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文檔簡(jiǎn)介
12.3機(jī)械效率(專題訓(xùn)練)【十大題型】
4頂發(fā)嚶僧物
一.有用功和額外功(共6小題)
二.機(jī)械效率的概念(共3小題)
三.機(jī)械效率的大小比較(共6小題)
四.功的原理(共6小題)
五.機(jī)械效率的計(jì)算(共6小題)
六.增大或減小機(jī)械效率的方法(共4小題)
七.滑輪(組)的機(jī)械效率(共10小題)
八.斜面的機(jī)械效率(共7小題)
九.斜面機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)(共4小題)
一十.杠桿機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)(共3小題)
一專項(xiàng)發(fā)型荊珠
有用功和額外功(共6小題)
1.(2023春?花溪區(qū)校級(jí)月考)用一個(gè)滑輪勻速提升重物,重物移動(dòng)的距離和繩子自由端豎
直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像如圖所示。若物體的重力為80N,作用在繩子自由
端的拉力F為45No關(guān)于這一過程下列說法正確的是()
A.該滑輪在這一工作過程是定滑輪
B.繩子末端移動(dòng)的速度是2.5cm/s
C.動(dòng)滑輪重10N
D.克服物體重力所做的有用功是8J
【答案】D
【解答】解:A、由物體的重力為80N,作用在繩子自由端的拉力F為45N可知,F(xiàn)<G,
因?yàn)槎ɑ啿皇×?,所以該滑輪在這一工作過程不是定滑輪,故A錯(cuò)誤;
B、由圖像可知,繩子末端移動(dòng)的速度v=亙=2NL=5cm/s=0.05m/s,故B錯(cuò)誤;
t4s
C、由以上分析知,用一個(gè)動(dòng)滑輪勻速提升重物,則n=2,在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r,nF=G
物+G動(dòng),解得,G動(dòng)=2F-G物=2X45N-80N=10N,故C錯(cuò)誤;
D、由重物移動(dòng)的距離和繩子自由端豎直移動(dòng)的距離,由圖像可知,繩子移動(dòng)距離s=20cm,
則物體上升高度h=10cm=0.1m,克服物體重力所做的有用功W=Gh=8ONXO.lm=8J,
故D正確。
故選:D。
2.(2023?龍崗區(qū)校級(jí)開學(xué))小紅用如圖所示的滑輪向左勻速拉動(dòng)物體A,下列說法正確的
是()
<—A
■,\WW\WW\\\\xWWWx'\\W>\xl\xxx\x
A.物體重力做的功是有用功
B.拉力Fi做的功是額外功
C.拉力F做的功是總功
D.克服物體受到的摩擦力做的功是總功
【答案】C
【解答】解:
AD、由圖知,是水平使用動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體,物體沒有沿重力方向移動(dòng)距離,所以重力不
做功;克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,故AD錯(cuò)誤;
B、由圖知,是水平使用動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體,拉力Fi做的功(克服物體與地面間的摩擦力
做的功)為有用功,故B錯(cuò)誤;
C、繩子自由端的拉力F做的功包括有用功、額外功,為總功,故C正確;
故選;Ca
3.(2023春?印江縣月考)簡(jiǎn)單機(jī)械在我們生活中應(yīng)用非常廣泛,好動(dòng)手的小明同學(xué)分別用
杠桿、斜面和滑輪組將同一物體移動(dòng)到相同高度,做有用功()
A.杠桿最多B.斜面最多
C.滑輪組最多D.一樣多
【答案】D
【解答】解:用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉到相同的高度,根據(jù)公式亞有=611可
知,做的有用功相等。
故選:D。
4.(2023秋?上高縣期末)如圖甲,A、B是兩個(gè)完全相同的物體,琴琴同學(xué)分別將A、B
兩物體拉到斜面頂端,對(duì)物體做功情況如圖乙所示,請(qǐng)問對(duì)物體A做的有用功是2J,
對(duì)物體B做的額外功是0.5Jo
【答案】2;0.5。
【解答】解:由圖乙可知,對(duì)物體A做的總功為3J,額外功為1J,故對(duì)物體A做的有用
功亞有=亞人總一WA額=3J-1J=2J;
A、B是兩個(gè)完全相同的物體,都拉到斜面頂端,故對(duì)物體B做的有用功和對(duì)物體A做
的有用功相同;由圖乙可知,對(duì)物體B做的總功為2.5J,故對(duì)物體B做的額外功
WB額=WB總-W有=2.5J-2J=0.5J。
故答案為:2;0.5o
5.(2023秋?廬江縣期末)如圖,30N的拉力F水平拉著重為200N的物體在水平路面勻速
移動(dòng)0.5m的距離。物體所受摩擦力為50N,則拉力做的有用功為25J。
【答案】25。
【解答】解:由題知,物體在水平路面勻速移動(dòng)的距離s物=0.5m,物體所受摩擦力£=
50N,
使用動(dòng)滑輪水平拉動(dòng)物體時(shí),所做的有用功為克服物體與水平面間摩擦力做的功,
則拉力做的有用功為W有=£$物=50NX0.5m=25J。
故答案為:25。
6.(2023秋?南沙區(qū)期末)早在3000年前我們的祖先就設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)很合理的轆糊,通常用
于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設(shè)施轆粉,由轆的頭、支架、井繩、水桶等
部分構(gòu)成。某次取水時(shí)井繩拉著質(zhì)量為10kg的水緩慢上升了4m,水桶的質(zhì)量為1kg,
在這一過程中,人做的總功為500J。g取10N/kg。求此次取水的過程中:
(1)所取水的重力為多少?
(2)人做的有用功為多少?
(3)人所做的額外功為多少?
井繩纏苗頭
水桶
【答案】(1)所取水的重力為100N;
(2)人做的有用功為400J;
(3)人所做的額外功為100Jo
【解答】解:(1)水的重力:
G水=111水g=10kgX10N/kg=100N;
(2)人做的有用功:
W有用=G水h=100NX4m=400J;
(3)人做的額外功:
W額=0總-W有用=500J—400J=lOOJo
答:(1)所取水的重力為100N;
(2)人做的有用功為400J;
(3)人所做的額外功為100J。
二.機(jī)械效率的概念(共3小題)
7.(2023秋?儀征市期末)關(guān)于功、功率、機(jī)械效率,下列說法正確的是()
A.正在水平地面上滾動(dòng)的足球,足球受到的重力做了功
B.功率越大的機(jī)械做功越快
C.用滑輪組提升貨物時(shí),功率越大,則機(jī)械效率就越高
D.經(jīng)過不斷改進(jìn),機(jī)器做功的機(jī)械效率可達(dá)到100%
【答案】B
【解答】解:A、足球在水平地面上滾動(dòng),重力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直,足球受到的重力
對(duì)足球沒有做功,故A錯(cuò)誤;
B、功率是表示做功快慢的物理量,功率越大的機(jī)械做功越快,故B正確;
C、用滑輪組提升貨物時(shí),功率越大,不會(huì)改變有用功與總功的比值,不能改變滑輪組的
機(jī)械效率,故C錯(cuò)誤;
D、使用任何機(jī)械都要做額外功,所以總功一定大于有用功,即有用功與總功的比值一定
小于1,也就是機(jī)械效率小于100%,故D錯(cuò)誤。
故選:Bo
8.(2023秋?宿城區(qū)期末)下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是()
A.越省力的機(jī)械,機(jī)械效率越高
B.做功越快的機(jī)械,機(jī)械效率越高
C.所做有用功越多的機(jī)械,機(jī)械效率越高
D.做功相等的情況下,額外功越少的機(jī)械,機(jī)械效率越高
【答案】D
【解答】解:AB.機(jī)械效率是指有用功占總功的百分比,與是否省力、做功快慢沒有必
然的聯(lián)系,故AB不符合題意;
C.效率指有用功占總功的比值,有用功多,額外功多少不確定,則效率不一定高,故C
不符合題意;
D.做功相等的情況下,額外功越少的機(jī)械,有用功占總功的比值越大,所以機(jī)械效率越
高,故D符合題意。
故選:D。
9.(2024?青山湖區(qū)模擬)如圖是家庭陽臺(tái)上的手搖晾衣架。晾衣架勻速上升過程中,上升
速度越快,機(jī)械功率越高:所掛衣物越重,機(jī)械效率越高。(均選填“功率”
【答案】功率;效率。
【解答】解:晾衣架勻速上升過程中,上升速度越快,根據(jù)P=Fv可知,晾衣架勻速上
升時(shí)需要的拉力F不變,上升速度v變大,故機(jī)械做功的功率變高(大);
所掛衣物越重,所做的額外功基本不變,根據(jù)機(jī)械效率的公式可知,有用功在總功中所
占的比重越大,故它的機(jī)械效率越大。
故答案為:功率;效率。
三.機(jī)械效率的大小比較(共6小題)
10.(2023秋?長(zhǎng)治期末)在實(shí)踐活動(dòng)基地,同學(xué)們體驗(yàn)使用勞動(dòng)工具對(duì)工作的影響。如圖
所示,分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起相同的高度。已
知每個(gè)滑輪重為20N,忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦。下列判斷不正確的是()
圖甲圖乙
A.甲方式中車對(duì)繩子的拉力為400N
B.乙方式中人對(duì)繩子的拉力為210N
C.甲、乙兩種方式做的有用功相等
D.甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等
【答案】D
【解答】解:A、圖甲中使用的是兩個(gè)定滑輪,忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦,
車對(duì)繩子的拉力:F¥=G=400N,故A正確;
B、圖乙中使用的是一動(dòng)一定的滑輪組,n=2,忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦,
人對(duì)繩子的拉力:Fz,=工(G+G動(dòng))=-1(400N+20N)=210N,故B正確;
22
C、因?yàn)榧?、乙兩種方式提升物體的重力和高度都相等,所以,由亞有=61!可知,甲、
乙兩種方式做的有用功相等,故C正確;
D、忽略繩重及摩擦,甲中不做額外功,效率為100%,乙中要提升動(dòng)滑輪,做額外功,
故乙的效率要小于100%,所以甲中滑輪組的機(jī)械效率比圖乙中的高,故D錯(cuò)誤。
故選:D。
11.(2023秋?京口區(qū)期中)如圖,斜面AB和AC的粗糙程度相同、傾斜程度不同,將兩個(gè)
物體沿斜面以相同的速度拉到A點(diǎn),F(xiàn)I=F2,下列說法正確的是()
C.兩個(gè)拉力做功的快慢相同
D.兩個(gè)斜面的機(jī)械效率相同
【答案】C
【解答】解:A、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素有兩個(gè):壓力大小和接觸面的粗糙程度,物
體分別沿斜面BA和CA運(yùn)動(dòng),接觸面的粗糙程度相同,斜面越陡,則壓力越小,滑動(dòng)
摩擦力越小,由圖知CA斜面更陡一些,所以fi3A>:fcA,故A錯(cuò)誤;
BD、由題知,同一物體提升的高度h相同,由亞有=611可知,有用功相同,
W有
因AB>AC,且拉力相同,所以,由M^=Fs可知,F(xiàn)i做的總功多,由月=X100%
W總
可知,左邊斜面的機(jī)械效率低,故BD錯(cuò)誤;
C、兩個(gè)拉力做功的快慢即為做功的功率P=;=T>=FV,因?yàn)镕I=F2,且兩次物體的
速度相等,所以拉力做功的快慢相等,故C正確。
故選:Co
12.(2023秋?花都區(qū)期中)如圖所示,分別使用甲、乙、丙三種方式把同一物體M勻速提
升至相同高度(繩長(zhǎng)不變),測(cè)得各拉力大小如圖所示,則()
甲乙丙
A.利用丙圖機(jī)械提升M時(shí)省力
B.F乙和F丙兩個(gè)力所做的功相等
C.乙圖機(jī)械的機(jī)械效率比丙圖機(jī)械高
D.通過圖中數(shù)據(jù)無法計(jì)算丙圖機(jī)械的機(jī)械效率
【答案】C
【解答】解:A、由圖可知,甲直接提升物體,此時(shí)的拉力為10N:乙通過定滑輪提升物
體,此時(shí)的拉力為11V;丙通過動(dòng)滑輪提升物體,此時(shí)的拉力為11V,大于直接提升物
體所用的力,所以利用機(jī)械丙提升M時(shí)不省力,故A錯(cuò)誤;
B、F乙和F丙兩個(gè)力的大小相同,物體上升相同的高度,由定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知,
F乙移動(dòng)的距離是F丙移動(dòng)距離的一半,根據(jù)W=Fs可知F丙所做的功要大,故B錯(cuò)誤;
C、機(jī)械丙和機(jī)械乙把相同的物體提升相同的高度,根據(jù)W=Gh可知,所做的有用功是
W有
相同,F(xiàn)丙所做的總功要大,根據(jù)口=一艮可知,機(jī)械丙的機(jī)械效率比機(jī)械乙的低,故C
W總
正確;
D、甲直接提升物體,此時(shí)的拉力為10N,則物體的重力為G=10N;機(jī)械乙和丙的拉力
已知,由定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知s和h的關(guān)系,根據(jù)n=l亙=生=且可以求出機(jī)
w總FsnF
械效率的大小,故D錯(cuò)誤。
故選:Co
13.(2023秋?高州市期末)如圖所示,工人們用相同的滑輪組裝成不同的滑輪組A、B,提
起等重的建材升高相同的高度,不計(jì)摩擦和繩重,拉力做的有用功Wi=W2,兩滑
輪組的機(jī)械效率TU=T1B:若拉力移動(dòng)的速度相同,則拉力的功率Pl<P2(均選
填或"=")。
AB
【答案】—;—;<o
【解答】解:提起等重的建材升高相同的高度,由W=Gh得到有用功相同,即W1=W2,
不計(jì)摩擦和繩重,因滑輪相同,上升高度h相同,由W=G動(dòng)h可知額外功W額相同,因
為W總=W/W額,所以總功相同,
W有
根據(jù)n二^"可知,兩裝置的機(jī)械效率相同,即TIA=TIB,
W總
不計(jì)摩擦和繩重,由圖可知,A圖中滑輪組的動(dòng)滑輪繞3段繩,B圖中滑輪組的動(dòng)滑輪
繞2段繩,A圖中拉力F]=A(G+G動(dòng)),
3
B圖中拉力F21(G+G動(dòng)),
所以FI<F2,
拉力移動(dòng)的速度相同,由可知,拉力做功的功率P1<P2。
故答案為:—;=;<o
14.(2024?齊河縣模擬)2024年2月23日黃綺珊“綺望三十”小霞2.0全球巡回演唱會(huì)在
馬來西亞完美收官,年過半百的她高音仍然鏗鏘有力,下面是她演唱會(huì)的幾個(gè)片段,根
據(jù)所學(xué)物理知識(shí),回答問題。
【演唱會(huì)中一一驚喜】
黃媽演唱會(huì)時(shí)演唱的《離不開你》,如圖所示,F(xiàn)5的高音還是鏗鏘有力,高音通常是通過
聲帶上下振動(dòng)來發(fā)聲,音越高,振動(dòng)得越快,黃媽的聲帶1s可上下振動(dòng)100多次,每次
上升3cm,身體施加得動(dòng)力為5N,聲帶肌肉之間的摩擦力為2N,黃媽1s聲帶做的有用
功是9J,機(jī)械效率為60%。
【演唱會(huì)后一一難忘】珊瑚(黃綺珊粉絲名)在聽完演唱會(huì)后仍戀戀不忘,打開手機(jī)聽
黃媽的歌《向云端》,歌詞“向云端,向云端,山那邊……”,這首歌帶著我們的心飛向
云端這首歌非常治愈,首發(fā)當(dāng)天播放量就達(dá)到了3億,當(dāng)我們加速?gòu)牡孛骘w向云端時(shí),
動(dòng)能變大,重力勢(shì)能變大。(兩空均選填“變大”、“變小”或“不變”)
【答案】9;60;變大;變大。
【解答】解:(1)W,a=Fs=5NX0.03mX100=15J;
Ws=fS=2NX0.03mX100=6J
W有=\¥總-W額=15J-6J=9J;
機(jī)械效率口=-^義100%=-^L-X100%=60%;
W總15J
(2)當(dāng)我們加速?gòu)牡孛骘w向云端時(shí),我們的質(zhì)量不變,速度變大,動(dòng)能變大,高度變大,
重力勢(shì)能變大。
故答案為:9;60;變大;變大。
15.(2023秋?增城區(qū)期末)使用兩種不同的機(jī)械完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)的數(shù)據(jù)如圖所示。
甲機(jī)械乙機(jī)械
i7ow\jy
■有用功口額外功
(1)甲的機(jī)械效率n田大于乙的機(jī)械效率2(選填“大于”“等于”或“小于”);
(2)求乙機(jī)械的額外功是多少。
【答案】故答案為:(1)大于;(2)1500J?
【解答】解:
(1)甲的機(jī)械效率為:
=——900J——”36.4%,故甲的機(jī)械效率為34.6%;
900J+1700J
乙的機(jī)械效率為r|=l-75%=25%,故則T)甲大于T)乙;
(2)機(jī)械乙中,
W總7額
ri=--------------=25%,故W總=2000J;
W色
心
乙的額外功W額=\¥總-W有用=2000J-500J=1500Jo
故答案為:(1)大于;(2)1500J。
四.功的原理(共6小題)
16.(2023春?覃塘區(qū)期末)在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用各種機(jī)械,關(guān)于機(jī)械的下列說法,正
確的是()
A.使用機(jī)械可以省力、省距離,也可以省功
B.機(jī)械做功越快,機(jī)械效率越高
C.功率越大的機(jī)械,做功越快
D.機(jī)械做功越多,機(jī)械效率越高
【答案】C
【解答】解:A、我們使用機(jī)械有時(shí)是為了省力,有時(shí)是為了省距離,有時(shí)是為了改變力
的方向,但都不能省功,故A錯(cuò)誤;
B、機(jī)械做功越快,表示功率越大,但不能說明機(jī)械效率越高,故B錯(cuò)誤;
C、功率是表示做功快慢的物理量,功率越大的機(jī)械,做功越快,故C正確;
D、機(jī)械效率反映有用功占總功的比例或額外功占總功的比例,機(jī)械做功越多,但機(jī)械效
率不一定越高,故D錯(cuò)誤。
故選:Co
17.(2023秋?無錫期末)用如圖所示的裝置測(cè)量提升物體所做的功。經(jīng)測(cè)量,斜面長(zhǎng)s=0.6m,
高h(yuǎn)=0.3m,圖甲中用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速拉動(dòng)小車至高度h處,測(cè)力計(jì)示數(shù)Fi=5.5N,
圖乙中沿豎直方向勻速提升小車,使之上升高度h,測(cè)力計(jì)示數(shù)F2=10N。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),
下列說法中錯(cuò)誤的是()
甲
A.斜面可以省力,但不能省功
B.斜面可以省力,也可以省功
C.拉力Fi做功為3.3J
D.拉力F2做功為3J
【答案】B
【解答】解:AB、根據(jù)斜面的工作特點(diǎn)和功的原理可知,利用斜面提高物體可以省力,
但不能省功,故A正確、B錯(cuò)誤;
C、由W=Fs可知,拉力Fi做功Wi=Fis=5.5NX0.6m=3.3J,故C正確;
D、拉力F2做功W2=F2h=10NX0.3m=3J,故D正確。
故選:Bo
18.(2023秋?高新區(qū)校級(jí)期末)中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng),古人的智慧除四大發(fā)明以外,還有許
多值得我們學(xué)習(xí)的機(jī)械。絞車是與轆特相似的另一種機(jī)械,它從唐代起便被普遍應(yīng)用,
成為建筑、軍事必備器械之一。如圖是我國(guó)古人利用絞車提升巨石的情景,下列說法正
確的是()
A.使用此裝置可以省功
B.上方的滑輪可以改變力的方向
C.使用此裝置可以省距離
D.絞車由動(dòng)滑輪、定滑輪及輪軸組成
【答案】B
【解答】解:A、由功的原理可知,使用任何機(jī)械都不省功,所以此裝置不能省功,故A
錯(cuò)誤;
B、由圖可知,上方的滑輪屬于定滑輪,可以改變力的方向,故B正確;
C、輪軸的輪半徑大于軸半徑,使用時(shí)動(dòng)力作用在輪上,省力但費(fèi)距離,故C錯(cuò)誤;
D、由圖可知,絞車由上方的定滑輪及下面的輪軸組成,沒有用到動(dòng)滑輪,故D錯(cuò)誤。
故選:Bo
19.(2023秋?南昌縣期中)省力的機(jī)械必然費(fèi)距離;省距離的機(jī)械必然費(fèi)力;既省力又省
距離的機(jī)械是不存在的(選填“存在”、“不存在”)。也就是說使用任何機(jī)械都不能
省功。這就是機(jī)械功原理。
【答案】不存在;功。
【解答】解:由功的原理可知,使用任何機(jī)械都不能省功,既省力又省距離的機(jī)械是不
存在的。
故答案為:不存在;功。
20.(2023秋?亭湖區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,根據(jù)功的相關(guān)知識(shí)補(bǔ)全知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖:
①“做功本領(lǐng)”應(yīng)填B;(選填"A”或"B”)
②C處:P=1o(填物理公式)
t
③使用機(jī)械可以省力或省距離,但不能省功。
【答案】①B;(2)P=1;③功。
t
【解答】解:①能是指物體做功的本領(lǐng),故“做功本領(lǐng)”應(yīng)填B;
②功率表示做功的快慢,其公式為P=上,故C處為P=上。
tt
③使用任何機(jī)械的過程中,可以省力、省距離或改變用力方向,但都不能省功。
故答案為:①B;(2)P=1;③功。
t
21.(2022秋?吁胎縣期末)圖甲是一個(gè)汽車引擎蓋,被抬起的過程可近似看成一個(gè)能繞B
點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的均勻直杠桿AB(如圖乙);若引擎蓋重G=200N,其重心在中點(diǎn)C處,不計(jì)摩
擦,剛剛抬起時(shí),作用在A點(diǎn)豎直向上的力F=100N,使用杠桿不能(選填“能”
或“不能”)省功。
甲乙
【答案】100;不能。
【解答】解:重心在中點(diǎn)C處,則BA=2BC;杠桿在水平位置保持平衡,由FLBA=GLBC
可得拉力的大?。篎=52XG=*1X2OON=IOON;
LBA2
功的原理告訴人們,省力又省距離的機(jī)械是不存在的,使用任何機(jī)械都不能省功。
故答案為:100;不能。
五.機(jī)械效率的計(jì)算(共6小題)
22.(2023秋?天寧區(qū)校級(jí)月考)小亮不慎將質(zhì)量為1kg的水桶掉到了井里,在將水桶撈出
的同時(shí),帶上了2kg的水,若水桶升高的距離為2.5m,(g取10N/kg,不考慮繩重。)則
下列說法正確的是()
A.有用功是80J,機(jī)械效率是66.7%
B.有用功是50J,額外功是25J
C.額外功是25J,總功是75J
D.有用功是25J,機(jī)械效率33.3%
【答案】D
【解答】解:由題意知,要將水桶撈出,所以克服水桶重力做的功是有用功;水桶中帶
了部分水,克服這些水的重力做的功是額外功;克服水桶重力和水的重力做功之和是總
功。所以:
有用功為W#=Gh=mgh=1kgX10N/kgX2.5m=25J;
額外功為W額=6水h=m水gh=2kgX10N/kgX2.5m=50J;
總功為W,a=W有+W額=25J+50J=75J;
機(jī)械效率為亙X100%=至Lx100%-33.3%。
W總75J
故選:D。
23.(2023春?日照期末)起重機(jī)的機(jī)械效率一般為40%?50%之間,在某次工作中,起重
機(jī)把重5000N的物體勻速提升了3m,則它做的有用功是1.5*10打。已知這時(shí)起重
機(jī)的機(jī)械效率為40%,那么起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)所做的功是3.75X1()4J。
【答案】1.5X1093.75X104JO
【解答】解:起重機(jī)對(duì)貨物做的有用功:亞有=611=500(^乂3m=1.5X1()4J;
電動(dòng)機(jī)所做的總功:W總=L5X1°J=3.75X10打。
T]40%
故答案為:1.5X104J;3.75X10%
24.(2023秋?宜州區(qū)期末)在南寧地鐵5號(hào)線的施工中,起重機(jī)在20s內(nèi)將質(zhì)量為4.5Xl(Pkg
的鋼材沿豎直方向勻速提升了2m,而它的電動(dòng)機(jī)所做的功是2X105J,求:
(1)起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功?
(2)起重機(jī)的機(jī)械效率?
(3)起重機(jī)對(duì)鋼材做功的過程中,電動(dòng)機(jī)的功率是多少?
【答案】(1)起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功為9Xl()4j;
(2)起重機(jī)的機(jī)械效率為45%;
(3)起重機(jī)對(duì)鋼材做功的過程中,電動(dòng)機(jī)的功率為IXlO,w。
【解答】解:(1)鋼材的重力:G=mg=4,5X103kgX10N/kg=4.5X104N,
44
起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功:Ww=Gh=4.5X10NX2m=9X10J;
5
(2)已知電動(dòng)機(jī)所做的功(即總功):W,e=2X10J,
則起重機(jī)的機(jī)械效率:,=W有用=9XXioo%=45%;
W總2X105J
(3)電動(dòng)機(jī)做的功W總=2X105j,所用的時(shí)間t=20s,
2X1Q5
則起重機(jī)的功率為:P=l^-=J=IX104WO
t20s
答:(1)起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功為9X104J;
(2)起重機(jī)的機(jī)械效率為45%;
(3)起重機(jī)對(duì)鋼材做功的過程中,電動(dòng)機(jī)的功率為1X1()4W。
25.(2023春?福山區(qū)期末)如圖為比亞迪的一款正在測(cè)試爬坡性能的新能源汽車,該車質(zhì)
量為23當(dāng)其勻速爬上高12m、長(zhǎng)20m的陡坡時(shí),用時(shí)2s,發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為L(zhǎng)SXIO'N。
(g取10N/kg)求爬坡過程中:
(1)該車的有用功;
(2)該車的機(jī)械效率;
(3)牽引力的功率。
【答案】(1)該車的有用功為2.4X1()5J;(2)該車的機(jī)械效率為80%;(3)牽引力的功
率為1.5X105w。
【解答】解:
(1)計(jì)算汽車重力,G=mg=2X1000kgX1ON/kg=20000N,Ww=Gh=20000NX12m
=2.4X105J;
(2)機(jī)械效率n==—Z4X]四_=80%;
W總Fs1.5X104NX20m
(3)牽引力做功為W審=FS=1.5X1()4NX20m=3X105j,功率p=2^i=3,10,J=
t2s
1.5X105W?
答:(1)該車的有用功為2.4X1()5J;(2)該車的機(jī)械效率為80%;(3)牽引力的功率為
1.5X105WO
26.(2023?東港區(qū)校級(jí)三模)有人用斜面滑輪組合在一起來提升重600N的木箱,如圖所示,
動(dòng)滑輪重20N,用160N的拉力F使木箱沿著斜面滑動(dòng)5m,同時(shí)木箱也升高了3m,此
過程中由于繩、滑輪間摩擦而需做的額外功為40J。求:
(1)拉力做的有用功;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率;
(3)斜面對(duì)木箱的摩擦力大小。
【答案】(1)拉力做的有用功為1800J;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率為75%;
(3)斜面對(duì)木箱的摩擦力大小為100N。
【解答】解:(1)拉力做的有用功為:
W有=Gh=600NX3m=1800J;
(2)由圖可知,動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)n=3,則繩子自由端移動(dòng)的距離:
s=3L=3X5m=15m,
則拉力做的總功為:
W總=Fs=160NX15m=2400J,
整個(gè)裝置的機(jī)械效率為:
T]=W有用義100%=180°JX100%=75%;
w總2400J
(3)克服動(dòng)滑輪重所做的額外功為:
W動(dòng)=6動(dòng)卜=2(^乂3m=60J,
由題知,由于繩、滑輪間摩擦而需做的額外功為40J,
則克服木箱與斜面間摩擦力所做的額外功:
Wf'=W,a-W有-Wf-W動(dòng)=2400J-1800J-40J-60J=500J,
由Wf'=fL可得,斜面對(duì)木箱的摩擦力為:
f=l^=500J=IOONC
L5m
答:(1)拉力做的有用功為1800J;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率為75%;
(3)斜面對(duì)木箱的摩擦力大小為100N。
27.(2024?碑林區(qū)校級(jí)一模)2023年,我國(guó)干旱災(zāi)害造成2097.4萬人次不同程度受災(zāi),農(nóng)
作物受災(zāi)面積3803.7千公頃,各地都在積極抽水抗旱。如圖所示是某村臨時(shí)搭建的抽水
抗旱情景及示意圖,水泵的流量為18t/h(每小時(shí)流出管口的水的量),抽水高度H為6m。
求:(g=10N/kg)
(1)水泵抽水時(shí),水的動(dòng)能和重力勢(shì)能增大,剛開始抽水時(shí),管內(nèi)的水面升高,
水泵A點(diǎn)受到水的壓力變大。
(2)該機(jī)械裝置所做有用功的功率為多少?
(3)帶動(dòng)水泵的動(dòng)力為電力,每小時(shí)耗電3.6Xl()6j。則整個(gè)機(jī)械裝置的效率為多少?
【答案】(1)重力勢(shì);變大;
(2)該機(jī)械裝置所做有用功的功率為300W;
(3)整個(gè)機(jī)械裝置的效率為30%
【解答】解:(1)水泵抽水時(shí),水的質(zhì)量不變,速度變大,動(dòng)能變大,高度變大,重力
勢(shì)能變大;
剛開始抽水時(shí),管內(nèi)的水面升高,根據(jù)p=pgh可知,水泵A點(diǎn)受到水的壓強(qiáng)變大;根據(jù)
F=pS可知,水泵A點(diǎn)受到水的壓力變大;
(2)1小時(shí)機(jī)械裝置所做有用功:
W有用=611=111水811=18><103]^*10切1^義6111=1.08><106],
有用功的功率:
6
=IW=1.08Xi0j=3OOW;
P有
t3600s
(3)每小時(shí)消耗的電能為W=3.6X106j;
WJ6
整個(gè)機(jī)械裝置的效率:ioo%=LO811°J義ioo%=3o%。
W3.6X106J
答:(1)重力勢(shì);變大;
(2)該機(jī)械裝置所做有用功的功率為300W;
(3)整個(gè)機(jī)械裝置的效率為30%。
六.增大或減小機(jī)械效率的方法(共4小題)
28.(2023秋?東莞市期末)《物原》記載:“史佚始作轆粉?!比鐖D,人們借助轆粉從井中汲
水時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,使繩子在軸筒上不斷疊繞,從而將水桶從井中提出。下列說法正確的
是()
A.該裝置能夠省功
B.取水時(shí)克服水重和桶重做的功是有用功
C.使用更輕的桶能提高機(jī)械效率
D.人提水桶水平運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力對(duì)水桶做了功
【答案】C
【解答】解:A、轆輪從井中汲水時(shí)相當(dāng)于一個(gè)輪軸,可以省力,但不能省功,故A錯(cuò)
誤;
B、取水時(shí)克服水重做的功是有用功,克服桶重做的功是額外功,故B錯(cuò)誤;
C、使用更輕的桶可以減少額外功,能提高機(jī)械效率,故C正確;
D、人提水桶水平運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力豎直向上,而水桶水平移動(dòng),因此拉力對(duì)水桶不做功,故
D錯(cuò)誤。
故選:Co
29.(2023秋?海門區(qū)期末)如圖,用滑輪組勻速豎直向上提升重物,不計(jì)摩擦,下列措施
不能提高滑輪組機(jī)械效率的是()
A.增加重物的重力B.減小滑輪的重力
C.減小繩子的重力D.減少繩子的股數(shù)
【答案】D
【解答】解:用滑輪組豎直向上提升重物時(shí),有用功:W有=6物%
不計(jì)繩重和摩擦,額外功:W額=6動(dòng)11,
總功:W總=WQW額=6物卜+6動(dòng)h;
W有G物hG物
則滑輪組的機(jī)械效率:n=—邑=——即——=一見一,
W總G物h+G動(dòng)hG物+G動(dòng)
由上式可知,
A、增大重物的重力,在額外功一定時(shí),可增加有用功,能提高滑輪組的機(jī)械效率,故A
不符合題意;
B、減小動(dòng)滑輪的重力,在有用功一定時(shí),額外功減小,滑輪組的機(jī)械效率會(huì)提高,故B
不符合題意;
C、減小繩子的重力,在有用功一定時(shí),額外功減小,滑輪組的機(jī)械效率會(huì)提高,故C
不符合題意;
D、減少繩子股數(shù),不影響滑輪組的機(jī)械效率,故D符合題意。
故選:D。
30.(2023?英德市二模)如圖為塔式起重機(jī)的起重結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖,a屬于定(選填
“定”或“動(dòng)”)滑輪,b能起到省力(選填”改變力的方向”或“省力”)的作用。
請(qǐng)你提出一個(gè)使起重機(jī)機(jī)械效率提高的方法:適當(dāng)增加物重。
固定點(diǎn)
連按起升《—、
電動(dòng)機(jī)a,'
<>>
3
【答案】定;省力;適當(dāng)增加物重。
【解答】解:圖示中滑輪a的軸固定不動(dòng),為定滑輪;
軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪,a圖為動(dòng)滑輪,動(dòng)滑輪可以省力,但不能改變力的方
向;
根據(jù)公式口=——可知,在鋼絲繩允許的情況下,適當(dāng)增加物重可以增加機(jī)械效率。
G+G動(dòng)
故答案為:定;省力;適當(dāng)增加物重。
31.(2023?梁溪區(qū)校級(jí)一模)為了研究滑輪組的機(jī)械效率,小紅分別用如圖所示的(甲)、
(乙)兩個(gè)滑輪組,在100s內(nèi)將重為400N的物體G勻速提升10m,每個(gè)滑輪的重均為
20N。不計(jì)繩重及摩擦,此過程中F甲做的功=(選填”或“<”)F乙
做的功,F(xiàn)甲做功的功率為42W,甲的機(jī)械效率=(選填”或“<”)
乙的機(jī)械效率。為了提高甲的機(jī)械效率,可以采取的措施是增加被提升物體的重力。
【解答】解:不計(jì)繩重及摩擦,拉力做的功:W總=6物11+6動(dòng)h,甲、乙兩圖物體重力G
物相等,動(dòng)滑輪重力G動(dòng)相等,提升物體高度h相等,所以做功相等;
如圖甲所示,繩子有效段數(shù)2段,物體提升高度10m,繩子自由端移動(dòng)距離為20m,移
動(dòng)速度為20m+100s=0.2m/s,拉力F^=工(G物+G動(dòng))=工(400N+20N)=210N,所
22
以功率PT=*=F^=FEfJv=210NX0.2m/s=42W;
tt
不計(jì)繩重及摩擦,拉力做的功:W總=6物卜+6動(dòng)h,W有=6物卜,W額=6動(dòng)卜,甲、乙兩
W有
圖中有用功、額外功和總功都相等,根據(jù)n=不受可得甲、乙機(jī)械效率相等;
W總
提高滑輪組的機(jī)械效率的方法有:增大有用功和減小額外功,要增大有用功,就要增加
被提升物體的重力;要減小額外功,可以減小摩擦,也可以減小動(dòng)滑輪的自重。
故答案為:=;42;=;增加被提升物體的重力。
七.滑輪(組)的機(jī)械效率(共10小題)
32.(2024春?北京月考)如圖所示,滑輪組懸掛在水平支架上,某工人站在水平地面上,
豎直向下拉動(dòng)繩子自由端,使物體A以0.2m/s的速度勻速上升,提升過程支架中滑輪組
的機(jī)械效率為90%。已知物體A重540N,該工人重500N。關(guān)于該過程,下列說法正確
的是()
A.繩子自由端受到豎直向下的拉力為200N
B.繩子自由端拉力的功率為120W
C.動(dòng)滑輪的重力為60N
D.該工人對(duì)地面的壓力為300N
【答案】B
【解答】解:A.滑輪組的機(jī)械效率n=!亙=Sa=3L=q_=且;
V總FsFsFX2h2F
由圖示知,滑輪組承重繩子為2根,7]*_=普=晶-4?黑此=90%,
w總FsF-2h2F2F
解得繩子自由端受到的豎直向下的拉力F=300N,故A錯(cuò)誤;
B、物體A上升的速度為0.2m/s,則繩子自由端移動(dòng)的速度v繩=2v物=2X0.2m/s=0.4m/s,
繩子自由端拉力的功率為:
P=Fv繩=300NX0.4m/s=120W,故B正確;
C、忽略繩重及摩擦?xí)r,根據(jù)F,(G+G動(dòng))得動(dòng)滑輪的重力為:
G動(dòng)=2F-G=2X300N-540N=60N,
但題目中,摩擦及繩重不忽略,無法求出動(dòng)滑輪的重力,故C錯(cuò)誤;
D、拉動(dòng)繩子的過程中,工人靜止,受到豎直向上的拉力、支持力及豎直向下的重力的作
用,由力的平衡條件可得地面對(duì)該工人的支持力為:
F支=6人-F=500N-300N=200N,
由于壓力和支持力是一對(duì)相互作用力,所以工人對(duì)地面的壓力為F壓=F支=2()0N,故D
錯(cuò)誤。
故選:Bo
33.(2024?西安模擬)停車難是如今城市普遍存在的問題,圖-1是一“路邊空中存車亭”,
圖-2為其工作原理圖,A為存車架,O為轉(zhuǎn)動(dòng)軸,B端固定懸掛泊車裝置,BC為牽引
鋼絲繩,M為電動(dòng)機(jī)。汽車從水平地面被提升到BC與OB垂直的過程中,B點(diǎn)到地面
的距離為3m,OB長(zhǎng)為5m(忽略O(shè)B的重力和機(jī)械的摩擦力),以下說法不正確的是
()
圖一1圖一2
A.當(dāng)處于圖-2位置時(shí),OB屬于省力杠桿
B.每次停車過程中,機(jī)械做的額外功相同
C.若汽車和存車架的總質(zhì)量為L(zhǎng)5Xl()3kg,要使汽車和存車架升高2m,則需要對(duì)它們
做功3義10勺
D.若A和汽車的總質(zhì)量越大,此裝置的機(jī)械效率越低
【答案】D
【解答】解:
(1)
圖乙
由上圖可知,動(dòng)力臂Li大于阻力臂L2,因此杠桿0B為省力杠桿,故A正確;
(2)忽略0B的重力和機(jī)械的摩擦力,對(duì)存車架做的功為額外功,存車架的重力一定,
提升高度相同時(shí),由W=Gh知機(jī)械做的額外功相同,故B正確;
(3)若汽車和存車架的總質(zhì)量為1.5Xl()3kg,要使汽車和存車架升高2m,則需要對(duì)它
們做功為:W=Gh=mgh=1.5X103kgX10N/kgX2m=3X104J,故C正確;
(4)A和汽車的總質(zhì)量越大時(shí),A和汽車的總重力越大,由于A的重力一定,則車的重
力越大,
W有用
此裝置的機(jī)械效率n=上曳Gh
w總Gh+G^h
由此可知,A和汽車的總質(zhì)量越大時(shí),機(jī)械效率越高,故D錯(cuò)誤。
故選:Do
34.(2024?沙坪壩區(qū)校級(jí)開學(xué))小開用如圖所示的滑輪組提升重物,繩子A、B能承受的最
大拉力分別為400N和125N,每個(gè)滑輪重力均為30No當(dāng)滑輪組下端掛重300N的物體,
用水平向右的力F拉繩子自由端,物體在10s內(nèi)上升了2m,不考慮繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的
摩擦,下列分析正確的是()
A.拉力F的功率為72W
B.繩子自由端移動(dòng)的速度為0.2m/s
C.力F通過滑輪組做的有用功為660J
D.此裝置提升重物的最大機(jī)械效率為92%
【答案】D
【解答】解:A、由圖可知n=3,因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦,所以繩子自由端的拉力:F=1
n
(G+G動(dòng))=工乂(300N+30N)=110N,
3
繩子自由端移動(dòng)的距離:s=nh=3X2m=6m,
拉力做的總功:W,6=Fs=110NX6m=660J,
拉力做功的功率:拉力做功的功率:
P=*=§60L=66W,故A錯(cuò)誤;
t10s
B、繩子自由端的速度為:
v繩=nv物3X2m=o.6m/s,故B錯(cuò)誤;
t10s
C、拉力做的有用功:W:^=Gh=300NX2m=600J,故C錯(cuò)誤;
D、繩子A能承受的最大拉力為400N,繩子B的拉力:FB=L(FA+G動(dòng))=J_X(400N+30N)
n3
七143.3N>125N,繩子B會(huì)被拉斷;
當(dāng)繩子B的拉力為125N時(shí),提升的最大物重:G最大=nFB-G動(dòng)=3X125N-30N=345N,
此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為:
口=!更=6最大11=6最大八=」最大=J45N_xi00%=92%,故D正確。
總S
VFBFBDHnFB3X125N
故選:D。
35.(2024?福建模擬)如圖是搬運(yùn)工人用滑輪組將倉(cāng)庫(kù)中的貨物沿水平軌道拉出的示意圖。
己知貨物的質(zhì)量為600kg,所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍,滑輪組的機(jī)械效率為75%。
若人以0.6m/s的速度勻速前行,經(jīng)100s將貨物拉出倉(cāng)庫(kù)。人拉貨物的過程中,分析正確
的是()
I
—
A.貨物移動(dòng)距離為20m
B.工人的拉力為400N
C.工人做的有用功為3.6X10勺
D.工人拉力的功率為360W
【答案】B
【解答】解:A、由丫=且可知,繩子自由端移動(dòng)的距離:
t
s=vt=0.6m/sX100s=60m,
由圖可知n=2,貨物移動(dòng)距離:
s物=亙==30m,故A錯(cuò)誤;
n2
C、貨物的重力:
G=mg=600kgX1ON/kg=6000N,
由題意可知,貨物所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍,則貨物受到的摩擦力:
f=0.1G=0.1X6000N=600N,
工人做的有用功:
亞有=£$物=600NX30m=1.8Xl()4j,故c錯(cuò)誤;
W有
B、由耳=」_義100%可知,拉力做的總功:
3
W總
由W,息=F
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