长沙八年中考分类汇编简单机械课时2滑轮机械效率 7页

第一部分 教材知识梳理 第十讲 简单机械 课时2 滑轮 机械效率 ‎ 命题点1 ‎1. (2014长沙24题3分)甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是 ( )‎ 第1题图 A. 若G1＝G2，则拉力做的总功相同 B. 若G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 C. 若G1＞G2，则拉力做的有用功相同 D. 用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 ‎2. (2013长沙32题6分)用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100 N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，由图可知动滑轮重为______N，当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是______N，滑轮组的机械效率为________．(不考虑绳重和摩擦)‎ 第2题图 ‎3. (2017长沙38题6分)如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10 s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1 m，已知拉力F为400 N，建筑材料的重力G为900 N，求这个过程中：‎ 第3题图 ‎(1)绳子自由端移动的距离；‎ ‎(2)此滑轮组的机械效率；‎ ‎(3)拉力F的功率．‎ ‎4. [2010长沙39(3)(4)题4分]2010年5月18日国际博物馆日，广东南澳海域的“南澳Ⅰ号”水下考古发掘现场，成为了本年度由国家文物局主办的“文化遗产博览月”开幕地点．如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片．问：‎ ‎(3)已知动滑轮及附属部件的总重为3 000 N，将一重为4 000 N的货箱匀速打捞出水面时，每根钢绳的拉力F为多大？‎ ‎(4)若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为5 000 N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少？(不计摩擦和钢绳重)‎ 第4题图 考向拓展 ‎(2009长沙)小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2 000 N的物体A在3 s内沿水平方向匀速移动了6 m，若A所受地面的摩擦力Ff＝600 N，小强所用拉力F＝250 N，则拉力F的功率为________W，该装置的机械效率是__________．‎ 考向拓展图 命题点2 简单机械的综合计算 ‎5.[2014长沙39(2)(3)题6分]如图是一个上肢力量健身器的示意图，D是动滑轮，配重A的质量为140 kg，底面积是8.0×10－2 m2，杠杆EH可绕固定点O在竖直平面内转动，且OE∶OH＝1∶2，假定运动员体重是600 N，一只脚板与地面的接触面积为2.0×10－2 m2，(不计杠杆重、绳重及摩擦；取g＝10 N/kg)．问：‎ ‎(2)当人将配重A匀速提升0.2 m时，人做功340 J，动滑轮重为多少？‎ ‎(3)当配重A和人对地面的压强相等且杠杆在水平位置平衡时，人对绳的拉力为多大？‎ 第5题图 命题点3 测量斜面的机械效率 ‎6. (2011长沙35题6分)如图所示是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置．‎ ‎(1)请计算斜面坡度为60°时的机械效率．‎ ‎(2)请你根据实验数据推导下列的结论：‎ 斜面 斜面粗 物重 斜面高 斜面长 有用功 总功 机械效 坡度 糙程度 G(N)‎ 度h(m)‎ 沿斜面拉 力F(N)‎ L(m)‎ W有(J)‎ W总(J)‎ 率η(%)‎ ‎30°‎ 粗糙 ‎0.5‎ ‎0.20‎ ‎0.35‎ ‎0.4‎ ‎0.10‎ ‎0.14‎ ‎71.4‎ ‎60°‎ 粗糙 ‎0.5‎ ‎0.28‎ ‎0.45‎ ‎0.4‎ ‎0.14‎ ‎0.18‎ 结论1：沿粗糙程度相同的斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面坡度越__________，拉力越小．‎ 结论2：在粗糙程度相同的条件下，斜面坡度越大，机械效率越________．‎ 第6题图 ‎(3)如果你是一位建筑设计师，需要设计一幢老年人俱乐部的大楼，受上述实验的启发，在设计楼梯时，你会把楼梯设计得较______(选填“缓”或“陡”)些．‎ 答案 ‎1. B　【解析】当利用甲、乙两滑轮组将重物提升到相同的高度时，如果G1＝G2，则有用功相等，而乙装置用了2个动滑轮，故乙比甲做的额外功大，因为总功等于有用功与额外功之和，则乙图中做的总功大于甲图做的总功，A错误；机械效率等于有用功与总功的比值，乙图中做的总功大于甲图做的总功，则甲的机械效率大于乙的机械效率，B正确；如果G1 ＞G2，则甲中做的有用功大于乙，C错误；对于同一滑轮组而言，机械效率并不是固定不变的，它与被提升的重物重力有关，被提升物体的重力越大，机械效率越大，D错误．故选B.‎ ‎2. 100　250　80%　【解析】当被提升的货物G＝100 N时，机械效率η＝50%，此时根据公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝50%，可以解得 F＝100 N，在不计绳子重和摩擦时，根据公式F＝(G物＋G动)＝(100 N＋G动)＝100 N，解得G动＝100 N；当运送4件货时，G物′＝400 N，此时F′＝(G物′＋G动)＝×(400 N＋100 N)＝250 N，根据公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%.‎ ‎3. 解：(1)绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×1 m＝3 m ‎(2)滑轮组机械效率 η＝×100%＝×100%＝×100%＝75%‎ ‎(3)拉力的功率P＝＝＝＝120 W ‎4. 解：(3)钢绳的拉力F＝(G货＋G动)＝(4 000 N＋3 000 N)＝1 750 N ‎(4)讨论：若钢绳的最大拉力F1为5 000 N时，此装置的机械效率可达最高．设此时提起货箱的个数为n，对动滑轮及附属部件和货箱进行受力分析可得4F1＝nG货＋G动，即4×5 000＝4 000 n＋3 000解得n＝4.25，因货箱不可分割，取n＝4‎ 即当一次提起4个货箱时，此装置的机械效率可达最高，此时滑轮组提起货箱的总重力 G＝4G货＝1.6×104 N W有＝Gh＝1.6×104×h＝1.6×104 h 此时拉力F2＝(G＋G动)＝4 750 N 绳子自由端移动的距离s＝4 h W总＝F2s＝4 750×4 h＝1.9×104 h 此装置的机械效率η＝＝×100%＝84.2%‎ ‎【考向拓展】‎ ‎1 500　80%　【解析】题图中动滑轮由三股绳子拉动，物体A在3 s内移动6 m，拉力F在3 s内移动6 m×3＝18 m，拉力做功W总＝Fs＝250 N×18 m＝4 500 J，拉力做功的功率P＝＝＝1 500 W；有用功W有用＝fsA＝600 N×6 m＝3 600 J，该装置的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%.‎ ‎5. 解：(2)因不计杠杆重、绳重及摩擦，则人做的功等于提升配重A和动滑轮D所做的功之和，即W＝GAh＋G动h G动＝＝＝300 N ‎(3)对人、配重、动滑轮进行受力分析，其受力示意图如下 由于人、配重、动滑轮受力平衡，因此FN＝G人－FH　①‎ FAN＝GA－F绳　②‎ F绳＝2FE－G动　③‎ 将③代入②得FAN＝GA＋G动－2FE　④‎ 由于配重A和人对地面的压强相等，且SA＝2S人 由p＝得FA′＝2F人′　⑤‎ 由于杠杆在水平位置平衡，且OE∶OH＝1∶2‎ 由杠杆平衡条件得FE＝2FH　⑥‎ 因为人、配重对地面的压力和地面对它们的支持力互为作用力，因此FAN＝FA′，FN＝F人′　⑦‎ 由①④⑥⑦得GA＋G动－2FE＝2(G人－FH)　⑧‎ 将⑥代入⑧得FH＝＝＝250 N ‎6. (1)77.8　(2)小　大　(3)缓 ‎【解析】(1)根据η＝×100%＝×100%≈77.8%，求得斜面此时的机械效率；(2)由表中的数据可看出拉动同一物体时，斜面坡度越小，拉力越小；坡度越大，机械效率越大；(3)设计一幢老年人俱乐部的大楼，为了便于老年人行走，根据上面的结论，楼梯的设计得(较)缓一些．‎