中考物理一轮复习简单机械第二节机械效率练习.docx
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中考物理一轮复习简单机械第二节机械效率练习
机械效率
基础夯实
1.
(2019·内蒙古通辽中考)如图所示,利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m,所用拉力F为150N。
不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为2m/s
B.动滑轮的总重为100N
C.滑轮组的机械效率为83.3%
D.提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变小
答案A
解析由图知,n=4,绳子自由端移动的距离s=4h=4×1m=4m,绳子自由端移动的速度v=
=2m/s,故A正确;不计绳重及摩擦,拉力F=
(G+G动),可得动滑轮所受的重力G动=4F-G=4×150N-400N=200N,故B错误;拉力做的功W总=Fs=150N×4m=600J,有用功W有用=Gh=400N×1m=400J,滑轮组的机械效率η=×100%≈66.7%,故C错误;若用该滑轮组提升所受重力更重的物体,额外功不变,有用功增加,有用功在总功中所占的比例增加,机械效率会变大,故D错误。
2.
(2019·吉林长春中考)如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)。
下列判断正确的是( )
A.两滑轮组绳端移动的距离相等
B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
答案D
解析由图可知,滑轮组绳子的有效股数n甲=3,n乙=2,则s甲=3h,s乙=2h,则两滑轮组绳端移动的距离不相等,故A错误;已知物体受到的重力GA>GB、上升的高度相同,根据W有=Gh可知,甲滑轮组的有用功比乙的多,故B错误;由B可知,W有甲>W有乙,已知滑轮组的机械效率η甲<η乙,由η=可得,甲滑轮组的总功比乙的大,已知时间相同,由P=
可知,甲滑轮组的总功率比乙的大,故C错误;忽略绳重和摩擦,由η=,可得,η甲=,η乙=,因为GA>GB,η甲<η乙,所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重,故D正确。
3.(2019·新疆中考)分别用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙,当用滑轮组甲和乙分别匀速提升同一重物时,滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%,不计绳重和摩擦,滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为( )
A.4∶3B.3∶4C.5∶4D.4∶5
答案B
解析不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率η=,用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙,分别匀速提升同一重物时,滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%,则可知物重相同(都为G),设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动,则有η甲==80%①,η乙==75%②,由①可得G甲动=
G,由②可得G乙动=
G,所以,甲乙动滑轮重力之比G甲动∶G乙动=
G∶
G=3∶4。
4.
(2019·湖北宜昌中考)如图所示的吊车有大小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是( )
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
答案A
解析使用小吊钩吊起相同货物时,小吊钩(小动滑轮)的重力小,做的额外功少,在有用功一定的情况下,总功小,其机械效率高,故A正确;由机械效率公式η=可知,机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关,故BD错误;每次吊起的货物越少,有用功越少,有用功在总功中所占比例越小,所以机械效率越低,故C错误。
5.
(2018·湖南郴州中考)如图所示,在相同时间内,用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端且AB>AC。
F对物体做功的功率分别为P甲、P乙,机械效率分别为η甲、η乙。
下列分析正确的是( )
A.P甲>P乙,η甲<η乙B.P甲
C.P甲
η乙D.P甲>P乙,η甲>η乙
答案A
解析已知AB>AC,拉力相同,由W=Fs可知,W甲>W乙,时间相同,所以P甲>P乙;已知物体的重力不变,斜面的高度不变,故由W=Gh可知,将等质量物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同,W甲有=W乙有,因为W甲>W乙,由η=可得,η甲<η乙。
6.
用如图所示的滑轮组甲和乙提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.若滑轮组甲、乙钩码重力和提升高度相同,则滑轮组的机械效率相同
B.若滑轮组甲、乙滑轮重力和绳端拉力相同,则滑轮组的机械效率相同
C.若滑轮组甲、乙钩码重力和提升高度相同,则滑轮组甲的机械效率高
D.若滑轮组甲、乙滑轮重力和绳端拉力相同,则滑轮组甲的机械效率高
答案D
解析滑轮组的机械效率η=,现在物体重力相等,两滑轮组动滑轮重力不一定相等,由此可知,若钩码重力和提升高度相同,则滑轮组的机械效率由滑轮重力大小决定,并不能确定效率大小,故A、C错误;甲由3段绳子承担物重,乙由2段绳子承担物重,若滑轮重力和绳端拉力相同,G甲=3F-G动,乙图中物重G乙=2F-G动,显然甲图中物重要重些,根据η=
可得,甲的机械效率高,故B错误,D正确。
7.如图所示,斜面长为3m,高为1m,工人用400N沿斜面方向的力将重为960N的箱子推到车上。
在这过程中( )
A.有用功是400J,总功是960J
B.有用功是960J,额外功是400J
C.总功是1200J,机械效率是80%
D.有用功是400J,机械效率是80%
答案C
解析箱子重G=960N,斜面高h=1m,做的有用功为W有用=Gh=960N×1m=960J;斜面长为3m,推力是400N,推力做的总功为W总=Fs=400N×3m=1200J;因为W总=W有用+W额,所以W额=W总-W有用=1200J-960J=240J;斜面的机械效率为η=×100%=80%;由此可知,ABD错、C正确。
8.(2018·四川乐山中考)图甲中用力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。
图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离,水平拉力为F2。
使用动滑轮的过程中( )
A.总功为W总=F2s
B.有用功为W有=Gs
C.机械效率为η=
D.额外功为W额=2F2s-F1s
答案D
解析使用动滑轮拉力端移动距离s'=2s,拉力做的总功W总=F2s'=2F2s,故A错;使用动滑轮做的有用功,等于直接拉物体做的功,即W有用=F1s,故B错;机械效率η=,故C错;额外功W额=W总-W有用=2F2s-F1s,故D正确。
9.
(2019·宁夏中考)如图所示,用滑轮组将重为400N的物体匀速提升了1m。
已知拉力F为250N,则提升重物的过程中,滑轮组的机械效率是 。
请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法:
。
答案80% 减轻动滑轮的质量(或加润滑油来减小摩擦、或增加提升物体的重力)
解析由图可知滑轮组绳子的有效股数n=2,则该滑轮组的机械效率η=×100%=80%;要提高此滑轮组机械效率,可采用的方法如下:
方法一、减轻动滑轮的质量、加润滑油来减小摩擦,可以减少额外功,在有用功一定时,减小总功,使得有用功和总功的比值增大,机械效率增大;方法二、增加提升物体的重力,在额外功不变的情况下,使得有用功和总功的比值增大,机械效率增大。
10.(2019·湖北咸宁中考改编)用如图所示的滑轮组将重力为G的物体匀速提升了h,作用在绳上的拉力大小为F,则总功为 ,额外功为 。
(用题中给出的物理量表示)
答案3Fh 3Fh-Gh
解析由图可知滑轮组的绳子有效股数为3股,拉力移动距离s=3h,拉力做的总功W总=Fs=3Fh;有用功W有用=Gh,额外功W额=W总-W有用=3Fh-Gh。
11.如图所示,物体重G=180N,滑轮重G'=40N,若用力F竖直向上匀速拉动滑轮,则此时该滑轮的机械效率为 (不计绳重和滑轮转轴处的摩擦)。
答案90%
解析不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,竖直向上匀速拉动滑轮,由力的平衡条件可得拉力F=2G+G'=2×180N+40N=400N,由图知,动力作用在动滑轮的轴上,此时动滑轮费力、但省一半的距离,即s=
h,所以物体上升的高度h=2s,该滑轮的机械效率η=×100%=90%。
12.
如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体,拉力F的大小为20N,若物体和地面之间的摩擦力大小为30N,则滑轮组的机械效率为 。
答案75%
解析从图可知,由2段绳子与动滑轮相连(即n=2),则绳子自由端移动的距离s=2s物,而F=20N,f=30N,该滑轮组的机械效率为η=×100%=75%。
13.
小明在探究杠杆机械效率的实验中,将重为G的物体悬挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点,在棒的另一端用竖直向上的拉力F将物体缓慢匀速提升时效率为η,若不计摩擦,杠杆自重为 (用题中给的字母表示),若拉力的作用点向支点移动一些,杠杆提升重物的机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案
-G 不变
解析小明所做的有用功:
W有用=Gh,根据η=知,小明所做的总功:
W总=,因为W总=W有用+W额外,小明所做的额外功:
W额外=W总-W有用=
-Gh,因为W额外=G杆h,所以杠杆的重力:
G杆=
-G;若拉力的作用点向支点移动一些,则将物体提升相同的高度时,有用功不变;杠杆上升的高度不变,因此额外功不变,即总功不变,由η=可得,杠杆的机械效率不变。
14.
建筑工人要向楼上运送货物,为了省力,他在一个斜面上安装了一个滑轮组,做成如图所示的机械装置,斜面的倾角为30°且固定在水平面上。
工人用400N的力拉绳子,重为500N的货物沿斜面匀速向上运动12m所用时间为20s,在此过程中有用功为 J,该装置的机械效率为 。
答案3000 31.25%
解析物体在斜面上运动12m,斜面的倾角为30°,根据直角三角形知识可知,物体上升的高度h=
s=
×12m=6m,工人所做有用功:
W有用=Gh=500N×6m=3000J;由题图可知,动滑轮上有2段绳子,即n=2,已知物体沿斜面移动距离s=12m,则绳子自由端移动的距离:
s'=ns=2×12m=24m,工人所做总功:
W总=Fs'=400N×24m=9600J,该装置的机械效率:
η=×100%=31.25%。
15.(2018·四川眉山中考)如图所示,一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G,如下表:
G/N
1
2
3
4
5
6
F/N
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
3.3
根据上表数据分析可知,绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F= ;当物体重力G=10N时,此滑轮组的机械效率η= 。
答案0.5G+0.3N 94.3%
解析由表格数据可知,重力G每增大1N,绳子自由端的拉力F增大0.5N,所以F与G成一次函数关系,设F与G关系的表达式为F=kG+b,由表格第一组数据,当G=1N,F=0.8N,则:
0.8N=k×1N+b①
由表格第二组数据,当G=2N,F=1.3N,则
1.3N=k×2N+b②
②-①可得k=0.5,将k=0.5代入①解得b=0.3N,所以拉力F与物体所受重力G的关系式:
F=0.5G+0.3N;
当物体重力G=10N时,此时的拉力:
F=0.5×10N+0.3N=5.3N,由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,滑轮组的机械效率为:
η=
≈94.3%。
16.
(2018·山东枣庄中考)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。
若GA>GB,则η甲 η乙;若FA=FB,则GA GB。
(选填“>”“<”或“=”)
答案> <
解析不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,则滑轮组的机械效率:
η=×100%=
×100%=
×100%=
×100%,因物体的重力G越大,1+
越小,
越大,且动滑轮的重力相等,所以,GA>GB时,η甲>η乙;由题图可知,n甲=2,n乙=3,由F=
(G+G动)可得,提升物体的重力G=nF-G动,则FA=FB时,提升物体的重力关系为GA 17.(2018·江苏镇江中考)小明通过机械将重100N的重物在5s内竖直向上匀速提升了2m,机械效率为80%。 则此过程中有用功W有用= J,额外功W额外= J,小明做功的功率P= W。 答案200 50 50 解析此过程中有用功: W有用=Gh=100N×2m=200J; 根据η=可知,总功为: W总==250J;额外功为: W额外=W总-W有用=250J-200J=50J; 小明做功的功率: P= =50W。 能力提升 18.(2019·四川遂宁中考)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验,记录的实验效据如下表: 实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度H/cm 拉力 F/N 绳端移动 距离s/cm 机械 效率 1 0.5 10 30 2 1.5 10 0.8 30 62.5% 3 0.5 10 0.5 40 25.0% 4 1.5 10 0.7 40 53.6% (1)根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是 (选填“甲”或“乙”)滑轮组。 (2)在第一次实验中,当 拉动滑轮组时,弹簧测力计示数如图丙所示,拉力F为 N;该次实验滑轮组的机械效率是 (计算结果精确到0.1%)。 (3)机械效率是机械性能好坏的重要标志,结合生产生活实际,分析实验数据可知,下列提高机械效率的措施不可行的是 (选填序号)。 A.增加所提物重B.减轻机械自重 C.机械加润滑油D.增加重物上升高度 答案 (1)甲 (2)竖直向上匀速 0.4 41.7% (3)D 解析 (1)由表中第一次实验数据可知,钩码上升的高度h=10cm,绳端移动的距离s=30cm,由s=nh可得,绳子的有效股数n= =3,由图可知,甲滑轮组绳子的有效股数为3,乙滑轮组绳子的有效股数为4,所以,第一次实验所选择的是甲滑轮组; (2)实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,这样示数才会稳定,所读出的数值才等于拉力的大小,由图丙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,拉力F=0.4N,该次实验滑轮组的机械效率η=×100%=×100%≈41.7%; (3)由1、2或3、4两组数据可知,用相同的装置提升,物体的重力越大,滑轮组的机械效率越大,故A可行;由1、3或2、4两组数据可知,用不同的滑轮组提升相同的物体上升相同的高度时,机械自重越小,滑轮组机械效率越大,故B可行;机械加润滑油,提升重物时减小了额外功,根据η=×100%=×100%可知,滑轮组的机械效率越大,故C可行;由η=×100%可知,滑轮组机械效率与物体提升的高度无关,故D不可行。 19. (2019·四川眉山中考改编)为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系,探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。 实验测得的数据如下表: 实验 次数 斜面倾 斜程度 木块重 力G/N 斜面高 度h/m 沿斜面 拉力F/N 斜面长 度s/m 机械 效率 1 较缓 3 0.2 1.6 1 37.5% 2 较陡 3 0.3 1.8 1 3 最陡 3 0.4 2.0 1 60% 请你根据表中的数据解答下列问题: (1)实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做 运动。 (2)第2次实验中,斜面的机械效率为 ,斜面对木块的摩擦力为 N。 (3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是 。 答案 (1)匀速直线 (2)50% 0.9 (3)斜面越陡,其机械效率越高 解析 (1)实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动; (2)第2次实验中,斜面的机械效率η=×100%=50%,在第2次实验中,有用功W有用=Gh=3N×0.3m=0.9J,总功W总=Fs=1.8N×1m=1.8J,额外功: W额=W总-W有用=1.8J-0.9J=0.9J,根据W额=fs可得摩擦力f= =0.9N; (3)由表中数据可知: 斜面越陡,其机械效率越高。 20. (2019·四川眉山中考)在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。 为了尽快疏通道路,交警指挥拖车只用了30s时间,将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。 若故障车被拖离的速度是5m/s,绳子自由端的拉力F是500N,地面对故障车的摩擦力为车重力的 g取10N/kg。 求: (1)拉力F在30s内所做的功; (2)整个装置的机械效率。 答案 (1)2.25×105J (2)80% 解析 (1)故障车在30s内通过的路程s车=v车t=5m/s×30s=150m, 由图知,n=3,拉力端移动距离s=3s车=3×150m=450m, 拉力F在30s内所做的功W总=Fs=500N×450m=2.25×105J; (2)地面对故障车的摩擦力f= G= mg= ×1500kg×10N/kg=1200N; 滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功W有用=fs车=1200N×150m=1.8×105J, 整个装置的机械效率η=×100%=80%。 21. (2019·四川凉山州中考)如图所示,用滑轮组匀速提起重1000N的物体,使物体上升10m,所用拉力为400N,若绳重和摩擦不计,求: (1)滑轮组的机械效率; (2)若用此装置匀速提起1200N的重物,则拉力为多少。 答案 (1)62.5% (2)450N 解析 (1)由图可知,绕过动滑轮的绳子股数为4, 则绳子自由端移动的距离s=4h=4×10m=40m, 克服物体重力做的功W有用=Gh=1000N×10m=10000J, 拉力做的功W总=Fs=400N×40m=16000J, 滑轮组的机械效率 η=×100%=62.5%; (2)绳重和摩擦不计,则W额=G动h, 动滑轮的总重为G动= =600N, 绳重和摩擦不计,用此装置匀速提起1200N的重物,则此时的拉力F'= (G'+G动)= (1200N+600N)=450N。 22. (2019·四川攀枝花中考)如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。 货物A的速度为v=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。 已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求: (1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功; (2)汽车对绳的拉力大小; (3)斜面的机械效率。 答案 (1)1.2×106J (2)20000N (3)75% 解析 (1)可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J; (2)10s内货物移动的距离s物=vt=2m/s×10s=20m, 由图知,n=3,拉力端移动距离s=3s物=3×20m=60m, 由W=Fs可得汽车对绳的拉力大小 F= =20000N; (3)不计绳、滑轮的质量和摩擦,滑轮组对重物的拉力F拉=3F=3×20000N=60000N, 斜面的机械效率η=×100%=75%。
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