山东省乐陵市八年级物理下册 12.3机械效率 特殊情况导学案 （新版）新人教版-（新版）新人教版初中八年级下册物理学案

1、机械效率专题五 特殊情形的机械效率1如图所示，用滑轮组拉着重1000n的物体a沿水平地面以0.5m/s的速度匀速向左运动了6s，物体受到地面的摩擦力是200n，拉力f是125n，则（1）拉力f做的有用功为_j；（2）该滑轮组的机械效率为_；（3）拉力f的功率为_w。【答案】600j， 80%， 125w。【难易】较易【考点】功、功率、机械效率的计算【解析】（1）w有=fs=fv物t=200n×0.5m/s×6s=600j。（2）物体由两根绳子承担，拉力移动的距离s=2s，=w有/w总= fs/ f·2s= f/2f=200n/2×125n=80%（3）p

2、=fv绳=f·2v物=125n×2×0.5m/s=125w2如图所示，用滑轮组拉着重为600n的物体沿水平方向向右匀速移动了8m，拉力f做的功为1280j，(不计绳重和摩擦)。（1）拉力的大小为_n；（2）若动滑轮重为12n，机械效率为_。【答案】80n，92.5%【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】（1）拉力通过的距离：s=nh=2×8m=16m由w=fs得f=w/s=1280j/16m=80n（2）w额=g动·h=12n×8m=96j，w额=w总-w有=1280j-96j=1184j=w有/w总=1184

3、j/1280j=92.5%3如图所示，用一滑轮组拉着一只木块p沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4n，若每只滑轮重1n，忽略绳重与轴间的摩擦，则该滑轮组的机械效率为_，在2s内拉力f做的功为_j。【答案】80%；5【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】每只滑轮重1n，有2段绳子在拉木块，故拉力f=1/2（f物+g动）=1/2×（4n+1n）=2.5n，机械效率=w有/w总=f物·s物/f拉·s拉= 1/2×f物/f拉=0.5×4n÷2.5n=80% 2s内拉力移动距离s拉=2s木=

4、2v木t=2×0.5m/s×2s=2m，故拉力做功w拉=f拉·s拉=2.5n×2m=5j 4如图所示，用一滑轮拉着一只物体a沿竖直方向以0.4m/s的速度匀速向上运动，此时拉力f的大小为100n,物体a的重力为40n，忽略绳重与轴间的摩擦，则该滑轮组的机械效率为_，滑轮的重力为_n，滑轮移动的速度为_m/s，拉力的功率为_w。【答案】80%；20；0.2；20【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】=w有/w总=g物·h物/f拉·s拉= 2g物/f拉=40n×2÷100n=80% ，对动滑轮做

5、受力分析得2ga+g动=f拉，故g动=f拉-2ga=100n-2×40n=20n，v轮=1/2va=0.5×0.4m/s=0.2m/s，拉力的功率p=f拉·v轮=100n×0.2m/s=20w。5如图所示，用一滑轮拉着一只物体a沿竖直方向匀速向上运动10m，物体a的重力为30n，滑轮重力为15n，忽略绳重与轴间的摩擦，则拉力f的大小为_n，该滑轮的机械效率为_，拉力做的功为_j。【答案】75；80%；375。【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】 对动滑轮做受力分析得2ga+g动=f，故f =g动2ga=15n2×30n

6、=75n，=w有/w总=ga·h物/f拉·s拉= 2ga/f拉=30n×2÷75n=80% s拉=1/2sa=0.5×10m=5m，拉力f做的功w=f·s=75n×5m=375j。6如图所示，重为30n的物体a在拉力f=10n的作用下，以0.2m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动，此时物体a与地面间的摩擦力为4n，则拉力的功率p= _w，该装置的机械效率=_。【答案】10；80%。【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】v轮=1/2va=0.5×0.2m/s=0.1m/s，拉力的功率p=f拉

7、·v轮=10n×0.1m/s=10w。=w有/w总=fa·sa /f·s拉= 2fa/f=4n×2÷10n=80% 7如图所示，物体a的质量m=10kg，在拉力f的作用下，物体a以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为15n，忽略滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长，此滑轮的机械效率为75%，则物体a与水平面间摩擦力f的大小为_n；拉力f的大小为_n；物体a运动5s的过程中，拉力f所做的功_j。【答案】15；40；20.【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】因为弹簧测力计示数

8、为15n，而同一段绳子的拉力相等，故f=15n；=w有/w总=fa·sa /f·s拉= 2fa/f=75% ，带入数值得f=40n；物体a运动5s的过程中，sa=vat=0.2m/s×5s=1m，拉力f所做的功w=f·s=f·0.5sa=40n×1m÷2=20j。8如图所示，滑轮组在拉力f1=45n的作用下，拉着物体a以3m/s的速度做匀速直线运动，绳子的伸长及滑轮的摩擦不计，拉力f1的功率为p1；用该滑轮组拉着物体b以1.5m/s的速度做匀速直线运动，所用拉力f2的功率为p2，滑轮组的机械效率为75%；已知p1：p2=3：

9、2，则物体b做匀速直线运动时受到的阻力为_ n。【答案】15n【难易】中等【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】根据滑轮组的结构，向右的拉力f1与向左的三段绳子拉力平衡，则f1的速度为3m/s÷3=1m/s，功率p1=f1v=45n×1m/s=45w，p1：p2=3：2，p2=2/3p1=2÷3×45w=30w，物体b的速度为1.5m/s，拉力f2的速度为1.5m/s÷3=0.5m/s，则拉力f2=p2/v=30w÷0.5m/s=60n，设拉力移动的距离为l，则阻力f移动的距离为3l，=w有/w总=3fl/f2l=75%，

10、带入数值，解得，阻力f=15n。9如图所示，用滑轮组拉重400n的物体a沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动，滑轮组的机械效率为80%。运动中物体a受到地面的摩擦阻力为200n，人对地面的压强为20000pa。不计绳重、滑轮摩擦，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。已知人于地的接触面积为300cm2，则绳子自由端受到的拉力的大小是_ n，人的重力为_ n，绳子自由端运动的速度是_ m/s，动滑轮重为_ n。【答案】125n，725n，0.04m/s，50n。【难易】中等【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】由p=f/

11、s得人对地面的压力f=ps=20000pa×300cm2=20000pa ×3×10-2m2=600n=w有/w总=fl/2f拉l=80%，带入数值，解得，f拉=125n。对人来说，重力=绳子的拉力对地面的压力，即g=f拉f压= 125n600n=725n。因为本装置中有一只是动滑轮，省一半的力，费一倍的距离，因此，绳子自由端移动的速度应为物体移动速度的2倍，即v绳=2v物=0.02m/s×2=0.04m/s人对绳子的拉力f拉=125n，则动滑轮的重g轮=2f拉-f=250n-200n=50n。10如图所示装置，重为100n的物体b，在足够深的水中匀速下

12、沉，通过滑轮组拉着中600n的物体a沿水平方向匀速运动，在4s内物体a移动了0.8m，已知b=5水，动滑轮重12n，不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦（取g=10n/kg）ab对绳的拉力是20nbb对绳的拉力的功率是16wca物体受摩擦力为148nd滑轮组的机械效率为90%。【答案】c【难易】较难【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】（1）由平衡条件可得：f拉b+f浮=gb，gb=bgvb=5水gvb=100n，f浮=水gvb，解得：f拉b=80n，a错；速度va=s/t=0.8m/4s=0.2m/s，vb=2va=0.4m/s，功率pb=f拉b·vb=80n×0.4

13、m/s=32w，b错；（2）2f拉b=f拉a+g动，g动=12n，f拉b=80n，解得：f拉a=148n，因为a做匀速直线运动，所以fa=f拉a=148n，c对；=w有/w总×100%=f拉a·s/f拉b·2s×100%=148n÷80n×2×100%=92.5%，d错。11如图所示装置，物体b放在水平桌面上，物体a通过滑轮组拉住物体b，此时物体b保持静止。小明用竖直向下大小为2n的力f1拉重为1n物体a时，物体b以0.06m/s的速度水平匀速向右运动；小明只用水平向左的拉力f2拉物体b时，物体a以0.3m/s的速度匀速上升

14、。不计轮重、绳重和轴摩擦，则下列判断正确的是a物体b受到的滑动摩擦力大小为6nb水平向左拉物体b时，拉力f2功率为1.2wc水平向左拉物体b时，拉力f2的大小为10nd用力f1竖直向下拉物体a时，物体a重力的功率为0.02w【答案】b【难易】较难【考点】受力分析；摩擦力、拉力、功率的计算；二力平衡条件的应用【解析】由滑轮组的结构看出，n=3，则s=3h；当保持静止时，b所受的摩擦力f =3ga=3n，a错误；当b水平匀速向右运动时，f=3（f1+ga）=3×（2n+1n）=9n；水平向左拉物体b时，f2-f=3ga；所以f2=3ga+f=3×1n+9n=12n，c错误；水平

15、向左拉物体b时， b的移动速度为vb=va/3=（0.3m/s）/3=0.1m/s；拉力f2功率为p2=f2×vb=12n×0.1m/s=1.2w，b正确；用力f1竖直向下拉物体a时，物体a重力的功率为pa=gav=1n×3×0.06m/s=0.18w；故d错误。此题应选b。12如图所示装置，物体b是密度为5×103kg/m3，体积为2dm3的金属块，它在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着重180n的物体a在水平面上匀速运动。当用一个水平向左的力f1拉物体a，使物体b在水中匀速上升（物体b未露出水面）时，拉力f1的功率p1，滑轮组的机械效率为1；把

16、物体把b换成密度是9 ×103kg/m3，体积是1.25dm3的金属块c后，使物体c在水中匀速上升（物体c未露出水面），用另一个水平向左的力f2拉物体a， 拉力f2的功率p2，在3s内使物体b匀速上升0.9m，此时滑轮组的机械效率为2。已知：两次拉力f1f2=1011。(不计绳重、滑轮组装置的摩擦及水中的阻力，g取10n/kg。)则ag动=10n b1 / 2=2 4/ 25cf =20n dp2=22w【答案】b【难易】较难【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】a、知道物体b的密度和体积，利用重力公式和密度公式求物体b的重力，再利用阿基米德原理求浸没在水中受到的浮力，由

17、题知，a匀速运动，不计绳重和摩擦，a受到的摩擦力f=（gb-f浮b+g动）/3，当用一个水平向左的力f1拉物体a，使物体b在水中匀速上升，f1-f=（gb-f浮b+g动）/3，可得f1=2f=(2/3)（80n+g动）；当把物体把b换成金属快c后，使物体c在水中匀速上升，f2-f=（gc-f浮c+g动），可得f2=（100n+g动）+f，由于f1：f2=10：11，即（80n+g动）：（180n+2g动）=10：11，可求动滑轮重；b、1=，2=，可求1：2；c、求出了动滑轮重，可求f=（gb-f浮b+g动）；d、在3s内使物体b匀速上升0.9m，求出物体b上升速度，则物体a的速度va=3vb

18、，求出f2，利用p=fv求p2解：a、物体b的重力：gb=bvbg=5×103kg/m3×2×10-3m3×10n/kg=100n，在水中受到的浮力：f浮b=水vbg=1×103kg/m3×2×10-3m3×10n/kg=20n，由题知，a匀速运动，不计绳重和摩擦，f=（gb-f浮b+g动）=（100n-20n+g动）=（80n+g动），当用一个水平向左的力f1拉物体a，使物体b在水中匀速上升，f1-f=（gb-f浮b+g动）=（100n-20n+g动）=（80n+g动），f1=2f=（80n+g动），1=把物体把

19、b换成金属快c后，使物体c在水中匀速上升，物体c的重力：gc=cvcg=9×103kg/m3×1.25×10-3m3×10n/kg=112.5n，在水中受到的浮力：f浮c=水vcg=1×103kg/m3×1.25×10-3m3×10n/kg=1.25n，f2-f=（gc-f浮c+g动）=（112.5n-11.25n+g动）=（100n+g动），f2=（100n+g动）+f=（100n+g动）+（80n+g动）=（180n+2g动），2=f1：f2=10：11，即（80n+g动）：（180n+2g动）=10：11，解

20、得：g动=20n，b、1=2=1：2=24：25，故b正确；c、f=（gb-f浮b+g动）=（100n-20n+g动）=（80n+g动）=（80n+20n）33.3n，故c错；d、在3s内使物体b匀速上升0.9m，vb=0.9m/3s=0.3m/s，物体a的速度：va=3vb=3×0.3m/s=0.9m/s，f2=（180n+2×20n）=220/3n，p2=f2va=220/3n×0.9m/s=66w，故d错故选b13如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，滑轮组下端挂有物体b，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体a相连。此时物体a在绳的水平拉力作用下向

21、左做匀速直线运动，此时测力计的示数为450n；在物体b下加挂重为60n的物体c后，用水平向右的力f拉动物体a使其沿水平桌面向右做匀速直线运动，此时物体b上升的速度大小为5cm/s。已知每个滑轮重均为50n，若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10n/kg，则下列说法中正确的是a物体a所受滑动摩擦力大小为100nb水平向右的力f的大小为400nc物体b所受重力为400nd拉力f做功的功率为63w【答案】d【难易】较难【考点】受力分析，滑轮组省力关系，功率的计算(1)当物体a向左做匀速直线运动，对定滑轮受力分析：450n=50n+2/3（50n+gb）即b的重力：gb=550n；则a物体所受摩擦力为f=f

22、=1/3（g轮+g动）=1/3（50n+550n）=200n（2）当用水平向右的力f拉动物体a使其沿水平桌面向右做匀速直线运动时对物体a受力分析得： f = f”+f=1/3（50n+60n+550n）+200n=420n；因为b上升的速度为0.05m/s，所以a的速度为va=3×0.05m/s=0.15m/s，p=fv=420n×0.15m/s=63w。14如图所示，用24n的水平拉力f拉滑轮，可以使重20n的物体a以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动。物体b重10n，弹簧测力计的示数为5n且不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确的是（多选）a

23、地面受到的摩擦力为7nb滑轮移动的速度为0.4m/s c水平拉力f的功率为4.8w d在2s内绳子对物体a所做的功为4.8j【答案】ad【难易】较难【考点】受力分析；摩擦力、拉力、功率的计算【解析】物体a受到向左的拉力等于地面的摩擦力f地加上b的摩擦力fb，又f左=1 /2 f=1/ 2 ×24n=12n，而fb=5n，所以f地=f左-fb=12n-5n=7n，故a正确；滑轮移动的速度v轮=1 /2 v物=1 /2 ×0.2m/s=0.1m/s，故b错；拉力做功功率p=fv=24n×0.1m/s=2.4w，故c错；s=vt=0.2m/s×2s=0.4m，对a做功：w=f左s=12n×0.4m=4.8j，故d正确。此题应选ad。15如图所示，聪明爱玩的小亮将一个滑轮固定在竖直墙壁上，另一个固定在自己的滑板车上，用绳子将两个滑轮组装成滑轮组。小亮站在滑板车上拉动手中的绳子，他用10n的拉力在3s内，使自己和滑板车一