1、第3节机械效率知能演练提升一、能力提升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.工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度,若物体的重力与滑轮的重力之比G物G滑轮=91,忽略绳重与轴摩擦的影响,则机械效率为()A.10%B.45%C.80%D.90%3.如图所示,用滑轮组提升重物时,重力为800 N的物体在10 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
2、子自由端被拉下3 mD.滑轮组的机械效率是60%4.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=W有用W总C.机械效率与动滑轮重力的大小有关D.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,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.用一个动滑轮在5 s内将一重为300 N的物体匀速向上提升3 m,动滑轮的机械效率是75%,则拉力大小为 N;若忽略绳重与轴摩擦,动滑轮的
3、重力为 N。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,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
4、拉力/N绳端移动的距离/m机械效率/%40.11.80.374.160.12.40.3(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=(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.如图所示,物体A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?二、探究创新11.在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推
5、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305.00.64.21.23.05.0303.00.62.51.21.860%453.00.82.81.22.43.471%(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
6、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。知能演练提升1.C2.D解析物体的重力与滑轮的重力之比G物G滑轮=91,即G物=9G滑轮。忽略绳重与轴摩擦的影响,则机械效率=W有W总=G物h(G物+G滑轮)h=9G滑轮9G滑轮+G滑轮=90%。3.A解析在提升重物的过程中W有=Gh=800N1m=800J;拉力F
7、的功率是P=500N21m10s=100W;绳子自由端被拉下s=21m=2m;滑轮组的机械效率是=800N1m500N21m=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200N的重物时,=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=200N2125N=80%。在不计摩擦与绳重时,F=12(G物+G动),所以G动=50N。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=600N,因为F=12(G物+G动),所以最大物重G物=1150N。答案80%1 150 N6.解析使用动滑轮时,承担物重的绳子股数n=2,拉力端
8、移动距离s=2h。动滑轮的机械效率=W有W总=GhFs=GhF2h=G2F=300N2F=75%,则拉力F=200N;若忽略绳重与轴摩擦,拉力F=12(G+G动),则动滑轮重力G动=2F-G=2200N-300N=100N。答案2001007.解析物体上升的速度v=st=0.04m2s=0.02m/s;有用功W有=Gh=1000N0.04m=40J;总功W总=Fs=100N0.5m=50J;千斤顶的机械效率=W有W总=40J50J=80%。答案0.024080%8.解析本题考查斜面机械效率的有关计算。根据木箱的质量可以求出木箱的重力G=mg=100kg10N/kg=1000N;克服木箱的重力所
9、做的功就是有用功,即W有=Gh=1000N1.6m=1600J;拉力F所做的总功是W总=W有=1600J80%=2000J;所以拉力所做的额外功是W额=W总-W有=2000J-1600J=400J。答案2 0004009.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=2.4N0.3m=0.72J,滑轮组做的有用功W有=Gh=6N0.1m=0.6J,则滑轮组的机械效率=W有W总=0.6J0.72J83.3%。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。答
10、案(1)匀速(2)0.720.683.3%(3)钩码重不同10.解析(1)5s内绳移动的距离s=v绳t=0.6m/s5s=3m,5s内拉力所做的功W=Fs=5N3m=15J。(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=W有W总=FsFs绳=Fv物t3Fv物t=F3F所以F=3F80%=35N80%=12N,Ff=F=12N。答案(1)15 J(2)12 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)=W有W总=3.0J5.0J=60%,W
11、总=Fs=2.5N1.2m=3.0J。(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)603.0(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)
