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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2 s内将重400 N的物体匀速提升了1 m,所用拉力F为150 N。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2 m/sB.动滑轮的总重为100 NC.滑轮组的机械效率为83.3D.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,n4,绳子自由端移动的距离s4h41 m4 m,绳子自由端移动的速度v2 m/s,故A正确;不计绳重及摩擦,拉力FGG动,可得动滑轮所受的重力G动4F-G4150 N-400 N200 N,故B错误;拉力做的功W总Fs150 N4 m600 J,有用功W有用Gh400 N1 m400 J,滑轮组的机械效率10066.7,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GAGB,滑轮组的机械效率甲乙忽略绳重和摩擦。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GAGB、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甲乙,由可得,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,可得,甲,乙,因为GAGB,甲乙,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.43B.34C.54D.45答案B解析不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率,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,则有甲80,乙75,由可得G甲动G,由可得G乙动G,所以,甲乙动滑轮重力之比G甲动G乙动GG34。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ABAC。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙,机械效率分别为甲、乙。下列分析正确的是A.P甲P乙,甲乙B.P甲P乙,甲乙C.P甲P乙,甲乙D.P甲P乙,甲乙答案A解析已知ABAC,拉力相同,由WFs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WGh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,由可得,甲乙。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,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,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3 m,高为1 m,工人用400 N沿斜面方向的力将重为960 N的箱子推到车上。在这过程中A.有用功是400 J,总功是960 JB.有用功是960 J,额外功是400 JC.总功是1 200 J,机械效率是80D.有用功是400 J,机械效率是80答案C解析箱子重G960 N,斜面高h1 m,做的有用功为W有用Gh960 N1 m960 J;斜面长为3 m,推力是400 N,推力做的总功为W总Fs400 N3 m1 200 J;因为W总W有用W额,所以W额W总-W有用1 200 J-960 J240 J;斜面的机械效率为10080;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F2sB.有用功为W有GsC.机械效率为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s2s,拉力做的总功W总F2s2F2s,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,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400 N的物体匀速提升了1 m。已知拉力F为250 N,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n2,则该滑轮组的机械效率10080;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3Fh3Fh-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s3 h,拉力做的总功W总Fs3Fh;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G180 N,滑轮重G40 N,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F2GG2180 N40 N400 N,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sh,所以物体上升的高度h2s,该滑轮的机械效率10090。12.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200 N的物体,拉力F的大小为20 N,若物体和地面之间的摩擦力大小为30 N,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n2,则绳子自由端移动的距离s2s物,而F20 N,f30 N,该滑轮组的机械效率为10075。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,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400 N的力拉绳子,重为500 N的货物沿斜面匀速向上运动12 m所用时间为20 s,在此过程中有用功为 J,该装置的机械效率为。答案3 00031.25解析物体在斜面上运动12 m,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hs12 m6 m,工人所做有用功W有用Gh500 N6 m3 000 J;由题图可知,动滑轮上有2段绳子,即n2,已知物体沿斜面移动距离s12 m,则绳子自由端移动的距离sns212 m24 m,工人所做总功W总Fs400 N24 m9 600 J,该装置的机械效率10031.25。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/N123456F/N0.81.31.82.32.83.3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G10 N时,此滑轮组的机械效率。答案0.5G0.3 N94.3解析由表格数据可知,重力G每增大1 N,绳子自由端的拉力F增大0.5 N,所以F与G成一次函数关系,设F与G关系的表达式为FkGb,由表格第一组数据,当G1 N,F0.8 N,则0.8 Nk1 Nb由表格第二组数据,当G2 N,F1.3 N,则1.3 Nk2 Nb-可得k0.5,将k0.5代入解得b0.3 N,所以拉力F与物体所受重力G的关系式F0.5G0.3 N;当物体重力G10 N时,此时的拉力F0.510 N0.3 N5.3 N,由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,滑轮组的机械效率为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GAGB,则甲乙;若FAFB,则GAGB。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100100100100,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,GAGB时,甲乙;由题图可知,n甲2,n乙3,由FGG动可得,提升物体的重力GnF-G动,则FAFB时,提升物体的重力关系为GAGB。17.2018江苏镇江中考小明通过机械将重100 N的重物在5 s内竖直向上匀速提升了2 m,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2005050解析此过程中有用功W有用Gh100 N2 m200 J;根据可知,总功为W总250 J;额外功为W额外W总-W有用250 J-200 J50 J;小明做功的功率P50 W。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10.5103021.5100.83062.530.5100.54025.041.5100.74053.61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0.441.73D解析1由表中第一次实验数据可知,钩码上升的高度h10 cm,绳端移动的距离s30 cm,由snh可得,绳子的有效股数n3,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0.2 N,拉力F0.4 N,该次实验滑轮组的机械效率10010041.7;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100100可知,滑轮组的机械效率越大,故C可行;由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30.21.6137.52较陡30.31.813最陡30.42.0160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2500.93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10050,在第2次实验中,有用功W有用Gh3 N0.3 m0.9 J,总功W总Fs1.8 N1 m1.8 J,额外功W额W总-W有用1.8 J-0.9 J0.9 J,根据W额fs可得摩擦力f0.9 N;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30 s时间,将水平路面上质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5 m/s,绳子自由端的拉力F是500 N,地面对故障车的摩擦力为车重力的,g取10 N/kg。求1拉力F在30 s内所做的功;2整个装置的机械效率。答案12.25105 J280解析1故障车在30 s内通过的路程s车v车t5 m/s30 s150 m,由图知,n3,拉力端移动距离s3s车3150 m450 m,拉力F在30 s内所做的功W总Fs500 N450 m2.25105 J;2地面对故障车的摩擦力fGmg1 500 kg10 N/kg1 200 N;滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功W有用fs车1 200 N150 m1.8105 J,整个装置的机械效率10080。21. 2019四川凉山州中考如图所示,用滑轮组匀速提起重1 000 N的物体,使物体上升10 m,所用拉力为400 N,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1 200 N的重物,则拉力为多少。答案162.52450 N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s4h410 m40 m,克服物体重力做的功W有用Gh1 000 N10 m10 000 J,拉力做的功W总Fs400 N40 m16 000 J,滑轮组的机械效率10062.5;2绳重和摩擦不计,则W额G动h,动滑轮的总重为G动600 N,绳重和摩擦不计,用此装置匀速提起1 200 N的重物,则此时的拉力FGG动1 200 N600 N450 N。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G9104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v2 m/s,经过t10 s,货物A竖直升高h10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P120 kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求1t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11.2106 J220 000 N375解析1可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功WPt1.2105 W10 s1.2106 J;210 s内货物移动的距离s物vt2 m/s10 s20 m,由图知,n3,拉力端移动距离s3s物320 m60 m,由WFs可得汽车对绳的拉力大小F20 000 N;3不计绳、滑轮的质量和摩擦,滑轮组对重物的拉力F拉3F320 000 N60 000 N,斜面的机械效率10075。15
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