3.4 简单机械（机械效率) 分层练习

简单机械——机械效率
分层练习
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1．(对应例1) (2018·安徽滁州)小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是(　　)
A．两人对桶做的功都是额外功
B．两人对水做的功都是有用功
C．小聪对桶做的功是有用功
D．小明对桶做的功是有用功
2．(对应例1)(2018·河南)如图所示，通过滑轮组用200 N的拉力F在5 s内将重500 N的物体匀速提升2 m，则下列说法正确的是(　　)
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A．有用功为1 000 J，额外功为4 00 J
B．有用功为1 000 J，额外功为200 J
C．拉力做功1 200 J，拉力的功率为200 W
D．拉力做功1 000 J，拉力的功率为240 W
3．(对应例2)下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是(　　)
A．有用功越多，机械效率越高
B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高
D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高
4．(对应例3)(四川成都)用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦)，下列做法能提高滑轮组机械效率的有(　　)
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A．增加物体被提升的高度
B．减轻动滑轮的重力
C．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的股数
D．减少物体的重力
5．(对应例2) (2018·山东青岛)工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600 N的货物，绳子自由端被竖直拉上6 m，额外功为300 J。求滑轮组的机械效率。
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1．(对应例1) (2018·河北石家庄)卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯。关于两人克服茶杯重力做功下列说法正确的是(　　)
A．都是有用功
B．都是额外功
C．对喝茶的人而言是有用功
D．对卖茶杯的人而言是有用功
2．(对应例2) (2018·安徽宣城)下列说法正确的是(　　)
A．所有机械的机械效率都小于1
B．做功时间长的机械，功率一定小
C．效率高的机械，功率一定大
D．功率大的机械，做功一定多
3．(对应例1、2) (2018·山东淄博)甲升降机比乙升降机的机械效率高，利用它们分别把质量相同的物体匀速提升相同的高度。两者相比，乙升降机(　　)
A．做的总功较少
B．做的总功较多
C．提升重物做的有用功较少
D．提升重物做的有用功较多
4．(对应例1、2)(2018·重庆)工人用如图所示的动滑轮，将重1 000 N的物体在5 s内匀速竖直提升了1 m，人对绳自由端的拉力F为600 N，不计绳重和摩擦。以下结论正确的是(　　)
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A．动滑轮的有用功为600 J
B．动滑轮的重力为400 N
C．滑轮的机械效率为83.3%
D．拉力F的功率为120 W
5．(对应例3) (2018·黑龙江哈尔滨)同学们“测量并探究影响滑轮组机械效率高低的因素”，使用了如图所示的装置，每个钩码重相同，每个滑轮重相同。下列说法正确的是(　　)
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A．实验的原理是二力平衡条件
B．实验需要用到的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺和停表
C．当钩码个数相同时，甲的机械效率比乙高
D．把钩码提升得越高，做的有用功越多，机械效率越高
6．(对应例2)(2018·北京)如图所示是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下，使重450 N的货物A在50 s的时间里，匀速竖直上升了10 m。在这个过程中，拉力F做的功为5 000 J。求：
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(1)有用功W有；
(2)拉力F的功率P；
(3)动滑轮的机械效率η。
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7．(对应例1、2) (2018·辽宁阜新)小王使用如图所示的滑轮组提升重物， 用300 N的拉力在10 s内将540 N的重物匀速提升了1 m，在这个过程中(　　)
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A．有用功为540 J
B．拉力的功率为90 W
C．滑轮组的机械效率为60%
D．绳子自由端移动的距离为3 m
8. (对应例3) (2018·贵州铜仁)如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20 N的拉力将重为30 N的物体匀速提升30 cm。求：
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(1)此滑轮组是由____股绳子承担动滑轮和物体的总重。
(2)滑轮组的机械效率是____%。
(3)测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a.动滑轮重力、b.绳子绕法、c.摩擦力、d.定滑轮重力、e.物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是____。
A．acde　　　B．bce　　　C．ace　　　D．abcde
9．(对应例2) (2018·山东淄博)如图所示，某工地用滑轮组将重为5 000 N的货物匀速提升 6 m，所用时间为20 s，/
在绳的末端所用拉力为2 200 N。下列说法正确的是(　　)
A．N处滑轮的作用是改变力的方向
B．滑轮组的机械效率为60%
C．拉力的功率为1 980 W
D．增加货物的重力，滑轮组的机械效率保持不变
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10．(对应例3)(2018·青海西宁)小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧。小马认为：甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高；小李却认为：乙滑轮组更省力，机械效率高。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。实验所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计，他们在实验中得到的数据如下表所示：
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(1)根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是____N，甲滑轮组的机械效率是____。
(2)由计算结果可以确定____的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是____，由此可知，可采用____的方法来提高滑轮组的机械效率。
(3)随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率____(选填“大于”“等于”或“小于”)装置甲的机械效率。
11．(对应例2) (2018·四川南充)如图所示是工人将重160 N的物体匀速放下的过程， 已知物体下降的距离为3 m，用时3 s，工人的拉力为50 N，工人质量为50 kg。(物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦)
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(1)求工人放绳的速度。
(2)求滑轮组的效率η1。
(3)如果物体浸没水中后滑轮组的机械效率为η2，已知η1∶η2＝4∶3，物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g取10 N/kg。求当物体浸没水中后，工人对地面的压力。
参考答案
1．D　2.A　3.B　4.C　5.C
6．解：(1)有用功W有＝Gh＝450 N×10 m＝4 500 J；
(2)已知拉力F做的功为5 000 J，即W总＝5 000 J，
拉力做功的功率P＝＝＝100 W；
(3)动滑轮的机械效率η＝＝＝0.9＝90%。
答：(1)有用功为4 500 J；
(2)拉力F的功率为100 W；
(3)动滑轮的机械效率为90%。
7．A
8．(1)3　(2)50　(3)C
9．C
10．(1)0.8　83.3%　(2)小马　动滑轮的个数　尽可能地减少动滑轮的个数　(3)等于
11．解：(1)物体下降速度为v＝＝＝1 m/s；
因为有4股绳子承担物体，所以工人放绳的速度为v绳＝4v物＝4×1 m/s＝4 m/s。
(2)因为有4股绳子，所以绳子自由端运动距离s＝4h＝4×3 m＝12 m；
放绳子的有用功W有用＝Gh＝160 N×3 m＝480 J；
放绳子的总功W总＝Fs＝50 N×12 m＝600 J；
滑轮组的效率η1＝＝＝0.8＝80%。
(3)物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，
由F＝(G动＋G)可得，动滑轮重力
G动＝4F－G＝4×50 N－160 N＝40 N；
已知η1∶η2＝4∶3，
则物体浸没水中后滑轮组的机械效率为η2＝η1＝×80%＝60%；
物体浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率
η2＝＝＝＝60%，
解得F拉物＝60 N；
完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4股绳子向上的拉力，
由力的平衡条件可得：4F绳＝F拉物＋G动，
则人对绳子的拉力F绳＝(F拉物＋G动)＝(60 N＋40 N)＝25 N，
因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25 N；
人的重力为G人＝m人g＝50 kg×10 N/kg＝500 N，
对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，
则人受到竖直向上的支持力F支＝G人＋F绳＝500 N＋25 N＝525 N。
因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525 N。
答：(1)工人放绳的速度为4 m/s。
(2)滑轮组的效率η1为80%。
(3)当物体浸没水中后，工人对地面的压力为525 N。