苏科版初中九年级物理专项素养综合练(三)机械效率的有关计算课件

这是一份苏科版初中九年级物理专项素养综合练(三)机械效率的有关计算课件，共23页。

类型一　竖直方向滑轮组类
1.(新课标·科学推理)(2024江苏泰州民兴实验中学期中)如图所示,工人用200 N的力将重350 N的物体匀速提升2 m,共用了10秒。若在此过程中忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是(　    )A.绳子自由端移动的距离是6 mB.动滑轮的重是5 NC.工人做功的功率是40 WD.滑轮组的机械效率是87.5%
解析　由图知,n=2,绳子自由端移动的距离s=nh=2×2 m=4 m, 故A错误;忽略绳重和摩擦,动滑轮的重力G轮=2F-G=2×200 N-350 N=50 N,故B错误;拉力做功W总=Fs=200 N×4 m=800 J,P= = =80 W,故C错误;W有用=Gh=350 N×2 m=700 J,滑轮组的机械效率η= = =87.5%。
2.(2024江苏苏州星湾学校月考)小彬用如图所示滑轮组把重300 N的货物匀速提升3 m,若不计绳重和摩擦,所用的拉力是250 N。此过程中滑轮组的机械效率是　　    。 
解析　拉力做的有用功W有用=Gh=300 N×3 m=900 J,由图可 知,n=2,绳端移动的距离s=nh=2×3 m=6 m,拉力做的总功W总= Fs=250 N×6 m=1 500 J,滑轮组的机械效率η= = =60%。
类型二　水平方向滑轮组类
3.(2024江苏淮安开明中学期中)如图所示,利用轻质滑轮匀 速拉动水平地面上重300 N的物体A,使物体A在10 s内向右移 动了2 m,若弹簧测力计的示数为20 N,拉力F大小为50 N,则  (　    ) 
A.物体A受到的摩擦力大小为10 NB.水平拉力F所做的功为100 JC.拉力的功率为10 WD.滑轮的机械效率为80%
解析　由二力平衡可知,物体A受到的摩擦力与绳对物体A的 拉力相等,即f=F示=20 N,故A错误;由图可知n=2,绳端移动的 距离s= = =1 m,水平拉力F所做的功W总=Fs=50 N×1 m=50 J,故B错误;拉力做功的功率P= = =5 W,故C错误;拉力做的有用功W有用=fs物=20 N×2 m=40 J,滑轮的机械效率η=  = =80%。
4.(2024江苏海安期中)如图,木箱A重1 200 N,在大小为100 N 的水平拉力F的作用下以0.1 m/s的速度向左匀速运动,若滑 轮组的机械效率为80%,则木箱A受到地面对它的摩擦力的 大小为　     N,在5 s内滑轮组对木箱A所做的功是　　    J。 
解析　由图可知,n=3,因水平方向使用滑轮组时,克服物体摩 擦力所做的功为有用功,所以,滑轮组的机械效率η= = = = =80%,解得f=240 N,即A受到地面对它的摩擦力为240 N;5 s内木箱A移动的距离s木=v木t=0.1 m/ s×5 s=0.5 m,因木箱A匀速运动,滑轮组对木箱A的力与其摩擦力相等, F'=f=240 N,在5 s内滑轮组对木箱A所做的功W=F' s木=240 N ×0.5 m=120 J。
5.(2024江苏南京南师附中树人学校期中)如图所示,斜面s=1 m,h=0.5 m,小明在5 s内将重5 N的木块匀速拉到h高度处,拉 力F为2.8 N,斜面的机械效率是　　    ,木块受到的摩擦力是 　　    N。(保留一位小数)
解析　小明将木块匀速拉到h高度处,拉力F做的有用功W有用=Gh=5 N×0.5 m=2.5 J,总功W总=Fs=2.8 N×1 m=2.8 J,斜面的 机械效率η= = ≈89.3%。额外功W额=W总-W有用=2.8 J-2.5 J=0.3 J,木块受到的摩擦力f= = =0.3 N。
6.(2024江苏南京玄武期中)如图所示,钩码的总重为1 N,钩码上升的高度为0.1 m,弹簧测力计竖直向上移动的距离为0.4 m,弹簧测力计示数如图,则此杠杆的机械效率为　    %。忽略杠杆转动轴的摩擦,仅将钩码的悬挂点从A点移到B点,若将弹簧测力计从原位置提升相同高度,弹簧测力计的示数将　　    ,杠杆的机械效率将　     。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
解析    弹簧测力计的分度值为0.1 N,其示数是0.5 N,有用功 W有=Gh=1 N×0.1 m=0.1 J,总功W总=Fs=0.5 N×0.4 m=0.2 J,此 杠杆的机械效率η= = =50%;仅将钩码的悬挂点从A点移到B点,阻力臂变大,由杠杆的平衡条件可知,阻力不变,动力 臂不变,则动力变大,即弹簧测力计的示数将变大;杠杆提升 钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆自重所做的功为额外功, 且W有+W额=W总,将钩码的悬挂点从A点移至B点,弹簧测力计 升高相同的高度,杠杆上旋的角度不变,克服杠杆自重所做的
功不变,钩码提升的高度增加,有用功增大,额外功不变,总功 变大,由η= = =1- 可知,总功变大,额外功不变,故机械效率η变大。
7.(2022陕西中考)如图,这是一种塔式起重机。已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330 kg 的物体时,滑轮组的机械效率是60%,g取10 N/kg。下列分析和计算错误的是 (　    ) 
A.起重机的吊臂AOB可视为杠杆B.物体上升2 m,滑轮组所做有用功是6.6×103 JC.物体上升2 m,滑轮组所做总功是1.1×104 JD.增加起吊物体的质量,滑轮组的机械效率将减小
解析　据图可知,起重机的吊臂符合杠杆的条件,故A正确;物 体上升2 m,滑轮组所做有用功W有用=Gh=mgh=330 kg×10 N/kg×2 m=6.6×103 J,故B正确;W总= = =1.1×104 J,故C正确;增加起吊物体的质量,起吊物体的重力变大,有用功变 大,额外功不变,有用功在总功中所占的比例变大,则滑轮组 的机械效率增大,故D错误。
8.(2024江苏南京玄武外国语学校期中)生活中我们经常使用简单机械。如图是家用升降晾衣架的结构示意图。已知晾衣架上所挂衣服质量为10 kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为6 kg。重为500 N的小明用力F拉动钢丝绳自由端,在10 s内使衣服匀速上移1 m,不计钢丝绳重和摩擦。(g取10 N/kg)求:
(1)钢丝绳自由端拉力F;(2)拉力F的功率;(3)由于使用不当,造成晾衣架最左侧钢丝绳受损,最多只能承受200 N的力,其余钢丝绳能正常使用,小明使用该装置提 升衣服的最大机械效率。
解析    (1)提升的总重力G总=mg=(10 kg+6 kg)×10 N/kg=160 N;由图知钢丝绳的有效段数为4,不计钢丝绳重和摩擦,钢丝绳自由端的拉力F= = =40 N;(2)钢丝绳自由端移动的距离s=nh=4×1 m=4 m,拉力做的功W总=Fs=40 N×4 m=160 J,拉力F的功率P= = =16 W;(3)晾衣架最左侧钢丝绳受损,最多只能承受200 N的力,不计钢丝绳重和摩擦,F大= =200 N,动滑轮、杆和晾衣架总重G'=60 N,提升物体
的最大重力G物=740 N;提升衣服的机械效率η= = = = ,G物越大,机械效率越高,故提升衣服的最大机械效率η大= = =92.5%。
9.(新课标·模型建构)(2023江苏淮安文通中学期中)研究物理问题时,常需要突出研究对象的主要因素,忽略次要因素,将其简化为物理模型。如图甲所示,一个质量分布均匀的轮轴,研究它的特点时可以忽略它的质量,将其简化成一个轻质杠杆如图乙。已知轮半径R是轴半径r的n倍。(1)若所提升物体的重力为G,当作用在轮上的力为F时轮轴 匀速转动,不计绳重和摩擦,请证明F= ;
(2)若该轮轴的轴半径r=10 cm,轮半径R=50 cm,当施加的拉 力F=120 N时,重力为G=500 N的物体匀速上升了2 m,则该轮轴的机械效率是多少?(百分号前保留一位小数)