机械效率综合计算 1．如图所示，质量为 50kg 的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为50N。用滑轮让重力为 150N 的物体匀速上升 2m 的过程中：
（1）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）若绳子能够承受的最大拉力为 800N，当滑轮组机械效率达到最大值85%时，人克服绳重和摩擦做的额外功占总功的百分比。
2．有一重力为 600N、底面积是 0.5m 2 的物体静置在水平地面上，工人用如图所示的装置将物体匀速提升 2m，所用拉力 F 的大小为 400N，在此过程中不计绳重和摩擦。求：
（1）物体静置时对水平地面的压强； （2）滑轮组的机械效率； （3）如果工人的重力为 600N，则工人通过该滑轮组装置能匀速拉起的物体的最大重力是多少？
3．如图所示，某斜面的倾角为 θ，斜边长为 5m，高为 1.6m，木箱的重为 G。要想让木箱沿斜面匀速向上运动需要对木箱施加平行于斜面的力 F。
（1）画出木箱沿粗糙斜面匀速向上运动时的受力示意图； （2）若木箱质量为 100kg，所用拉力为 F＝400N，求木箱所受摩擦力的大小？（g 取 10N/kg）
4．如图所示、大小为 20N 的水平拉力 F 作用在滑轮组上绳子的自由端，使放置在水平地面上的正方体物块 A 沿木平地面做匀速直线运动。已知物块A 沿水平地面滑动时所受的摩擦力大小为 48N。不计滑轮与绳子的质量及滑轮轴处的摩擦。求：
(1)将物体 A 看成一个有质量的点，如乙图所示，请在乙图中作出运动过程中 A 的受力示意图； (2)在上述过程中，该滑轮组的机械效率大小。
5．如图甲所示装置，A 是重 15N 的空吊篮，绳子 B 和 C 能承受的最大拉力
分别为 100N 和 50N。质量为 50kg 的小明同学将 A 提升到高处，施加的拉力 F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度 v 随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g 取 10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？ （2）第 2s 内拉力 F 的功率为多少？ （3）此装置最多能匀速运载多重的货物？ （4）此装置提升重物的最大机械效率为多少？
6．小明利用如图所示的滑轮组提升重物，不计绳重和轮、轴间摩擦。当匀速提起重为 480N 的物体时，绳端的拉力 F 为 200N。求：
（1）此过程中，滑轮组的机械效率为多大？ （2）动滑轮有多重？ （3）绳子能承受的最大拉力为 400N，该滑轮组的最大机械效率为多大？
7．用如图甲所示的滑轮组提升物体 M，已知被提升的物体 M 质量为 73kg，绳子自由端的拉力 F 将物体 M 以 0.5m/s 的速度匀速，此过程中，拉力 F 做
的功 W 随时间 t 的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小，求：（g=10N/kg）
（1）求物体 M 的重力? （2）求滑轮组提升重物的机械效率? （3）求动滑轮的重力?
8．如图所示，沿斜面将一个质量为 6kg 的物体匀速由 A 点拉到 B 点的拉力为 40N，升高的高度为 0.5m，AB 的长度为 1m，求：（g=10N/kg）
（1）拉力做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）物体受到的摩擦力。
9．如图所示滑轮组的机械效率为 80%，用拉力 F 拉动重 1600N 的物体 G在 4s 内匀速上升了 2m，求； (1)拉力 F 做的功； (2)拉力 F 的大小； (3)拉力的功率。
10．如图，塔式起重机上的滑轮组将重为 1.210 4 N 的重物匀速吊起 2m 时，滑轮组的机械效率为 80%。
(1)求提升重物做的有用功； (2)求绳端的拉力； (3)若动滑轮的重力为 400N，求克服摩擦和钢丝绳重所做的功。
11．如图是工人利用滑轮组提升重为 600N 物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为 0.1m/s，工人拉力 F 的功率为 75W，物体上升 10s 拉力 F克服滑轮组的摩擦做的功是 90J，不计绳重。求：
（1）10s 内工人做的功； （2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中动滑轮的重力。
12．南昌市海昏侯博物馆已对外开放，其在建设中采用了如图所示的装置，工人师傅用 1200N 的拉力 F 向下拉绳，10s 内使重 2000N 的物体匀速上升7m，不计绳重和摩擦，g 取 10N/kg。求：
（1）拉力 F 的有用功； （2）拉力 F 的功率； （3）该滑轮组的机械效率。
13．如图所示是用滑轮组提升建筑材料 A 的示意图，在竖直向下的拉力 F作用下，使重 900N 的建筑材料 A 在 5s 的时间里，匀速竖直上升了 1m。在这个过程中，拉力 F 为 500N，滑轮组的机械效率为 ，拉力 F 做功的功率为 P，动滑轮重为 80N，绳重可忽略不计。求：
（1）滑轮组的机械效率 ；
（2）拉力 F 的功率 P； （3）此过程中克服动滑轮和轴之间的摩擦力做的额外功fW 。
14．如图甲所示是利用电动机和滑轮组（图中未画出），将实心圆柱体 A 从水库底匀速竖直起吊的装置示意图。钢缆绳对 A 的拉力 F 1 随时间 t 变化的图象如图乙所示，不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦及水的阻力，g 取10N/kg。求：
（1）长方体 A 的体积； （2）长方体 A 完全离开水面后，电动机对绳的拉力 F 为 8×10 3 N，滑轮组的机械效率为 75% ，求动滑轮的重力。
15．用如图所示的滑轮组，将 480N 的物体以 0.2m/s 的速度匀速提起 5m，绳子自由端的拉力为 200N（不计摩擦和绳重）求：
(1)该滑轮组做的有用功；
(2)拉力的功率； (3)该滑轮组机械效率； (4)若该滑轮组的机械效率为 75%时，所提物体的重。
16．图甲是工人搬运货物的情景，过程简化为图乙：先利用斜面将货物匀速推到车上，再将货物水平匀速推到 d 点。这个过程中推力大小保持为 800N，方向与运动方向保持一致，货物重为 1000N，各段长度如图乙，推上斜面用时 10s，水平推动用时 5s，g=10N/kg，求：
(1)将货物沿斜面推到车上的过程中，货物的运动速度。
(2)在图丙方框內画出货物从 b 点到 d 点的运动过程中，在水平方向上的受力示意图（以点代替货物）。
(3)货物从 b 点到 d 点的运动过程中，推力做功的功率大小。
(4)斜面的机械效率。
17．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）
18．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 F 下降的高度为 1m 。求 (1)提升货物做的有用功 W 有 ； (2)拉力 F 做的额外功 W 额 ； (3)该杠杆的机械效率 。
19．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 10N/kg。
(1)动滑轮的重力是多大？ (2)若工人在 1min 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？
20．如图所示，用叉车把重为 G=1000N 的物体从 A 点竖直向上举高拉至 B点，叉车所用的燃料油的热值 q=4.0×10 7 J/kg，叉车的综合效率为 10%；叉车发生故障时，工人用平行于斜面的拉力 F=500N 把物体沿斜面从 C 点匀速拉至与 B 等高的 D 点。相关距离如图，求：
(1)叉车将物体从 A 点竖直向上举高拉至 B 点做的有用功； (2)若连续提升 40 个这样的物体，叉车消耗的燃料油质量； (3)工人用斜面拉物体时的机械效率。
答案
1．（1）300J；（2）75%；（3）10% 2．（1）1200Pa；（2）75%；（3）1000N 3．（1）
；（2）20N 4．(1) ；(2)0800 5．(1)5N；(2)40W；(3)80N；(4)80% 6．（1）80%；（2）120N；（3）90% 7．（1）730N；（2）91.25%；（3）70N 8．（1）30J；（2）75%；（3）10N 9．(1)4000J；(2)400N；(3)1000W 10．(1) 2.4×10 4 J；(2) 5×10 3 N；(3) 5.2×10 3 J 11．(1)750J；(2)80%；(3)60N 12．(1)1.4×10 4 J；(2)1680W；(3)83.3% 13．(1)90%；(2)200W；(3)20J 14．(1)1m 3 ；(2)8×10 3 N 15．(1)2400J；(2)120W；(3)80%；(4)360N
16．(1)0.15m/s；(2) ；(3)240W；(4)75% 17．(1)150W；(2)90.9% 18．(1)96J；(2)24J；(3)80% 19．(1)50N；(2)80W；(3)150N 20．(1)3000J；(2)0.03kg；(3)75%
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