中考物理总复习优化设计1.3.11第11课时简单机械机械效率

1、真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。第11课时简单机械机械效率一、考题集粹试做1.(2013·安徽,19)某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验,先用弹簧测力计测量钩码的重力G(如图甲),再按图乙所示连接方式组装好滑轮组,并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。(1)图甲中弹簧测力计的示数为 N。(2)图乙中,为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数,正确的是 (选填“A”或“B”)同学的方法。(3)按照正确的测量方法,测出拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F (选填“>”“<”或“=”)G3。(4)实

2、验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置,是为了 。2.(2011·安徽,18)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2,回答下列问题:(1)杠杆机械效率的表达式为=Gh1Fh2 。(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是: 。(3)若只将钩码的悬挂点

3、由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。3. (2010·安徽,5)现在地震时有发生,于是人们开始重视加固维修房屋,常常可以看到图示的场景。假如该工人通过滑轮把50kg的水泥缓缓提升4m到房顶,所用拉力约300N。该机械的效率约为 。4.(2010·安徽,8)如图所示,AOB为一机械设备的简化示意图,我们可以把它看成杠杆(自重不计),已知AO=2OB。固定O点,使OB处于水平位置,此时B端挂一重为40N的物体,要使杠杆不发生转动,至少需在A端施加F=20N的力,在图上画出此时力F的方向。5.(2014

4、83;安徽,14)工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处,假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N,则( )A.拉力所做的功为750JB.机械的效率为80%C.若用该动滑轮提升更重的货物,机械效率将保持不变D.若采用轻质滑轮完成原任务,机械效率将保持不变6.(2014·安徽,17)身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物。已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示。则( )A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400NB.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为49C.以O为支点,可计算出兄弟

5、二人承担的压力之比为95D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600N7.(2013·安徽,14)如图,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则( )A.动力臂增大,动力增大B.动力臂增大,动力减小C.动力臂减小,动力减小D.动力臂减小,动力增大8.(2012·安徽,17)如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率的表达式正确的是( )A.=GhfL

6、×100%B.=Gh(F-f)L×100%C.=Gh(F+f)L×100%D.=GhGh+fL×100%9.(2012·安徽,9)如图所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂L。二、考点考法集训1. (2013·天津)如图甲为用开瓶器开启瓶盖的情景,如图乙中关于该开瓶器使用时的杠杆示意图正确的是( )甲乙2.(2014·山东东营)皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点),另一手用力划桨。下列说法正确的是( )

7、A.为省力,可将用力划桨的手靠近支点B.为省力,可将用力划桨的手远离支点C.为省距离,可将用力划桨的手远离支点D.将用力划桨的手靠近支点,既能省力又能省距离3.(2014·四川达州)如图所示,用F为40N的拉力,通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍,滑轮组的机械效率是 ,拉力的功率是 W。4.如图甲所示,用弹簧测力计将重为3.9N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端,则物块所受拉力为 N,已知斜面的高为2m,长为4 m,则拉力做功为 J,斜面的机械效率为 。若用图乙所示装置匀速提升该重物上升0.5m,当其机械效

8、率与斜面相同时,竖直向上的拉力为 N,该过程所做的额外功为 J。5.(2014·江苏苏州)如图所示,在“测滑轮组机械效率”的实验中,若物体重6N。(1)实验时应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数如图所示,则滑轮组的机械效率是 。(2)若仅增加物体的重力(不计摩擦),该滑轮组的机械效率将 。6.小明在探究利用杠杆做功的实践活动中,将重G为15N的物体挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点,手竖直提起棒的另一端,用10N的拉力使物体在2s内缓慢匀速提升了0.1 m。如图所示(不计摩擦)。求:(1)重物上升的速度;(2)小明利用杠杆所做的有用功和杠杆

9、的机械效率;(3)长硬棒的重力。#一、考题集粹试做1.答案:(1)2(2)B(3)>(4)测量钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s解析:(1)由题图知,测力计的分度值为0.2N,所以其示数为2.0N;(2)为了正确测量滑轮组提升物体时的拉力,需在缓慢匀速提升时读数,B同学正确;(3)由图知,滑轮组由3段绳子承担物重,所以F=G3,但其成立的条件是不考虑机械自重和摩擦;若考虑的话拉力F大于G3;(4)为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离,从而计算有用功和总功,应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。2.答案:(1)Gh1Fh2×100%(2)杠杆的自重(3)变大解析:(1)有用功

10、为W有=Gh1,总功W总=Fh2,则机械效率的表达式=W有W总×100%=Gh1Fh2×100%;(2)有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定说明有用功一定,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力;(3)钩码的悬挂点在A点时,由杠杆的平衡条件得G·OA=F·OB;悬挂点移至C点时,由杠杆的平衡条件得G·OC=F·OB,经对比发现,由OA到OC力臂变大,所以拉力F也变大,如果仍使钩码提升相同的高度,那么杠杆提升的高度就会减小,额外功减小,因此杠杆

11、的机械效率变大。3.答案:83.3%解析:该装置为动滑轮,拉力移动的距离是物体升高高度的2倍,机械效率等于有用功除以总功,有用功等于物体上升的高度乘以物重,总功等于拉力乘以绳子自由端移动的距离;=W有用W总=GhFs=GhFnh=GnF=mg2F=50kg×10N/kg2×300N=83.3%。4.答案:20如图所示:解析:最长的力臂是从支点到力的作用点的连线,即OA,再利用杠杆平衡的条件计算;要使杠杆平衡,并用力最小,此力应垂直于OA,根据动力×动力臂=阻力×阻力臂,F×OA=40N×OB,所以F=20N。5.B解析:拉力移动的距离

12、为s=2h=2×3m=6 m,拉力做的总功为W总=Fs=250N×6m=1500J,故A错误;有用功W有用=Gh=400N×3m=1200J,滑轮组的机械效率为=W有用W总×100%=1200J1500J×100%=80%,故B正确;此题滑轮没有发生变化,所以在此过程中所做的额外功不变,由于物体的重力增加,所以有用功增大,由公式=W有用W总=W有用W有用+W额外可知,若用该动滑轮提升更重的货物,有用功在总功中所占的比值将增大,所以机械效率变大,故C错误;采用轻质滑轮完成原任务,额外功减小,由=W有用W总=W有用W有用+W额外可知,机械效率变大,

13、故D错误。6.A解析:以哥哥的肩A为支点,由F1L1=F2L2可知,弟弟对杠杆的支持力F1=G×OAAB=900N×0.8m0.8m+1m=400N,由于压力和支持力是一对相互作用力,因此弟弟承担的压力为400N,故A正确;以O为支点,由F1L1=F2L2可知,兄弟二人对杠杆支持力之比为F1F2=L2L1=OAOB=0.8m1m,由于压力和支持力是一对相互作用力,因此兄弟二人承担的压力之比为45或54,故B、C错误;以弟弟的肩B为支点,由F1L1=F2L2可知,哥哥对杠杆的支持力F1'=G×OBAB=900N×1m1m+0.8m=500N,由于压

14、力和支持力是一对相互作用力,因此哥哥承担的压力为500N,故D错误。7.D解析:在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一个竖直向下的动力时,动力臂最长;因此当动力沿虚线方向拉杠杆时,动力臂L1将变小,而阻力和阻力臂均不变,由F1L1=F2L2可知,动力F1将变大。8.D解析:斜面的高为h,物体的重力为G,有用功为W有用=Gh,斜面长为L,拉力为F,总功为W总=FL,则机械效率为=W有用W总=GhFL;而物体与斜面的摩擦力为f,额外功为W额外=fL,则总功为W总=W有用+W额外=Gh+fL,故机械效率为=W有用W总×100%=GhGh+fL×100%,故D正确。A选项是有用功与额

15、外功的比值,不是机械效率;B选项是有用功与有用功的比值,不是机械效率;C选项是有用功与(总功加上额外功)的比值,不是机械效率。9.答案:如图所示:解析:动滑轮的本质是(竖直拉绳子时)动力臂是阻力臂2倍的杠杆,使用时可以省一半的力,但是不能改变力的方向;动滑轮的支点O在绳子与边框的接触点上,动力F为绳子的拉力,方向向上,过支点O向动力作用线画垂线,就得到动力臂L。一、考点考法集训1.D解析:在使用开瓶器时,支点在最前端,而A、B图的支点错误;动力F1方向向上,而阻力F2方向向下,所以C错误,D正确。2.B解析:运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点),另一手用力划桨,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L

16、2可知,船桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;为省力,可将用力划桨的手远离支点,故A错误,B正确;为省距离,可将用力划桨的手靠近支点,但更费力,故C、D均错误。3.答案:75%48解析:摩擦力f=0.3G=0.3×300N=90N,滑轮组的机械效率:=W有用W总×100%=fs3Fs×100%=f3F×100%=90N3×40N×100%=75%;拉力移动速度v=3v物=3×0.4m/s=1.2 m/s,拉力的功率:P=Wt=Fst=Fv=40N×1.2m/s=48W。4.答案:2.610.475%1.7

17、0.65解析:在斜面中,拉力做功是总功,克服物重做功是有用功,克服物体与斜面的摩擦做功是额外功。拉力做的总功为W总=Fs=2.6N×4m=10.4J。克服物重做的有用功为W有用=Gh=3.9N×2m=7.8N。斜面的机械效率为=W有用W总×100%=7.8J10.4×100%=75%。若使用滑轮组提升物体时,=W有用W总×100%=GhFs×100%=G3F×100%=75%拉力F=G3×75%×100%=3.9N3×75%=1.73N利用滑轮组做的总功为W总'=F's'

18、=1.73N×0.5m×3=2.6J额定功为W额外=W总'×(1-)=2.6J×(1-75%)=0.65J。5.答案:(1)匀速83.3%(2)增大解析:(1)在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,这样弹簧测力计处于平衡状态,弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小;由图示滑轮组可知,承重绳子的有效股数:n=3,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为2.4N,W有=Gh=6N×0.1m=0.6J,由于重物有3段绳子承担,则绳子自由端移动的距离:s=3h=3×0.1m=0.3 m,总功:W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J,滑轮组机械效率:=W有W总×100%=0.6J0.72J×100%83.3%;(2)整个滑轮组保持不变,即额外功不变,因为对重物做的功为有用功,增加重物的重力,有用功增加,机械效率会增大。6.答案:(1)0.05m/s(2)1.5J75%(3)5N解析:(1)重物上升的速度v=ht=0.1m2s=0.05m/s;(2)有用功:W有用=Gh=15N×0.1m=1.5J;由题图可知:拉力移动距离