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新初三物理暑期课程第5讲机械效率word含答案
初三物理2018年暑期第五讲
机械效率
年月日
一、本节课知识点梳理
1.有用功:
为达到目的必须做的功;额外功:
为了达到目的并非需要又不得不做的功;总功:
有用功和额外功的总和。
2.机械效率的可变性:
由公式
可知,如果该机械的额外功一定时,有用功越大,机械效率越大。
3.提高机械效率的方法:
由公式
可知,当有用功一定时,
额外功越小,机械效率越高,因此设法减小额外功可以提高机械效率。
如减轻动滑轮本身的重量,加润滑油可以减小摩擦等;当额外功一定时,有用功越大,机械效率越高,因此增大有用功可以提高机械效率,如增加物重可以提高机械效率。
二、重难点点拨
重点:
用机械效率的公式解决有关问题
难点:
对机械效率的理解与运用
三、典型例题
【例题1】
【题干】用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,不计绳子与滑轮的摩擦()
A.甲较省力且机械效率较高
B.乙较省力且机械效率较高
C.两个滑轮组省力程度不同,机械效率相同
D.两个滑轮组省力程度相同,机械效率不同
【例题2】
【题干】用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G,如图所示。
已知物重G=600N,拉力F=250N,求重物升高0.5m时,拉力所做的有用功、额外功及机械效率。
若不计绳重和摩擦力,求动滑轮的重。
【例题3】
【题干】用如图所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m,所用的拉力是250N,在这个过程中,求:
(1)有用功是多少?
(2)拉力的功率是多少?
(3)滑轮组的机械效率是多少?
【例题4】
【题干】如图所示,用一滑轮组将重为400N的物体A沿水平方向匀速拉动10m,
物体A与地面间的摩擦力是240N,水平拉力F为100N,求总功、有用功、额外功和滑轮
组的机械效率。
四、随堂练习
1.如图所示,某工人用动滑轮往3m高的平台上运沙土,已知沙土的质量是40kg,袋子和动滑轮总质量为10kg,不计绳重和摩擦。
工人匀速拉动绳子时,所用的拉力是_______N,此动滑轮的机械效率是_______。
(g取10N/kg)
2.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为_______N。
测力计竖直移动的距离s为0.2m,物块重G为1.5N,物块上升的高度h为0.3m,则杠杆的机械效率为_______%。
使用杠杆提升物块的过程中,做额外功的原因之一是_______。
3.学校新近买了30套总质量为300kg的实验器材,每套一箱。
实验员需要把这批实验器材搬运到15m高的实验室。
(g取10N/kg)
(1)该实验员在搬运过程中,对实验器材总共做功_______J。
(2)假设他的身体可以向外提供的功率P与所搬运物体的质量m的关系如图所示,每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m关系如下表所示,那么他搬完全部箱子,且回到开始搬运处,所用最短时间为_______s(计算结果精确到0.1s)。
4.如图所示的剪刀,剪纸的机械效率为80%,这表示()
A.若作用在剪刀上的动力是1N,则阻力是0.8N
B.若作用在剪刀上的阻力是1N,则动力是0.8N
C.若作用在剪刀上的动力做功1J,则有0.2J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀上的动力做功1J,则有0.8J的功用于剪纸
5.工人利用如图所示的滑轮组,将重800N的物体竖直向上匀速提升1m,工人对绳的拉力为500N,则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是()
A.W有=500Jη=62.5%B.W有=500Jη=80%
C.W有=800Jη=62.5%D.W有=800Jη=80%
6.某学习小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图。
他们将测得的钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、弹簧测力计移动的距离s,并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η的数据一并记入下表:
(1)表格中数据★=_______;
(2)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是_______;
(3)比较实验2、3,影响这两次实验机械效率不同的主要因素是_______,使用滑轮组的优点是_______.
7.水平地面上有一个重为5000N的箱子,现用起重机把箱子吊到3m高的位置,所用的时间为10s,起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的,如图所示,钢丝绳上的拉力为3000N。
(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少?
(2)钢丝绳上拉力的功率是多少?
8.如图所示,要把一个质量是450kg的贵重物品A沿水平地面移动100m,为保护该物品,工人把它放在一个质量是50kg的木板B上,然后用F=400N的水平拉力将木板B沿直线匀速拉动,直至目的地。
(提示:
滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比)
(1)在匀速拉动B的过程中,A、B之间的摩擦力是多少?
(2)计算拉力F做的总功是多少焦耳?
(3)在拉力F做功的过程中,机械效率是多少?
9.如图所示,用弹簧测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块。
由图中数据可知,弹簧测力计示数为_______N,斜面的机械效率为_______;若将图中的斜面变陡,则该斜面的机械效率将_______(变大/变小/不变)。
10.小聪用如图所示的滑轮组将重4N的物体匀速提高2m,他做的有用功为_______J。
若滑轮组的绳重及摩擦不计,他用这个滑轮组匀速提升9N的物体时,机械效率比提升4N的物体时提高了10%,此时的拉力为_______N(已知动滑轮的重力小于4N)。
11.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.
12.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m,每个滑轮的重均为20N。
不计绳重及摩擦,此过程中()
A.F甲做的功大于F乙做的功
B.F甲做的功小于F乙做的功
C.F甲做功的功率小于F乙做功的功率
D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率
13.如图是小明“探究斜面的机械效率与倾斜程度关系”的实验装置,他在实验时用弹簧测力计拉着重为6N的木块分别沿倾斜程度不同的同一斜面匀速向上运动,实验数据记录如下表。
(1)在第2次实验中,拉力所做的额外功是_______J,机械效率是_______。
(2)小明完成两次实验后,得出的结论是:
光滑程度一样的斜面,其倾斜程度越大,机械效率越高。
你觉得他的结论_______(可靠/不可靠),理由是______________。
(3)斜面在生产、生活中随处可见,在盘山公路、镊子、螺丝钉、汽车方向盘中,应用了斜面的是_______、_______.
14.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,测得的数据如下表所示:
(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上拉动弹簧测力计,且在拉动过程中读数。
(2)第1次实验测得的机械效率为_______。
(结果保留两位有效数字)
(3)分析表中数据可知:
第2次实验是用_______图做的;第4次实验是用_______图做的。
[(a)/(b)/(c)]
(4)分析第1、2次实验数据可知:
使用同一滑轮组,_______可以提高滑轮组的机械效率;分析第1、3次实验数据可知:
使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率_______。
(5)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_______。
15.在农村常有家庭挖井取水。
小明同学用如图甲所示的滑轮组提土,他用20s的时间把重为120N的土从井中匀速提升5m,拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示。
求:
(1)有用功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力的大小;
(4)拉力的功率。
16.如图甲所示,重为16N的物体A在拉力F的作用下,5s内匀速运动了0.5m,拉力F做的功随时间变化的图象如图乙所示。
已知动滑轮重0.5N,物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力,为物重G的0.25倍。
求:
(1)拉力F的功率;
(2)拉力F的大小;
(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。
五、课后作业
1.如图所示,用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓慢上升,动滑轮的重力不可忽略,现改变物体的重力G,不计绳重与摩擦,则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的( )
A.
B.
C.
D.
2.如图所示,用完全相同的两个滑轮组,分别将重力为G1、G2的两个物体匀速提升相同的高度,若G1>G2,提升重物所做的有用功分别为W1、W2,机械效率分别为η1、η2,则下列判断正确的是( )
A. W1>W2 η1=η2
B. W1>W2 η1>η2
C. W1>W2 η1<η2
D. W1=W2 η1>η2
3.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体,若拉力的大小为F,物体和地面之间的摩擦力大小为f,A点的拉力为FA,则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
4.小王用滑轮组提升重物,下列关于提高机械效率的做法中正确的是( )
A. 把物体提得更高
B. 提升重物的速度更大
C. 提升更重的物体
D. 增加滑轮个数
5.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它将同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比( )
A. 有用功减少,总功减少
B. 有用功增加,总功增加
C. 有用功不变,总功不变
D. 有用功不变.总功减少
6.(2017•黑龙江)如图所示,物体重100N,用110N的拉力将物体在2s内匀速提升0.5m,则( )
A. 绳子自由端下降1m B. 物体上升的速度是0.5m/s
C. 拉力的功率是27.5W
D. 该装置的机械效率是45.5%
7.如图所示不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物重G,用它们分别将物重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,所用的拉力分别为F甲、F乙,它们的机械效率分别为η甲、η乙。
则下列关系正确的是:
A. F甲
8.如图所示,用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓慢上升,动滑轮的重力不可忽略,现改变物体的重力G,不计绳重与摩擦,则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的( )
A.
B.
C.
D.
9.甲滑轮组比乙滑轮组的机械效率高,它们分别把质量相同的物体匀速升高相同的高度,两者相比,甲滑轮组( )
A. 功率一定比乙大
B. 做的总功一定比乙少
C. 做的有用功一定比乙少
D. 用时一定比乙少
10.一个工人用如图所示的滑轮组提起2000N的货物,所用的拉力是800N,绳子自由端被拉下4m,下面说法正确的是( )
A. 总功是3200J,效率是40% B. 有用功是8000J,效率是40%
C. 有用功是3200J,效率是62.5%
D. 总功是3200J,效率是62.5%
11.用图所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速提升20cm,所用的拉力F=5N.们则所做的有用功为________J;此时滑轮组的机械效率为________;当改为提升27N的重物时,该滑轮组的机械效率为________.(忽略摩擦阻力)
12.某学习小组利用如图所示的装置测定滑轮的机械效率.将两个相同的钩码提升相同的高度,则________的机械效率较高,主要原因是:
________.
13.使用动滑轮能省________(选填“力”、“功”或“距离”).用重为2N的动滑轮匀速提升一个重物时,动滑轮的机械效率为75%,若改用重为1.5N的动滑轮匀速提升同一重物,此动滑轮的机械效率为________ %(不计绳重和摩擦).
14.如图甲所示,是测动滑轮机械效率的示意图。
它用弹簧测力计拉动绳子自由端,将质量为200g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22乙所示。
请你根据该实验完成下列问题。
(1)弹簧测力计的示数是________ N。
(2)钩码上升的距离是________ cm。
(3)拉力F做的功是________ J。
15.某工人用如右图所示的装置把重240N的物体提高1m,所用的拉力为150N,则该滑轮组的机械效率是________ ;若不计摩擦,则动滑轮的重为________ N.
16.某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在下表中
实验
次数
钩码重/N
钩码上升的
高度/m
绳端的
拉力/N
绳端移动的
距离/m
机械效率
1
4
0.10
1.8
0.3
2
6
0.10
2.5
0.3
3
6
0.15
2.5
(1)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上________拉动弹簧测力计.
(2)第二次实验中,2s内钩码上升的高度为0.1m,则它运动的速度为________m/s.
(3)第三次实验中,绳端移动的距离为________m,滑轮组的机械效率为________.
(4)分析比较第一、二两次实验数据,有用功W有1________W有2,滑轮组的机械效率η1________η2(两空均选填“>”“=”或“<”).由此可知,可采用________ 的方法来提高滑轮组的机械效率.
17.如图所示,在“测滑轮组机械效率”实验中,物体重为5.4N.
(1)实验时要竖直向上且________拉动弹簧测力计.若物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数如图中所示,是________ N,则滑轮组的机械效率是________.
(2)若仅增加物体的重,该滑轮组的机械效率将________(选填“增大”、“减小”或“不变”).(不计摩擦)
18.用如图所示的滑轮组(绳重与摩擦阻力不计)匀速提升重力为60N的物体,在物体上升4m的过程中,拉力F做的功为300J,所用的时间为5s,求:
(1)物体上升的速度;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)提升动滑轮所做的额外功;
(4)动滑轮的重力.
六、参考答案:
(1)典型例题
1.C2.
(1)300J.
(2)375J.(3)75J,80﹪(4)150N
3.
(1)2400J
(2)200W(3)60%
4.W总=3000J,W有用=2400J,W额外=600J,η=80﹪
(2)随堂练习
1.25080%
2.2.590
3.
(1)4.5×104
(2)1518.2
4.D
5.D
6.
(1)74.1%
(2)动滑轮有重力(3)摩擦可以省力或改变作用力的方向
7.
(1)83.3%
(2)1800W
8.
(1)0
(2)4×104J(3)90%
9.683.3%变大
10.85
11.D
12.D
13.
(1)0.380%
(2)不可靠 实际次数太少,结论不具有普遍性 (3)盘山公路 螺丝钉
14.
(1)匀速
(2)74%(3)(b)(c)(4)增加物重越低 (5)无关
15.
(1)600J
(2)75%(3)80N(4)40W
16.
(1)0.5W
(2)2.5N(3)
(三)课后作业
1-10BBCCDCBBBD
11、2.4;80%;90%
12、甲;做的有用功相同,第二次使用动滑轮做的额外功多、总功多,有用功和总功的比值小
13、力;80
14、1.6;10 ;0.32;62.5%
15、80%;60
16、
(1)匀速
(2)0.05(3)0.45;80%(4)<;<;增加物重
17、
(1)匀速;2.4;75%
(2)增大
18、
(1)解:
物体上升的速度:
v=
=
=0.8m/s
(2)解:
W有用=Gh=60N×4m=240J,滑轮组的机械效率:
η=
×100%=
×100%=80%(3)解:
W额=W总﹣W有用=300J﹣240J=60J(4)解:
绳重与摩擦阻力不计,提升动滑轮所做的额外功,由W额=G轮h得动滑轮重:
G轮=
=
=15N
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