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110机械效率
2013年中考解决方案
11.机械效率
学生姓名:
上课时间:
考试内容
知识点
分项细目
考试目标
了解
理解
功和能
机械效率
1.有用功、额外功、总功
√
2.机械效率
√
3.运用机械效率公式解决有关问题
√
知识点1.机械效率
(1)有用功、额外功和总功:
利用机械做功时,对人们有用的功叫有用功(
);对人们没有用,但又不得不做的功叫额外功(
);有用功加额外功是总共做的功,叫总功(
),
.
(2)机械效率的定义:
有用功跟总功的比值,公式为:
,有用功总小于总功,所以机械效率
总小于1.
(3)关于机械效率的公式,还有几个,分别是:
①
;②
;③
也许大家注意它们的适用条件,当滑轮组竖直放置时方能使用.
(3)功率和机械效率的区别:
功率和机械效率是两个不同的概念.功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功.机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功中有多大比例的功是有用的.功率和机械效率是两个物理意义不同也没有直接联系的物理量.功率大的机械,机械效率不一定高;机械效率高的机械,功率也不一定大.
知识点2.关于机械效率的实验
滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关,如果动滑轮重不变,物体越重,机械效率越高;如果物体重不变,动滑轮越重,机械效率越低.要是考虑绳重和摩擦力的话,绳重和动滑轮重都属于机械本身重力,摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大,使机械效率降低,总的说,滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关.要提高机械效率,应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时,最大限度的增加被吊物体重力
对机械效率问题的考察,有时也会牵涉到斜面.
专题分类:
专题一:
机械效率基础
专题二:
滑轮、滑轮组1(竖直放置)
专题三:
滑轮、滑轮组2(横向放置)
专题四:
机械效率(提高)
专题五:
实验与探究
专题一:
机械效率基础
【题1】关于功率和机械效率的说法中,正确的是( )
A.功率大的机械,做功一定多
B.做功多的机械,机械效率一定高
C.效率高的机械,功率一定大
D.做功快的机械,功率一定大
【题2】关于机械效率,下列说法正确的是( )
A.有用功越大,机械的机械效率就越高
B.额外功越大,机械的机械效率就越低
C.总功越大,机械的机械效率就越低
D.有用功与总功的比值越大,机械的机械效率就越高
【题3】
图的剪刀剪纸机械效率为80%,这表示( )
A.若作用在剪刀的动力是1N,则阻力是0.8N
B.若作用在剪刀的阻力是1N,则动力是0.8N
C.若作用在剪刀的动力做功1J,则有0.2J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀的动力做功1J,则有0.8J的功用于剪纸
【题4】甲乙两机械,甲的机械效率是70%、乙的机械效率是50%,下列说法中正确的是( )
A.使用甲机械做功省力
B.甲机械做功快
C.相同时间内,甲机械完成的功多
D.乙机械的额外功在总功中占的比例大
【题5】(多选)机械效率大表示的意思是( )
A.机械做的总功多
B.机械做的有用功多
C.总功一定时,机械做的额外功少
D.额外功在总功中占的比例小
【题6】动力做功的功率是P,做功的时间是t,额外阻力做功为W,则机械效率为( )
A.
B.
C.
D.
【题7】
(多选)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面匀速竖直提到二楼,用甲滑轮所用的拉力为F1,机械效率为η1;用乙滑轮所用的拉力为F2,机械效率为η2.已知轮重小于沙子的重力,若不计绳重、轮与轴摩擦,则( )
A.F1<F2B.F1>F2C.η1>η2D.η1<η2
【题8】如图所示,把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A,若沿斜面的拉力F1=F2,则斜面两边的机械效率ηB、ηC和的大小关系是( )
A.ηB<ηCB.ηB=ηCC.ηB>ηCD.不能确定
【题9】
用图所示的滑轮组,分别拉升重物G1、G2时,测得的机械效率分别为η1、η2,已知G1<G2,假设拉重物的过程中,两次克服摩擦力作功相同,那么比较两次机械效率的大小应为( )
A.η1=η2B.η1>η2C.η1<η2D.无法比较
【题10】
如图所示,质量相同的滑轮,各挂有重力相同的物体G,相同时间内匀速提高相同的高度,且每个滑轮的重均为G0(G>G0),滑轮组的机械效率分别为η甲和η乙,拉力功率分别为P甲和P乙,则下列关系式中正确的是(不计摩擦和绳重)( )
A.P甲=P乙,η甲=η乙B.P甲<P乙,η甲<η乙
C.P甲>P乙,η甲<η乙D.P甲>P乙,η甲>η乙
【题11】
如图所示,将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部,且F1>F2>F3,则拉力所做的有用功( )
A.W1=W2=W3B.W1>W2>W3
C.W1 【题12】 (多选)利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度,则 A.力F1做功的功率大 B.甲滑轮组的额外功较大 C.乙滑轮组的机械效率高 D.甲、乙两个滑轮组的总功相同 【题13】用一个动滑轮将重500N的重物匀速提高0.5m,在绳子自由端所用的拉力是300N,则W总=______J,W有用=______J,机械效率η=______. 【题14】 如图所示,某人用F=40N沿平行于斜面向上的推力匀速将一个G=180N的物体推上高度h=1m、长L=6m的斜面,则该斜面的机械效率为____.在上推过程中所做的额外功为____J;物体所受到的摩擦力为_______N. 专题二: 滑轮、滑轮组(竖直放置) 【题1】 (多选)如图所示,某工人利用滑轮组提升矿井中重800N的物体A,当他所用的拉力F=500N时,物体A在10s内匀速提升2m.若不计摩擦和绳重,下列说法中正确的是( ) A.滑轮组的机械效率为85% B.动滑轮的重力为200N C.拉力所做的额外功是1000J D.拉力的功率为200W 【题2】 (多选)如图所示,每个滑轮均重12N,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在40s内物体移动了8m,拉力F做的功为1280J.(不计绳重及机械内部摩擦) A.拉力F的大小60NB.滑轮组对物体A所做的有用功为1184J C.拉力F的功率32WD.滑轮组的机械效率为72.5% 【题3】 如图,用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米,拉力F做的功为1280焦,则拉力的大小为_____N,若动滑轮重为12牛,机械效率为________. 【题4】 (多选)如图所示,定滑轮重2N,动滑轮重1N.物体A在拉力F=4N的作用下,1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m.不计绳重和轴摩擦,则以下计算结果正确的是 A.绳子自由端移动速度为0.4m/s B.滑轮组的机械效率为87.5% C.天花板对滑轮组的拉力为10N D.滑轮组对物体A做功的功率为1.6W 【题5】 如图,定滑轮重0.5N,物体A重6N.在2s的时间内,拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m,这个过程中,拉力F所做的额外功是0.36J.不计滑轮轴摩擦和绳重,以下计算结果正确的是 A.动滑轮和托板总重为0.3N B.滑轮组的机械效率约为78% C.拉力F做功的功率为1.08W D.天花板对定滑轮的拉力为1.1N 【题6】 用滑轮分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同物体匀速提升相同的高度,如果每个滑轮的质量与物体的质量都相等.则两滑轮组的机械效率η1: η2及在绳端所用的拉力F1: F2分别是(不计摩擦及绳重) A.2: 39: 8B.3: 28: 9 C.1: 13: 2D.3: 21: 1 【题7】 一个质量为65kg的工人,用图所示的装置提升一堆水泥砖.若动滑轮重50N,装水泥砖的托板重200N,每块水泥砖重100N.不计摩擦和绳重,当工人匀速提升水泥砖时,此装置的机械效率最高可达到%.(g取10N/kg) 【答案】89 【题8】 工人用如图所示滑轮组将矿井中的物体A和物体B先后匀速提升上来.动滑轮的重力为50N,物体A和物体B所受重力之比为2: 1,提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%.若用此滑轮组提升物体B时,在10s内物体B上升5m,则提升物体B时,拉力的功率为___________W.(不计绳重和摩擦) 【题9】 (多选)某工地用图8所示的装置提升货物,固定在水平工作台上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组匀速提升货物时拉动绳子的功率恒定.第一次提升质量为480kg的货物上升4m,卷扬机对绳子的拉力为F1,提升货物的机械效率为80%;第二次提升质量为360kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F2.已知动滑轮受到的重力为240N,取g=10N/kg,绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计.则以下结论正确的是( ) A.前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比为4: 5 B.卷扬机对绳子的拉力F2的大小为1280N C.第一次工作过程中拉力所做的总功为8000J D.利用此装置第二次工作过程中滑轮组的机械效率为95% 专题三: 滑轮、滑轮组(横向放置) 【题1】 (多选)如图所示,滑轮组在拉力F1的作用下,拉着重500N的物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速直线移动,滑轮组的机械效率为80%,物体A运动时受的阻力为56N,拉力F1的功率为P1,在10s内拉力做功为W1.若滑轮组在拉力为F2的作用下,拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速直线移动,拉力F2的功率为P2,在20s内拉力做功为W2.滑轮自重和绳重忽略不计,则( ) A.F1=168N,W1=112J B.F1=210NW1=140J C.F2=210NW2=700J D.P1=14WP2=35W 【题2】 如图所示,物体重100N,当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为50N,用滑轮组使物体沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动20s.若绳重、滑轮重及滑轮轴的摩擦均可忽略,则水平拉力F的大小为_____,拉力做的功为___J,功率为_______W.如果滑轮组的机械效率为80%,则拉力做功的功率为______W. 【题3】如图所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120N,若物体的速度为0.2m/s,则在此过程中( ) A.则拉力的功率为90W,1min内拉力做的功为1800J B.1min内拉力做的功为1800J,绳子自由端移动的速度为0.4m/s C.则拉力的功率为30W,机械效率是80% D.绳子自由端移动的速度为0.6/s,机械效率是75% 【题4】 如图所示,在拉力F作用下,物体A在水平桌面上以速度v向右匀速运动了距离s,已知A的重力为G,桌面对A的摩擦力为f(滑轮及绳重不计).则下列说法正确的有( ) A.有用功为GsB.拉力做功为Fs C.拉力做功的功率为FvD.装置的效率为 【题5】 (多选)如图9所示,是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形.某次操作中,工人用400N的拉力F在1min内将总重为900N的泥土匀速提升5m.在这段时间内( ) A.拉力F做的有用功4500J B.拉力F做功的功率约33W C.动滑轮重300N D.滑轮组的机械效率75% 专题四: 机械效率(提高) 【题1】 如图所示,用同种滑轮组成的滑轮组匀速提升沉在水底的重物.重物质量m=180kg,体积V=60dm3,滑轮组的机械效率η1=80%.如果不计摩擦和水的阻力,重物露出水面前,拉力F=____N,每个滑轮重______N;重物露出水面后,拉力F2=_______,机械效率η2=_____.(g=10N/kg) 【题2】 如图所示,A、B重GA: GB=1: 3,用甲、乙两滑轮组分别匀速提升A、B两物体,在相同时间内两物体被提升高度分别为hA和hB,2hA=5hB.已知两滑轮组动滑轮重分别为G甲和G乙,且G甲: G乙=1: 3.两滑轮组的机械效率分别为η1和η2,功率分别为P1和P2.若不计绳重和滑轮轴处摩擦,则下列判断正确的是( ) A.η1: η2=1: 1B.F1: F2=3: 8 C.P1: P2=5: 3D.vA: vB=2: 5 【题3】如图所示,滑轮组下端用细线吊着边长为0.2m的正方体物块,物块放在水平地面上.若用 F1=120N的力竖直向下拉绳子的自由端时,物块对地面的压强为6500Pa;若用力F2竖直向下拉绳子的自由端时,物块以0.1m/s的速度匀速上升,滑轮组的机械效率为80%.不计绳重和轮与轴的摩擦,取g=10N/kg.则( ) A.动滑轮重150N B.物块的质量为40kg C.若以0.2m/s的速度匀速提升物块,滑轮组的机械效率大于80% D.若以0.2m/s的速度匀速提升物块,竖直向下的拉力大于F2 【题4】 如图所示,小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B.当提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%,小民对地面的压力为F1;当提升物体B时,小民对地面的压力为.已知小民的质量为65kg,物体A的质量为90kg,物体B的质量为50kg.假设在拉绳子的过程中,小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,不计绳重和摩擦.则F1: F2__________. 【题5】 两个实心正方体A、B由密度均为ρ的同种材料制成,它们的重力分别是GA、GB,且B物体边长是A物体边长的两倍.将A、B均放置水平桌面上时,两物体对桌面的压强分别是pA、pB.用甲、乙两滑轮组分别匀速提升A、B两物体,如图所示,此时两滑轮组的机械效率之比为41: 48;若将A物体浸没在水中,用甲滑轮组匀速提升时,此时甲滑轮组的机械效率为80%,已知两动滑轮重均为G动,不计绳重和摩擦,下列判断正确的是( ) A.ρ=5×103kg/m3B.GA: GB=1: 2 C.G动: GB=1: 5D.pA: pB=1: 8 【题6】 如图所示装置,物体B是密度为5×103kg/m3,体积为2dm3的金属快,它在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着重180N的物体A在水平面上匀速运动.当用一个水平向左的力F1拉物体A,使物体B在水中匀速上升(物体B未露出水面)时,拉力F1的功率P1,滑轮组的机械效率为η1;把物体把B换成密度是9×103kg/m3,体积是1.25dm3的金属快C后,使物体C在水中匀速上升(物体C未露出水面),用另一个水平向左的力F2拉物体A,拉力F2的功率P2,在3s内使物体B匀速上升0.9m,此时滑轮组的机械效率为η2.已知: 两次拉力F1: F2=10: 11.(不计绳重、滑轮组装置的摩擦及水中的阻力,g取10N/kg),则( ) A.G动=10NB.η1/η2=24/25C.f=20ND.P2=22W 【题7】 如图11所示装置,物体B所受重力为GB,物体A在物体B的作用下在水平桌面上向右匀速运动.小红用一个水平向左的力拉物体A,使物体B以速度v匀速上升,此时滑轮组的机械效率为η1;若将一个质量和体积都与物体B相同的物体C系在物块B下端,小红用另一个水平向左的力拉物体A,使物体B和C一起以2v的速度匀速上升,此时滑轮组的机械效率为η2.η1: η2=4: 5,不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦,则第二次水平向左拉物体A时,拉力的功率是_______. 【题8】为了将放置在水平地面上、重为90N的重物提升到高处.小明同学设计了如图(甲)所示的滑轮组装置.当小明所用的拉力F随时间变化的图象如图(乙)所示,重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的图象分别如图(丙)和(丁)所示.不计摩擦和绳重,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.则在2~3s内,滑轮组的机械效率η=______. 专题五: 实验与探究 【题1】图甲是小刚测量滑轮组机械效率的示意图.实验时,他用弹簧测力计拉动绳子自由端,将总重为6N的钩码从A位置匀速提升到B位置,同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计对绳的拉力为F,弹簧测力计的示数如图乙所示.则: (1)钩码上升的高度是_________cm; (2)拉力F做的功是________J; (3)滑轮组机械效率是_________%.(结果保留一位小数) 【题2】 在探究滑轮组的机械效率实验中小文连成了如图的滑轮组并分别测出了实验数据. (1)滑轮组的机械效率为____________. (2)实验后小文想: 机械效率还应该与物重有关,并用实验验证了自己的猜想是正确的.小文的实验方法是________________________________. (3)小文用滑轮组在t秒内匀速提起重为G的物体升高h米(不计绳重和摩擦),若滑轮组的机械效率为η,动滑轮重G动=________.小文的功率P=_________. 钩码重力G/N 钩码上升的高度/cm 拉力F/N 绳端移动的距离s/cm 2.0 10.0 1.0 30.0 【题3】做物理实验要遵循实事求是的原则.芳芳同学按照图31所示装置对动滑轮特点进行了探究,记录的数据如下表: 通过分析数据.她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大.你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历,回答下列问题: 实验次数 物重G/N 使用动滑轮时弹簧测力计的示数F/N 1 1.0 0.7 2 1.5 1.0 3 2.0 1.3 (1)该实验中出现这样结果的主要原因是什么? 除此之外还应满足什么条件时“使用动滑轮能省一半的力”? (2)分析表中数据你还发现该装置的机械效率随物重的增大怎样变化? 【题4】 实验装置如图所示,其中弹簧测力计的量程为0~5N.另外还有质量均为100g的钩码六个(图中未画出).要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验,探究“使用同一动滑轮提升物体时,动滑轮机械效率与所提升的物体重力大小的关系”,请写出实验步骤、画出实验数据记录表. 【题1】利用定滑轮、动滑轮和滑轮组,分别匀速提升同一重物.在不计绳重和摩擦的情况下机械效率最高的是( ) A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.都一样高 【题2】甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则( ) A.甲吊车的电动机做的有用功较多B.乙吊车的电动机做的额外功较多C.甲吊车的电动机做的总功较多D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同 【题3】(多选)下列关于机械效率说法正确的是( ) A.机械效率小于1 B.做有用功越多,机械效率越高 C.功率大的机械,机械效率高 D.有用功占总功的比例越大,机械效率越高 【题4】 如图所示,两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成.用它们分别将重物G1,G2提高相同高度.下列判断正确的是( ) A.若G1=G2,则拉力F1=F2 B.若G1=G2,拉力做的总功相同 C.若G1=G2,甲的机械效率较大 D.G1=G2,拉力做的额外功相同 【题5】用动力臂是阻力臂3倍的杠杆,将重600N的物体抬高40cm,手向下压杠杆的力是250N,手下降的高度是___cm,人做的功是___J,机械效率是____. 【题6】 如图所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120N.则滑轮组的机械效率为_____,若绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s,则物体在1min内移动的距离为________m. 【题7】 如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端.已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( ) A. B. C. D. 【题8】 如图所示,用滑轮组拉着重20N的物体P在2s内沿水平地面匀速移动了1m,物体受到地面的摩擦力是5N,拉力F是3N,则下列说法错误的是( ) A.拉力F做功3JB.拉力的功率3W C.物体P克服摩擦力做功5JD.滑轮组的机械效率为83.3% 【题9】两滑轮组装置如图所示,已知每个滑轮重力都为G0,摩擦和绳重均不计,用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时,甲、乙两滑轮组的机械效率之比是( ) A.7: 6B.6: 7C.5: 6D.6: 5 【题10】 图所示的装置中,每个滑轮重均为50N,装货托板重20N,货物A重100N.体重为800N的工人利用装置拉着货物A以0.2m/s的速度匀速上升.不计绳重和轴摩擦,以下计算结果不正确的是( ) A.工人对地面的压力为510N B.绳子自由端移动速度为0.1m/s C.滑轮组提升货物A的机械效率约为69% D.机械对物体A做功的功率为24W 【题11】 小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了如图所示的甲、乙两种方案,小明采用这两种搬运方案分别将地面上质量相同的材料运送到二楼的过程中,实际所用拉力和时间均相等.已知每个滑轮受到的重力相同,绳重与滑轮的摩擦均可忽略不计.则利用甲、乙两种方案( ) A.小明所做的有用功之比为3: 4 B.小明所做的总功之比为1: 1 C.滑轮组的机械效率之比为4: 3 D.小明施加拉力的功率之比为4: 3 【题12】 (多选)崇左市八大住宅区的建设正如火如荼地进行.如图甲是建筑工地上的塔式起重机示意图,它是通过电动机带动如图乙所示滑轮组起吊物料的.如果这个滑轮组把6×103N的重物在10s内匀速提升10m,绳索自由端的拉力F=2.1×103N,不计一切摩擦和绳重,则下列说法正确的是( ) A.拉力做的功是6.3×104J B.绳索自由端的速度是10m/s C.该滑轮组的动滑轮重300N D.该滑轮组的机械效率是80% 【题13】 (多选)如图所示,重为100N的物体B,在足够深的水中匀速下沉,通过滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速运动,在4s内物体A移动了0.8米,已知B的密度是水的密度的5倍,动滑轮重12N,不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦,g取10N/kg( ) A.对绳的拉力是20NB.对绳的拉力的功率是16W C.物体受摩擦力为148ND.滑轮组的机械效率为90% 【题14】 图甲是小玲测滑轮组的机械效率的示意图.她用弹簧测力计拉动绳子的自由端,将质量为300g的钩码从A位置匀速提升到 位置,同时弹簧测力计从图中的B位置匀速竖直上升到 位置,在这个过程中,弹簧测力计对绳的拉力为F,弹簧测力计的示数如图18乙所示,请你根据小玲做的实验完成下列问题: (g取10N/kg) (1)弹簧测力计的示数是_________N; (2)该动滑轮的机械效率是_________%. 【题9】小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示, 实验中每个钩码重2N,测得的数据如下表: 物理量 实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6
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