机械效率

1 机械效率 一、选择题 1.甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%,则下列说法中正确的是( ) A.使用甲机械省力 B.使用甲机械做功快 C.在相同的时间内,使用甲机械完成的功多 D.乙机械的额外功在总功中占的比例大 2.用相同的定滑轮和动滑轮组成甲、乙两个滑轮组,如图所示,用它们来提升同一重为100 N的物体G,动滑轮G动=10 N,甲滑轮组将重物提高1 m,乙滑轮组将重物提高2 m,在不计绳重和摩擦的条件下,下列说法正确的是( )

A.甲滑轮组拉力大,机械效率低 B.乙滑轮组省力所以它的机械效率高 C.拉力F1所做的功为110 J D.拉力F2大小为50 N 3.某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变,竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升,在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2。则下列说法正确的是( )

A.杠杆机械效率的表达式为×100% B.杠杆机械效率的表达式为×100% C.在如图水平位置拉升时F×OB=G×OA D.若弹簧测力计始终竖直向上拉,则测力计示数不断变化 4.利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度,则( )

A.乙滑轮组做的有用功多 B.乙滑轮组绳子末端移动的距离较多 2

C.F1做功的功率大 D.甲滑轮组的机械效率高 5.在用滑轮组提升重物时,采取下列措施,不能提高机械效率的是( ) A.减小机械中的摩擦 B.减小动滑轮的重力 C.增加被提货物的重力 D.加快提升物体的速度 6.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300 N的物体,拉力F的大小为30 N,若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为( )

A.45 N、50% B.45 N、75% C.60 N、50% D.60 N、75% 7.有一斜面长10 m,高4 m,机械效率为80%。将一重为500 N的物体沿斜面底端匀速拉到顶端,则物体与斜面之间的摩擦力为( ) A.180 N B.150 N C.100 N D.50 N 二、非选择题 8.用如图所示的滑轮组,将重为16 N的物体以0.2 m/s的速度匀速提升,滑轮组的机械效率为80%,已知每个滑轮重2 N,则拉力F为 N,拉力的功率为 W。

9.小明同学用如图装置拉动物体A,使重力为200 N的物体在3 s内沿水平面匀速移动了4 m,若A受到地面的摩擦力为50 N,小明作用在绳子上的拉力F为30 N,则拉力F的功率为 W,该装置的机械效率为 。

10.如图,用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B,请在图中画出最省力的绕线方法;物块移动的距离为 cm;若此时绳自由端所用拉力为10 N,物块受到的摩擦力为18 N,滑轮组的机械效率为 。

11.用一个动滑轮将重为8 N的物体匀速提升,所用竖直向上的拉力为5 N,则用此动滑轮匀速提升重为18 N的物体时,不计绳重和摩擦,其机械效率为 (用百分数表示)。 12.小明在探究杠杆机械效率的实验中,将重为G的物体悬挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点,在棒的另一端用竖直向上的拉力F将物体缓慢匀速提升时效率为η,若不计摩擦,杠杆自重为 (用题中给的字母表示),若拉力的作用点向支点移动一些,杠杆提升重物的机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 3

13.如图甲所示,滑轮组在竖直向上的拉力F作用下,将重为100 N的物体匀速提起,在5 s时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。图乙中阴影部分的面积表示的物理量的大小是 ,计算滑轮组提升该重物时的机械效率为 。

14.如图所示,一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G,如下表: G/N 1 2 3 4 5 6 F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3

根据上表数据分析可知,绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F= ;当物体重力G=10 N时,此滑轮组的机械效率η= 。 15.如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。若GA>GB,则η甲 η乙;若FA=FB,则GA GB。(选填“>”“<”或“=”)

16.小明通过机械将重100 N的重物在5 s内竖直向上匀速提升了2 m,机械效率为80%。则此过程中有用功W有= J,额外功W额= J,小明做功的功率P= W。 17.图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢拉动绳子自由端,将重为4.5 N的物体从A位置提升到A'位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题: 4

(1)物体提升的高度是 cm,拉力是 N,该滑轮组的机械效率η= ; (2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 18.小刚利用如图装置探究“斜面的机械效率”,实验时沿着斜面匀速直线拉动木块,记录的数据如下。 斜面倾斜程度 小车重G/N 斜面高h/m 拉力F/N 斜面长L/m 有用功W有/J 总功W/J 机械效率η 较缓 10 0.1 3 1 1 3 33% 较陡 10 0.2 4 1 4 最陡 10 0.4 6 1 4 6 67%

(1)根据表中的数据,求出斜面较陡时:有用功是W= J;机械效率是η= 。 (2)分析表中的数据,可以得出:斜面是一种 (选填“省力”或“费力”)的机械。 (3)其他因素相同时,斜面越陡,机械效率越 。 19.为了测量杠杆的机械效率,并研究杠杆的机械效率的大小与哪些因素有关,聪聪和明明设计了如图所示的实验装置。

(1)聪聪把两个钩码挂在如图所示的B点,用弹簧测力计在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,测得弹簧测力计示数为F,并测得A、B两点上升的高度分别为h1和h2,已知每个钩码质量为m,则上述过程中木质杠杆的机械效率的表达式为η= (用已知或测量物理量的符号表示); (2)明明在聪聪实验后,用一根大小外形完全相同的铁质杠杆代替原来的木质杠杆,然后仍然把两个质量为m的钩码挂在B点,用弹簧测力计在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使得A、B两点上升的高度分别为h1和h2,他发现前后两次实验中,拉力所做的 (选填“有用功”“额外功” 5

或“总功”)是相同的;然后他们经过进一步的分析得出:在其他条件都相同时,杠杆自身重力变大,杠杆的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 20.如图,已知斜面倾角为30°,斜面的高度为1 m,一个重为700 N的物体在500 N的拉力作用下被匀速拉至顶端,试求:

(1)此斜面的机械效率; (2)若斜面的高度用h表示,斜面长用s表示,斜面倾角为θ,试说明:当用平行于斜面向上的拉力F将重为G的物块匀速拉至顶端的过程中,物块受到斜面摩擦力大小为多少? 21.如图所示,用800 N的力向下拉绳子的一端60 s,使重物匀速上升2 m,已知滑轮组的机械效率为60%,不计绳重及摩擦,求:(g取10 N/kg)

(1)人做功的总功率; (2)被吊起的重物的质量; (3)当吊起物体重力为1 500 N时,绳端的拉力大小及此时滑轮组的机械效率。 22.小明在探究利用杠杆做功的实践活动中,杠杆一端固定,中点处挂有一重力G为20 N的重物,现用手竖直提起杠杆的另一端,使物体缓慢匀速提升(摩擦忽略不计)。

(1)若不计杠杆自重,求拉力F的大小。 (2)若杠杆是一根自重为5 N、材料均匀的硬棒,将重物提升的高度h为0.10 m,小明使用杠杆所做的有用功W有用为多大?机械效率η是多大? 6

答案: DCBCDBD 8:10 4 9:80 83.3% 10:绕线如解析图 3.10 60% 11:90%

12:-G 不变 13:120 J 83.3% 14:0.5G+0.3 N 94.3% 15:> < 16:200 50 50 17:(1)5.0 2 75% (2)变小 18:(1)2 50% (2)省力 (3)高

19:(1)×100% (2)有用功 变小 20解(1)如图,在直角三角形ABC中,斜面倾角∠ACB=30°,则斜面长AC=2AB=2×1m=2m。

斜面的机械效率为:η=×100%=70%; (2)将物块提到h处做的有用功:W有=Gh=G×AC×sinθ, 沿斜面将物块拉上去,拉力做的总功:W总=F×AC, 根据有用功、额外功和总功的关系可得:W额=W总-W有=F×AC-G×AC×sinθ, 克服摩擦力做的额外功:W额=Ff×AC。

所以,物块受到斜面的摩擦力:Ff==F-Gsinθ。 答案:(1)70% (2)F-Gsin θ 21解:(1)滑轮组由3段绳子承担物重;故绳子移动距离为:s=3h=3×2m=6m; 故人做的总功为:W总=Fs=800N×6m=4800J;

人做功的总功率为:P==80W;

(2)由η=得: W有=W总η=4800J×60%=2880J;

由W有=Gh得:G==1440N;