑轮组的机械效率为80%，求：拉力F 的 大小； （2）物重G B ＝2400N 时，使物体匀速上升3m ，求：工人对滑轮组 做的功。 答案：（1）750N (2)8550J

2. 在水中的滑轮组效率的计算： 例：如图所示，现将一重8100N的实心铝锭在水中匀速上提2m（未露出水面）,已知每个滑轮重900N，不计水的阻力．求： （1）不计绳重和各种摩擦，滑轮组的机械效率多大？ （2）若绳端拉力的功率为540W，则物体上升的速度为多大？ （铝的密度是2.7×103kg/m3,g取10N/kg）（5分） 答案：（1）85% （2）0.09m/s 3. 跟实际联系的机械效率的计算： 例：一种居民楼电梯结构的截面示意图。A为电梯厢，厢底 有两个动滑轮B，其功能相当于一个动滑轮，使用两个动滑轮的 好处是能帮助电梯保持稳定。C为配重，起平衡作用。在拉力F 作用下电梯厢能在电梯井中沿竖直通道上下运行。现有10个人同 时乘坐电梯（每个人的质量均按60kg计算），电梯厢以0.5m/s的 速度匀速上升时，拉力为F1，F1的功率P1为10kW，动滑轮B的 机械效率为η1；电梯厢运行了12m后，从电梯中下去了5个人， 此后电梯厢以0.5m/s的速度匀速上升时，拉力为F2，F2的功率为 P2，动滑轮B的机械效率为η2。（不计绳重及滑轮摩擦，g取 10N/kg） 求：（1）η1∶η2； （2）拉力F2的功率P2。 答案：（1）17/10 （2）8500w

机械效率计算题专题

机械效率计算题专题 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-

机械效率计算专题 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．如图所示，小明同学用动滑轮提升900N的木箱，木箱以0．5m ／s的速度匀速上升2m，所用拉力F的大小为500N(不计绳重和摩 擦)． (1)拉力F做功的功率是多少(2)动滑轮的机械效率是多 少 3．用图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，人用125N 的拉力向下拉动绳子，5s内可使物体匀速上升2m求：（1）拉力 所做的功和拉力的功率；（2）滑轮组的机械效率． 4．湛江港一装卸工人用如图1l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． 5．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物提高5m，所用的拉力是600N。 求： （1）该重物受到的重力；（2）工人通过滑轮组所做的有用功； （3）工人做的总功；（4）滑轮组的机械效率。 6．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． 7.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s,则1min内拉力做的功为多少（ 3）拉力的功率是多少 8.如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：

机械效率计算

一、计算题 1、用如图15所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速提升20cm，所用的拉力F=5N，忽略摩擦阻力及绳重。求：(1)所做的有用功；(2)此时滑轮组的机械效率；(3)当改为提升27N的重物时，该滑轮组的机械效率。 2、工人利用图示的滑轮组将重400N的物体向上匀速提起2m．所用拉力为250N （1）滑轮组的机械效率是多少？ 不计绳重和摩擦，则动滑轮重为多少？ （3）若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升2m，拉力在这一过程中所做的功是多少？（不计绳重和摩擦力） 3、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、如图所示，通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求： （1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度为多大？ （3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大？ 4题图 5、如图有一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，某同学站在地面用300N的力拉绳，使重为500N 的物体在10s内匀速升高，若不计摩擦和绳重．求： （1）动滑轮总重是多少？ （2）拉力F做功的功率是多少？ （3）若该同学能够产生的最大拉力为500N，则当拉力最大时滑轮组的机械效率是多少？

中考物理机械效率计算题

中考物理机械效率汇编 1．用图6所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N ，人用125N 的拉力向下拉动绳子，5s 内可使物体匀速上升2m 求： （1）拉力所做的功和拉力的功率； （2）滑轮组的机械效率． 2．如图所示为一起重机，工作电压为380伏。当起重机吊起500千克重物以1米/秒速度匀速上升20米时，工作电流是18安；当起重臂水平旋转，带动重物在8秒内移动16米时，工作电流是5安。 (1) 如果起重臂加长，那么平衡块质量应该________(填“增加”或“减小”)。 (2) (2)请计算在整个过程中，起重机钢绳对重物所做的功和起重机将电能转化成机械能的效率(保留小数到0.1％)。 3．如图所示，工人用滑轮组提升重240N 的物体，所用的拉力为150N ， 物体在5s 内匀速上升lm ．求： (1)有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力的功率． 5. 如图22所示装置 ，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F 1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。 6．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？ 图22

7、 我省出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw 的抽水机， 把水抽到距水面10m 高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m 3的蓄水池抽满，求：（1）抽水机对水做的功；（2）抽水机的效率；（3）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。 8. 在场馆和楼房建设工地上，“塔吊”是常见的一种起重设备，如图19所示是“塔吊”的示意图.假设某塔吊配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V ， 额定功率38kW ，线圈电阻0.4Ω．在一次吊起重物时，电动机正常工作20s ，把重物吊起20m ．求： （1）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能．（2）电动机工作过程中，线圈产生的热量．（3）在该起重设备中，如果这次吊起重物的机械效率为80%，则被吊重物的质量为多少t ？ 9. 为了给蓄水塔抽水，新买了一单相螺杆自吸泵，其铭牌上的部分参数如下表：(吸程是指水泵到水面的 距离；扬程是指水能被抽到的最高点到水面的距离) (1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明. (2)该水泵连续正常抽水1h ，把水抽高了50m ，水泵对水做了多少功？此 时水泵的效率是多少？ (g 取10N/kg) 10．如图所示，小明同学用动滑轮提升900N 的木箱，木箱以0．5m ／s 的速度匀速上升2m ，所用拉力F 的大小为500N(不计绳重和摩擦)． (1)拉力F 做功的功率是多少?(2)动滑轮的机械效率是多少? 11．滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将质量为90kg 的重物提高5m ，所用的拉力是600N 。求： （1）该重物受到的重力； （2）工人通过滑轮组所做的有用功； （3）工人做的总功； （4）滑轮组的机械效率。 12．如图所示，工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组，把重为500N 的箱 子匀速提升5m ，动滑轮的质量为8kg ，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg ． 图15 题24图

中考物理 综合计算题 第1讲 力学计算 有关机械效率的

题型之三 有关机械效率的综合题 功与能内容包罗万象，计算公式繁多.形式往往把滑轮、功与功率、机械效率综合起来，要求我们把握知识间的内在联系，正确应用相应公式进行计算. （2014·聊城）一辆重2×10４ N 的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶，司机找来一小型拖拉机绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3 750 N 的水平拉力，将汽车以0.2 m/s 的速度水 平匀速拉出泥泞路段，用时10 s.若每一个车轮与地面接触面积为0.05 m ２. （1）求汽车对路面的压强； （2）求拉力F 做的功和功率； （3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力. 点拨：（1）卡车对地面的压力等于其自身重力，利用压强公式S F p = 可求得汽车对路面的压强；（2）利用速度公式变形s=vt 求出汽车前进的距离，根据动滑轮特点求出绳子移动的距离，再利用功的计算公式W=Fs 和t W P =求出拉力做的功和功率；（3）根据机械效率求得有用功，再利用W=Fs 变形求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力. 1.（2014·孝感）如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F 作用下，将重为105 N 的物 体匀速提起，在5 s 时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m.图乙是滑轮组工作时的拉力 F 与绳自由端移动 距离s 的关系图. （1）计算物体上升的速度.

（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_________，并列式计算出该物理量. （3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率. 2.（2014·哈尔滨）如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10 kW 重物重3 500 N，动滑轮重500 N.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计. （1）滑轮组的机械效率是多少？ （2）若要求重物以1 m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？ 3.（2014·昆明）用如图所示的滑轮，使一个铁块以0.2 m/s的速度匀速上升了1 m，已 知铁块的体积为10－３ m３,求：

机械效率三种计算

第3题图 第5题图 1. 几种常见简单机械效率的计算 课堂练习：1、 竖直上拉问题 1．用两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物，当将一个重为1000N 的重物匀速提升2m 时，人站在地面上所用向下的拉力为300N ，若不计绳重和 摩擦，求该滑轮组所做的有用功和机械效率。 2．大军用某机械把500N 的重物匀速提高0.5m ，做的额外功是160J ，则他做的有用功、总功、机械效 率各是多少？ 在10s 内把500N 的物体 ， 80％的滑轮组 内绳的自由端移（2）人400N 的物5S 内竖 司机取来一套滑为8×104N ，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（2）若拉动汽 车时，汽车前进的速度为0.1m/s ，则司机做功的功 第4题图 第1题图 第6题图

第8题图 10．用如图5所示的机械拉着重500N 的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为120N ，绳子末端的水平拉力为50N ，则滑轮组的机械效率为多少？ 11．如图所示，物体G 在拉力F 的作用下做匀速直 线运动，拉力做的功是600J ，物体向左移动了2m ，滑轮组的机械效率是80%，求： （1）额外功时多少？（2）拉力F 是多少 ？（3）物体所受摩擦力是多大 用斜面提高物体问题 13、在向车上装货物时，常常用木板搭个斜面，把货物推上去，这样可以省很多力。如图20所示，工人师傅用600N 的力沿着长4m 的斜面，将重１２００Ｎ的货物推到高为１.５ｍ的车上。 ①工人师傅做的有用功是多少？②工人师傅做的总功是多少？ ③该斜面的机械效率是多少？④额外功多大？⑤货物收到的摩擦力多大？

初中物理机械效率计算

精选 F 图20 1．用如图所示滑轮组将一物体匀速提高2m ，已知拉力大小恒为60N ， 方向总保持竖直向上，动滑轮的质量为3kg ，绳重和摩擦均不计。求： （1）物体所受重力； （2）该滑轮组在此过程中的机械效率（保留1位小数）。 答案：（6分） 解：（1）不计绳重及摩擦 F 拉=1/n （ G 物+G 动） G 物= n F 拉- G 动= n F 拉- m 动g=3×60N-3kg×10N/kg =150N 3分 （2）η=W 有用/W 总= G 物h/（FS ）= G 物h/（Fnh ）×100% =150N×2m/（60N×3×2m ）×100% ≈83.3% 3分 2．装卸工人用如图20所示的滑轮组匀速提升重为1000N 的货物，所用的拉力F 为600N ，绳子自由端在50s 内被拉下2m ，在此过程中求： （1）拉力F 所做的功； （2）拉力F 功率； （3）滑轮组的机械效率。 答案：解：（1）W 总= FS = 600N ×2m = 1200J （2）P= W 总t = 1200J 50s = 24w （3）η= W 有W 总 = Gh W 总 = 1000N ×1m 1200J =83﹪ 3.电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青睐。 某型号电动自行车的主要技术参数如右表所示。 (1)若该车和人共重l400N,行驶时两轮胎与地 的接触面积共为1.ox 10-zmz,那么车对地面的压强多大? （2）在某平直路段上,电动自行车以额定功率匀速行驶时,受到的平均阻力为40N 。此时自 行车的动力多大?若行驶速度为7m/s,则ls 内动力对自行车所做的功是多少?电动自行车的效率多大? ⑶与内燃机摩托车相比,电动自行车在环保节能方面有许多优点,请写出其中的两条。（所提 问题指代不明） 答案：

机械效率计算题及答案

四．计算题 1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m ，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg ）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图： （2）∵W 总=FS=600N×1.5m=900J ； ∴P=W/t=900J/10s=90W ． （3）∵S=nh ；∴n=S/h=15m/05m=3； 由η=G/nF 得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N ； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg ． 2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N ， g 取10N/kg 。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m 3，每块大理石的体积是1.0×10-2m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N ，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理 石？ （3）某次提升中，升降机在1min 内将货物匀速提升了15m ，钢丝绳的拉力是2000N 。则钢丝绳的 拉力的功率是多少？ (1) 每块大理石重： N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： 块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?== N N N n (3) 钢丝绳端移动的距离：m m h s 451533=?== （1分） 把货物提升15 m 做的功：J m N Fs W 4 109452000?=?== （1分） 升降机的功率：w s J J t W P 150060109min 110944=?=?== （1分） 3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m ，已知物重为800N ，人对绳的拉力 为500N 。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。

第五章 机械中的摩擦和机械效率

第五章机械中的摩擦和机械效率

§5-1研究机械中摩擦的目的 摩擦的二重性 研究目的：扬其利，避其害 研究内容：①常见运动副中的摩擦分析 ②考虑摩擦时机构的受力分析 ③机械效率的计算 ④“自锁” 现象的研究 摩擦三定律 §5-2运动副中的摩擦 1.移动副中的摩擦 1）移动副中摩擦力的确定 摩擦力 f N F ?=2121 21N ：Q 一定，21N 只与运动副的形状有关 f ：与配对材料，表面特性有关 有害：功率损耗，发热，效率下降，运动副元素受到磨损，降低零件的强度、机械的精度和工作寿命。 有利：利用摩擦来工作：带传动、摩擦离合器、制动器、工装夹具 本章研究内容只限于经典摩擦学范围（定性） 与载荷成正比 与名义接触面积无关 与速度无关 N 21 （法向反力） P （驱动力） f （摩擦力） Q （载荷） 1 2 R 21 V 21 φ ①对于平面 f Q F ?=21 ②对于槽面 Q f Q f f N F v ?=?=?? =θ sin 222121 ③对于圆柱面Q f F v ?=21 取)2 ~ 1(f f v π = 当量摩擦系数，显然大于平面

理论上，圆柱面当量摩擦系数v f 的选择（对于转动和移动均如此）： 到此以后，不论何种摩擦系面， 摩擦力均可表示成载荷与当量摩擦系 数的乘积，即：v f Q F ?=21 关于当量摩擦系数v f ： a) v f 是对研究问题方便所引入的物理 量，那么在研究不同摩擦表面的摩擦力时均使用v f Q F ?=21（与平面摩擦相同）。 b)必须注意引入v f 并非摩擦系数f 或者是当量载荷大小发生变化，实际是正反力大小随接触表面形状不同而改变。 c)槽面、圆柱面…摩擦力大于平面摩擦力（f 、Q 相同）即接触表面几何形状的改变可以使摩擦力大小发生变化（V 带传动、螺纹连接、摩擦轮传动……）。 2）移动副中总反力的确定及力分析（以斜面为例） 图示斜面上滑块上： - P ：外力 - Q ：载荷 -N ：正反力 - F ：摩擦力 - --+=N F R f N f N N F tg =?== 21 ? 力平衡条件：0=++- - - Q R P )(?α+?=tg Q P 结论：在含有移动副的机构考虑摩擦力的力分析中，只需要将反力- N 用与其偏移角? （摩擦角 非跑合轴，反力均匀 f f v 2 π = 跑合轴，反力按余弦分度 f f v π 4 = 大间距轴，点接触 f f f f v ≈+= 2 1 - Q - - -

机械效率计算

机械效率专项计算 一、计算题 1、用如图15所示的滑轮组将重G=12N 的物体匀速提升20cm ，所用的拉力F=5N ，忽略摩擦阻力及绳重。求：(1)所做的有用功；(2)此时滑轮组的机械效率；(3)当改为提升27N 的重物时，该滑轮组的机械效率。 2、工人利用图示的滑轮组将重400N 的物体向上匀速提起2m ．所用拉力为250N （1）滑轮组的机械效率是多少 不计绳重和摩擦，则动滑轮重为多少 （3）若用此滑轮组将重900N 的物体竖直向上匀速提升2m ，拉力在这一过程中所做的功是多少（不计绳重和摩擦力） 3、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、如图所示，通过滑轮组用200N 的拉力在20s 内将重为480N 的物体匀速提高2m ，（不计绳重和摩擦），求： 4题图

（1）动滑轮重； （2）绳自由端的移动速度为多大 （3）若重物再增加150N，要使重物匀速上升，作用在绳自由端的拉力至少多大 5、如图有一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，某同学站在地面用300N的力拉绳，使重为500N 的物体在10s内匀速升高，若不计摩擦和绳重．求： 、 （1）动滑轮总重是多少 （2）拉力F做功的功率是多少 （3）若该同学能够产生的最大拉力为500N，则当拉力最大时滑轮组的机械效率是多少 6、如图所示人用600N的力向下拉绳子的一端10s，使重物匀速上升了，已知滑轮组的机械效率为70%。求：（g取10N/Kg） （1）人的拉力的功率为多大 （2）被吊起的重物的质量为多大 (3) 当吊起物重为960N时，求绳端的拉力为多少牛 7、某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积（如图甲）；挖掘机在6s内将装满铲斗质量为的泥石送到岸边，挖掘深度H=2m（如图乙）。（取g=10N/kg）求： （1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大 （2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做多少功（假设每次都装满铲斗） ？ （3）若发动机的总功率是20kw，挖泥过程中挖掘机的机械效率多大 8、在农村常有家庭挖井取水，小明同学某次 用如图甲所示的滑轮组提土时，将重为100N

浮力和机械效率综合计算题一份

1、如图19所示，滑轮组的机械效率为50％，当重为G 的物体没有放入水中时 （如图甲），在绳端用60N 的力F 1可使物体匀速上升；当物体浸没在水中时 （如图乙），在绳端用50N 的力F 2可使物体匀速上升。 （g 取10N ／kg ，忽略绳重和摩擦） 求：（1）在图乙所示时，物体受到的浮力。 （2）物体的密度。 2、如图23所示，用滑轮组将重为G =1360N 的金属打捞出水面，不计绳重、 摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力的功率始终保持1700W ， 金属块浸没在水中时匀速提起的速度为v 1=1m/s ，金属块的密度 为8×103kg/m 3，取g=10N/kg. 求：（1）金属块未露出水面以前的机械效率η。 （2）金属块被提出水面后匀速提起的速度v 2（保留到两位小数） 3、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/m 3，体积为100dm 3。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。 4、如图34所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N,密度为1.6×103 kg/m 3,测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1:2.若不计摩擦、绳重及水的阻力, g 取kg N /10.问: （1）物体出水前,滑轮组的机械效率是多少? （2）物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率为多大? 5、如图15所示，用滑轮组提升水中的物体A ，若物体的质量为140kg ，体积为60dm 3，滑轮组的机械效率为80%，取g=10N/kg ，不计绳重及轮与轴的摩擦，求 （1）物体A 在水中被匀速提升时，拉力F 是多大？ （2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体A 相连，而连接滑轮组的绳子 所能承受的最大拉力为350N ，当物体露出水的体积多大时绳子会断？ 6、如图30所示，盛满水的薄壁容器放在水平桌面上，容器重3.5N ， 容器底面积为40cm 2，高为20cm ，将一个重为1N ，密度为2×103kg/m 3的 小球放入容器中，当小球在水中静止时，求： （1）小球受到的浮力；（2）容器对桌面的压强. （g 取10N/kg ） 7、如图37所示装置的机械效率为90%，物体A 在拉力F 的作用下，以1.5m/s 的速度在水平面上匀速移动，已知物体A 重200N ，A 运动时受到的阻力是72N ，求拉力F 的功率。不计绳重和轮重。 8、质量为4t 的旅行车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图17所示，在小汽车的牵引下，用滑轮组把旅游车拉出沼泽地。旅游车的运动可看成速度ｖ＝0.5m/s 的匀速直线运动，所受阻力ｆ＝2×104N ，移动的距离ｓ＝4m 。在最省力的情况下，小汽车提供的拉力F ＝0.5×104N 。（滑轮、绳所受重力不计） （1）在图中画出最省力的绕绳方法。（2）滑轮组对旅游车所做的有用功。（３）小汽车匀速运动的速度。（４）滑轮组的机械效率。 9、如图20所示，工人利用滑轮组提升矿井中重420N 的物体A ，用F ＝250N 的水平力匀速拉动绳子，在10s 内将重物提升5m 。求滑轮组的机械效率。 若用此滑轮组以相同的速度匀速提升重720N 的物体B ，则此时工人 做功的功率多大？（不计绳重和摩擦） 10、如图14所示：在空气中提起质量是240kg 的石块时，作用于绳端的拉力为 720N 。将石块没入水中，匀速拉起时，作用于绳端的拉力为520N ，不计 绳重及摩擦。求：（1）动滑轮重；（2）石块的密度。（g 取10N/Kg ） 11、工人师傅用图26所示的滑轮组提升建筑材料.设绳重和摩擦都不计. （1）若用100N 的拉力能匀速提起300N 的物体， 求滑轮组的机械效率是多大？ （2）若仍使用此滑轮组在4s 内将600N 的物体匀速提升2m ， 求拉力所做的总功和拉力的功率各多大？

机械效率计算

典型计算公式 基础过关： 1．大军用某机械将一500N 的重物匀速提高1m ，做的额外功是100J ，则他做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？ 2、某人用图中的滑轮组提升重G=100N 的物体，所用拉力F=60N,使其匀速上升1m,求：拉力做的有用功、总功及滑轮组的机械效率 3．如图所示的滑轮组把200牛的重物匀速拉到10米高的楼房顶部，在拉动过程中绳端所加的拉力为90牛，已知动滑轮重50N ，求：总功、有用功、额外功、克服动滑轮重所做的功、克服摩擦所做的功、机械效率 竖直使用滑轮组（图1）： F G F G F G W W _____ ____ ___物物物总 有用＝ = ?= = η____ _______________＋＋＝物物动有用有用总有用G h h G W W W W W = =+=如不计绳重和摩擦，有： F F f f W W ____ ______________= ?== 总 有用＝ η已知G 物 G 动 h （物体被提升的高度） v 物 v 绳 n F s （拉力作用点（绳端）通过的距离） 水平使用滑轮组（图2）： 图1 F ____功 ____功 ____功 图2 F ___功 斜面： ___ ___= 总 有用＝W W ηf ：物体受到的摩擦力 L ：斜面长度 h ：斜面高度 斜面机械效率问题（图3）： __ _________ f W W W W W +== += 额外 有用有用总 有用＝ η图3 L h F ______＝有用P ______ ＝总P h ____s ＝物 绳v v ___=已知G 物 F s v 物 v 绳 n f （物体受到的摩擦力） L （物体被拉动的距离） L ____s ＝物 绳v v ___=______＝有用P ______ ＝总P

机械效率练习题含答案

机械效率练习题1．用图1所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求：（1）求此时滑轮组的机械效率；（2）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？（4）在（3）问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物 体匀速拉起？ 图1 2．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？ 图2 3．一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s 内人用F=40N的力使绳端移动4m．（1）求出绳子的股数n；（2）算出有用功的大小和总功功率． 4．用1225牛向下的拉力，通过机械效率为80%的滑轮组可以把重为4900牛的物体匀速提升起来．请画出这个滑轮组的装置图． 5．用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．

图3 6．如图4用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？ 图4 7．如图5，用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米，拉力F 做的功为1280焦，（不计绳重和摩擦）求：（1）拉力的大小；（2）若动滑轮重为12牛，机械效率为多少？ 8．用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？ 9．如图8，用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物，已知物重G1与G2之比为2 :1，甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比是1 : 5，乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比是3 : 5（不计绳重与摩擦），求：1）甲、乙两个滑轮组的机械效率之比？（2）用在绳子自由端的拉力F1与F2之比？ 参考答案： 1．（1）75%（2）300N（3）80%（4）500 2．（1）80%（2）0.05m/s 3．（1）4 （2）128J 40W 4．5 图略 5．（1）120N（2）96N 6．（1）90N 30N（2）80% 7．（1）

有关机械效率计算专题

有关机械效率计算专题
一、复习目标：1、了解各简单机械——杠杆、滑轮、斜面的特点 2、要做到容易解答简单的关于机械效率的计
算 3、学会关于机械效率的综合计算
二、知识储备：
1.对于简单机械来说，提升重物时，克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械
效率的计算公式可写作η=_____________.
2、在力学中，功包含两个必要的因素分别是
和
，计算功的公式 W= 。克服重力做功的公式为
W=
，克服阻力做功的公式为 W= 。
3、计算机械效率的公式是
。
三、典例解析：
1、简单的有关滑轮组的机械效率的计算
例 1：用如图 1 所示滑轮组将重 6×102N 的物体匀速提高 2m，拉力所做的功为 2×103J，所用的时间
为 20s。求：
（1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。
跟踪练习：1、如图 1 是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，重物的质量为 200g，每个滑轮的质量都
为 50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦，使用滑轮组使钩码匀速直线上升 10 ㎝，则人的拉力大小为
N，有用功为
J，额外功为
J，机械效率为
．
2、用如下图所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。
（1）当物重为 150N 时，绳端所用的拉力是 60N，此时滑轮组的机械效率是多少？
（2）当所吊重物为 300N 时，10s 内重物被匀速提高 2m 时，绳端拉力做功的功率是多少？
2、有关斜面的机械效率的计算 例题：如图所示。斜面长 1m，搞 0.2m．；将 10N 重的物体 A 从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面 的力 2.5N，那么： (1)斜面的机械效率是多少? (2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?
(3)为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议：
1

机械效率计算

滑轮组机械效率计算中的问题 在滑轮组机械效率计算的学习中，多数同学存在下列两个问题： （一）有用功、额外功的概念含糊不清 由于课本中的例题、习题及课外练习题，大都以滑轮组匀速提升重物来计算机械效率，因而许多同学不加思索，以为克服重力所做的功Gh就是有用功，一但题型变化，便束手无策。 有用功：是为了某种目的需要，无论采取哪种方法都必须做的功。 额外功：是并非需要，但不得不做的功。 因此，在确定有用功、额外功（或总功）时，要看是哪种目的，不能盲目照仿。 例1. 如图1所示，用一滑轮组拉着重的汽车沿水平方向匀速移动，汽车所受阻力是车重的0.03倍，绳自由端的拉力为1000N，当汽车前进1m时，求： 图1 （1）滑轮组的机械效率； （2）额外功的大小。 解析：（1）目的：是拉汽车匀速前进。无论采用什么方法，都必须克服汽车阻力做功，因而克服汽车阻力做的功是有用功。 F拉绳的自由端做的功，是采用机械（滑轮组）时所做的功，是总功

（2） 这个功是克服滑轮摩擦所做的功，不需要，但只要采用滑轮组，就不得不做的功。 （二）误以为同一滑轮组的机械效率不变 用同一滑轮拉不同的物体，由于有用功和总功的比例不同，因而机械效率就不同。 例2. 用如图2所示的滑轮组匀速提升重120N的重物，绳自由端的拉力F为50N （绳重不计，滑轮间摩擦不计）。 求：（1）滑轮组机械效率； （2）若用此滑轮组匀速提升270N的重物时，绳自由端的拉力应为多大？ 解析：（1）目的：提升重物，设重物匀速升高hm，则有用功 为。 图2 （2）错解： 由 即：

认为机械效率不变的原因，仍是没有弄清哪是有用功，哪是额外功。 目的：提升270N的重物。 本例中由于滑轮的摩擦、绳重不计，额外功只有克服滑轮重所做的功，前后两次提升重物不同，有用功不同，但额外功相同，因而总功不同。 （2）正解1： 当用此滑轮组提升的重物时，三段绳承担的 总重为。 所以绳自由端拉力（2）正解2：当用此滑轮组提升的重物时

功功率机械效率的综合计算(含解析及答案)

功 功率 机械效率的综合计算 1．(2015，考感)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12 m ，物体重G ＝6×103 N ，汽车重G 车＝3×104 N ，汽车匀速拉绳子时的拉力F ＝2.2×103 N ，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3 m/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？ 解：(1)n ＝3，s ＝3h ＝3×12 m ＝36 m ，W ＝Fs ＝2.2×103 N×36 m ＝7.92×104 J (2)η＝W 有W 总＝Gh Fs ＝6×103 N 3×2.2×103 N ≈90.9% (3)v 物＝13v 车＝13×3 m/s ＝1 m/s ，t ＝h v 物＝12 m 1 m/s ＝12 s (4)F 牵＝F ＋f ＝F ＋0.1G 车＝2.2×103 N ＋0.1×3×104 N ＝5.2×103 N ，P ＝ F 牵·v 车＝5.2×103 N×3 m/s ＝1.56×104 W 2．(2015，陕西)如图所示，工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢。货物移动的距离s 与时间t 的关系如图所示。在此期间，工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为594 N 。此斜面的长为5 m ，高为1 m ，这箱货物重为1500 N 。

(1)0～5 s 内，这箱货物处于________状态，工人所做的功为________J 。 (2)5～30 s 内，这箱货物运动的速度是多少？拉力做功的功率是多大？ (3)该斜面的机械效率是多少？ 解：(1)静止 0 (2)这箱货物运动的速度v ＝s t ＝5 m 25 s ＝0.2 m/s ，拉力做的功W ＝Fs ＝594 N×5 m ＝2970 J ，拉力做功的功率P ＝W t ＝2970 J 25 s ＝118.8 W (3)对这箱货物做的有用功W 有＝Gh ＝1500 N×1 m ＝1500 J ，拉力做的总功W 总＝W ＝2970 J ，斜面的机械效率η＝W 有W 总＝1500 J 2970 J ≈50.5% 3．(2015，遂宁)某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子a 连接)匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200 N 开始逐渐增加， 直到组装滑轮组的绳子b 被拉断，每次物体拉动的距离均为2 m 。 通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化 的关系图象如图乙。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求： (1)动滑轮重力； (2)当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2 m/s 的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率； (3)一个重500 N 的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b ，请你通过计算分析他能否实现。 解：(1)由图乙可知，当f 1＝200 N 时，η1＝50%，W 总1＝W 有＋W 额＝f 1s ＋G 动s ，η＝W 有W 总＝f 1s f 1s ＋G 动s ＝200N 200N ＋G 动＝50%，G 动＝200 N (2)当η 2＝80%时，η 2＝f 2s f 2s ＋G 动s ＝80%，f 2＝ 800 N ，W 有2＝f 2s ＝800 N×2