滑轮组机械效率三种题型

典型题例，示范启迪典型题例，示范启迪解题要点解题要点：牢记有关公式，正确理解牢记有关公式，正确理解W有、有、W总、总、W额、额、P总、总、P有有以及机械效率以及机械效率的含义的含义。解题难点解题难点：找不到有用功、总功：找不到有用功、总功易错点易错点：算总功时误用物体移动的距离，不注意单位的换算。：算总功时误用物体移动的距离，不注意单位的换算。用到的公式用到的公式：W=FS F=(G物物+G动动)/n s=nh v绳绳=nv物物 =W用/W总*100%解题技巧：1、重物在空中提升时： W有=G物h、W总=FS =W用/W总*100%=G物/（G物+G动）*100% 2、重物浸在水中提升时： W用=（G-F浮)h W总=FS =W用/W总*100%=（G-F浮）/Fn*100% 3、物体在水平方向运动时： W用=f l W总=FS =W用/W总*100%=f/Fn*100%几个重要物理量：G动、动、F、n、W有、有、W总总、P总、总、P有有、一、滑轮（组）机械效率问题1、竖直方向的机械效率（重物在空中）竖直方向的机械效率（重物在空中）例例1 1用用如图如图所示装置提升重为所示装置提升重为900900牛的物体牛的物体A A，加在绳自，加在绳自由端的拉力大小为由端的拉力大小为400400牛时恰好可以使物体匀速上升求：牛时恰好可以使物体匀速上升求：（1 1）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（2 2）求此时滑）求此时滑轮组的机械效率；（轮组的机械效率；（3 3）若提升的重物改为）若提升的重物改为12001200牛，此时牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？（滑轮组的机械效率又为多少？（4 4）在（）在（3 3）问中需要）问中需要在绳在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？ 例例2. 用如图用如图所示所示的装置提升重物，绳子能承受的的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为最大拉力为120N，动滑轮重，动滑轮重60N，绳重与摩擦不，绳重与摩擦不计求：（计求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（提升？（2）用此滑轮组提起重）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀的物体，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？滑轮组的机械效率是多大？ 当物体以当物体以0.5m/s的速度的速度上升时，拉力的功率是多大？（上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？效率最高可达到多少？2、竖直方向的机械效率（重物浸在液体中）竖直方向的机械效率（重物浸在液体中）例三. 如图所示，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1.2103N，密度为1.6103 kg/m3，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10N/kg。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? 解：（解：（1） ， 出水前拉力出水前拉力F1为：为： 出水后拉力出水后拉力F2为：为： 代入代入G物和物和F浮可求出浮可求出G动动=300N （2）例四. 2008怀柔区二模）如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，在被打捞的物体没有露出水面之前，牵引车以2m/s的速度匀速行驶，对绳的拉力为F1，F1的功率为P1；当被打捞的物体完全露出水面后，牵引车以6m/s的速度匀速行驶，对绳的拉力为F2，F2的功率为P2已知物体重1.2104N，体积为0.63m3，P2=6P1若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg求：（1）被打捞的物体浸没在水中时受到的浮力是多少？（2）在整个打捞过程中，滑轮组的最大机械效率是多少？解：（1）物体受到的浮力为F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg0.63m3=6.3103N；（2）物体在水面以下上升过程中，拉力做有用功，目的是克服物重和物体所受浮力之差；物体离开水面上升过程中，拉力做的有用功，目的是克服物重前后两次动滑轮重一定，所以物体在离开水后，滑轮组的机械效率最大由于P=Fv，所以物体在水中时，P1=F1v1，在水面以上时，P2=F2v2；因为P2=6P1，即F2v2=6F1v1，所以F2=2F1不计摩擦、绳重和水的阻力时，物体在水中受到重力、浮力和拉力的作用匀速上升，此时F1=（G+G0-F浮）/3；物体离开水面上升过程中，受重力和拉力作用，此时F2=（G+G0）/3把F2=2F1代入得（G+G0）/3=2（G+G0-F浮）/3即（1.2104N+G0）/3=2（1.2104N+G0-6.3103N）/3解得动滑轮重G0=600N当物体离开水面上升过程中F2=（1.2104N+600N）/3=4200N所以滑轮组的最大机械效率为=W有用/ W总 =Gh/ FS =Gh /3Fh =G /3 F2 =1.2104N /34200N =95%答：（1）被打捞的物体浸没在水中时受到的浮力是6.3103N； （2）在整个打捞过程中，滑轮组的最大效率是物体出水面后的机械效率，等于95%3、水平方向的机械效率、水平方向的机械效率例五. 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所受的摩擦力用滑轮组匀速提升重为用滑轮组匀速提升重为2000牛的物体，作用在绳子自由端的牛的物体，作用在绳子自由端的拉力做功的功率为拉力做功的功率为1250瓦，滑轮组的机械效率为瓦，滑轮组的机械效率为80%，求重物上，求重物上升的速度是多少？升的速度是多少？ 解析：解答本题的关键是：一要弄清有用功和总功。解析：解答本题的关键是：一要弄清有用功和总功。将物将物体提升一定高度做的功体提升一定高度做的功有用功：有用功：有有物物h；作用在绳子自作用在绳子自由端的拉力做的功由端的拉力做的功总功：总功：总总拉拉t（因已知功率），（因已知功率），则机则机械效率可表示为械效率可表示为： 二要明白二要明白“重物上升重物上升”与与“绳子自由端拉动绳子自由端拉动”具有同具有同时性。因此时性。因此于是，重物上升的速度于是，重物上升的速度练习练习1 说明：对涉及滑轮组的速度的问说明：对涉及滑轮组的速度的问题，关键是抓住题，关键是抓住“重物上升或移动重物上升或移动”与与“绳子自由端拉动绳子自由端拉动”的的同时性同时性，再，再将对应物理量用对应的符号代入公式将对应物理量用对应的符号代入公式进行推演和代数变换，问题即可解决。进行推演和代数变换，问题即可解决。练习练习2：用一定滑轮和一个动滑轮：用一定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重组成的滑轮组提升重900牛的物体，牛的物体，使物体升高使物体升高2米，滑轮组的机械效米，滑轮组的机械效率为率为90%，动滑轮重，动滑轮重90牛，求提牛，求提升重物过程中克服摩擦做了多少升重物过程中克服摩擦做了多少功？功？练习练习3：用一个动滑轮提升重：用一个动滑轮提升重100牛的苹果，已知筐的重力为牛的苹果，已知筐的重力为20牛，牛，动滑轮的重力为动滑轮的重力为10牛，绳自由端的牛，绳自由端的拉力为拉力为75牛，将苹果提升牛，将苹果提升1米，求：米，求：（1）机械效率）机械效率（2）克服摩擦做的功）克服摩擦做的功练习4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？五、机械效率的功率表达式五、机械效率的功率表达式=p有有/p总总例题：一动滑轮用例题：一动滑轮用60N的拉力的拉力把重把重100N的物体以的物体以2m/s的速的速度向上匀速提起，求机械效率。度向上匀速提起，求机械效率。六、水泵的机械效率六、水泵的机械效率一水泵在一水泵在10min内消耗电能内消耗电能1.2105J，把，把1t的水抽到的水抽到10m高的水塔中，求水泵的高的水塔中，求水泵的机械效率机械效率.