简单机械计算题

简单机械计算题45.（2015•北京）用如图24所示的滑轮组提升物体A。在匀速竖直提升A的过程中，卷扬机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0.1m/s，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：（1）拉力F做功的功率P；（2）物体A所受的重力GA；（3）动滑轮所受的重力G动。23．（6分）（2015•荆州）在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1200N的物体沿着长L=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300N（不计空气阻力）．求：（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？答：（1）拉力做功1500J；（2）工人使用斜面做功的机械效率是80%；（3）物体和斜面之间的摩擦力是60N．22.（8分）(2015·潍坊)建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的装置，斜面的倾角为300且固定在在水平面上．运送货物时，工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物在20s内沿斜面匀速运动6m，求此过程中（1）重物的速度大小；（2）工人提升重物做的有用功；（3）该装置的机械效率．【答案】（1）0.3m/s；（2）1500J；（3）31.25%20．（2015•德阳）如图甲所示底面积为0.2m2，高0.2m的质量均匀的长方体物体A，放置在水平地面上，对地面的压强为6×103Pa；一质量为80kg的工人站在水平地面上，用如图乙所示的滑轮组把A运到高处，工人用大小为F1的竖直拉力拉绳使A以10cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为N1，工人匀速拉绳的功率为P，滑轮组的机械效率为η1．若工人以相同的功率用大小为F2的竖直拉力拉绳使另一物体B以12.5cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为N2，滑轮组的机械效率为η2．已知N1：N2=3：4，η1：η2=16：15．（g取10N/kg）求：（1）物体A的密度；（2）工人拉绳的功率P；（3）用滑轮组提升B时滑轮组的机械效率η2．解：（1）由p==可知，G=pS=6×103Pa×0.2m2=1200N，由G=mg可知，A的质量：mA===120kg，A的密度：ρ===3000kg/m3；（2）对工人，由平衡条件得：F+N=m人g=80kg×10N/kg=800N，则：N1=800N﹣F1，N2=800N﹣N2，由题意可知：N1：N1=3：4，则：4F1﹣3F2=800N﹣﹣﹣①提升物体时的功率相等，P=F1v1=F2v2，解得：F1：F2=5：4﹣﹣﹣②由①②解得：F1=500N，F2=400N，工人拉绳子的功率：P=F1v1=500N×0.1m/s×3=150W；（3）滑轮组效率：η==，由题意可知：η1：η2=16：15，η2=η1=×=×=75%；24．(2015•遂宁)（7分）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200N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2m。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像如图乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：（1）（2分）动滑轮重力（2）（3分）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率（3）（2分）一个重500N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f1=200N时，501﹪W有用1=fs由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦W额外=G动s∴W总1=fs+G动s∵111WW有用总∴50200200111动动GNNsGsfsf﹪∴G动=200N（2）当802﹪时，8022222动动GffsGsfsf﹪∴f2=800N∴W有用2=f2s=800N×2m=1600J∵tSv∴ssmmvSt10/2.02∵tWP∴160016010WJPWts有用2有用另解：当802﹪时，2222280%fsffsGsfG动动∴f2=800N∵WPFvt∴28000.2/160PfvNmsW有用（3）由图乙可知，当f3=1600N时，绳子刚好被拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动∴绳b承受的最大拉力)(3133fGF动∴NNNF600)1600200(313因为人的重力为500N，竖直匀速拉动，所以绳子对人的最大拉力为人的重力，根据力的作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为500N，由于绳子b承受的最大拉力大于人给绳子的最大拉力，所以该同学不能拉断绳子b。13．(2015•杭州)（6分）如图所示，一根质量分布均匀的木棒，质量为m,长度为L，竖直悬挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到竖直方向夹角为θ的位置（转轴处摩擦不计）。问：（1）在答题纸上画出θ=60°时拉力F的力臂l，并计算力臂的大小。（2）木棒的重力作用点在其长度二分之一处，随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？并推导拉力F与角度θ的关系式。34.（1）l=Lcos=Lcos600=1/2L故力臂l=1/2L（2）由杠杆平衡得：FL1=GL2解法1：FLcos=G1/2LsinF=1/2Gtan当0900时，tan随着的增大而增大，所以F逐渐增大。解法2：FL1=GL2通过观察发现，随着的增大，L1减小而L2增大，因此L2/L1增大，而F=GL2/L1，所以F逐渐增大。33．（2015•湖州）小明家有个木衣架，有一次放学回家他把书包挂在衣架A处，衣架倒了下来，小明是个聪明的孩子，他分析了衣架倒下来的原因后，测量了如下的数据：书包质量5千克；木衣架质量3千克；圆底盘直径30厘米；其他数据如图，衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。（1）请你通过计算，解释衣架倒下来的原因。（2）为了防止衣架倒下来，小明提出了改进意见适当增大圆底盘直径，请你再说出一种其他方法。【答案】（1）因为F1L1=50N×10cm，F2L2=30N×15cm，所以，F1L1F2L2，故衣架倾倒。（2）减小挂衣钩的长度（或“在对侧挂衣钩挂物件”“圆盘底座换用大理石等更重的材质”）21、（2015•佛山）如图所示，在C点作用方向始终与半径OC垂直、大小为F3的力缓慢转动轮轴时，细绳不断缠绕于轮轴之上，细绳通过滑轮组拉动A物体沿斜面匀速向上运动了2m，力的传感器显示对A物体的拉力F1为450N。（忽略轮轴摩擦）（1）拉力F1做功是多少？（2）若滑轮组的机械效率为75%，绳对滑轮组拉力F2是多少？（3）若OB：OC=1:4，则F3的大小为多少？FlO600LGL1GL230．（10分）（2015•株洲）一根金属棒AB置于水平地面上，今通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示，在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示，请根据图象解答下列问题．（1）该金属棒的长度l=1.7m；（2）在B端拉起的过程中，当x1=0.6m时，测力计的示数为F1=8N；当x2=1.6m时，测力计的示数F2=3.5N．（3）求金属棒的重心到A端的距离d．解：（1）由甲图和杠杆平衡条件可知从开始提升到提升到1.2m过程中，拉力逐渐增大，当提升到1.2m时，拉力达到最大，此时杆与地面成45°，由几何知识可知：杆的长为：L=x=×1.2m≈1.7m；（2）由乙图可知当提升高度在0～1.2m过程中，拉力做功与提升距离成正比，由此可得：当x1=0.6m时，则有=，解得W1=4.8J测力计示数为F1===8N；由图可知当当x2=1.6m时，拉力做功为W2=5.6J，由W=Fs得：测力计的示数F2===3.5N；（3）其重心在其中心上故金属棒的重心到A端的距离d===0.85m．18.（7分）(2015•陕西)如图-1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-2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594N，此斜面的长为5m，高为1m，这箱货物重为1500N.⑴0~5s内，这箱货物处于__________状态，工人所做的功为___________J。⑵5~30s内，这箱货物运动的速度是多少？拉力做功的功率是多大？⑶该斜面的机械效率是多少？【答案】（1）静止；0；（2）0.2m/s；118.8W；（3）50.5%