习题2：功与机械效率

功与机械效率课后练习（上）如图所示，物体A所受重力为200N，绳重和摩擦力不计，当分别沿力F1和F2的方向匀速提起物体A时，则F1等于F2（选填“大于”、“小于”或“等于”），若10s内A物体被匀速提升4m，则拉力F1所做的功为800J，功率为80W，如果把这个滑轮改成动滑轮匀速竖直提升同样的重物，则机械效率将减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）。如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（）A．人拉绳做功的功率为75W B． 滑轮组的机械效率为80%C．绳子自由端移动的速度为m/s D． 动滑轮重为100N某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．甲图省力，机械效率甲图大 B． 甲图省力，机械效率一样大C．乙图省力，机械效率一样大 D． 乙图省力，机械效率乙图大甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是（）A．若G1=G2，拉力做的额外功相同B．若G1=G2，拉力做的总功相同C．若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟，质量为2t。2022年4月，一男子钻到钟下玩耍，其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断，该男子被困于钟内。闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮组、站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，该男子趁机从钟下爬出脱困。(g取10N/kg)问：（1）消防员们站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，请画出最省力的绳子绕法。（2）消防员们在绳子自由端共施加4000N的力，使铜钟在1min内匀速缓慢上升60cm，请计算绳子自由端拉力做功的功率。（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。动滑轮重G动／N物重G／N钩码上升高度h／m动力F／N动力作用点移动距离s／m滑轮组的机械效率11%22%342(1)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。(2)将表格中的数据补充完整。(3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与_________和_________有关。(4)第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为s，则动力的功率为_________W。如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（）A．45N、50%B．45N、75%C．60N、50%D．60N、75%（多选）如图所示，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s，若物重为G，平面对物体的摩擦力为f。下列说法正确的是（）A．有用功的功率为fvB．拉力的功率为3FvC．装置的机械效率为D．额外功为（3F-f）s我们要通过实验测出图中甲和乙两个滑轮组的机械效率。请问：⑴甲、乙两个滑轮组哪个更省力些？。理由是什么？⑵两个滑轮组的机械效率会不会一样？。理由是什么？交流与评估是科学探究的一个重要环节。初三（1）班同学利用如图所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”的实验以后，进行了小组交流，下表是各小组的实验记录数据：实验小组钩码重G/N动滑轮G＇/N拉力F/N滑轮组的机械效率η/%1231415262请你对表中各小组的实验数据进行分析比较，回答下列问题：（1）实验中影响滑轮组机械效率的两个主要因素是、。（2）1、2两个小组的动滑轮重相同，提起的钩码重也相同，测出的滑轮组机械效率却不同，可能的一个原因是。（3）善于动脑的小聪滑轮组的机械效率与提升的高度是否有关，请你在该实验的基础上进行探究，写出实验方案。

机械效率（上）课后练习参考答案等于；800；80；减小详解：使用动滑轮不计绳重和摩擦力时，物体的重力G和拉力F相等，所以当分别沿力F1和F2的方向匀速提起物体A时F1=F2；不计绳重和摩擦力时拉力F做的功为W总=W有=Gh=200N×4m=800J；拉力F的功率=；把这个滑轮改成动滑轮时，在提升重物同时克服动滑轮重力做功，使额外功增加，所以机械效率减小。D详解：物体上升的速度v=0.1m/s，n=3，则绳子自由端移动的速度为v′=3v=3×0.1m/s=0.3m/s；C项正确；人拉绳做功的功率P=Fv′=250N×0.3m/s=75W，A项正确；滑轮组的机械效率：η=，B项正确；F=（G物+G轮），即250N=（600N+G动），G动=150N，D项错误。C详解：甲图由2段绳子承担动滑轮和重物，则F甲=（G+G动），乙图由3段绳子承担动滑轮和重物，则F乙=（G+G动），可见乙图更省力；两滑轮组提升的重物相同，做的有用功相同，若不计绳重和摩擦，都需克服动滑轮重力做额外功，即做的额外功也相同，则两滑轮组的总功相同，根据可知两滑轮组的机械效率相同。本题应选C。C详解：甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多，所以A错误；若G1=G2，把物体提升相同的高度，则甲乙所做的有用功相同，总功=有用功+额外功，所以乙做的总功大于甲做的总功，所以B错误；若G1=G2，甲和乙的有用功相同，而乙做的额外功多，甲做的额外功少，所以甲的机械效率大于乙的机械效率，C选项正确；用同一个滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，所以有用功在总功中的比值发生变化，所以机械效率发生变化，所以D错误。故选C。（1）如图所示（2）240W（3）%详解：（1）如图所示，重物由六段绳子承担；（2）铜钟上升60cm，即m，一共有6段绳子，所以拉力作用的位移s=×6=3.6m拉力做的功：W=Fs=4000N×3.6m=×104J，拉力的功率P=W/t=×104J/60s=240W；（3）W有=Gh=20000N×0.6m=×104J，机械效率η=。(1)如图所示(2)%(3)变大；物重；摩擦(4)详解：本题综合考查测滑轮组的机械效率及滑轮组中力与距离的关系。由表中的s=3h可以推断出有三段绳子承担动滑轮和重物，根据“奇动偶定”的法则完成滑轮组的绕绳连线；由表中数据可以计算出第3次实验时滑轮组的机械效率为：======％；当提升重物增加时，拉绳的力将变大，绳与滑轮间的压力增大，则绳与滑轮间的摩擦力也将会变大，因此，除克服动滑轮重所做的额外功一定外，其它额外功也将变大，由此可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与物重和摩擦均有关。第一次实验中，动力为N，钩码上升0.1m，重力的作用点移动距离0.3m，功率P=N×0.3m/s=W。B详解：本题考查的是机械效率的计算。根据题意可以知道物体的重力没有做功，以地面为参照物，物体做匀速直线运动，根据二力平衡可以知道A处的拉力为45N，机械效率。正确选项为B。ABD详解：分析图可知，拉力F做的功为总功，物体A克服摩擦做的功为有用功，该过程做的有用功功率为W有=fv，故A正确；动滑轮上绳子的段数为3段，拉力F移动的速度为物体移动速度的3倍为3v，所以拉力做功的功率为P=F×3v=3Fv，故B正确；机械效率为η=，故C错误；动滑轮上绳子的段数为3段，总功W总=F×3s=3Fs，拉力做的额外功W额=W总-W有=3Fs-fs=（3F-f）s，故D正确。故选ABD。⑴乙；乙装置中吊起动滑轮绳子的股数多⑵不会；因为两装置所做的额外功不一样详解：甲滑轮组由三段绳子承担物重，即提起物体用的力就是物重的三分之一；乙滑轮组由四段绳子承担重物，即提起重物用的力为物重的四分之一；因为乙装置中吊起动滑轮绳子的股数多，故乙更省力；甲乙两个滑轮组提起的物重相同，但动滑轮个数不同，所以所做额外功不相等，因此机械效率不同。（1）钩码重；动滑轮重（2）绳子自由端未沿竖直方向匀速移动（3）用同一滑轮组提升同一重物，改变物体提升的高度并测出绳子自由端移动的距离，计算并比较归纳详解：（1）分析表中实验数据，根据实验数据找出影响滑轮组效率的因素：由3、4或5、6可以看出，钩码重相同，动滑轮越重，机械效率越低；由3、5或4、6可以看出，动滑轮重相同，钩码越重，机械效率越高；由此可知，影响滑轮组机械