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- 2021-11-07 发布
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机械效率
(限时:30分钟)
一、选择题
1.[2019·海安县一模]小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时,有以下猜想:
猜想A:可能与悬挂重物位置有关;
猜想B:可能与物体的质量有关。
为此设计了以下三个方案:
图K16-1
(1)如图K16-1所示,在A处悬挂质量不同的钩码。
(2)在A、B两处悬挂质量不同的钩码。
(3)在A、B两处悬挂质量相同的钩码。
下列说法正确的是 ( )
A.(1)方案能探究猜想A
B.(2)方案能探究猜想B
C.(3)方案能探究猜想A
D.(3)方案能探究猜想B
2.[2019·宜昌]如图K16-2所示的吊车有大、小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是 ( )
图K16-2
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快的机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
7
3.[2019·福建]工人用如图K16-3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=9:1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为 ( )
图K16-3
A.10% B.45% C.80% D.90%
4.[2019·新疆]用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组甲和乙,分别匀速提升同一重物时,滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%,不计绳重和摩擦,滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为 ( )
A.4∶3 B.3∶4
C.5∶4 D.4∶5
5.[2019·长春]如图K16-4所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将物体A、B匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)。下列判断正确的是 ( )
图K16-4
A.两滑轮组绳端移动的距离相等
B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
6.[2019·绵阳]如图K16-5所示,斜面长20m、高10m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力,在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中( )
图K16-5
A.斜面的机械效率是66.7%
B.斜面的机械效率是75%
C.该同学对物体做功的功率是10W
7
D.该同学对物体做功的功率是30W
二、填空题
7.[2019·宿迁一模]工人用一根杠杆提升一桶油,他用250N竖直向下的拉力拉过1.2m,油桶上升30cm,若杠杆的机械效率为90%,则油桶重为 N。
8.[2019·娄底]既可以省力,又可以改变用力方向的滑轮是 (选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”);利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功,其中额外功是 J。
9.[2019·安徽]用沿斜面向上大小为3.5N的力将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为2m、高为1m,则该过程中斜面的机械效率为 。
10.[2019·怀化]如图K16-6所示,用滑轮组将重为100N的物体匀速提升3m,拉力F所做的总功为400J。则在这个过程中拉力F做了 J的有用功,该滑轮组的机械效率是 。
图K16-6
11.[2019·龙东]如图K16-7所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A,使它匀速前进2m,地面对它的摩擦力为150N,小聪施加的拉力F=100N(忽略绳重和滑轮重),则滑轮组做的有用功为 J,滑轮组的机械效率为 。
图K16-7
三、计算题
12.[2019·徐州]工人用杠杆将重为180N的物体匀速提升0.5m,做了100J的功。求:
(1)提升物体做的有用功。
(2)杠杆的机械效率。
7
13.[2019·苏州]如图K16-8所示,利用动滑轮提升货物。在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下,重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m。求:
(1)有用功W有用。
(2)拉力F的功率P。
(3)此过程中动滑轮的机械效率η。
图K16-8
四、实验探究题
14.[2019·淄博]在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率,要从探究影响机械效率的因素出发,寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用如图K16-9甲、乙所示装置进行实验,并把数据记录在下表中。
图K16-9
实验
次数
滑轮
材质
钩码
重G/N
钩码被提升的高度h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动的距离s/m
总功
W总/J
机械
效率η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
7
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组一定时,提升的钩码 ,机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与 有关。
③比较 两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验是利用图 的装置完成的,判断依据是 。
⑤利用图甲的装置,把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起,滑轮组的机械效率为 。可见如果没有刻度尺,只有弹簧测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验时发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用 的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明:额外功越小,有用功越接近总功;进一步推理得出:假如没有额外功,有用功等于总功;可见使用任何机械都 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。
A.焦耳定律 B.牛顿第一定律
C.阿基米德原理 D.欧姆定律
7
【参考答案】
1.C
2.A [解析]用吊车吊起重物时,克服吊钩的重力和摩擦力所做的功为额外功,所以吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高,故A正确;吊车的机械效率与吊起货物的速度和高度无关,故B、D错误;每次吊起的货物越少,机械效率越低,故C错误。
3.D 4.B
5.D [解析]由图可知,滑轮组绳子的有效股数n甲=3,n乙=2,则s甲=3h,s乙=2h,则两滑轮组绳端移动的距离不相等,故A错误。已知物体受到的重力GA>GB、上升的高度相同,根据W有用=Gh可知,甲滑轮组的有用功比乙的多,故B错误。由以上分析可知,W有用甲>W有用乙,已知滑轮组的机械效率η甲<η乙,由η=W有用W总×100%可得,甲滑轮组的总功比乙的大,已知时间相同,由P=Wt可知,甲滑轮组的总功率比乙的大,故C错误。忽略绳重和摩擦,由η=W有用W总×100%=GhFs×100%=GG+G动×100%可得,η甲=GAGA+G动甲×100%,η乙=GBGB+G动乙×100%,因为GA>GB,η甲<η乙,所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重,故D正确。
6.B [解析]由题知,斜面长20m、高10m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时,由几何关系可知物体升高h=5m。拉力F做的总功W总=Fs=40N×10m=400J;拉力做的有用功W有用=Gh=60N×5m=300J;斜面的机械效率η=W有用W总×100%=300J400J×100%=75%,故A错误,B正确。该同学对物体做功的功率P=W有用t=300J20s=15W,故C、D错误。
7.900
8.滑轮组 10
9.70%
10.300 75%
11.300 75%
12.解:(1)有用功W有用=Gh=180N×0.5m=90J。
(2)杠杆的机械效率η=W有用W总×100%=90J100J×100%=90%。
13.解:(1)有用功W有用=Gh=400N×5m=2000J。
(2)拉力F做的总功为
W总=Fs=F·nh=250N×2×5m=2500J,
根据W=Pt可得,拉力F的功率P=W总t=2500J20s=125W。
(3)动滑轮的机械效率η=W有用W总×100%=2000J2500J×100%=80%。
14.(1)①越重 ②滑轮的材质 ③2和3
7
④乙 图乙是定滑轮,不省力也不省距离
⑤80%
(2)减小斜面的粗糙程度
(3)不省功 B
7
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