1、課堂訓(xùn)練(17)機(jī)械效率首先，選擇題1.下面關(guān)于簡(jiǎn)單機(jī)械在實(shí)際應(yīng)用中的說法是正確的()A.指甲鉗是既省力又省電的機(jī)器B.天車不省力，但能改變力的方向C.滑輪組節(jié)省人力、距離和功率D.斜面的機(jī)械效率可達(dá)100%2.如圖10-1所示，相同的重量由兩個(gè)裝置以恒定的速度提升。如果不管摩擦力和繩索重量如何，每個(gè)滑輪都具有相同的重量和較輕的比重，則以下陳述是正確的()圖10-1A.a省時(shí)省力，機(jī)械效率低。B. B .省力，機(jī)械效率低C.省時(shí)省力，機(jī)械效率更高。D. B省時(shí)省力，機(jī)械效率更高3.如圖10-2所示，小李用滑輪組以恒定速度舉起一個(gè)重量為600牛頓的物體。物體的上升速度是0.1米/秒，不管繩子的重

2、量和摩擦力如何，拉繩子的力是250牛頓。以下說法是正確的()圖10-2A.拉繩子做功的功率是75瓦。滑輪組的機(jī)械效率為60%C.繩索自由端的移動(dòng)速度為0.2米/秒。動(dòng)滑輪的重量為120牛頓4.如圖10-3所示，a中的力F1水平拉動(dòng)重量為g的物體a，并在水平路面上以恒定速度移動(dòng)s，滑輪組用于拉動(dòng)a并在同一路面上以恒定速度移動(dòng)s，拉力為F2(如圖b所示)。在此過程中，滑輪組()圖10-3A.總工作量為2sB.額外的工作是f1C.機(jī)械效率為d。額外工作為3F2s-F1s5.如圖10-4所示，重量為200牛頓的物體a被水平拉力f=50牛頓拉動(dòng)，沿水平地面勻速運(yùn)動(dòng)，物體a的運(yùn)動(dòng)速度為0.2米/秒，地面對(duì)

3、物體a的摩擦力為物體a重量的0.1倍圖10-4A.物體a在10秒內(nèi)克服物體a和地面之間的摩擦力所做的功是80焦耳B.在B.10秒中拉力F所做的功是100焦耳C.拉力f的功率是20瓦D.該裝置的機(jī)械效率為80%6.(多選)如圖10-5所示，一個(gè)重300牛頓的物體以0.2米/秒的速度沿水平地面勻速直線向左移動(dòng)10秒，滑輪組的機(jī)械效率為80%。在此過程中，以下說法是正確的()圖10-5A.繩索自由端的移動(dòng)距離為2米B.物體和地面之間的滑動(dòng)摩擦力是48牛頓C.拉力f的功率是12 WD.有用的功是120焦耳7.工人師傅使用圖10-6所示的兩種方法，將重量為300牛頓的貨物從圖示位置緩慢提升一定距離，F(xiàn)1

4、和F2始終處于垂直方向；在圖a中，ob=2oa，在圖b中，動(dòng)滑輪的重量為60 N，重物的提升速度為0.01米/秒.排除杠桿重量、繩索重量和摩擦力，以下陳述是正確的()圖10-6A.a和b都節(jié)省了一半的力量。從北緯150度開始，甲的F1逐漸增加模式乙的機(jī)械效率約為83.3%。模式F2的功率為3 W8.(多種選擇)在斜面上以恒定速度將一個(gè)5公斤重的物體拉到高處，如圖10-7所示。沿斜面向上的拉力為40 N，斜面長(zhǎng)2 m，高1 m。h直接舉起重物所做的功是有用的功。以下陳述是正確的(克需要10牛頓/千克) ()圖10-7A.物體只受重力、張力和摩擦力的影響B(tài).有用的功是50 JC.該斜率的機(jī)械效率為

5、62.5%D.物體的摩擦力是10牛頓第二，填空9.如圖10-8所示，當(dāng)一個(gè)1.5公斤重的物體以10 N的拉力F勻速上升0.5 m時(shí)，有效功為_ _ _ _ _ _ j，滑輪組的機(jī)械效率為_ _ _ _。如果提升物體的重力增加，滑輪組的機(jī)械效率將為_ _ _ _ _(選擇“較大”、“較小”或“不變”)。(不包括繩索重量和摩擦力，g為10牛頓/千克)圖10-810.如圖10-9所示，用40 N的力拉下繩索，使物體在5 s內(nèi)勻速上升0.3 m，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%，此時(shí)物體的重力為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ n，拉力為_ _ _ _ _ _ _ _ w，動(dòng)滑輪的重

6、力為_ _ _ _ _ _ _ _ n.(不包括)11.以恒定速度將一個(gè)重240牛頓的物體推到斜面頂部，人沿斜面向上的推力為120牛頓。如圖10-10所示，當(dāng)距離s=3m米，上升高度h=1.2m米時(shí)，人對(duì)物體所做的有效功為1，斜面的機(jī)械效率為1。如果斜面的傾斜角逐漸增大，斜面的機(jī)械效率將逐漸增大(可選的“增大”、“不變”或“減小”)。圖10-10三，實(shí)驗(yàn)探究題12.在探索滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，肖明用兩個(gè)滑輪組進(jìn)行了五次測(cè)量，用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)天車測(cè)量了前四組數(shù)據(jù)，用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)天車獲得了第五組數(shù)據(jù)。測(cè)量數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)頻率移動(dòng)滑輪重量g移動(dòng)/N材料重量G/N吊鉤代碼上升高度h/m力量F/

7、N動(dòng)態(tài)作用點(diǎn)的移動(dòng)距離s/m滑輪組的機(jī)械效率/%10.510.10.70.347.620.510.20.70.647.630.520.11.10.360.640.540.120.35140.10.5(1)根據(jù)前四組數(shù)據(jù)，請(qǐng)畫出圖10-11實(shí)驗(yàn)中滑輪組的繞繩方法。圖10-11(2)在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在垂直方向拉動(dòng)。(3)編號(hào)的數(shù)據(jù)。表中應(yīng)為_ _ _ _ _ _；根據(jù)圖B中彈簧測(cè)力計(jì)的指示，可以知道第3號(hào)的數(shù)據(jù)。應(yīng)為_ _ _ _ _ n。(4)從表中第1組和第2組的數(shù)據(jù)可以看出，同一滑輪組的機(jī)械效率與此無關(guān)。(5)從表中第3組和第4組的數(shù)據(jù)可以看出，同一滑輪組的機(jī)械效率與_ _ _ _ _

8、 _有關(guān)。(6)有些學(xué)生認(rèn)為：“機(jī)器省的力氣越少，它的機(jī)械效率就越高?！蹦阏J(rèn)為這個(gè)句子是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(請(qǐng)?zhí)顚憽罢_”或“錯(cuò)誤”)。你是通過小明收集的兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比分析來判斷的。(7)肖明發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，讀數(shù)是在拉的時(shí)候測(cè)得的，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不穩(wěn)定，所以讀數(shù)應(yīng)該是靜止的。你認(rèn)為他的想法是_ _ _ _ _ _ _ _(請(qǐng)?zhí)顚憽罢_”或“錯(cuò)誤”)，因?yàn)樗麤]有考慮到_ _ _ _ _ _ _ _對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。13.2017淮安小明在使用斜面搬運(yùn)物體的過程中提出了一個(gè)問題：“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有什么關(guān)系嗎？”為了解決這個(gè)問題，他通過在斜面上拉

9、動(dòng)物體來進(jìn)行探索(如圖10-12所示)，測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：圖10-12實(shí)驗(yàn)序列號(hào)傾斜斜坡斜角物體的重力G/N上升物體的高度h/m沿著斜坡拉F/N物體移動(dòng)距離s/m有用功w是/J總工作量w總計(jì)/J機(jī)械效率/%慢點(diǎn)。5.00.101.60.500.500.8063轉(zhuǎn)向。5.00.152.20.500.751.1068最陡5.00.253.10.501.55(1)當(dāng)一個(gè)物體沿斜面拉動(dòng)時(shí)，應(yīng)使其做_ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中拉力所做的有用功是_ _ _ _ _ _焦耳，機(jī)械效率是_ _ _ _ _ _(結(jié)果保持三個(gè)有效數(shù)字)。(3)通過對(duì)上述實(shí)

10、驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以看出斜面省力與斜面傾斜程度的關(guān)系是斜面越慢越_ _ _ _ _。(4)通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，關(guān)于斜面機(jī)械效率的初步結(jié)論是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _第四，計(jì)算問題14.以恒定的速度將一個(gè)質(zhì)量為0.4公斤的物體沿著斜坡從底部拉到頂部需要4秒鐘。斜坡長(zhǎng)度s=1m，高度h=0.2m。斜坡的機(jī)械效率為80%。尋求：(克取10牛頓/公斤)(1)物體的重力。(2)通

11、過拉力做的有用的工作。(3)拉力的總功和功率。(4)物體在斜面上的摩擦力。15.如圖10-13所示，是手動(dòng)升降衣架的示意圖，由四個(gè)天車和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成。繩子的末端纏繞在固定在墻上的轉(zhuǎn)輪上，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把就可以提起衣架。假設(shè)衣架和桿在提升過程中保持水平，動(dòng)滑輪和桿的總質(zhì)量為1公斤，衣服掛在現(xiàn)有的衣架上，衣架上升0.5米，需要5秒鐘(1)曲柄端繩索的拉力。(2)拉力做功。(3)拉功的力量。(4)手動(dòng)升降衣架的機(jī)械效率。圖10-1316.為了藍(lán)天，太原的出租車進(jìn)入了比亞迪純電力時(shí)代。圖10-14顯示了比亞迪E6電動(dòng)汽車，它使用磷酸鐵鋰電池，俗稱鐵電池。一些技術(shù)參數(shù)如下表所示。每個(gè)輪胎與地面的接觸面積為20

12、0 cm2，勻速行駛時(shí)的平均阻力為車輛重量的0.02倍，每100公里的耗電量為19.5 kWh，g為10 N/kg。請(qǐng)計(jì)算：(1)滿載且仍在水平路面上時(shí)，車輛在水平路面上的壓力。(2)以最高速度行駛30分鐘。(3)滿載后汽車勻速行駛的效率。(結(jié)果保留三個(gè)有效數(shù)字)圖10-14蓄電池容量82千瓦時(shí)電機(jī)最大功率90千瓦全速140公里/小時(shí)英里數(shù)300公里滿載時(shí)的車輛質(zhì)量2380千克參考答案1.B2.B3.a分析從標(biāo)題圖可以看出，承受重量的繩股數(shù)為n=3，繩的自由端移動(dòng)速度為v繩=NV物體=30.1米/秒=0.3米/秒，所以C是錯(cuò)的。P=Fv繩索=250n0.3m/s=75w，因此a是正確的。排除繩

13、索重量和摩擦力，如果f=(g g移動(dòng))，移動(dòng)滑輪g移動(dòng)的重量=nf-g=3250n-600n=150n，那么d是錯(cuò)誤的。滑輪組的機(jī)械效率=80%，所以b是錯(cuò)誤的。4.從標(biāo)題圖B可知，有三根繩索連接在動(dòng)滑輪上，所以n=3，繩索末端移動(dòng)的距離s=ns=3s，所以滑輪組w所做的總功總是=F2ns=3F2s，所以A是錯(cuò)的；有用功=f1s，額外功w=w total-w=3f 2s-F1s，所以b是錯(cuò)的，d是對(duì)的；滑輪組的機(jī)械效率=，所以c是錯(cuò)誤的。5.d解析地面與物體A之間的摩擦力為f=0.1g=0.1200n=20n，物體A在10秒內(nèi)的移動(dòng)距離為s=VAT=0.2m/s10 s=2m，物體A在10秒內(nèi)

14、克服地面摩擦力所做的功為wf =20n2m=40J，因此A是不正確的。在10秒內(nèi)，動(dòng)滑輪的移動(dòng)距離是s=s=2m=1m，拉力f所做的功是wzong=fs=50n1m=50j，所以b是不正確的。拉力f作用點(diǎn)的移動(dòng)速度為v=va=0.2m/s=0.1m/s，拉力p=Fv=50n0.1m/s=5w，故c不正確。當(dāng)物體a沿水平地面勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力和摩擦力是平衡力，拉力f=f=20n，因此拉力在10 s內(nèi)所做的功w=fs=20n m=40j，裝置的機(jī)械效率=80%，因此d是正確的。6.【分析】從標(biāo)題圖可以看出，n=3，移動(dòng)物體的距離l=vt=0.2米/秒10秒=2米，移動(dòng)繩索自由端的距離s=nl=32米

15、=6米，拉力所做的功w=fs=20牛頓6米=120焦耳，功率=12瓦特。因?yàn)?80%，w有=WTotal=120焦耳80%=96焦耳；因?yàn)槲矬w勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以w=f1，=48。7.從標(biāo)題圖A可以看出，OB=2OA，也就是說，力臂是阻力臂的兩倍。由于摩擦力和杠桿自重不計(jì)算在內(nèi)，從杠桿平衡條件可以看出，功率是阻力的一半，即F1=150牛頓.根據(jù)這個(gè)問題，重力的方向，即阻力，是垂直向下的，動(dòng)力的方向也是垂直向下的。在起吊重物的過程中，力臂與阻力臂的比值不變，所以力F1的大小不變，所以B是錯(cuò)誤的。從圖b中可以看出，如果n=3，不包括繩索重量和摩擦力，F(xiàn)2=(g g移動(dòng))=(300n 60n)=120

16、n，那么a是錯(cuò)誤的。排除繩索重量和摩擦力，模式B的機(jī)械效率為=83.3%，因此模式C是正確的。在第二種模式下，F(xiàn)2=120n，繩索自由端的速度為v繩索=0.01米/S3=0.03米/秒8.【分析】當(dāng)一個(gè)物體沿斜面被拉起時(shí)，物體受到四種力的影響：重力、支撐力、摩擦力和拉力，所以A是錯(cuò)的。有用功w=GH=mgh=5k g10n/kg1m=50j，所以b是正確的。物體上拉力f所做的總功w=fs=40n2m=80j，斜面的機(jī)械效率是=62.5%，所以c是正確的。物體克服摩擦力所做的功是w=w總和-w有=80 j-50 j=30 j，那么摩擦力是f=15 n，所以d是錯(cuò)的。9.7.5 75%變大10.9

17、6 7.2 24【解析】從問題的含義來看，根據(jù)=，s=3h，g=3f =340n80%=96n。拉伸功率p=7.2w.w量=g移動(dòng)h=w總量-w有g(shù)移動(dòng)=24 n。11.288 80% 24增長(zhǎng)12.(1)如圖所示(2)勻速(3)66.7 1.6 (4)被提升物體的高度(5)被提升物體的重量(6)誤差4和5(7)摩擦力錯(cuò)誤13.(1)統(tǒng)一直線(2)1.25 80.6% (3)省力(4)坡度越陡，機(jī)械效率越高【分析】(1)當(dāng)物體沿斜面拉動(dòng)時(shí)，應(yīng)勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣可以使彈簧測(cè)力計(jì)的指示穩(wěn)定，便于讀數(shù)。(2)在第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，拉力所做的有效功是wYou=GH=5.0n0.25m=1.25J機(jī)械效率= 80.6%。14.解決方案：(1)物體上的重力g=mg=0.4 g10n/kg=4n。(2)拉力產(chǎn)生的有效功w=GH=4n 0.2m=0.8j(3)由=拉力所做的總功w=1 j，總拉力=0.25w瓦.(4)額外工作量=w總