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二机械效率习题
二、机械效率
一、填空题
1、用一个动滑轮把重100N的沙子提到9m高的脚手架上,所用的力是60N,那么做的总功是_________J,有用功是_________J,机械效率是_________。
F
2、用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm,手向下压杠杆的力是220N,手下降的高度是_________cm,人做的总功是_________J,有用功是_________J,这根杠杆的机械效率是_________。
3、用图示的滑轮组匀速提起1200N的货物,绳子自由端的拉力为500N,此时滑轮组的机械效率为_______;当用此滑轮组提起重600N的货物时,绳子自由端所需拉力至少为_________N。
4、一人用50N的力压杠杆,在2s内把重150N的物体升高了0.2m,人手下降0.8m,则杠杆对物体做功的功率为____,杠杆的机械效率为_____。
5、用三种方法把砂子运动上三楼,如图所示,根据图中数据算出三种方法所做有用功的大小均为_____;其中一种方法做的总功最多,等于_____;其中有一种方法机械效率最大,等于_____。
6、一辆重400牛的车在50牛的水平拉力作用下,沿着水平方向前进了15米,则拉力做功_________焦,重力作功_________焦。
7、2002年3月25日22时15分,随着指挥员“点火”口令的下达,“神舟三号”飞船从中国酒泉卫星发射中心,稳稳上升,飞向太空·在点火后的几十秒钟内,“神舟三号”飞船的动能___________,重力势能___________,机械能_________。
(均填“增大”、“不变”或“减小”)。
8、我国于今年3月25日成功发射的“神舟”三号飞船在预定轨道上环绕地球运行了108圈。
飞船在椭圆轨道上运行阶段,当它从远地点向近地点运行的过程中,___________能减小,___________能增大。
9、某些航天器为研究的需要建有回收舱(或载人舱、返回舱),务必要保证它安全降落到预定的回收位置。
当回收舱下落到地面附近时,由于空气阻力作用做匀速运动,则回收舱在匀速下降过程中它的动能、势能和机械能如何变化?
_________________________________
10、一根杠杆长1米,支点O在它的最左端,现将一质量为90牛顿的重物放在距O点20厘米处,若使杠杆处于水平静止状态,则动力作用在杠杆最右端时,应向_________时,动力最小,且动力的大小是_________牛顿。
二、选择题
1、一个滑轮组改进后提高了机械效率,用它把同一个物体提升同样高度,改进后与改进前相比()
A、做的有用功减少了
B、总功不变,有用功增加了
C、总功不变,额外功减少了
D、有用功不变,总功减少了
2、用一动滑轮提起重物(不计摩擦和滑轮重及绳重),人做了100J的功,使物体升高4m,则物重为()
A、12.5NB、25N
C、50ND、100N
3、汽车上坡时,驾驶员通常要换成低档,以减少汽车行驶速度,这样做的目的是( )
A、省油;B、增大摩擦;
C、安全; D、增大爬坡的牵引力
4、用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图3所示的a、b两个滑轮组,用其提起相同的重物G。
如不计滑轮与轴的摩擦,则()
A、a滑轮组较省力,机械效率也较高
B、b滑轮组较省力,机械效率也较高
C、两滑轮组的省力程度不同,但机械效率相同
D、两滑轮组的省力程度不同,机械效率也不同
5、把一重物沿图所示的AD、BD、CD三个光滑斜面推向顶端D,则推力所做的功是()
A、沿斜面AD推,做功最多
B、沿斜面BD推,做功最多
C、沿斜面CD推,做功最多
D、一样多
6、为了便快速降落的“神舟三号”返回舱安全着陆,以免撞坏,返回舱在距离地面几米处,向下迅速喷出高温高压气体,从开始喷气到安全着陆,返回舱的()
A、动能增大,重力势能减少,机械能不变
B、动能不变,重力势能减少,机械能减少
C、动能减小,重力势能增加,机械能不变
D、动能减小,重力势能减少,机械能减少
7、如图,当弹簧秤竖直向上拉杠杆,使杠杆静止时,弹簧秤示数为10牛,若将弹簧秤改为斜向上拉,使弹簧秤的轴线与杠杆垂直,使杠杆静止时,弹簧秤的示数:
()
A、大于10牛 B、小于10牛
C、等于10牛 D、无法判断
8、如图,用三个力沿不同的方向拉绳子,则:
()
A、F1最大 B、F2最大
C、F3最大 D、一样大
9、如图所示的各滑轮组中,物体重量都是G,不计摩擦和滑轮重,使物体匀速上升,拉力F最小的是图()
10、如图所示,用滑轮组牵引着重物沿水平方向匀速滑动,已知拉力F=40牛,不计滑轮摩擦和重量,则重物和地面之间的摩擦力为:
()
A、40牛 B、80牛
C、120牛 D、无法确定
11、如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别为F1,F2,F3,那么,下列关系式中正确的是:
()
A、F1>F2>F3 B、F1<F2<F3
C、F2>F1>F3 D、F2<F1<F3
12、下列关于功和能的说法正确的是()
A、甲物体所处的位置比乙物体高,则甲物体的势能比乙物体的势能大
B、甲物体的速度比乙物体的速度大,则甲物体的动能比乙物体大
C、一个物体具有能,说明它正在做功
D、一个物体能够做功,就说明这个物体具有能
13、用100牛的拉力沿一斜面向上拉重400牛的物体,刚好可使其沿斜面匀速上滑。
如此斜面的机械效率为80%,则斜面的高与长之比为()
A、4:
1 B、5:
1 C、1:
5 D、以上都不对
三、计算题
1、用如图所示的滑轮组提升重为600牛的重物,动滑轮重20牛,则拉力要多大?
(摩擦及绳的重力不计)要使重物上升2米,绳子自由端需拉过几米?
拉力所做的功是多少焦?
提升重物所做的功是多少焦?
提升动滑轮所做的功是多少焦?
该滑轮组的机械效率是多少?
2、用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上,所用力是120N,求有用功、总功机械效率各是多少?
3、使用下面的两个滑轮组,提升相同的重物,提升相同的高度,哪个机械效率大?
4、使用下面的滑轮组,用拉力F匀速拉动重物水平移动的距离为L,有用功是多少?
机械效率等于什么?
5、某人用如图所示的滑轮组提升2000牛的重物,用的拉力是800牛,绳子自由端被拉下4米。
(1)这个人做的总功是多少焦?
(2)有用功是多少焦?
(3)额外功是多少焦?
(4)这个滑轮组的机械效率是多少?
6、如图所示,使用滑轮组提升重物,物重G=1000N,拉力F=250N,将重物提高2m(绳在拉伸过程中不伸长),求:
(1)求有用功W有、总功W总、机械效率η?
(2)若绳子自由端提升的速度为0.5m/s,在5秒钟内重物升高多少米?
7、某人用右图装置滑轮组(不及所有摩擦)提升一重物,在自由端所用拉力F=200N,若η=80%。
求:
(1)物体的重力G物?
(2)动滑轮的重力G动?
(3)若物体重力为1000N,该滑轮组的机械效率为多少?
8、在下图中,物体A在地面匀速运动,对面对A的摩擦力是8N,A物体的重力是9N,弹簧测力计示数是F=5N,求滑轮组的机械效率?
9、如图所示,A物体在水平地面上做匀速直线运动,已知绕过动滑轮的弹簧测力计上的示数为12N,滑轮的机械效率为75%求A物体所到地面摩擦力大小?
10、如图所示的滑轮组匀速提升物体.已知物重G=240牛,手的拉
力F=100牛,手上升距离为30厘米,则有用功为多少焦耳?
该滑轮组的机械效率为多少?
11、轮轴:
由一个轴和一个大轮组成的机械,轮轴的实质是一个可以连续旋转的杠杆。
原理如图所示:
F2.r=F1.R
练习:
如图所示,若在大轮上用了50N的力刚好能匀速提起水桶,测得大轮半径与小轮半径之比为6:
1,则水和桶的总重力至少有多大?
12、斜面:
如图所示,如果斜面很光滑,没有摩擦,斜面长是斜面高的几倍,沿斜面向上对重物的推力就是重物的几分之一,即:
F=h/L·G
练习:
如图所示,斜面高h=1m,长L=6m,若不计摩擦,要想将重为600N的箱子推上斜面,至少要用多大的推力?
13、用如图所示滑轮组将一个重为5000N的物体提升到3m高处,测得绳子自由端所用的拉力为1500N,在这个过程中,
(1)做的有用功是多少?
(2)总功是多少?
(3)这个滑轮组的机械效率是多少?
14、
矿井里有条长120m的坑道,两端高度差是20m,矿工用4000N的力把一辆质量为1.8t的煤车从坑道底推到坑道口,这位矿工做的有用功是多少?
做的总功是多少?
坑道的机械效率是多少?
(g=10N/kg)
15、一辆汽车在水平公路上匀速行驶,车和货物共重5×104千克,汽车受到的阻力为车重的0.1倍,汽车在10分钟内行驶了9千米路程,求在这段路程中汽车的功率多大?
七、实验题
1、在测定滑轮组机械效率的实验中:
(1)根据的原理是_____________。
(2)实验中需要的测量工具有________和____________。
(3)需要直接测量的物理量有:
绳端的拉力F、___________、__________和______________。
(4)实验时拉力的方向应尽量________,且应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。
(5)某同学测定图示装置滑轮组的机械效率,他设计了如下表格记录数据如下:
G(N)
H(m)
F(N)
S(m)
W有
W总
η
1
1
0.1
0.4
0.3
2
2
0.1
0.6
0.3
3
2
0.1
0.8
0.3
(6)比较1、2两组得到结论为()
比较2、3两组得到结论为()
(7)通过实验,我们知道影响滑轮组机械效率的大小因素是________和________、_________的影响。
2、使用动滑轮或滑轮组提升重物可以省力,使用这些简单机械是否可以省功呢?
你打算怎样研究这个问题?
请你选用其中一种简单机械,设计一个实验方案。
(1)实验器材;
(2)实验的主要步骤及实验中应测的物理量(用字母表示);
(3)分析实验数据,得出实验结论。
3、探究:
影响滑轮组的机械效率的因素
猜想1:
可能与匀速提升的速度大小有关;
猜想2:
可能与被提升的钩码重力有关;’
猜想3:
可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重力都有关;
猜想4:
可能与钩码被提升的高度有关。
兰兰的实验记录:
物理量控制因素
钩码重/N
绳端拉力/N
机械效率
大致相同的速度提升
10
4.2
79.4%
15
6.0
探究结果
芳芳的实验记录:
物理量控制因素
钩码重/N
绳端拉力/N
机械效率
较小提升速度
10
4.2
79.4%
较大提升速度
10
4.2
79.4%
探究结果
4、如图是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置。
实验准备的器材有:
三个质量不同的木块A;三条粗糙程度不同的长木板B;
三个高度不同的长方体铁块C;刻度尺。
(1)实验还需补充的器材有____________;
(2)下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时
记录的有关数据。
测量次数
斜面粗糙程度
物重G(N)
斜面高h(m)
沿斜面的拉力F(N)
斜面长L(m)
有用功
W有(J)
总功
W总(J)
机械效率η
1
较粗糙
1.5
0.1
0.6
0.4
0.15
0.24
62.5%
2
较粗糙
3
0.1
1.2
0.4
0.3
0.48
62.5%
3
较粗糙
6
0.1
2.4
0.4
0.6
0.96
62.5%
通过分析数据,你可以得出结论:
_____;
(3)上述实验中,保持斜面长度不变,将斜面升高到0.2m,把一个重6N的物体沿斜面向上拉时,所需拉力为3.8N,则此时斜面的机械效率是____;
(4)斜面的机械效率可能与斜面的______有关。
(只填一个因素)
5、在测定滑轮组机械效率的实验时,小兰同学忘了带刻度尺,现只有老师给提供的滑轮(包括线)、勾码和弹簧测力计,请你帮助小兰同学利用现有器材完成实验;要求
(1)写出需要测量的物理量;
(2)设计出实验记录表(3)写出机械效率的表达式。
答案
一、填空题
1、1080;900;83.3%
2、40;88;80;90.9%
3、80%;300
4、15W;75%
5、分析与提示:
(1)这三种方法的目的都是要把重100N的物体提高6m,所以这三种方法的有用功大小相等,都等于:
W有=G沙h=100N×6m=600J;
分析与提示:
(2)这三种方法所做的有用功相同,所以,其中做额外功最多的,总功就最大;第一种方法,分别对人、桶都做了功,所以第一种方法总功最大,W总=W额+W有=(G人+G桶)h+600J=(400N+20N)×6m+600J=3120J;
分析与提示:
(3)这三种方法所做的有用功相同,所以,其中总功越大,机械效率就越小,第一种方法中,总功最大,它的机械效率就最低,而第三种方法的机械效率最高。
6、750;0
7、增大;增大;增大
9、势;动
9、动能不变;势能减小;机械能减小
10、竖直向上;18
二、选择题
1、D
2、B
3、D
4、C
5、D
6、D
7、B
8、D
9、B
10、C
11、D
12、D
13、C
三、计算题
1、F=1/2(G物+G动)
=1/2(600牛+20牛)=310牛
s=2h=2×2米=4米
W=Fs=310牛×4米=1240焦
W=G物h=600牛×2米=1200焦
W=G动h=20牛×2米=40焦
η=W有用/W总×100%=1200焦/1240焦×100%=96.8%
2、解:
W有G.h=200N×9m=1800J
W总=F.s=1220N×18m=2160J
η=W有/W总=1800J/2160J≈83.3%
答:
有用功是1800J,总功是2160J,机械效率是83.3%。
3、左图动滑轮个数较少,自重轻,绳子股数少,摩擦也小,额外功较少,右图动滑轮个数较多,绳子股数多,额外功较多,两图将相同重物提升相同高度,所做有用功相同。
两边的W有用相等,根据ηW有用/W总=W有用/(W有用+W额外)可知,左边的W额外较少,其机械效率η较大。
4、本题使用滑轮组的任务目的是拉动G水平移动L,所以机械克服G和地面的摩擦力做功是有用功。
W有用=fL
使用滑轮组拉动G,必须施加动力F
W总=FS=FnL=FnL
根据机械效率的定义
η=W有用/W总×100%=fL/FS=fL/FnL=f/Fn
5、已知:
G=2000牛F=800米S=4米n=4
求:
W总、W有用、W额外、η
解:
W总=FS=800×4=3200(焦)
W有用=Gh=GS/n=2000×4/4=2000(焦)
W额外=W总-W有用=3200-2000=1200(焦)
η=W有用/W总=2000/3200=0.625=62.5%
6、
(1)2000J;2500J;80%
(2)0.5m
7、
(1)800N
(2)200N(3)83.3%
8、80%
9、18N
10、已知:
G=240N;F=100N;L=30cm=0.3m
求:
W有;η
解:
由题h=1/3
W有=Gh=240N×0.1m=24J
W总=FL=100N×0.3m=30J
η=W有/W总=24J/30J×100%=80%
11、由:
F2.r=F1.R得:
F2=F1.R/r=50N×6/1=300N
G=F2=300N
12、由F=h/LG得:
F=1/6×600N=100N
13、分析
(1)用这个滑轮组的目的是将重5000N的物体提高3m,所以把物体提高所做的功就是有用功,即W有=Gh=5000N×3m=15000J。
分析
(2)不论是将物体提高,还是把动滑轮提高,都是由绳子自由端所用的拉力来完成的,所以自由端所用的拉力所做功就是总功,即W总=FS,人拉绳子移动多长的距离,才能使物体升高3m呢?
S=4h=4×3m=12m
所以W总=FS=1500N×12m=18000J
分析(3)η=W有/W总=15000/18000≈83%
14、分析
(1):
矿工的最终目的是将煤提升到20m的高处,所以:
W有=Gh=mgh=1800kg×10N/kg×20m=360000J
分析
(2):
不论是有用功还是总工都是矿工做的,矿工是通过推力来做功的,所以矿工所做的功就是总功,即:
W总=FL=4000N×120m=480000J
15、解:
F=f=0.1G=0.1mg=0.1×5×104千克×9.8牛/千克
=4.9×104牛
v=s/t=9000米/600秒=15米/秒
P=Fv=4.9×104牛×15米/秒=7.35×105瓦
七、实验题
1、
(1)η=W有/W总
(2)刻度尺;弹簧测力器
(3)物体重G;物体上升距离h;绳自由端移动距离S
(4)竖直向上;匀速移动
(5)—(7)无答案
2—4无答案
5、分析
(1)用现有器材,只能测出物体的重力(G)和绳子自由端所用的拉力(F)的大小,利用物体被提高的高度(h)与自由端所移动的距离(S)之间有:
S=nh的关系,就可以计算出机械效率来。
次数
G
F
h
S
W有
W总
η
数据
nh
Gh
Fnh
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