第十二章简单机械 专题13 各种机械效率的求法 2023-2024学年人教版八年级下册物理

专题13 各种机械效率的求法 01 滑轮组类机械效率 1 质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1 min内将货物匀速提高6 m，作用在钢绳的拉力为400 N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化图像如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计，g取10 N/kg）。下列说法正确的是（　B　） 甲　　　　　乙 B （第1题图） A.作用在钢绳上的拉力的功率为400 W B.动滑轮的重力为200 N C.工人对绳子的最大拉力为1 000 N D.该滑轮组的最大机械效率为83.3% 提分班 解析：由题图可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×6 m＝18 m，拉力做的功W总＝Fs＝400 N×18 m＝7 200 J，拉力的功率P＝＝＝120 W，故A错误；由题图乙可知，物重G＝300 N时，滑轮组的机械效率η＝60%，由η＝可得，G动＝－G物＝－300 N＝200 N，故B正确；该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力F大＝G人＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N，故C错误；工人提升的最大物重G大＝nF大－G动＝3×600 N－200 N＝1 600 N，机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率η大＝＝＝＝×100%≈88.9%，故D错误。 提分班 2 某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重均为0.5 N）在2 s内把重物G1和G2提高10 cm，已知F1和F2的大小均为2 N，不计绳重及摩擦（g取10 N/kg）。下列说法中错误的是（　D　） （第2题图） D A.重物G1的重力大小为5.5 N B.乙滑轮组所做的有用功是0.7 J C.F1和F2做功的功率之比为3∶4 D.两个滑轮组的机械效率之比为4∶3 提分班 解析：从题图甲可以看到，三段绳子承担物重，动滑轮重力G动＝0.5 N，把动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知3F1＝G动＋G1，解得G1＝5.5 N，A说法正确；在题图乙中，把两个动滑轮和重物看作一个整体，这个整体处于平衡状态，可知4F2＝2G动＋G2，解得G2＝7 N，重物升高的高度h2＝0.1 m，乙滑轮组所做的有用功W乙有用＝G2h2＝7 N×0.1 m＝0.7 J，B说法正确；重物G1移动的速度v1＝＝＝0.05 m/s，题图甲中绳端移动的速度v绳1＝3v1＝3×0.05 m/s＝0.15 m/s，重物G2移动的速度v2＝＝＝0.05 m/s，题图乙中绳端移动的速度v绳2＝4v2＝4×0.05 m/s＝0.2 m/s，可知F1和F2做功的功率之比P1∶P2＝F1v绳1∶F2v绳2＝3∶4，C说法正确； 提分班 甲滑轮组所做的有用功W甲有用＝G1h1＝5.5 N×0.1 m＝0.55 J，所做的总功W甲总＝F1s1＝2 N×3×0.1 m＝0.6 J，乙滑轮组所做的总功W乙总＝F2s2＝2 N×4×0.1 m＝0.8 J，由上述可知，乙滑轮组所做的有用功W乙有用＝0.7 J，那么两个滑轮组的机械效率之比η甲∶η乙＝∶＝∶＝22∶21，D说法错误。 提分班 3 小明用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60 kg，在F＝80 N的拉力作用下，货箱以0.1 m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重力的。（g取10 N/kg）求： （1）拉力F的功率； 解：（1）由题图可知，n＝3，绳子自由端移动速度v绳＝nv＝3×0.1 m/s＝0.3 m/s，故拉力的功率P＝Fv绳＝80 N×0.3 m/s＝24 W。 （第3题图） 提分班 （2）货箱运动1 min克服摩擦所做的功； 解：（2）货箱的摩擦力f＝G＝×60 kg×10 N/kg＝180 N；货箱移动的距离s＝vt＝0.1 m/s×60 s＝6 m，则货箱克服摩擦做功W摩＝fs＝180 N×6 m＝1 080 J。 （第3题图） （3）此滑轮组的机械效率。 解：（3）1 min内绳子自由端移动距离s绳＝ns＝3×6 m＝18 m，则拉力做的总功W总＝Fs绳＝80 N×18 m＝1 440 J，滑轮组的机械效率η＝＝＝0.75＝75%。 提分班 4 如图所示，建筑工地上有一批建筑材料需要运往高处，已知建筑材料的质量m＝80 kg，卷扬机向下拉绳子的力F＝500 N，建筑材料匀速上升的速度是1 m/s，不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg。求： （1）动滑轮的重力G动； 解：（1）建筑材料的重力G＝mg＝80 kg×10 N/kg＝800 N，由题图可知，滑轮组由2段绳子承担物重，则动滑轮的重力G动＝2F－G＝2×500 N－800 N＝200 N。 （第4题图） 提分班 （2）滑轮组的机械效率η； 解：（2）滑轮组的机械效率η＝