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八年级物理下册第十二章第三节机械效率课时练 第 2 页 机械效率 评得一、计算题 1.为了将放置在水平地面上重为G=100 N 的重物提升到高处,小明同学设计了滑轮组装置,如下列图所示.当小明用图甲所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图乙和丙所示.假设重物与地面的接触面积S=510-2 m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求:(1)在23 s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率.第 3 页(2)在 12 s 内,拉力F做的功W.(3)在 01 s 内,重物对地面的压强p.2.(扬州市)水平地面上的圆桶装有体积为0.01 m3的水,圆桶与地面接触面积为 0.2 m2,g取 10 N/kg,水=1.0103 kg/m3,桶自重忽略不计.(1)求这桶水的质量.(2)求这桶水对地面的压强.(3)如下图,假设用动滑轮将此桶水匀速提升1 m,所用拉力为 60 N,求动滑轮的机械效率.3.如下图,小王站在高为 3 m,长为 6 m 的斜面上,将重 200 N 的木箱A沿斜面匀速从底端拉上顶端,拉力的大小恒为 120 N,所花时间是 10 s.求:(1)木箱A沿斜面方向的运动速度.第 4 页 第 5 页 间内,绳子自由端移动的距离为s=3 m.图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图.(1)计算物体上升的速度.(2)图乙中阴影局部的面积表示的物理量是 ,并列式计算出该物理量.(3)计算滑轮组提升该物体时的机械效率.7.如下图,塔式起重机上的滑轮组将重为9.0103 N 的重物匀速吊起 10 m,作用在绳端的拉力为 4.0103 N。(1)求提升重物做的有用功。(2)求滑轮组的机械效率。第 6 页(3)假设克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的 0.3 倍,求动滑轮的重。8.一辆重 2104 N 的四轮卡车,开进了一段泥泞的道路,不能继续行驶。司机找来一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮,采用如下图装置,拖拉机在绳端用 3 750 N 的水平拉力,将汽车以 0.2 m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段,用时 10 s。假设每个车轮与地面接触的面积为 0.05 m2。(1)求汽车对路面的压强。(2)求拉力F做的功和功率。(3)假设动滑轮的机械效率为 80%,求汽车所受的阻力。9.用如下图的滑轮,使一个铁块以 0.2 m/s 的速度匀速上升了 1 m,铁块的体积为 110-3 m3,求:(1)铁块的重力。第 7 页(2)假设不计滑轮、绳子的重和摩擦,绳子受到的拉力F。(3)拉力F的功率。(4)假设实际作用于绳子的拉力为 50 N,这个滑轮的机械效率。(铁=7.9103 kg/m3、g取10 N/kg)10.如下图的滑轮组将重 200 N 的重物以0.2 m/s 的速度匀速提升,假设滑轮组的机械效率为 80%,工作 10 s 时间。求 (1)绳自由端的拉力F多大?(2)拉力的功率多大?(3)如果人的体重为 500 N,不计绳重和摩擦,他最多能提起多重的物体?11.如下图装置图,绳重及摩擦不计。装卸工人将重为 600 N 的货物提至高处,人对绳的拉力F1为 第 8 页 400 N,货物在 1 min 内匀速上升了 5 m。(1)请在图上画出绳子的绕法。(2)求滑轮组的机械效率以及拉力的功率。(3)如果重物是 1 000 N,要把重物提升 5 m,求拉力做的功。12.(7 分)如图 1 所示,工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢。货物移动的距离s与时间t的关系如图 2 所示。在此期间,工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为 594 N。此斜面的长为5 m,高为 1 m,这箱货物重为 1 500 N。(1)05 s,这箱货物处于 状态,工人所做的功为 J。(2)530 s内,这箱货物运动的速度是多少?拉力做功的功率是多大?第 9 页(3)该斜面的机械效率是多少?13.在新农村建设中，为将一批建材运到 10 m高的施工处，工人利用如图 17 所示的滑轮组提升建材.装置中动滑轮重 100 N，工人每次匀速提升一箱重 400 N 的建材，不计绳重和摩擦.试问 (1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少？(2)该滑轮组的机械效率是多少？(3)为加快施工进度，张师傅建议用电动机做动力替代人提升建材.为了平安，改装后每次可吊起四箱建材，建材匀速上升时的速度为 0.4 m/s.仓库中现有两台电动机，型号分别为“220 V 0.8 kW、“220 V 3 kW，请你通过计算说明应选哪台电动机才能使配置更为合理.14.(6 分)建筑工地上，工人师傅将如下图的滑轮装配成最省力的滑轮组，利用它站在地面上 第 10 页 向下拉绳提升重物。(1)请在图中画出滑轮组的绕线；(2)利用此滑轮组，工人用 500 N 的力将1 200 N 的重物匀速提升 4 m，求滑轮组的机械效率。15.在建筑工地上,“吊车是常见的一种起重设备。下列图为吊车上的滑轮组的示意图。在起重过程中,钢丝绳用 6103 N 的拉力F,将重为1.2104 N 的物体在 10 s 内匀速提升 6 m。(不计绳重和摩擦)求:(1)滑轮组提升重物所做的有用功和总功。(2)滑轮组拉力F的功率。第 11 页(3)假设用该滑轮组匀速提升 1.8104 N 的重物,那么其机械效率是多少?16.(8 分)今年 6 月以来我国南方普降大雨,多地发生泥石流,一块巨石滚到了公路上,抢修人员正在用如下图的装置将石头拖离公路。假设石头的重为 1.2104N,与地面的接触面积为 0.2m2,石头在水平路面上被匀速直线拉动,10s内绳子自由端沿水平方向匀速直线移动了 3m,石头受到的摩擦阻力为 3.6103N,绳子自由端的拉力为 1500N。求:(1)石头静止在水平地面上时,对地面的压强。(2)绳子自由端拉力的功率。(3)滑轮组的机械效率。17.小华用如下图的滑轮组拉动货箱,货箱的质量为 60 kg,在F=50 N 的拉力作用下,货箱以0.1 m/s 的速度做匀速直线运动,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的 0.2 倍。求:第 12 页(1)货箱的重力是多少?(2)拉力F的功率是多少?(3)货箱运动了 1 min,克服摩擦所做的功是多少?(4)此滑轮组的机械效率是多少?18.如下图(滑轮组的绕绳未画出),人以 600 N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10 s,使绳端向下移动了 1.5 m,重物匀速上升了 0.5 m,滑轮组的机械效率为 70%(g 取 10 N/kg)。(1)按题意画出滑轮组的绕绳。(2)人所做功的功率是多大?(3)被吊起的重物质量是多大?评得二、实验题 19.(7分)在“探究影响滑轮组机械效率的因素实验中，某实验小组用如图 15 所示的同一滑轮组 第 13 页 提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙 3 组实验，实验数据记录如下：次数 钩码重/N 钩码上升 的距离/cm 弹簧测力计 的示数/N 弹簧测力计 上升的距离/cm 机械效率 第 1 次 2 5 1 15 66.7%第 2 次 4 5 1.7 15 第 3 次 6 5 15 83.3%图 15(1)在实验操作中应该使钩码_(填“快速或“缓慢)上升；(2)进行第 2 次测量时滑轮组的机械效率约为_(保存三位有效数字)；(3)进行第 3 次测量时，弹簧测力计示数为_N，滑轮组做的有用功是 第 14 页 _J；(4)分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与_有关。20.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如下图。(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升.(2)通过表中数据可分析出第 2 次实验是用 (填“甲或“乙)图所示装置做的实验。(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的 第 15 页 机械效率 (填“越高“不变或“越低)。(4)小组同学再用第 1 次实验中使用的装置做第 3次实验,表中第 3 次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离s=m,机械效率=。(5)比拟第 1 次实验和第 3 次实验可得出结论:使用同一滑轮组,。21.(6 分)小刚小组探究了影响滑轮组机械效率的因素后，联想斜面也是种机械，那么斜面的机械效率与斜面的哪些因素有关呢？图 28 小刚猜测斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小萌猜测可能跟斜面的倾斜程度有关。于是他们将一块长木板的一端垫高，构成长度一定、高度可调的斜面，用弹簧测力计拉着同一木块沿不同的斜面匀速向上运动，如图 28 所示。下表是他们实验记录的有关数据。第 16 页 (1)在第 1、2、3 次实验中，选用玻璃、木板、毛巾作为斜面外表的材料，是为了_。(2)在第 2 次实验中，拉力做的总功是_J，斜面的机械效率是_。(3)分析第 1、2、3 次实验数据，可以得出：当其它条件一定时，_。(4)假设通过分析第 1、4、5 次实验数据，得出斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越大。你认为存在的问题是：_。(5)实验中还发现，斜面材料相同时，斜面倾角越小，越_(选填“省力或“费力)。22.(5分)下列图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。第 17 页 实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的局部数据如下：(1)小明探究的是斜面机械效率跟_的关系。在第 1 次实验中，斜面机械效率为_，物块和斜面的内能增加了约_J。(2)分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越_。假设要探究斜面机械效率跟斜面粗糙程度的关系，应保持_不变。23.(6 分)如下图是某同学“探究斜面机械效率的装置图。他在实验时用弹簧测力计拉着同 第 18 页 一小车沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动,分别进行了三次实验,并记录实验数据如下:实验 次数 斜面倾 斜程度 小车重 量G/N 斜面高 度h/m 沿斜面拉 力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械 效率 1 较缓 2 0.1 0.6 1 0.2 0.6 33.3%2 较陡 2 0.2 0.8 1 3 最陡 2 0.4 1.2 1 0.8 1.2 66.7%(1)根据表中的数据可求得在第 2 次实验中,有用功是 J,拉力所做的总功是 J,斜面的机械效率是 。(2)由上表可知,当其他条件一定时,斜面的倾斜程度越 ,越省力;斜面的倾斜程度越 ,机械效率越高。(3)如果把斜面高度变为 0.05m 而其他条件不变,那么再做一次实验,机械效率会 第 19 页 第 1 次实验的值(填“大于“等于或“小于)。参考答案 1.(1)【答案】在 23 s 内,重物做匀速直线运动,拉力F3=40 N.其作用点下降的距离是重物上升高度h3的 3 倍 h3=3.75 m-1.25 m=2.5 m,P=300 W =100 =100%=100%=83.3%.(2)【答案】在 12 s 内,拉力F2=50 N,重物上升高度h2=1.25 m,W=3F2h2=350 N1.25 m=187.5 J.(3)【答案】设动滑轮重为G轮,W总=W有用+W额外,在 23 s 内有:3F3h3=Gh3+G轮h3,G轮=3F3-G=340 N-100 N=20 N.在 01 s 内,拉力F=30 N,绳对重物的拉力 第 20 页 F=3F1-G轮=330 N-20 N=70 N,所以重物对地面的压力 F压=G-F=100 N-70 N=30 N,p=600 Pa.2.(1)【答案】这桶水的质量为m=水V=1.0103 kg/m30.01 m3=10 kg.(2)【答案】这桶水对地面的压强为p=500 Pa.(3)【答案】动滑轮的机械效率为=100%=100%=100%83.3%.3.(1)【答案】v=0.6 m/s.(2)【答案】W=Fs=120 N6 m=720 J,P=72 W.(3)【答案】=100%=100%=100%=83.3%.4.(1)【答案】W有=Gh=230 N6 m=1 380 J.(2)【答案】W总=Fs=125 N12 m=1 500 J.第 21 页 (3)【答案】=100%=10%=92%.(4)【答案】P=75 W.5.(1)【答案】W总=Fs=200 N8 m=1 600 J.W额外=fs=50 N8 m=400 J.W有用=W总-W额外=1 600 J-400 J=1 200 J.(2)【答案】=75%(3)【答案】G=600 N.6.(1)【答案】物体上升的高度h=s=3 m=1 m,由v=得,物体上升的速度v物=0.2 m/s.(2)【答案】拉力做的功W=Fs=50 N3 m=150 J.(3)【答案】W有=Gh=105 N1 m=105 J,滑轮组的机械效率为=100%=100%=70%.7.(1)【答案】W有用=G物h=9103 N10 m=9104 J。(2)【答案】s=3h=310 m=30 m,第 22 页 W总=Fs=4103 N30m=1.2105 J,=100%=100%=75%。(3)【答案】W额=W总-W有用=1.2105J-9104J=3104J,因克服摩擦力和绳重做的额外功W摩=0.3W有用=0.3 9104J=2.7104J,因克服动滑轮重做的额外功W动=W额-W摩=3104J-2.7104J=3103J,动滑轮的重G动=300 N。8.(1)【答案】轮胎与地面的接触面积S=40.05 m2=0.2 m2。汽车对路面的压强:p=1105 Pa;(2)【答案】由v=得,汽车前进的距离:s1=vt=0.2 m/s10 s=2 m，绳子移动的距离:s2=2 2 m=4 m,拉力F做的功:W总=Fs2=3 750 N4 m=1.5104 J,拉力F的功率:P=1.5103W;(3)【答案】因为=,所以W有=W总=1.5104J80%=1.2104 J,因为W有=f1s1,所以摩擦力f=6 000 N。第 23 页 9.(1)【答案】铁块的重力G=mg=Vg=7.9103 kg/m3110-3m310 N/kg=79 N。(2)【答案】不计滑轮、绳子的重和摩擦,拉力 F=G=79 N=39.5 N。(3)【答案】拉力移动速度v=2v物=20.2 m/s=0.4 m/s,拉力的功率P=Fv=39.5 N0.4 m/s=15.8 W;(4)【答案】滑轮的机械效率=100%=X100%=100%=100%=79%。10.(1)【答案】由图可知,n=2,滑轮组的机械效率:=100%=100%=100%=100%,那么拉力 F=125 N。(2)【答案】绳端移动的速度:v绳=nv物=20.2 m/s=0.4 m/s,拉力的功率:P=Fv绳=125 N0.4 m/s=50 W。(3)【答案】不计滑轮组摩擦及绳重,由 第 24 页 F=(G+G动)可得动滑轮的重力:G动=nF-G=2125 N-200 N=50 N,当F拉=G人=500 N 时,能提起最重的物体:G=2F拉-G动=2500 N-50 N=950 N。11.(1)【答案】要求施力方向向下,从绳子末端开始,依次绕过定滑轮、动滑轮,这样反复完成,绕法如答图所示。(2)【答案】由图可知,n=2,那么s=2h=25 m=10 m,=100%=100%=100%=75%;W1=F1s=400 N10 m=4000 J,拉力做功功率:P1=66.7 W。(3)【答案】拉 600 N 重物时,绳重及摩擦不计,F1=(G轮+G物),G动=2F1-G物=2400 N-600 N=200N,第 25 页 挂 1000N 重物时,拉力:F1=(G轮+G物)=(200 N+1 000 N)=600 N s=2h=25 m=10 m,拉力做功:W=F2s=600 N10 m=6 000 J。12.(1)【答案】静止 0 【解析】前五秒物体没有移动距离;(2)【答案】这箱货物运动的速度 v=0.2 m/s 拉力做的功 W=Fs=594 N5 m=2 970 J 拉力做功的功率 P=118.8 W 【解析】由图像分析 30 s 时路程是 5 m,用的时间是 25 s。再由功的计算公式计算所做的功,然后计算功率;(3)【答案】对这箱货物做的功是有用功 W有用=Gh=1 500 N1 m=1 500 J 拉力做的功是总功 W总=W=2 970 J 斜面的机械效率 =100%=100%=50.5%第 26 页 【解析】先计算有用功,再计算总功,最后计算机械效率。13.(1)【答案】有用功W有Gh400 N10 m4000 J 额外功W额G动h100 N10 m1000 J (2)【答案】由于总功W总W有W额4000 J1000 J5000 J 故机械效率 80%(3)【答案】提升四箱建材时总功W总W有W额44000 J1000 J17000 J 将重物匀速提升至 10 m 高处所需时间t 25 s 那么提升四箱建材的总功率P 680 W0.68 kW.故应选择型号为“220 V 0.8 kW的电动机才能使配置更为合理 14.(1)【答案】滑轮组绕线如下图 第 27 页 (2)【答案】100%80%15.(1)【答案】W有=Gh=1.2104 N6 m=7.2104 J W总=Fs=6103 N36 m=1.08105 J 【解析】知道物体重力和物体升高的距离,根据W=Gh求出有用功;(2)【答案】P=1.08104 W 【解析】知道物体升高的距离和绳子的段数,求出拉力移动的距离;知道拉力和拉力移动的距离,根据W=Fs求出总功;(3)【答案】不计绳重和摩擦:G动=3F-G物=36103 N-1.2104 N=6103 N =100%=75%第 28 页 【解析】知道有用功和总功,根据机械效率公式求出机械效率。(1)【答案】W有=f=3.6103 N1 m=3 600 J(1 分)W总=Fs=1 500 N3 m=4 500 J(1 分)=80%(1 分)或=80%16.(1)【答案】G=mg=60 kg10 N/kg=600 N 【解析】了物块的质量,利用重力的计算公式G=mg即可求解;(2)【答案】v绳=3v物=30.1 m/s=0.3 m/s P=Fv绳=50 N0.3 m/s=15 W P=Fv绳=50 N0.3 m/s=15 W 【解析】拉力的大小和物体的移动速度以及动滑轮上绳子的段数,根据公式P=Fv可求拉力的功率;(3)【答案】1 min=60 s s物=v物t=0.1 m/s60 s=6 m W=fs=120 N6 m=720 J 【解析】知道货箱的速度和运动的时间,根据s=vt可以求出货箱移动的距离,再求出货箱受到的摩擦力,然后根据W=fs求出做的功;第 29 页 (4)【答案】W有=fs=120 N6 m=720 J s绳=v绳t=0.3 m/s60 s=18 m W总=Fs绳=50 N18 m=900 J =W有/W总=720 J/900 J=80%【解析】摩擦力所做的功为有用功,用拉力乘以拉力移动距离计算总功,然后用有用功除以总功计算机械效率。17.(1)【答案】如下图。【解析】因为s=nh,所以n=3,即动滑轮上绳子段数是 3 段,并且图中有两个定滑轮，一个动滑轮，且人在地面上用力，因此绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕。(2)【答案】90 W 【解析】因为W总=Fs=600 N1.5 m=900 J,所以P=90 W。(3)【答案】126 kg 【解析】由=得 第 30 页 G=nF=70%3600 N=1 260 N,m=126 kg。18.(1)【答案】缓慢 【解析】为保证钩码受力平衡，应使其缓慢上升；(2)【答案】78.4%【解析】机械效率W有/W总(4 N0.05 m)(1.7 N0.15 m)78.4%；(3)【答案】2.4 【解析】从图中可读出弹簧测力计的示数为2.4 N，有用功W有Fs6 N0.05 m0.3 J；(4)【答案】物重或钩码重 【解析】由此实验可以看出，滑轮组的机械效率与物重或钩码重有关。19.(1)【答案】匀速(匀速直线)【解析】应匀速拉动测力计，应用二力平衡条件，方便算出对绳子的拉力；(2)【答案】乙 【解析】观察第 2 组数据可知，钩码上升高度 第 31 页 0.1 m 时，绳端移动距离 0.4 m，因此动滑轮上有 4 股绳子，故是用乙图所示装置实验；(3)【答案】越低 (4)【答案】0.3 83.3%【解析】由第 1 组数据可知，该组用的是甲图所示装置，动滑轮上有 3 股绳子，因此s=3h=0.3 m，=100%=83.3%。(5)【答案】提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高 20.(1)【答案】改变接触面的粗糙程度 (2)【答案】6 58.3%(3)【答案】斜面的粗糙程度越大(或小)，斜面的机械效率越低(或高).(4)【答案】没有控制接触面的粗糙程度相同 (5)【答案】省力 21.(1)【答案】斜面的倾斜程度 20%(2)【答案】高 斜面的倾斜程度 22.第 32 页(1)【答案】0.4 0.8 50%(2)【答案】缓 陡 (3)【答案】小于