搜索
第3节机械效率基础闯关全练拓展训练1.(2019湖南邵阳城步模拟)姚锦煜同学进入初三后非常努力,也非常爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进水里,在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是()A.把桶中水提高所做的功B.把桶提高做的功C.提桶和桶中的水做的功D.手对绳子拉力做的功答案B我们的目的是将水桶提上来,因此有用功是把桶提高做的动,其他的功都属于无用功,因此答案为B。2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的货物时,做的()A.有用功减小,总功不变B.有用功增加,总功增加C.有用功不变,总功减小D.有用功减小,总功减小答案C加润滑油前后工人都是提升同样的货物从一楼到五楼,也就是说对货物做的功是不变的,即有用功是不变的,但加了润滑油,工人用的拉力减小了,而同样是把货物拉到五楼,力小了,做的总功自然就少了,即总功是减小的。3.(2018重庆中考B卷改编)部分农户在新建住房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。则下列判断正确的是(不计摩擦和绳重)()A.滑轮所做的有用功为1200JB.滑轮受到的重力为100NC.该滑轮的机械效率η=75%D.绳子自由端移动的速度大小为0.3m/s答案C滑轮所做的有用功W有=Gh=600N×3m=1800J,A错;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重G动=nF-G=2×400N-W有1800J600N=200N,B错;由图知,n=2,s=nh=2×3m=6m,W总=Fs=400N×6m=2400J,滑轮的机械效率η===75%,C正确;绳子自W总2400Js由端移动的速度大小为v=t=6m10s=0.6m/s,D错。4.(2019广东汕头潮阳模拟)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为G的物体,且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是()A.甲的拉力小于乙的拉力B.甲、乙绳子自由端移动的速度相等C.甲、乙的机械效率相等D.拉力甲的功率大于拉力乙的功率=,因为G动G+G轮G+G轮答案C甲中承担物重的绳子的段数n甲=2,因此F甲=2,乙中承担物重的绳子的段数n乙=3,因此F乙=3,F甲F乙,A选项错误;由图可知,n甲=2,n乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度v乙=3v物,所以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率η=W有用=GhGW总(G+G轮)hG+G轮1相同,G轮相同,所以两个滑轮组机械效率相等,C选项正确;甲的拉力做功的功率P甲=F甲v甲=2(G+G轮)×2v物=(G+G轮)×v1物,P乙=F乙v乙=3(G+G轮)×3v物=(G+G轮)×v物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D选项错误。故答案为C。5.(2018江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m,拉力F为50N。此过程中有用功为J,总功为J,滑轮组机械效率为。根据已知条件,以下四个物理量:①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、③额外功、④拉力的功率,还能求出的有和(选填序号)。答案17020085%①③解析有用功W有=Gh=85N×2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功W总=Fs=50N×4m=200J;滑轮组的机械效率η=W有=170J=85%;①因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升W总200J1的高度,为2m;②若不计摩擦和绳重,拉力F=(G+G),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重”这个条2件,无法计算动滑轮的重力;③额外功等于总功减去有用功,W额=W总-W有=200J-170J=30J;④因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有①、③。6.(2019吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率”实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数据如下表所示。实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.5153682.524(1)请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。(2)第三次实验中,滑轮组的机械效率是。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与无关。(3)小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重物时,若忽略绳重和摩擦,它们的机械效率(选填“相同”或“不相同”)。答案(1)见图(2)80%物体上升的高度(3)相同解析(1)由表中第一行可知,当物体上升的高度为3cm时,测力计移动的距离为9cm,因此n=3。(2)第3次实验中滑轮组的机械效率η=W有用Gh6N×0.08m=Fs=2.5N×0.24m×100%=80%;同理,第1次和第2次的机械效率也是80%,因此滑轮组的机械效率与重物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的基础上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。能力提升全练拓展训练1.(2018安徽合肥巢湖模拟)在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为40N,斜面长2m、高1m。下列说法正确的是(g=10N/kg)()A.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B.做的有用功是40JC.此斜面的机械效率为62.5%D.物体受到的摩擦力大小为10N答案C将物体匀速拉到高处的过程中,物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共4个力的作用;有用功W有=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J;总功W=Fs=40N×2m=80J,此斜面的机械效率η=W有=50J=62.5%,额外功W=W-W=80J-总W额30JW总80J额总有50J=30J;由W额=fs可得,物体受到的摩擦力f=s=2m=15N。2.(2019山东淄博周村二模)小明用同一个滑轮的两种用法,提起同一物体,如图,使用定滑轮时,所用的拉力为F甲,机械效率为η甲。使用动滑轮时所用的拉力为F乙,机械效率为η乙,则F甲F乙,η甲η乙(选填“”、“”或“=”),不计绳重和摩擦,动滑轮重小于物重。答案解析由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F甲=G物,F乙=G物+G轮2,由于G轮G物,F甲F乙;η甲W总WFhWW有用G物hW有用G物hG物==总甲甲=1,η乙=总乙=2F=乙hG物+G轮1,因此η甲η乙。3.(2018四川德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m,则其机械效率是%,物体所受摩擦力是N。(取g=10N/kg)答案6040A有额总有额解析有用功W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J;拉力做的总功W总=Fs=100N×2m=200J;斜面的机械效率η=W有=120JW额=80J=60%;额外功W=W-W=200J-120J=80J,由W=fs可得,物体所受的摩擦力f=W总200Js2m=40N。4.(2019广西一模)如图,在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.14m2,对地面的压强为3000Pa,用滑轮组匀速提升物体A时,滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦)。求:(1)物体A的重力;(2)动滑轮的重力;(3)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升,在5s的时间内,人拉力所做的功。答案(1)420N(2)80N(3)500J解析(1)A与地面的接触面积为0.14m2,对地面的压强为3000Pa,因此物体A的重力G=pS=3000Pa×0.14m2=420N;(2)WGA+G轮=Gh,F=,W=2Fh=(G+G)h,因此η=W有用=GAh=GA,由于η=84%,G=420N,故G用A2总A轮W总(GA+G轮)hGA+G轮=80N;(3)h=vt=0.2m/s×5s=1m,W总=(GA+G轮)h=(420N+80N)×1m=500J。三年模拟全练拓展训练1.(2018江苏无锡江阴模拟,10,★★☆)小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了4个结论:①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率等于F2做功的功率。其中正确的为()A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④答案D11由图知,n1=2,n2=3;不计绳重及摩擦,则拉力做的功分别为:W1=F1s1=(G物+G动)×2h=(G物+G动)h,W2=F2s2=(G物+G23动)×3h=(G物+G动)h,则W1=W2,故①正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度均相同,不计绳重及摩擦,则W额=G动h,W有=G物W有A轮Wh,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由η=可知,两滑轮组的机械效率相同,故②正确;不计绳总111重及摩擦,拉力F=(G物+G动),n1=2,n2=3,绳端拉力分别为:F1=(G物+G动),F2=(G物+G动),所以F1F2,即使用乙滑轮组比甲滑n23W轮组更加省力,故③正确;因为W1=W2,且做功时间相同,由P=t可知,拉力做功的功率相同,故④正确。综上分析,①②③④说法都正确。2.(2019江苏泰州姜堰一模,12,★★★)小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,他将两个钩码悬挂在B点,在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆,使其绕O点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度h(不计摩擦)()A.在杠杆转动过程中,弹簧测力计的示数会变小B.仅将拉力的作用点从A点移到C点,杠杆的机械效率不变C.仅增加钩码的个数,拉力所做的额外功增大D.仅将钩码的悬挂点从B点移到C点,拉力做的总功变大答案B若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动,阻力不变,动力臂减小,阻力臂变小,由几何知识可得,动力臂与阻力臂的比值不变,因为阻力不变,根据杠杆的平衡条件知,弹簧测力计的示数应该不变,故A错误;仅将拉力的作用点从A点移到C点,动力臂减小,动力增大,但阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件知,F1L1不变,杠杆的机械效率不变,故B正确;克服杠杆重力做的功为额外功,仅增加钩码的个数,杠杆重力和杠杆上升的高度不变,拉力所做的额外功不变,故C错误;钩码的悬挂点在B点时,由杠杆的平衡条件得F1·OA=G·OB;悬挂点移至C点时,由杠杆的平衡条件得F2·OA=G·OC;从图中可以看出,由OB到OC力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功,即仅将钩码的悬挂点从B点移到C点,拉力做的总功变小,故D错误。3.某高山顶峰要设一个旅游景点,需要开挖盘山公路,要求盘山公路对车的总阻力是车重的0.1,机械效率是50%,若山高2000m,则要开挖长m的盘山公路。答案2×104解析设车的重力为G,盘山公路的长度为s,则车上坡时做的有用功:W有=Gh,牵引力克服总阻力做的额外功:W额=fs=0.1G·s,牵引力做的总功:W总=W有+W额=Gh+0.1G·s,盘山公路的机械效率:η=W有=Gh=h=2000m=50%,W总Gh+0.1G·sh+0.1s2000m+0.1s解得:s=2×104m。