（安徽專用）2019中考物理高分一輪 第11單元 機械效率課時訓練

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1、 機械效率 (限時:40分鐘) |對點訓練| 【考點】理解機械效率的普遍意義,并能根據公式η=W有用W總×100%進行一般的計算。(B) 1.如圖K11-1所示,物體A所受重力為200 N,繩重和摩擦力不計,當分別沿力F1和F2的方向勻速提起物體A時,則F1 　　　(選填“>”“<”或“=”)F2。若10 s內物體A被勻速提升4 m,則拉力F1所做的功為　　　J,功率為　　　　W。如果把這個滑輪改成動滑輪,勻速豎直提升同樣的重物,則機械效率將　　　　(選填“增大”“減小”或“不變”)。? 圖K11-1 2.如圖K11-2所示,搬運工人用滑輪將重為425 N的重物勻速提升

2、4 m,所用拉力為250 N、時間為20 s。在此過程中有用功是　　　J,額外功是　　　　J,拉力的功率是　　　W,滑輪的機械效率是　　　　。? 圖K11-2 3.如圖K11-3所示,物體和動滑輪的總重力為200 N,當物體勻速上升的高度為2 m時,繩子移動的距離為　　　　m,若滑輪組的機械效率為80%,則動滑輪重　　　　N。(繩子的重力、繩子與滑輪各處的摩擦均忽略不計)? 圖K11-3 4.如圖K11-4所示,用F=50 N的力通過滑輪組水平拉重為80 N的物體,使其向左勻速運動,在這個過程中拉力F做功為40 J,已知物體受到水平地面的摩擦力為60 N,則物體運動的距離為　　

3、m,該滑輪組的機械效率為　　　　。(忽略繩子和動滑輪的重力)? 圖K11-4 5.如圖K11-5所示,斜面長6 m、高1.5 m,工人用沿斜面向上的500 N的力,以1.5 m/s的速度把重1600 N的箱子勻速推到車上,則推力的功率是　　　　W;該斜面的機械效率是　　　　%。? 圖K11-5 6.如圖K11-6所示是人抬起獨輪車車把時的簡化示意圖,此時獨輪車相當于一個　　　　(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿;若動力臂是阻力臂的3倍,物體和車總重G為1200 N,抬起車把的力F=500 N,則此杠桿的機械效率為　　　　。? 圖K11-6 7.用四只完全相同的滑輪組

4、成如圖K11-7所示的甲、乙兩個滑輪組,把相同的物體勻速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙兩滑輪組的機械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不計繩重與摩擦),則 (　　) 圖K11-7 A.η甲=η乙,W甲=W乙 B.η甲>η乙,W甲>W乙 C.η甲<η乙,W甲η乙,W甲

5、.杠桿機械效率的表達式為Fh2Gh1×100% B.杠桿機械效率的表達式為Gh1Fh2×100% C.在水平位置拉升時F×OB=G×OA D.若彈簧測力計始終豎直向上拉,則彈簧測力計的示數不斷變化 |綜合訓練| 一、填空題 1.[2018·河北]一臺起重機在10 s內將重為3600 N的貨物勻速提高了4 m,起重機做的有用功是　　J。若起重機做的額外功是9600 J,則機械效率是　　,起重機的總功率是　　　　W。? 2.[2018·安順]工人借助如圖K11-9所示的裝置,在20 s時間內將重700 N的貨物勻速提升了4 m,已知他對繩子的拉力為500 N,該過程中,工人所用裝置的

6、機械效率為　　　　,工人對繩子拉力的功率為　　　　W。? 圖K11-9 3.[2018·云南]如圖K11-10所示,用滑輪組把質量為80 kg的物體勻速提升3 m,若拉力F=500 N,則滑輪組的機械效率是　　　　;若不計繩重和摩擦,則動滑輪的重力為　　　　N。(g取10 N/kg)? 圖K11-10 4.[2018·棗莊]如圖K11-11所示,用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計繩重和摩擦。若GA>GB,則η甲　　　　η乙;若FA=FB,則GA　　　　GB。(均選填“>”“<”或“=”)? 圖K11-11 5.

7、[2018·德陽]如圖K11-12所示,沿斜面把質量為12 kg的一個物體勻速拉到最高處,沿斜面向上的拉力F=100 N,斜面長2 m、高1 m,則其機械效率是　　　%,物體所受摩擦力是　　　N。(g取10 N/kg)? 圖K11-12 6.[2018·荊門]如圖K11-13所示,工人利用斜面和滑輪將物體從斜面底端勻速拉到頂端,斜面高1 m、長2 m,物體重500 N,平行于斜面的拉力為200 N,所用時間10 s。在此過程中,物體動能　　　　(選填“增大”“不變”或“減小”);重力勢能　　　　(選填“增大”“不變”或“減小”);拉力的功率為　　　　W;把物體直接提高到斜面頂端做的功為

8、有用功,則這個裝置的機械效率為　　　　。? 圖K11-13 二、選擇題 7.[2018·宜昌]下列有關起重機提升貨物時機械效率的說法,正確的是 (　　) A.有用功越多,機械效率越高 B.同一起重機提起的貨物越重,機械效率越高 C.額外功越少,機械效率越高 D.同一起重機提起同一貨物越快,機械效率越高 8.[2018·邵陽]如圖K11-14所示,某同學使用動滑輪把600 N的重物勻速提升了3 m,所用的拉力是400 N。下列說法正確的是(　　) 圖K11-14 A.機械效率是80% B.有用功是1800 J C.額外功是300 J D.總功是2100 J 9.[

9、2018·咸寧]如圖K11-15所示,用滑輪組在4 s內將重為160 N的物體勻速提升2 m,若動滑輪重20 N,不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。則在此過程中,下列說法正確的是(　　) 圖K11-15 A.繩子自由端向上移動了4 m B.拉力F的功率為90 W C.拉力F為90 N D.滑輪組的機械效率為80% 10.[2018·樂山]圖K11-16甲中力F1水平拉著重為G的物體在水平路面勻速移動s的距離。圖乙中用動滑輪拉著它也在同一路面勻速移動s的距離,拉力為F2。使用動滑輪的過程中 (　　) 圖K11-16 A.總功為W總=F2s B.有用功為W有用=Gs C

10、.機械效率為η=GsF2×2s=Gs2F2s D.額外功為W額外=2F2s-F1s 11.[2018·十堰]如圖K11-17所示,滑輪組將重50 N的物體A以0.2 m/s的速度沿水平地面勻速向前拉動了1 m,拉力F大小為10 N,滑輪組的機械效率為80%,下列說法中正確的是 (　　) 圖K11-17 A.拉力F做功的功率為2 W B.2 s內繩子自由端移動的距離為0.4 m C.滑輪組做的有用功為50 J D.物體A受到水平地面的摩擦力為16 N 12.[2018·廣安]如圖K11-18所示,斜面長3 m、高0.6 m,建筑工人用繩子在6 s內將重500 N的物體從其底端

11、沿斜面向上勻速拉到頂端,拉力是150 N(忽略繩子的重力),則下列說法正確的是(　　) 圖K11-18 A.斜面上的摩擦力是50 N B.拉力的功率是50 W C.拉力所做的功是300 J D.斜面的機械效率是80% 三、實驗探究題 13.下面是小明和小紅的“測量滑輪組的機械效率”實驗報告。 [實驗名稱]測量滑輪組的機械效率 [實驗步驟] (1)觀察彈簧測力計的量程、零刻度線和　　　　。? (2)如圖K11-19(a)所示,測量物體G所受的重力為　　　　。? 圖K11-19 (3)如圖(b)所示,實驗過程中,拉動彈簧測力計并讀出拉力F的數值,用　　　　測出物體

12、G上升的高度h和彈簧測力計移動的距離s,將數據填入下表格中。根據表格中的數據,可以知道他們選用的滑輪組是　　　　(選填“甲”或“乙”)。? (4)僅改變重物G上升的高度,重復上面的實驗,記錄并計算實驗數據。 實驗記錄表格: 實驗 次數 物體重 量G/N 物體上升 高度h/cm 拉力 F/N 彈簧測力計 移動的 距離s/cm 機械效 率η 1 5.00 1.80 15.00 85.2% 2 8.00 1.77 24.00 86.6% 3 10.00 1.75 30.00 87.6% 實驗結論:滑輪組的機械效率與所提升物體的高度有關

13、。 [實驗討論與交流] (1)小明和小紅的實驗結論　　　　(選填“科學”或“不科學”),請說明你的理由:　?　。? (2)小明認為提升的物重會影響該滑輪組的機械效率,建議進一步探究:改變　　　　　　　　,重復實驗步驟(3),計算出機械效率進行比較分析。? 四、計算題 14.[2018·青島]工人利用如圖K11-20所示的滑輪組勻速提升重600 N的貨物,繩子自由端被豎直向上移動6 m,該過程所做額外功為300 J。求滑輪組的機械效率。 圖K11-20 15.[2018·蘇州]水平地面上放著重為200 N,邊長為0.2 m的正方體物塊

14、,現用斜面將其由底端勻速拉到頂端,如圖K11-21所示,已知平行于斜面的拉力為120 N,物體移動的距離為2 m,升高1 m,求: (1)物塊放在水平地面上時對地面的壓強。 (2)斜面的機械效率。(結果保留三位有效數字) (3)物塊沿斜面向上滑動時所受的摩擦力大小。 圖K11-21 16.[2018·桂林]小熊在課外實踐活動中,用如圖K11-22甲所示的滑輪組勻速拉動放在水平地面上的不同物體,物體受到的摩擦力從100 N開始逐漸增加,每次物體被拉動的距離均為1 m。根據測量結果畫出了該滑輪組機械效率與物體受到摩擦力大小變化的關系圖像,如

15、圖乙所示,不計繩重和繩與滑輪間的摩擦。 (1)由圖乙可知,當物體受到的摩擦力為100 N時,滑輪組機械效率是多大? (2)當滑輪組的機械效率為75%,物體以0.1 m/s的速度勻速運動時,該滑輪組的有用功率是多大? (3)當物體與地面的摩擦力為1500 N時,體重為500 N的小熊豎直向下拉繩還能用此滑輪組拉動物體嗎?用計算結果說明。 圖K11-22 參考答案 【對點訓練】 考點 1.=　800　80　減小 [解析] 提升物體A時,滑輪的軸固定不動,是定滑輪;因為定滑輪相當于等臂杠桿,只能改變力的方向而不省力,故定滑輪拉

16、同一物體A時,沿不同方向用的力大小相等,所以F1=F2。物體被勻速提升,定滑輪不省力,且繩重和摩擦力不計,則拉力做功W=Gh=200 N×4 m=800 J,拉力F的功率P=Wt=800J10s=80 W。把這個滑輪改成動滑輪使用時,在提升相同的重物時,也要把動滑輪提起,故額外功增大;由η=W有用W總×100%=W有用W有用+W額外×100%可知,機械效率將減小。 2.1700　300　100　85% [解析] 工人做的有用功W有用=Gh=425 N×4 m=1700 J,因為使用的是動滑輪,所以拉力移動的距離s=2h=2×4 m=8 m,工人做的總功W總=Fs=250 N×8 m=200

17、0 J;所以,W額外=W總-W有用=2000 J-1700 J=300 J;拉力的功率P=W總t=2000J20s=100 W;滑輪的機械效率η=W有用W總×100%=1700J2000J×100%=85%。 3.4　40 [解析] 由題圖可知,n=2,則拉力端移動的距離s=2h=2×2 m=4 m。 η=W有用W總×100%=GhGh+G動h×100%=GG+G動×100%,則G+G動=Gη=G80%=200 N,解得G=160 N,G動=200 N-160 N=40 N。 4.0.4　60% [解析] 由W總=F拉s繩可得繩子自由端移動的距離為s繩=W總F拉=40J50N=0.8

18、 m。由題圖可知,n=2,物體運動的距離s物=1ns繩=12×0.8 m=0.4 m。 滑輪組所做的有用功W有用=fs物=60 N×0.4 m=24 J,滑輪組的機械效率η=W有用W總×100%=24J40J×100%=60%。 5.750　80 6.省力　80% [解析] 由題中獨輪車的簡化示意圖可知,獨輪車在使用時動力臂大于阻力臂,所以它屬于省力杠桿。由題可知,L1∶L2=3∶1,則杠桿的機械效率η=W有用W總×100%=GL2FL1×100%=1200N×1500N×3×100%=80%。 7.A　[解析] 鉤碼的重力相同,鉤碼上升的高度相同,據W有用=Gh可知,所做的有用功相

19、同;此時對動滑輪做的功是額外功,不計繩重和摩擦,滑輪相同,即W額外相同,根據W總=W有用+W額外可知,W總是相同的,故拉力做的功相同,即W甲=W乙,根據機械效率η=W有用W總×100%可知,η甲=η乙。 8.B　[解析] 用杠桿提升重物時,有用功為W有用=Gh1,總功為W總=Fh2,則機械效率的表達式為η=W有用W總×100%=Gh1Fh2×100%,故A錯誤、B正確。根據杠桿的平衡條件可知,在水平位置拉升時有F×OB=G×OC,故C錯誤。若彈簧測力計始終豎直向上拉,動力臂與阻力臂的比值不變,阻力不變,由杠桿平衡條件可知,動力不變,即彈簧測力計的示數不變,故D錯誤。 【綜合訓練】 1.1

20、4400　60%　2400 [解析] 起重機做的有用功W有用=Gh=3600 N×4 m=14400 J。由題知起重機做的額外功W額外=9600 J,則機械效率η=W有用W總×100%=W有用W有用+W額外×100%=14400J14400J+9600J×100%=60%。起重機的總功率P總=W總t=14400J+9600J10s=2400 W。 2.70%　200 3.80%　200 [解析] 滑輪組的機械效率η=W有用W總×100%=GhFs×100%=mgnF×100%=80kg×10N/kg2×500N×100%=80%;由F=1n(G+G動)可知,動滑輪的重力G動=nF-G=

21、2×500 N-800 N=200 N。 4.>　< [解析] 不計繩重和摩擦,克服物體重力做的功為有用功,克服物體重力和動滑輪重力做的功為總功,滑輪組的機械效率η=W有用W總×100%=GhGh+G動h×100%=GG+G動×100%=11+G動G×100%,物體的重力G越大,1+G動G越小,11+G動G越大,且動滑輪的重力相等,所以,GA>GB時,η甲>η乙;由圖可知,n甲=2,n乙=3,由F=1n(G+G動)可得,提升物體的重力G=nF-G動,則FA=FB時,提升物體的重力關系為GA

22、端,質量不變,速度不變,則物體的動能不變;物體沿斜面升高,質量不變,高度增大,所以其重力勢能增大。題圖中是動滑輪,斜面長L=2 m,則繩端移動的距離為s=2L=2×2 m=4 m,拉力做的總功為W總=Fs=200 N×4 m=800 J,拉力的功率為P=W總t=800J10s=80 W。此過程做的有用功為W有用=Gh=500 N×1 m=500 J。這個裝置的機械效率為η=W有用W總×100%=500J800J×100%=62.5%。 7.B 8.B　 9.B　[解析] 由圖可知,承擔物重繩子股數n=3,則繩端移動的距離s=nh=3h=3×2 m=6 m,故A錯誤。不計摩擦及繩重,拉力F

23、=13(G+G動)=13×(160 N+20 N)=60 N,故C錯誤。拉力做功W總=Fs=60 N×6 m=360 J,拉力做功的功率P=W總t=360J4s=90 W,故B正確。拉力所做有用功W有用=Gh=160 N×2 m=320 J,滑輪組的機械效率η=W有用W總×100%=320J360J×100%≈88.9%,故D錯誤。 10.D　 11.D　[解析] 滑輪組承重繩子的股數n=2,拉力做的功W總=F×2ns=10 N×2×1 m=20 J,由v=st可得物體移動所用時間t=svA=1m0.2m/s=5 s;拉力的功率P=W總t=20J5s=4 W,故A錯誤。2 s內物體移動距離

24、sA=vtA=0.2 m/s×2 s=0.4 m,自由端移動的距離sF=2sA=2×0.4 m=0.8 m,故B錯誤。由公式η=W有用W總×100%得,W有用=W總×η=20 J×80%=16 J,故C錯誤。根據η=W有用W總×100%=fsF×ns×100%=fnF×100%得,80%=f2×10N×100%,可得摩擦力f=16 N,故D正確。 12.A　[解析] 拉力所做的有用功為W有用=Gh=500 N×0.6 m=300 J,拉力所做的總功為W總=Fs=150 N×3 m=450 J,故C錯誤。斜面的機械效率為η=W有用W總×100%=300J450J×100%≈66.7%,故D錯誤

25、。所做額外功為W額外=W總-W有用=450 J-300 J=150 J,物體所受的摩擦力為f=W額外s=150J3m=50 N,故A正確。拉力的功率為P=W總t=450J6s=75 W,故B錯誤。 13.[實驗步驟](1)分度值　(2)4.6 N　(3)刻度尺　乙 [實驗討論與交流](1)不科學　拉力大小不需要估讀,根據η=G3F×100%可得,滑輪組的機械效率與所提升物體的高度無關　 (2)所提升物體的重力 14.解:由圖知,承擔物重的繩子段數n=3,由s=nh可得,貨物被提升的高度h=sn=6m3=2 m, 則該過程所做的有用功W有用=Gh=600 N×2 m=1200 J,

26、拉力所做的總功W總=W有用+W額外=1200 J+300 J=1500 J, 則滑輪組的機械效率η=W有用W總×100%=1200J1500J×100%=80%。 15.解:(1)對地面的壓強p=FS=Ga2=200N(0.2m)2=5000 Pa。 (2)有用功W有用=Gh=200 N×1 m=200 J, 總功W總=Fs=120 N×2 m=240 J, 則機械效率η=W有用W總×100%=200J240J×100%≈83.3%。 (3)f=W額外s×100%=W總-W有用s×100%=240J-200J2m×100%=20 N。 16.解:(1)由圖乙可知,當物體受到的摩擦

27、力為100 N時,滑輪組機械效率η1=50%。 (2)當η1=50%時,因為物體被勻速拉動,做勻速直線運動,故繩對物體的拉力Fa=f=100 N, 根據η=W有用W有用+W額外×100%=Fas物Fas物+G動s物×100%=FaFa+G動×100%得, 動滑輪重G動=(1-η)Faη=(1-50%)×100N50%=100 N, 當η'=75%時,繩對物體的拉力Fa1=η'1-η'G動=75%1-75%×100 N=300 N, 該滑輪組的有用功率P有用=Fa1v物=300 N×0.1 m/s=30 W。 (3)由圖甲可知,與動滑輪相連的繩子段數n=3, 當物體與地面的摩擦力為1500 N時,繩對物體的拉力Fa2=f2=1500 N, 作用在繩子自由端的拉力F=1n(Fa2+G動)=13×(1500 N+100 N)≈533 N>G小熊=500 N,所以體重為500 N的小熊豎直向下拉繩不能用此滑輪組拉動物體。 12