高中物理鲁科版第一章功和功率4人与机械 2023版学业分层测评4

学业分层测评(四)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是()A．现在机械的机械效率小于1，将来有可能出现新的机械，其效率突破1B．功率的大小与机械效率的大小无关C．机械效率越大，说明有用功率越大D．功率越大，机械效率越大【解析】机械在做功的过程中，由于W总＝W有用＋W额外，所以W有用永远不可能大于W总，因此机械效率不可能大于1，故A错误．功率和机械效率是两个不同的物理量，功率是表示做功快慢的物理量，机械效率是表示对总能量利用率大小的物理量，两者没有必然联系，故B正确，D错误．机械效率越大，说明有用功率在总功率中占的比重越大，并不能说明有用功率越大，有可能是额外功率变小了，故C错误．【答案】B2．在建筑工地上，需要把一车水泥运到楼顶，如果工人用手搬运，需要8名工人连续工作4小时才能搬完．但如果采用吊车搬运，只需1名工人工作1小时就能搬完．这件事说明了()【导学号：45732023】A．使用机械能够省功B．使用机械可以提高工作效率C．工人用手搬运时，克服水泥重力做功多D．吊车克服水泥重力做功多【解析】使用任何机械都不省功，但可以提高工作效率，选项A错误，选项B正确；水泥质量相同，上升高度相同，所以两种情况克服重力做功相同．C、D选项均错误．【答案】B3．下列说法正确的是()A．机械只能在额定功率下工作B．功率越大，机械效率越大C．功率的大小与机械效率的大小无关D．随着科技的发展，机械效率有可能达到100%【解析】机械实际工作的功率可以小于或等于额定功率，A错；功率与机械效率无必然联系，B错，C对；克服额外阻力而做的无用功总是存在的，故机械效率不可能达到100%，D错．【答案】C4．采取下列措施，可以提高机械效率的是()A．有用功一定，增大总功B．总功一定，增大额外功C．有用功一定，减少额外功D．额外功一定，减少总功【解析】由η＝eq\f(W有用,W总)，W总＝W有用＋W额外知，W有用一定，减少额外功，总功也相应减小，选项C正确．【答案】C5．(多选)关于人与机械，下列说法中正确的是 ()A．机械只能承担人类可以完成的工作B．机械能够承担某些人类无法直接完成的工作C．机械可以在超过额定功率的状态下长时间工作D．机械可以在小于额定功率的状态下长时间工作【解析】机械可以完成某些人类无法完成的工作．A错误，B正确；机械不可以在超过额定功率下长时间工作，所以C错误，D正确．【答案】BD6．如图1­4­6所示，在相同的时间里，用力F甲、F乙把等重的物体提升相同的高度，乙的动滑轮比甲重(忽略绳重和摩擦)，比较它们的机械效率η甲、η乙和两力做功的功率P甲、P乙，则()【导学号：45732023】图1­4­6A．η甲>η乙，P甲>P乙 B．η甲>η乙，P甲<P乙C．η甲<η乙，P甲>P乙 D．η甲<η乙，P甲<P乙【解析】本题中有用功相同，但乙的动滑轮比甲重，所以乙的额外功大，由η＝eq\f(W有用,W有用＋W额外)可知η甲>η乙；又因为在相同的时间内提升相同的高度，即P有用＝eq\f(W有用,t)＝eq\f(mgh,t)相同，由η＝eq\f(P有用,P总)⇒P总＝eq\f(P有用,η)，而η甲>η乙，所以P甲<P乙．【答案】B7．一滑轮组，不计绳子与滑轮间及所有滑轮的轮轴之间的摩擦，用它提升一重为G的货物时其机械效率为80%，则用此滑轮组来提升一重为2G的货物时，其机械效率将()A．大于80% B．等于80%C．小于80% D．无法确定【解析】设当提升重为G的货物时有用功为W有用，额外功为W额外，则有η＝eq\f(W有用,W有用＋W额外)＝80%；当提升重为2G的货物时有用功为2W有用，额外功保持不变，仍为W额外，所以有η′＝eq\f(2W有用,2W有用＋W额外)>80%.故选项A正确．【答案】A8．水能不产生污染物，是一种清洁能源．位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流量达每秒6000m3，而且一年四季流量稳定，瀑布落差50m，若利用这一资源发电，设其效率为50%，请估算发电机的输出功率．(g取10m/s2)【解析】每秒钟流下的水的质量m＝ρV＝1×103×6000kg＝6×106kg每秒钟水减少的重力势能Ep＝mgh＝6×106×10×50J＝3×109J设发电机的输出功率为P，则有Epη＝Pt解得P＝3×109×50%W＝×109W.【答案】×109W[能力提升]9．缆车的总质量为2t，用额定功率为100kW的电动机牵引，在倾角为θ＝53°的轨道上由静止向上运动，设电动机在额定功率下工作，电动机的效率为85%，缆车所受摩擦力大小为其重力的倍．缆车可达到的最大速度为(sin53°＝，g取10m/s2)()【导学号：45732023】A．5m/s B．6m/sC．85m/s D．100m/s【解析】缆车在倾斜的轨道上运动．当牵引力F等于阻力时，缆车达到最大速度，而缆车的阻力等于重力沿轨道向下的分力Gsinθ与摩擦力f的合力．即F＝mgsin53°＋f ①f＝ ②P额×85%＝F·vm ③①②③联立得vm＝5m/s故A选项正确．【答案】A10.(多选)如图1­4­7所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中()图1­4­7A．绳子自由端被拉下3mB．做的有用功是800JC．拉力F的功率是80WD．滑轮组的机械效率是80%【解析】该滑轮组是由两段绳子承担物体的重力，即s＝2h＝2×1m＝2m．有用功W有用＝Gh＝800N×1m＝800J，总功W总＝Fs＝500×2J＝1000J拉力的功率P＝eq\f(W总,t)＝eq\f(1000J,10s)＝100W，滑轮组的机械效率η＝eq\f(W有用,W总)＝eq\f(800J,1000J)×100%＝80%.由此可知，选项B、D正确．【答案】BD11．如图1­4­8所示，某工人用滑轮组往3m高的平台上运送沙土，已知沙土的质量为40kg，箱子与动滑轮共重100N，不计绳重和摩擦，工人匀速拉动绳索．则此过程中工人做的有用功是多少？此滑轮组的机械效率多大？(g取10m/s2)【导学号：45732023】图1­4­8【解析】工人做的有用功就是克服沙土重力所做的功：W有用＝mgh＝40×10×3J＝1200J.工人做的总功就是克服沙土、箱子和动滑轮总重力所做的功：W总＝(mg＋G)h＝(40×10＋100)×3J＝1500J机械效率为η＝eq\f(W有用,W总)＝eq\f(1200J,1500J)×100%＝80%.【答案】1200J80%12．如图1­4­9所示，重为100N的物体G在大小为12N的拉力F作用下，在水平方向匀速移动了2m，弹簧测力计示数为5N．试求滑轮的机械效率．图1­4­9【解析】依题图知，拉力F移动的距离为s2＝eq\f(1,2)s1＝e