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素养综合练测28
滑轮 机械效率
2024 四川物理
1.(2023·连云港)下列关于机械效率的说法正确的是 ( )
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
D
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2.(2023·遂宁)用如图所示的四种简单机械,将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是 ( )
B
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3.如图所示,用两滑轮采用不同的绕绳方法,将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是 ( )
A.F1>F2,F1移动距离多
B.F1<F2,F2移动距离多
C.F1所做的额外功多
D.两装置的机械效率相同
D
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4.用如图所示的装置提升重为800 N的物体,若物体以1 m/s的速度匀速上升,不计绳重和摩擦,动滑轮重为10 N,下列说法中正确的是 ( )
A.人对绳子的拉力F大小为410 N
B.经过5 s,绳子自由端移动的距离为5 m
C.绳子自由端的拉力做功的功率为810 W
D.使用该装置既能省力,又能省功
C
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5.(2023·营口)(多选)如图所示,重100 N的物体A在F=10 N的拉力作用下,3 s内沿水平地面匀速直线运动了1.5 m,不计绳和滑轮自重,滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是 ( )
A.绳自由端移动的速度为1 m/s
B.在此过程中所做的额外功为15 J
C.物体与地面间的滑动摩擦力为18 N
D.拉力F增大时,物体A受到地面的摩擦力一定变大
AC
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6.如图所示,供轮椅上下的斜坡长L=4 m,高h=2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重为200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为_______J,斜坡的机械效率为_________(精确到0.1%)。
400
83.3%
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7.如图所示,工人站在高处利用滑轮组提升物体,请画出最省力的滑轮组的绕线方式。
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8.(2023·常德)如图所示,小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200 N,并向上移动4 m
B.F甲=100 N,并向上移动2 m
C.F乙=200 N,并向上移动1 m
D.F乙=400 N,并向上移动1 m
D
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9.小东实验前用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0 N,实验小组通过更换滑轮组绕绳方式、改变钩码个数,进行多次实验,记录数据如表所示:
(1)在第1次实验中,小东同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为______ m。
实验次数 1 2 3 4
钩码重力G/N 4 4 4 8
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.2 0.1
绳端拉力F/N 2.7 1.8 1.8 3.1
绳端移动距离s/m 0.3 0.6 0.3
机械效率η 74.1% 74.1% 74.1% 86.0%
0.2
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(2)分析实验数据可知,想要提升滑轮组的机械效率,下列可以使用的方法是
______ 。
A.改变滑轮组的绕线方式
B.增大物体的质量
C.增大物体上升的高度
(3)通过计算小东还发现:总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和,即:W总>Gh+G动h,他猜测还有____________________影响滑轮组机械效率。(答一种因素即可)
B
绳重(或各种摩擦)
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10.(2021·南充)如图所示,图甲是某大型起吊装置,图乙是其机械起吊部分的简化示意图,已知物体A质量为500 kg,底面积为1.25 m2,不计绳重、机械部分摩擦和水的阻力,(g取10 N/kg)请完成以下问题:
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(1)起吊前物体A静止在地面上,其对地面的压强;
(2)如图乙所示,当绳子自由端的拉力为1 000 N时,地面对物体A的支持力为1 650 N,增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2 m,请计算此时整个机械的机械效率;(结果保留至0.1%)
(3)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,绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示,请计算物体B的密度。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
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解:(1)物体A的重力:GA=mAg=500 kg×10 N/kg=5 000 N,
起吊前物体A静止在地面上,对地面的压强:p====4 000 Pa;
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(2)物体A静止在地面上时,滑轮组对物体A的拉力:F拉=GA-F支=5 000 N-1 650 N=3 350 N,
由图乙可知,滑轮组绳子的有效股数n=4,
由F=(G动+F拉)可得,动滑轮的重力:G动=nF-F拉=4×1 000 N-3 350 N=650 N,
提升重物过程中所做的有用功:W有=GAh=5 000 N×2 m=1×104 J,
提升重物过程中所做的额外功:W额=G动h=650 N×2 m =1 300 J,
则此时整个机械的机械效率:η===≈88.5%;
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(3)物体B以0.1 m/s的速度匀速运动,则绳端移动的速度:v绳=4×0.1 m/s=0.4 m/s,
由图丙可知,物体B未接触水面前,绳端拉力功率:P=335 W,
由P=Fv可得,物体B未接触水面前绳端的拉力:F1===837.5 N,
由F1=(GB+G动)可得,物体B的重力:GB=nF1-G动=4×837.5 N-650 N=2 700 N,
物体B的质量:mB===270 kg,
当物体B完全浸没在水中匀速下降时,绳子的拉力功率:P'=235 W,
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由P=Fv可得,绳子的拉力:F2===587.5 N,
由F2=(GB+G动-F浮)可得,物体B受到的浮力:F浮=GB+G动-nF2=2 700 N+650 N-4×587.5 N=1 000 N,
由F浮=ρ液gV排可得,物体B的体积:VB=V排===0.1 m3,
则物体B的密度:ρB===2.7×103 kg/m3。
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