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【创新方案】高中物理第1章第4节人与机械课下作业综合提升鲁科版必修21.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.机械不可以在小于额定功率的状态下长时间工作解析:人类使用机械的目的,就是为了用它来代替人力做功,甚至完成超越人力的工作,所以A错误,B正确;机械的实际功率可以小于额定功率,但不能长时间大于额定功率,C、D错误。答案:B2.使用机械做功时()A.额外功少,机械效率就高B.有用功多,机械效率就高C.总功多,机械效率就高D.有用功占总功比例大,机械效率就高解析:由η=eq\f(W有用,W总),W总=W有用+W额外可知:W额外小,W有用可能更小,其机械效率不一定高,A错误;W有用多,W额外可能更多,其机械效率不一定高,B错误;W总多,W有用可能小,其机械效率不一定高,C错误;有用功占总功的比例越大,其机械效率越高,故正确答案为D。答案:D3.已知甲机器的机械效率是65%,乙机器的机械效率是80%,那么下列说法中正确的是()A.甲机器一定比乙机器省力B.甲机器一定比乙机器省距离C.甲机器做的有用功一定比乙机器多D.以上说法都不对解析:甲机器的机械效率比乙机器的机械效率低,只能说明在总功一定的情况下,乙机器做的有用功要比甲机器做的有用功多,故C错;只知道机器的机械效率不能说明机器是省力还是省距离,故A、B错误,本题选D。答案:D4.在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=eq\f(人数×路程,消耗能量)。一个人骑电动自行车,消耗10MJ(106J)的能量可行驶30km,一辆载有4人的普通轿车,消耗320MJ的能量可行驶10km,则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是()A.6∶1 B.12∶5C.24∶1 D.48∶7解析:由题中公式得:电动自行车的客运效率=1×eq\f(30×103,10×106),普通轿车的客运效率=eq\f(4×10×103,320×106),二者之比为24∶1,C正确。答案:C5.如图1所示,不计任何摩擦,分别用定滑轮、动滑轮、滑轮组把同一个物体匀速升到同一高度,其中机械效率最高的是()A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.无法确定解析:使用动滑轮和滑轮组提升物体,都需要克服滑轮自重而做功,图1所做的额外功多;而使用定滑轮不需克服滑轮自重做功,故A项正确。答案:A6.如图2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()A.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 图2D.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:B7.一个人用10N的拉力,沿长为4m的固定斜面将重为16N的物体匀速地拉上高为2m的斜面顶端,该斜面的机械效率η及斜面对物体的摩擦力f的大小分别为()A.η=50%,f=8N B.η=50%,f=2NC.η=80%,f=8N D.η=80%,f=2N解析:斜面的机械效率η=eq\f(W有用,W总)=eq\f(Gh,Fl)=eq\f(16×2,10×4)×100%=80%;由力的平衡条件得:F-Geq\f(h,l)-f=0,所以f=F-Geq\f(h,l)=(10-16×eq\f(2,4))N=2N;故选D。答案:D8.如图3所示,工人用滑轮组提升重物,在10s内将质量为100kg的物体匀速提升2m,已知工人向下的拉力为480N,下列说法中正确的是(g取9.8m/s2)()A.绳子的自由端被拉下8mB.工人所做的有用功是28800JC.工人做功的功率是196WD.滑轮组的机械效率为68% 图3解析:由动力通过的距离s与动滑轮通过的距离s0之间的关系s=ns0(n为承重的绳子股数),由图可知,s=ns0=3×2m=6m,故A错;W有用=Gs0=100×9.8×2J=1960J,W总=Fs=480×6J=2880J,工人做功的功率为总功率,则P总=eq\f(W总,t)=eq\f(2880,10)W=288W,机械效率为η=eq\f(W有用,W总)=eq\f(1960,2880)×100%≈68%。故D正确,B、C错。答案:D9.如图4所示,工人用240N的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸,用10min将绳子拉下60m,已知小船重1.8×104N,小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍,求:(1)工人拉绳时做功的功率; 图4(2)此装置的机械效率。解析:(1)工人拉绳时做功的功率P1=eq\f(W1,t)=eq\f(Fs,t)=eq\f(240×60,10×60)W=24W。(2)小船靠岸时的有用功率P2=eq\f(W2,t)=eq\f(μGs,t)=eq\f(0.01×1.8×104×60,10×60)W=18W此装置的机械效率η=eq\f(P2,P1)=75%。答案:(1)24W(2)75%10.小明学过机械效率后,提出了一个问题:“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系?”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物体的探究实验,如图5所示,并记录实验数据如表所示。 图5实验次数斜面的倾斜程度物体的重力G/N物体上升高度h/m沿斜面向上的拉力F/N物体移动的距离s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率η1较缓5.00.11.60.50.50.862.5%2较陡5.00.152.20.50.751.168.2%3最陡5.00.253.10.5(1)第三次实验填入表格中的数据:有用功为_______J,总功为________J,机械效率为________;(2)通过对上述实验数据的分析,你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是:斜面越陡,越________;(3)通过对上述实验数据的分析,你对斜面的机械效率问题可获得的初步结论是:________________;(4)如果小明想要探究斜面的机械效率与物重的关系,实验时应控制哪些条件不变?解析:(1)W有用=Gh=5.0×0.25J=1.25JW总=Fs=3.1×0.5J=1.55Jη=eq\f(W有用,W总)=eq\f(1.25J,1.55J)×100%=80.6%(2)由表中斜面的倾斜程度越陡所用的拉力越大,可得出斜面越陡越费力的结论。(3)由表中在物体重力不变的情况下,斜面的倾斜程度越陡,机械效率越高,可得出在其他条件
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