1、第 3 节机械效率基础闯关全练拓展训练1.(2023年 湖南邵阳城步模拟)姚锦煜同学进入初三后非常努力,也非常爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进水里,在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是()A.把桶中水提高所做的功 B.把桶提高做的功C.提桶和桶中的水做的功 D.手对绳子拉力做的功答案 B 我们的目的是将水桶提上来,因此有用功是把桶提高做的动,其他的功都属于无用功,因此答案为B。2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的货物时,做的()A. 有用功减小,总功不变B. 有用功增加,总功增加C. 有用功不变
2、,总功减小D. 有用功减小,总功减小答案 C 加润滑油前后工人都是提升同样的货物从一楼到五楼,也就是说对货物做的功是不变的,即有用功是不变的,但加了润滑油,工人用的拉力减小了,而同样是把货物拉到五楼,力小了,做的总功自然就少了,即总功是减小的。3.(2023年 重庆中考 B 卷改编)部分农户在新建住房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用 400N 的拉力,将重 600N 的建材在 10s 内匀速提高 3m。则下列判断正确的是(不计摩擦和绳重)()A. 滑轮所做的有用功为 1200JB. 滑轮受到的重力为 100NC. 该滑轮的机械效率=75%D. 绳子自由端
3、移动的速度大小为 0.3m/s答案 C 滑轮所做的有用功 W 有=Gh=600N3m=1800J,A 错;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重 G 动=nF-G=2400N-W 有 1800J600N=200N,B 错;由图知,n=2,s=nh=23m=6m,W 总=Fs=400N6m=2400J,滑轮的机械效率=75%,C 正确;绳子自 W 总 2400Js由端移动的速度大小为 v=t=6m 10s=0.6m/s,D 错。4.(2023年 广东汕头潮阳模拟)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为 G 的物体,且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法
4、正确的是()A. 甲的拉力小于乙的拉力B. 甲、乙绳子自由端移动的速度相等C. 甲、乙的机械效率相等D. 拉力甲的功率大于拉力乙的功率G+G轮G+G轮答案 C 甲中承担物重的绳子的段数 n 甲=2,因此 F 甲= 2 ,乙中承担物重的绳子的段数 n 乙=3,因此F 乙= 3 ,F 甲F 乙,A选项错误;由图可知,n 甲=2,n 乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度 v 甲=2v 物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度 v 乙=3v 物,所=,因为 G以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B 选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率=W有用= Gh G W总 (G+G轮)h G+G轮1相同,G 轮相同
5、,所以两个滑轮组机械效率相等,C 选项正确;甲的拉力做功的功率 P 甲=F 甲 v 甲=2(G+G 轮)2v 物=(G+G 轮)v1物,P 乙=F 乙v 乙=3(G+G 轮)3v 物=(G+G 轮)v 物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D 选项错误。故答案为 C。5.(2023年 江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重 85N 的物体匀速提升 2m,拉力 F 为 50N。此过程中有用功为 J,总功为 J,滑轮组机械效率为 。根据已知条件,以下四个物理量:动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率,还能求出的有 和 (选填序号)。答 案 170 200 85% 解析 有用功 W 有=
6、Gh=85N2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=22m=4m,拉力做的总功 W 总=Fs=50N4m=200J;滑轮组的机械效率=W有=170J=85%;因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升 W 总 200J1动的高度,为 2m;若不计摩擦和绳重,拉力 F= (G+G ),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重”这个条2件,无法计算动滑轮的重力;额外功等于总功减去有用功,W 额=W 总-W 有=200J-170J=30J;因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有、。6.(2023年 吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率”
7、实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数据如下表所示。实验次数物重G/N物体上升的高度 h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离 s/cm1632.592652.5153682.524(1) 请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。(2) 第三次实验中,滑轮组的机械效率是 。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与 无关。(3) 小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重物时,若忽略绳重和摩擦,它们的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)。答案 (1)见图 (2)80% 物体上升的高度 (3)相同解
8、析 (1)由表中第一行可知,当物体上升的高度为 3cm 时,测力计移动的距离为 9cm,因此 n=3。(2)第 3 次实验中滑轮组W总的机械效率=W有用 Gh 6N0.08m=Fs=2.5N0.24m100%=80%;同理,第 1 次和第 2 次的机械效率也是 80%,因此滑轮组的机械效率与重物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的基础上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。能力提升全练拓展训练1.(2023年 安徽合肥巢湖模拟)在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为 40
9、N,斜面长2m、高 1m。下列说法正确的是(g=10N/kg)()A. 物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B. 做的有用功是 40JC. 此斜面的机械效率为 62.5%D. 物体受到的摩擦力大小为 10N答案 C 将物体匀速拉到高处的过程中,物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共 4 个力的作用;有用功 W 有=Gh=mgh=5kg10N/kg1m=50J;总功 W=Fs=40N2m=80J,此斜面的机械效率=W有=50J=62.5%,额外功 W =W -W =80J-总W 额 30JW 总 80J额总有50J=30J;由W 额=fs 可得,物体受到的摩擦力 f= s =2m=15N。2.
10、(2023年 山东淄博周村二模)小明用同一个滑轮的两种用法,提起同一物体,如图,使用定滑轮时,所用的拉力为 F 甲,机械效率为甲。使用动滑轮时所用的拉力为 F 乙,机械效率为乙,则F 甲 F 乙,甲 乙(选填“”、“ 解析 由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F 甲=G 物,F 乙=G物+G轮2,由于 G 轮F 乙;甲W有用 G物hW有用G物hG物WF=总 甲 甲=1,乙=hW总乙=2F=乙h G物+G轮乙。3.(2023年 四川德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100N,斜面长2m、高 1m,则其机械效率是 %,物体
11、所受摩擦力是 N。(取 g=10N/kg)答 案 60 40解析 有用功 W 有=Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J;拉力做的总功 W 总=Fs=100N2m=200J;斜面的机械效率额总有额=W有=120JW额=80J=60%;额外功 W =W -W =200J-120J=80J,由 W =fs 可得,物体所受的摩擦力 f=W总 200Js2m=40N。4.(2023年 广西一模)如图,在水平地面上放着物体 A,A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,用滑轮组匀速提升物体 A 时,滑轮组的机械效率是 84%(不计绳重和摩擦)。求:(1) 物体 A 的
12、重力;(2) 动滑轮的重力;(3) 用此滑轮组使物体 A 以 0.2m/s 的速度匀速上升,在 5s 的时间内,人拉力所做的功。答 案 (1)420N (2)80N (3)500JA有解析 (1)A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,因此物体 A 的重力 G =pS=3000Pa0.14m2=420N;(2)WGA+G轮=G h,F=,W=2Fh=(G +G)h,因此=W有用=GAh= GAA轮,由于=84%,G =420N,故 G用 A2总A轮W 总 (GA+G 轮)h GA+G 轮=80N;(3)h=vt=0.2m/s5s=1m,W 总=(GA+G 轮)h=(
13、420N+80N)1m=500J。三年模拟全练拓展训练1.(2023年 江苏无锡江阴模拟,10,)小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了 4 个结论:F1 做的功等于 F2 做的功;甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;F1 做功的功率等于 F2 做功的功率。其中正确的为()A.B.C.D.答案 D11由图知,n1=2,n2=3;不计绳重及摩擦,则拉力做的功分别为:W1=F1s1= (G 物+G 动)2h=(G 物+G 动)h,W2=F2s2= (G 物+G2
14、3动)3h=(G 物+G 动)h,则 W1=W2,故正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度均相同,不计绳重及摩擦,则 W 额=G 动h,W 有=G 物W有Wh,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由=可知,两滑轮组的机械效率相同,故正确;不计绳总111重及摩擦,拉力 F= (G 物+G 动),n1=2,n2=3,绳端拉力分别为:F1= (G 物+G 动),F2= (G 物+G 动),所以 F1F2,即使用乙滑轮组比甲滑n23W轮组更加省力,故正确;因为 W1=W2,且做功时间相同,由 P= t 可知,拉力做功的功率相同,故正确。综上分析,说法都正确。2.(2023年 江苏泰州姜堰一模,12,)小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,他将两个钩码悬挂在 B 点,在 A 点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆,使其绕 O 点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度h(不计摩擦)()A. 在杠杆转
