物理
螺旋常和杠杆结合在一起使用,以达到省力的目的.那么螺旋是如何省力的呢?如图为举重螺旋(千斤顶)的结构示意图,设螺距为h,螺旋手柄末端到螺旋轴线的距离为L,当螺旋旋转一周时,重物被升高一个螺距.当作用在手柄末端上的最小力为F时,刚好将重为G的物体举起,此时螺旋的机械效率为η.根据上述可知,需要作用在手柄末端上的最小的力F=
Gh
2πηL
Gh
2πηL
.
如图所示,用滑轮组将重800N的物体沿竖直方向以0.5m/s的速度匀速向上运动了6s,拉力F是500N.
求:(1)拉力F做的有用功;
(2)该滑轮组的机械效率.
如图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.
(3)如果将所提的重物增加到550N,则该滑轮组的机械效率为多大?通过计算能得出什么结论?
如图所示,物体重280N,动滑轮重20N,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下,物体正以0.05m/s的速度匀速上升.求:
(1)拉力F;
(2)拉力做功的功率;
(3)动滑轮的机械效率.
如图所示,某工人用200N水平拉力,抓紧绳子的一端,沿水平路面匀速向右运动,在10s内将井里的物体匀速提高6m,物体重力为300N.
求:(1)滑轮组机械效率为多少?
(2)人拉绳子所做的功率为多少?
(2012·昌平区二模)在探究滑轮组的机械效率实验中小文连成了如图的滑轮组,并分别测出了实验数据.
钩码
重力G/N
钩码上升
的高度h/cm
拉力F/N
绳端移动
的距离s/cm
2.4
10.0
1.0
30.0
(1)根据以上表格中数据,实验过程中,此滑轮组的机械效率为
80
80
_%.
(2)小文用此滑轮组匀速提起重为G的物体升高h,所用时间为t.拉力的大小为F,则F的功率P=
3Fh
t
3Fh
t
.(用本小题中已知字母表示)
(2011·朝阳区二模)为了模拟训练航天员在失重时进行工作,在地面可以用中性浮力水槽产生“失重”.它的原理是,当人没入水中时,使人的重力和浮力相等,即中性浮力,获得模拟失重的感觉和效应.质量为75kg的航天员穿好生理背心、内衣和液冷服后,从准备区走出来,在岸边穿好水槽航天服,并用许多小铅块做好浮力配平后,被吊车缓缓吊入水中.在水下训练结束后,利用图所示滑轮组把宇航员从水面下拉出,宇航员所穿航天服和其他装备共重1250N,当他在AD杆中央的C点被吊车吊起时,离开水面后匀速竖直上升过程滑轮组的机械效率是η,钢丝绳的拉力是F.若除动滑轮以外的设备共重360N,从C点水平移动4m到B点,以A点为支点时,D点受到的压力在这个过程中变化了960N.AB=1m,AD=10m.AD杆重、钢丝绳重及伸长不计、滑轮的轮、轴间均摩擦不计,g取10N/kg.求:
(1)宇航员完全浸入水中受到的浮力;
(2)F和η.
某型号挖掘机的质量3000kg,挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边,挖掘深度H=2m.(如图乙所示)(取g=10N/kg)求:
(1)挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边,对泥土做功多少?
(2)若发动机的总功率是20kW,挖泥过程中挖掘机的机械效率多大?
用如图所示的滑轮组,将重为10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升,拉力F=6N,拉力的功率为
1.2
1.2
W,滑轮组的机械效率为
83.3%
83.3%
.
杠杆在我国使用久远.古人从水井中提起8kg的水(如图所示),若人用50N的力把绳拉下2.5m,使水桶上升1m,所用时间是10s,求:
(1)水桶的容积至少是多少立方米?
(2)人拉力做功的功率是多少?
(3)这次提水,杠杆的机械效率是多少?(g取10N/kg;水密度为1.0×10
3
kg/m
3
)
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