第 3 节 机械效率
基础闯关全练拓展训练
1.(2024 湖南邵阳城步模拟)姚锦煜同学进入初三后非常努力,也非常爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进 水里,在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是( ) A.把桶中水提高所做的功 B.把桶提高做的功 C.提桶和桶中的水做的功 D.手对绳子拉力做的功
答案 B 我们的目的是将水桶提上来,因此有用功是把桶提高做的动,其他的功都属于无用功,因此答案为B。
2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的货物时,做的(
A. 有用功减小,总功不变 B. 有用功增加,总功增加 C. 有用功不变,总功减小 D. 有用功减小,总功减小
)
答案 C 加润滑油前后工人都是提升同样的货物从一楼到五楼,也就是说对货物做的功是不变的,即有用功是不变的,但加了润滑油,工人用的拉力减小了,而同样是把货物拉到五楼,力小了,做的总功自然就少了,即总功是减小的。
3.(2024 重庆中考 B 卷改编)部分农户在新建住房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用 400N 的拉力,将重 600N 的建材在 10s 内匀速提高 3m。则下列判断正确的是(不计摩擦和绳重)(
)
A. 滑轮所做的有用功为 1200J B. 滑轮受到的重力为 100N C. 该滑轮的机械效率η=75%
D. 绳子自由端移动的速度大小为 0.3m/s
答案 C 滑轮所做的有用功 W 有=Gh=600N×3m=1800J,A 错;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重 G 动=nF-G=2×400N- 600N=200N,B 错;由图知,n=2,s=nh=2×3m=6m,W = 总=Fs=400N×6m=2400J,滑轮的机械效率η=
W 有 1800J W 总 2400J
=75%,C 正确;绳子自
s 6m
=0.6m/s,D 错。 由端移动的速度大小为 v=t= 10s
4.(2024 广东汕头潮阳模拟)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为 G 的物体,且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是(
)
A. 甲的拉力小于乙的拉力
B. 甲、乙绳子自由端移动的速度相等 C. 甲、乙的机械效率相等
D. 拉力甲的功率大于拉力乙的功率
答案 C 甲中承担物重的绳子的段数 n ,乙中承担物重的绳子的段数 n ,F 甲=2,因此 F 甲= 乙=3,因此F 乙= 甲>F 乙,A 2 3 选项错误;由图可知,n 甲=2,n 乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度 v 甲=2v 物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度 v 乙=3v 物,所
W有用 Gh G
以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B 选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率η=== ,因为 G
W总 (G+G轮)h G+G轮
G+G轮 G+G轮
相同,G 轮相同,所以两个滑轮组机械效率相等,C 选项正确;甲的拉力做功的功率 P 甲=F 甲 v 甲=2(G+G 轮)×2v 物=(G+G 轮)×v
物,P 乙=F 乙v 乙=(G+G 轮)×3v 物=(G+G 轮)×v 物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D 选项错误。故答案为 C。 3
1
1
5.(2024 江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重 85N 的物体匀速提升 2m,拉力 F 为 50N。此过程中有用功为 功为
J,滑轮组机械效率为
③额外功、④拉力的功率,还能求出的有
和
(选填序号)。
J,总
。根据已知条件,以下四个物理量:①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、
答 案 170 200 85% ① ③
解析 有用功 W 有=Gh=85N×2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功 W 总 =Fs=50N×4m=200J;滑轮组的机械效率η=
W有170J
==85%;①因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升
W 总 200J 1 2
的高度,为 2m;②若不计摩擦和绳重,拉力 F= (G+G ),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重”这个条 动 件,无法计算动滑轮的重力;③额外功等于总功减去有用功,W 额=W 总-W 有=200J-170J=30J;④因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有①、③。
6.(2024 吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率”实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数据如下表所示。
实验物重物体上升的测力计的次数 G/N 高度 h/cm 示数F/N 1 6 3 2.5 2 3 6 6 5 8 2.5 2.5 测力计移动的距离 s/cm 9 15 24 (1) 请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。 (2) 第三次实验中,滑轮组的机械效率是
。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与 (选填“相同”或“不相同”)。
无关。
(3) 小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重
物时,若忽略绳重和摩擦,它们的机械效率 答案 (1)见图 (2)80% 物体上升的高度 (3)相同
解析 (1)由表中第一行可知,当物体上升的高度为 3cm 时,测力计移动的距离为 9cm,因此 n=3。(2)第 3 次实验中滑轮组 W有用 Gh的机械效率η= 6N×0.08m
×100%=80%;同理,第 1 次和第 2 次的机械效率也是 80%,因此滑轮组的机械效率与重 W 总 ==
Fs 2.5N×0.24m
物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的基础上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。
能力提升全练拓展训练
1.(2024 安徽合肥巢湖模拟)在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为 40N,斜面长
2m、高 1m。下列说法正确的是(g=10N/kg)( )
A. 物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B. 做的有用功是 40J
C. 此斜面的机械效率为 62.5% D. 物体受到的摩擦力大小为 10N
答案 C 将物体匀速拉到高处的过程中,物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共 4 个力的作用;有用功 W 有
=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J;总功 W =Fs=40N×2m=80J,此斜面的机械效率η=
总
W有50J
=
=62.5%,额外功 W =W -W =80J-
额
总
有
W 总 80J
W 额 30J
50J=30J;由W 额=fs 可得,物体受到的摩擦力 f= s =2m=15N。
2.(2024 山东淄博周村二模)小明用同一个滑轮的两种用法,提起同一物体,如图,使用定滑轮时,所用的拉力为 F 甲,机械效率为η甲。使用动滑轮时所用的拉力为 F 乙,机械效率为η乙,则F 甲 “=”),不计绳重和摩擦,动滑轮重小于物重。
F 乙,η甲 η乙(选填“>”、“<”或
G物+G轮
2
,由于 G 轮
答 案 > >
解析 由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F 甲=G 物,F 乙= = W
W有用 G物h
总 甲 甲
= =1,η乙= F h W W有用 Gh
物
总乙
乙
=2F = G物
h G物+G轮
<1,因此η甲>η乙。
3.(2024 四川德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100N,斜面长 2m、高 1m,则其机械效率是
%,物体所受摩擦力是 N。(取 g=10N/kg)
答 案 60 40
人教版2024-2024年八年级物理下册同步练习 资源拓展 3 机械效率(含解析)
