【培优练习】《机械效率》（物理沪科八年级全一册）.docx

机械效率培优练习 1小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，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，则杠杆的机械效率= （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，若不计转轴O处摩擦，则：F F， （以上均选填“”“=”或“”）。（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，设此时弹簧测力计的示数为F，杠杆的机械效率为，若不计转轴O处的摩擦，则：F F， （以上均选填“”“=”或“”）。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；（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，体重为500N的小熊竖直向下拉绳，还能用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1（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为2，已知1：2=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。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3104N，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m1=2102kg的物体以v=0.5m/s的速度匀速上升时，卷扬机的输出功率P1=1.1kW求此时滑轮组的机械效率；（3）当起重机吊起质量m2=3102kg的物体仍以v=0.5m/s的速度匀速上升时，求卷扬机的输出功率P2。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：=100%66.7%；（1）若增加钩码的重量，重复实验，则有用功增大，根据=100%，则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FF；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，根据=100%，所以机械效率变大，即；（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，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即FF；由于有用功和额外功均不变，则总功也不变，根据=100%，故机械效率不变，即=。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：=100%=80%；（2）若不计绳重及摩擦，则拉力F=（G物+G动）得G物=3FG物=3500N1200=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=21200N=2400N，对地面的压强是：p=4104Pa；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4104Pa。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，1=50%，通过滑轮组拉动水平面上的物体，则有用功：W有用1=f1s，由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则额外功：W额外=G动s，则总功：W总1=W有用1+W额外=f1s+G动s，所以，1=50%，解得动滑轮重：G动=100N；当2=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：2=75%，解得此时的摩擦力：f2=300N；则滑轮组的有用功率：P有=f2v=300N0.1m/s=30W；（3）由图可知，n=3，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当f3=1500N时，拉动物体需要的拉力：F3=（f3+G动）=（1500N+100N）533N，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；因为有4段绳子，所以绳子上升的速度为：v绳=4v物=41m/s=4m/s；（2）因为有4段绳子，所以绳子运动距离s=4h=43m=12m；放绳子的有用功：W有用=Gh=160N3m=480J；放绳子的总功：W总=Fs=50N12m=600J；滑轮组的效率：1=100%=100%=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=（G动+G）可得，动滑轮重力：G动=4FG=450N160N=40N；已知1：2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为：2=1=80%=60%；物体完全浸没水中后，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：2=60%，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=F拉物+G动，则人对绳子的拉力：F绳=（F拉物+G动）=（60N+40N）=25N，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：G人=m人g=50kg10N/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1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gAB=G起重机（FC+CD），即：m货10N/kg1m=3104N（1m+1m），解得：m货=4.5103kg；（2）设提起重物的时间为t，此时滑轮组的机械效率：=100%=100%=100%90.9%；（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，F=550N，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，F=（G+G动），G动=4FG=4550N2102kg10N/kg=200N，当提起质量为m2物体的时钢绳自由端拉力：F=（G+G动）=（3102kg10N/kg+200N）=800N，此时卷扬机的输出功率：P2=F4v=8