第3节-机械效率习题课

第1页（共22页）第3节机械效率习题课班级姓名1．小东在探究影响滑轮组机械效率的因素时，设计了如图所示的两个滑轮组，分别测量两次实验的动滑轮重G动、钩码总重G、钩码上升高度h、绳子的自由端拉力F、绳子的自由端移动距离s，计算出相应的机械效率η并将它们填入下表中。G动/NG/Nh/mF/Ns/mη甲1.02.00.11.00.366.7%乙1.04.00.11.80.374.1%（1）实验中，测机械效率的原理是η=。（2）在图乙的实验中，滑轮组提升物体所做的有用功为J。（3）生活中利用滑轮组提升重物时，提高其机械效率的方法有哪些？（写出一种即可）。2．小明同学按如图中所示a、b、c的顺序，对不同情况下滑轮组的机械效率进行了测量，来探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”，实验数据记录如下表：序号物重G/N提升高h/m测力计示数F/N拉出绳长S/m机械效率η（%）a20.10.90.374.1b30.11.2c30.10.90.566.7（1）在探究过程中对弹簧测力计读数操作，正确的是。（选填序号）A．沿竖直方向，拉着静止不动时读数B．沿竖直方向，加速拉动过程中读数C．任意方向，缓慢匀速拉动过程中读数D．沿竖直方向，缓慢匀速拉动过程中读数（2）表中b组实验数据不完整，请结合图中具体情况分析并将数据补充完整。（3）为了探究“滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关”，小明同学设计了如图甲所示的实验装置图，请你根据实验目的画出乙图实验装置图。第2页（共22页）3．小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验，如图1所示，用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。实验次数钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η120.10.90.374%240.11.60.383%360.1①0.3②（1）在实验过程中，应拉动弹簧测力计；（2）第三次实验时，拉力的大小如图2所示，观察弹簧测力计的示数，则表格中编号①的数值是，②的数值是；（3）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法是与本实验同理的。方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑（4）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为的看法是正确的。4．小明做“测量滑轮组的机械效率”实验，忽略绳重和摩擦，实验记录结果如下表：实验次数物重G/N物体上升高度h/cm弹簧秤示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.515368324（1）用如图甲所示的滑轮组进行了前两次实验，分析1、2两组数据可知，滑轮组的机械效率与无关。（2）他用不同的滑轮组成如图乙所示的滑轮组，提升重为6N的物体，得到第3组实验数据，测得机械效率与前两次不同，其原因可能是。第3页（共22页）5．如图所示，滑轮组在向上的拉力F作用下，将重为600N的物体匀速提起，在20s内物体上移的距离为h=2m.（1）计算物体上升的速度；（2）计算有用功；（3）如果拉力F为250N，计算滑轮组提升该重物时的机械效率。6．如图所示，用滑轮组将重600N的物体在10s内匀速提升了5m，拉力为400N。求：（1）额外功。（2）该滑轮组的机械效率。7．在新农村建设中，一位工人利用如图所示的滑轮组提升建筑材料，他某次匀速提升箱重400N的建材材料时，滑轮组的机械效率为80%，拉力的功率为100W．求：（1）这位工人的拉力：（2）重物上升的速度。第4页（共22页）8．如图所示是用动滑轮运送货物A的示意图。用500N的拉力，将重900N的货物A匀速竖直提升6m。不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：（1）有用功W有；（2）动滑轮所受的重力G动；（3）动滑轮匀速提升货物A的机械效率η。9．小明利用如图所示的滑轮组把重480N的物体提高10m，已知滑轮组的机械效率是80%（不计绳重和摩擦），求：（1）小明做的有用功、总功。（2）用此滑轮组吊起600N的物体，滑轮组的机械效率又是多大。10．如图所示，工人用平行于斜面向上的500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢，所用的斜面长是3m。求：（1）推力做的功。（2）斜面的机械效率。（3）若想增大此斜面的机械效率，可采取什么方法？（答一种方法即可）第5页（共22页）11．如图所示，工人用250N的力F将重400N的物体在10s内匀速提升2m，（摩擦和绳重不计）求：（1）动滑轮的重力；（2）拉力F的功率；（3）动滑轮的机械效率。12．小羊同学用如图所示的装置将重物提高5m，已知物重为800N，人对绳的拉力为500N。求此过程中：（1）拉力做的功。（2）过程中做的有用功。（3）滑轮组的机械效率。13．工人用如图所示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W．不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg求：（1）有用功；（2）工人的拉力；（3）滑轮组的机械效率。14．利用如图所示的斜面装置用时10s可以把重为500N的物体匀速拉到斜面顶端，斜面长为4m，高为2m，实际拉力为300N．求：（1）若沿斜面方向的拉力为F，物重为G，斜面长为L，高为H，请利用总功、有用功和额外功的关系推导出摩擦力f的表达式。第6页（共22页）（2）拉力做功的功率是多少？（3）该斜面装置的机械效率是多少？第7页（共22页）参考答案与试题解析1．小东在探究影响滑轮组机械效率的因素时，设计了如图所示的两个滑轮组，分别测量两次实验的动滑轮重G动、钩码总重G、钩码上升高度h、绳子的自由端拉力F、绳子的自由端移动距离s，计算出相应的机械效率η并将它们填入下表中。G动/NG/Nh/mF/Ns/mη甲1.02.00.11.00.366.7%乙1.04.00.11.80.374.1%（1）实验中，测机械效率的原理是η=×100%。（2）在图乙的实验中，滑轮组提升物体所做的有用功为0.4J。（3）生活中利用滑轮组提升重物时，提高其机械效率的方法有哪些？增加物重或减轻滑轮的重或减小摩擦（写出一种即可）。【分析】（1）测机械效率的原理是η=×100%；（2）使用滑轮组做的有用功是指把重物提升所做的功，即W有用=Gh；（3）提高机械效率的方法：增加物重，减轻机械的重，减小摩擦。【解答】解：（1）测机械效率的原理是η=×100%；（2）在图乙的实验中，拉力做的有用功：W有用=Gh=4.0N×0.1m=0.4J；（3）由η==可知，提高机械效率的方法：增大有用功即增大物体的重力，或减小额外功即减小动滑轮的重力或减小摩擦力。故答案为：（1）×100%；（2）0.4；（3）增加物重或减轻滑轮的重或减小摩擦。【点评】此题是测量滑轮组机械效率实验，考查了测量滑轮组机械效率的原理、有用功的第8页（共22页）计算、提高机械效率的方法，是一道基础实验题。2．小明同学按如图中所示a、b、c的顺序，对不同情况下滑轮组的机械效率进行了测量，来探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”，实验数据记录如下表：序号物重G/N提升高h/m测力计示数F/N拉出绳长S/m机械效率η（%）a20.10.90.374.1b30.11.2c30.10.90.566.7（1）在探究过程中对弹簧测力计读数操作，正确的是D。（选填序号）A．沿竖直方向，拉着静止不动时读数B．沿竖直方向，加速拉动过程中读数C．任意方向，缓慢匀速拉动过程中读数D．沿竖直方向，缓慢匀速拉动过程中读数（2）表中b组实验数据不完整，请结合图中具体情况分析并将数据补充完整。（3）为了探究“滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关”，小明同学设计了如图甲所示的实验装置图，请你根据实验目的画出乙图实验装置图。【分析】（1）实验过程中，当沿竖直方向，匀速拉动弹簧测力计运动时，这样弹簧测力计处于平衡状态，拉力等于弹簧测力计的示数；（2）根据s=nh，再根据η==即可求出b实验的机械效率；（3）探究“滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关”时，控制滑轮相同，绕法不同。【解答】解：（1）在实验操作中应竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小；故选D；第9页（共22页）（2）绳子的自由端通过的距离为：s=nh=3×0.1m=0.3m，机械效率为：η===≈83.3%；（3）探究“滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关”时，控制滑轮相同，绕法不同，由甲图可知，有两端绳子拉着动滑轮，故乙图中滑轮组的绕法与甲图的绕法不同，如图所示：。故答案为：（1）D；（2）0.3；83.3；（3）如图。【点评】此题是测量滑轮组的机械效率，主要考查了控制变量法的应用，难度不大。3．小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验，如图1所示，用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。实验次数钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η120.10.90.374%240.11.60.383%360.1①0.3②（1）在实验过程中，应匀速竖直拉动弹簧测力计；（2）第三次实验时，拉力的大小如图2所示，观察弹簧测力计的示数，则表格中编号①的数值是2.3，②的数值是87%；（3）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法一是与本实验同理的。方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑（4）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一第10页（共22页）定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为小明的看法是正确的。【分析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；（2）弹簧测力计的读数，应该先看分度值再读数；根据W有用=Gh算出有用功，根据W总=Fs算出总功，由η=×100%算出机械效率；（3）对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。据此分析。（4）根据因η===来分析。【解答】解：（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数考等于拉力大小；（2）图中测力计的分度值为0.1N，示数2.3N，即表格中①处的数值是2.3；机械效率为：η===×100%≈87%；②处的数值约为87%；（3）由表中数据可知，同一滑轮将不同的重物提升相同的高度，提升物体越重，机械效率越高；即对同一滑轮，增加提升物体的重力可提高机械效率；方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意；方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故不第11页（共22页）符合题意。方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意，故选方法一与与本实验同理；（4）因η===，知机械效率与高度无关，故小明的正确。故答案为：（1）匀速竖直；（2）2.3；87%；（3）一；（4）小明。【点评】本题考查了测量滑轮组机械效率的实验，涉及到注意事项、测力计读数、滑轮组机械效率的计算和分析实验数据得出结论的能力等，要注意影响滑轮组机械效率因素的运用。4．小明做“测量滑轮组的机械效率”实验，忽略绳重和摩擦，实验记录结果如下表：实验次数物重G/N物体上升高度h/cm弹簧秤示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.515368324（1）