内容正文:
机械效率
考情透析
考情透析
中考考点
考查频率
考点难度
机械效率
★★
★
有关机械效率的探究实验
★★
★
机械效率相关分析计算
★
★
【考情分析】《机械效率》是力学的重点内容,也是必考内容。对机械效率的相关考题在中考试卷中所占分值一般在2-7分之间,选择题和填空题分值一般在2-3分之间,实验题和综合计算题分值一般在4-7分之间。对本单元的考查,从出现概率看,主要有:机械效率的概念、影响机械效率的因素、机械效率的比较、滑轮组的机械效率及其相关计算、斜面的机械效率及其相关计算、测量滑轮组的机械效率等。
考点突破
关键知识
一、轮轴与斜面
1.轮轴
(1)轮轴:由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械.通常把大轮叫轮,小轮叫轴。使用轮轴能省力,还能改变力的方向(如图所示)。
(2)轮轴的实质:轮轴相当于一个可连续转动的杠杆,支点在轮轴的轴线上,如图所示。
(3)轮轴的平衡公式:F₁R=F₂r 或。即轮半径为轴半径的几倍,作用在轮上的力就为作用在轴上的力的几分之一。
(4)轮轴的特点:当动力作用在轮上,阻力作用在轴上时,因l₁> l₂,故F₁< F₂,此时使用轮轴省力,费距离;当动力作用在轴上,阻力作用在轮上时,因l₁< l₂,故 F₁> F₂,此时使用轮轴费力,但省距离。
2.斜面
(1)如图所示,向车上装重物时常用木板搭成斜面,把重物推上车。斜面是一种可以省力的简单机械,但费距离。
(2)特点:如图所示,设斜面长度为l,高为h,重物重力为G,在理想情况下,不考虑斜面摩擦,即斜面是光滑的,则沿斜面向上的推力(即斜面长是斜面高的几倍,推力就是物重的几分之一),因l>h,故F<G。即在斜面高度一定时,斜面越长越省力。
二、 有用功、额外功、总功
1.有用功、额外功和总功
(1)有用功:在上面的实验中,无论是否使用滑轮,钩码都被提升了,这部分功是必须要做的,叫做有用功,用W有表示。若重物的重力为G,提升的高度为h,则W有=Gh。
(2)额外功:若用滑轮组提升钩码,我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功,这部分功叫做额外功,用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。
(3)总功:有用功与额外功之和是总共做的功,叫做总功,用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。
(4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。
2.三种简单机械的有用功、额外功和总功
种类
杠杆
滑轮组
斜面
图示
有用功
W有=Gh
W有=Gh
W有=Gh
额外功
若不计摩擦:W额=G杆·h杆
若不计绳重及摩擦:W额=G动h
W额=fl
总功
W总=Fs
W总=Fs
W总=Fl
三者关系
W总=W有+W额
三、 机械效率
1.使用机械时额外功不可避免
使用机械做功时,额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的,它白白浪费能量,因此使用不同机械来对物体做功时,人们总是希望额外功越少越好,或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能,在物理学中用机械效率来表示这一性能。
2.机械效率
定义
物理学中,将有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示
公式
(机械效率是一个比值,它没有单位,通常用百分数表示)
物理意义
机械效率越高,做的有用功占总功的比例就越大
可变性
机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中,有用功不同,机械效率也会不同
特点
因为使用机械时,不可避免地要做额外功,故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1
注意
机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关
3.机械效率的计算
机械效率的表达式为,三种简单机械的机械效率总结如下:
装置图
计算公式
杠杆
滑轮组
竖直提升物体
(1)
已知拉力、物重及绳子段数时:;
(2)
不计绳重及摩擦时:
水平匀速拉动物体
斜面
(1);(2)
4.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施
影响因素
分析
改进措施(提高效率)
被提升物体的重力
同一滑轮组,被提升物体的重力越大,做的有用功越多,机械效率越大
在机械承受的范围内,尽可能增加被提升物体的重力
动滑轮的自重
有用功不变时,减小提升动滑轮时做的额外功,可提高机械效率
改进滑轮结构,减轻滑轮自重
滑轮组自身部件的摩擦
机械自身部件的摩擦力越大,机械效率越低
对机械进行保养,保持良好的润滑,减小摩擦
考点01
机械效率
典例题
01
(2022·山东省·淄博市·期末考试)下面关于功、功率、机械效率说法正确的是( )
A.功率大的机械做功一定多
B.功率大的机械做功一定快
C.机械做功少,功率一定小,机械效率一定低
D.做有用功多的机械,机械效率一定高
【答案】
【解析】
功率是单位时间内做的功,表示的是做功的快慢;机械效率是有用功与总功的比值。据此分析判断。
本题考查了功、功率、机械效率的关系。功率由功和时间共同决定,机械效率由有用功和总功共同决定。
、功率大的机械,做功快,但不一定多,故A错误,B正确;
C、机械做功少,做功不一定慢,功率不一定小,与机械效率无关,故C错误;
D、从可知,有用功多,机械效率的大小还要看总功的大小。故D错误。
故选:。
(2023·河南省·新乡市·月考)(多选)甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度,则( )典例题
02
A.两升降机提升重物做的有用功相同 B.甲升降机的电动机做的额外功较多
C.甲升降机的电动机做的总功较少 D.乙升降机的电动机做的总功较少
【答案】
【解析】 物体质量相同,即重力相同,提升高度相同,则由可知,提升重物所做的有用功相同,符合题意;甲升降机机械效率较高,则额外功所占比例较小,由于有用功相同,则甲升降机所做额外功较少,总功等于有用功与额外功之和,则甲升降机做的总功也较少,故B、不符合题意,符合题意。
考点02
实验 测量滑轮组的机械效率
典例题
03
(2023·北京市·西城区·期末考试)在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重为,测得的实验数据如下表:
钩码总重
钩码上升的高度
绳端的拉力
绳端移动距离
机械效率
此滑轮组的机械效率为______;保留两位有效数字
请你写出一种提高滑轮组机械效率的方法:______。
【答案】 增大提升重物的重力
【解析】
滑轮组的有用功,
总功,
此滑轮组的机械效率为。
当提升重物的重力增大时,提升的距离不变,则滑轮组的有用功增大,额外功不变,有用功占据总功的比值变大,滑轮组的机械效率变大,即可以通过增大重物的重力提升机械效率。
典例题
04
(2024·安徽省·合肥市·模拟考试)某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率,所测实验数据如下表。
实验次数
钩码重
钩码上升高度
绳端拉力
绳端移动距离
机械效率
试根据表中实验数据完成下列问题:
表中第次实验所测的机械效率是 ______。
分析表中第、次实验的数据,可以得到的初步结论是:用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,滑轮组的机械效率 ______填“越小”、“越大”或“相同”。
分析表中第和第 ______填“”、“”或“”这两次实验的数据,可以得到的初步结论是:滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。
【答案】 ;越大;。
【解析】 解:第次的机械效率:;
分析表中第、次实验的数据可知,使用相同的滑轮组提升不同的物体,物体的重力不同,滑轮组的机械效率不同,物体越重,滑轮组的机械效率越大;
根据表格中绳子移动的距离与物体上升的高度的关系可知,第和第次实验中有三段绳子拉着动滑轮,即采用的是甲图;第和第次实验中有五段绳子拉着动滑轮,即采用的是乙图;
探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重是否有关时,实验中采用的是控制变量法,实验中需要控制滑轮组的连接方式相同,提升的物体相同,动滑轮的重力不同,故需要对比第和第的实验数据。
故答案为:;越大;。
根据求出第次的机械效率;
分析第次实验和第次实验的数据,找相同量和不同量,分析得出滑轮组的机械效率与变化量的关系;
探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重是否有关时,要控制滑轮组的连接方式相同,提升的物体相同,动滑轮的重力不同。
本题测滑轮组机械效率,考查了机械效率的计算、影响机械效率大小的因素,难度不大。
考点03
长度测量的特殊方法滑轮(组)的机械效率
典例题
05
(2024·陕西省·期中考试)小波想探究“动滑轮的机械效率与提升物体受到的重力是否有关”。他利用如图所示的装置分别竖直匀速提升两个所受重力不等的钩码,做了两次实验,实验数据记录在下表中。
实验
次数
钩码所受
重力
钩码被提
升高度
拉力
绳端移动
距离
机械效率
在第次测量中,动滑轮的机械效率 ______ ;计算结果保留位小数
分析表中数据可得到的结论是: ______ 。
【答案】 ;同一个动滑轮提升重物时,被提升的物体越重,动滑轮的机械效率越大。
【解析】
在第次测量中,动滑轮的机械效率:;
由、次实验数据可知,动滑轮重力不变,钩码重由增至时机械效率增大,则可得出的结论为:同一个动滑轮提升重物时,被提升的物体越重,动滑轮的机械效率越大。
由表中数据,根据求出第实验时动滑轮的机械效率;
分析第、次实验数据,确定变化的量和不变的量,得出提高机械效率的因素。
本题是测量动滑轮的机械效率实验,考查了机械效率的计算以及利用控制变量法得结论,关键明确影响动滑轮机械效率的因素。
典例题
06
(2024·江苏省·泰州市·期末考试)小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验,实验装置如图所示,
按照如图装置实验,小明应_____拉动弹簧测力计,使钩码从处升高到 处,由图可知拉力为_____;
小明实验组把实验数据记录在表中。
实验次数
钩码重力
钩码上升高度
拉力
绳端移动的距离
机械效率
①第二次实验时滑轮组的机械效率是_____结果精确到;
③由三次实验可得出结论_____。
【答案】 匀速 使用同一滑轮组,机械效率不是定值,所挂重物越重,机械效率越高
【解析】
实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,图中测力计的分度值是,示数是。
第二次滑轮组的机械效率为
由表中数据可知,使用同一个滑轮组,机械效率不是定值,所挂重物越重,机械效率越高。
考点04
斜面的机械效率
典例题
07
(2024·安徽省·合肥市·期末考试)如图,一固定斜面顶端装有定滑轮,为测量该装置提升物体时的机械效率,用弹簧测力计连接细绳,跨过定滑轮将重为的物体沿斜面向上匀速拉动,物体上升的高度为,弹簧测力计的示数为。求此过程中。
做的有用功;
该装置的机械效率。
【答案】 解:克服物体重力做的有用功:
;
弹簧测力计的示数大小即为拉力大小,故拉力做的总功:
,
该装置的机械效率:
。
答:做的有用功是;
该装置的机械效率为。
【解析】 根据计算有用功;
根据计算拉力做的总功,根据计算斜面的机械效率。
本题考查在使用斜面时的有用功、总功和机械效率的计算,属于一道基础题。
典例题
08
(2022·四川省·泸州市·期末考试)如图,重为的卡车,经过一段水平路面,再以的功率沿与水平地面成角的斜坡匀速向上爬行.已知车轮与地面接触的总面积为,斜坡的机械效率为求卡车:
对水平路面的压强;
爬坡时的牵引力;
爬坡时的速度.
【答案】 解:对水平路面的压强.
因为①
②
斜面长度倾角为③
由①③得
,
由
所以爬坡时的速度.
答:对水平路面的压强;
爬坡时的牵引力;
爬坡时的速度.
【解析】 在水平面上压力等于物体的重力,已知车轮与地面接触的总面积,根据公式可求对水平路面受到的压强.
已知机械效率,根据公式可求有用功和总功的关系式,因为斜面倾角为,从而得出斜面高度和长度的关系,根据以上关系式求出斜面的长度的表达式,根据公式求出牵引力.
已知牵引力和牵引力做功的功率,根据公式可求爬坡时的速度.
本题考查压强、牵引力和速度的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,还要知道在水平面上压力等于物体自身的重力和斜面的应用原理.
探究各种机械效率的机械实验典例题
09
考点05
(2022·广东省·茂名市·期中考试)在生活和生产中,简单机械有着十分重要的作用。
为了探究“杠杆的平衡条件”,小明用图的装置进行实验。实验前,杠杆左端下沉,应将右端的平衡螺母向 ______调节选填“左”或“右”,使杠杆在水平位置平衡便于测量力臂;
小明用图的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码,记录数据如下表。
实验次数
钩码的重力
钩码提升的高度
拉力
绳端移动的距离
机械效率
①由图可知,第次实验中弹簧测力计示数为 ______;
②第次实验中,滑轮组的机械效率为 ______结果保留一位小数;
③分析实验数据可得:同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时,减小动滑轮的重力,则滑轮组的机械效率 ______选填“变大”、“变小”或“不变”。
小明用图的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与 ______和 ______前两空选填“斜面的倾斜程度”、“物重”、“粗糙程度”或“上升高度”有关,某次实验测得物重、斜面长、高,拉力为,则物体在斜面上受到的摩擦力为 ______。
【答案】 右;①;②;③变大;斜面的倾斜程度;粗糙程度;。
【解析】 解:根据图可知,杠杆的右端上翘,则右端轻,因此平衡螺母应该向右调节;
①根据图可知,测力计的分度值为,则第次实验时测力计的示数为;
②第次实验中,滑轮组的机械效率为;
③使用滑轮组提升重物时,对动滑轮做额外功。提升同一物体时,有用功相等,动滑轮的重力越小,额外功越小,滑轮组的机械效率越大;
实验证明:斜面的机械效率与斜面倾斜程度、斜面的粗糙程度有关;
利用斜面做的有用功;
总功为:;
克服摩擦做的额外功为:
;
物体在斜面上受到的摩擦力为:
。
故答案为:右;①;②;③变大;斜面的倾斜程度;粗糙程度;。
在调平杠杆平衡时,杠杆的哪端高,平衡螺母要向哪端移动;
①根据图确定测力计的量程和分度值,然后读出测力计的示数;
②根据公式计算即可;
③滑轮组对动滑轮做额外功,据此分析动滑轮重力减小时机械效率的变化;
根据影响斜面机械效率的因素分析解答。首先根据计算出有用功,再根据算出总功,接下来根据计算出额外功,最后根据计算摩擦力即可。
本题是探究杠杆平衡条件和滑轮组机械效率的实验,考查了杠杆平衡的调节、机械效率的计算、运用控制变量法分析数据,是一道中等题。
典例题
10
(2023·山东省·泰安市·模拟考试)在生活和生产中,简单机械有着十分重要的作用。
为了探究“杠杆的平衡条件”,小明用图的装置进行实验。实验前,杠杆左端下沉,应将右端的平衡螺母向 调节选填“左”或“右”,使杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量 。
小明用图的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码,记录数据如下表。
实验
次数
滑轮材质
钩码的重
力
钩码提升的
高度
有用功
拉力
绳端移动的
距离
总功
机械效率
铝
铝
铝
塑料
塑料
①由图可知,第次实验中弹簧测力计示数为 ;
②由第次实验中滑轮组的机械效率为 结果保留一位小数;
③分析实验数据可得:同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时,减小动滑轮的重力,则滑轮组的机械效率 选填“变大”、“变小”或“不变”。
④小明用图的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。保持斜面倾斜程度不变,可以采用 的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重、斜面长、高,若机械效率,则物体在斜面上受到的摩擦力为 N
【答案】 右 力臂的大小 变大 减小接触面的粗糙程度
【解析】 根据图可知,杠杆的右端上翘,则右端轻,因此平衡螺母应该向右调节;实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,其目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响,同时便于测量力臂的大小;
①根据图可知,测力计的分度值为,则第次实验时测力计的示数为;
②第次实验中,克服物体重力所做的有用功,拉力所做的总功,则滑轮组的机械效率为:
;
③使用滑轮组提升重物时,克服动滑轮的重力所做的功是额外功。提升同一物体时,有用功相等,动滑轮的重力减小,额外功减小,滑轮组的机械效率变大;
④影响滑动摩擦力的因素有压力和接触面的粗糙程度,保持斜面倾斜程度不变,可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率;
利用斜面做的有用功;
总功为:;
克服摩擦做的额外功;
物体在斜面上受到的摩擦力:
。
故答案为:右;力臂的大小;①;②;③变大;④减小接触面的粗糙程度;。
在调平杠杆平衡时,杠杆的哪端高,平衡螺母要向哪端移动;实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,其目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响,同时便于测量力臂的大小;
①根据图确定测力计的量程和分度值,然后读出测力计的示数;
②根据第次实验数据,利用求出滑轮组的机械效率;
③滑轮组对动滑轮做额外功,据此分析动滑轮重力减小时机械效率的变化;
④根据影响滑动摩擦力的因素分析解答;首先根据计算出有用功,再根据计算出总功,接下来根据计算出额外功,最后根据计算摩擦力即可。
本题是探究杠杆平衡条件和滑轮组机械效率的实验,考查了杠杆平衡的调节、机械效率的计算、运用控制变量法分析数据,是一道中等题。
考点06
机械效率的相关计算
典例题
11
(2024·四川省·达州市·期末考试)如图所示,工人利用轻质滑轮组水平匀速搬运货物,已知该滑轮组的机械效率为,货物与地面的摩擦力为,则工人施加在绳子端的拉力为 ______ 。
【答案】
【解析】 由图可知,滑轮组上承担物重的绳子股数为,根据可知,拉力为故答案为:。
典例题
12
(2023·安徽省·合肥市·模拟考试)如图所示,用竖直向上的拉力作用在杠杆末端点,将挂在杠杆中点的重为的物体匀速缓慢提升。点沿竖直方向上升。已知杠杆的质量分布均匀,自重为。不计绳重及摩擦
求力的大小;
求将重物匀速提升时杠杆的机械效率结果保留到。
【答案】 解:用竖直向上的拉力在点,将挂在杠杆中点的重为的物体匀速缓慢提升至虚线位置时,杠杆自身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杠杆在水平位置时阻力臂与动力臂的比值,即比值始终为,由杠杆平衡条件可得,可知,竖直向上提升过程中动力大小不变,
可得,
;
此时杠杆所做的有用功,
此时杠杆所做的总功,
杠杆的机械效率:
。
答:力的大小为;
将重物匀速提升时杠杆的机械效率为。
【解析】 由题意可知,将挂在杠杆中点的物体匀速缓慢提升至虚线位置时,这个过程中阻力臂与动力臂的比值始终等于杠杆在水平位置时阻力臂与动力臂的比值,知道动力臂、阻力臂、阻力,根据杠杆平衡条件求出动力;
由可求得有用功,由可求得总功,由可求得杠杆的机械效率。
本题考查杠杆的平衡条件和机械效率的计算,明确提升物体的过程中,阻力臂与动力臂的比值始终等于杠杆在水平位置时阻力臂与动力臂的比值是关键,这也是此题有点难度的原因所在。
跟踪训练
1.小明分别使用甲、乙、丙三种机械将物体匀速提升绳长不变,测得物体所受重力和各拉力如表所示,则
A.乙、丙的机械效率相等
B.使用图乙动滑轮可以省力
C.甲、乙的机械效率相等
D.使用图丙斜面可以省力
【答案】
【解析】
本题考查了使用定滑轮、动滑轮以及斜面的省力情况,以及机械效率大小比较,综合性较强,难度一般。
甲图中,使用的是定滑轮,机械效率;
乙图中,使用的是动滑轮,,机械效率;
丙图中,使用的是斜面,机械效率。
A、由上面的计算可知道乙丙的机械效率相等,故A正确;
B、由表格中的数据可知道拉力大于物体的重力,所以使用图乙动滑轮不可以省力,故B错误;
C、由上面的计算可知道甲乙的机械效率不相等,故C错误;
D、由表格中的数据可知道拉力大于物体的重力,所以使用丙图斜面不可以省力,故D错误。
2.用如图所示的滑轮组将重为的物体提升高度,已知绳端所需拉力为,动滑轮自重为,绳端移动的距离为,忽略绳重与各种摩擦,则下列表示该滑轮组机械效率的表达式错误的是
A.
B.
C.
D.
【答案】
【解析】 解:
A、拉力做的有用功,拉力做的总功,
滑轮组的机械效率:,故A正确;
B、由图知,,绳端移动的距离为,
滑轮组的机械效率:,故B正确;
C、忽略绳重与各种摩擦,拉力做的额外功,
拉力做的总功,
滑轮组的机械效率:,故C正确;
D、拉力做的总功,拉力做的额外功,
拉力做的有用功,
选项中,故D错误。
故选:。
3.用如图所示的甲、乙两个滑轮组分别将、两个物体沿竖直方向匀速提升相同高度,竖直拉绳子自由端的力分别为、,此过程的有用功和总功如表所示。甲滑轮组的定滑轮、动滑轮所受的重力均为甲,乙滑轮组的定滑轮、动滑轮所受的重力均为乙。忽略绳重以及轮和轴之间的摩擦。下列说法正确的是
滑轮组
有用功
总功
甲
乙
A.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组的机械效率低
B.甲乙
C.
D.天花板对甲滑轮组的拉力大于天花板对乙滑轮组的拉力
【答案】
【解析】
A.甲滑轮组的机械效率为
乙滑轮组的机械效率为,故A错误;
B.甲滑轮组的额外功为
乙滑轮组的额外功为
忽略绳重以及轮和轴之间的摩擦,则额外功 ,甲乙滑轮组动滑轮上升的高度相同,则动滑轮所受的重力相同,即甲乙,故B错误;
C.甲滑轮组承担物重的绳子段数 ,乙滑轮组承担物重的绳子段数 ,设物体上升高度均为 ,则根据 ,甲滑轮组绳子自由端的拉力为
乙滑轮组绳子自由端的拉力为,则,故C正确;
D.甲滑轮组中定滑轮向下有根绳,天花板对甲滑轮组的拉力为
乙滑轮组中定滑轮向下有根绳,天花板对乙滑轮组的拉力为
而 ,,所以 ,则天花板对甲滑轮组的拉力小于天花板对乙滑轮组的拉力,故D错误。
故选:。
4.如图甲所示,小明利用滑轮组拉动物体,使其在水平拉力的作用下,在水平地面上的段和段分别做匀速直线运动。已知段和段的粗糙程度不同,长度分别为 和 。物体重为 ,动滑轮重为 ,与天花板相连的定滑轮重为 。物体从点运动到点的过程中,小明对绳的拉力与物体移动距离的关系如图乙所示。物体的体积、绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计,下列说法正确的是
A.物体在段运动时,天花板受到的拉力为
B.物体在段运动时,滑轮组的机械效率为
C.物体在段运动时滑轮组的机械效率大于物体在段运动时滑轮组的机械效率
D.物体从点运动到点的过程中,拉力做的功为
【答案】
【解析】
A.由图乙可知,物体在段运动时,绳子自由端的拉力,图甲可知有三段承重绳拉着定滑轮,所以定滑轮受到绳子向下的拉力:
所以天花板受到的拉力:,故A错误;
B.物体在段运动时,绳子自由端的拉力。两段承重绳拉着动滑轮,即绳子对动滑轮的拉力为
由于,所以绳子对的拉力拉
滑轮组的机械效率为,故B正确;
C.同理,物体在段运动时,滑轮组的机械效率
小于段的机械效率,故C错误;
D.物体由到的过程,绳子自由端拉力所做的功为:
物体由到的过程,绳子自由端拉力所做的功为:
所以物体从到点拉力做的功:
故D错误。
故选:。
5.用如图所示的滑轮组,分别匀速提升甲、乙两个重物,甲物体所受重力大于乙物体。若不计绳重与摩擦,匀速提升甲、乙两个重物时滑轮组的机械效率 ______ 选填“”、“”或“”。
【答案】
【解析】 分析:不计绳重和摩擦,克服重物重力做的功为有用功,克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功,求出滑轮组的机械效率,则滑轮组提升重物的重力越大,滑轮组的机械效率越大。
不计绳重和摩擦,克服重物重力做的功为有用功,克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功,
则滑轮组的机械效率:,
据此可知,滑轮组提升重物的重力越大,滑轮组的机械效率越大,
由可知,匀速提升甲、乙两个重物时滑轮组的机械效率。
故答案为:。
6.如图所示,斜面长为,高为。装卸工人用沿斜面向上的拉力将重的货物从斜面底端匀速拉到顶端,斜面的机械效率为,则工人拉力做的功为 ______。
【答案】
【解析】
利用求出有用功,知道斜面的机械效率,利用效率公式求拉力做的总功。
本题考查了使用斜面时有用功、总功的计算,属于基础题目。
工人利用斜面做的有用功为由可得拉力做的总功为故答案为:。
7.如图所示,想把重的物体拉到距地面高的地方,用了三种不同的方法:
图甲:用竖直向上的力甲将物体匀速提升,求拉力甲所做的功;
图乙:斜面长,高,拉力乙,沿斜面匀速拉动物体至斜面顶端,求使用该斜面工作时的机械效率;
图丙:用该滑轮组匀速提升重物,在内将重物匀速提升,已知动滑轮的量为,不计绳重及摩擦。求拉力丙做功的功率。
【答案】
解:由题可知,拉力克服物重做功,可得
由题可知,斜面的机械效率
如图所示,承重绳的股数,不计绳重及摩擦,拉力
绳子自由端移动的距离
物
拉力丙做功的功率
【解析】
由题可知,拉力克服物重做功,由可得出拉力甲所做的功;
根据斜面的机械效率公式可计算出斜面的机械效率;
承重绳的股数,不计绳重及摩擦,先求出,绳子自由端移动的距离物,
再由功率的定义式计算出拉力丙做功的功率。
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