【精品解析】11.3《机械效率》 筑基提能同步分层练习设计(提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)

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名称 【精品解析】11.3《机械效率》 筑基提能同步分层练习设计(提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
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科目 物理
更新时间 2025-04-08 11:02:41

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11.3《机械效率》 筑基提能同步分层练习设计(提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·衡阳期末)小叶同学用如图所示的滑轮组提升重物A,不计绳重和机械之间的摩擦,每个滑轮的重力均为,与地面固定的细绳的拉力,他通过细绳用的拉力将重物A匀速提升,所用时间。下列说法中正确的是(  )
A.物体A的重力为
B.拉力做功的功率为
C.该装置由两个定滑轮和一个动滑轮组成
D.该滑轮组在使用过程中的机械效率为
【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.根据图像,与地面固定的细绳的拉力,滑轮的重力为,则物体A的重力为GA=2F2-G轮=2×105N-10N=200N,故A错误;
B.拉力F1的大小为:F1=3F2+G轮=3×105N+10N=325N,
重物A匀速提升,所用时间,则拉力F1的速度为:
拉力F1做功的功率为:,故B正确;
C.装置中两个滑轮的轴在移动,一个滑轮的轴是固定的,由两个动滑轮和一个定滑轮组成,故C错误;
D.该滑轮组在使用过程中的机械效率为
,故D错误。
故选B。
【分析】根据GA=2F2-G轮,可以计算物体的重力大小;结合滑轮组,判断动滑轮上拉力的大小;根据P=Fv,计算功率大小;利用,计算机械效率。
2.(2024八下·南皮期末) 如图,用滑轮组拉着重为70N的物体沿水平地面匀速直线运动,拉力F为10N,滑轮组机械效率为80%,不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是(  )
A.此滑轮组动滑轮的重力为5N
B.用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮,滑轮组的机械效率会增大
C.物体受到水平地面的摩擦力为20N
D.若在此物体上加一砝码,使其一起沿水平地面匀速直线运动,滑轮组的机械效率将变大
【答案】D
【知识点】滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】 AC.由图可知,连接动滑轮绳子的股数n'=2,
根据滑轮组的机械效率可知,
则物体受到的摩擦力:f=ηnF=80%×2×10N=16N,
根据绳端拉力F=(f+G动)得到,动滑轮的重力:G动=nF-f=2×10N-16N=4N,故A、C错误;
B.最下面的滑轮为定滑轮,定滑轮只改变力的方向,因此更换后不影响滑轮组的机械效率,故B错误;
D.在物体上加一砝码后,物体对地面的压力增加,根据滑动摩擦力影响因素,在接触面的粗糙程度不变时压力越大滑动摩擦力越大可知,此时物体受到的摩擦力f增大,
根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时,机械效率可知,G动不变,f增大,机械效率增大,故D正确。
故选D。
【分析】 A.利用求物体受到水平地面的摩擦力;利用不计绳重、轮与轴间的摩擦时F=(f+G动)求动滑轮的重力;
B.最下面的滑轮为定滑轮,定滑轮只改变力的方向,据此分析滑轮组机械效率的变化情况;
CD.根据滑动摩擦力影响因素分析物体所示摩擦力的变化情况,根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时,根据机械效率分析物体所受摩擦力增加后机械效率的变化情况。
3.(2024八下·江岸期末) 如图甲所示,工人利用斜面将重1000N的箱子推至较长的水平车厢里,斜面长3m、高1.5m。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示,推力F始终与箱子运动方向相同,推力F随时间变化关系如图丙所示。下列分析中正确的是(  )
A.0~10s内,对箱子做功越来越快
B.斜面的机械效率为48%
C.10~20s内,推力F的功率为125W
D.10~20s内,箱子所受摩擦力为125N
【答案】C
【知识点】功率的计算;斜面的机械效率;功的计算及应用
【解析】【解答】 A.由图乙可知,箱子在0~10s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动。由丙图可知,拉力不变;由P=Fv可知,0~10s内,对箱子做功不是越来越快,故A错误;
B.0~10s内,由图丙可知此时推力为625N,
推力F做的功为:W总=Fs=625N×3m=1875J,
有用功:W有=Gh=1000N×1.5m=1500J,
斜面的机械效率:,故B错误;
C.由图乙可知,箱子在10~20s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动,速度为。由图丙知10~20s内,推力F'的大小为250N,推力的功率为:P=F'v=250N×0.5m/s=125W,故C正确;
D.10~20s内,箱子做匀速运动,此时推力等于摩擦力,由图丙可知此时推力为250N,所以摩擦力等于250N,故D错误。
故选C。
【分析】 A.由图乙可知,箱子在0~10s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动,由P=Fv分析;
B.0~10s内,由图丙可知此时推力为600N,根据W总=Fs算出总功,由W有=Gh可求得有用功,由计算机械效率;
C.由图乙可知,箱子在10~20s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动,由速度算出箱子做匀速运动的速度,由图丙知10~20s内的推力F的大小,由P=Fv算出推力的功率;
D.10~20s内,箱子做匀速运动,根据平衡力算出此时的摩擦力。
4.(2024八下·陈仓期末)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A,使物体A在4s内匀速前进了4m,物体A受到地面的摩擦力f=300N,所用拉力F=120N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A.绳子自由端在4s内移动了8m
B.物体A重力做功的功率为1000W
C.物体A克服摩擦力做的功为480J
D.滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D
【知识点】功率的计算;滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率;功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图片可知,承担物体拉力的绳子的股数n=3,则绳子自由端在4s内移动了s绳子=ns=3×4m=12m.故A错误.
B.物体并没有在竖直方向上通过距离,因此物体在重力方向上没有做功,所以物体A重力做功的功率为0,故B错误.
C.物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N×4m=1200J,故C错误.
D.拉力F所做的总功W总=Fs绳子=120N×12m=1440J,
所以滑轮组的机械效率,
故D正确。
故选D。
【分析】A.根据图片确定承担中的绳子段数,根据s绳子=ns计算绳子自由端移动的距离;
B.做功的要素:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离;
C.根据W有用=fs计算物体A做的有用功;
D.根据W总=Fs绳子计算拉力做的总功,最后根据计算滑轮组的机械效率。
5.(2023八下·榕城期末)如图甲所示,用电动机和滑轮组将一块矿石从水底匀速竖直打捞起来,矿石露出水面前,电动机对绳子拉力的功率为60W,矿石露出水面后,电动机对绳子拉力的功率80W,矿石上升全过程中,矿石运动的图像如图乙,动滑轮质量为10kg,不计绳重及摩擦,,;下列说法正确的是(  )
A.矿石浸没时受到的浮力为200N
B.矿石在空气中所受重力为500N
C.矿石的密度为
D.矿石露出水面后,滑轮组的机械效率83.3%
【答案】A
【知识点】密度公式及其应用;功率的计算;阿基米德原理;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】AB.根据图乙可知,矿石运动2m,所用的时间为20s,
那么矿石移动的速度:;
根据图片可知,承担重力绳子段数n=2,
则绳子自由端移动的速度:v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s,
那么矿石浸没时电动机对绳子拉力:,
矿石露出水面后绳子自由端的拉力:,
动滑轮的重力:G动=m动g=10kg×10N/kg=100N,
根据F=(F拉+G动)可知,
矿石露出水面前矿石受到的拉力:F拉=nF-G动=2×300N-100N=500N,
矿石在空气中所受的重力:G=nF'-G动=2×400N-100N=700N,
由力的平衡条件可知,矿石浸没时受到的浮力:F浮=G-F拉=700N-500N=200N,故A正确,而B错误;
C.矿石排开水的体积:,
因为此时矿石浸没在水中,所以矿石的体积:V=V排=2×10-2m3,
矿石的密度:,故C错误;
D.矿石露出水面后,滑轮组的机械效率:,故D错误。
故选A。
【分析】AB.首先根据计算物体上升的速度,再根据v=nv物计算绳子自由端的速度,接下来根据分别计算出矿石浸没时和出水后绳子的拉力,接下来根据F=(F拉+G动)分别浸没时物体受到的拉力和物体的重力,最后根据计F浮=G-F拉算物体浸没受到的浮力;
C.根据计算矿石的体积,再根据计算矿石的密度;
D.根据计算矿石出水时的机械效率。
6.(2023八下·岳阳期末)用如图所示的滑轮组提升重80N的物体,在10s内匀速上升10m,拉力F为50N,则提升重物的过程中(  )
A.做的有用功是800J B.绳子自由端的速度为1m/s
C.拉力的功率为80W D.滑轮组的机械效率为60%
【答案】A
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.滑轮组做的总功W有=Gh=80N×10m=800J,故A正确;
B.自由端移动的距离s=nh=10m×2=20m,自由端移动的速度,故B错误;
C.拉力的功率P=Fv=50N×2m/s=100W,故C错误;
D.滑轮组的机械效率,故D错误。
故选A。
【分析】A.根据W有=Gh计算滑轮组做的有用功;
B.根据s=nh计算自由端移动的距离,再根据计算自由端绳子的速度;
C.根据P=Fv计算拉力的功率;
D.根据计算滑轮组的机械效率。
7.(2023八下·运城期末) 建筑工地上常用的吊装工具如图所示,为重的配重,杠杆的支点为,已知:1:2,滑轮下面挂有建筑材料,每个滑轮重为,工人重为,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。下列说法正确的是(  )
A.建筑材料的上升速度为绳自由移动速度的
B.当工人拉绳的力为时,建筑材料重为
C.当工人拉绳的力为时,对地面的压力为
D.当建筑材料的重为时,滑轮组的机械效率最大为
【答案】D
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图像,滑轮组绳子股数n=2,物体P的移动速度和绳子的移动速度关系是,A不符合题意;
B.根据,计算建筑材料为G=nF-G动=2×300N-60N=540N,B不符合题意;
C.当工人的拉力为300N时,作用在杠杆A点的滑轮有3股绳,A点的拉力FA=3×300N+60N=960N,根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB,OA:OB=1:2,B点的拉力为,M重力5000N,对地面的压力为F压=5000N-480N=4520N,C不符合题意;
D.物体为1140N时,滑轮组的机械效率为,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】根据,可以计算滑轮组绳子的拉力;根据F1L1=F2L2,计算杠杆上拉力的大小;结合物体的重力和受到的拉力,计算对地面的压力;利用,计算机械效率。
二、多选题
8.(2023八下·红桥期末)如图所示,斜面长为 S,高为h,用沿斜面向上的力把一个重为 G的物体匀速拉到坡顶。下列说法中正确的是(  )
A.若斜面的机械效率 = 1,则拉力 F=G
B.若斜面的机械效率 = 1,则拉力
C.若斜面的机械效率 < 1,则拉力.
D.若斜面的机械效率 < 1,则物体与斜面间的摩擦力
【答案】B,C
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】AB.有用功为W有=Gh,总功为W总=Fs,机械效率为, 若斜面的机械效率 = 1 ,则,所以 ,故A错误,B正确;
C. 若斜面的机械效率 < 1 ,根据,可得拉力为 ,故C正确;
D.若斜面的机械效率 < 1 ,摩擦力做的额外功W额=fs,根据,可得物体与斜面的摩擦力为,故D错误;
故答案为BC。
【分析】ABC.用斜面来提高物体的位置,有用功为W有=Gh,总功为W总=Fs,根据械效率为,进行分析;
D.摩擦力做的额外功W额=fs,根据进行分析。
9.(2023八下·锦江期末)某建筑工地,用如图所示滑轮组、吊篮、卷扬机吊运材料。两滑轮重均为40N,当吊篮中不装重物时,卷场机拉动吊篮匀速上升的拉力为50N。吊篮内最多装入90kg的重物,每根绳子能承受的最大拉力均为900N。在一次吊运中,用此滑轮组匀速将重为50kg的砖运到了10m高的楼上,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。下列结果正确的是(  )
A.此次吊运,天花板A点受到的拉力为600N
B.此次吊运,卷扬机做的有用功为5600J
C.此次吊运若用时50s,卷扬机做功的功率为120W
D.该滑轮组的机械效率最高约为89.4%
【答案】C,D
【知识点】滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】A.由图可知,动滑轮上绳子的股数为2,当吊篮中不装重物时,拉力为50N,不计绳重和摩擦,根据可知,G篮=2F-G动=2 x 50N-40N=60N,
用滑轮组将重50kg的砖运到10m高的楼上时,砖的重力G=mg=50kg x 10N/kg=500N,
绳子上的拉力为,
天花板上A点受到的拉力为FA=2F + G滑轮=2 x 300N+40N=640N,故A错误;
B.卷场机做的有用功:W有=Gh=500N x 10m=5000J,故B错误;
C.卷场机做的总功:W总=FS=F.2h=300N x 2 x10m=6000J,
卷场机做功的功率:,故C正确;
D.当吊篮最多装入90kg的重物时,滑轮组的机械效率最高,此时每根绳子上的最大拉力为900N,
吊篮内能装入物体的最大重力为:G最大=F最大-G篮=900N-60N=840N,
滑轮组机械效率最高为:
故D正确;
故答案为CD。
【分析】A.根据装置,确定动滑轮上圣地的股数,利用条件当吊篮中不装重物时,卷场机的拉力为50N,根据的变形式求出吊篮的重力;
用滑轮组将重50kg的砖运到10m高的楼上时,利用求出绳子上的拉力,天花板上A点的拉力等于2F+G滑轮; B.根据W有=Gh可求出有用功;
C.根据W总=FS可求出总功,再根据求出卷场机做功的功率;
D.根据吊篮最多装入90kg的重物时,每根绳子上的最大拉力为900N,求出吊篮内可装入物体的最大重力,根据可求出滑轮组的最高机械效率。
10.(2023八下·赣州期末) 用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重,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象。如果不考虑绳重和摩擦,下列说法正确的是(  )
A.该滑轮组的动滑轮重力是
B.运送件货物时,绳子的拉力是
C.运送件货物时,滑轮组的机械效率为
D.运送件货物时,绳子的拉力是
【答案】A,B,C
【知识点】机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.由图甲可知,绳子的股数n=2,拉力端移动的距离S=2h,由图乙可知,当物体重
G物=100N时,滑轮组的机械效率为50%,不考虑绳重和摩擦,根据,
则动滑轮重力,故A正确;
BD.运送4件货物时,货物总重G/物=4 x 100N=400N,不考虑绳重和摩擦,
此时绳子的拉力为:,故B正确,D错误;
C.运送4件货物时,滑轮组的机械效率为:
,故C正确。
故答案为ABC。
【分析】A.不考虑绳重和摩擦时,克服物体重力做功为有用功,克服动滑轮重力做功为额外功,利用,代入数据即可求出动滑轮重力;
BD.不考虑绳重和摩擦时,拉力;
C.根据即可求出滑轮组机械效率。
11.(2023八下·雄县期末) 如图所示,体重为的人,用滑轮组拉重为的物体,使其沿水平方向以的速度匀速运动。运动中物体受到地面的摩擦力为,动滑轮重为不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是(  )
A.人对地面的压力等于 B.绳子自由端速度为
C.人做功的功率大小为 D.该滑轮组的机械效率为38%
【答案】A,B,C
【知识点】功率的计算;二力平衡的条件及其应用;滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】A、由图可知,有两股绳子承担物重,即n=2;由于物体在地面上水平滑动,所以绳子承担的物重包括动滑轮的重力和物体受到的地面的摩擦力,又由于不计绳重和摩擦 ,所以人的拉力F拉===110N;由于人对绳子的拉力与绳子对人的拉力是一对相互作用力,所以绳子对人的拉力F绳=F拉=110N;对人受力分析,人受到竖直向下的重力,绳子对人的竖直向上的拉力,地面对人的竖直向上的支持力,根据受力平衡,有FN=G-F绳=510N-110N=400N;由于人对地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力,所以人对地面的压力为400N,故A正确;
B、物体在水平方向上以0.02m/s的速度匀速运动,所以绳子的自由端的速度为v绳=nv物=2×0.02m/s=0.04m/s,故B正确;
C、根据功率的推导式,可求人做功的功率P=F人v绳=110N×0.04m/s=4.4W,故C正确;
D、滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%≈90.9%,故D错误;
故答案为:ABC。
【分析】相互作用力之间等大、反向、共线、异物;物端的速度和绳端的速度有n倍关系;求功率除了定义式P=,往往推导式P=Ft更好用;滑轮组的机械效率可用η=×100%求解。
三、实验填空题
12.(2024八下·赤坎期末)某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:
用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力并填入表格。
按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。
匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度和绳端移动的距离,将这三个量填入表格。
算出有用功,总功,机械效率。
改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验。
次数 沙和袋所受的总重力 提升高度
有用功 拉力 绳端移动的距离 总功 机械效率
   
 
请根据实验过程和实验记录,思考并回答:
(1)请将表格内的数据补充完整:   、   、   。
(2)小张没有通过计算就发现表格中有一数据明显错误,它是第   次实验的数据,这数据应该为   。
(3)改正后,分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率   选填“越高”、“越低”或“不变”。
【答案】(1)0.12;0.18;0.6
(2)3;80%
(3)越高
【知识点】机械效率的大小比较;机械效率的计算;滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】1)有用功为克服重力做功,
重力为0.6N,提升高度为0.2m,所以重力做功为0.12J,
总功为W=0.3N× 0.6m=0.18J,
0.24J/0.4N=0.6m
综上第1空、0.12;第2空、0.18;第3空、0.6
2)机械效率只可能小于100%,所以第三次试验数据的机械效率错误,η=W有/W=0.24J/0.3J=80%
综上第1空、3;第2空、80%
3)重力越大,机械效率越大
综上 第1空、越高
【分析】功的计算:W=Fs,重力为0.6N,提升高度为0.2m,据此计算重力做功,总共为0.24J,力为0.4N,所以计算移动的距离;机械效率只可能小于100%,机械效率的计算:η=W有/W,
13.(2024八下·和平期末)在测“滑轮组机械效率”的实验中,某同学用如图甲所示的装置进行实验,改变钩码个数,使钩码匀速向上运动,实验数据记录如表:
实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械效率η/%
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 A 0.3 0.5 0.66 75.8
(1)表格中编号A处数据应为    N;
(2)该同学进一步研究实验过程,算出每一次实验中总功与有用功的差值ΔW,发现每一次都不同,可能是   ;
(3)接下来该同学改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出η﹣G动关系图像,如图乙所示。分析图像可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重   。因此在生活中为了提高机械效率,滑轮的材料会选择硬度大且密度    (填“大”或“小”)的材料。分析图像中的B点可知,此时被提升物体所受的重力    (填“大于”“小于”或“等于”)3N;
(4)机械效率是机械性能好坏的重要标志。结合生产生活实际,分析实验数据可知,下列提高机械效率的措施中可行的是    。
A.增加所提物体重力;
B.增加重物上升高度;
C.加快提升物体的速度;
D.减轻机械自身重力。
【答案】2.2;所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多;低;小;大于;AD
【知识点】滑轮(组)机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1)由表格数据可知总功为0.66J,移动距离为0.3m,所以F=W/s,编号A处数据为
(2) 每一次实验中总功与有用功的差值ΔW,发现每一次都不同,可能是 所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增大。
(3)被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。为了提高机械效率,动滑轮的重力应尽可能的小,所以滑轮的材料会选择硬度大且密度小的材料,机械效率的计算公式为η=G/G+G动,,在机械效率不变时,额外功增大,有用功也增大,若提升高度相同,物体的重力会大于3N。
(4)提高机械效率的方法有减小滑轮重力,提高重物重力,AD正确,BC错误
故选AD。
【分析】做功:计算公式为W=Fs,本题中总功为0.66J,移动距离为0.3m,所以F=W/s
影响滑轮组的机械效率的因素有:提升物体的重、动滑轮自重;滑轮组的机械效率与提升物体的高度、提升物体的速度无关。
机械效率的计算:η=W有/W
四、解答与计算题
14.(2024八下·花溪月考)机械的机械效率能不能大于或等于100% 为什么
【答案】不能。有用功与总功的比值叫机械效率,由于使用机械不可避免地做额外功,所以机械效率不能大于或等于100%。
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】根据有用功与总功的比值叫机械效率,用机械对物体做功,我们要克服摩擦、提升机械本身而所作一些对我们没有用的功,这部分功就叫做额外功。有用功与额外功之和是总功。由于使用机械不可避免地做额外功,所以总功一定大于有用功,即机械效率一定小于100%。
15.(2024八下·南宁期末)如图所示,体重50kg的小磊通过滑轮组用200N的拉力将质量是48kg合金块匀速提高2m。(不计绳重及摩擦)求:
(1)物体所受的重力;
(2)此过程滑轮组的机械效率;
(3)小磊利用此滑轮组能提起的最大物重。
【答案】解:(1)物体所受的重力为;
答:物体所受的重力为。
(2)由图可知,有效绳子段数,
此过程滑轮组的机械效率为。
答:此过程滑轮组的机械效率为。
(3)动滑轮重力为;
小磊体重为;
则绳子自由端施加的最大拉力为500N,此时能提起的物重最大为
答:小磊利用此滑轮组能提起的最大物重为。
【知识点】重力及其大小的计算;滑轮(组)的机械效率
【解析】【分析】(1)由G=mg可得物体所受的重力;(2)由图可知绳子有效段数,利用求滑轮组的机械效率;
(3)不计绳重及摩擦,由可得动滑轮的重力;根据题意可知,小磊作用在绳子自由端的最大拉力等于自身重力,由可得小磊利用此滑轮组最多能提起物体的重力。
16.(2024八下·大埔期末)在斜面上将一个重150N的物体从底端匀速拉到顶端(如图所示),沿斜面向上的拉力为50N,斜面长1.2m、高0.3m,求:
(1)拉力所做的功;
(2)斜面的机械效率。
【答案】(1)解:拉力所做的功
(2)解:物体重力所做的功
斜面的机械效率
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【分析】(1)根据W= Fs求拉力所做的总功;
(2)利用W= Gh求克服物体重力所做的功;
(3)斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
17.(2024八下·乐山期末) 用如图所示,用卷扬机通过滑轮组把质量为60kg木箱在50s内匀速上升10m。已知动滑轮的重力为150N, 绳重及滑轮与轴之间的摩擦可忽略不计。(g取10N/kg) 求:
(1)卷扬机受到的拉力;
(2)卷扬机做的有用功;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)卷扬机做功的功率。
【答案】(1)解:如图,由3段绳子吊着动滑轮,绳重及滑轮与轴之间的摩擦忽略不计,则卷扬机受到的拉力为
(2)解:卷扬机做的有用功为
(3)解:绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
滑轮组的机械效率为
(4)解:卷扬机做功的功率为
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】 (1)根据F=(G+G动)可求卷扬机受到的拉力;
(2)根据W有=G箱h可求卷扬机做的有用功;
(3)根据W总=F拉s绳可求总功,再根据求滑轮组的机械效率;
(4)根据可求卷扬机做功的功率。
1 / 111.3《机械效率》 筑基提能同步分层练习设计(提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·衡阳期末)小叶同学用如图所示的滑轮组提升重物A,不计绳重和机械之间的摩擦,每个滑轮的重力均为,与地面固定的细绳的拉力,他通过细绳用的拉力将重物A匀速提升,所用时间。下列说法中正确的是(  )
A.物体A的重力为
B.拉力做功的功率为
C.该装置由两个定滑轮和一个动滑轮组成
D.该滑轮组在使用过程中的机械效率为
2.(2024八下·南皮期末) 如图,用滑轮组拉着重为70N的物体沿水平地面匀速直线运动,拉力F为10N,滑轮组机械效率为80%,不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是(  )
A.此滑轮组动滑轮的重力为5N
B.用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮,滑轮组的机械效率会增大
C.物体受到水平地面的摩擦力为20N
D.若在此物体上加一砝码,使其一起沿水平地面匀速直线运动,滑轮组的机械效率将变大
3.(2024八下·江岸期末) 如图甲所示,工人利用斜面将重1000N的箱子推至较长的水平车厢里,斜面长3m、高1.5m。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示,推力F始终与箱子运动方向相同,推力F随时间变化关系如图丙所示。下列分析中正确的是(  )
A.0~10s内,对箱子做功越来越快
B.斜面的机械效率为48%
C.10~20s内,推力F的功率为125W
D.10~20s内,箱子所受摩擦力为125N
4.(2024八下·陈仓期末)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A,使物体A在4s内匀速前进了4m,物体A受到地面的摩擦力f=300N,所用拉力F=120N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A.绳子自由端在4s内移动了8m
B.物体A重力做功的功率为1000W
C.物体A克服摩擦力做的功为480J
D.滑轮组的机械效率约为83.3%
5.(2023八下·榕城期末)如图甲所示,用电动机和滑轮组将一块矿石从水底匀速竖直打捞起来,矿石露出水面前,电动机对绳子拉力的功率为60W,矿石露出水面后,电动机对绳子拉力的功率80W,矿石上升全过程中,矿石运动的图像如图乙,动滑轮质量为10kg,不计绳重及摩擦,,;下列说法正确的是(  )
A.矿石浸没时受到的浮力为200N
B.矿石在空气中所受重力为500N
C.矿石的密度为
D.矿石露出水面后,滑轮组的机械效率83.3%
6.(2023八下·岳阳期末)用如图所示的滑轮组提升重80N的物体,在10s内匀速上升10m,拉力F为50N,则提升重物的过程中(  )
A.做的有用功是800J B.绳子自由端的速度为1m/s
C.拉力的功率为80W D.滑轮组的机械效率为60%
7.(2023八下·运城期末) 建筑工地上常用的吊装工具如图所示,为重的配重,杠杆的支点为,已知:1:2,滑轮下面挂有建筑材料,每个滑轮重为,工人重为,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计。下列说法正确的是(  )
A.建筑材料的上升速度为绳自由移动速度的
B.当工人拉绳的力为时,建筑材料重为
C.当工人拉绳的力为时,对地面的压力为
D.当建筑材料的重为时,滑轮组的机械效率最大为
二、多选题
8.(2023八下·红桥期末)如图所示,斜面长为 S,高为h,用沿斜面向上的力把一个重为 G的物体匀速拉到坡顶。下列说法中正确的是(  )
A.若斜面的机械效率 = 1,则拉力 F=G
B.若斜面的机械效率 = 1,则拉力
C.若斜面的机械效率 < 1,则拉力.
D.若斜面的机械效率 < 1,则物体与斜面间的摩擦力
9.(2023八下·锦江期末)某建筑工地,用如图所示滑轮组、吊篮、卷扬机吊运材料。两滑轮重均为40N,当吊篮中不装重物时,卷场机拉动吊篮匀速上升的拉力为50N。吊篮内最多装入90kg的重物,每根绳子能承受的最大拉力均为900N。在一次吊运中,用此滑轮组匀速将重为50kg的砖运到了10m高的楼上,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。下列结果正确的是(  )
A.此次吊运,天花板A点受到的拉力为600N
B.此次吊运,卷扬机做的有用功为5600J
C.此次吊运若用时50s,卷扬机做功的功率为120W
D.该滑轮组的机械效率最高约为89.4%
10.(2023八下·赣州期末) 用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重,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象。如果不考虑绳重和摩擦,下列说法正确的是(  )
A.该滑轮组的动滑轮重力是
B.运送件货物时,绳子的拉力是
C.运送件货物时,滑轮组的机械效率为
D.运送件货物时,绳子的拉力是
11.(2023八下·雄县期末) 如图所示,体重为的人,用滑轮组拉重为的物体,使其沿水平方向以的速度匀速运动。运动中物体受到地面的摩擦力为,动滑轮重为不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是(  )
A.人对地面的压力等于 B.绳子自由端速度为
C.人做功的功率大小为 D.该滑轮组的机械效率为38%
三、实验填空题
12.(2024八下·赤坎期末)某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:
用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力并填入表格。
按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。
匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度和绳端移动的距离,将这三个量填入表格。
算出有用功,总功,机械效率。
改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验。
次数 沙和袋所受的总重力 提升高度
有用功 拉力 绳端移动的距离 总功 机械效率
   
 
请根据实验过程和实验记录,思考并回答:
(1)请将表格内的数据补充完整:   、   、   。
(2)小张没有通过计算就发现表格中有一数据明显错误,它是第   次实验的数据,这数据应该为   。
(3)改正后,分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率   选填“越高”、“越低”或“不变”。
13.(2024八下·和平期末)在测“滑轮组机械效率”的实验中,某同学用如图甲所示的装置进行实验,改变钩码个数,使钩码匀速向上运动,实验数据记录如表:
实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 有用功W有用/J 总功 W总/J 机械效率η/%
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 A 0.3 0.5 0.66 75.8
(1)表格中编号A处数据应为    N;
(2)该同学进一步研究实验过程,算出每一次实验中总功与有用功的差值ΔW,发现每一次都不同,可能是   ;
(3)接下来该同学改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出η﹣G动关系图像,如图乙所示。分析图像可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重   。因此在生活中为了提高机械效率,滑轮的材料会选择硬度大且密度    (填“大”或“小”)的材料。分析图像中的B点可知,此时被提升物体所受的重力    (填“大于”“小于”或“等于”)3N;
(4)机械效率是机械性能好坏的重要标志。结合生产生活实际,分析实验数据可知,下列提高机械效率的措施中可行的是    。
A.增加所提物体重力;
B.增加重物上升高度;
C.加快提升物体的速度;
D.减轻机械自身重力。
四、解答与计算题
14.(2024八下·花溪月考)机械的机械效率能不能大于或等于100% 为什么
15.(2024八下·南宁期末)如图所示,体重50kg的小磊通过滑轮组用200N的拉力将质量是48kg合金块匀速提高2m。(不计绳重及摩擦)求:
(1)物体所受的重力;
(2)此过程滑轮组的机械效率;
(3)小磊利用此滑轮组能提起的最大物重。
16.(2024八下·大埔期末)在斜面上将一个重150N的物体从底端匀速拉到顶端(如图所示),沿斜面向上的拉力为50N,斜面长1.2m、高0.3m,求:
(1)拉力所做的功;
(2)斜面的机械效率。
17.(2024八下·乐山期末) 用如图所示,用卷扬机通过滑轮组把质量为60kg木箱在50s内匀速上升10m。已知动滑轮的重力为150N, 绳重及滑轮与轴之间的摩擦可忽略不计。(g取10N/kg) 求:
(1)卷扬机受到的拉力;
(2)卷扬机做的有用功;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)卷扬机做功的功率。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.根据图像,与地面固定的细绳的拉力,滑轮的重力为,则物体A的重力为GA=2F2-G轮=2×105N-10N=200N,故A错误;
B.拉力F1的大小为:F1=3F2+G轮=3×105N+10N=325N,
重物A匀速提升,所用时间,则拉力F1的速度为:
拉力F1做功的功率为:,故B正确;
C.装置中两个滑轮的轴在移动,一个滑轮的轴是固定的,由两个动滑轮和一个定滑轮组成,故C错误;
D.该滑轮组在使用过程中的机械效率为
,故D错误。
故选B。
【分析】根据GA=2F2-G轮,可以计算物体的重力大小;结合滑轮组,判断动滑轮上拉力的大小;根据P=Fv,计算功率大小;利用,计算机械效率。
2.【答案】D
【知识点】滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】 AC.由图可知,连接动滑轮绳子的股数n'=2,
根据滑轮组的机械效率可知,
则物体受到的摩擦力:f=ηnF=80%×2×10N=16N,
根据绳端拉力F=(f+G动)得到,动滑轮的重力:G动=nF-f=2×10N-16N=4N,故A、C错误;
B.最下面的滑轮为定滑轮,定滑轮只改变力的方向,因此更换后不影响滑轮组的机械效率,故B错误;
D.在物体上加一砝码后,物体对地面的压力增加,根据滑动摩擦力影响因素,在接触面的粗糙程度不变时压力越大滑动摩擦力越大可知,此时物体受到的摩擦力f增大,
根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时,机械效率可知,G动不变,f增大,机械效率增大,故D正确。
故选D。
【分析】 A.利用求物体受到水平地面的摩擦力;利用不计绳重、轮与轴间的摩擦时F=(f+G动)求动滑轮的重力;
B.最下面的滑轮为定滑轮,定滑轮只改变力的方向,据此分析滑轮组机械效率的变化情况;
CD.根据滑动摩擦力影响因素分析物体所示摩擦力的变化情况,根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时,根据机械效率分析物体所受摩擦力增加后机械效率的变化情况。
3.【答案】C
【知识点】功率的计算;斜面的机械效率;功的计算及应用
【解析】【解答】 A.由图乙可知,箱子在0~10s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动。由丙图可知,拉力不变;由P=Fv可知,0~10s内,对箱子做功不是越来越快,故A错误;
B.0~10s内,由图丙可知此时推力为625N,
推力F做的功为:W总=Fs=625N×3m=1875J,
有用功:W有=Gh=1000N×1.5m=1500J,
斜面的机械效率:,故B错误;
C.由图乙可知,箱子在10~20s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动,速度为。由图丙知10~20s内,推力F'的大小为250N,推力的功率为:P=F'v=250N×0.5m/s=125W,故C正确;
D.10~20s内,箱子做匀速运动,此时推力等于摩擦力,由图丙可知此时推力为250N,所以摩擦力等于250N,故D错误。
故选C。
【分析】 A.由图乙可知,箱子在0~10s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动,由P=Fv分析;
B.0~10s内,由图丙可知此时推力为600N,根据W总=Fs算出总功,由W有=Gh可求得有用功,由计算机械效率;
C.由图乙可知,箱子在10~20s内路程和时间成正比,箱子做匀速运动,由速度算出箱子做匀速运动的速度,由图丙知10~20s内的推力F的大小,由P=Fv算出推力的功率;
D.10~20s内,箱子做匀速运动,根据平衡力算出此时的摩擦力。
4.【答案】D
【知识点】功率的计算;滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率;功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图片可知,承担物体拉力的绳子的股数n=3,则绳子自由端在4s内移动了s绳子=ns=3×4m=12m.故A错误.
B.物体并没有在竖直方向上通过距离,因此物体在重力方向上没有做功,所以物体A重力做功的功率为0,故B错误.
C.物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N×4m=1200J,故C错误.
D.拉力F所做的总功W总=Fs绳子=120N×12m=1440J,
所以滑轮组的机械效率,
故D正确。
故选D。
【分析】A.根据图片确定承担中的绳子段数,根据s绳子=ns计算绳子自由端移动的距离;
B.做功的要素:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离;
C.根据W有用=fs计算物体A做的有用功;
D.根据W总=Fs绳子计算拉力做的总功,最后根据计算滑轮组的机械效率。
5.【答案】A
【知识点】密度公式及其应用;功率的计算;阿基米德原理;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】AB.根据图乙可知,矿石运动2m,所用的时间为20s,
那么矿石移动的速度:;
根据图片可知,承担重力绳子段数n=2,
则绳子自由端移动的速度:v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s,
那么矿石浸没时电动机对绳子拉力:,
矿石露出水面后绳子自由端的拉力:,
动滑轮的重力:G动=m动g=10kg×10N/kg=100N,
根据F=(F拉+G动)可知,
矿石露出水面前矿石受到的拉力:F拉=nF-G动=2×300N-100N=500N,
矿石在空气中所受的重力:G=nF'-G动=2×400N-100N=700N,
由力的平衡条件可知,矿石浸没时受到的浮力:F浮=G-F拉=700N-500N=200N,故A正确,而B错误;
C.矿石排开水的体积:,
因为此时矿石浸没在水中,所以矿石的体积:V=V排=2×10-2m3,
矿石的密度:,故C错误;
D.矿石露出水面后,滑轮组的机械效率:,故D错误。
故选A。
【分析】AB.首先根据计算物体上升的速度,再根据v=nv物计算绳子自由端的速度,接下来根据分别计算出矿石浸没时和出水后绳子的拉力,接下来根据F=(F拉+G动)分别浸没时物体受到的拉力和物体的重力,最后根据计F浮=G-F拉算物体浸没受到的浮力;
C.根据计算矿石的体积,再根据计算矿石的密度;
D.根据计算矿石出水时的机械效率。
6.【答案】A
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.滑轮组做的总功W有=Gh=80N×10m=800J,故A正确;
B.自由端移动的距离s=nh=10m×2=20m,自由端移动的速度,故B错误;
C.拉力的功率P=Fv=50N×2m/s=100W,故C错误;
D.滑轮组的机械效率,故D错误。
故选A。
【分析】A.根据W有=Gh计算滑轮组做的有用功;
B.根据s=nh计算自由端移动的距离,再根据计算自由端绳子的速度;
C.根据P=Fv计算拉力的功率;
D.根据计算滑轮组的机械效率。
7.【答案】D
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图像,滑轮组绳子股数n=2,物体P的移动速度和绳子的移动速度关系是,A不符合题意;
B.根据,计算建筑材料为G=nF-G动=2×300N-60N=540N,B不符合题意;
C.当工人的拉力为300N时,作用在杠杆A点的滑轮有3股绳,A点的拉力FA=3×300N+60N=960N,根据杠杆的平衡条件FA×OA=FB×OB,OA:OB=1:2,B点的拉力为,M重力5000N,对地面的压力为F压=5000N-480N=4520N,C不符合题意;
D.物体为1140N时,滑轮组的机械效率为,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】根据,可以计算滑轮组绳子的拉力;根据F1L1=F2L2,计算杠杆上拉力的大小;结合物体的重力和受到的拉力,计算对地面的压力;利用,计算机械效率。
8.【答案】B,C
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】AB.有用功为W有=Gh,总功为W总=Fs,机械效率为, 若斜面的机械效率 = 1 ,则,所以 ,故A错误,B正确;
C. 若斜面的机械效率 < 1 ,根据,可得拉力为 ,故C正确;
D.若斜面的机械效率 < 1 ,摩擦力做的额外功W额=fs,根据,可得物体与斜面的摩擦力为,故D错误;
故答案为BC。
【分析】ABC.用斜面来提高物体的位置,有用功为W有=Gh,总功为W总=Fs,根据械效率为,进行分析;
D.摩擦力做的额外功W额=fs,根据进行分析。
9.【答案】C,D
【知识点】滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】A.由图可知,动滑轮上绳子的股数为2,当吊篮中不装重物时,拉力为50N,不计绳重和摩擦,根据可知,G篮=2F-G动=2 x 50N-40N=60N,
用滑轮组将重50kg的砖运到10m高的楼上时,砖的重力G=mg=50kg x 10N/kg=500N,
绳子上的拉力为,
天花板上A点受到的拉力为FA=2F + G滑轮=2 x 300N+40N=640N,故A错误;
B.卷场机做的有用功:W有=Gh=500N x 10m=5000J,故B错误;
C.卷场机做的总功:W总=FS=F.2h=300N x 2 x10m=6000J,
卷场机做功的功率:,故C正确;
D.当吊篮最多装入90kg的重物时,滑轮组的机械效率最高,此时每根绳子上的最大拉力为900N,
吊篮内能装入物体的最大重力为:G最大=F最大-G篮=900N-60N=840N,
滑轮组机械效率最高为:
故D正确;
故答案为CD。
【分析】A.根据装置,确定动滑轮上圣地的股数,利用条件当吊篮中不装重物时,卷场机的拉力为50N,根据的变形式求出吊篮的重力;
用滑轮组将重50kg的砖运到10m高的楼上时,利用求出绳子上的拉力,天花板上A点的拉力等于2F+G滑轮; B.根据W有=Gh可求出有用功;
C.根据W总=FS可求出总功,再根据求出卷场机做功的功率;
D.根据吊篮最多装入90kg的重物时,每根绳子上的最大拉力为900N,求出吊篮内可装入物体的最大重力,根据可求出滑轮组的最高机械效率。
10.【答案】A,B,C
【知识点】机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.由图甲可知,绳子的股数n=2,拉力端移动的距离S=2h,由图乙可知,当物体重
G物=100N时,滑轮组的机械效率为50%,不考虑绳重和摩擦,根据,
则动滑轮重力,故A正确;
BD.运送4件货物时,货物总重G/物=4 x 100N=400N,不考虑绳重和摩擦,
此时绳子的拉力为:,故B正确,D错误;
C.运送4件货物时,滑轮组的机械效率为:
,故C正确。
故答案为ABC。
【分析】A.不考虑绳重和摩擦时,克服物体重力做功为有用功,克服动滑轮重力做功为额外功,利用,代入数据即可求出动滑轮重力;
BD.不考虑绳重和摩擦时,拉力;
C.根据即可求出滑轮组机械效率。
11.【答案】A,B,C
【知识点】功率的计算;二力平衡的条件及其应用;滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】A、由图可知,有两股绳子承担物重,即n=2;由于物体在地面上水平滑动,所以绳子承担的物重包括动滑轮的重力和物体受到的地面的摩擦力,又由于不计绳重和摩擦 ,所以人的拉力F拉===110N;由于人对绳子的拉力与绳子对人的拉力是一对相互作用力,所以绳子对人的拉力F绳=F拉=110N;对人受力分析,人受到竖直向下的重力,绳子对人的竖直向上的拉力,地面对人的竖直向上的支持力,根据受力平衡,有FN=G-F绳=510N-110N=400N;由于人对地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力,所以人对地面的压力为400N,故A正确;
B、物体在水平方向上以0.02m/s的速度匀速运动,所以绳子的自由端的速度为v绳=nv物=2×0.02m/s=0.04m/s,故B正确;
C、根据功率的推导式,可求人做功的功率P=F人v绳=110N×0.04m/s=4.4W,故C正确;
D、滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%≈90.9%,故D错误;
故答案为:ABC。
【分析】相互作用力之间等大、反向、共线、异物;物端的速度和绳端的速度有n倍关系;求功率除了定义式P=,往往推导式P=Ft更好用;滑轮组的机械效率可用η=×100%求解。
12.【答案】(1)0.12;0.18;0.6
(2)3;80%
(3)越高
【知识点】机械效率的大小比较;机械效率的计算;滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】1)有用功为克服重力做功,
重力为0.6N,提升高度为0.2m,所以重力做功为0.12J,
总功为W=0.3N× 0.6m=0.18J,
0.24J/0.4N=0.6m
综上第1空、0.12;第2空、0.18;第3空、0.6
2)机械效率只可能小于100%,所以第三次试验数据的机械效率错误,η=W有/W=0.24J/0.3J=80%
综上第1空、3;第2空、80%
3)重力越大,机械效率越大
综上 第1空、越高
【分析】功的计算:W=Fs,重力为0.6N,提升高度为0.2m,据此计算重力做功,总共为0.24J,力为0.4N,所以计算移动的距离;机械效率只可能小于100%,机械效率的计算:η=W有/W,
13.【答案】2.2;所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多;低;小;大于;AD
【知识点】滑轮(组)机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1)由表格数据可知总功为0.66J,移动距离为0.3m,所以F=W/s,编号A处数据为
(2) 每一次实验中总功与有用功的差值ΔW,发现每一次都不同,可能是 所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增大。
(3)被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。为了提高机械效率,动滑轮的重力应尽可能的小,所以滑轮的材料会选择硬度大且密度小的材料,机械效率的计算公式为η=G/G+G动,,在机械效率不变时,额外功增大,有用功也增大,若提升高度相同,物体的重力会大于3N。
(4)提高机械效率的方法有减小滑轮重力,提高重物重力,AD正确,BC错误
故选AD。
【分析】做功:计算公式为W=Fs,本题中总功为0.66J,移动距离为0.3m,所以F=W/s
影响滑轮组的机械效率的因素有:提升物体的重、动滑轮自重;滑轮组的机械效率与提升物体的高度、提升物体的速度无关。
机械效率的计算:η=W有/W
14.【答案】不能。有用功与总功的比值叫机械效率,由于使用机械不可避免地做额外功,所以机械效率不能大于或等于100%。
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】根据有用功与总功的比值叫机械效率,用机械对物体做功,我们要克服摩擦、提升机械本身而所作一些对我们没有用的功,这部分功就叫做额外功。有用功与额外功之和是总功。由于使用机械不可避免地做额外功,所以总功一定大于有用功,即机械效率一定小于100%。
15.【答案】解:(1)物体所受的重力为;
答:物体所受的重力为。
(2)由图可知,有效绳子段数,
此过程滑轮组的机械效率为。
答:此过程滑轮组的机械效率为。
(3)动滑轮重力为;
小磊体重为;
则绳子自由端施加的最大拉力为500N,此时能提起的物重最大为
答:小磊利用此滑轮组能提起的最大物重为。
【知识点】重力及其大小的计算;滑轮(组)的机械效率
【解析】【分析】(1)由G=mg可得物体所受的重力;(2)由图可知绳子有效段数,利用求滑轮组的机械效率;
(3)不计绳重及摩擦,由可得动滑轮的重力;根据题意可知,小磊作用在绳子自由端的最大拉力等于自身重力,由可得小磊利用此滑轮组最多能提起物体的重力。
16.【答案】(1)解:拉力所做的功
(2)解:物体重力所做的功
斜面的机械效率
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【分析】(1)根据W= Fs求拉力所做的总功;
(2)利用W= Gh求克服物体重力所做的功;
(3)斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
17.【答案】(1)解:如图,由3段绳子吊着动滑轮,绳重及滑轮与轴之间的摩擦忽略不计,则卷扬机受到的拉力为
(2)解:卷扬机做的有用功为
(3)解:绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
滑轮组的机械效率为
(4)解:卷扬机做功的功率为
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】 (1)根据F=(G+G动)可求卷扬机受到的拉力;
(2)根据W有=G箱h可求卷扬机做的有用功;
(3)根据W总=F拉s绳可求总功,再根据求滑轮组的机械效率;
(4)根据可求卷扬机做功的功率。
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