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九年级物理机械效率习题

发布时间:2014-01-16 13:59:55  

九年级物理机械效率

一、计算题

1.(2010泰州)6分)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.

答案:(1)W=500J P=100W (2)80%

2.(2010绍兴)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)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.(2010南京)(6分)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.

答案:240J;80%;

60W

4.(2010烟台)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?

(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由.

答案:

5. (2010德州)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。

答案:(1)绕法如图4所示???????????? 2分

(2)? = 图22

W有

W总×100%=Gh×100% F1S

=800?5×100%= 80% ??????????2分 500?10

(3)G动=2 F1-G物=2×500-800=200N

F2=(G动+ G物)/2=(600+200)/2 N=400N

W=400×5×2 J=4000 J??????????? 2分

图4

6.(2010荆州)(6分)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?

答案:

(10大理)7、2009年入夏以来,我省滇西地区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18m3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。

答案:1.8×105J;67%;随手关水龙头;一水多用等

8. (2010河池)第41届世界博览会于2010年5月1日至10月31

日在我国上海举行,

世博会的主题是“城市,让生活更美好” .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?

答案:解:(1)由于电动机正常工作,消耗的功率等于额定功率,

即P=38kW=3.8×104W,工作时间t=20s,所以电动机消耗的电能为:

W=Pt ……………. (1分)

=3.8×104W×20s

=7.6×105J ………(1分)

(2) 电动机正常工作时的电流: P3.8?104WI== =100A ……….. (1分) 380WU线圈产生的热量:Q=I2Rt=(100A)2×0.4Ω×20s =8×104J ………. (1分)

(3)电流产生热量消耗的电能W1=Q=8×104J,电能转化为机械能的总量为

W总=W-W1

10 =7.6×5J-8×104J

=6.8×105J ………….. (1分)

因为η=W有用

W总=Gh …………. (1分) W总

即 80%=G?20m 56.8?10J

解得G=2.72×104N ……….. (1分)

所以,重物的质量为:

G2.72?104Nm===2.72×103kg=2.72t ……. (1分) 10N/kgg

9.(2010江西)某学校为了给蓄水塔抽水,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)

答案: (1)错误的参数是:吸程 20m

p一标准大气压能把水压上的高度h= ρ水g

1.013×105Pa=1.0×10kg/m×10N/kg=10.13m <20m

(2)水泵1h抽水体积V=8m3

水泵1h抽水质量m=ρV=1.0×103kg/m3×8m3=8×103kg

水泵抽水1h对水做的功W=Gh=mgh=8×103kg×10N/kg×50m=4×106J

水泵抽水1h消耗的电能W′=Pt=1.5×103W×3600s=5.4×106J

W4×106J水泵的效率η=W′ ×100%=5.4×10J ×100%≈74.1%

10.(2010淮安)(6分)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?

答案:500W;90%

11.(2010龙岩)(8分)滑轮组在建筑中应用广泛,如图15所示为建筑工人自

题24图

图15

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。

答案:9000N;4500J;6000J;75%

12.(2010南通)(8分)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.

(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组.

(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大?

(3)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?

答案:解:(1)滑轮组绕线如图所示

(2)人对绳子的拉力

F??1(G箱?G动) 21(500N?8kg?10N/kg)?290N 2

(3)提升过程的有用功W有=Gh

总功W总=Fs=F·2h 机械效率??W有

W总?100%

?

(答??Gh500N?5m?100%??100%?86.2% Fs290N?10mGh500N?1?100%??100%?86.2%,同样给分) Fs290N?2

13.(2010苏州)(8分)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.

答案:(1)400J (2)80% (3)50N

14.(2010湛江)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.

答案:(1)货物对地面的压强P=F/S=mg/S=80kg×10N/kg/0.04m2=2×104Pa.

(2)提升时绳子自由端的速度v=s/t=4m/50s=0.08m/s.

(3)拉力F的功率P=Fv=500N×0.08m/s=40W

(4)此滑轮组的机械效率η=W有用/W总=mg/2F=80kg×10N/kg/2×500N=80%

15. (2010宜宾)(12分)2009年秋季以来,我国西南部分地区遭遇严重旱灾,不少地方不得不靠打深井取水。如图11所示,小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水,若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg,水桶容积为20L。当盛满水的桶从水中慢慢提升(桶始终未出水面)时,小明对绳的拉力为F=25N。不计绳子重量和摩擦,水的密度是1.0×103 Kg/m3,g取10N/Kg.试求:

(1)动滑轮有多重?

(2)水桶露出水面前,滑轮组的机械效率有多大?

(3)水桶被提离井中水面后,以0.2m/s的速度匀速竖直上升,小明对绳子

自由端拉力的功率多大?

答案:(略)

16.(10·茂名)(8分)用如图所示的滑轮组去拉物体A,已知A物质的密度是2 ×103kg/m3,底面积是0.3m3,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

解:(1)物体A在水平地面,F=G=600N (1分

)

(10·安顺)1 7、如图10所示,要把一个质量是450kg的贵重物品A沿水平地面移动 1 00m,为保护该物品,工人把它放在一个质量是50kg的木板B上,然后用了F=400N的水平拉力将木板B沿直线匀速拉动,直至终点。(提示:滑动摩擦

力的大小与压力的大小成正比)

(1)在匀速拉动B的过程中,A、B之间的摩擦力是多少?

(2)计算拉力F做的总功是多少焦耳?

(3)在拉力F做功的过程中,机械效率是多少?

(1)0?????????????? (1分

)

(2)W总=FS=400×100=4×104(J) ??????????????????(2分)

(3)∵滑动摩擦力的火小与压力的人小成正比,

∴F有

F总?G有G总?,即F有?G有G总?F总?9F总 ?????????(1分) 10 ??

F有SF总S9?90%?????????????????? (1分) 10

(10·哈尔滨)18.建筑工地上,工人们需要将一堆建材运到10m高处。姜荣同学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重l00N。工人利用该装置每次提升一块重900N的建材,该工人拉绳子的速度是0.8m/s,在施工过程中:

(1)该工人提升建材时的有用功率是多少?

(2)该装置的机械效率是多少?(不计绳重和摩擦)

(3)孙萍同学想用电动机做动力替代人工作,将该

装置改造成简易的起重机(吊起物体的速度限定

在0.4m/s)。她到仓库找到了两台电动机,铭牌

上的部分数据如下表所示,她要选用其中的一台。

请你帮助选择,就你所选的电动机,说明如何使用该装置

才能做到合理配置。

(10·湖北仙桃)19.如图14所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机,用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料的质量为280kg,拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度,拉力F的功率为2kW。不计摩擦及钢丝绳、动滑轮的重。求:

(1)拉力F对所提升的建筑材料做的功是多少?

(2)罐笼A的重力是多少?

(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少?

23.(1)G材=m材g=280kg×10N/kg=2.8×103N ·························································· (1分) W=G材h=2800N×10m=2.8×104J ································································· (1分)

(2)P=Fv

P2?103WF=绳==2×103N ······································································· (1分) v2?0.5m/sA 图14

GA=2F-G材=2×2×103N-2.8×103N =1.2×103N ···································· (1分)

(3)W总=FS=2×103N×20m=4×104J ··························································· (1分)

η

(10·长沙)20.2010年5月18日国际博物馆日,广东南澳海域的“南澳I号”水下考古发掘现场,成为了本处度由国家文物局主办的“文化遗产博览月“开幕地点,如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片,问:

用声呐探测到沉船的回声时间是0。04s,沉船在水下的深度为多少?

(声音在海水中的传播速度1450m/s)

海水对沉船的压强为多少?(不计沉船的高,海水的密度约为)

己知动滑轮及附属部件的总重为3000N,将一重为4000N的货箱匀速打捞水面时,每根钢绳的拉力F为多大?

若每只货箱重力相同且不可分割,钢绳的最大拉力为5000N,则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中,该滑轮组的机械效率最大可达多少?(不计摩擦和钢绳重) 2.8

?104J70% ?4?104J

(10·连云港)21.(6分)打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械.图甲是落锤式打桩机实物图.桩锤由卷扬机用吊钩提升,释放后自由

下落而打桩.其原理示意图如图乙所示.已知桩锤

的质量M=400Kg,桩锤底面积S1=0.1m2,桩的

顶面积S2=0.04 m2.g取10N/ Kg.

(1)若桩锤自由下落打在桩上的瞬时压力位

F=2.0×103N,求此时桩锤对桩的压强.

(2)若卷扬机把桩锤匀速提升1.8m.,所用时间为2s,在此提升过程中卷扬机的效率为60%,求卷扬机的功率.

解:

(10·南通)32.(8分)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.

(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组.

(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大? (3)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少? 解:(1)滑轮组绕线如图所示 (2)人对绳子的拉力

(2分)

F?

?

1

(G?G动) 2箱

(2分)

1

(500N?8kg?10N/kg)?290N 2

(1分)

(1分)

(3)提升过程的有用功W有=Gh 总功W总=Fs=F·2h 机械效率??

(1分)

W有W总

?100%

?(答??

Gh500N?5m?100%??100%?86.2% (1分) Fs290N?10m

Gh500N?1?100%??100%?86.2%,同样给分) Fs290N?2

(10·苏州)22.(8分)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. (1)400J (2)80% (3)50N

(10东营)23.(9分)某型号挖掘机的实物图(甲) 和作业范围图(乙)以及部分相关数据表,

如下图所示。挖掘机在4s内将装满铲斗的密度为1.6×l03kg/m3的泥土,从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。 取g=10N/kg,求:

B (1)

挖掘机A 静止在

水平地

甲 乙 面上不工作时(如图甲),对地面的压强。

(2)铲斗内泥土的质量。

(3)移送泥土的过程中,挖掘机对泥土所做的功。

(4)移送泥土的过程中,发动机的总功率是40kW,此过程挖掘机的机械效率。 解:(1)压强P=FGmg5000kg?10N/kg4=1.25×10Pa………(2分) ???2SSS4m

(2)泥土的质量m=?V?1.6×103kg/m3×0.5 m3=800kg………………(2分)

(3)对泥土做功W有=Gh=mgh=800kg×10N/kg×(3m+5m)=6.4×104J (2分)

(4)挖掘机的发动机4s内做的总功W总=Pt=4×104W×4s=1.6×105J …(1分)

W有6.4?104J??40%………………(2分) 挖掘机的机械效率??W总1.6?105J

(10·达州)24. (6分)如图17所示,是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中,工人用400 N的拉力F在1分钟内将总重为900 N的泥土匀速提升5 m。在这段时间内:

(1)拉力F所做的有用功是多少?

(2)拉力F做功的功率是多少?

(3)滑轮组的机械效率是多大?

解:(1)拉力F所做的有用功为:

W有=Gh=900N×5m=4500J ----------------------------------------(2分)

(2)拉力F移动的距离S为:

S=3h=3×5m=15m

拉力F所做的总功为:

W总=FS=400N×15m=6000J ----------------------------------------(1分)

则拉力F做功的功率P为: P=W总/t=6000J/60s=100W ------------------------------------------(1分)

(3)滑轮组的机械效率为: η=W有/W总×100%=4500J/6000J×100%=75% -----------------(2分)

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