(安徽專用)2019中考物理高分一輪 第11單元 機(jī)械效率課時訓(xùn)練
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1、 機(jī)械效率 (限時:40分鐘) |對點訓(xùn)練| 【考點】理解機(jī)械效率的普遍意義,并能根據(jù)公式η=W有用W總×100%進(jìn)行一般的計算。(B) 1.如圖K11-1所示,物體A所受重力為200 N,繩重和摩擦力不計,當(dāng)分別沿力F1和F2的方向勻速提起物體A時,則F1 (選填“>”“<”或“=”)F2。若10 s內(nèi)物體A被勻速提升4 m,則拉力F1所做的功為 J,功率為 W。如果把這個滑輪改成動滑輪,勻速豎直提升同樣的重物,則機(jī)械效率將 (選填“增大”“減小”或“不變”)。? 圖K11-1 2.如圖K11-2所示,搬運工人用滑輪將重為425 N的重物勻速提升
2、4 m,所用拉力為250 N、時間為20 s。在此過程中有用功是 J,額外功是 J,拉力的功率是 W,滑輪的機(jī)械效率是 。? 圖K11-2 3.如圖K11-3所示,物體和動滑輪的總重力為200 N,當(dāng)物體勻速上升的高度為2 m時,繩子移動的距離為 m,若滑輪組的機(jī)械效率為80%,則動滑輪重 N。(繩子的重力、繩子與滑輪各處的摩擦均忽略不計)? 圖K11-3 4.如圖K11-4所示,用F=50 N的力通過滑輪組水平拉重為80 N的物體,使其向左勻速運動,在這個過程中拉力F做功為40 J,已知物體受到水平地面的摩擦力為60 N,則物體運動的距離為
3、m,該滑輪組的機(jī)械效率為 。(忽略繩子和動滑輪的重力)? 圖K11-4 5.如圖K11-5所示,斜面長6 m、高1.5 m,工人用沿斜面向上的500 N的力,以1.5 m/s的速度把重1600 N的箱子勻速推到車上,則推力的功率是 W;該斜面的機(jī)械效率是 %。? 圖K11-5 6.如圖K11-6所示是人抬起獨輪車車把時的簡化示意圖,此時獨輪車相當(dāng)于一個 (選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿;若動力臂是阻力臂的3倍,物體和車總重G為1200 N,抬起車把的力F=500 N,則此杠桿的機(jī)械效率為 。? 圖K11-6 7.用四只完全相同的滑輪組
4、成如圖K11-7所示的甲、乙兩個滑輪組,把相同的物體勻速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不計繩重與摩擦),則 ( )
圖K11-7
A.η甲=η乙,W甲=W乙
B.η甲>η乙,W甲>W乙
C.η甲<η乙,W甲 5、.杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為Fh2Gh1×100%
B.杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為Gh1Fh2×100%
C.在水平位置拉升時F×OB=G×OA
D.若彈簧測力計始終豎直向上拉,則彈簧測力計的示數(shù)不斷變化
|綜合訓(xùn)練|
一、填空題
1.[2018·河北]一臺起重機(jī)在10 s內(nèi)將重為3600 N的貨物勻速提高了4 m,起重機(jī)做的有用功是 J。若起重機(jī)做的額外功是9600 J,則機(jī)械效率是 ,起重機(jī)的總功率是 W。?
2.[2018·安順]工人借助如圖K11-9所示的裝置,在20 s時間內(nèi)將重700 N的貨物勻速提升了4 m,已知他對繩子的拉力為500 N,該過程中,工人所用裝置的 6、機(jī)械效率為 ,工人對繩子拉力的功率為 W。?
圖K11-9
3.[2018·云南]如圖K11-10所示,用滑輪組把質(zhì)量為80 kg的物體勻速提升3 m,若拉力F=500 N,則滑輪組的機(jī)械效率是 ;若不計繩重和摩擦,則動滑輪的重力為 N。(g取10 N/kg)?
圖K11-10
4.[2018·棗莊]如圖K11-11所示,用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計繩重和摩擦。若GA>GB,則η甲 η乙;若FA=FB,則GA GB。(均選填“>”“<”或“=”)?
圖K11-11
5. 7、[2018·德陽]如圖K11-12所示,沿斜面把質(zhì)量為12 kg的一個物體勻速拉到最高處,沿斜面向上的拉力F=100 N,斜面長2 m、高1 m,則其機(jī)械效率是 %,物體所受摩擦力是 N。(g取10 N/kg)?
圖K11-12
6.[2018·荊門]如圖K11-13所示,工人利用斜面和滑輪將物體從斜面底端勻速拉到頂端,斜面高1 m、長2 m,物體重500 N,平行于斜面的拉力為200 N,所用時間10 s。在此過程中,物體動能 (選填“增大”“不變”或“減小”);重力勢能 (選填“增大”“不變”或“減小”);拉力的功率為 W;把物體直接提高到斜面頂端做的功為 8、有用功,則這個裝置的機(jī)械效率為 。?
圖K11-13
二、選擇題
7.[2018·宜昌]下列有關(guān)起重機(jī)提升貨物時機(jī)械效率的說法,正確的是 ( )
A.有用功越多,機(jī)械效率越高
B.同一起重機(jī)提起的貨物越重,機(jī)械效率越高
C.額外功越少,機(jī)械效率越高
D.同一起重機(jī)提起同一貨物越快,機(jī)械效率越高
8.[2018·邵陽]如圖K11-14所示,某同學(xué)使用動滑輪把600 N的重物勻速提升了3 m,所用的拉力是400 N。下列說法正確的是( )
圖K11-14
A.機(jī)械效率是80% B.有用功是1800 J
C.額外功是300 J D.總功是2100 J
9.[ 9、2018·咸寧]如圖K11-15所示,用滑輪組在4 s內(nèi)將重為160 N的物體勻速提升2 m,若動滑輪重20 N,不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。則在此過程中,下列說法正確的是( )
圖K11-15
A.繩子自由端向上移動了4 m
B.拉力F的功率為90 W
C.拉力F為90 N
D.滑輪組的機(jī)械效率為80%
10.[2018·樂山]圖K11-16甲中力F1水平拉著重為G的物體在水平路面勻速移動s的距離。圖乙中用動滑輪拉著它也在同一路面勻速移動s的距離,拉力為F2。使用動滑輪的過程中 ( )
圖K11-16
A.總功為W總=F2s
B.有用功為W有用=Gs
C 10、.機(jī)械效率為η=GsF2×2s=Gs2F2s
D.額外功為W額外=2F2s-F1s
11.[2018·十堰]如圖K11-17所示,滑輪組將重50 N的物體A以0.2 m/s的速度沿水平地面勻速向前拉動了1 m,拉力F大小為10 N,滑輪組的機(jī)械效率為80%,下列說法中正確的是 ( )
圖K11-17
A.拉力F做功的功率為2 W
B.2 s內(nèi)繩子自由端移動的距離為0.4 m
C.滑輪組做的有用功為50 J
D.物體A受到水平地面的摩擦力為16 N
12.[2018·廣安]如圖K11-18所示,斜面長3 m、高0.6 m,建筑工人用繩子在6 s內(nèi)將重500 N的物體從其底端 11、沿斜面向上勻速拉到頂端,拉力是150 N(忽略繩子的重力),則下列說法正確的是( )
圖K11-18
A.斜面上的摩擦力是50 N
B.拉力的功率是50 W
C.拉力所做的功是300 J
D.斜面的機(jī)械效率是80%
三、實驗探究題
13.下面是小明和小紅的“測量滑輪組的機(jī)械效率”實驗報告。
[實驗名稱]測量滑輪組的機(jī)械效率
[實驗步驟]
(1)觀察彈簧測力計的量程、零刻度線和 。?
(2)如圖K11-19(a)所示,測量物體G所受的重力為 。?
圖K11-19
(3)如圖(b)所示,實驗過程中,拉動彈簧測力計并讀出拉力F的數(shù)值,用 測出物體 12、G上升的高度h和彈簧測力計移動的距離s,將數(shù)據(jù)填入下表格中。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),可以知道他們選用的滑輪組是 (選填“甲”或“乙”)。?
(4)僅改變重物G上升的高度,重復(fù)上面的實驗,記錄并計算實驗數(shù)據(jù)。
實驗記錄表格:
實驗
次數(shù)
物體重
量G/N
物體上升
高度h/cm
拉力
F/N
彈簧測力計
移動的
距離s/cm
機(jī)械效
率η
1
5.00
1.80
15.00
85.2%
2
8.00
1.77
24.00
86.6%
3
10.00
1.75
30.00
87.6%
實驗結(jié)論:滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的高度有關(guān) 13、。
[實驗討論與交流]
(1)小明和小紅的實驗結(jié)論 (選填“科學(xué)”或“不科學(xué)”),請說明你的理由: ? 。?
(2)小明認(rèn)為提升的物重會影響該滑輪組的機(jī)械效率,建議進(jìn)一步探究:改變 ,重復(fù)實驗步驟(3),計算出機(jī)械效率進(jìn)行比較分析。?
四、計算題
14.[2018·青島]工人利用如圖K11-20所示的滑輪組勻速提升重600 N的貨物,繩子自由端被豎直向上移動6 m,該過程所做額外功為300 J。求滑輪組的機(jī)械效率。
圖K11-20
15.[2018·蘇州]水平地面上放著重為200 N,邊長為0.2 m的正方體物塊 14、,現(xiàn)用斜面將其由底端勻速拉到頂端,如圖K11-21所示,已知平行于斜面的拉力為120 N,物體移動的距離為2 m,升高1 m,求:
(1)物塊放在水平地面上時對地面的壓強(qiáng)。
(2)斜面的機(jī)械效率。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(3)物塊沿斜面向上滑動時所受的摩擦力大小。
圖K11-21
16.[2018·桂林]小熊在課外實踐活動中,用如圖K11-22甲所示的滑輪組勻速拉動放在水平地面上的不同物體,物體受到的摩擦力從100 N開始逐漸增加,每次物體被拉動的距離均為1 m。根據(jù)測量結(jié)果畫出了該滑輪組機(jī)械效率與物體受到摩擦力大小變化的關(guān)系圖像,如 15、圖乙所示,不計繩重和繩與滑輪間的摩擦。
(1)由圖乙可知,當(dāng)物體受到的摩擦力為100 N時,滑輪組機(jī)械效率是多大?
(2)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為75%,物體以0.1 m/s的速度勻速運動時,該滑輪組的有用功率是多大?
(3)當(dāng)物體與地面的摩擦力為1500 N時,體重為500 N的小熊豎直向下拉繩還能用此滑輪組拉動物體嗎?用計算結(jié)果說明。
圖K11-22
參考答案
【對點訓(xùn)練】
考點
1.= 800 80 減小
[解析] 提升物體A時,滑輪的軸固定不動,是定滑輪;因為定滑輪相當(dāng)于等臂杠桿,只能改變力的方向而不省力,故定滑輪拉 16、同一物體A時,沿不同方向用的力大小相等,所以F1=F2。物體被勻速提升,定滑輪不省力,且繩重和摩擦力不計,則拉力做功W=Gh=200 N×4 m=800 J,拉力F的功率P=Wt=800J10s=80 W。把這個滑輪改成動滑輪使用時,在提升相同的重物時,也要把動滑輪提起,故額外功增大;由η=W有用W總×100%=W有用W有用+W額外×100%可知,機(jī)械效率將減小。
2.1700 300 100 85%
[解析] 工人做的有用功W有用=Gh=425 N×4 m=1700 J,因為使用的是動滑輪,所以拉力移動的距離s=2h=2×4 m=8 m,工人做的總功W總=Fs=250 N×8 m=200 17、0 J;所以,W額外=W總-W有用=2000 J-1700 J=300 J;拉力的功率P=W總t=2000J20s=100 W;滑輪的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=1700J2000J×100%=85%。
3.4 40
[解析] 由題圖可知,n=2,則拉力端移動的距離s=2h=2×2 m=4 m。
η=W有用W總×100%=GhGh+G動h×100%=GG+G動×100%,則G+G動=Gη=G80%=200 N,解得G=160 N,G動=200 N-160 N=40 N。
4.0.4 60%
[解析] 由W總=F拉s繩可得繩子自由端移動的距離為s繩=W總F拉=40J50N=0.8 18、 m。由題圖可知,n=2,物體運動的距離s物=1ns繩=12×0.8 m=0.4 m。
滑輪組所做的有用功W有用=fs物=60 N×0.4 m=24 J,滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=24J40J×100%=60%。
5.750 80
6.省力 80%
[解析] 由題中獨輪車的簡化示意圖可知,獨輪車在使用時動力臂大于阻力臂,所以它屬于省力杠桿。由題可知,L1∶L2=3∶1,則杠桿的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=GL2FL1×100%=1200N×1500N×3×100%=80%。
7.A [解析] 鉤碼的重力相同,鉤碼上升的高度相同,據(jù)W有用=Gh可知,所做的有用功相 19、同;此時對動滑輪做的功是額外功,不計繩重和摩擦,滑輪相同,即W額外相同,根據(jù)W總=W有用+W額外可知,W總是相同的,故拉力做的功相同,即W甲=W乙,根據(jù)機(jī)械效率η=W有用W總×100%可知,η甲=η乙。
8.B [解析] 用杠桿提升重物時,有用功為W有用=Gh1,總功為W總=Fh2,則機(jī)械效率的表達(dá)式為η=W有用W總×100%=Gh1Fh2×100%,故A錯誤、B正確。根據(jù)杠桿的平衡條件可知,在水平位置拉升時有F×OB=G×OC,故C錯誤。若彈簧測力計始終豎直向上拉,動力臂與阻力臂的比值不變,阻力不變,由杠桿平衡條件可知,動力不變,即彈簧測力計的示數(shù)不變,故D錯誤。
【綜合訓(xùn)練】
1.1 20、4400 60% 2400
[解析] 起重機(jī)做的有用功W有用=Gh=3600 N×4 m=14400 J。由題知起重機(jī)做的額外功W額外=9600 J,則機(jī)械效率η=W有用W總×100%=W有用W有用+W額外×100%=14400J14400J+9600J×100%=60%。起重機(jī)的總功率P總=W總t=14400J+9600J10s=2400 W。
2.70% 200
3.80% 200
[解析] 滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=GhFs×100%=mgnF×100%=80kg×10N/kg2×500N×100%=80%;由F=1n(G+G動)可知,動滑輪的重力G動=nF-G= 21、2×500 N-800 N=200 N。
4.> <
[解析] 不計繩重和摩擦,克服物體重力做的功為有用功,克服物體重力和動滑輪重力做的功為總功,滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=GhGh+G動h×100%=GG+G動×100%=11+G動G×100%,物體的重力G越大,1+G動G越小,11+G動G越大,且動滑輪的重力相等,所以,GA>GB時,η甲>η乙;由圖可知,n甲=2,n乙=3,由F=1n(G+G動)可得,提升物體的重力G=nF-G動,則FA=FB時,提升物體的重力關(guān)系為GA 22、端,質(zhì)量不變,速度不變,則物體的動能不變;物體沿斜面升高,質(zhì)量不變,高度增大,所以其重力勢能增大。題圖中是動滑輪,斜面長L=2 m,則繩端移動的距離為s=2L=2×2 m=4 m,拉力做的總功為W總=Fs=200 N×4 m=800 J,拉力的功率為P=W總t=800J10s=80 W。此過程做的有用功為W有用=Gh=500 N×1 m=500 J。這個裝置的機(jī)械效率為η=W有用W總×100%=500J800J×100%=62.5%。
7.B
8.B
9.B [解析] 由圖可知,承擔(dān)物重繩子股數(shù)n=3,則繩端移動的距離s=nh=3h=3×2 m=6 m,故A錯誤。不計摩擦及繩重,拉力F 23、=13(G+G動)=13×(160 N+20 N)=60 N,故C錯誤。拉力做功W總=Fs=60 N×6 m=360 J,拉力做功的功率P=W總t=360J4s=90 W,故B正確。拉力所做有用功W有用=Gh=160 N×2 m=320 J,滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=320J360J×100%≈88.9%,故D錯誤。
10.D
11.D [解析] 滑輪組承重繩子的股數(shù)n=2,拉力做的功W總=F×2ns=10 N×2×1 m=20 J,由v=st可得物體移動所用時間t=svA=1m0.2m/s=5 s;拉力的功率P=W總t=20J5s=4 W,故A錯誤。2 s內(nèi)物體移動距離 24、sA=vtA=0.2 m/s×2 s=0.4 m,自由端移動的距離sF=2sA=2×0.4 m=0.8 m,故B錯誤。由公式η=W有用W總×100%得,W有用=W總×η=20 J×80%=16 J,故C錯誤。根據(jù)η=W有用W總×100%=fsF×ns×100%=fnF×100%得,80%=f2×10N×100%,可得摩擦力f=16 N,故D正確。
12.A [解析] 拉力所做的有用功為W有用=Gh=500 N×0.6 m=300 J,拉力所做的總功為W總=Fs=150 N×3 m=450 J,故C錯誤。斜面的機(jī)械效率為η=W有用W總×100%=300J450J×100%≈66.7%,故D錯誤 25、。所做額外功為W額外=W總-W有用=450 J-300 J=150 J,物體所受的摩擦力為f=W額外s=150J3m=50 N,故A正確。拉力的功率為P=W總t=450J6s=75 W,故B錯誤。
13.[實驗步驟](1)分度值 (2)4.6 N (3)刻度尺 乙
[實驗討論與交流](1)不科學(xué) 拉力大小不需要估讀,根據(jù)η=G3F×100%可得,滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的高度無關(guān)
(2)所提升物體的重力
14.解:由圖知,承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n=3,由s=nh可得,貨物被提升的高度h=sn=6m3=2 m,
則該過程所做的有用功W有用=Gh=600 N×2 m=1200 J,
26、拉力所做的總功W總=W有用+W額外=1200 J+300 J=1500 J,
則滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=1200J1500J×100%=80%。
15.解:(1)對地面的壓強(qiáng)p=FS=Ga2=200N(0.2m)2=5000 Pa。
(2)有用功W有用=Gh=200 N×1 m=200 J,
總功W總=Fs=120 N×2 m=240 J,
則機(jī)械效率η=W有用W總×100%=200J240J×100%≈83.3%。
(3)f=W額外s×100%=W總-W有用s×100%=240J-200J2m×100%=20 N。
16.解:(1)由圖乙可知,當(dāng)物體受到的摩擦 27、力為100 N時,滑輪組機(jī)械效率η1=50%。
(2)當(dāng)η1=50%時,因為物體被勻速拉動,做勻速直線運動,故繩對物體的拉力Fa=f=100 N,
根據(jù)η=W有用W有用+W額外×100%=Fas物Fas物+G動s物×100%=FaFa+G動×100%得,
動滑輪重G動=(1-η)Faη=(1-50%)×100N50%=100 N,
當(dāng)η'=75%時,繩對物體的拉力Fa1=η'1-η'G動=75%1-75%×100 N=300 N,
該滑輪組的有用功率P有用=Fa1v物=300 N×0.1 m/s=30 W。
(3)由圖甲可知,與動滑輪相連的繩子段數(shù)n=3,
當(dāng)物體與地面的摩擦力為1500 N時,繩對物體的拉力Fa2=f2=1500 N,
作用在繩子自由端的拉力F=1n(Fa2+G動)=13×(1500 N+100 N)≈533 N>G小熊=500 N,所以體重為500 N的小熊豎直向下拉繩不能用此滑輪組拉動物體。
12
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