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1、
命題點3 機械效率
類型1 機械效率的理解
1. 下列說法中正確的是( )
A. 功率越大的機械,機械效率一定越高
B. 一臺機器所做的功中,做的有用功越多,它的機械效率就越高
C. 做功越多的機械,機械效率越高
D. 機械效率越高的機械在總功相同時,其有用功越多
2. (2018宜昌)下列有關(guān)起重機提升貨物時機械效率的說法,正確的是( )
A. 有用功越多,機械效率越高
B. 同一起重機提起的貨物越重,機械效率越高
C. 額外功越少,機械效率越高
D. 同一起重機提起同一貨物越快,機械效率越高
類型2 機械效率的相關(guān)計算
考向一 滑輪組的機械效率
3.
2、 (2020原創(chuàng))用如圖所示的滑輪組提升物體.已知物重為1 200 N,10 s內(nèi)物體被勻速提升了2 m,已知工人在繩子末端施加的拉力是500 N,不計繩重和摩擦.下列說法中正確的是( )
第3題圖
A. 滑輪組做的有用功是1 000 J B. 動滑輪重為200 N
C. 滑輪組的機械效率為80% D. 拉力F的功率是240 W
4. (2019惠州一中二模)如圖所示滑輪組,每個滑輪重50 N,用這個滑輪組把質(zhì)量為45 kg的重物在2 s內(nèi)勻速提升2 m,不計繩重和摩擦,在2 s內(nèi)做的有用功為________ J,該滑輪組的機械效率為________,若增加所掛物體的重力,該
3、滑輪組機械效率將________(選填“變大”“變小”或“不變”)(g取10 N/kg).
第4題圖
5. (2019龍東)如圖所示,小聰用滑輪組拉動水平地面上重為500 N的物體A,使它勻速前進2 m,地面對它的摩擦力為150 N,小聰施加的拉力F=100 N(忽略繩重和滑輪重),則滑輪組做的有用功為________J,滑輪組的機械效率為________.
第5題圖
6. (2019三水區(qū)一模)如圖甲所示,重為16 N、底面積是40 cm2的物體A在拉力F的作用下,5 s內(nèi)勻速運動了0.5 m.拉力做的功隨時間變化的圖像如圖乙所示.物體A在水平桌面上運動時受到的摩擦阻力為物重
4、G的0.25倍.求:
第6題圖
(1)物體A靜止在水平地面時對地面的壓強;
(2)5 s內(nèi)拉力F對物體A做的有用功;
(3)滑輪組的機械效率.
考向二 斜面的機械效率
7. (2019常州)如圖所示,斜面高2 m、長4 m,小明用平行于斜面的拉力F,將重400 N的物體從斜面底端拉到頂端,已知拉力F=250 N.對此過程,下列結(jié)果中正確的是( )
第7題圖
A. 有用功為1 000 JB. 總功為1 600 J
C. 額外功為200 J D. 機械效率為60%
8. (2019安徽改編)用沿斜面向上大小為3.5 N的力將一個重為
5、4.9 N的物體從斜面底端勻速拉到頂端.已知斜面長為2 m,高為1 m,則該過程中拉力做功為________J,斜面的機械效率為________.
考向三 杠桿的機械效率
9. 如圖所示,一根均勻的細木棒 OC,OA=OC,B為OC的中點,在C點施力將掛在A點的重為180 N的物體勻速提升0.2 m,木棒的機械效率為90%,提升該物體做的有用功是______J,木棒重為____N(不計摩擦).
第9題圖
10. 如圖所示是一種小型千斤頂?shù)氖疽鈭D,當(dāng)手往下壓動搖臂時,能把重物抬高一段較小的距離,工人在4 s時間內(nèi)用100 N的力豎直向下壓動搖臂1 m,把1 000 N的重物勻速抬高8
6、 cm.則重物上升的速度為________m/s,人做的功為________J,千斤頂?shù)男适莀_______.
第10題圖
11. (2019泰州)如圖,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(guān)數(shù)據(jù)如下表:
物重G/N
拉力F/N
時間t/s
A端上升的豎直距離h/m
B端下降的豎直距離s/m
200
500
0.5
0.4
0.2
第11題圖
求:
(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.
類型3 測量滑輪組的機械效率
12. (2019自貢)小明和小強在測“滑輪組
7、機械效率”的實驗中組裝好如圖所示實驗裝置,他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置.
第12題圖
(1)實驗時,小明____豎直向上拉動彈簧測力計,使鉤碼升高,彈簧測力計讀數(shù)為0.5 N;同時小強也用刻度尺測出鉤碼被提升的高度為10 cm,以上測量結(jié)果準(zhǔn)確無誤,其他被測物理量和計算數(shù)據(jù)記錄如表:
鉤碼重G/N
彈簧測力計提升的高度s/m
有用功W有/J
總功W總/J
機械效率η
1
0.2
0.1
0.1
100%
(2)小明和小強通過計算得出該滑輪組機械效率為100%,它們意識到出現(xiàn)了錯誤,請你幫他倆找出錯誤的原因:_______________________
8、_________.
(3)該滑輪組的機械效率實際為________(精確到0.1%).
(4)在實驗中,若將鉤碼的重增加到6 N,則該滑輪組的機械效率將________(選填“變大”“變小”或“不變”).
參考答案及解析
命題點3 機械效率
1. D
2. B 【解析】機械效率是有用功與總功的比值,由于總功的多少不確定,所以無法判斷有用功與總功比值的大小,即機械做的有用功越多,其機械效率不一定高,A錯誤;起重機提起的貨物越重,所做的額外功基本不變,有用功在總功中所占的比重越大,它的機械效率越多,B正確;機械效率越高,說明所做有用功占總功的比值大,額外功所占總功的比值小,不
9、是做的額外功越少,C錯誤;使用起重機做功越快,說明功率越大,但機械效率與功率沒有關(guān)系,D錯誤.故選B.
3. C 【解析】根據(jù)圖示可知,n=3,W有=Gh=1 200 N×2 m=2 400 J;A錯誤;根據(jù)F=(G+G輪)可得動滑輪重:G輪=nF-G=3×500 N-1 200N=300 N,B錯誤;拉力做的總功:W總=Fs=500 N×3×2 m=3 000 J;滑輪組的機械效率:η=×100%=×100%=80%,C正確;拉力的功率:P===300 W,D錯誤.故選C.
4. 900 90% 變大 【解析】根據(jù)圖示可知,n=3,自由端移動的距離:s=3h=3×2 m=6 m;物體受到
10、的重力:G=mg=45 kg×10 N/kg=450 N;拉力做的有用功:W有用=Gh=450 N×2 m=900 J;作用在繩子自由端的拉力F=(G+G動)=×(450 N+50 N)=;滑輪組的機械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=90%;不計繩重和摩擦,動滑輪重力一定,滑輪組提起的物重越大,有用功越多,但額外功不變,所以機械效率越高.
5. 300 75% 【解析】物體勻速前進,所以有平衡力T=f,則W有= Ts=fs =150 N×2 m=300 J;由圖知動滑輪上繩子的有效股數(shù)n=2,拉力F=100 N,則W總=Fns,η=×100%=×100%=×100
11、%=75%.
6. 解:(1)物體A靜止在水平地面時對地面的壓力:F=G=16 N,物體對地面的壓強:p===4 000 Pa;
(2)物體受到的摩擦力:F=0.25G=0.25×16 N=4 N,物體勻速運動,5 s內(nèi)做的有用功:W有=Fs=4 N×0.5 m=2 J;
(3)由圖乙所示圖像可知,在5 s內(nèi)拉力做的功W總=2.5 J,滑輪組的機械效率:η=×100%=×100%=80%.
7. C 【解析】小明對物體做的有用功是:W有=Gh=400 N×2 m=800 J,A錯誤;對物體做的總功是:W總=Fs=250 N×4 m=1 000 J,B錯誤;此過程中的額外功是:W額=W總
12、-W有用=1 000 J-800 J=200 J,C正確;此斜面的機械效率為:η=×100%=×100%=80%,D錯誤.故選C.
8. 7 70% 【解析】拉力做功為W=Fs=3.5 N×2 m=7 J;拉力做的有用功W有=Gh=4.9 N×1 m=4.9 J,斜面機械效率η=×100%=×100%=70%.
9. 36 10 【解析】提升物體做的有用功W有用=Gh=180 N×0.2 m=36 J;將物體勻速提升0.2 m時,木棒的重心B上升的高度為0.4 m;克服木棒重力做的功為額外功,W總===40 J,則W額外=G0h0=W總-W有用=40 J-36 J=4 J,故G0===10
13、 N.
10. 0.02 100 80% 【解析】由題知,4 s時間內(nèi)重物被勻速抬高h=8 cm,所以重物上升的速度:v===0.02 m/s;所做的有用功:W有=Gh=1 000 N×0.08 m=80 J,人做的功是總功:W總=Fs=100 N×1 m=100 J,所以千斤頂?shù)臋C械效率:η=×100%=×100%=80%.
11. 解:(1)拉力所做的功:W=Fs=500 N×0.2 m=100 J
(2)拉力做功的功率:P===200 W
(3)杠桿的機械效率:η=×100%=×100%=×100%=80%
12. (1)勻速 (2)由圖示知滑輪組承重繩子的股數(shù)n=3,所以彈簧
14、測力計提升的高度應(yīng)該為s=nh=3×0.1 m=0.3 m,表中數(shù)據(jù)錯誤. (3)66.7% (4)變大
【解析】(1)小明在進行實驗時,應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計,此時繩子的拉力等于測力計示數(shù).
(2)由圖所示滑輪組可知,滑輪組承重繩子的有效股數(shù)n=3;已知鉤碼上升高度h=0.1 m,則彈簧測力計移動距離應(yīng)為s=nh=3×0.1 m=0.3 m,對比表中實驗數(shù)據(jù)彈簧測力計移動距離為0.2 m,可知彈簧測力計移動距離計算錯誤,從而導(dǎo)致了滑輪組機械效率計算錯誤.
(3)滑輪組的機械效率:η=×100%=×100%=×100%≈66.7%.
(4)提升的鉤碼重增加到6 N,有用功增加,有用功在總功中的比重增大,則該滑輪組的機械效率將變大.
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