【培优练习】《机械效率》(物理沪科八年级全一册)

1、机械效率培优练习1 小明用如图所示的实验装置研究 钩码挂在铁质杠杆上， 弹簧测力计作用于 升的高度为 h=0.2m，弹簧测力计的示数为 效率n(结果保留一位小数)。(1)_ 若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率将 _ (选填 变大”、变小”或不变”)；(2)_若钩码的重量不变，将钩码悬挂点移动到 Q 点，仍将钩码匀速提升 h 的高度，设 此时弹簧测力计的示数为 F,杠杆机械效率为n,若不计转轴 0 处摩擦，则：F_F,n _n(以上均选填、” “或N”)。(3)若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升 h 的高度，设F,杠杆的机械效率为n/若不计转轴 0 处的摩擦，则

2、：F_F,n(以上均选填 ” “或N”)。2.如图所示，小明用 500N 竖直向下的拉力 F 能匀速提起一箱重 1200N 的货物，已知 货物的底面积是 300cm2,小明的体重为 600N，不计绳重和摩擦。求：(1) 此时滑轮组的机械效率；杠杆的机械效率”。实验时，将总重为 G=100N 的P 点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上F=50N，其移动的距离为 s=0.6m，则杠杆的机械此时弹簧测力计的示数为(2) 动滑轮的重力；(3) 若小明改用最大拉力(绳子没有断裂)提两箱相同的货物，结果没有把货物提起来，此时货物对地面的压强为多少？(两箱货物竖直叠放，与地面接触面积仍为300cm2)3

3、小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 100N 开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：（1） 由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N 时，滑轮组机械效率是多大？（2） 当滑轮组的机械效率为 75%，物体以 0.1m/s 的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？（3）当物体与地面的摩擦力为 1500N 时,此滑轮组拉动物体吗？用计算结果说明。4.如图是工人将重 160N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距

4、离为 3m ,用时 3s,工人的拉力为 50N，工人质量为 50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）（1）求工人放绳的速度。（2）求滑轮组的效率n（3） 如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为n,已知n:n=4: 3 （物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg ）。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。体重为 500N 的小熊竖直向下拉绳，还能用4/（*）100?5.如图甲是一副小型起重机吊起货物的图片，货物挂在动滑轮的下端，绳子的自由端通过放置在起重机上的卷扬机竖直向上拉动，最右端时为了防止吊起货物时起重机向左倾倒而挂的配重。起重机吊起重物时主要结

5、构可简化成如图乙所示。已知AB、CD、DE 水平且长度为 1m， BC 段的水平距离 CF 也为 1m,前轮与地的接触点在 B 点的正下方，后轮与地 的接触点在 D 点的正下方。起重机的自重(含配重)为3X104N，重心在 CD 中点。起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计，g 取 10N/kg。(1)为使起重机吊起货物时不发生倾倒，求起重机最多能吊起货物的质量m;(2) 当起重机吊起质量 m!=2X102kg 的物体以 v=0.5m/s 的速度匀速上升时，卷扬机的输出功率 Pi=1.1kW 求此时滑轮组的机械效率n；(3) 当起重机吊起质量 m2=3X102kg 的物体仍以 v=0.5m/

6、s 的速度匀速上升时，求卷扬机的输出功率 P2。甲乙答案和解析1.【解答】解：G=100N 的钩码挂在铁质杠杆上，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为 h=0.2m，弹簧测力计的示数为 F=50N，其移动的距离为 s=0.6m,杠杆的机械效率：n厂x100%#66.7%;(1) 若增加钩码的重量，重复实验，则有用功增大，根据杠杆的机械效率将变大；(2)根据原图可知，将钩码移动到 Q 点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即 F F;将钩码移至 Q 点，提升相同高度，由 W有=Gh，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距 离不同，如下图 1 所示：钩码

7、悬挂点移动到 Q 点时测力计上升的高度小，若不计转轴O 处摩擦，克服杠杆的自重做的额外功小些，(3)根据原图示可知，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q 点时，阻力和阻力n= -行i,.x100%，则根据W有n= -ni,x100%，所以机械效率变大，即n n；图臂都不变，动力臂减小，由FJL1=F2L2可知，动力将增大，即 F F;由于有用功和额外功均不变，则总功也不变，根据n二x100%，故机械效W有钟额外率不变，即n=n故答案为：66.7% ; (1)变大；(2);( 3);=。2.【解答】解:(1) 再由图可知，n=3 ,则此起重机的机械效率为：n二=：=；=：=_x100%=80%

8、；训总 陀3Fh 3F 3X500N(2)若不计绳重及摩擦，则拉力 F= (G物+G动)得3G物=3F-G物=3x500N-1200=300N;(1)该货物静止在水平地面上时，对地面的压力等于其重力，F=2x1200N=2400N ,对地面的压强是：p= = -1=4x104pa；s2X300X 10_4rn2答：(1)此时滑轮组的机械效率为80%; (2)动滑轮的重力为 300N ; (3)对地面的压强是 4x104p&3.解答】解:(1)由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是 50%;(2) 当 f1=100N 时，叩=50% ,通过滑轮组拉动水平面上的物体，

9、则有用功：W有用仟彳侣，由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则额外功：则总功：W总1=W有用1+W额外=f1s+G动s,W额外=G动s,所以，nJ 有用 3 二珀- MN =50%,W总1 f s+G动s珀+G动100N+G动解得动滑轮重：G动=100N ;当n=75%时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，此时滑轮组的机械效率：嗝有用 2f25f2 n2=75%,2卩t.=.肓I:.Jl解得此时的摩擦力：f2=300N ；则滑轮组的有用功率：W 有用 2 f pP有= =f2V=300Nx0.1m/s=30W;t t(3) 由图可知，n=3 ,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当f3=1500N 时，拉动

10、物体需要的拉力：F3=(f3+G动)=(1500N+100N ) 533N ,33小熊的重力为 500N，根据力的作用是相互的，所以小熊给绳子的最大拉力等于其重力为 500N，小于 533N，故不能用此滑轮组拉动物体。答：(1)由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N 时，滑轮组机械效率是 50% ;(2)当滑轮组的机械效率为75%，物体以 0.1m/s 的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是 30W;(3)当物体与地面的摩擦力为1500N 时，体重为 500N 的小熊竖直向下拉绳，不能用 此滑轮组拉动物体。4.【解答】解:(1)物体下降速度为：v=1m/s ;t 3s因为有 4 段绳子，所以

11、绳子上升的速度为：v绳=4v物=4x1m/s=4m/s;(2)因为有 4 段绳子，所以绳子运动距离s=4h=4x3m=12m ;放绳子的有用功： W有用=Gh=160Nx3m=480J;放绳子的总功： W总=Fs=50Nx12m=600J ;滑轮组的效率：n=fx100%=：x100%=80% ；(3)物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由 F=2_ ( G动+G)可得，动滑轮重力：G动=4F - G=4x50N - 160N=40N ;n已知 m: n=4 : 3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为：n=n=x80%=60% ；44物体完全

12、浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率：肿有用=F拉物h =吒物=60%,留总F拉物h+G动h F拉物+40N，解得 F拉物=60N ;完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4 段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得： 4F绳=卩拉物+G动，则人对绳子的拉力：F绳=一 (F拉物+G动)= (60N+40N) =25N ,44因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ;人的重力为：GA=m人g=50kgx10N/kg=500N,对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖

13、直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力：F支=G人+F绳=500N +25N=525N。因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N。答：(1)工人放绳的速度为 4m/s。(2) 滑轮组的效率n为 80%;(3)求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力为525N。5.【解答】解:(1)由乙图起重机相当于一个杠杆，如图所示：，根据杠杆的平衡条件： m货gXAB=G起重机X(FC+2_CD),2即：m货X10N/kgX1m=3X104NX(lm+X1m)2解得：m货=4.5X10kg ；(2) 设提起重物的时间为 t,此时滑轮组的机械效率：一 X 100% X 100%=_- X 100% 90.9% ;W总PtL IX 1 03WX t(2)提起质量 m1物体时，由甲图可知通过动滑轮绳子的段数n=4 ,钢绳自由端速度 VF=4V,P1=F4V,_P1 1. IX 1 o3wF=-=|=550N ,4v CL4起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计，提起质量 m1物体时，卩=丄X(G+G动),42G动=4F-G=4 X 550N-2X10 kg X 10N/kg=200N,当提起质量为 m2物体的时钢绳自由端拉力：2F = X(G+G动)=X(3X10 kgX10N/kg +200N)=800N, 44此时卷扬机的输出功率：P2=