機(jī)械效率基礎(chǔ)夯實(shí)1.(2019內(nèi)蒙古通遼中考)如圖所示,利用滑輪組在2 s內(nèi)將重400 N的物體勻速提升了1 m,所用拉力F為150 N。不計(jì)繩重和摩擦,下列說(shuō)法正確的是()A.繩子自由端移動(dòng)的速度為2 m/sB.動(dòng)滑輪的總重為100 NC.滑輪組的機(jī)械效率為83.3%D.提升更重的物體,滑輪組的機(jī)械效率會(huì)變小答案A解析由圖知,n=4,繩子自由端移動(dòng)的距離s=4h=41 m=4 m,繩子自由端移動(dòng)的速度v=2 m/s,故A正確;不計(jì)繩重及摩擦,拉力F=(G+G動(dòng)),可得動(dòng)滑輪所受的重力G動(dòng)=4F-G=4150 N-400 N=200 N,故B錯(cuò)誤;拉力做的功W總=Fs=150 N4 m=600 J,有用功W有用=Gh=400 N1 m=400 J,滑輪組的機(jī)械效率=100%66.7%,故C錯(cuò)誤;若用該滑輪組提升所受重力更重的物體,額外功不變,有用功增加,有用功在總功中所占的比例增加,機(jī)械效率會(huì)變大,故D錯(cuò)誤。2.(2019吉林長(zhǎng)春中考)如圖所示,用甲、乙滑輪組在相同時(shí)間內(nèi)分別將A、B物體勻速提升相同高度,已知物體受到的重力GAGB,滑輪組的機(jī)械效率甲乙(忽略繩重和摩擦)。下列判斷正確的是()A.兩滑輪組繩端移動(dòng)的距離相等B.甲滑輪組的有用功比乙的少C.甲滑輪組的總功率比乙的小D.甲滑輪組的動(dòng)滑輪比乙的重答案D解析由圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n甲=3,n乙=2,則s甲=3h,s乙=2h,則兩滑輪組繩端移動(dòng)的距離不相等,故A錯(cuò)誤;已知物體受到的重力GAGB、上升的高度相同,根據(jù)W有=Gh可知,甲滑輪組的有用功比乙的多,故B錯(cuò)誤;由B可知,W有甲W有乙,已知滑輪組的機(jī)械效率甲乙,由=可得,甲滑輪組的總功比乙的大,已知時(shí)間相同,由P=可知,甲滑輪組的總功率比乙的大,故C錯(cuò)誤;忽略繩重和摩擦,由=,可得,甲=,乙=,因?yàn)镚AGB,甲乙,所以甲滑輪組的動(dòng)滑輪比乙的重,故D正確。3.(2019新疆中考)分別用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成滑輪組甲和乙,當(dāng)用滑輪組甲和乙分別勻速提升同一重物時(shí),滑輪組甲和乙的機(jī)械效率分別為80%和75%,不計(jì)繩重和摩擦,滑輪組甲和乙中的動(dòng)滑輪重力之比為()A.43B.34C.54D.45答案B解析不計(jì)繩重及摩擦,滑輪組的機(jī)械效率=,用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組成滑輪組甲和乙,分別勻速提升同一重物時(shí),滑輪組甲和乙的機(jī)械效率分別為80%和75%,則可知物重相同(都為G),設(shè)兩動(dòng)滑輪重分別為G甲動(dòng)、G乙動(dòng),則有甲=80%,乙=75%,由可得G甲動(dòng)=G,由可得G乙動(dòng)=G,所以,甲乙動(dòng)滑輪重力之比G甲動(dòng)G乙動(dòng)=GG=34。4.(2019湖北宜昌中考)如圖所示的吊車(chē)有大小兩個(gè)吊鉤,在確保安全的前提下,下列關(guān)于吊車(chē)機(jī)械效率說(shuō)法正確的是()A.吊起相同貨物,使用小吊鉤機(jī)械效率高B.吊起相同貨物,上升速度快機(jī)械效率高C.每次吊起的貨物越少,機(jī)械效率越高D.貨物升高的高度越高,機(jī)械效率越高答案A解析使用小吊鉤吊起相同貨物時(shí),小吊鉤(小動(dòng)滑輪)的重力小,做的額外功少,在有用功一定的情況下,總功小,其機(jī)械效率高,故A正確;由機(jī)械效率公式=可知,機(jī)械效率的高低與上升速度、貨物升高的高度無(wú)關(guān),故BD錯(cuò)誤;每次吊起的貨物越少,有用功越少,有用功在總功中所占比例越小,所以機(jī)械效率越低,故C錯(cuò)誤。5.(2018湖南郴州中考)如圖所示,在相同時(shí)間內(nèi),用大小相同的拉力F把等質(zhì)量的甲、乙兩物體沿斜面AB、AC從低端拉到斜面頂端且ABAC。F對(duì)物體做功的功率分別為P甲、P乙,機(jī)械效率分別為甲、乙。下列分析正確的是()A.P甲P乙,甲乙B.P甲P乙,甲乙C.P甲P乙,甲乙D.P甲P乙,甲乙答案A解析已知ABAC,拉力相同,由W=Fs可知,W甲W乙,時(shí)間相同,所以P甲P乙;已知物體的重力不變,斜面的高度不變,故由W=Gh可知,將等質(zhì)量物體分別沿斜面AB、AC以相同的速度從底部勻速拉到頂點(diǎn)所做的有用功相同,W甲有=W乙有,因?yàn)閃甲W乙,由=可得,甲乙。6.用如圖所示的滑輪組甲和乙提升重物,不計(jì)繩重和摩擦,下列說(shuō)法正確的是()A.若滑輪組甲、乙鉤碼重力和提升高度相同,則滑輪組的機(jī)械效率相同B.若滑輪組甲、乙滑輪重力和繩端拉力相同,則滑輪組的機(jī)械效率相同C.若滑輪組甲、乙鉤碼重力和提升高度相同,則滑輪組甲的機(jī)械效率高D.若滑輪組甲、乙滑輪重力和繩端拉力相同,則滑輪組甲的機(jī)械效率高答案D解析滑輪組的機(jī)械效率=,現(xiàn)在物體重力相等,兩滑輪組動(dòng)滑輪重力不一定相等,由此可知,若鉤碼重力和提升高度相同,則滑輪組的機(jī)械效率由滑輪重力大小決定,并不能確定效率大小,故A、C錯(cuò)誤;甲由3段繩子承擔(dān)物重,乙由2段繩子承擔(dān)物重,若滑輪重力和繩端拉力相同,G甲=3F-G動(dòng),乙圖中物重G乙=2F-G動(dòng),顯然甲圖中物重要重些,根據(jù)=,可得,甲的機(jī)械效率高,故B錯(cuò)誤,D正確。7.如圖所示,斜面長(zhǎng)為3 m,高為1 m,工人用400 N沿斜面方向的力將重為960 N的箱子推到車(chē)上。在這過(guò)程中()A.有用功是400 J,總功是960 JB.有用功是960 J,額外功是400 JC.總功是1 200 J,機(jī)械效率是80%D.有用功是400 J,機(jī)械效率是80%答案C解析箱子重G=960 N,斜面高h(yuǎn)=1 m,做的有用功為W有用=Gh=960 N1 m=960 J;斜面長(zhǎng)為3 m,推力是400 N,推力做的總功為W總=Fs=400 N3 m=1 200 J;因?yàn)閃總=W有用+W額,所以W額=W總-W有用=1 200 J-960 J=240 J;斜面的機(jī)械效率為=100%=80%;由此可知,ABD錯(cuò)、C正確。8.(2018四川樂(lè)山中考)圖甲中用力F1水平拉著重為G的物體在水平路面上勻速移動(dòng)s的距離。圖乙中用動(dòng)滑輪拉著它也在同一路面上勻速移動(dòng)s的距離,水平拉力為F2。使用動(dòng)滑輪的過(guò)程中()A.總功為W總=F2sB.有用功為W有=GsC.機(jī)械效率為=D.額外功為W額=2F2s-F1s答案D解析使用動(dòng)滑輪拉力端移動(dòng)距離s=2s,拉力做的總功W總=F2s=2F2s,故A錯(cuò);使用動(dòng)滑輪做的有用功,等于直接拉物體做的功,即W有用=F1s,故B錯(cuò);機(jī)械效率=,故C錯(cuò);額外功W額=W總-W有用=2F2s-F1s,故D正確。9.(2019寧夏中考)如圖所示,用滑輪組將重為400 N的物體勻速提升了1 m。已知拉力F為250 N,則提升重物的過(guò)程中,滑輪組的機(jī)械效率是。請(qǐng)寫(xiě)出一種提高此滑輪組機(jī)械效率的方法:。 答案80%減輕動(dòng)滑輪的質(zhì)量(或加潤(rùn)滑油來(lái)減小摩擦、或增加提升物體的重力)解析由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,則該滑輪組的機(jī)械效率=100%=80%;要提高此滑輪組機(jī)械效率,可采用的方法如下:方法一、減輕動(dòng)滑輪的質(zhì)量、加潤(rùn)滑油來(lái)減小摩擦,可以減少額外功,在有用功一定時(shí),減小總功,使得有用功和總功的比值增大,機(jī)械效率增大;方法二、增加提升物體的重力,在額外功不變的情況下,使得有用功和總功的比值增大,機(jī)械效率增大。10.(2019湖北咸寧中考改編)用如圖所示的滑輪組將重力為G的物體勻速提升了h,作用在繩上的拉力大小為F,則總功為,額外功為。(用題中給出的物理量表示) 答案3Fh3Fh-Gh解析由圖可知滑輪組的繩子有效股數(shù)為3股,拉力移動(dòng)距離s=3 h,拉力做的總功W總=Fs=3Fh;有用功W有用=Gh,額外功W額=W總-W有用=3Fh-Gh。11.如圖所示,物體重G=180 N,滑輪重G=40 N,若用力F豎直向上勻速拉動(dòng)滑輪,則此時(shí)該滑輪的機(jī)械效率為(不計(jì)繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦)。 答案90%解析不計(jì)繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦,豎直向上勻速拉動(dòng)滑輪,由力的平衡條件可得拉力F=2G+G=2180 N+40 N=400 N,由圖知,動(dòng)力作用在動(dòng)滑輪的軸上,此時(shí)動(dòng)滑輪費(fèi)力、但省一半的距離,即s=h,所以物體上升的高度h=2s,該滑輪的機(jī)械效率=100%=90%。12.如圖所示,利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上重為200 N的物體,拉力F的大小為20 N,若物體和地面之間的摩擦力大小為30 N,則滑輪組的機(jī)械效率為。 答案75%解析從圖可知,由2段繩子與動(dòng)滑輪相連(即n=2),則繩子自由端移動(dòng)的距離s=2s物,而F=20 N,f=30 N,該滑輪組的機(jī)械效率為=100%=75%。13.小明在探究杠桿機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中,將重為G的物體懸掛在一粗細(xì)相同、質(zhì)量均勻的長(zhǎng)硬棒的中點(diǎn),在棒的另一端用豎直向上的拉力F將物體緩慢勻速提升時(shí)效率為,若不計(jì)摩擦,杠桿自重為(用題中給的字母表示),若拉力的作用點(diǎn)向支點(diǎn)移動(dòng)一些,杠桿提升重物的機(jī)械效率將(選填“增大”“減小”或“不變”)。 答案-G不變解析小明所做的有用功:W有用=Gh,根據(jù)=知,小明所做的總功:W總=,因?yàn)閃總=W有用+W額外,小明所做的額外功:W額外=W總-W有用=-Gh,因?yàn)閃額外=G桿h,所以杠桿的重力:G桿=-G;若拉力的作用點(diǎn)向支點(diǎn)移動(dòng)一些,則將物體提升相同的高度時(shí),有用功不變;杠桿上升的高度不變,因此額外功不變,即總功不變,由=可得,杠桿的機(jī)械效率不變。14.建筑工人要向樓上運(yùn)送貨物,為了省力,他在一個(gè)斜面上安裝了一個(gè)滑輪組,做成如圖所示的機(jī)械裝置,斜面的傾角為30且固定在水平面上。工人用400 N的力拉繩子,重為500 N的貨物沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)12 m所用時(shí)間為20 s,在此過(guò)程中有用功為 J,該裝置的機(jī)械效率為。 答案3 00031.25%解析物體在斜面上運(yùn)動(dòng)12 m,斜面的傾角為30,根據(jù)直角三角形知識(shí)可知,物體上升的高度h=s=12 m=6 m,工人所做有用功:W有用=Gh=500 N6 m=3 000 J;由題圖可知,動(dòng)滑輪上有2段繩子,即n=2,已知物體沿斜面移動(dòng)距離s=12 m,則繩子自由端移動(dòng)的距離:s=ns=212 m=24 m,工人所做總功:W總=Fs=400 N24 m=9 600 J,該裝置的機(jī)械效率:=100%=31.25%。15.(2018四川眉山中考)如圖所示,一同學(xué)在用滑輪組勻速提升不同重物時(shí),記錄下了繩子自由端拉力F與對(duì)應(yīng)所提升的物體的重力G,如下表:G/N123456F/N0.81.31.82.32.83.3根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析可知,繩子自由端拉力F與物體重力G的關(guān)系式為F=;當(dāng)物體重力G=10 N時(shí),此滑輪組的機(jī)械效率=。 答案0.5G+0.3 N94.3%解析由表格數(shù)據(jù)可知,重力G每增大1 N,繩子自由端的拉力F增大0.5 N,所以F與G成一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)F與G關(guān)系的表達(dá)式為F=kG+b,由表格第一組數(shù)據(jù),當(dāng)G=1 N,F=0.8 N,則:0.8 N=k1 N+b由表格第二組數(shù)據(jù),當(dāng)G=2 N,F=1.3 N,則1.3 N=k2 N+b-可得k=0.5,將k=0.5代入解得b=0.3 N,所以拉力F與物體所受重力G的關(guān)系式:F=0.5G+0.3 N;當(dāng)物體重力G=10 N時(shí),此時(shí)的拉力:F=0.510 N+0.3 N=5.3 N,由圖可知,有兩段繩子拉著動(dòng)滑輪,滑輪組的機(jī)械效率為:=94.3%。16.(2018山東棗莊中考)如圖所示,用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計(jì)繩重和摩擦。若GAGB,則甲乙;若FA=FB,則GAGB。(選填“”“”或“=”) 答案解析不計(jì)繩重和摩擦,克服物體重力做的功為有用功,克服物體重力和動(dòng)滑輪重力做的功為總功,則滑輪組的機(jī)械效率:=100%=100%=100%=100%,因物體的重力G越大,1+越小,越大,且動(dòng)滑輪的重力相等,所以,GAGB時(shí),甲乙;由題圖可知,n甲=2,n乙=3,由F=(G+G動(dòng))可得,提升物體的重力G=nF-G動(dòng),則FA=FB時(shí),提升物體的重力關(guān)系為GAGB。17.(2018江蘇鎮(zhèn)江中考)小明通過(guò)機(jī)械將重100 N的重物在5 s內(nèi)豎直向上勻速提升了2 m,機(jī)械效率為80%。則此過(guò)程中有用功W有用= J,額外功W額外= J,小明做功的功率P= W。 答案2005050解析此過(guò)程中有用功:W有用=Gh=100 N2 m=200 J;根據(jù)=可知,總功為:W總=250 J;額外功為:W額外=W總-W有用=250 J-200 J=50 J;小明做功的功率:P=50 W。能力提升18.(2019四川遂寧中考)在“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中,某組同學(xué)選擇了如圖所示的兩種滑輪組進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),記錄的實(shí)驗(yàn)效據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度H/cm拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/cm機(jī)械效率10.5103021.5100.83062.5%30.5100.54025.0%41.5100.74053.6%(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以判斷出第一次實(shí)驗(yàn)所選擇的是(選填“甲”或“乙”)滑輪組。 (2)在第一次實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)拉動(dòng)滑輪組時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖丙所示,拉力F為 N;該次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率是(計(jì)算結(jié)果精確到0.1%)。 (3)機(jī)械效率是機(jī)械性能好壞的重要標(biāo)志,結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,下列提高機(jī)械效率的措施不可行的是(選填序號(hào))。 A.增加所提物重B.減輕機(jī)械自重C.機(jī)械加潤(rùn)滑油D.增加重物上升高度答案(1)甲(2)豎直向上勻速0.441.7%(3)D解析(1)由表中第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,鉤碼上升的高度h=10 cm,繩端移動(dòng)的距離s=30 cm,由s=nh可得,繩子的有效股數(shù)n=3,由圖可知,甲滑輪組繩子的有效股數(shù)為3,乙滑輪組繩子的有效股數(shù)為4,所以,第一次實(shí)驗(yàn)所選擇的是甲滑輪組;(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)要豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),這樣示數(shù)才會(huì)穩(wěn)定,所讀出的數(shù)值才等于拉力的大小,由圖丙可知,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2 N,拉力F=0.4 N,該次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率=100%=100%41.7%;(3)由1、2或3、4兩組數(shù)據(jù)可知,用相同的裝置提升,物體的重力越大,滑輪組的機(jī)械效率越大,故A可行;由1、3或2、4兩組數(shù)據(jù)可知,用不同的滑輪組提升相同的物體上升相同的高度時(shí),機(jī)械自重越小,滑輪組機(jī)械效率越大,故B可行;機(jī)械加潤(rùn)滑油,提升重物時(shí)減小了額外功,根據(jù)=100%=100%可知,滑輪組的機(jī)械效率越大,故C可行;由=100%可知,滑輪組機(jī)械效率與物體提升的高度無(wú)關(guān),故D不可行。19.(2019四川眉山中考改編)為了探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系,探究小組的同學(xué)利用木板、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、木塊等器材設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾斜程度木塊重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長(zhǎng)度s/m機(jī)械效率1較緩30.21.6137.5%2較陡30.31.813最陡30.42.0160%請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問(wèn)題:(1)實(shí)驗(yàn)中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做運(yùn)動(dòng)。 (2)第2次實(shí)驗(yàn)中,斜面的機(jī)械效率為,斜面對(duì)木塊的摩擦力為 N。 (3)斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系是。 答案(1)勻速直線(2)50%0.9(3)斜面越陡,其機(jī)械效率越高解析(1)實(shí)驗(yàn)中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng);(2)第2次實(shí)驗(yàn)中,斜面的機(jī)械效率=100%=50%,在第2次實(shí)驗(yàn)中,有用功W有用=Gh=3 N0.3 m=0.9 J,總功W總=Fs=1.8 N1 m=1.8 J,額外功:W額=W總-W有用=1.8 J-0.9 J=0.9 J,根據(jù)W額=fs可得摩擦力f=0.9 N;(3)由表中數(shù)據(jù)可知:斜面越陡,其機(jī)械效率越高。20.(2019四川眉山中考)在一次車(chē)輛故障處置過(guò)程中,拖車(chē)所用裝置簡(jiǎn)化為如圖所示的滑輪組。為了盡快疏通道路,交警指揮拖車(chē)只用了30 s時(shí)間,將水平路面上質(zhì)量是1.5 t的故障車(chē)勻速拖離了現(xiàn)場(chǎng)。若故障車(chē)被拖離的速度是5 m/s,繩子自由端的拉力F是500 N,地面對(duì)故障車(chē)的摩擦力為車(chē)重力的,g取10 N/kg。求:(1)拉力F在30 s內(nèi)所做的功;(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率。答案(1)2.25105 J(2)80%解析(1)故障車(chē)在30 s內(nèi)通過(guò)的路程s車(chē)=v車(chē)t=5 m/s30 s=150 m,由圖知,n=3,拉力端移動(dòng)距離s=3s車(chē)=3150 m=450 m,拉力F在30 s內(nèi)所做的功W總=Fs=500 N450 m=2.25105 J;(2)地面對(duì)故障車(chē)的摩擦力f=G=mg=1 500 kg10 N/kg=1 200 N;滑輪組克服故障車(chē)摩擦力做的有用功W有用=fs車(chē)=1 200 N150 m=1.8105 J,整個(gè)裝置的機(jī)械效率=100%=80%。21.(2019四川涼山州中考)如圖所示,用滑輪組勻速提起重1 000 N的物體,使物體上升10 m,所用拉力為400 N,若繩重和摩擦不計(jì),求:(1)滑輪組的機(jī)械效率;(2)若用此裝置勻速提起1 200 N的重物,則拉力為多少。答案(1)62.5%(2)450 N解析(1)由圖可知,繞過(guò)動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)為4,則繩子自由端移動(dòng)的距離s=4h=410 m=40 m,克服物體重力做的功W有用=Gh=1 000 N10 m=10 000 J,拉力做的功W總=Fs=400 N40 m=16 000 J,滑輪組的機(jī)械效率=100%=62.5%;(2)繩重和摩擦不計(jì),則W額=G動(dòng)h,動(dòng)滑輪的總重為G動(dòng)=600 N,繩重和摩擦不計(jì),用此裝置勻速提起1 200 N的重物,則此時(shí)的拉力F=(G+G動(dòng))=(1 200 N+600 N)=450 N。22.(2019四川攀枝花中考)如圖所示,在水平路面上行駛的汽車(chē)通過(guò)滑輪組拉著重G=9104 N的貨物A沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)。貨物A的速度為v=2 m/s,經(jīng)過(guò)t=10 s,貨物A豎直升高h(yuǎn)=10 m。已知汽車(chē)對(duì)繩的拉力F的功率P=120 kW,不計(jì)繩、滑輪的質(zhì)量和摩擦,求:(1)t時(shí)間內(nèi)汽車(chē)對(duì)繩的拉力所做的功;(2)汽車(chē)對(duì)繩的拉力大小;(3)斜面的機(jī)械效率。答案(1)1.2106 J(2)20 000 N(3)75%解析(1)可得t時(shí)間內(nèi)汽車(chē)對(duì)繩的拉力所做的功W=Pt=1.2105 W10 s=1.2106 J;(2)10 s內(nèi)貨物移動(dòng)的距離s物=vt=2 m/s10 s=20 m,由圖知,n=3,拉力端移動(dòng)距離s=3s物=320 m=60 m,由W=Fs可得汽車(chē)對(duì)繩的拉力大小F=20 000 N;(3)不計(jì)繩、滑輪的質(zhì)量和摩擦,滑輪組對(duì)重物的拉力F拉=3F=320 000 N=60 000 N,斜面的機(jī)械效率=100%=75%。15