PAGEPAGE12課時訓練(十一)機械效率(限時:40分鐘)|對點訓練|【考點】理解機械效率的普遍意義,并能根據公式η=W有用W1.如圖K11-1所示,物體A所受重力為200N,繩重和摩擦力不計,當分別沿力F1和F2的方向勻速提起物體A時,則F1(選填“>”“<”或“=”)F2。若10s內物體A被勻速提升4m,則拉力F1所做的功為J,功率為W。如果把這個滑輪改成動滑輪,勻速豎直提升同樣的重物,則機械效率將(選填“增大”“減小”或“不變”)。

圖K11-12.[2019·淮安]如圖K11-2所示,工人將重80N的重物提升了3m,所用的時間為20s,拉力為50N。則工人做的有用功為J,拉力的功率是W,動滑輪的機械效率是。

圖K11-23.[2019·咸寧]用如圖K11-3所示的滑輪組將重為G的物體勻速提升h,作用在繩上的拉力大小為F,則總功為,額外功為,滑輪組的機械效率為。(用題中給出的物理量表示)

圖K11-34.[2019·云南]如圖K11-4所示,工人用滑輪組將重為600N的建筑材料以0.3m/s的速度勻速豎直提升。人對繩子自由端的拉力F=375N,滑輪組的機械效率為,拉力F的功率為W。

圖K11-45.[2019·龍東]如圖K11-5所示,小聰同學用滑輪組拉動水平地面上重為500N的物體A,使它勻速前進2m,地面對它的摩擦力為150N,小聰施加的拉力F=100N(忽略繩重和滑輪重),則該過程滑輪組做的有用功為J,滑輪組的機械效率為。

圖K11-56.如圖K11-6所示是人抬起獨輪車車把時的簡化示意圖,此時獨輪車相當于一個(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿;若動力臂是阻力臂的3倍,物體和車總重G為1200N,抬起車把的力F=500N,則此杠桿的機械效率為。

圖K11-67.[2019·銅仁]一電動抽水機10s內把100kg的水抽到10m高的水池中,則抽水機對水做的功為J,在抽水的過程中,若抽水機消耗的電能是1.25×104J,則抽水機的效率是。(g取10N/kg)

8.[2019·長春]如圖K11-7所示,用甲、乙滑輪組在相同時間內分別將A、B物體勻速提升相同高度,已知物體受到的重力GA>GB,滑輪組的機械效率η甲<η乙。下列判斷正確的是(忽略繩重和摩擦)()圖K11-7A.兩滑輪組繩端移動的距離相等B.甲滑輪組做的有用功比乙的少C.甲滑輪組做功的總功率比乙的小D.甲滑輪組的動滑輪比乙的重9.[2019·綿陽]如圖K11-8所示,斜面長20m、高10m,固定在水平地面上。一位同學用平行于斜面向上40N的拉力,在20s內把重60N的物體沿斜面向上勻速拉動了10m。在此過程中 ()圖K11-8A.斜面的機械效率是66.7%B.斜面的機械效率是75%C.該同學對物體做功的功率是10WD.該同學對物體做功的功率是30W|綜合訓練|一、填空題1.[2019·婁底]既可以省力,又可以改變用力方向的滑輪是(選填“定滑輪”“動滑輪”或“滑輪組”);利用一個效率為90%的杠桿做100J的總功,其中額外功是J。

2.[2019·棗莊]用一個動滑輪在5s內將一重為300N的物體勻速向上提升3m,動滑輪的機械效率是75%,則拉力大小為N,若忽略繩重與摩擦,則動滑輪的重力為N。

3.[2019·寧夏]如圖K11-9所示,用滑輪組將重為400N的物體勻速提升了1m。已知拉力F為250N,則提升重物的過程中,滑輪組的機械效率是。請寫出一種提高此滑輪組機械效率的方法:。

圖K11-94.[2019·南京]建筑工地上,起重機吊臂上的滑輪組如圖K11-10所示。在勻速起吊重4.2×103N的物體時,物體在5s內上升了6m,此過程中有用功為J,鋼絲繩移動的速度為m/s;若滑輪組的機械效率為70%,則額外功為J,

拉力F為N,其功率為W。

圖K11-105.[2019·達州]救援車工作原理如圖K11-11所示,當車載電機對鋼繩施加的拉力F大小為2.5×103N時,小車A恰能勻速緩慢地沿斜面上升。已知小車A的質量為1t,斜面高為2m,斜面長為5m。在小車A由水平路面被拉上救援車的過程中,鋼繩所做的有用功為J,整個裝置的機械效率為,小車A與斜面間的摩擦力大小為N。(不計車長、鋼繩重、動滑輪重、鋼繩與滑輪間的摩擦和滑輪與軸間的摩擦,g取10N/kg)

圖K11-11二、選擇題6.[2019·廣州]如圖K11-12所示,把重為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至B點的過程中,繩的拉力對甲做的功為WAB;用平行于斜面的拉力把重也為G的物體乙沿斜面從C點勻速拉至與B等高的D點,在此過程中繩的拉力對乙做的功為WCD,則斜面的機械效率為 ()圖K11-12A.WABWCD B.WCDWAB C.GH7.[2019·福建]工人用如圖K11-13所示的機械將物體勻速提升到某一高度,若物體的重力與滑輪的重力之比G物∶G滑輪=9∶1,忽略繩重與摩擦的影響,則該過程的機械效率為 ()圖K11-13A.10% B.45% C.80% D.90%8.[2019·濟寧]兩個滑輪按圖K11-14所示的方式組合,用5N的拉力F拉動繩端,使物體在5s內水平向左勻速滑動1m,物體與地面間的摩擦力為9N,下列說法正確的是 ()圖K11-14A.A是定滑輪,B是動滑輪B.拉力F做的功為5JC.拉力F的功率為1.8WD.滑輪組的機械效率為90%9.[2019·聊城]用如圖K11-15所示滑輪組提升重為100N的物體時,在10s內繩子自由端被勻速拉下6m。已知拉繩子的力F為60N,不計繩重和摩擦,則在此過程中 ()圖K11-15A.物體被提升了2m B.所做的有用功是300JC.拉力F的功率是30W D.該過程滑輪組的機械效率是55.6%10.(多選)[2019·孝感]如圖K11-16所示,用相同的滑輪組裝成甲、乙滑輪組,分別將同一重物在相等的時間內提升相同的高度,不計繩重和摩擦,則 ()圖K11-16A.甲、乙的拉力之比是3∶2 B.甲、乙繩的自由端速度之比是1∶1C.甲、乙拉力的功率之比是3∶2 D.甲、乙的機械效率之比是1∶111.(多選)[2019·北京]某同學用滑輪組提升物體,繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關系如圖K11-17中圖線a所示,物體上升的高度隨時間變化的關系如圖線b所示。已知物體的質量為450g,所用動滑輪的質量為50g,繩子自由端的拉力F為1.3N,g取10N/kg。在0~2s的過程中,下列說法中正確的是 ()圖K11-17A.繩子自由端移動的速度為5.0cm/s B.拉力F的功率為0.26WC.有用功為0.45J D.滑輪組的機械效率為90%三、實驗探究題12.[2019·綏化]圖K11-18是智慧小組“測滑輪組的機械效率”的實驗裝置。測得的實驗數據如下表。圖K11-18實驗次數物重G/N物體上升高度h/m拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3(1)實驗過程中,應豎直向上拉動彈簧測力計。

(2)第三次實驗中滑輪組的機械效率是。

(精確到0.1%)(3)分析表中實驗數據可知,同一滑輪組,物重,滑輪組的機械效率越高。

(4)若在第三次實驗中,物體上升的速度為0.1m/s,則拉力F的功率為W。

(5)創新小組也利用重為1N、2N、4N的物體進行了三次實驗,每次測得的機械效率均大于智慧小組的測量值,則創新小組測量值偏大的原因可能是。(填字母)

A.測拉力時,彈簧測力計未調零,指針指在零刻度線下方B.彈簧測力計每次拉動物體時均加速上升C.所使用的動滑輪的重力小于智慧小組的四、計算題13.[2019·襄陽]工人師傅用如圖K11-19所示的滑輪組將重為600N的貨物勻速提升了2m,做了1500J的功。(1)求滑輪組的機械效率。(2)當工人師傅用400N的拉力勻速提升其他貨物時,所做額外功占總功的15%,求此時提升貨物的重力。圖K11-1914.[2019·眉山]在一次車輛故障處置過程中,拖車所用裝置簡化為如圖K11-20所示的滑輪組。為了盡快疏通道路,交警指揮拖車只用了30s時間,便將水平路面上質量為1.5t的故障車勻速拖離了現場。若故障車被拖離的速度是5m/s,繩子自由端的拉力F是500N,地面對故障車的摩擦力為車重的0.08倍。求:(g取10N/kg)(1)拉力F在30s內所做的功。(2)整個裝置的機械效率。圖K11-2015.[2019·深圳]如圖K11-21所示,斜面長s=8m,高h=3m。用平行于斜面、大小F=50N的拉力,將重力為G=100N的物體由斜面的底端勻速拉到頂端,用時t=10s。求:(1)有用功W有用。(2)拉力做功的功率P。(3)物體受到的摩擦力f。(4)該斜面的機械效率η。圖K11-2116.[2019·泰州]如圖K11-22所示,使用杠桿提升重物,拉力F豎直向下,重物勻速緩慢上升,相關數據如下表:物重G/N拉力F/N時間t/sA端上升的豎直距離h/mB端下降的豎直距離s/m2005000.50.40.2(1)拉力所做的功。(2)拉力做功的功率。(3)此過程中,該杠桿的機械效率。圖K11-22

【參考答案】對點訓練考點1.=80080減小[解析]提升物體A時,滑輪的軸固定不動,是定滑輪;因為定滑輪相當于等臂杠桿,只能改變力的方向而不能省力,故用定滑輪拉同一物體A時,沿不同方向所用力的大小相等,所以F1=F2。物體被勻速提升,定滑輪不省力,且繩重和摩擦力不計,則拉力做功W=F1s=Gh=200N×4m=800J,拉力F1的功率P=Wt=800J10s=80W。把這個滑輪改成動滑輪使用時,在提升相同的重物時,也要把動滑輪提起,從而做額外功;由η=W有用W2.2401580%3.3Fh3Fh-GhG34.80%225[解析]由圖知n=2,拉力端移動距離s=2h,滑輪組的機械效率η=W有W總=GhFs=GhF×2h=G2F=600N2×375N=80%;拉力F的功率P=W總t5.30075%[解析]由題意可知,滑輪組做的有用功為W有用=fs=150N×2m=300J;由題意可知,n=2,則繩端移動的距離為s繩=ns=2×2m=4m,則拉力做的總功為W總=Fs繩=100N×4m=400J,則此滑輪組的機械效率為η=W有用W總×100%=300J6.省力80%7.1×10480%8.D9.B[解析]由題知,斜面長20m、高10m,則物體沿斜面向上勻速運動s=10m時,由幾何關系可知物體升高h=5m。拉力F做的總功W總=Fs=40N×10m=400J;拉力做的有用功W有用=Gh=60N×5m=300J;斜面的機械效率η=W有用W總=300J400綜合訓練1.滑輪組102.200100[解析]根據η=W有用W總×100%可得,該過程拉力做的總功W總=W有用η=由W總=Fs=F×2h可得,拉力大小為F=W總2h=忽略繩重與摩擦,則由F=12(G+G動)可得,動滑輪重G動=2F-G=2×200N-300N=3.80%多掛重物(或加潤滑油)4.2.52×1043.61.08×1042×1037.2×103[解析]該過程中做的有用功W有用=Gh=4.2×103N×6m=2.52×104J;由圖可知,n=3,鋼絲繩移動的速度v繩=nv物=n×ht=3×6m5s=3.6m/s;由η=W有用W總及W總=W額外+W有用可得,做的額外功W額外=W總-W有用=W有用η-W有用=2.52×104J70%-2.52×104J=1.08×104J;由W=Fs可得,拉力F=W總s=W總5.2×10480%103[解析]鋼繩克服小車的重力做的有用功W有用=Gh=mgh=103kg×10N/kg×2m=2×104J。鋼繩自由端移動的距離s=nh=2×5m=10m,鋼繩拉力做的總功W總=Fs=2.5×103N×10m=2.5×104J,則該裝置機械效率η=W有用W總=2×104J2.5×104J=80%。額外功W額外=W總-W有用=2.5×104J-2×104J=6.A7.D8.D9.B10.AD[解析]不計繩重及摩擦,拉力F=1n(G物+G輪),由圖知,n甲=2,n乙=3,所以甲、乙繩端的拉力分別為F112(G物+G輪),F2=13(G物+G輪),則甲、乙拉力之比F1∶F2=12(G物+G輪)∶13(G物+G輪)=3∶2,故A正確。將同一重物在相等的時間內提升相同的高度,則提升物體的速度相同,則甲、乙繩的自由端速度分別為v甲=2v,v乙=3v,所以,甲、乙繩的自由端速度之比v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3,故B錯誤。由P=WP甲∶P乙=F1v甲F2v乙=3×22×3=1∶1,故C錯誤。不計繩重及摩擦,動滑輪重相同,提升的物體重和高度相同,由W額外=G輪h、W有用=G物h可知,利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同,則拉力做的總功相同,由η=W有用W11.BC[解析]由題意結合圖線a可知,繩端移動的速度為v繩=s繩t=40cm2s=20cm/s=0.2m/s,故A錯誤;拉力F的功率為P=Wt=Fs繩t=Fv繩=1.3N×0.2m/s=0.26W,故B正確;被提升物體的重力為G=mg=0.45kg×10N/kg=4.5N,由圖線b可知,在0~2s內物體上升的高度為h=10cm=0.×0.1m=0.45J,故C正確;由圖線a可知,在0~2s內,繩端移動的距離為40cm,所以該滑輪組的機械效率為η=W有用W總=GhFs12.(1)勻速緩慢(或勻速)(2)74.1%(3)越大(越重)(4)0.54(5)C[解析](1)實驗過程中,應豎直向上勻速緩慢拉動彈簧測力計。(2)第3次實驗中,滑輪組的機械效率為η=W有用W總=GhFs=4N×0.1m1.8N×0.3m≈74.1%。(3)分析表格中的數據可知,同一滑輪組,物重越大,滑輪組的機械效率越高。(4)圖中物體和動滑輪的總重是由3段繩子承擔的,所以繩子自由端移動的速度為v繩=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s,拉力的功率為P=Fv13.解:(1)工人師傅提升貨物所做的有用功為W有用=Gh=600