山東省樂(lè)陵市八年級(jí)物理下冊(cè) 12.3機(jī)械效率 特殊情況導(dǎo)學(xué)案 （新版）新人教版.doc

機(jī)械效率專(zhuān)題五 特殊情形的機(jī)械效率1如圖所示，用滑輪組拉著重1000N的物體A沿水平地面以0.5m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)了6s，物體受到地面的摩擦力是200N，拉力F是125N，則（1）拉力F做的有用功為_(kāi)J；（2）該滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)；（3）拉力F的功率為_(kāi)W。【答案】600J， 80%， 125W?！倦y易】較易【考點(diǎn)】功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】（1）W有=fs=fv物t=200N0.5m/s6s=600J。（2）物體由兩根繩子承擔(dān)，拉力移動(dòng)的距離s=2s，=W有/W總= fS/ F2S= f/2F=200N/2125N=80%（3）P=Fv繩=F2v物=125N20.5m/s=125W2如圖所示，用滑輪組拉著重為600N的物體沿水平方向向右勻速移動(dòng)了8m，拉力F做的功為1280J，(不計(jì)繩重和摩擦)。（1）拉力的大小為_(kāi)N；（2）若動(dòng)滑輪重為12N，機(jī)械效率為_(kāi)?！敬鸢浮?0N，92.5%【難易】較易【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】（1）拉力通過(guò)的距離：s=nh=28m=16m由W=Fs得F=W/s=1280J/16m=80N（2）W額=G動(dòng)h=12N8m=96J，W額=W總-W有=1280J-96J=1184J=W有/W總=1184J/1280J=92.5%3如圖所示，用一滑輪組拉著一只木塊P沿水平面以0.5m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為4N，若每只滑輪重1N，忽略繩重與軸間的摩擦，則該滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)，在2s內(nèi)拉力F做的功為_(kāi)J?！敬鸢浮?0%；5【難易】較易【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】每只滑輪重1N，有2段繩子在拉木塊，故拉力F=1/2（F物+G動(dòng)）=1/2（4N+1N）=2.5N，機(jī)械效率=W有/W總=F物S物/F拉S拉= 1/2F物/F拉=0.54N2.5N=80% 2s內(nèi)拉力移動(dòng)距離S拉=2S木=2V木t=20.5m/s2s=2m，故拉力做功W拉=F拉S拉=2.5N2m=5J 4如圖所示，用一滑輪拉著一只物體A沿豎直方向以0.4m/s的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)拉力F的大小為100N,物體A的重力為40N，忽略繩重與軸間的摩擦，則該滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)，滑輪的重力為_(kāi)N，滑輪移動(dòng)的速度為_(kāi)m/s，拉力的功率為_(kāi)W。【答案】80%；20；0.2；20【難易】較易【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】=W有/W總=G物h物/F拉S拉= 2G物/F拉=40N2100N=80% ，對(duì)動(dòng)滑輪做受力分析得2GA+G動(dòng)=F拉，故G動(dòng)=F拉-2GA=100N-240N=20N，v輪=1/2vA=0.50.4m/s=0.2m/s，拉力的功率P=F拉v輪=100N0.2m/s=20W。5如圖所示，用一滑輪拉著一只物體A沿豎直方向勻速向上運(yùn)動(dòng)10m，物體A的重力為30N，滑輪重力為15N，忽略繩重與軸間的摩擦，則拉力F的大小為_(kāi)N，該滑輪的機(jī)械效率為_(kāi)，拉力做的功為_(kāi)J。【答案】75；80%；375?！倦y易】較易【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】 對(duì)動(dòng)滑輪做受力分析得2GA+G動(dòng)=F，故F =G動(dòng)2GA=15N230N=75N，=W有/W總=GAh物/F拉S拉= 2GA/F拉=30N275N=80% s拉=1/2sA=0.510m=5m，拉力F做的功W=Fs=75N5m=375J。6如圖所示，重為30N的物體A在拉力F=10N的作用下，以0.2m/s的速度在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體A與地面間的摩擦力為4N，則拉力的功率P= _W，該裝置的機(jī)械效率=_?！敬鸢浮?0；80%。【難易】較易【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】v輪=1/2vA=0.50.2m/s=0.1m/s，拉力的功率P=F拉v輪=10N0.1m/s=10W。=W有/W總=fAsA /FS拉= 2fA/F=4N210N=80% 7如圖所示，物體A的質(zhì)量m=10kg，在拉力F的作用下，物體A以0.2m/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為15N，忽略滑輪、彈簧測(cè)力計(jì)和繩子所受的重力，并且繩子足夠長(zhǎng)，此滑輪的機(jī)械效率為75%，則物體A與水平面間摩擦力f的大小為_(kāi)N；拉力F的大小為_(kāi)N；物體A運(yùn)動(dòng)5s的過(guò)程中，拉力F所做的功_J?！敬鸢浮?5；40；20.【難易】較易【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)示數(shù)為15N，而同一段繩子的拉力相等，故f=15N；=W有/W總=fAsA /FS拉= 2fA/F=75% ，帶入數(shù)值得F=40N；物體A運(yùn)動(dòng)5s的過(guò)程中，sA=vAt=0.2m/s5s=1m，拉力F所做的功W=Fs=F0.5sA=40N1m2=20J。8如圖所示，滑輪組在拉力F1=45N的作用下，拉著物體A以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，繩子的伸長(zhǎng)及滑輪的摩擦不計(jì)，拉力F1的功率為P1；用該滑輪組拉著物體B以1.5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所用拉力F2的功率為P2，滑輪組的機(jī)械效率為75%；已知P1：P2=3：2，則物體B做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力為_(kāi) N?！敬鸢浮?5N【難易】中等【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】根據(jù)滑輪組的結(jié)構(gòu)，向右的拉力F1與向左的三段繩子拉力平衡，則F1的速度為3m/s3=1m/s，功率P1=F1v=45N1m/s=45W，P1：P2=3：2，P2=2/3P1=2345W=30W，物體B的速度為1.5m/s，拉力F2的速度為1.5m/s3=0.5m/s，則拉力F2=P2/v=30W0.5m/s=60N，設(shè)拉力移動(dòng)的距離為L(zhǎng)，則阻力f移動(dòng)的距離為3L，=W有/W總=3fL/F2L=75%，帶入數(shù)值，解得，阻力f=15N。9如圖所示，用滑輪組拉重400N的物體A沿水平方向以0.02m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，滑輪組的機(jī)械效率為80%。運(yùn)動(dòng)中物體A受到地面的摩擦阻力為200N，人對(duì)地面的壓強(qiáng)為20000pa。不計(jì)繩重、滑輪摩擦，地面上的定滑輪與動(dòng)滑輪相連的繩子沿豎直方向，人對(duì)繩子的拉力與地面的壓力始終豎直向下且在同一直線上。已知人于地的接觸面積為300cm2，則繩子自由端受到的拉力的大小是_ N，人的重力為_(kāi) N，繩子自由端運(yùn)動(dòng)的速度是_ m/s，動(dòng)滑輪重為_(kāi) N?！敬鸢浮?25N，725N，0.04m/s，50N?！倦y易】中等【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】由P=F/s得人對(duì)地面的壓力F=PS=20000Pa300cm2=20000Pa 310-2m2=600N=W有/W總=fL/2F拉L=80%，帶入數(shù)值，解得，F(xiàn)拉=125N。對(duì)人來(lái)說(shuō)，重力=繩子的拉力對(duì)地面的壓力，即G=F拉F壓= 125N600N=725N。因?yàn)楸狙b置中有一只是動(dòng)滑輪，省一半的力，費(fèi)一倍的距離，因此，繩子自由端移動(dòng)的速度應(yīng)為物體移動(dòng)速度的2倍，即v繩=2v物=0.02m/s2=0.04m/s人對(duì)繩子的拉力F拉=125N，則動(dòng)滑輪的重G輪=2F拉-f=250N-200N=50N。10如圖所示裝置，重為100N的物體B，在足夠深的水中勻速下沉，通過(guò)滑輪組拉著中600N的物體A沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，在4s內(nèi)物體A移動(dòng)了0.8m，已知B=5水，動(dòng)滑輪重12N，不計(jì)繩重及滑輪與繩之間的摩擦（取g=10N/kg）AB對(duì)繩的拉力是20NBB對(duì)繩的拉力的功率是16WCA物體受摩擦力為148ND滑輪組的機(jī)械效率為90%?！敬鸢浮緾【難易】較難【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】（1）由平衡條件可得：F拉B+F浮=GB，GB=BgVB=5水gVB=100N，F(xiàn)浮=水gVB，解得：F拉B=80N，A錯(cuò)；速度vA=s/t=0.8m/4s=0.2m/s，vB=2vA=0.4m/s，功率PB=F拉BvB=80N0.4m/s=32W，B錯(cuò)；（2）2F拉B=F拉A+G動(dòng)，G動(dòng)=12N，F(xiàn)拉B=80N，解得：F拉A=148N，因?yàn)锳做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以fA=F拉A=148N，C對(duì)；=W有/W總100%=F拉As/F拉B2s100%=148N80N2100%=92.5%，D錯(cuò)。11如圖所示裝置，物體B放在水平桌面上，物體A通過(guò)滑輪組拉住物體B，此時(shí)物體B保持靜止。小明用豎直向下大小為2N的力F1拉重為1N物體A時(shí)，物體B以0.06m/s的速度水平勻速向右運(yùn)動(dòng)；小明只用水平向左的拉力F2拉物體B時(shí)，物體A以0.3m/s的速度勻速上升。不計(jì)輪重、繩重和軸摩擦，則下列判斷正確的是A物體B受到的滑動(dòng)摩擦力大小為6NB水平向左拉物體B時(shí)，拉力F2功率為1.2WC水平向左拉物體B時(shí)，拉力F2的大小為10ND用力F1豎直向下拉物體A時(shí)，物體A重力的功率為0.02W【答案】B【難易】較難【考點(diǎn)】受力分析；摩擦力、拉力、功率的計(jì)算；二力平衡條件的應(yīng)用【解析】由滑輪組的結(jié)構(gòu)看出，n=3，則s=3h；當(dāng)保持靜止時(shí)，B所受的摩擦力f =3GA=3N，A錯(cuò)誤；當(dāng)B水平勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，f=3（F1+GA）=3（2N+1N）=9N；水平向左拉物體B時(shí)，F(xiàn)2-f=3GA；所以F2=3GA+f=31N+9N=12N，C錯(cuò)誤；水平向左拉物體B時(shí)， B的移動(dòng)速度為vB=vA/3=（0.3m/s）/3=0.1m/s；拉力F2功率為P2=F2vB=12N0.1m/s=1.2W，B正確；用力F1豎直向下拉物體A時(shí)，物體A重力的功率為PA=GAv=1N30.06m/s=0.18W；故D錯(cuò)誤。此題應(yīng)選B。12如圖所示裝置，物體B是密度為5103kg/m3，體積為2dm3的金屬塊，它在水中勻速下沉?xí)r，通過(guò)滑輪組拉著重180N的物體A在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)用一個(gè)水平向左的力F1拉物體A，使物體B在水中勻速上升（物體B未露出水面）時(shí)，拉力F1的功率P1，滑輪組的機(jī)械效率為1；把物體把B換成密度是9 103kg/m3，體積是1.25dm3的金屬塊C后，使物體C在水中勻速上升（物體C未露出水面），用另一個(gè)水平向左的力F2拉物體A， 拉力F2的功率P2，在3s內(nèi)使物體B勻速上升0.9m，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為2。已知：兩次拉力F1F2=1011。(不計(jì)繩重、滑輪組裝置的摩擦及水中的阻力，g取10N/kg。)則AG動(dòng)=10N B1 / 2=2 4/ 25Cf =20N DP2=22W【答案】B【難易】較難【考點(diǎn)】受力分析；功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算【解析】A、知道物體B的密度和體積，利用重力公式和密度公式求物體B的重力，再利用阿基米德原理求浸沒(méi)在水中受到的浮力，由題知，A勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)繩重和摩擦，A受到的摩擦力f=（GB-F浮B+G動(dòng)）/3，當(dāng)用一個(gè)水平向左的力F1拉物體A，使物體B在水中勻速上升，F(xiàn)1-f=（GB-F浮B+G動(dòng)）/3，可得F1=2f=(2/3)（80N+G動(dòng)）；當(dāng)把物體把B換成金屬快C后，使物體C在水中勻速上升，F(xiàn)2-f=（GC-F浮C+G動(dòng)），可得F2=（100N+G動(dòng)）+f，由于F1：F2=10：11，即（80N+G動(dòng)）：（180N+2G動(dòng)）=10：11，可求動(dòng)滑輪重；B、1=，2=，可求1：2；C、求出了動(dòng)滑輪重，可求f=（GB-F浮B+G動(dòng)）；D、在3s內(nèi)使物體B勻速上升0.9m，求出物體B上升速度，則物體A的速度vA=3vB，求出F2，利用P=Fv求P2解：A、物體B的重力：GB=BVBg=5103kg/m3210-3m310N/kg=100N，在水中受到的浮力：F浮B=水VBg=1103kg/m3210-3m310N/kg=20N，由題知，A勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)繩重和摩擦，f=（GB-F浮B+G動(dòng)）=（100N-20N+G動(dòng)）=（80N+G動(dòng)），當(dāng)用一個(gè)水平向左的力F1拉物體A，使物體B在水中勻速上升，F(xiàn)1-f=（GB-F浮B+G動(dòng)）=（100N-20N+G動(dòng)）=（80N+G動(dòng)），F(xiàn)1=2f=（80N+G動(dòng)），1=把物體把B換成金屬快C后，使物體C在水中勻速上升，物體C的重力：GC=CVCg=9103kg/m31.2510-3m310N/kg=112.5N，在水中受到的浮力：F浮C=水VCg=1103kg/m31.2510-3m310N/kg=1.25N，F(xiàn)2-f=（GC-F浮C+G動(dòng)）=（112.5N-11.25N+G動(dòng)）=（100N+G動(dòng)），F(xiàn)2=（100N+G動(dòng)）+f=（100N+G動(dòng)）+（80N+G動(dòng)）=（180N+2G動(dòng)），2=F1：F2=10：11，即（80N+G動(dòng)）：（180N+2G動(dòng)）=10：11，解得：G動(dòng)=20N，B、1=2=1：2=24：25，故B正確；C、f=（GB-F浮B+G動(dòng)）=（100N-20N+G動(dòng)）=（80N+G動(dòng)）=（80N+20N）33.3N，故C錯(cuò)；D、在3s內(nèi)使物體B勻速上升0.9m，vB=0.9m/3s=0.3m/s，物體A的速度：vA=3vB=30.3m/s=0.9m/s，F(xiàn)2=（180N+220N）=220/3N，P2=F2vA=220/3N0.9m/s=66W，故D錯(cuò)故選B13如圖所示，豎直固定的測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)滑輪組，滑輪組下端掛有物體B，滑輪組繩的末端通過(guò)定滑輪沿水平方向與物體A相連。此時(shí)物體A在繩的水平拉力作用下向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為450N；在物體B下加掛重為60N的物體C后，用水平向右的力F拉動(dòng)物體A使其沿水平桌面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體B上升的速度大小為5cm/s。已知每個(gè)滑輪重均為50N，若不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，g取10N/kg，則下列說(shuō)法中正確的是A物體A所受滑動(dòng)摩擦力大小為100NB水平向右的力F的大小為400NC物體B所受重力為400ND拉力F做功的功率為63W【答案】D【難易】較難【考點(diǎn)】受力分析，滑輪組省力關(guān)系，功率的計(jì)算(1)當(dāng)物體A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)定滑輪受力分析：450N=50N+2/3（50N+GB）即B的重力：GB=550N；則A物體所受摩擦力為f=F=1/3（G輪+G動(dòng)）=1/3（50N+550N）=200N（2）當(dāng)用水平向右的力F拉動(dòng)物體A使其沿水平桌面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)物體A受力分析得： F = F”+f=1/3（50N+60N+550N）+200N=420N；因?yàn)锽上升的速度為0.05m/s，所以A的速度為vA=30.05m/s=0.15m/s，P=Fv=420N0.15m/s=63W。14如圖所示，用24N的水平拉力F拉滑輪，可以使重20N的物體A以0.2m/s的速度在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)。物體B重10N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5N且不變。若不計(jì)輪重、彈簧測(cè)力計(jì)重、繩重和軸摩擦，則下列說(shuō)法中正確的是（多選）A地面受到的摩擦力為7NB滑輪移動(dòng)的速度為0.4m/s C水平拉力F的功率為4.8W D在2s內(nèi)繩子對(duì)物體A所做的功為4.8J【答案】AD【難易】較難【考點(diǎn)】受力分析；摩擦力、拉力、功率的計(jì)算【解析】物體A受到向左的拉力等于地面的摩擦力f地加上B的摩擦力fB，又F左=1 /2 F=1/ 2 24N=12N，而fB=5N，所以f地=F左-fB=12N-5N=7N，故A正確；滑輪移動(dòng)的速度v輪=1 /2 V物=1 /2 0.2m/s=0.1m/s，故B錯(cuò)；拉力做功功率P=Fv=24N0.1m/s=2.4W，故C錯(cuò)；s=vt=0.2m/s2s=0.4m，對(duì)A做功：W=F左s=12N0.4m=4.8J，故D正確。此題應(yīng)選AD。15如圖所示，聰明愛(ài)玩的小亮將一個(gè)滑輪固定在豎直墻壁上，另一個(gè)固定在自己的滑板車(chē)上，用繩子將兩個(gè)滑輪組裝成滑輪組。小亮站在滑板車(chē)上拉動(dòng)手中的繩子，他用10N的拉力在3s內(nèi)，使自己和滑板車(chē)一起沿水平地面勻速向墻運(yùn)動(dòng)了1.2m?；喼?、軸摩