机械效率的计算 知识点

1.定义
把有用功和总功的比值叫做机械效率,用符号η表示。
2.公式
η=WW×100%
 

机械效率的计算 知识点题库

如图所示,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中(  )

A . 滑轮组的机械效率是60% B . 绳子自由端被拉下3m C . 做的有用功是800J D . 拉力F的功率是80W

用如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m,所用时间为2s,作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦),下列计算结果正确的是 ()

A . 所做的有用功为1.2J B . 动滑轮自重0.2N C . 拉力F做功的功率为0.3W D . 该滑轮组的机械效率为83.3%
用如图所示的滑轮组吊起重物,不计绳重及摩擦.

  1. (1) 当物重为150N时,绳端所用的拉力是60N,10s内重物被匀速提高2m时,求拉力F所做的功是多少?
  2. (2) 此时机械效率是多少?
  3. (3) 当所吊重物变为300N,完成上述过程时,机械效率会有变化吗?通过计算或推理说明理由.
如图是建造楼房时常用的混凝土泵车,它使用柴油提供动力,能将搅拌好的混凝土抽到高处进行浇灌,该车满载时总重为2.5×105N,为了减少对地面的压强它装有四只支腿,支腿和车轮与地面的总接触面积为2m2 , 该车正常工作时每小时可以将60m3的混凝土输送到10m高的楼上.求:(g=10N/kg,ρ混凝土=4.3×103kg/m3 , q柴油=4.3×107J/kg)

  1. (1) 该车满载时静止在水平路面上时对路面的压强;
  2. (2) 该车将60m3的混凝土输送到10m高的楼上,克服混凝土重力所做的功;
  3. (3) 该车将60m3的混凝土输送到10m高的楼上,消耗柴油2kg,则泵车的效率为多少?
用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体G,所用拉力F为300N,将重物提升3m所用的时间为10s.求:

  1. (1) 所做的有用功;
  2. (2) 拉力的功率;
  3. (3) 滑轮组的机械效率.
如图甲所示,是一小型起重机吊起货物的图片,货物挂在动滑轮的下端,绳子的自由端通过安装在起重机上的卷扬机竖直向上拉动,最右端是为了防止吊起货物时起重机向左倾倒而挂的配重.起重机吊起重物时主要结构可简化成如图乙所示.已知AB、CD、DE水平且长度为1m,BC段的水平距离CF也为1m,前轮与地的接触点在B点的正下方,后轮与地的接触点在D点的正下方,起重机的自重(含配重)为3×104N,重心在CD中点.起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计,g取10N/kg.

  1. (1) 为使起重机吊起货物时不发生倾倒,求起重机最多能吊起货物的质量m;
  2. (2) 当起重机吊起质量m1=2×102kg的物体以v=0.5m/s的速度匀速上升时,卷扬机的输出功率P1=1.1kW.求此时滑轮组的机械效率η;
  3. (3) 当起重机吊起质量m2=3×102kg的物体仍以v=0.5m/s的速度匀速上升时,求卷扬机的输出功率P2
出租车是我们出行时常用交通工具,但现在的出租车不少是以燃烧天然气为动力,这是因为燃烧天然气可以提高能量利用率,节省成本。出租车的储气瓶中储存的压缩天然气,当使用时,通过软管从储气瓶导入天然气燃料,在发动机附近,天然气将进入压力调节器从而实现降压,变成了常压下的气体,然后和空气混合在发动机里燃烧,现在一出租车行驶时受到阻力是车重的0.05倍,发动机的效率为40%.出租车将乘客送到60km外的地方,用时1h20min,行驶中车子总重力为2.4×104N.已知常压下q天然气=4×107J/m3

求出租车在行驶过程中:

  1. (1) 运动的平均速度;
  2. (2) 匀速行驶时牵引力所做的功?
  3. (3) 消耗的天然气在常压下的体积?
如图甲所示是一台正在建筑工地作业的起重机,吊臂上的滑轮组(如图乙)将质量为 的重物竖直匀速提高3m,拉力F的大小为8000N,则拉力F做的功为J,该滑轮组的机械效率为

图片_x0020_100006

某同学家新房装修时,在地面与窗台间放置一斜木板,将瓷砖沿木板用时10s,从地面匀速拉上窗台。如图所示,已知窗台高3m,木板长5m,瓷砖重500N,沿斜面所用拉力为400N。拉力F运动的速度是m/s,所做的有用功是J;物体受到的摩擦力为N;斜面的机械效率为

2020年1月18日,世界生物质热解全气化最大单体炉在广西诞生。生物质天然气热值为8.4×106J/m3。若完全燃烧2m³的生物质天然气放出热量的50%被水吸收,可以让kg水温度升高50℃。用如图所示的滑轮组匀速吊起重为2400N的生物质秸秆使其上升10m并将其送入焚烧炉中,滑轮组的机械效率是80%,则绳上的拉力F等于N;若不计绳重及摩擦,此滑轮组的动滑轮的重力为N。[c=4.2×103J/(kg·℃)]

如图甲所示,用F1将物体A匀速直线拉动一段距离s,若借助如图乙所示装置用F2将物体A在同样的水平面上做匀速直线运动移动相同的距离s,下列说法正确的是(   )

图片_x0020_100018

A . 图乙中总功W=F2s B . 图乙中额外功W额外=F2s-F1s C . 图乙中有用功W= F1s D . 图乙中的机械效率η=F1/2F2
两个滑轮按如图所示的方式组合,用5 N的拉力F拉动绳端,使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m,物体与地面间的摩擦力为9 N。则拉力F做的功为J,拉力F的功率为W,该滑轮组的机械效率为

图片_x0020_100007

工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆(质量分布均匀)。如图所示,这是路灯杆一端刚被匀速拉起的示意图。路灯杆离地后2s被匀速提升1m,绳端拉力F=1000 N。下列说法正确的是(   )

图片_x0020_100007

A . 路灯杆一端刚被匀速拉起比路灯杆离地后匀速提升时滑动组的机械效率更大 B . 路灯杆离地后,绳端拉力F做的功为1000 J C . 路灯杆离地后,绳端拉力F做功的功率为500W D . 路灯杆离地后,滑轮组的机械效率为80%
如图所示,小玲同学用大小为100N的拉力F,使水平地面上重为500N的物体A在10s内匀速直线前进了2m,已知物体A受到地面的摩擦力为150N,忽略绳重和滑轮重,则拉力F做功的功率为W,滑轮组的机械效率为

某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m,用时100s。若工人所用的拉力为400N,则拉力的功率为w,滑轮组的机械效率为。工人使用该滑轮组提升600N的沙子时,滑轮组的机械效率将(选填“增大”、“减小”或“不变”)。使用滑轮组(选填“能”或“不能”)省功。

阅读短文,回答问题

国产大飞机C919

如图所示的C919为我国自行研制的中型喷气式民用飞机。2021年3月,C919已取得适航证并交付首架。C919机舱内覆有一层高孔率“超细航空级玻璃棉”,能很好地保温与吸收噪音,其单丝纤维直径只有3~5μm,1m3质量为5kg。机舱内先进的“呼吸系统”,使飞机在气压只有左右的万米高空时,能将机外-50℃以下的冷空气不断压缩,导致送入舱内的空气温度达到50℃以上,同时系统依靠传感器的自动控制,使舱内气压和温度达到舒适值。该机有较大的翼载,冀载指飞机的最大起飞质量与机冀面积的比值;机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高,所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比,下表是飞机的部分技术参数。

最大起飞质量

72.5t

客舱内气压

巡航速度

920km/h

发动机的巡航推力

  1. (1) 在万米高空,机体1m2面积上承受内外气体的压力差约为N;为确保机舱内的温度维持体感舒适值,机上空调需要不断(选填“加热”或“制冷”);
  2. (2) C919在适航认证阶段,其中非常重要的一项就是结冰试验,飞机表面结冰是由于飞机飞行过程中过冷水滴或降雨碰到机体后而形成的,也可由水蒸气在机体表面(前两空均填物态变化过程)而成,上述两个过程都是热过程,飞机表面结冰后,会破坏其空气动力学外形,使飞机升力减小,阻力,(选填“增大”“减小”或“不变”)影响飞机的稳定性和操控性;
  3. (3) 若飞机的翼载是500kg/m2 , 则机翼面积为 m2
  4. (4) 若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中,燃料完全燃烧产生的内能为 , 发动机的热效率为40%,则此过程中发动机的推进效率为
如图所示,在水平路面上利用行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,求:

  1. (1) 汽车行驶的速度;
  2. (2) 汽车对绳的拉力大小;
  3. (3) 汽车利用该组合机械提升货物A的机械效率。
在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法。

  1. (1) 为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用如图甲和乙所示的装置进行实验,并把数据整理记录在下表中。

    实验次数

    滑轮材质

    钩码重G/N

    提升的高度h/m

    有用功W有用/J

    拉力F/N

    绳端移动的距离s/m

    总功W/J

    机械效率η

    1

    1

    0.1

    0.1

    0.6

    0.3

    0.18

    56%

    2

    2

    0.1

    0.2

    1.0

    0.3

    0.3

    67%

    3

    2

    0.2

    0.4

    1.0

    0.6

    0.6

    67%

    4

    塑料

    2

    0.2

    0.4

    0.8

    0.6

    0.48

    83%

    5

    塑料

    2

    0.2

    0.4

    2.1

    0.2

    0.42

    95%

    ①比较1和2两次实验发现:同样的滑轮组,提升的钩码,机械效率越高。

    ②比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与有关。

    ③比较两次实验发现:同样的滑轮组,机械效率与提升钩码的高度无关。

    ④第5次实验室利用了图的装置完成的,判断依据是

    ⑤图甲滑轮组,把重4N的物体用2.5N的拉力匀速提起,其机械效率为

  2. (2) 小明用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率;斜面的粗糙程度相同时,斜面越陡机械效率越高,其本质上是通过改变来减小额外功的。
  3. (3) 实验表明:额外功越小,总功越接近有用功;进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械都
用图所示的滑轮组提起重力为1200N的物体时,若不考虑摩擦、绳和动滑轮的重力,则拉力F是N;若实际作用在绳端的拉力是500N,此时滑轮组的机械效率是

利用图甲所示滑轮组提升重力为960N的物体A时,拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,物体上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示,不计绳重和一切摩擦。

  1. (1) 在0~1s内物体A上升了0.5m,求此过程中拉力做的功;
  2. (2) 求在1~3s内拉力做功的功率;
  3. (3) 求在1~3s内滑轮组的机械效率。