专题特训十三 机械效率的计算 2023-2024学年教科版八年级物理下册

教科版八年级下 第十一章　机械与功 专题特训十三 机械效率的计算 训练角度1⁠ ⁠ 杠杆机械效率的计算 1.如图所示，用竖直向上的拉力F作用在杠杆末端A点，将挂在杠杆中点B的重为150 N的物体匀速缓慢提升0.5 m。A点沿竖直方向上升1 m。已知杠杆的质量分布均匀，自重为30 N。（不计绳重及摩擦） （1）求力F的大小。 【解】用竖直向上的拉力F作用在A点，将挂在杠杆中点B的重为150 N的物体匀速缓慢提升至虚线位置时，杠杆所受重力的作用点在中点，这个过程中阻力臂与动力臂的比值始终等于＝，由杠杆平衡条件可得F·OA＝（G＋G杆）·OB，即F＝（G＋G杆）＝×（150 N＋30 N）＝90 N。 【解】此时杠杆做的有用功W有用＝Gh＝150 N×0.5 m＝75 J，做的总功W总＝Fs＝90 N×1 m＝90 J，杠杆的机械效率η＝×100％＝×100％≈83.3％。 （2）求将物体匀速提升时杠杆的机械效率。（结果保留到0.1％） 训练角度2⁠ ⁠ 滑轮机械效率的计算 2.如图所示，重300 N的物体在20 N的水平拉力F的作用下，以0.2 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10 s，滑轮组的机械效率为80％，则在此过程中，物体与地面间的滑动摩擦力为 　48　⁠N，拉力F的功率为 　12　⁠W。 48　 12　 　　由题图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离s绳＝3s物＝3v物t＝3×0.2 m/s×10 s＝6 m，有用功W有用＝fs物，拉力做的总功W总＝Fs绳，滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝80％，解得物体与地面间的滑动摩擦力f＝48 N，拉力做的功W总＝Fs绳＝20 N×6 m＝120 J，拉力做功的功率P＝＝＝12 W。 【点拨】 3.如图所示，用F＝12 N的拉力竖直向上匀速提升木块，2 s内木块升高的高度为0.1 m，木块重G＝30 N。求： （1）滑轮组做的有用功。 【解】滑轮组做的有用功W有用＝Gh＝ 30 N×0.1 m＝3 J。 （2）拉力F做的总功。 【解】由题图可知，n＝3，绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×0.1 m＝0.3 m，拉力F做的总功W总＝Fs＝12 N×0.3 m＝3.6 J。 【解】滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％≈83.3％。 （3）滑轮组的机械效率。 拉力F做功的功率P＝＝＝1.8 W。 （4）拉力F做功的功率。 4.[2023·凉山]邛海湿地公园湖边的一圆台形花岗石墩不慎落入1.9 m深的湖底，该石墩的上表面积为0.9m2，下表面积为0.4m2，高为0.9 m，质量为1.482 t。工人师傅用起重机将其匀速吊出水面，起重机的功率为440 W。 石墩从刚好脱离湖底上升到上表面与水面相平共耗时50 s（如图所示）。花岗石密度ρ石＝2.6×103kg/m3，不考虑石墩在水中运动受到的阻力。求：（g取10 N/kg） （1）石墩的体积。 【解】由ρ＝可得，石墩的体积V＝＝＝0.57 m3。 （2）石墩上升过程中，起重机的效率。（百分号前保留整数） 【解】石墩受到水的浮力F浮石＝ρ水gV排石＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.57 m3＝5 700 N，石墩所受的重力G＝mg＝1.482×103 kg×10 N/kg＝1.482×104 N。 石墩上升过程中，起重机拉绳对石墩的拉力所做的有用功W有用＝（G－F浮石）h＝（1.482×104 N－5 700 N）×（1.9 m－0.9 m）＝9 120 J。起重机做的总功W总＝Pt＝440 W×50 s＝2.2×104 J，则起重机的效率η＝×100％＝×100％≈41％。 （3）若起吊前石墩与平整的湖底紧密接触，湖底对石墩的支持力。 【解】由于起吊前石墩与平整的湖底紧密接触，由石墩的形状可知，石墩受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×（0.57 m3－0.4 m2×0.9 m）＝2 100 N； 石墩中心圆柱形部分受到水向下的压力F水＝p水S下＝ρ水g hS下＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×（1.9 m－0.9 m）×0.4 m2＝4 000 N；石墩对湖底的压力F压＝G＋F水－F浮＝1.482×104 N＋4 000 N－2 100 N＝1.672×104 N，由于力的作用是相互的，所以湖底对石墩的支持力　F支＝F压＝1.672×104 N。 训练角度3⁠ ⁠ 斜面机械效率的计算 5.一物块重2.5 N，在拉力F的作用下从底部沿斜面匀速运动到图甲所示的位置，用时6 s。 此过程中拉力F做的功W和时间t的关系图像如图乙所示，物块运动的速度和时间的关系图像如图丙所示。求： （1）F做功的功率。 【解