1、1第 3 节 机械效率一、知能演练提升1.利用如图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是( )A.重力做的功是有用功B.拉力 F1做的功是额外功C.绳子自由端的拉力 F 做的功是总功D.该滑轮的机械效率可能等于 100%2.如图所示的剪刀剪纸的机械效率为 80%,这表示( )A.若作用在剪刀的动力是 1 N,则阻力是 0.8 NB.若作用在剪刀的阻力是 1 N,则动力是 0.8 NC.若作用在剪刀的动力做功 1 J,则有 0.2 J 的功用于剪纸D.若作用在剪刀的动力做功 1 J,则有 0.8 J 的功用于剪纸3.如图所示,用滑轮组提升重物时,重力为 800 N 的物体在 1
2、0 s 内匀速上升了 1 m。已知拉绳子的力 F 为 500 N,则提升重物的过程中( )A.做的有用功是 800 JB.拉力 F 的功率是 80 WC.绳子自由端被拉下 3 mD.滑轮组的机械效率是 60%4.(2017黑龙江哈尔滨中考)用如图所示的装置研究滑轮组机械效率,下列说法不正确的是( )A.弹簧测力计通常要竖直向 上匀 速拉动B.测量机械效率的原理是 =C.机械效率与动滑轮重力的大小有关2D.提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现5.用如图所示的滑轮组匀速提升重力为 200 N 的物体,人对绳的拉力为 125 N,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为 。如果人的体重为 600 N,
3、拉动过程中绳始终未断裂,他用此滑轮组能提升的最大物重为 。 6.小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度,如图所示。他两次提升钩码所用的拉力分别为 F 甲 和 F 乙 ,则 F 甲 F 乙 ;所做的有用功分别为 W 甲 和 W 乙 ,机械效率分别为 甲 和 乙 ,则 W 甲 W 乙 , 甲 乙 。(均选填“ ”“=”或“ ”) 7.下图是一种小型千斤顶的示意图,当手往下压动摇臂时,能把重物抬高一段较小的距离。工人在 2 s 时间里,用 100 N 的力, 竖直向下压动摇臂 50 cm,把重力为 1 000 N 的重物匀速抬高 4 cm,则重物上升的速度是 m/s,所做的有用功是 J,
4、千斤顶的机械效率是 。 8.如图所示,将质量为 100 kg 的木箱,用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长5 m、高 1.6 m,在此过程斜面的机械效率为 80%。则拉力做的功为 J,拉力所做的额外功为 J。( g 取 10 N/kg) 9.某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率,记录数据如下表:实验序号钩码重 /N钩码上升的高度/m绳端的拉力/N绳端移动的距离/m机械效率/% 4 0.1 1.8 0.3 74.1 6 0.1 2.4 0.33(1)实验时,应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。 (2)第 2 次实验中,拉力做的总功是 J,滑轮组做的有用功是 J,滑轮组的机械效率
5、 = (结果保留一位小数)。 (3)由记录数据分析,两次机械效率不同的主要原因是 。 10.(2017四川自贡中考)如图所示,A 物体受到的重力是 100 N,在拉力 F 的作用下,能以 0.2 m/s 的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力 F=5 N,滑轮组的机械效率为 80%,试问:(1)5 s 内拉力 F 所做功的大小是多少?(2)物体 A 受到水平地面的摩擦力大小是多少?11.在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关,小华提出了以下猜想:A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关;B.斜面的机械效率
6、可能与斜面的倾斜程度有关。小华同学为了验证自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:实验次数斜面倾角 物块重力 G/N斜面高度 h/m沿斜面拉力 F/N斜面长s/m有用功W 有 /J总功W 总 /J斜面的机械效率 30 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 30 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% 45 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%(1)在实验操作过程中,应沿斜面向上 拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向 (选填“左”或“右”)移动。 (2)根据表格中数据,第 次实验斜面
7、的机械效率为 %,第 次实验中总功为 J。 (3)通过对比实验 数据,可验证小华的猜想 (填写字母);通过对比实验 数据,可以得出的探究结论是 。 (4)此实验主要用到的研究方法是 。 (5)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与 (写出一个)有关。第 3 节 机械效率一、知能演练提升1.C42.D 解析 剪刀可以看作是一个杠杆,根据杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2知,要比较动力或阻力大小,必须知道动力臂和阻力臂,A、B 选项都错误;利用剪刀的目的是剪纸,所以剪纸做的功是有用功,由机械效率为 80%知,如果动力做功 1 J,有 0.8 J 是用于剪纸,C 选项错误,D 选项正确。
8、3.A 解析 在提升重物的过程中 W 有 =Gh=800 N1 m=800 J;拉力 F 的功率是P= =100 W;绳子自由端被拉下 s=21 m=2 m;滑轮组的机械效率是= =80%。4.D5.解析 本题考查滑轮组的机械效率的有关计算。题图中的滑轮组有 2 段绳子分担物重,所以当用它匀速提升 200 N 的重物时, = =80%。在不计摩擦与绳重时, F=(G 物 +G 动 ),所以 G 动 =50 N。因为人站在地面上施加的最大拉力不可能大于自身重力,所以最大拉力为 F=600 N,因为 F= (G 物 +G 动 ),所以最大物重 G 物 =1 150 N。答案 80% 1 150 N
9、6.解析 本题考查滑轮组机械效率的计算。甲、乙滑轮组承担物重的绳子段数都是三段,提起的重物越重,所需的拉力越大,所以 F 甲 F 乙 ;假设都使物体上升 h,则 W 甲 =Gh,W 乙 =2Gh,故 W 甲 W 乙 ;用同一滑轮组提升重物到相同高度,所做的额外功是相等的,由于 W 甲 W 乙 ,所以 甲 乙 。答案 7.解析 物体上升的速度 v= =0.02 m/s;有用功 W 有 =Gh=1 000 N0.04 m=40 J;总功 W 总 =Fs=100 N0.5 m=50 J;千斤顶的机械效率 = =80%。答案 0 .02 40 80%8.解析 本题考查斜面机械效率的有关计算。根据木箱的
10、质量可以求出木箱的重力 G=mg=100 kg10 N/kg=1 000 N;克服木箱的重力所做的功就是有用功,即 W 有 =Gh=1 000 N1.6 m=1 600 J;拉力 F 所做的总功是 W 总 = =2 000 J;所以拉力所做的额外功是 W 额 =W 总 -W 有 =2 000 J-1 600 J=400 J。答案 2 000 4009.解析 本题考查测量滑轮组的机械效率。实验时,要竖直向上匀速拉动弹簧测力计;第 2 次实验中,拉力做的总功 W 总 =Fs=2.4 N0.3 m=0.72 J,滑轮组做的有用功 W 有 =Gh=6 N0.1 m=0.6 J,则滑轮组的机械效率 =
11、83 .3%。两次实验中由于钩码重不同,提升相同高度时,所做的有用功不同,而滑轮重、摩擦基本相同,那么所做的额外功相同,所以机械效率不同。5答案 (1)匀速 (2)0.72 0.6 83.3% (3)钩码重不同10.解析 (1)5 s 内绳移动的距离 s=v 绳 t=0.6 m/s5 s=3 m,5 s 内拉力所做的功 W=Fs=5 N3 m=15 J。(2)由于物体匀速直线运动,物体 A 受到滑轮对其水平向左的拉力 F和水平向右的摩擦力 Ff,物体受力平衡,故 F=Ff,因为滑轮组的机械效率 =所以 F=3F80%=35 N80%=12 N,Ff=F=12 N。答案 (1)15 J (2)1
12、2 N11.解析 (1)在实验中为了准确测出拉力的大小,应匀速拉动木块,木板下面的木块向左移动时,木板的倾角变大。(2)= =60%,W 总 =Fs=2.5 N1.2 m=3.0 J。(3) 两组数据中,木板的倾角相等,物体的重力不等,所以可以验证猜想 A, 两组数据中,物体的重力相等,木板的倾角不等,计算得出这两次的机械效率分别为 60%和 71%,所以可以得出斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高的结 论。(4)在验证机械效率与物体重力的关系时,保证木板的倾角不变,在验证机械效率与木板倾角的关系时,保证物体的重力不变,所以用到的是控制变量法。(5)猜想只要与本实验有关,合理即可。答案 (1)匀速 左 (2)60 3.0 (3)A 在其他条件相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高(或大);或在其他条件相同时,斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 (4)控制变量法 (5)斜面的粗糙程度、木板的长度 、拉木块的速度、木板的面积等(任选其一即可)
