2023-2024学年教科版八年级物理下学期提分 第11招 简单机械的效率

简单机械的效率 第11招 教科版八年级物理（下）极速提分 ⁠ 小科家装修新房时，他看到工人师傅使用如图所示的一种自制简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。如果电动机拉绳子的功率为800 W，将重力为960 N的物体匀速提升到10 m高的位置用时15 s，动滑轮重为180 N。求： （2）电动机对绳子的拉力。 （3）该滑轮组的机械效率。 （1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度。 解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×10 m＝30 m，此次吊装过程中绳子自由端移动的速度v＝＝＝2 m/s。 （2）由P＝＝＝Fv可得，电动机对绳子的拉力F＝＝＝400 N。 （3）滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝80％。 规律小结：该题没有说不计摩擦力，所以不能用力的平衡求拉力，用3F＝G物＋G动，计算出F＝380 N，是错误的解法。 技巧1⁠ ⁠ 竖直放置的滑轮组的效率 1.[多选]工人利用如图所示的装置，将重为700 N的物体以0.3 m/s 的速度匀速提升3 m，此过程中拉力F为300 N，则这一过程中（　　） A.绳子自由端的速度为0.1 m/s B.拉力F所做的功为2 700 J C.拉力F做功的功率为90 W D.此时滑轮组的机械效率约为77.8％ （第1题） 由题图可知n＝3，绳子自由端的速度v＝3v物＝3×0.3 m/s＝0.9 m/s，故A错误；绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×3 m＝9 m，拉力F所做的功W总＝Fs＝300 N×9 m＝2 700 J，故B正确；拉力F做功的功率P＝Fv＝300 N×0.9 m/s＝270 W，故C错误；拉力F所做的有用功W有用＝Gh＝700 N×3 m＝2 100 J，滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％≈77.8％，故D正确。 【答案】BD 【点拨】 2.[2023·泰州月考]相同的滑轮分别采用图甲、乙两种方式组装，匀速竖直向上提升重为G的物体，F甲、F乙分别为甲、乙两图绳子自由端的拉力，η甲、η乙分别是两种连接方式下的机械效率。不计绳重和摩擦，则（　　） A.F甲＝F乙，η甲＝η乙 B.F甲＞F乙，η甲＜η乙 C.F甲＜F乙，η甲＜η乙 D.F甲＞F乙，η甲＝η乙 （第2题） 由题图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n甲＝2，n乙＝3，不计绳重和摩擦，提升的重物和滑轮相同，由绳端的拉力F＝（G＋G动）可知，F甲＞F乙，故A、C错误； 【点拨】 相同滑轮组装的滑轮组匀速提升重为G的物体，在提升的高度相同时，由＝Gh可知，有用功相同，由W额外＝G动h可知，额外功也相同，因为总功W总＝W有用＋，所以总功也相同，由η＝×100％可知，甲、乙的机械效率相同，即η甲＝η乙，故B错误，D正确。 【答案】D 3.如图所示，图甲是某大型起吊装置机械起吊部分的简化示意图，不计绳重、机械部分摩擦和水的阻力，请回答以下问题。（g取10 N/kg） （1）已知物体A的质量为500 kg，底面积为2 m2，按图甲吊起前，当施加的拉力为1 000 N时，A对水平地面的压强为825 Pa，求动滑轮所受的总重力。 （2）工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1 m/s的速度匀速放入水中的过程中，绳子拉力的功率随时间变化的关系如图乙所示，已知物体浸没在水中时滑轮组的效率为75％，请计算物体B的密度。（ρ水＝1.0×1kg/m3） 【解】（1）物体A所受重力GA＝mAg＝500 kg×10 N/kg＝5 000 N，由p＝可知，A对地面的压力F压＝pS＝825 Pa×2 m2＝1 650 N，由力的平衡知识和力的作用是相互的可知，F支＝F压＝1 650 N，物体A上绳对动滑轮的拉力'＝＝GA－F支＝5 000 N－1 650 N＝3 350 N。由题图甲可知n＝4，因为不计绳重、机械部分摩擦时F1＝（F拉A'＋G动），所以动滑轮所受的总重力G动＝nF1－'＝4×1 000 N－3 350 N＝650 N。 （2）工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1 m/s的速度匀速放入水中的过程中，绳子自由端移动的速度v＝4v物＝4×0.1 m/s＝0.4 m/s，由题图乙可知，当物体B位于空中匀速下降时，绳子的拉力的功率P＝360 W，由P＝＝＝Fv可知，绳子自由端的拉力F2＝＝＝900 N，由F＝（G＋G动）可知， 物体B受到的重力GB＝nF2－G动＝4×900 N－650 N＝2 950 N，由G＝mg可知，物体B的质量mB＝＝＝295 kg，因为不计绳重、机械部分摩擦和水的阻力时η2＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％， 所以物体B