沪科版八年级物理下册同步练习 第十章 机械与人 10.5 机械效率 计算题练习 有答案 有解析

10.5
机械效率
计算题
练习
有答案和解析
共8题
1．如图所示，已知斜面长5m，高3m，绳端拉力为50N．利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中：
（1）物体沿斜面向上运动，绳端移动的速度为多少？
（2）拉力的功和功率各是多少？
（3）拉力的机械效率是多少？
2．如图所示，建筑工人用滑轮组在20s的时间内将重为480N的物体匀速提升5m，所用的拉力为300N．求这个过程中：
（1）工人做的有用功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
3．一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为800N的货物，所用的拉力为500N，绳子自由端在40s内被匀速拉下6m，求：（g=10N/kg）
（1）提升货物时绳子自由端移动的速度；
（2）拉力F的功率；
（3）此滑轮组的机械效率。
4．利用如图滑轮组来拉动汽车，已知汽车与地面间的摩擦力是4.08×103N，将汽车移动1m，拉力做的总功是4800J，试求此时滑轮组的机械效率．
5．如图所示，用400N的拉力F，将重为900N的木箱匀速提升1m，求：
（1）拉力所做的功；
（2）该滑轮组的机械效率．
6．如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：
（1）若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比；
（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为400g，动滑轮质量为100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。
7．水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m．求：
（1）物块放在水平地面上时对地面的压强；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小．
8．工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，额外功为300J．求滑轮组的机械效率
试卷第1页，总3页
试卷第1页，总3页
参考答案
1．（1）2m/s（2）100W（3）60%
【解析】
【分析】
（1）根据v＝求出速度；（2）因为是动滑轮，所以根据s′＝2s求出拉力移动距离，再根据W＝Fs求出拉力做的总功，根据P＝求出功率；（3）根据W＝Gh求出有用功，根据η＝求出机械效率．
【详解】
（1）物体沿斜面向上运动的速度：v＝＝2m/s；（2）绳端移动的距离：s′＝2s＝2×5m＝10m；拉力的功W总＝Fs＝50N×10m＝500J，功率：P＝＝100W；（3）有用功：W有用＝Gh＝100N×3m＝300J，拉力的机械效率η＝×100%＝×100%＝60%．
2．（1）2400J；（2）150W；（3）80%。
【解析】
【分析】
（1）已知物重和物体上升的高度，根据W＝Gh即可求出所做的有用功；
（2）由图知：有两段绳子与动滑轮相连，则物体上升的高度h和绳子自由移动的距离s之间的关系为：s＝2h，求出自由端绳子移动的距离，然后再根据W＝Fs即可求出所做的总功；根据求拉力的功率；
（3）已求出有用功和总功，根据求出滑轮组的机械效率。
【详解】
（1）将重为480N的物体匀速提升5m，做的有用功：
W有用＝Gh＝480N×5m＝2400J；
（2）绳子的有效段数为2，绳子自由端通过的距离：
s＝nh＝2×5m＝10m，
拉力做总功：
W总＝Fs＝300N×10m＝3000J；
拉力的功率：
；
（3）滑轮组的机械效率：
【点睛】
该题考查了功的公式和功率公式的运用及滑轮组机械效率的求法，解答此题的关键是找到s、h之间的关系。
3．（1）0.15m/s；（2）75W；（3）80%
【解析】
【详解】
（1）提升时绳子自由端的速度：；
（2）拉力F的功率：；
（3）货物重有两段绳子承担，物体上升的高度：，
有用功：W有=Gh=800N×3m=2400J，
总功：W总=Fs=500N×6m=3000J，
滑轮组的机械效率：。
答：（1）提升时绳子自由端的速度是0.15m/s；
（2）拉力F的功率是75W；
（3）此滑轮组的机械效率是80%。
4．85%
【解析】
【分析】
已知摩擦力的大小和汽车移动的距离，可以得到克服摩擦力做的功--有用功；已知有用功和总功，利用机械效率计算公式得到滑轮组的机械效率．
【详解】
滑轮组做的有用功为W有用＝fs＝4.08×103N×1m＝4.08×103J，
滑轮组的机械效率为η＝85
5．（1）拉力所做的功1200J；（2）滑轮组的机械效率是75%．
【解析】
【分析】
（1）首先确定滑轮组绳子的有效股数n，然后根据求出绳子自由端移动的距离，再根据求出拉力所做的功；
（2）对物体所做功为有用功，可根据求出；利用求出机械效率．
【详解】
（1）由图可知，n=3，则绳子的自由端移动的距离，拉力F做的总功为：；
（2）对滑轮组做的有用功为：，滑轮组的机械效率为：．
答：（1）拉力所做的功1200J；
（2）滑轮组的机械效率是75%．
【点睛】
此题主要考查的是学生对有用功、总功、机械效率计算公式的理解和掌握，关键是公式的熟练运用和滑轮组绳子的有效股数的确定，难度不大．
6．（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比为3：2；（2）若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是80%。
【解析】
【分析】
（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同，上升的高度相同，若不计绳重，滑轮重及摩擦根据F拉=计算出所用的拉力，比较两绳子拉力的大小关系；（2）甲乙两滑轮组所提的重物相同，上升的高度相同，根据W=Gh求出所做的有用功；（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，再根据总功等于有用功和额外功之和，计算出总功，根据公式
得出机械效率。
【详解】
（1）由图知，甲图中，n1＝2；乙图中，n2＝3，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力F＝G，两次拉力F1和F2之比：F1：F2＝G：G＝：＝3：2；
（2）重物的重力：G＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N，动滑轮的重力：G轮＝m轮g＝0.1kg×10N/kg＝1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η＝＝，由于两装置中物重和动滑轮重均相同，所以甲、乙两装置的机械效率：η1＝η2＝.
故答案为：（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比为3：2；（2）若不计绳重及摩擦，甲、乙两装置的机械效率都是80%。
7．（1）5×103Pa；（2）83.3%；（3）20N
【解析】
【分析】
（1）水平地面上放着的物体对支持面的压力等于其重力，由已知条件求出受力面积，根据，计算物块放在水平地面上时对地面的压强；
（2）由计算斜面的机械效率；
（3）由W额外
=W总
-W有计算物体拉上斜面做的额外功，又因为额外功是克服物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力做的功，然后根据W=Fs计算沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小．
【详解】
（1）根据题意知道，正方体物体的重力是200N、边长为0.2m，所以对水平面的压力是：F=G=200N，受力面积是：s=（0.2m）2
=0.04m2
；
由知道，物块放在水平地面上时对地面的压强是：；
（2）将物体拉上斜面做的总功是：
做的有用功是：
斜面的机械效率：≈83.3%；
（3）将物体拉上斜面做的额外功是：W额外
=W总
-W有
=240J-200J=40J
克服物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力做的功为额外功，故沿斜面向上滑动时，
所受的摩擦力大小是：=20N．
8．80%
【解析】
【分析】
由图知，n＝3，由s＝nh求出货物提升的高度h，利用W有用＝Gh求有用功；已知额外功，根据W总＝W有用+W额计算总功；最后根据公式η＝求滑轮组的机械效率。
【详解】
由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，
货物提升的高度：h＝=＝2m，有用功：W有用＝Gh＝600N×2m＝1200J；
拉力所做的总功：W总＝W有用+W额＝1200J+300J＝1500J；
则滑轮组的机械效率：η＝＝×100%＝80%。
答案第1页，总2页
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