第九章 阶段强化专题(十) 专训 与机械效率相关的综合计算 课件 -2023-2024学年鲁科版物理八年级下册

与机械效率相关的综合计算 课题 鲁科版 八年级下 (十) 第九章 简单机械　功 【2022·眉山】小廖同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900 N的物体匀速提升了6 m，工人对绳子施 加的拉力F为475 N。忽略绳重 和机械之间的一切摩擦。下列 说法中正确的是(　　) 1 2 ①拉力F做功为2 850 J ②动滑轮的重力为50 N ③拉力F做的额外功为600 J ④如用该装置匀速提升重力为950 N的物体，则该滑轮组的机械效率为95% A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 3 【点拨】 ③有用功W有用＝Gh＝900 N×6 m＝5 400 J，拉力F做的额外功W额＝W总－W有用＝5 700 J－5 400 J＝300 J，故③错误； 【答案】B 【2022·枣庄薛城区模拟】在“测滑轮组机械效率”的活动中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A，如图甲所示，然后用大小为F的拉力匀速 竖直向上提升总重为G的钩码，当钩码上 升的高度为h时，瑞瑞同学在与动滑轮相 切的细绳上作另一标记B，并测得AB两 点间的距离为2h， 2 如图乙所示，则以下所求物理量不正确的是(　　) A 【2022·潍坊模拟】如图是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA。在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小 为vA，滑轮组的机械效率为η。已知： GA＝400 N，vA＝0.4 m/s，η＝80%， 绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计。 求： 3 (1)绳子自由端的速度大小v； 解：由图知，n＝2，绳子自由端移动的速度：v＝2vA＝2×0.4 m/s＝0.8 m/s； (2)动滑轮所受的重力大小G动； (3)拉力F做功的功率P。 甲、乙两种机器所做的总功之比是2∶3，机械效率之比是3∶1，则它们所做的有用功之比(　　) A．2∶3 B．2∶1 C．2∶9 D．9∶2 4 B 【2022·滨州一模】如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则(　　) 5 A．甲、乙的拉力之比是2∶3 B．甲、乙的机械效率之比是1∶1 C．甲、乙拉力的功率之比是3∶2 D．甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1 【点拨】 将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由图知，n甲＝2，n乙＝3，所以甲、乙绳的自由端速度分别为：v甲＝2v，v乙＝3v，所以，甲、乙绳的自由端速度之比v甲∶v乙＝2v∶3v＝2∶3，故D错误； 【答案】B 6 【2022·聊城一模】在抗洪抢险行动中，小军需要帮老百姓把一个质量为240 kg的重物搬到2 m高的车上，为了省力他采用5 m的长木板搭了一个斜面(如图)。搬运过程中，他用沿斜面向上1 200 N的力，历时5 min将重物匀速地推到车上。 19 关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是(　　) A．小军做的功为2 400 J B．小军做功的功率为1 200 W C．小军对重物做的有用功为6 000 J D．此简易斜面装置的机械效率为80% D 20 7 济南地铁某综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。(g取10 N/kg) (1)图乙为图甲中起重机的简图，请画出阻力F2的力臂l2。 解：由支点O向F2的作用线引垂线，垂线段的长度即为其力臂l2； (2)图丙为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×105 kg，体积为200 m3，架桥机滑轮组总拉力为4×105 N，自由端移动距离为25 m，将箱梁提升1 m。求： ①箱梁的密度； ②架桥机在此过程中的有用功； 解：箱梁重力G＝mg＝ 5×105 kg×10 N/kg＝5×106 N， 将箱梁提升高度h＝1 m， 架桥机在此过程中的有用功W有用＝ Gh＝5×106 N×1 m＝5×106 J， ③架桥机在此过程中的机械效率。 用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M质量为76 kg，绳子自由端的拉力F将物体M以 0.5 m/s的速度匀速提升了10 m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化 图象如图乙所示，g取10 N/kg， 不计绳重和摩擦力大小。 下面分析不正确的是(　　) 8 A．此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400 N B．动滑轮重力为70 N C．当t＝10 s时，M克服重力所做的功为3 800 J D．当物体M上升过程中，该滑轮组提升物体的机械效率为95% 【点拨】 【答案】B 【2022·青岛一模】甲装置中，空吊篮A重25 N，B处绳子承受的拉力足够大，C处绳子承受的最大拉力为100 N。 9 小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是(　　) A．动滑轮所受的重力为15 N B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30 J C．此装置最多能匀速运载160 N重的货物 D．此装置运载货物最高机械效率为92.5% 【点拨】 由图丙可知，在1～2 s内(第2 s内)A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝20 N，由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，动滑轮重力G动＝nF－GA＝2×20 N－25 N＝15 N，故A正确； 【答案】D 【2022·泰安模拟】由于突降暴雨，一件体积为0.3 m3的物资浸没在了水坑中，其上表面距水面2 m。如图是打捞物资所用起重机滑轮组的装置图，动滑轮重为600 N且始终露在水面外，电动机 的输出功率恒为9 kW。打捞过程 中，物资从水底开始运动到上表 面刚露出水面前以某一速度做匀 速直线运动； 10 物资从完全离开水面到竖直提升到离水面3 m高的过程中，保持1 m/s的速度匀速运动，在此过程中电动机所拉绳子的拉力刚好达到这根绳子所能承受的最大拉力。已知水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。不计绳子的重力、水和空气的阻力及绳子与滑轮组的摩擦。求： (1)物资浸没在水中时所受的浮力； 解：物资浸没在水中时受到的浮力： F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m3＝3 000 N； (2)电动机所拉绳子承受的最大拉力； (3)物资浸没在水中匀速提升的过程中，滑轮组的机械效率。 【2022·青岛一模】体重为550 N的小宇使用如图甲所示的滑轮组匀速提升底面积为0.01 m2的重物A。 11 从水中到空气中时拉力F与时间t关系图象如图乙，绳子自由端移动的距离s与时间t的关系图象如图丙所示。已知小宇的鞋底与地面的总接触面积为400 cm2，动滑轮的重为100 N。不计绳 重和摩擦，求： (1)重物A的高度h； (2)A出水后小宇做功的功率P； (3)将重物A拉出水面后放在水平地面上，A对地面的压强p。 ①由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，拉力移动距离s＝2h，拉力F做功： W总＝Fs＝475 N×2×6 m＝5 700 J，故①错误； ②不计绳重和摩擦时，由F＝(G＋G动)可得，动滑轮的重力：G动＝nF－G＝2×475 N－900 N＝50 N，故②正确； ④滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝×100%＝95%，故④正确。故选B。 A．拉力所做的总功W总＝2Fh B．拉力所做的有用功W有＝Gh C．该滑轮组的机械效率η＜1 D．该滑轮组的机械效率η＝ 解：绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计，滑轮组的机械效率：η＝＝＝， 代入已知数值得：80%＝ 解得动滑轮重力：G动＝100 N； 解：绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计，拉力F＝(GA＋G动)＝(400 N＋100 N)＝250 N， 拉力做功的功率P＝＝＝Fv＝250 N×0.8 m/s＝200 W。 不计绳重及摩擦，拉力F＝(G物＋G轮)，由图知，n甲＝2，n乙＝3，所以绳端的拉力分别为：F甲＝ (G物＋G轮)，F乙＝(G物＋G轮)，则甲乙拉力之 比F甲：F乙＝(G物＋G轮)∶(G物＋G轮)＝3∶2，故A错误； 不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额＝G轮h、W有用＝G物h可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由η＝可知，两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比η甲∶η乙＝1∶1，故B正确； 由A的解答可知，F甲∶F乙＝3∶2，由P＝Fv可得，甲、乙拉力的功率之比：P甲∶P乙＝＝＝1∶1，故C错误。 解：箱梁的密度ρ＝＝＝2.5×103 kg/m3， 解：已知架桥机滑轮组总拉力F＝4×105 N，自由端移动距离s＝25 m， 总功W总＝Fs＝4×105 N×25 m＝1×107 J， 架桥机在此过程中的机械效率 η＝×100%＝×100%＝50%。 由v＝得，物体被提升10 m所需的时间：t＝＝＝20 s，根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8 000 J，由图甲可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2h＝2×10 m＝20 m，由W总＝Fs得，拉力：F＝＝＝400 N，故A正确； 物体M的重力：G物＝mg＝76 kg×10 N/kg＝760 N；因为不计绳重和摩擦时F＝(G＋G动)，所以动滑轮的重力：G动＝nF－G＝2×400 N－760 N＝40 N，故B错误；由v＝可知，t′＝10 s物体被提升的高度：h′＝vt′＝ 0.5 m/s×10 s＝5 m，M克服重力所做的功：W有′＝Gh′＝760 N×5 m＝3 800 J；故C正确； 物体被提升10 m所做的有用功：W有＝Gh＝760 N× 10 m＝7 600 J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝95%，故D正确。 由图丙可知，第2 s内A上升的速度vA＝2 m/s，第2 s内滑轮上升的高度h＝vAt＝2 m/s×1 s＝2 m，第2 s内克服滑轮重做的额外功为W额＝G动h＝15 N×2 m＝ 30 J，故B正确；忽略绳重及摩擦，绳子拉力为：F＝(G＋GA＋G动)，则提升货物的最大重力为：G＝2F最大－GA－G动＝2×100 N－25 N－15 N＝160 N，故C正确； 此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，则此装置提升重物的最大机械效率为：η＝＝＝＝＝＝80%，故D错误。 解：由图知， n＝3，则物资在完全离开水面后电动机拉绳子的速度：v＝3v物＝3×1 m/s＝3 m/s， 由P＝＝＝Fv可得电动机所拉绳子承受的最大拉力：F最大＝＝＝3 000 N； 解：不计绳子的重力、空气的阻力及绳子与滑轮组的摩擦，最大拉力：F最大＝(G＋G动)， 物资的重力： G＝3F最大－G动＝3×3 000 N－600 N＝8 400 N； 物资浸没在水中匀速提升的过程中，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。 解：由图丙可知，绳子自由端移动速度： v＝＝＝0.02 m/s， 由图乙知重物从开始出水面到全部露出水面用了30 s－20 s＝10 s， 绳子自由端移动的距离为： s′＝vt＝0.02 m/s×10 s＝0.2 m， 由图甲知，使用的滑轮组n＝2，则重物的高度为：h＝＝＝0.1 m； 解：由图乙知，A出水后小宇的拉力F＝200 N， 拉力做功的功率： P＝＝＝Fv＝200 N×0.02 m/s＝4 W； 解：A出水后，不计摩擦和绳重， F＝(G＋G轮)， 代入已知数值得：200 N＝(G＋100 N)， 物体重力：G＝300 N， 将重物A拉出水面后放在水平地面上，A对地面的压力：F压＝G＝300 N，对地面的压强：p＝＝＝30 000 Pa。 $$