12.3机械效率练习习题

1.某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。

(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑

轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越            。

(2)第3次实验中所做的有用功是      J，机械效率是________。

(3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功          (选填“增大”或“减小”)，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。

(4)综合上述结论，提高机械效率的方法有增大有用功，        额外功(选填“增大”或“减小”)。

答案：(1) 高    (2)  0.4   72．7％    (3) 增大  (4)  减小

2.一物体质量为18kg，其所受重力为_______N．如图所示．小星用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m，所用拉力为200N．此过程中．小星做的有用功是_______J，定滑轮的机械效率是______，拉力的功率是_______W．（取g=10N／kg）

解析：G=mg=18kg×10N/kg=180N W_有=Gh=180N×2m=360J W总=Fs=200N×2m＝400J η=360J/400J=90% P=W/t=400J/4s=100W

答案：180 360 90% 100

 

3.小文同学在“测定滑轮组机械效率”的实验中，用如图所示的装置匀速吊起钩码，并记录了如下实验数据：

 

 

 

根据实验数据，小文同学计算机械效率的过程如下：

有用功      W_有用=(G₁+G₂)h=(4十0.4) ×0.1J=0.44J

总功        W_总=FS= 1. 6 ×0.3J=0. 48J

机械效率：

答：当匀速吊起4N重的钩码时，该滑轮组的机械效率约为91.7％．

    小文同学的计算过程是否正确？如有错误，请在下方空白处写出错误之处

并对滑轮组的机械效率作出正确解答．

答案：

 

 

 

 

 

4.如图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景(杠杆的重力忽略不计)

(1)请在下表中把相关的数据填写完整

(2)为提高本实验中杠杆的机械效率，请提—条合理的建议：　　　　　　　　　　。

答案：(1)

物体重 G／N	物体上升的 高度h／cm	弹簧测力计 的示数F／N	弹簧测力计移动 的竖直距离S／cm	有用功 W有／J	总功 W总／J	机械效率 η／％
4	15	2.4	30	0. 6	0.72	85.7

(2)选择支点灵活的杠杆。

5.在不计绳重和摩擦的情况下，利用一滑轮组匀速提升物体．下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息．

  

(1)通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数，并在右边虚线框

    中画出该滑轮组的组装示意图．

(2)用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时，拉力做的总功为多少?

    (解答要求：写出依据的主要公式或变形公式，有数据代入，答案中

必须明确写出数值和单位)

 

答案：（1)s=W_总/F=1200J/200N=6m h=W_有/G=1000J/500N=2m n=s/h=3  滑轮组的组装示意图略    (2)G_动=3F-G=600N-500N=100N W总=W_有＋W_额=Gh+G_动h=800N×1m＋100N×1m=900J

 

 

 

 

6.在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η_甲，η_乙表示甲、乙两装置的机械效率，W_甲、W_乙表示拉力所做的功。下面正确的是（    ）

A.η_甲＝η_乙，W_甲＝W_乙   B.η_甲＞η_乙，W_甲＞W_乙   

C.η_甲＜η_乙，W_甲＜W_乙   D.η_甲＞η_乙，W_甲＜W_乙

解析：在在不计绳重和摩擦的情况下，额外功就是对动滑轮自身所做的功，由于甲、乙动滑轮自重相同，所以用甲和乙做相同的有用功，所做的额外功也相同，总功相同，机械效率相同。

答案：A

 

 

7.斜面也是一种简单机械。如图5所示，已知斜面上木箱的质量m=40kg，人对木箱的拉力F=75 N，斜面长s=4 m，斜面高h=O．5 m。求：

①木箱受到的重力(g取10 N／kg)；

②斜面的机械效率。

答案：(1)G=mg=40kg×10N／kg=400N 

    (2)W_有用=Gh=400N×0．5m=200 J

    W_总==75N×4m=300 J(1分)

    η=W_有用／W_总=200 J／300 J=66．7％(1分)

8.小明利用如图21所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼，所用的拉力为360N，绳子自由端移动的速度为0.3m／s。

(己知每层楼高3m)

求：(1)小明所用的时间；

  (2)拉力的功率；

  (3)所做的额外功：

  (4)在此基础上再加一个滑轮做动滑轮使用，组成一个新的滑轮组，提升相同的重物时，滑轮组的机械效率将如何改变?为什么?

 

答案：(1)小明所用的时间

(2)拉力的功率

(3)所做的额外功

  (4)变小 提升相同的重物到相同的高度，所做的有用功相同；由于新滑轮组增加了 一个动滑轮，所做的额外功增加，使得总功增大，所以新滑轮组的机械效率变小。

9.一名工人用如图所示的滑轮组提起450N的重物，绳自由端的拉力F为200N，重物在5s内匀速上升了1m. 则拉力的功率是         W，滑轮组的机械效率是          .

解析：P=W/t=200N×3m/5s=120W η=W_有用／W_总=450N×1m/600J=75℅

答案：29. 120      75℅

 

10.如图(a)所示是一台正在建筑工地作业的起重机，吊臂上的滑轮组如图(b)所示，将质量为1.2×10³kg的重物竖直匀速提高3m，拉力F的大小为8000N，则拉力F做的功为_______J，该滑轮组的机械效率为__________。

解析：W=Fs=8000N×3m×3=72000Jη=W_有用／W_总=1.2×10⁴N×3m/72000J=50%

答案：72000 50%

11.探究“斜面的机械效率”的实验装置如图所示，某实验小组提出了“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关”的猜想：

下表是该小组根据此猜想进行实验所记录的数据：

⑴请将表格中空格处的数据填写完整；

⑵由以上表格小明得出“斜面越陡机械效率越高”的结论，要得到此结论需要控制不变的因素有：

①______________________________________________

②______________________________________________

③______________________________________________

⑶分析表格中的实验数据还可推知：高度相同的斜面，越长越___________（填“省力”或“费力”）；斜面在我们生活中的应用有_____________________（只写出一条即可）。

解析：η=W_有用／W_总=1J/1.25J=80%  W_有用=Gh=5.0N×0.3m=1.5J

答案：

12.用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体G，所用拉力F为200N，将重物提升3 m所用的时间为10s．求：

(1)重物上升的速度．

(2)拉力所做的有用功．

(3)拉力的功率．

(4)滑轮组的机械效率．

 

答案：

13.为了省力，工人师傅常用图3所示的斜面把物体搬运到汽车上。设斜面长为s，高为h，把重为G的物体沿斜面匀速推到车上所用力的大小为F。则搬运物体所做的有用功为______，该斜面的机械效率为______×100％(用题中代表各物理量的字母表示)。

 

答案：Gh   Gh/Fs

 

14.如图所示，在大小为500 N的拉力F作用下，滑轮组将800 N的重物提升了l m。在此过程中（   ）

A．做的有用功是500 J                   B．做的总功是800 J

C．滑轮组的机械效率是62.5％            D．滑轮组的机械效率是80％

答案：D

15.“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，在汶川地震灾区救援现场，用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内。（g取10N/Kg）

（1）现有一“塔吊”如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂。C为可移动的滑轮组，C移动的范围是从O点到B点。已知：AO＝10m，OB=50m。若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重的质量为5t，要想起吊质量为1.25t的水泥板，为安全起吊，C应移动到离O点多远的地方？

（2）若“塔吊”20s内将质量为1.25t的水泥板匀速提高了4m，那么，“塔吊”提升水泥板的功率是多少？如果机械做的额外功是3×10⁴J，“塔吊”的机械效率是多少？

答案：

16.如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N则总功和滑轮组的机械效率分别是（   ）

A．1800J      83．3％        

B．2160J      83．3％

C．1400J      80％            

D．1800J      80％

答案：B

17.如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：

 （1）人做的有用功为多大？

 （2）人的拉力为多大？

   （3）人拉力的功率为多大？

答案：

⑴W_有用＝fs_物                                                    

                                         

 代入数据得：W_有用＝1.5×10⁴ J                           

 

⑵η==                            

     代入数据得： F=400N                                         

 

⑶ P=或P＝Fv                                            

  代入数据得：P=200W                             

 

18.如图所示．物体重为180N，所用拉力F=100N，方向竖直向上，将物体匀速提高1m时，绳子自由端提高了_______m，则滑轮的机械效率为_______．

解析：动滑轮有两股绳子吊起重物，绳子自由端移动距离是物体升高距离的2倍。η=G/2F＝180N/200N=90％

答案：2  90％

19.中国移动重庆公司的抢险队作为第一支到达灾区的移动通信抢险队，队员们用鲜血和生命架起了一条条抗震救灾无形的生命线，为抗震救灾提供了强有力的通信保障。如图所示，在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上。其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的。若每箱设备均重4000N，施工台距离地面的高度为3m。如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下。

（1）起重机提升一箱设备时，对箱子做的有用功是多少？

（2）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？

（3）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1m/s的速度匀速提升到施工台。求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？

20.做物理实验要遵循实事求是的原则。芳芳同学按照图所示装置对动滑轮特点进行了探究，记录的数据如下表：

 

 

 

通过分析数据。她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：

（1）该实验中出现这样结果的主要原因是什么？除此之外还应满足什么条件时“使用动滑轮能省一半的力”？

（2）分析表中数据你还发现该装置的机械效率随物重的增大怎样变化？

答案：

 

21.如图所示，用甲、乙两个不同的滑轮把同一货物提到同一高度， 使用      滑轮能够省力,使用      滑轮机械效率较高。

答案：乙（动）    甲（定）

 

 

 

 

22.用一个定滑轮和一个动滑轮组装滑轮组有两种绕线方法。聪聪和明明各选取一种方法做实验。（1）聪聪采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组。他通过滑轮组用2N的拉力F将重4.2N的物体匀速提升了0.1m的距离，则有用功为　　　J，此滑轮组的机械效率是　　　。

（2）明明采取了另一种绕线方法组装滑轮组，请帮助明明在图乙中画出滑轮组的绕线。

答案：0.42 70% 绕线如图所示

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料(如图)。绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6×10³N，不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，一次最多能起吊          N的建筑材料，实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4×10³N的建筑材料，且将建筑材料1s内匀速吊起了1m，起重机的功率是          W，机械效率为        。若吊起的建筑材料  重力减小，机械效率将            。(“增大”、“减小”或“不变”)

答案：1.8×10⁴        1.8×10⁴      30％     减小

24.将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的顶端。已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75℅，则推力做的总功为________J，推力做的有用功为_______J，物体所受的重力为_________N。

解析：W_总＝Fs＝300N×4m＝1200J W_有＝W_总×75％＝900J G= W_有/h＝900N

答案：1200 900 900

25.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力        乙所用的拉力；甲滑轮组的效率         乙滑轮组的效率（填“大于”、“等于”或“小于”）。

解析：乙滑轮组吊起动滑轮绳子股数比甲多，所以乙更省力。由于不计绳重和摩擦，它们做相同有用功的情况下，所做的额外功也相同，所以机械效率相等。

答案：大小 等于

26.如图所示，某人站在高处用100N的拉力把重240N的物体提高1m，则人克服重力所做的有用功为_______J，总功为______________J，该滑轮组的机械效率为_______。

解析：W_有用W＝GH=240N×1m=240J W_总W=Fs=100N×3m=300J η=W_有用／W_总＝240/300J=80％

答案：240 300 80％