2019_2020年八年级物理下册12.3机械效率资源拓展新版新人教版20200519320.docx

1、 第3节 机械效率 基础闯关全练拓展训练 1.(2019 湖南邵阳城步模拟)姚锦煜同学进入初三后非常努力,也非常爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进 水里,在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是()A.把桶中水提高所做的功 B.把桶提高做的功 C.提桶和桶中的水做的功 D.手对绳子拉力做的功 答案 B 我们的目的是将水桶提上来,因此有用功是把桶提高做的动,其他的功都属于无用功,因此答案为B。2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的货物时,做的()A.有用功减小,总功不变 B.有用功增加,总功增加 C.有用

2、功不变,总功减小 D.有用功减小,总功减小 答案 C 加润滑油前后工人都是提升同样的货物从一楼到五楼,也就是说对货物做的功是不变的,即有用功是不变的,但加了润滑油,工人用的拉力减小了,而同样是把货物拉到五楼,力小了,做的总功自然就少了,即总功是减小的。3.(2018重庆中考B卷改编)部分农户在新建住房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。则下列判断正确的是(不计摩擦和绳重)()A.滑轮所做的有用功为 1200J B.滑轮受到的重力为 100N C.该滑轮的机械效率=75%D.绳子自由端移动的速度大小为

3、0.3m/s 答案 C 滑轮所做的有用功 W 有=Gh=600N3m=1800J,A 错;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重 G 动=nF-G=2400N-W 有 1800J 600N=200N,B错;由图知,n=2,s=nh=23m=6m,W总=Fs=400N6m=2400J,滑轮的机械效率=75%,C正确;绳子自 W 总 2400J s 由端移动的速度大小为 v=t=6m 10s =0.6m/s,D 错。4.(2019广东汕头潮阳模拟)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为G的物体,且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是()A.甲的拉

4、力小于乙的拉力 B.甲、乙绳子自由端移动的速度相等 C.甲、乙的机械效率相等 D.拉力甲的功率大于拉力乙的功率=,因为 G 动 G+G轮 G+G轮 答案 C 甲中承担物重的绳子的段数 n甲=2,因此 F甲=2,乙中承担物重的绳子的段数 n乙=3,因此F乙=3,F甲F乙,A 选项错误;由图可知,n甲=2,n乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度 v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度 v乙=3v物,所 以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率=W有用=Gh G W总(G+G轮)h G+G轮 1 相同,G 轮相同,所以两个滑轮组机械效率相等,C 选项正确;

5、甲的拉力做功的功率 P 甲=F 甲 v 甲=2(G+G 轮)2v 物=(G+G 轮)v 1 物,P乙=F 乙v 乙=3(G+G 轮)3v 物=(G+G 轮)v 物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D 选项错误。故答案为 C。5.(2018江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m,拉力F为50N。此过程中有用功为 J,总功为 J,滑轮组机械效率为。根据已知条件,以下四个物理量:动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率,还能求出的有 和(选填序号)。答 案 170 200 85%解析 有用功 W 有=Gh=85N2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s

6、=2h=22m=4m,拉力做的总功 W 总=Fs=50N4m=200J;滑轮组的机械效率=W有=170J=85%;因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升 W 总 200J 1 的高度,为 2m;若不计摩擦和绳重,拉力 F=(G+G),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重”这个条 2 件,无法计算动滑轮的重力;额外功等于总功减去有用功,W额=W总-W有=200J-170J=30J;因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有、。6.(2019 吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率”实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数

7、据如下表所示。实验次数 物重G/N 物体上升的高度 h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离 s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 15 3 6 8 2.5 24 (1)请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。(2)第三次实验中,滑轮组的机械效率是。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与 无关。(3)小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重物时,若忽略绳重和摩擦,它们的机械效率(选填“相同”或“不相同”)。答案(1)见图(2)80%物体上升的高度(3)相同 W F h W 解析(1)由表中第一行可知,当物

8、体上升的高度为 3cm 时,测力计移动的距离为 9cm,因此 n=3。(2)第 3 次实验中滑轮组 的机械效率=W有用 Gh 6N0.08m =Fs=2.5N0.24m 100%=80%;同理,第 1 次和第 2 次的机械效率也是 80%,因此滑轮组的机械效率与重 物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的基础上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。能力提升全练拓展训练 1.(2018 安徽合肥巢湖模拟)在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为 40N,斜面长 2m、高1m。下

9、列说法正确的是(g=10N/kg)()A.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B.做的有用功是 40J C.此斜面的机械效率为 62.5%D.物体受到的摩擦力大小为 10N 答案 C 将物体匀速拉到高处的过程中,物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共 4 个力的作用;有用功 W 有 =Gh=mgh=5kg10N/kg1m=50J;总功 W=Fs=40N2m=80J,此斜面的机械效率=W有=50J=62.5%,额外功 W=W -W=80J-总 W 额 30J W 总 80J 额 总 有 50J=30J;由W 额=fs 可得,物体受到的摩擦力 f=s=2m=15N。2.(2019山东淄博周村二

10、模)小明用同一个滑轮的两种用法,提起同一物体,如图,使用定滑轮时,所用的拉力为F甲,机械效率为甲。使用动滑轮时所用的拉力为F乙,机械效率为乙,则 F甲 F乙,甲 乙(选填“”、“解析 由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F甲=G物,F乙=G物+G轮 2,由于 G轮F乙;甲 W有用 G物h W有用 G物h G物=总 甲 甲=1,乙=总乙=2F W 总=乙h G物+G轮 乙。3.(2018 四川德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100N,斜面长 2m、高1m,则其机械效率是%,物体所受摩擦力是 N。(取g=10N/kg)答

11、 案 60 40 A 有 W 额 总 有 额 解析 有用功 W 有=Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J;拉力做的总功 W 总=Fs=100N2m=200J;斜面的机械效率=W有=120J W额=80J=60%;额外功 W=W-W=200J-120J=80J,由 W=fs 可得,物体所受的摩擦力 f=W总200J s 2m=40N。4.(2019 广西一模)如图,在水平地面上放着物体 A,A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,用滑轮组匀速提升物体 A 时,滑轮组的机械效率是 84%(不计绳重和摩擦)。求:(1)物体 A 的重力;(2)动滑轮的重力;(3

12、)用此滑轮组使物体 A 以 0.2m/s 的速度匀速上升,在 5s 的时间内,人拉力所做的功。答 案(1)420N(2)80N(3)500J 解析 (1)A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,因此物体 A 的重力 G=pS=3000Pa0.14m2=420N;(2)W GA+G轮=Gh,F=,W =2Fh=(G+G)h,因此=W有用=GAh =GA ,由于=84%,G=420N,故 G 用 A 2 总 A 轮 W 总(GA+G 轮)h GA+G 轮=80N;(3)h=vt=0.2m/s5s=1m,W总=(GA+G轮)h=(420N+80N)1m=500J。三年模拟

13、全练拓展训练 1.(2018 江苏无锡江阴模拟,10,)小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高 度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了4个结论:F1做的功等于F2做的功;甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;F1做功的功率等于F2做功的功率。其中正确的为()A.B.C.D.答案D 1 1 由图知,n1=2,n2=3;不计绳重及摩擦,则拉力做的功分别为:W1=F1s1=(G物+G动)2h=(G物+G动)h,W2=F2s2=(G物+G 2 3 动)3h=(G物+G动)h,则 W1=W2,故正确;动滑轮

14、重相同,提升的物体重和高度均相同,不计绳重及摩擦,则 W额=G动h,W有=G物 W有 h,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由=可知,两滑轮组的机械效率相同,故正确;不计绳 总 1 1 1 A 轮 重及摩擦,拉力 F=(G物+G动),n1=2,n2=3,绳端拉力分别为:F1=(G物+G动),F2=(G物+G动),所以 F1F2,即使用乙滑轮组比甲滑 n 2 3 W 轮组更加省力,故正确;因为 W1=W2,且做功时间相同,由 P=t可知,拉力做功的功率相同,故正确。综上分析,说法都正确。2.(2019江苏泰州姜堰一模,12,)小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,他将两个钩

15、码悬挂在B点,在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆,使其绕O点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度 h(不计摩擦)()A.在杠杆转动过程中,弹簧测力计的示数会变小 B.仅将拉力的作用点从 A 点移到 C 点,杠杆的机械效率不变 C.仅增加钩码的个数,拉力所做的额外功增大 D.仅将钩码的悬挂点从 B 点移到 C 点,拉力做的总功变大 答案 B 若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动,阻力不变,动力臂减小,阻力臂变小,由几何知识可得,动力臂与阻力臂的比值不变,因为阻力不变,根据杠杆的平衡条件知,弹簧测力计的示数应该不变,故 A 错误;仅将拉力的作用点从 A 点移到 C 点,动力臂减小,动力增大,但阻力

16、和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件知,F1L1不变,杠杆的机械效率不变,故 B 正确;克服杠杆重力做的功为额外功,仅增加钩码的个数,杠杆重力和杠杆上升的高度不变,拉力所做的额外功不变,故 C 错误;钩码的悬挂点在 B 点时,由杠杆的平衡条件得 F1OA=GOB;悬挂点移至 C 点时,由杠杆的平衡条件得 F2OA=GOC;从图中可以看出,由 OB 到 OC 力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功,即仅将钩码的悬挂点从 B 点移到 C 点,拉力做的总功变小,故 D 错误。3.某高山顶峰要设一个旅游景点,需要开挖盘山公路,要求盘山公路对车的总阻力是车重的0.1,机械效率是50%,若山高2000m,则要开挖长 m的盘山公路。答案 2104 解析 设车的重力为 G,盘山公路的长度为 s,则车上坡时做的有用功:W 有=Gh,牵引力克服总阻力做的额外功:W 额=fs=0.1Gs,牵引力做的总功:W 总=W 有+W 额=Gh+0.1Gs,盘山公路的机械效率:=W有=Gh=h=2000m=50%,W 总 Gh+0.1Gs h+0.1s 2000m+0.1s 解得:s=2104m。