寒假作业04 机械效率（巩固培优）九年级物理新教材苏科版

限时练习：50min 完成时间： 月 日 天气： 作业04 机械效率 一、三种功 有用功：为达到目的必须做的功，即对人们有用的功，记为W有用。 额外功：并非我们需要但又不得不额外做的功，主要来源于机械自重和摩擦，记为W额外。 总功：动力对机械所做的功，等于有用功与额外功之和，记为W总。 W总=W有用＋W额外 2、 机械效率的定义与计算 定义：物理学中，将有用功与总功的比叫作机械效率，用字母η表示。 公式：，。（机械效率通常用百分数表示，没有单位） 功率和效率的区别： 功率表示做功的快慢，效率表示用功与总功的比，它们之间没有直接的关系。 3、 提高机械效率的方法 (1)增大有用功（提升更重的物体） (2)减小额外功（减小摩擦，减小机械自重） 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．要测定如图所示斜面的机械效率，其中不需要测量的量是（   ） A．小车的重力G B．斜面的高度h C．斜面的长度l D．小车与斜面的摩擦力f 2．如图是楼下的工人师傅用滑轮将水泥从一楼运送到二楼的情景，每次运送水泥的质量为m，水泥升高的高度为h，下列说法正确的是（　　） A．使用该滑轮可以省功 B．工人每次拉绳子移动的距离为2h C．增加每次运送水泥的质量可增大工人每次做的有用功 D．加快每次拉绳子的速度可以提高该滑轮的机械效率 3．建筑工人用如图所示的滑轮组运送砂石，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小 B．图中的动滑轮相当于一个省力杠杆 C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m D．桶中所装砂石的质量越大，提升时滑轮组的机械效率越低 4．下列关于功、功率和机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，做功一定快 B．功率大的机械，做功一定多 C．更省力的机械，机械效率一定高 D．功率大的机械，机械效率一定高 5．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F1所做的功比拉力F2所做的功大 B．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组 C．甲、乙滑轮组的机械效率相同 D．拉力F2对滑轮组所做功的功率大 6．如图所示，用125N的拉力F，把重力为300N的木箱匀速提升3m，滑轮组的机械效率为 ；假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于 会继续向上运动一段距离。 7．如图所示，将的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，所用时间为，若斜面长，斜面高，拉力，则此过程中，斜面对物体的摩擦力为 N，拉力做功的功率为 W，斜面的机械效率为 %． 8．如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为300N的物体A，2s匀速前进1m，地面对它的摩擦力为40N，小聪施加的拉力F=25N（忽略绳重和滑轮重），则在此过程中，拉力做功的功率为 W，机械效率η= 。 9．如图，一根质量均匀的细木棒OC，A是OB中点，B为OC的中点。在C点用竖直向上的力将挂在A点的重36N的物体匀速提升0.1m，木棒机械效率为90%，不计摩擦。提升该物体做的有用功为 J，C点的拉力做功为 J，木棒的重力为 N，若仅将拉力作用点由C点移动到B点，将同一重物提升到相同的高度，此时木棒的机械效率是 %。 10．小明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2N，测得的数据如下表： 物理量 实验序号 钩码总重 G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数 F/N 测力计移动的距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.5 0.3 80% 3 4 0.1 1.5 0.5 53% (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。 (2)第1次实验测得的机械效率为 %。 (3)分析表中数据可知：第2次实验是用图 做的。（选填“甲”、“乙”或“丙”） (4)分析第1、2两次实验数据可知：使用同一滑轮组，通过 （选填“增大”或“减小”）物重，可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3两次实验数据可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 。 (5)根据第1、2两次实验数据分析可知，该滑轮组中动滑轮的重力可能是________。 A．1N B．1.5N C．2N 11．如图所示，小泉同学使用滑轮组模拟建筑工地劳动的场景。他用该滑轮组在4s内将一个重100N、与地面接触面积为的物块，沿着水平地面匀速拉动了2m。小泉的拉力为20N，物块移动时受到的地面的摩擦力为物重的0.35倍。求： (1)物块对地面的压强。 (2)小泉的拉力做的功。 (3)小泉的拉力做功的功率。 (4)该滑轮组的机械效率。 12．利用如图所示的滑轮组，物体的质量为，用的力拉绳子自由端，使物体做匀速直线运动，物体在内移动的距离，且物体受到的摩擦力大小是物体重力大小的倍，求： (1)物体运动速度大小； (2)拉力的功率； (3)滑轮组的机械效率。 1．利用如图所示的滑轮组在10秒内将重物A沿水平方向移动了2米，已知物体A的重力为500N，拉力F为40N，滑轮组的效率为75%，下列说法正确的是（   ） A．物体A在移动的过程中重力做的功为1000J B．物体A受到的滑动摩擦力为160N C．物体A所受的滑动摩擦力做功的功率是18W D．拉力F做的功为180J 2．如图甲所示，用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示。不计一切摩擦和绳重，已知在1s~2s内，滑轮组的机械效率为80%，重物A上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。则（    ） A．0~1s内，重物A受到了平衡力的作用 B．1~2s内，绳子自由端的速度为 C．所提重物A的重力为1400N D．若将A的重力减小为900N，则提升重物匀速上升时，滑轮组的机械效率将变为75% 3．为了将放置在水平地面上，重100N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，重物上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则下列选项正确的是（　　）    A．在2~3s内，拉力F的功率P为300W B．在0.5秒时，物体对地面的压力等于10N C．在1~2s内，拉力F做的功W为62.5J D．在2~3s内，滑轮组的机械效率保留两位有效数字后为67% 4．如图所示，工人把重为200N带轮子的箱子推到平台高处，A、C、H分别是箱子在三段路面的起点，箱子经过AB、CF、HK路段时均做匀速直线运动，且所受推力方向与所在路面平行。下表记录了箱子在三个路段所受推力大小和运动时间的数据。已知，，，，忽略箱子体积。下列说法正确的是（　　） 路段 AB CF HK 推力/N 10 117 10 时间/s 13 20 12 A．工人推力在AB段做功20J B．工人推力在AB段与HK段做功的功率之比为 C．工人推箱子在CF段做功过程的机械效率为82.5% D．箱子在CF段运动时所受摩擦力为17N 5．如图所示，小海用一个动滑轮提着重物向上做匀速直线运动。若不计绳重及摩擦，小海用此装置拉动不同物体匀速上升时，测出拉力F和物重G的大小并画出二者的关系图像，则动滑轮重为 N；物重为30N时，此滑轮的机械效率是 。 6．如图甲所示，电动机卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个档位可以调节对绳子自由端施加的拉力F的大小，在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小，动滑轮重100N。在0～2s内卷扬机共卷起 m的绳子，在2～4s内提升重物过程中，滑轮组机械效率为 。 7．如图所示，某工人重600N，站在水平面上，用力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为，重350N的物体。物体匀速上升的速度始终为，已知动滑轮重50N（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，不计绳重及摩擦，，）求： (1)已知工人双脚与地面的总接触面积是，工人没有拉动绳子时对地面的压强； (2)物体浸没在水中时受到的浮力； (3)物体未露出水面时，物块受到动滑轮下端挂钩上的绳子拉力做功的功率； (4)若物体拉离水面，提起物体时滑轮组的机械效率。 8．质量为65kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重100N，容量足够大，每块石板重120N，绳能承受的最大拉力为700N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将6块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，g=10N/kg。 (1)此时工人所做功的功率为多少？ (2)此装置的动滑轮重为多少？ (3)该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到多少？（结果保留一位小数） 1．阅读短文，回答问题。 螺旋在生产生活中的应用 根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），螺旋千斤顶又称机械式千斤顶，是通过人力旋转手柄，使螺杆上升，从而达到将重物举起的目的。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量可达10吨，且构造简单，但传动效率低，返程慢。 (1)生活中用螺丝刀旋转螺钉将螺钉旋入木板中时，可以省 ，但不能省 ； (2)为了使螺栓使用时更省力，可以在螺纹上涂抹一些润滑油，这是为了减小 ； (3)使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转1圈，螺杆将质量为m的重物上举的高度为h，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η= 。 2．阅读短文，回答问题： 电梯 据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5m/s的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55s。 电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。 (1)图甲中A滑轮是 滑轮，B滑轮 （选填“可以”或“不可以”）改变用力方向；若轿厢中的乘客增加时，该装置的机械效率 （填增大”、“不变”或“减小”）； (2)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是________； A．做功多 B．安全可靠 C．功率大 D．机械效率高 (3)如图乙所示是某次电梯满载上升时的v-t图像，若配重的质量为450kg，空轿厢的质量是550kg，额定载重量是1100kg，若不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，求电动机钢丝绳对轿厢的拉力的功率。 3．阅读下面的短文，并回答问题。 龙骨水车 据史料记载，龙骨水车发明于东汉时期，因其结构形如长龙骨架而得名，是中国古代劳动人民发明的农业灌溉机械之一、如图甲所示，龙骨水车的主体有两部分组成：一是取水部分的车桶、大龙头轴、小龙头轴、刮水板等；二是人操作部分的扶手和脚踏板等。龙骨水车通体由木质板材构成，大部分采用榫接和链接结构，材料简单、技艺成熟，使龙骨水车很容易制作。 龙骨水车在工作时主要利用链轮传动原理，即当主动轴旋转时，链条与固定在主动轴上的链轮相咬合，从而带动固定在从动轴上的链轮旋转，使从动轴获得动力。如图乙所示，小龙头轴及刮水板浸入低处的水中，人握住扶手用脚踩动脚踏板，驱动大龙头轴（主动轴）转动，带动链条（由刮水板等组成）运动，进而带动小龙头轴（从动轴）转动，这一过程中刮水板将水带入车桶内，板叶刮水上行，将低处的水刮传至高处的农田中，实现连续提水灌溉。这种古代先进的大型农用机械，不仅提高了当时农业灌溉的效率，更彰显了我国古代劳动人民的智慧。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)龙骨水车在工作时主要是利用了 原理。 (2)脚踏板相当于是 ___________。 A．杠杆 B．滑轮 C．轮轴 D．斜面 (3)刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 （选填“多”或“少”），当工人踩动脚踏板的速度加快时，提升水的功率会变 （选填“大”或“小”）。 (4)若农民伯伯踩动龙骨水车，水车旋转一周可以将0.03m3的水提升 2m 灌溉农田，所用时间为 60s，农民伯伯做功的总功率为25W，g取 10N/kg。则该过程中龙骨水车的机械效率为 %。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：50min 完成时间： 月 日 天气： 作业04 机械效率 一、三种功 有用功：为达到目的必须做的功，即对人们有用的功，记为W有用。 额外功：并非我们需要但又不得不额外做的功，主要来源于机械自重和摩擦，记为W额外。 总功：动力对机械所做的功，等于有用功与额外功之和，记为W总。 W总=W有用＋W额外 2、 机械效率的定义与计算 定义：物理学中，将有用功与总功的比叫作机械效率，用字母η表示。 公式：，。（机械效率通常用百分数表示，没有单位） 功率和效率的区别： 功率表示做功的快慢，效率表示用功与总功的比，它们之间没有直接的关系。 3、 提高机械效率的方法 (1)增大有用功（提升更重的物体） (2)减小额外功（减小摩擦，减小机械自重） 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．要测定如图所示斜面的机械效率，其中不需要测量的量是（   ） A．小车的重力G B．斜面的高度h C．斜面的长度l D．小车与斜面的摩擦力f 【答案】D 【详解】斜面机械效率的计算公式为，其中，G是小车重力，h是斜面高度，F是拉力，s是斜面长度，小车的重力G、斜面的高度h、斜面的长度l均是计算有用功或总功的必要测量量；测量机械效率时无需直接测量摩擦力f，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．如图是楼下的工人师傅用滑轮将水泥从一楼运送到二楼的情景，每次运送水泥的质量为m，水泥升高的高度为h，下列说法正确的是（　　） A．使用该滑轮可以省功 B．工人每次拉绳子移动的距离为2h C．增加每次运送水泥的质量可增大工人每次做的有用功 D．加快每次拉绳子的速度可以提高该滑轮的机械效率 【答案】C 【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，故A错误； B．由图可知使用的是定滑轮，工人拉动绳子的距离跟水泥升高的高度是相等的，故工人拉绳子移动的距离也为h，故B错误； C．提升物体的有用功W=Gh，升高相同的高度每次提升的水泥质量越大，做的有用功就越多，故C正确； D．在做功相同的情况下，加快每次拉绳子的速度可以减少做功用的时间，可以增大的是滑轮做功的功率，而非机械效率，故D错误。 故选C。 3．建筑工人用如图所示的滑轮组运送砂石，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小 B．图中的动滑轮相当于一个省力杠杆 C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m D．桶中所装砂石的质量越大，提升时滑轮组的机械效率越低 【答案】B 【详解】A． 定滑轮的实质可以看成是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故A错误； B． 动滑轮的实质可以看成是动力臂是阻力臂2倍的杠杆，所以动滑轮相当于一个省力杠杆，故B正确； C． 这个滑轮组中承担物重的绳子有2段，物体升高1米，绳自由端将移动2米，故C错误； D． 用同一个滑轮组提升不同的物体，当把物体提升相同高度时，克服动滑轮重所做的额外功是一定的，被提升的物体越重，所做的有用功越多，被提升的物体越重，有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高。所以桶中所装砂石质量越大，滑轮组的机械效率越高，故D错误。 故选B。 4．下列关于功、功率和机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，做功一定快 B．功率大的机械，做功一定多 C．更省力的机械，机械效率一定高 D．功率大的机械，机械效率一定高 【答案】A 【详解】AB．功率是描述物体做功快慢的物理量，功率大，做功一定快，如果工作时间较短，那么所做的功也较小，故A正确，B错误； C．机械效率是有用功与总功的比值，与力的大小无关，故C错误； D．功率与机械效率没有关系，效率高，功率不一定大，故D错误。 故选A。 5．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F1所做的功比拉力F2所做的功大 B．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组 C．甲、乙滑轮组的机械效率相同 D．拉力F2对滑轮组所做功的功率大 【答案】C 【详解】A．不计绳重及摩擦，拉力做的功是总功，总功等于有用功（提升重物的功）加额外功（提升动滑轮的功）。甲、乙动滑轮相同，重物相同、提升高度相同，若不计绳重及摩擦，所以有用功和额外功都相同，总功也相同，即拉力F1和F2做的功一样大，故A错误； BC．机械效率，甲、乙有用功和总功都相同，所以机械效率相同，故B错误，C正确； D．功率，总功相同、时间相同，所以拉力和的功率一样大，故D错误。 故选C。 6．如图所示，用125N的拉力F，把重力为300N的木箱匀速提升3m，滑轮组的机械效率为 ；假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于 会继续向上运动一段距离。 【答案】 80% 惯性 【详解】[1]由题图可知，连接动滑轮的绳子的段数为，则绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 提升木箱做的有用功为 所以滑轮组的机械效率为 [2]物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于惯性会继续向上运动一段距离。 7．如图所示，将的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，所用时间为，若斜面长，斜面高，拉力，则此过程中，斜面对物体的摩擦力为 N，拉力做功的功率为 W，斜面的机械效率为 %． 【答案】 1 0.8 75 【详解】[1]拉动物体所做的有用功，即克服重力所做功为 拉力做的总功为 摩擦力所做的功为额外功，即 由，得摩擦力为 [2]根据功率公式，拉力做功的功率为 [3]根据机械效率公式，代入数据得斜面的机械效率为 8．如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为300N的物体A，2s匀速前进1m，地面对它的摩擦力为40N，小聪施加的拉力F=25N（忽略绳重和滑轮重），则在此过程中，拉力做功的功率为 W，机械效率η= 。 【答案】 25 80% 【详解】[1]物体A2s匀速前进1m，物体A移动的速度为 图中连接动滑轮绳子的股数是2股，则绳末端移动的速度为 拉力做功的功率为 [2]忽略绳重和滑轮重，机械效率为 9．如图，一根质量均匀的细木棒OC，A是OB中点，B为OC的中点。在C点用竖直向上的力将挂在A点的重36N的物体匀速提升0.1m，木棒机械效率为90%，不计摩擦。提升该物体做的有用功为 J，C点的拉力做功为 J，木棒的重力为 N，若仅将拉力作用点由C点移动到B点，将同一重物提升到相同的高度，此时木棒的机械效率是 %。 【答案】 3.6 4 2 90 【详解】[1]提升该物体做的有用功为 [2]C点的拉力做功为 [3]提升物体时做的额外功为克服木棒的重力做功，则克服木棒的重力做功 由于，根据三角形相似可知，木棒B点上升的高度是A点的2倍，木棒B点上升的高度为0.2m，则木棒的重力为 [4]若仅将拉力作用点由C点移动到B点，将同一重物提升到相同的高度，有用功不变，额外功不变，则总功不变，根据可知，机械效率不变，仍为90%。 10．小明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2N，测得的数据如下表： 物理量 实验序号 钩码总重 G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数 F/N 测力计移动的距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.5 0.3 80% 3 4 0.1 1.5 0.5 53% (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。 (2)第1次实验测得的机械效率为 %。 (3)分析表中数据可知：第2次实验是用图 做的。（选填“甲”、“乙”或“丙”） (4)分析第1、2两次实验数据可知：使用同一滑轮组，通过 （选填“增大”或“减小”）物重，可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3两次实验数据可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 。 (5)根据第1、2两次实验数据分析可知，该滑轮组中动滑轮的重力可能是________。 A．1N B．1.5N C．2N 【答案】(1)匀速 (2)74% (3)乙 (4) 增大 越低 (5)A 【详解】（1）在测量绳端拉力时，为了使弹簧测力计的示数稳定且等于拉力的真实值，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数。 （2）机械效率的公式为 第1次实验中，，，，，代入得 （3）滑轮组中，绳子自由端移动的距离与钩码上升高度的关系为，为承担物重的绳子段数。第2次实验中，，，则 观察装置图：甲图中，乙图中，但乙图钩码数更多，丙图中。第2次实验3个钩码，每个2N，钩码总重为，因此是用乙图做的。 （4）[1]分析第1、2次实验：同一滑轮组，动滑轮重力不变，物重从4N增大到6N，机械效率从约74.1%提高到80%，说明使用同一滑轮组，增大物重可以提高机械效率。 [2]分析第1、3次实验：提升相同物重4N，第3次实验动滑轮个数更多，n=5，动滑轮更重，机械效率从约74.1%降低到53%，说明使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮个数越多，总重越重，滑轮组的机械效率越低。 （5）不计绳重和摩擦时，拉力公式为。第1次实验中，，，，代入得， 由于实际实验中存在绳重和摩擦，动滑轮重力应略小于1.4N，最接近的是A。 故选A。 11．如图所示，小泉同学使用滑轮组模拟建筑工地劳动的场景。他用该滑轮组在4s内将一个重100N、与地面接触面积为的物块，沿着水平地面匀速拉动了2m。小泉的拉力为20N，物块移动时受到的地面的摩擦力为物重的0.35倍。求： (1)物块对地面的压强。 (2)小泉的拉力做的功。 (3)小泉的拉力做功的功率。 (4)该滑轮组的机械效率。 【答案】(1) (2)80J (3)20W (4)87.5% 【详解】（1）由图可知，物体置于水平地面，物块对水平地面的压力数值上等于其自身重力，即 。 受力面积 。 根据压强公式，物块对地面的压强为。 （2）由图可知，该滑轮组用于水平拉动物块，承担拉力的绳子段数 。 绳子自由端移动的距离为 小泉的拉力做的功（总功）为。 （3）已知拉力做功时间。 根据功率公式 ，小泉的拉力做功的功率为。 （4）物块移动时受到的地面的摩擦力为 使用滑轮组克服摩擦力做的功为有用功 该滑轮组的机械效率为。 12．利用如图所示的滑轮组，物体的质量为，用的力拉绳子自由端，使物体做匀速直线运动，物体在内移动的距离，且物体受到的摩擦力大小是物体重力大小的倍，求： (1)物体运动速度大小； (2)拉力的功率； (3)滑轮组的机械效率。 【答案】(1) 0.2m/s (2) 40W (3) 75% 【详解】（1）物体A的运动速度为=0.2m/s （2）由图可知，该滑轮组承担拉力的绳子段数n=2。绳子自由端移动的距离为 拉力F做的总功为 拉力的功率为 （3）物体A的重力为 物体A受到的摩擦力为 滑轮组做的有用功（克服摩擦力做的功）为 滑轮组的机械效率为 1．利用如图所示的滑轮组在10秒内将重物A沿水平方向移动了2米，已知物体A的重力为500N，拉力F为40N，滑轮组的效率为75%，下列说法正确的是（   ） A．物体A在移动的过程中重力做的功为1000J B．物体A受到的滑动摩擦力为160N C．物体A所受的滑动摩擦力做功的功率是18W D．拉力F做的功为180J 【答案】C 【详解】A．在物体A移动的过程中，重力方向与物体运动方向垂直，所以重力不做功，即重力做功，故A错误； B．由图可知，动滑轮上绳子的股数，根据 可得，物体A所受的摩擦力，故B错误； C．摩擦力做功的功率为，故C正确； D．绳子自由端移动的距离 自由端拉力做功为，故D错误。 故选C。 2．如图甲所示，用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示。不计一切摩擦和绳重，已知在1s~2s内，滑轮组的机械效率为80%，重物A上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。则（    ） A．0~1s内，重物A受到了平衡力的作用 B．1~2s内，绳子自由端的速度为 C．所提重物A的重力为1400N D．若将A的重力减小为900N，则提升重物匀速上升时，滑轮组的机械效率将变为75% 【答案】D 【详解】A．由图丙可知，0~1s内重物A的速度从0开始增大（做加速运动），运动状态改变。根据 “物体受平衡力时，运动状态不变（静止或匀速直线运动）”，可知重物A受非平衡力。故A不符合题意； B．由图丙，1~2s内重物A的速度。如图甲，动滑轮上绳子的段数，绳子自由端速度 故B不符合题意； C．1~2s内，拉力，机械效率。滑轮组机械效率公式得，解得 故C不符合题意； D．不计摩擦和绳重时，拉力 解得，当物重时，匀速提升的拉力 此时机械效率 故D符合题意。 故选D。 3．为了将放置在水平地面上，重100N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，重物上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则下列选项正确的是（　　）    A．在2~3s内，拉力F的功率P为300W B．在0.5秒时，物体对地面的压力等于10N C．在1~2s内，拉力F做的功W为62.5J D．在2~3s内，滑轮组的机械效率保留两位有效数字后为67% 【答案】A 【详解】A．由图丙可知，在2~3s内，重物做匀速运动，速度为v3=2.50m/s，拉力F3=40N，承担物重的绳子股数n=3，拉力F下降的速度 拉力做功功率，故A正确； B．从丙图可知，物体在2~3s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3=40N，不计绳重和摩擦，承担物重的绳子股数n=3，动滑轮的重力 在0~1s内，拉力F1=30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，地面对物体的支持力 根据力的作用是相互的，重物对地面的压力，故B错误； C．由图乙和图丙可知，在1~2s内，拉力F2=50N，重物上升高度h2=1.25m，拉力F下降的距离 拉力做的功，故C错误； D．在2~3s内，由图乙可知此时的拉力F3=40N，滑轮组的机械效率，故D错误。 故选A。 4．如图所示，工人把重为200N带轮子的箱子推到平台高处，A、C、H分别是箱子在三段路面的起点，箱子经过AB、CF、HK路段时均做匀速直线运动，且所受推力方向与所在路面平行。下表记录了箱子在三个路段所受推力大小和运动时间的数据。已知，，，，忽略箱子体积。下列说法正确的是（　　） 路段 AB CF HK 推力/N 10 117 10 时间/s 13 20 12 A．工人推力在AB段做功20J B．工人推力在AB段与HK段做功的功率之比为 C．工人推箱子在CF段做功过程的机械效率为82.5% D．箱子在CF段运动时所受摩擦力为17N 【答案】D 【详解】A．根据数学知识可知 工人推力在AB段做功为，故A错误； B．工人推力在AB段做功的功率为 工人推力在HK段做功的功率为 则工人推力在AB段与HK段做功的功率之比为，故B错误； C．工人推箱子在CF段总功为 有用功为 则工人推箱子在CF段做功过程的机械效率为，故C错误； D．箱子在CF段运动时做的额外功为 则箱子在CF段运动时所受摩擦力为，故D正确。 故选D。 5．如图所示，小海用一个动滑轮提着重物向上做匀速直线运动。若不计绳重及摩擦，小海用此装置拉动不同物体匀速上升时，测出拉力F和物重G的大小并画出二者的关系图像，则动滑轮重为 N；物重为30N时，此滑轮的机械效率是 。 【答案】 10 75% 【详解】[1]动滑轮绳子股数为2，由图像可知，当物体重力时，绳子自由端的拉力，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力 [2]已知，，因为不计绳重和摩擦，所以滑轮的机械效率 6．如图甲所示，电动机卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个档位可以调节对绳子自由端施加的拉力F的大小，在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小，动滑轮重100N。在0～2s内卷扬机共卷起 m的绳子，在2～4s内提升重物过程中，滑轮组机械效率为 。 【答案】 8 80% 【详解】[1]由图丙可知，0～2s内重物上升高度h=4m，滑轮组有效绳子段数n=2，则绳子自由端移动距离 [2]由图丙可知，2～4s内重物做匀速直线运动，重物上升高度 则绳子自由端移动距离 由图乙可知，2～4s内绳子自由端施加的拉力，则总功 若不计钢丝绳重和摩擦力大小，额外功为 则有用功为 则2～4s内滑轮组机械效率为 7．如图所示，某工人重600N，站在水平面上，用力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为，重350N的物体。物体匀速上升的速度始终为，已知动滑轮重50N（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，不计绳重及摩擦，，）求： (1)已知工人双脚与地面的总接触面积是，工人没有拉动绳子时对地面的压强； (2)物体浸没在水中时受到的浮力； (3)物体未露出水面时，物块受到动滑轮下端挂钩上的绳子拉力做功的功率； (4)若物体拉离水面，提起物体时滑轮组的机械效率。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）工人对地面的压力，接触面积，根据压强公式，可得压强 （2）根据阿基米德原理，物体浸没时，则物体浸没在水中时受到的浮力 （3）物体未露出水面时物体受到的拉力 物体匀速上升速度，绳子拉力做功的功率 （4）物体拉离水面后，不计绳重及摩擦，有用功 总功 机械效率 8．质量为65kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重100N，容量足够大，每块石板重120N，绳能承受的最大拉力为700N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将6块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，g=10N/kg。 (1)此时工人所做功的功率为多少？ (2)此装置的动滑轮重为多少？ (3)该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到多少？（结果保留一位小数） 【答案】(1)450W (2)80N (3)85.7% 【详解】（1）6块石板的总重力G石板=6×120N=720N 工人做的有用功W有=G石板h=720N×2m =1440J 根据，工人做的总功 工人所做功的功率 （2）工人做的额外功W额外=W总-W有=1800J-1440J=360J 滑轮的摩擦和绳重忽略不计，额外功是提升托盘和动滑轮所做的功，则有W额外=（G托盘+G动）h 代入数据有360J=（100N+G动）×2m 则此装置的动滑轮重力G动 = 80N （3）质量为65kg的工人，产生最大拉力F=G人=mg=65kg×10N/kg=650N 绳能承受的最大拉力为700N，故工人的最大拉力为650N。由图可知，滑轮组承担动滑轮和重物的绳子段数为2段，能提升的石板的总重力 能提升的石板的数量，因此最多提升9块。 该工人用此装置提升石板的最高机械效率 1．阅读短文，回答问题。 螺旋在生产生活中的应用 根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），螺旋千斤顶又称机械式千斤顶，是通过人力旋转手柄，使螺杆上升，从而达到将重物举起的目的。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量可达10吨，且构造简单，但传动效率低，返程慢。 (1)生活中用螺丝刀旋转螺钉将螺钉旋入木板中时，可以省 ，但不能省 ； (2)为了使螺栓使用时更省力，可以在螺纹上涂抹一些润滑油，这是为了减小 ； (3)使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转1圈，螺杆将质量为m的重物上举的高度为h，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η= 。 【答案】(1) 力 功 (2)摩擦 (3) 【详解】（1）[1][2]生活中为了将螺钉旋入木板中，用螺丝刀旋转螺钉时，利用斜面知识可以省力，但任何机械都不能省功。 （2）为了使螺栓使用时更省力，可以在螺纹上涂抹一些润滑油，通过减小接触面的粗糙程度减小摩擦。 （3）螺旋千斤顶做的有用功为 旋转一圈时周长为 螺旋千斤顶做的总功为 机械效率为 2．阅读短文，回答问题： 电梯 据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5m/s的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55s。 电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。 (1)图甲中A滑轮是 滑轮，B滑轮 （选填“可以”或“不可以”）改变用力方向；若轿厢中的乘客增加时，该装置的机械效率 （填增大”、“不变”或“减小”）； (2)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是________； A．做功多 B．安全可靠 C．功率大 D．机械效率高 (3)如图乙所示是某次电梯满载上升时的v-t图像，若配重的质量为450kg，空轿厢的质量是550kg，额定载重量是1100kg，若不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，求电动机钢丝绳对轿厢的拉力的功率。 【答案】(1) 定 可以 增大 (2)C (3)2.4×104W 【详解】（1）[1][2]图甲中A、B滑轮的轴心不随圆轮的转动而移动，即其轴心是固定不动的，所以A、B都是定滑轮，使用时不能省力，但可以改变力的方向。 [3]若轿厢中的乘客增加时，在乘客上升高度不变的情况下，根据可知有用功变大，额外功基本不变，根据可知该装置的机械效率增大。 （2） 上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，做功最快，因为功率是描述物体做功快慢的物理量，故功率最大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （3）配重的质量为450kg，则配重的重力G配重=m配重g=450kg×10N/kg=4500N 空轿厢的质量是550kg，则空轿厢的重力G空轿厢=m空轿厢g=550kg×10N/kg=5500N 额定载重量是1100kg，则额定载重力是G载重=m载重g=1100kg×10N/kg=11000N 由图可知，轿厢受到钢丝绳的拉力、配重的拉力和轿厢和载重的总重力而匀速运行，受力平衡，因此电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力F=G空轿厢+G载重-G配重=5500N+11000N-4500N=12000N 由图乙可知，电梯以2m/s的速度匀速运行，根据P=Fv可知，功率为P=Fv=12000N×2m/s=2.4×104W 3．阅读下面的短文，并回答问题。 龙骨水车 据史料记载，龙骨水车发明于东汉时期，因其结构形如长龙骨架而得名，是中国古代劳动人民发明的农业灌溉机械之一、如图甲所示，龙骨水车的主体有两部分组成：一是取水部分的车桶、大龙头轴、小龙头轴、刮水板等；二是人操作部分的扶手和脚踏板等。龙骨水车通体由木质板材构成，大部分采用榫接和链接结构，材料简单、技艺成熟，使龙骨水车很容易制作。 龙骨水车在工作时主要利用链轮传动原理，即当主动轴旋转时，链条与固定在主动轴上的链轮相咬合，从而带动固定在从动轴上的链轮旋转，使从动轴获得动力。如图乙所示，小龙头轴及刮水板浸入低处的水中，人握住扶手用脚踩动脚踏板，驱动大龙头轴（主动轴）转动，带动链条（由刮水板等组成）运动，进而带动小龙头轴（从动轴）转动，这一过程中刮水板将水带入车桶内，板叶刮水上行，将低处的水刮传至高处的农田中，实现连续提水灌溉。这种古代先进的大型农用机械，不仅提高了当时农业灌溉的效率，更彰显了我国古代劳动人民的智慧。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)龙骨水车在工作时主要是利用了 原理。 (2)脚踏板相当于是 ___________。 A．杠杆 B．滑轮 C．轮轴 D．斜面 (3)刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 （选填“多”或“少”），当工人踩动脚踏板的速度加快时，提升水的功率会变 （选填“大”或“小”）。 (4)若农民伯伯踩动龙骨水车，水车旋转一周可以将0.03m3的水提升 2m 灌溉农田，所用时间为 60s，农民伯伯做功的总功率为25W，g取 10N/kg。则该过程中龙骨水车的机械效率为 %。 【答案】(1)链轮传动 (2)C (3) 多 大 (4)40 【详解】（1）由文中题意可知，龙骨水车在工作时主要是利用了链轮传动原理。 （2）由文中题意可知，脚踏板和主动轴绕共同的轴转动，脚踏板的作用相当于简单机械中的轮轴，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （3）[1]刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，水的重力越大，克服水重力做功就越多。 [2]当工人踩动脚踏板的速度加快时，由可知，提升水的功率会变大。 （4）水车旋转一周可以将0.03m3的水提升2m灌溉农田，所用时间为60s，农民伯伯做功的平均功率为25W，则该过程中人做的总功 克服水的重力做的有用功为 机械效率为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $