课课精编精练——10.5 机械效率
1.机械效率所反映的机械性能是( )
A.做功的快慢 B.做功的能力 C.额外功多少 D.功的利用率
2.某机械的效率记录如下,可能正确的是( )
A.100% B.120% C.60% D.20%
3.下列关于机械效率的说法错误的是( )
A.当总功一定时,有用功越多或额外功越少,机械效率越高
B.当有用功一定时,总功越少或额外功越少,机械效率越高
C.当额外功一定时,总功越多或有用功越多,机械效率越高
D.使用机械时,越省力、功率越大,则机械效率大
4.在如图所示的斜面装置中,重为1N的小车沿着斜面从底端匀速拉到顶端,秒表示数如图(秒表每格1s,指针转动未超过一周,不计车长),下列选项错误的是( )
A.小车运动的速度为 4 m/s
B.重力对小车所做的功的大小是 0.5J
C.拉力的功率是 0.12W
D.斜面的机械效率达到了 83.3%
5.用l00牛的拉力沿一斜面向上拉重为400牛的物体,刚好可使其沿斜面匀速上滑。如果此斜面的机械效率为80%,则斜面的高与长之比为( )
A.4:1 B.5:1 C.1:5 D.以上都不对
6.在物理学中,将 的比值,叫做机械效率,对于实际机械,由于 的存在,机械效率总 100%(选填“大于”“等于”或“小于”)。
7.因为 功总小于 功,所以机械效率总小于1.提高机械效率的途径是减小 功或增加 功。
8.一个质量为40kg的女生将总重为200N的器材搬到6m高的实验室。她将这箱器材先搬100N上楼,再搬剩下部分。则她搬运100N的器材做的有用功 J,她在搬运过程中做功的效率为 。(g=10N/kg)
9.如图所示,小琳同学用动滑轮把90N的重物匀速提升4m,所用的拉力是60N,则小琳做的有用功是 J,动滑轮的机械效率是 。
10.如图所示,斜面长S=10m,高h=4m。用沿斜面方向的拉力F,将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速拉到顶端B,运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。则人对物体做的有用功是 J,斜面的机械效率是 ,拉力F的大小 N。
11.如图所示,小明探究动滑轮的机械效率,动滑轮重1N,用3N的拉力F通过该动滑轮匀速拉起重4N的物体,物体沿竖直方向上升0.2m。此过程中,额外功和机械效率分别是( )
A.0.2J 83.3% B.0.2J 80%
C.0.4J 80% D.0.4J 66.7%
12.如图所示,沿竖直方向匀速拉动绳子的自由端,使挂在动滑轮下的重物G缓缓上升,动滑轮的重力不可忽略。现只改变物体的重力G,则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的( )
A.B.C. D.
13.用如图所示的滑轮组提起重物,已知物体重为6×104N,滑轮组的机械效率为80%,拉力F在30s内把重物匀速提升了1m,则( )
A.滑轮组做的有用功为1.5×104J
B.拉力的大小为2.5×104N
C.拉力F的功率为2kW
D.滑轮组做的总功为6×104J
14.用100N的力沿机械效率为60%的斜面拉一个重400N的物体匀速前进,据此可知斜面的高与长之比为( )
A.3:20 B.1:4 C.4:1 D.20:3
15.在杂技表演中,有一项跳板节目,若支点在跳板的中央,当质量为60千克的两名男演员同时从距离地面3米高处由静止下落到跳板的一端时,静立于另一端的质量为40千克的一名女演员被向上弹起4米高。若不考虑空气阻力和人的内力做的功。则跳板的机械效率为( )
A.88.9% B.85.3% C.44.4% D.40.4%
16.在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用一个动滑轮和一个定滑轮测定了4组数据,测得数据如表:
实验次数
动滑轮重G动/N
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
动滑轮对钩码做功W有用/J
拉力F/N
拉力作用点移动距离s/cm
拉力做功W总/J
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
10
0.7
30
47.6
2
0.5
1
20
0.7
60
47.6
3
0.5
2
10
1.1
30
60.6
4
0.5
4
10
2
(1)将表格中空格处的数据填写完整。
(2)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与 无关。
(3)由表中第3、4组数据可知,同一滑轮组的机械效率与 有关。
17.如图,在水平拉力F=10N的作用下,使物体A沿水平面以速度1m/s向右匀速运动了10s,若物重为100N,水平面对物体的摩擦力为20N.则有用功为 J,装置的机械效率为 。
18.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为 N.测力计竖直移动的距离S为0.2m,物块重G为1.5N,物块上升的高度h为0.3m,则杠杆的机械效率为 %.使用杠杆提升物块的过程中,做额外功的原因之一是 。
19.将重物从4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的顶端。已知沿斜面所用的推力是300N,斜面的机械效率是75%,则斜面受到的摩擦力 N,推力做的总功为 J,物体所受的重力为 N。
20.某建筑工地用如图的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地4m高的砌墙处,已知每个滑轮重100N,滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计。若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N,求:
(1)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率为 ;
(2)若全部完成提砖任务,工人利用此滑轮组至少做 J额外功。
21.(2019?抚顺)小华利用如图所示滑轮组将一桶重400N的水匀速提高6m,共用时2min,滑轮组的机械效率为80%(不计桶重、绳重和摩擦)。下列说法正确的是( )
A.小华所做的有用功为3000J
B.小华所用拉力F为250N
C.拉力F的功率是37.5W
D.若提升过程中,有部分水洒出,滑轮组的机械效率不变
22.(2019?铁岭)如图所示,工人用160N的拉力F将重为300N的木箱在10s内匀速拉到长3m、高1m的斜面顶端。下列说法正确的是( )
A.拉力F做功的功率是16W
B.克服木箱重力做的功是900J
C.斜面的机械效率是62.5%
D.若只改变斜面的倾斜角度,斜面的机械效率不变
23.(2019?日照)如图所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及一切阻力。用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时,机械效率为90%.下列判断正确的是( )
A.拉力F1的大小为450N
B.用图乙绕法匀速提升400N重物时,机械效率为80%
C.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大
D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,F2做功少
24.(2019?常州)如图所示,斜面高2m、长4m,小明用平行于斜面的拉力F,将重400N的物体从斜面底端拉到顶端,已知拉力F=250N,对此过程,下列结果中正确的是( )
A.有用功为1000J B.总功为1600J
C.额外功为200J D.机械效率为60%
25.(2019?包头)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N.下列说法正确的是( )
A.物体A受到的摩擦力为10N
B.拉力F的功率为1.5W
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动
26.(2019?长春)如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率”η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)。下列判断正确的是( )
A.两滑轮组绳端移动的距离相等
B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
27.(2019?烟台)在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素“时,同学们提出了下列猜想
(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关;
(2)滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关;
(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;
(4)滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的猜想,则该实验验证的猜想是( )
A.(1) B.(2) C.(3) D.(4)
28.(2019?新疆)用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙,分别匀速提升同一重物时,滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%,不计绳重和摩擦,滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为( )
A.4:3 B.3:4 C.5:4 D.4:5
29.(2019?荆门)如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升A的过程滑轮组的机械效率较大,则下列判断正确的是( )
①A物体比B物体轻 ②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少 ④提升A做的有用功较多
A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①④
30.(2019?宜昌)如图所示的吊车有大小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是( )
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
31.(2019?莱芜区)如图所示,汽车通过滑轮组将矿井内重为9500N的物体M匀速提升了6m,所用的时间为10s,汽车的拉力F为5000N.在此过程中,滑轮组的机械效率为 ,汽车拉力F的功率为 W。
32.(2019?呼伦贝尔)搬运工人站在水平高台上,用如图所示的滑轮组将重物匀速竖直向上提升2m,当提升货物重为360N时,滑轮组的机械效率为75%,则动滑轮重为 N(不计绳重和摩擦);若将所提升货物重增大到480N,此时滑轮组的机械效率为 。
33.(2019?恩施州)如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处,沿斜面向上的拉力为10N,斜面长s=2m、高h=1m。其中所做的有用功为 J,物体受到的摩擦力大小为 N,斜面的机械效率为 。
34.(2019?十堰)质量为m的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶,滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图象(如图乙),机械中摩擦及绳重忽略不计,影响滑轮组机械效率的原因有 (写出一点即可),动滑轮的重力为 :该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时,此滑轮组机械效率的最大值为 。(后两空均用已知量符号表示)
35.(2019?鞍山)如图所示,用滑轮组拉动重70N的物体A,在10s内使A在水平方向上移动5m,所用拉力F为20N,地面对A的摩擦力为30N,则A运动速度是 m/s,滑轮组所做的有用功是 J,滑轮组的机械效率是 。
36.(2019?青海)如图所示,物体重300N,用效率为60%的滑轮组使它沿水平面以0.1m/s的速度匀速行驶20s,受到的摩擦力为72N.则有用功为 J,拉力F= N,拉力做功的功率为 W.(忽略绳子和滑轮的重力)
37.(2019?仙桃)小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验,实验装置如图甲、乙所示。
(1)按照甲图装置实验,小明应竖直向上 拉动弹簧测力计,使钩码从A处升高到A′处。由图可知拉力为 N,钩码上升的高度为 cm。
(2)小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验,实验数据记录在表中。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.02
0.04
83%
2
4.0
0.03
2.2
0.06
①根据表格中的数据,请在图乙中画出实验时绳子的绕法(要求向下拉绳子的自由端使钩码升高)。
②由表格数据可知,第一次实验时的拉力是 N(结果精确到0.1N);第二次实验时滑轮组的机械效率是 (结果精确到1%)。
③由两次实验可知,用同一滑轮组提升重物时,物体越重,滑轮组的机械效率越 (选填“高”或“低”)。
38.(2019?玉林)小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,利用如图所示的滑轮组进行了4次测量,测得数据如下表所示:
次数
钩码所受的重力G/N
钩码提升的高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
1.0
0.1
0.8
0.4
31.25%
2
1.0
0.2
0.8
0.8
31.25%
3
2.0
0.1
1.2
0.4
41.67%
4
3.0
0.1
1.5
(1)根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s= m,机械效率η= 。
(2)通过比较1、3和4三次实验数据得出:同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率 。
(3)在忽略摩擦力和绳重的前提下,通过第1次数据可算出动滑轮的重力为 N。
(4)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是 。
A.动滑轮的重力 B.绳子与滑轮之间的摩擦 C.物体上升的高度
39.(2019?镇江)如图1所示,装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上,桶与地面间的接触面积为0.2m2。桶的质量忽略不计,g取10N/kg。
(1)求桶中水的质量。
(2)求这桶水对地面的压强。
(3)某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中,所用拉力为40N.求该滑轮组的机械效率。
40.(2019?鄂尔多斯)举世嘱目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车,是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油机和滑轮组将高h=1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面;图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。(ρ海=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计摩擦、水的阻力及绳重)。求:
(1)物体A的密度。
(2)当物体A在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力。
(3)物体A露出水面前,柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象,如图丙,求此过程滑轮组的机械效率。
课课精编精练——10.5 机械效率
参考答案与试题解析
2.【解答】使用简单机械时,有额外功存在,所以机械效率小于100%;使用简单机械时,有用功比额外功大,所以机械效率会超过50%,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
3.【解答】A、总功一定时,做的有用功越多,或额外功越少,有用功和总功的比值越大,则机械效率越高,故A正确;
B、当有用功一定时,总功越少或额外功越少,有用功和总功的比值越大,则机械效率越高,故B正确;
C、根据公式η=可知,额外功一定时,机械做的有用功越多或总功越多,机械效率越高,故C正确;
D、机械效率是有用功与总功的比值;使用机械时,有时为了省力,有时为了省距离,有时为了操作方便,有时为了提高功率,利用机械是否省力与机械效率高低与否无关;功率是描述物体做功快慢的物理量;二者之间没有必然的联系,故D错误。
故选:D。
4.【解答】A、已知秒表每格1s,指针转动未超过一周,由图知,小车运动的时间t=5s,
小车运动的速度:v====0.4m/s,故A错误;
B、由图知,斜面高h=0.5m,
所以重力对小车所做的功:W有=Gh=1N×0.5m=0.5J,故B正确;
C、由题知,拉力F=0.3N,斜面长L=2m,
拉力所做的总功:W总=FL=0.3N×2m=0.6J,
所以拉力的功率:P===0.12W,故C正确;
D、斜面的机械效率:η=×100%=×100%≈83.3%,故D正确。
故选:A。
5.【解答】拉力做的有用功W有用=Gh,
拉力做的总功W总=Fs,
该斜面的机械效率:
η====80%,
这个斜面的高与斜面的长度之比:
h:s=80%×=1:5。
故选:C。
6.【解答】(1)有用功与总功的比值叫做机械效率;
(2)对于实际机械,使用时不可避免地要做额外功,所以总功一定大于有用功,由η=×100%可知,机械效率总小于100%。
故答案为:有用功与总功;额外功;小于。
7.【解答】(1)机械效率等于有用功除以总功,有用功始终小于总功,所以机械效率总小于1;
(2)机械效率等于有用功除以总功,要提高机械效率,让额外功在总功中占的比例越小,或有用功在总功中占的比例越大,即减小有用功或增加额外功都可以提高机械效率。
故答案为:有用;总;额外;有用。
8.【解答】将100N的器材搬到6m高的实验室,器材上升的高度为h=6m,
则她做的有用功:
W有=G物h=100N×6m=600J;
人做的总功:W总=G′h=(G物+m人g)h=(100N+40kg×10N/kg)×6m=3000J;
她在搬运过程中做功的效率:
η=×100%=×100%=20%。
故答案为:600;20%。
9.【解答】(1)提起物体所做的有用功:
W有用=Gh=90N×4m=360J;
(2)由图可知,使用动滑轮有两段绳子承担物体重,
拉力端移动距离s=2h=2×4m=8m,
拉力所做的总功:
W总=Fs=60N×8m=480J,
动滑轮的机械效率:
η=×100%=×100%=75%。
故答案为:360;75%。
10.【解答】(1)物体所受重力G=100N,物体被提升的高度h=4m;
克服物体重力做的有用功:W有用=Gh=100N×4m=400J;
(2)由题知W额=100J,则总功:W总=W有用+W额=400J+100J=500J;
斜面的机械效率:η=×100%=×100%=80%;
(3)斜面长s=10m,由W=Fs得拉力的大小:
F===50N。
故答案为:400;80%;50。
11.【解答】(1)由图知,动滑轮由2段绳子承担物重,
则绳端移动的距离:s=2h=2×0.2m=0.4m;
总功:W总=Fs=3N×0.4m=1.2J,
有用功:W有=Gh=4N×0.2m=0.8J,
额外功:W额=W总﹣W有=1.2J﹣0.8J=0.4J;
(2)动滑轮的机械效率:
η=×100%=×100%≈66.7%。
故选:D。
12.【解答】动滑轮的重力不可忽略,则克服动滑轮的重以及绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功,
从摩擦角度考虑,随着物体重力的增加,滑轮与绳子间的摩擦会一定程度增大。
同时,物重增大,有用功逐渐增大,有用功占总功的比值在增大,所以机械效率逐渐增大;但由于摩擦也在增大,故机械效率η与物体重力G的关系并不成正比,故B正确,ACD错误。
故选:B。
13.【解答】(1)滑轮组做的有用功为W有用=Gh=6×104N×1m=6×104J;故A错误;
(2)由η=可得,滑轮组做的总功:
W总===7.5×104J;故D错误;
(3)拉力F的功率:
P总===2500W=2.5kW;故C错误;
(4)由图可知,n=3,所以s=3h=3×1m=3m,
由W=Fs可得,拉力:
F===2.5×104N.故B正确。
故选:B。
14.【解答】∵η=
∴斜面的高与长之比:===。
故选:A。
15.【解答】两名男演员做的总功:
W总=2G1h1=2m1gh1=2×60kg×10N/kg×3m=3600J;
对女演员做的有用功:
W有=G2h2=m2gh2=40kg×10N/kg×4m=1600J;
跳板的机械效率为:
η=×100%=×100%≈44.4%
故选:C。
16.【解答】(1)根据W有=Gh可以求出1、2、3、4次实验中的有用功分别为:0.1J、0.2J、0.2J、0.4J;
本题中使用的是相同的滑轮组,由1、2、3实验可知,绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍,故第4次绳子自由端通过的距离为30cm;
根据W总=Fs可以求出1、2、3、4次实验中的总功分别为:0.21J、0.42J、0.33J、0.6J;
第4次的机械效率为:η===66.7%。
(2)第1、2组数据,动滑轮重、钩码重相同,钩码被提升的高度不同,机械效率相同,可知同一滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关;
(3)第3、4组数据,动滑轮重、钩码被提升的高度相同,被提升的钩码重不同,机械效率不同,可知同一滑轮组的机械效率与提升的物重有关;
故答案为:(1)
实验次数
动滑轮重G动/N
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
动滑轮对钩码做功W有用/J
拉力F/N
拉力作用点移动距离s/cm
拉力做功W总/J
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
10
0.1
0.7
30
0.21
47.6
2
0.5
1
20
0.2
0.7
60
0.42
47.6
3
0.5
2
10
0.2
1.1
30
0.33
60.6
4
0.5
4
10
0.4
2
30
0.6
66.7
(2)物体被提升的高度;
(3)提升的物重。
17.【解答】(1)由图可知,n=3,
由v=可得,物体移动的距离:L=vt=1m/s×10s=10m,
绳子移动的距离:s=nL=3×10m=30m,
拉力做的功:W总=Fs=10N×30m=300J;
(2)滑轮组所做有用功:W有=fL=20N×10m=200J;
(3)滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%≈66.7%。
故答案为:200;66.7%。
18.【解答】由图示弹簧测力计可知,其分度值是0.1N,读数是:2.5N;
所做的有用功为:W有用=Gh=1.5N×0.3m=0.45J;总功为:W总=Fs=2.5N×0.2m=0.5J;
机械效率η=×100%=×100%=90%;
使用杠杆提升物块的过程中,由于杠杆本身有重力,需要克服杠杆的重力做功。
故答案为:2.5;90;杠杆本身有重力。
19.【解答】(1)推力做的总功W总=Fs=300N×4m=1200J;
(2)因为η=
所以推力做的有用功:
W有用=ηW总=1200J×75%=900J;
(3)因为W有用=Gh
物体所受的重力:
G===900N;
(4)因为W总=W有用+W额,
所以克服摩擦做的额外功:
W额=W总﹣W有用=1200J﹣900J=300J,
因为W额=fs
所以物体所受摩擦力:
f===75N。
故答案为:75;1200;900。
20.【解答】(1)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,
∵滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计,
∴最大拉力:
F大=×(G砖+G轮)=×(G砖+100N)=500N,
∴提升一次砖的最大重力:
G砖=900N;
提升一次砖时滑轮组的最大机械效率:
η大=====90%;
(2)搬完4000N砖需要次数:
m=≈4.4,需要5次搬完,
工人利用此滑轮组做额外功:
W额=G轮h×5=100N×4m×5=2000J。
答:(1)90%;(2)2000。
21.【解答】A、小华所做的有用功:W有用=Gh=400N×6m=2400J,故A错;
B、滑轮组的机械效率η==80%,小华拉力做的总功W总===3000J;
由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×6m=12m,由W总=Fs可得拉力F===250N,故B正确;
C、拉力做功功率P===25W,故C错;
D、若提升过程中,有部分水洒出,提升的物重变小,有用功变小,不计桶重、绳重和摩擦,额外功不变,有用功与总功的比值变小,机械效率变小,故D错。
故选:B。
22.【解答】A、拉力做的功为W总=FL=160N×3m=480J,
拉力做功的功率为P===48W.故A错误;
B、克服木箱重力做的功是W有用=Gh=300N×1m=300J.故B错误;
C、斜面的机械效率为η==×100%=62.5%.故C正确;
D、改变斜面的倾斜角度,木箱对压力发生改变,斜面与木箱接触面粗糙程度不变,所以摩擦力发生改变;木箱上升过程中,克服摩擦力做的功是额外功,虽然有用功不变,但额外功发生变化,由公式知,斜面的机械效率发生变化。故D错误。
故选:C。
23.【解答】A、忽略绳重及一切阻力,用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时,机械效率为90%,
图甲中n=2,由η====可得拉力F1的大小:
F1===500N,故A错误;
B、图甲中,根据F1=(G+G动)可得动滑轮的重力:
G动=2F1﹣G=2×500N﹣900N=100N;
忽略绳重及一切阻力,滑轮组的机械效率η===,则用图乙绕法匀速提升400N重物时,其机械效率为:
η′==×100%=80%,故B正确;
CD、分别用两种绕法匀速提升相同重物时,有用功相同,忽略绳重及一切阻力,克服动滑轮做的功是额外功,因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同,额外功相同,总功相同(即F1和F2做功相同),机械效率也相同,故CD错误;
故选:B。
24.【解答】A、小明对物体做的有用功:W有用=Gh=400N×2m=800J,故A错;
B、拉力F做的总功:W总=Fs=250N×4m=1000J,故B错;
C、额外功:W额=W总﹣W有用=1000J﹣800J=200J,故C正确;
D、斜面的机械效率:
η==×100%=80%,故D错。
故选:C。
25.【解答】A、物体B静止在地面上,所以受力平衡;水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力,所以两个摩擦力之和为12N,即fAB+4N=12N,则fAB=8N;根据相互作用力的知识可知,物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N;故A错误;
B、由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,
则拉力做功的功率:P===Fv=5N×0.2m/s=1W;故B错误;
C、滑轮组的机械效率:η=×100%==80%,故C正确;
D、若拉力F增大到15N时,A在运动过程中,A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则A和B之间的摩擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静止,不会向左运动,故D错误。
故选:C。
26.【解答】A、由图可知,滑轮组绳子的有效股数n甲=3,n乙=2,则s甲=3h,s乙=2h,则两滑轮组绳端移动的距离不相等,故A错误;
B、已知物体受到的重力GA>GB、上升的高度相同,根据W有=Gh可知,甲滑轮组的有用功比乙的多,故B错误。
C、由B可知,W有甲>W有乙,已知滑轮组的机械效率η甲<η乙,由η=可得,甲滑轮组的总功比乙的大,
已知时间相同,由P=可知,甲滑轮组的总功率比乙的大,故C错误;
D、忽略绳重和摩擦,由η===可得,η甲=,η乙=,
因为GA>GB,η甲<η乙,所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重,故D正确。
故选:D。
27.【解答】比较两图可知,承重绳子股数相同,动滑轮重相同,提升高度可以相同,而被提升物体的重力不同;结合控制变量法的思想,所以该实验装置探究的是滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系,即该实验
验证的猜想是(2)。
故选:B。
28.【解答】不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率:η====,
用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙,分别匀速提升同一重物时,滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%,则可知物重相同(都为G),设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动,
则有:η甲==80%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
η乙==75%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①可得G甲动=G,由②可得G乙动=G,
所以,甲乙动滑轮重力之比:
G甲动:G乙动=G:G=3:4。
故选:B。
29.【解答】①用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升A的过程滑轮组的机械效率较大,由η===可知,A物体比B物体重,故①错误;
②由图知n=2,因不计绳重和摩擦,A物体比B物体重,G轮相同,则根据F=(G+G轮)可知,提升A的拉力较大,故②正确;
③由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W额=G动h知,提升A和B所做额外功相同,故③错误;
④由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,A物体比B物体重,由W有用=Gh知,提升A做的有用功较多,故④正确;
由此可知,只有②④正确。
故选:B。
30.【解答】(1)使用小吊钩吊起相同货物时,小吊钩(小动滑轮)的重力小,做的额外功少,在有用功一定的情况下,总功小,其机械效率高,故A正确;
(2)由机械效率公式η===可知,机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关,故BD错误;
(3)每次吊起的货物越少,有用功越少,有用功在总功中所占比例越小,所以机械效率越低,故C错误。
故选:A。
31.【解答】(1)由图知,n=2,则绳子自由端移动的距离:s=2h=2×6m=12m;
汽车拉力对滑轮组做的总功:
W总=Fs=5000N×12m=6×104J;
拉力做的有用功:
W有用=Gh=9500N×6m=5.7×104J;
滑轮组的机械效率:
η==×100%=95%;
(2)汽车拉力的功率:
P===6000W。
故答案为:95%;6000。
32.【解答】(1)由图可知,n=3,
则提升时绳自由端移动距离s=3h=3×2m=6m,
有用功W有用=Gh=360N×2m=720J,
由η=可得,总功W总===960J,
由W总=Fs可得,拉力F===160N,
由F=(G+G动)可得,
动滑轮的重力,G动=3F﹣G=3×160N﹣360N=120N;
(2)若将所提升货物重增大到480N,不计绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率:
η′=====80%。
故答案为:120;80%
33.【解答】(1)所做的有用功为:W有用=Gh=16N×1m=16J;
(2)拉力做的总功为:W总=Fs=10N×2m=20J,
所做的额外功为:W额=W总﹣W有用=20J﹣16J=4J;
由W额=fs得摩擦力:
f===2N。
(3)斜面的机械效率为:
η=×100%=×100%=80%;
故答案为:16;2;80%。
34.【解答】(1)已知机械中摩擦力及绳重忽略不计,则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重;
(2)由图乙可知,物重Gn,滑轮组的机械效率η=50%,
因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,
所以,滑轮组的机械效率:
η====50%,
解得:G动=Gn;
(3)已知工人的质量为m,
则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:
F大=G人=m人g,
由F=(G+G动)可得,提升的最大物重:
G大=nF大﹣G动=nF大﹣Gn=n(m人g)﹣Gn,
则滑轮组的最大机械效率:
η大=×100%=×100%=×100%。
故答案为:物重(或动滑轮重);Gn;×100%。
35.【解答】(1)A运动的速度v===0.5m/s;
(2)滑轮组做的有用功:
W有用=fs=30N×5m=150J;
(3)由图可知:n=2,绳子自由端移动的距离sF=2s=2×5m=10m,
拉力F做的总功:
W总=FsF=20N×10m=200J,
滑轮组的机械效率:
η==×100%=75%。
故答案为:0.5;150;75%。
36.【解答】物体移动的距离s=vt=0.1m/s×20s=2m,
拉力所做的有用功为:W有=Fs=72N×2m=144J;
滑轮组的机械效率为60%,
拉力所做的总功为:W总===240J;
由图知,拉物体的力是由三根绳子承担,即n=3,
绳端移动的距离s′=3s=3×2m=6m,
根据公式W总=F′s′可知,拉力为:
F′===40N;
此时拉力做功的功率:P===12W。
故本题答案为:144;40;12。
37.【解答】(1)实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力。
弹簧测力计每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N,示数为0.8N。
钩码上升的高度为5cm;
(2)①由1、2中数据知,绳自由端移动距离s为钩码上升高度h的2倍,所以由2段绳子承担物重,如下图所示:
②由表格数据可知,根据η==可得第一次实验时的拉力是:F===1.2N;
第二次实验时滑轮组的机械效率是:η===×100%≈91%;
③对同一滑轮组来说,当额外功一定,所挂重物越重,做的有用功越多,有用功占总功的百分比越大,即机械效率越高。
故答案为:(1)匀速;0.8;5cm;(2)①如上图;②1.2;91%;③高。
38.【解答】(1)由图知实验中由四段绳子承担物重,所以第4次实验中绳子移动的距离:s=4h=4×0.1m=0.4m,
第4次实验测得机械效率为:
η==×100%=×100%=50%;
(2)通过比较1、3和4三次实验数据知,物体提升的高度和绳子移动的距离相同,物体的重力不同,且物体的重力越大,机械效率越高,所以可以得出:同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率高;
(3)如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦,动滑轮和重物由几股绳子承担,拉力为重物和动滑轮总重的几分之一。即:F=(G物+G动),
所以动滑轮的重力:G动=4F﹣G物=4×0.8N﹣1N=2.2N。
(4)滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关,跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关,所以AB不符合题意,C符合题意。
故答案为:(1)0.4;50%;(2)越高;(3)2.2;(4)C。
39.【解答】(1)水的体积V=0.01m3,
由ρ=可得水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×0.01m3=10kg;
(2)这桶水所受的重力:
G=mg=10kg×10N/kg=100N,
桶的质量忽略不计、自重不计,则水桶对地面的压力:
F=G=100N,
这桶水对地面的压强:
p===500Pa;
(3)由图知,承担物重的绳子股数n=3,则滑轮组的机械效率:
η=====×100%≈83.3%。
答:(1)这桶水的质量为10kg。
(2)桶对地面的压强为500Pa。
(3)滑轮组的机械效率为83.3%。
40.【解答】(1)根据图乙可知,物体完全露出水面后,拉力:F1=3×105N,则物体的重力G=F1=3×105N,
由G=mg可得,物体的质量:m===3×104kg,
由图乙可知,物体全部浸没时,物体A所受的拉力:F1′=2×105N,
则物体浸没时受到的浮力:F浮=G﹣F1′=3×105N﹣2×105N=1×105N,
由F浮=ρ水gV排可得物体的体积:V=V排===10m3,
物体A的密度:ρ===3×103kg/m3;
(2)由v=可得物体在80s内通过的距离:s=vt=0.1m/s×80s=8m,即在计时起点时物体上表面在水中所处的深度h=s=8m,
物体上表面受到的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa,
答:(1)物体A的密度为3×103kg/m3。
(2)当物体A在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力为8×105N。
(3)滑轮组的机械效率为80%。