12.3 机械效率 同步练习
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12.3 机械效率 同步练习
1.玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是 ( )
A.对桶所做的功是有用功 B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功 D.对水所做的功是总功
【解析】选C。本题考查对有用功、额外功、总功的判断。有用功是我们要达到目的所必须要做的功。要判断什么是有用功,要首先判断使用机械的目的是什么。此题目是用水桶从水井中提水,所以克服水的重力做的功是有用功,对桶所做的功为额外功,提水桶的力所做的功为总功。故选C。
2.将一定滑轮改为动滑轮使用,则它的机械效率在不计绳重和摩擦时 ( )
A.一定提高 B.一定降低
C.一定不变 D.无法判断
【解析】选B。本题考查对机械效率的理解。在不计绳重和摩擦时,用定滑轮时不需要克服滑轮的重做额外功,机械效率等于100%;而用动滑轮时,如果提升物体,要克服滑轮的重做额外功,所以机械效率一定降低。故选B。
3.如图所示,工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m,在此过程中滑轮组的机械效率是 ( )
A.80% B.62.5%
C.125% D.20%
【解析】选A。本题主要考查滑轮组的机械效率的计算。由题图可知,该滑轮组有2段绳子吊着物体,故s=2h=2×1m=2m,F=250N,所以W总=Fs=250N×2m=500J。已知物体的重力和物体上升的高度:G=400N,h=1m,则W有=Gh=400N×1m=400 J,故η===80%,故选A。
4.如图所示,搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m,所用拉力为200N。则他所做的有用功是 J,额外功是
J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 。
【解析】本题考查功、功率和机械效率的相关计算。
工人做的有用功为W有用=Gh=540N×3m=1620J;
由题图可知,此滑轮组承担物重的绳子股数n=3,
则总功为W总=Fs=Fnh=200N×3×3m=1800J,
额外功为W额外=W总-W有用=1800J-1620J=180J;
拉力的功率为P===90W;
滑轮组的机械效率为η===90%。
答案:1620 180 90 90%
5.如图所示,在斜面上拉一重50N的木块到0.3m高处,木块沿斜面向上移动了1m,共耗时5s,已知拉力为20N,则拉力的功率为 W,此斜面的机械效率为 。
【解析】本题考查功率和斜面的机械效率的计算。有用功:W有=Gh=50N×0.3m=15J,拉力做的总功:W总=Fs=20N×1m=20J,拉力的功率:P===4W;斜面的机械效率:η===75%。
答案:4 75%
6.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据见下表所示,实验装置如图所示。
实验次数物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率
(选填“越高”“不变”或“越低”)。
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离s= m,机械效率η= 。
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:使用同一滑轮组, 。
【解析】本题考查滑轮(组)机械效率的测量实验。(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)由表中实验数据可知,第2次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍,由图示滑轮组可知,实验使用的是乙图所示装置做的实验。
(3)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低。
(4)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第3次实验使用同样的装置,则第3次实验绳端移动距离s=3h=3×0.1m=0.3m,机械效率η=×100%=×100%=×100%≈83.3%。
(5)由表中第1次实验和第3次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。
答案:(1)匀速(匀速直线) (2)乙 (3)越低 (4)0.3 83.3%
(5)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高
7.一台起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m,如果它的电动机所做的功是3.0×104J,则起重机的机械效率是多少 (g取10N/kg)
【解析】本题考查机械效率的计算。提升物体做的功为有用功,则W有=Gh=mgh=0.6×103kg×10N/kg×3m=1.8×104J,故机械效率η===60%。
答案:60%
【试题备选】用如图所示的滑轮组在5s内将静止在水平地面上质量m=40kg,底面积S=1m2的物体匀速竖直提升3m,所用拉力F=250N,问:
(1)提升前,物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大 (g=10N/kg)
(2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少
(3)拉力F的功率是多少
(4)滑轮组的机械效率是多少
【解析】本题考查压强、做功、机械效率等的计算,关键是分析物体的受力情况和动滑轮上绳子的段数。
(1)物体静止在水平地面上,则
F压=G=mg=40kg×10N/kg=400N
物体对地面的压强是p===400Pa
(2)有用功W有=Gh=400N×3m=1200J
(3)由图可知:动滑轮上绳子的段数n=2,则拉力作用点移动的距离s=nh=2×3m=6m
W总=Fs=250N×6m=1500J
功率P===300W
(4)滑轮组的机械效率:η===80%。
答案:(1)400Pa (2)1200J (3)300W (4)80%
【一点通】找找你容易错在哪里
用如图所示的滑轮组将重物匀速提高2m,所用拉力为500N,(不计绳重和摩擦)滑轮组的机械效率为80%,仍用该滑轮组,提升1200N的重物,则所用拉力为多少
【学生自答】
滑轮组的机械效率:η======80%
所以F=750N。
答案:750N
【教师点评】
①正确之处:能区分有用功、总功,会推导计算机械效率。
②错误之处:认为机械效率是不变的。
【标准解答】
W额外=(1-η)W总=(1-80%)×500N×2×2m=400J,由W额外=G动h,得G动==
=200N。
F=
=
=700N。
答案:700N
1.玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是 ( )
A.对桶所做的功是有用功 B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功 D.对水所做的功是总功
【解析】选C。本题考查对有用功、额外功、总功的判断。有用功是我们要达到目的所必须要做的功。要判断什么是有用功,要首先判断使用机械的目的是什么。此题目是用水桶从水井中提水,所以克服水的重力做的功是有用功,对桶所做的功为额外功,提水桶的力所做的功为总功。故选C。
2.将一定滑轮改为动滑轮使用,则它的机械效率在不计绳重和摩擦时 ( )
A.一定提高 B.一定降低
C.一定不变 D.无法判断
【解析】选B。本题考查对机械效率的理解。在不计绳重和摩擦时,用定滑轮时不需要克服滑轮的重做额外功,机械效率等于100%;而用动滑轮时,如果提升物体,要克服滑轮的重做额外功,所以机械效率一定降低。故选B。
3.如图所示,工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m,在此过程中滑轮组的机械效率是 ( )
A.80% B.62.5%
C.125% D.20%
【解析】选A。本题主要考查滑轮组的机械效率的计算。由题图可知,该滑轮组有2段绳子吊着物体,故s=2h=2×1m=2m,F=250N,所以W总=Fs=250N×2m=500J。已知物体的重力和物体上升的高度:G=400N,h=1m,则W有=Gh=400N×1m=400 J,故η===80%,故选A。
4.如图所示,搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m,所用拉力为200N。则他所做的有用功是 J,额外功是
J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 。
【解析】本题考查功、功率和机械效率的相关计算。
工人做的有用功为W有用=Gh=540N×3m=1620J;
由题图可知,此滑轮组承担物重的绳子股数n=3,
则总功为W总=Fs=Fnh=200N×3×3m=1800J,
额外功为W额外=W总-W有用=1800J-1620J=180J;
拉力的功率为P===90W;
滑轮组的机械效率为η===90%。
答案:1620 180 90 90%
5.如图所示,在斜面上拉一重50N的木块到0.3m高处,木块沿斜面向上移动了1m,共耗时5s,已知拉力为20N,则拉力的功率为 W,此斜面的机械效率为 。
【解析】本题考查功率和斜面的机械效率的计算。有用功:W有=Gh=50N×0.3m=15J,拉力做的总功:W总=Fs=20N×1m=20J,拉力的功率:P===4W;斜面的机械效率:η===75%。
答案:4 75%
6.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据见下表所示,实验装置如图所示。
实验次数物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率
(选填“越高”“不变”或“越低”)。
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离s= m,机械效率η= 。
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:使用同一滑轮组, 。
【解析】本题考查滑轮(组)机械效率的测量实验。(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)由表中实验数据可知,第2次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍,由图示滑轮组可知,实验使用的是乙图所示装置做的实验。
(3)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低。
(4)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第3次实验使用同样的装置,则第3次实验绳端移动距离s=3h=3×0.1m=0.3m,机械效率η=×100%=×100%=×100%≈83.3%。
(5)由表中第1次实验和第3次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。
答案:(1)匀速(匀速直线) (2)乙 (3)越低 (4)0.3 83.3%
(5)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高
7.一台起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m,如果它的电动机所做的功是3.0×104J,则起重机的机械效率是多少 (g取10N/kg)
【解析】本题考查机械效率的计算。提升物体做的功为有用功,则W有=Gh=mgh=0.6×103kg×10N/kg×3m=1.8×104J,故机械效率η===60%。
答案:60%
【试题备选】用如图所示的滑轮组在5s内将静止在水平地面上质量m=40kg,底面积S=1m2的物体匀速竖直提升3m,所用拉力F=250N,问:
(1)提升前,物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大 (g=10N/kg)
(2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少
(3)拉力F的功率是多少
(4)滑轮组的机械效率是多少
【解析】本题考查压强、做功、机械效率等的计算,关键是分析物体的受力情况和动滑轮上绳子的段数。
(1)物体静止在水平地面上,则
F压=G=mg=40kg×10N/kg=400N
物体对地面的压强是p===400Pa
(2)有用功W有=Gh=400N×3m=1200J
(3)由图可知:动滑轮上绳子的段数n=2,则拉力作用点移动的距离s=nh=2×3m=6m
W总=Fs=250N×6m=1500J
功率P===300W
(4)滑轮组的机械效率:η===80%。
答案:(1)400Pa (2)1200J (3)300W (4)80%
【一点通】找找你容易错在哪里
用如图所示的滑轮组将重物匀速提高2m,所用拉力为500N,(不计绳重和摩擦)滑轮组的机械效率为80%,仍用该滑轮组,提升1200N的重物,则所用拉力为多少
【学生自答】
滑轮组的机械效率:η======80%
所以F=750N。
答案:750N
【教师点评】
①正确之处:能区分有用功、总功,会推导计算机械效率。
②错误之处:认为机械效率是不变的。
【标准解答】
W额外=(1-η)W总=(1-80%)×500N×2×2m=400J,由W额外=G动h,得G动==
=200N。
F=
=
=700N。
答案:700N