1、1课时训练(十七) 机械效率一、选择题1下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是( )A指甲剪是省力、省功的机械B定滑轮不省力，但能改变力的方向C滑轮组既省力，又省距离，还省功D斜面的机械效率可以达到 100%2如图 101 所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同且比重物轻，不计摩擦及绳重，则下列说法正确的是( )图 101A甲较省力，机械效率较低 B乙较省力，机械效率较低C甲较省力，机械效率较高 D乙较省力，机械效率较高3如图 102 所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为 600 N 的物体，物体上升的速度为 0.1 m/s，人拉绳的力 F 为 250 N，不计绳重和摩擦，
2、下列说法正确的是( )图 102A人拉绳做功的功率为 75 W B滑轮组的机械效率为 60%C绳子自由端移动的速度为 0.2 m/s D动滑轮重为 120 N4如图 103 甲中力 F1水平拉动重为 G 的物体 A 在水平路面上匀速移动了 s，改用滑轮组拉动 A 在同一路面上匀速移动了 s，拉力为 F2(如图乙所示)，此过程滑轮组( )2图 103A总功为 F2s B额外功为 F1sC机械效率为 D额外功为 3F2sF 1sGsF23s5如图 104 所示，用 F50 N 的水平拉力拉着重为 200 N 的物体 A 沿水平地面匀速运动，且物体A 运动的速度为 0.2 m/s，地面对物体 A 的
3、摩擦力是物体 A 重的 0.1 倍。不计滑轮重力，则下列说法正确的是( )图 104A10 s 内物体 A 克服与地面之间的摩擦力做的功是 80 JB10 s 内拉力 F 做的功是 100 JC拉力 F 的功率是 20 WD该装置的机械效率是 80%6(多选)如图 105 所示，重 300 N 的物体在 20 N 的水平拉力 F 的作用下，以 0.2 m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 10 s，滑轮组的机械效率为 80%，则在此过程中，下列说法正确的是( )图 105A绳子自由端移动的距离为 2 mB物体与地面间的滑动摩擦力为 48 NC拉力 F 的功率为 12 WD有用功为 120
4、 J7工人师傅利用如图 106 所示的两种方式，将重均为 300 N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离，F 1、F 2始终沿竖直方向；图甲中 OB2OA，图乙中动滑轮重为 60 N，重物上升速度为 0.01 m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是( )图 1063A甲、乙两种方式都省一半的力 B甲方式 F1由 150 N 逐渐变大C乙方式机械效率约为 83.3% D乙方式 F2的功率为 3 W8(多选)在斜面上将一个质量为 5 kg 的物体匀速拉到高处，如图 107 所示，沿斜面向上的拉力为 40 N，斜面长 2 m、高 1 m。把重物直接提升 h 所做的功为有用功。下列说法正
5、确的是(g 取 10 N/kg)( )图 107A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 50 JC此斜面的机械效率为 62.5%D物体受到的摩擦力大小为 10 N二、填空题9如图 108 所示，用滑轮组将 1.5 kg 的物体匀速提高 0.5 m，拉力 F 为 10 N，则有用功为J，滑轮组机械效率为。若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率将(选填“变大” “变小”或“不变”)。(不计绳重和摩擦，g 取 10 N/kg)图 10810如图 109，用 40 N 的力向下拉绳子，使物体在 5 s 内匀速上升 0.3 m，滑轮组的机械效率为80%，则物体的重力为N，拉力的功率为W，动
6、滑轮的重力为N。(不计摩擦和绳重)图 10911将一个重 240 N 的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为 120 N，如图 1010 所示，物体沿斜面移动的距离 s3 m、上升的高度 h1.2 m，则人对物体做的有用功是J，斜面的机械效率是，物体在斜面上所受的摩擦力是N。若使斜面倾角 逐渐增大，此斜4面的机械效率将逐渐(选填“增大” “不变”或“减小”)。图 1010三、实验探究题12在探究滑轮组的机械效率时，小明利用两组滑轮组进行了 5 次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前 4 组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮得到第 5 组数据，测得数据如下表所示：实验次数动滑轮重G 动 /N物
7、重G/N钩码上升高度h/m动力F/N动力作用点移动距离s/m滑轮组的机械效率/%1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.62 0.5 1 0.2 0.7 0.6 47.63 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.64 0.5 4 0.1 2 0.3 5 1 4 0.1 0.5(1)请根据前四组数据，在图 1011 甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法。图 1011(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计。(3)表格中编号处数据应为；根据图乙中弹簧测力计示数可知编号处数据应为N。(4)由表中第 1、2 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与无关。(5)由表中第 3、4 组数据可知，同一滑轮组的机械
8、效率与有关。(6)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高。 ”你认为这句话是(选填“正确”或“错误”)的。你是用小明收集的数据中两组数据对比分析来判断的。(7)小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。你认为他的想法(选填“正确”或“错误”)，因为他没有考虑到对实验的影响。5132017淮安小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图 1012 所示)，测得的实验数据如下表所示：图 1012实验序号斜面倾斜程度物体重力G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物
9、体移动距离s/m有用功W 有 /J总功W 总/J机械效率/% 较缓 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55(1)沿斜面拉动物体时，应使其做运动。(2)根据表中的数据可求出第次实验中拉力所做的有用功为J，机械效率是(结果保留三位有效数字)。(3)通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是斜面越缓，越。(4)通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是在其他条件不变的情况下，。四、计算题14在斜面上将一个质量为 0
10、.4 kg 的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端，所用的时间为 4 s，斜面长 s1 m、高 h0.2 m，该斜面的机械效率为 80%。求：(g 取 10 N/kg)(1)物体受到的重力。(2)拉力所做的有用功。(3)拉力所做的总功和总功率。(4)物体在斜面上受到的摩擦力。615如图 1013 所示为一种手摇升降晾衣架示意图，它由 4 个定滑轮和 2 个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降。假设在升降过程中衣架和杆保持水平，动滑轮与杆总质量是 1 kg，现晾衣架上晾有 4 kg 的衣服，晾衣架上升 0.5 m，用时 5 s。求：(不计绳重及摩擦，g 取 10
11、N/kg)(1)摇柄端绳子的拉力。(2)拉力做的功。(3)拉力做功的功率。(4)手摇升降晾衣架的机械效率。图 1013716为了蓝天，太原市的出租车进入了比亚迪纯电动时代。图 1014 为比亚迪 E6 电动汽车，其采用了俗称铁电池的磷酸锂铁电池，它的部分技术参数如下表所示，每个轮胎与地面的接触面积为 200 cm2，匀速运动时平均受到的阻力是车重的 0.02 倍，且每行驶 100 km 耗电 19.5 kWh，g 取 10 N/kg。请你计算：(1)该车满载静止在水平路面上时对水平路面的压强。(2)以最高车速匀速行驶 30 min 通过的路程。(3)该车满载后匀速运动时的效率。(结果保留三位有
12、效数字)图 1014电池容量 82 kWh电机最大功率 90 kW最高车速 140 km/h续航里程 300 km满载时整车质量 2380 kg8参考答案1B 2B3A 解析 由题图可知，承担物重的绳子股数 n3，绳子自由端移动的速度 v 绳 nv 物 30.1 m/s0.3 m/s，故 C 错误。人拉绳做功的功率 P Fv 绳 250 N0.3 m/s75 W，故 A 正确。W总t Fs绳t不计绳重和摩擦，由 F (GG 动 )得，动滑轮重 G 动 nFG3250 N600 N150 N，故 D 错误。滑1n轮组的机械效率 80%，故 B 错误。W有W总 GhnFh GnF 600 N325
13、0 N4D 解析 由题图乙知有三股绳子连着动滑轮，因此 n3，绳端移动的距离 sns3s，所以滑轮组做的总功 W 总 F 2ns3F 2s，故 A 错误；有用功 W 有 F 1s，额外功 W 额 W 总 W 有 3F 2sF 1s，故B 错误、D 正确；滑轮组的机械效率 ，故 C 错误。W有W总 F1s3F2s F13F25D 解析 地面对物体 A 的摩擦力 f0.1G0.1200 N20 N，10 s 内物体 A 运动的距离sv At0.2 m/s10 s2 m，10 s 内物体 A 克服与地面之间的摩擦力做的功 Wffs20 N2 m40 J，故 A 不正确。10 s 内动滑轮移动的距离
14、s s 2 m1 m，拉力 F 做的功 W 总 Fs50 12 12N1 m50 J，故 B 不正确。拉力 F 作用点移动的速度 v vA 0.2 m/s0.1 m/s，拉力的功率12 12PFv50 N0.1 m/s5 W，故 C 不正确。因为物体 A 沿水平地面匀速运动，所受拉力和摩擦力是平衡力，物体受到的拉力 Ff20 N，所以 10 s 内拉力做的有用功 W 有 Fs20 N2 m40 J，该装置的机械效率 80%，故 D 正确。W有W总 40 J50 J6BC 解析 由题图可知，n3，物体移动的距离 L vt0.2 m/s10 s2 m，绳子自由端移动的距离 snL32 m6 m，拉
15、力做的功 W 总 Fs20 N6 m120 J，功率 P 12 W。因W总t 120 J10 s为 80%，所以 W 有 W 总 120 J80%96 J；因为物体做匀速直线运动，所以 W 有 fL，则f 48 N。W有L 96 J2 m7C 解析 由题图甲可知，OB2OA，即动力臂为阻力臂的 2 倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即 F1150 N。由题意知，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力 F1的大小不变，故 B 错误。由图乙可知，n3，不计绳重和摩擦，则 F2 (GG 动 ) (3
16、00 N60 N)120 N，故 A 错13 13误。不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为 83.3%，故 C 正确。乙方式中 F2120 N，绳子W有W总 W有W有 W额 GhGh G动 h GG G动 300 N300 N 60 N9自由端的速度为 v 绳 0.01 m/s30.03 m/s，则乙方式 F2的功率为 PF 2v 绳 120 N0.03 m/s3.6 W，故 D 错误。8BC 解析 沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故 A 错误。所做的有用功 W 有 Ghmgh5 kg10 N/kg1 m50 J，故 B 正确。拉力 F 对物体做的总功 W 总F
17、s40 N2 m80 J，斜面的机械效率为 62.5%，故 C 正确。物体克服摩擦所做的功W有W总 50 J80 J为 W 额 W 总 W 有 80 J50 J30 J，则受到的摩擦力大小为 f 15 N，故 D 错误。W额s 30 J2 m97.5 75% 变大1096 7.2 24解析 由题意，根据 ，s3h，得 G3F340 N80%96 N。拉力的功率W有W总 GhFsP 7.2 W。由 W 额 G 动 hW 总 W 有 得 G 动 Fst 40 N30.3 m5 s W总 W有h24 N。40 N0.3 m3 96 N0.3 m0.3 m11288 80% 24 增大12(1)如图所
18、示(2)匀速 (3)66.7 1.6 (4)物体被提升的高度(5)被提升的物重 (6)错误 4、5(7)错误 摩擦力13(1)匀速直线 (2)1.25 80.6% (3)省力(4)斜面越陡，机械效率越高解析 (1)沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动，这样可使弹簧测力计的示数稳定，便于读数。(2)第 3 次实验中，拉力做的有用功为 W 有 Gh5.0 N0.25 m1.25 J；机械效率为 W有W总80.6%。1.25 J1.55 J14解：(1)物体受到的重力 Gmg0.4 kg10 N/kg4 N。(2)拉力所做的有用功 W 有 Gh4 N0.2 m0.8 J。10(3)由 得W有W总拉
19、力所做的总功 W 总 1 J，W有 0.8 J80%拉力的总功率 P 总 0.25 W。W总t 1 J4 s(4)额外功 W 额 W 总 W 有 1 J0.8 J0.2 J，由 W 额 F 摩 s 得物体在斜面上受到的摩擦力为 F 摩 0.2 N。W额s 0.2 J1 m15解：(1)摇柄端绳子的拉力F 12.5 N。G衣 G动 杆4 m衣 g m动 杆 g4 4 kg10 N/kg 1 kg10 N/kg4(2)拉力做的功 W 总 FsFnh12.5 N40.5 m25 J。(3)拉力做功的功率 P 5 W。W总t 25 J5 s(4)手摇升降晾衣架的机械效率 80%。W有W总 4 kg10
20、 N/kg0.5 m25 J 20 J25 J16解：(1)满载时车受到的重力 Gmg2380 kg10 N/kg2.3810 4 N，车静止时对水平路面的压力 FG2.3810 4 N，车静止时对水平路面的压强 p 2.97510 5 Pa。FS 2.38104 N420010 4 m2(2)由 v 得汽车通过的路程 svt140 km/h h70 km。st 3060(3)该车满载后匀速运动时受到的牵引力F 牵 f 阻 0.02G0.022.3810 4 N4.7610 2 N，电动车匀速运动 100 km 时牵引力做的功W 机 F 牵 s24.7610 2 N100103 m4.7610 7 J；电动汽车匀速运动 100 km 时消耗的电能 W 电 19.5 kWh19.53.610 6 J7.0210 7 J，电动汽车匀速运动时的效率为 67.8%。W机W电 4.76107 J7.02107 J
