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第14课时 简单机械 机械效率
一、选择题
1.[xx·宜昌]下列有关起重机提升货物时机械效率的说法正确的是 A.有用功越多机械效率越高B.同一起重机提起的货物越重机械效率越高C.额外功越少机械效率越高D.同一起重机提起同一货物越快机械效率越高
2.[xx·丽水]如图14-26所示用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆平衡条件”的实验每个钩码重为
0.5N下列说法正确的是 图14-26A.图甲中实验前出现该情况应将杠杆的平衡螺母向左调B.图乙中在A、B处各增加一个钩码杠杆仍然能保持水平平衡C.图丙中弹簧测力计从a位置转到b为保持杠杆在水平位置平衡其示数需变大D.图丁中用弹簧测力计在c点向上拉杠杆为保持杠杆在水平位置平衡其示数应小于3N
3.[xx·温州]如图14-27为吸盘式挂杆将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气挂杆就能被固定在瓷砖上挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计设挂钩与吸盘A的距离为l则吸盘B受到的摩擦力F的大小与l的关系图像为图14-28中的 图14-27图14-
284.[xx·重庆B卷]部分农户在新建住房时常利用如图14-29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 图14-29A.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η=75%D.绳子自由端移动的速度大小为
0.3m/s
5.[xx·河南]如图14-30所示水平桌面上有一铁块由绕过定滑轮的细绳与重6N的沙桶相连且保持静止不计绳重及绳与滑轮间的摩擦下列分析正确的是 图14-30A.使用定滑轮是为了省力B.铁块受到绳子的拉力为6NC.铁块对桌面的压力和重力是一对平衡力D.若剪断绳子铁块由于惯性将向右运动
6.如图14-31所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度若G1=G2所用竖直向上的拉力分别为F1和F2拉力做功的功率分别为P1和P2两装置的机械效率分别为η1和η2则下列选项正确的是忽略绳重和摩擦 图14-31A.F1F2η1η2P1P2B.F1F2η1=η2P1=P2C.F1F2η1η2P1P2D.F1F2η1η2P1P
27.[xx·荆州]如图14-32所示竖直固定的弹簧测力计下端挂一个滑轮组已知每个滑轮重均为50N滑轮组下端挂有物体B滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动此时弹簧测力计的示数为550N在物体B下加挂重为90N的物体C后用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动此时物体B上升的速度大小为5cm/s若不计绳重及滑轮的摩擦g取10N/kg下列说法中正确的是 图14-32A.物体A所受滑动摩擦力大小为275NB.F的大小为530NC.F做功的功率为42WD.B的重力为500N
8.[xx·十堰]如图14-33所示滑轮组将重50N的物体A以
0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m拉力F大小为10N滑轮组的机械效率为80%下列说法中正确的是 图14-33A.拉力F做功的功率为2WB.2s内绳子自由端移动的距离为
0.4mC.滑轮组做的有用功为50JD.物体A受到水平地面的摩擦力为16N
9.[xx·荆州]如图14-34所示用F=50N的水平拉力拉着重为200N的物体A沿水平地面匀速运动且物体A运动的速度为
0.2m/s地面对物体A的摩擦力是物体A重的
0.1倍不计滑轮重力则下列说法正确的是 图14-34A.10s内物体A克服与地面之间的摩擦力做的功是80JB.10s内拉力F做的功是100JC.拉力F的功率是20WD.该装置的机械效率是80%
10.[xx·包头]关于下列四种情况说法正确的是 图14-35A.图14-35甲中物体在2~7s内的平均速度为2m/sB.图乙中a、b两种物质的密度之比为1∶4C.图丙中物块M向左做匀速直线运动该装置的机械效率为75%D.图丁中杠杆在水平位置平衡OA∶AB=1∶2则F∶G=1∶
211.多选[xx·聊城]工人师傅搬运货物时在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s已知车厢高
1.5m木板长3m货物质量为60kg沿斜面所用的拉力为400Ng取10N/kg则下列说法正确的是 A.工人做的总动为900JB.工人做的额外功为300JC.工人做功的功率为60WD.此斜面的机械效率为75%
12.多选[xx·河北]用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图14-36所示的甲、乙两个滑轮组在绳自由端分别用力将重为G的物体匀速提升乙滑轮组的效率为η乙不计摩擦、绳和木板的重下列说法正确的是 图14-36A.两个滑轮组的机械效率可能相等B.F1一定大于F2C.每个滑轮重为D.甲、乙将重物提升相同的高度F1与F2的功率可能相等
13.[xx·衢州]如图14-37所示是汽车起重机其中A、B组成滑轮组结构如示意图C杆伸缩可改变吊臂的长短D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度O为吊臂的转动轴装在E里的电动机牵引钢丝绳利用滑轮组提升重物H为在车身外侧增加的支柱F为吊臂顶端受到竖直向下的力下列有关汽车起重机的叙述中错误的是 图14-37A.滑轮组中A滑轮用于改变力的方向B.当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大C.当D杆伸长时力F的力臂将变小D.H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
二、实验题
14.[xx·泸州]泸州市为了巩固创文成果下发了宣传手册《绿色低碳生活从垃圾分类开始》图14-38是一种轮式垃圾桶拖动时它相当于一个 选填“省力”或“费力”杠杆;垃圾桶底部的小轮子是为了 选填“增大”或“减小”摩擦力;若拖动时垃圾桶总重为150N且动力臂为阻力臂的2倍则保持垃圾桶平衡的拉力F为 N 图14-
3815.[xx·威海]图14-39为吊装工具示意图物体M为重5000N的配重杠杆AB的支点为OOA∶OB=1∶2每个滑轮重100N当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时工人对地面的压力为 N物体M对地面的压力为 N杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计 图14-
3916.[xx·滨州]小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的
0.5N重的钩码若干个1如图14-40Ⅰ所示实验前杠杆左端下沉则应将左端的平衡螺母向 选填“左”或“右”调节直到杠杆在 位置平衡目的是便于测量 支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆 对实验的影响 图14-402小明同学所在实验小组完成某次操作后实验现象如图Ⅱ所示他们记录的数值为动力F1=
1.5N动力臂l1=
0.1m阻力F2=1N则阻力臂l2= m 3甲同学测出了一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论乙同学认为他的做法不合理理由是 4丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离与小组同学交流后乙同学为了证明丙同学的结论是错误的他做了如图Ⅲ所示的实验此实验 选填“能”或“不能”说明该结论是错误的图Ⅲ实验中已知杠杆上每个小格长度为5cm每个钩码重
0.5N当弹簧测力计在A点斜向上拉与水平方向成30°角杠杆使杠杆在水平位置平衡时动力×动力臂 选填“等于”或“不等于”阻力×阻力臂
三、计算题
17.[xx·乌鲁木齐]如图14-41所示长1m、重5N的匀质杠杆OB连接在竖直墙壁的O点在杠杆的中点A处悬挂45N的重物固定在A点的绳子跨过定滑轮在拉力F作用下使杠杆在水平位置平衡此时∠OAC=45°不计绳子重力和转动部分的摩擦求:1缓慢地将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中拉力做的功2杠杆从水平位置逆时针缓慢转动多大角度后绳子拉力开始小于50N图14-
4118.[xx·桂林]小熊在课外实践活动中用如图14-42甲所示的滑轮组匀速拉动放在水平地面上的不同物体物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加每次物体被拉动的距离均为1m根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图乙所示不计绳重和绳与滑轮间的摩擦1由图乙可知当物体受到的摩擦力为100N时滑轮组机械效率是多大2当滑轮组的机械效率为75%物体以
0.1m/s的速度匀速运动时该滑轮组的有用功率是多大3当物体与地面的摩擦力为1500N时体重为500N的小熊竖直向下拉绳还能用此滑轮组拉动物体吗用计算结果说明图14-42
四、综合题
19.[xx·白银]如图14-43所示为钓鱼竿钓鱼的示意图O为支点请画出F
1、F2的力臂l
1、l2图14-
4320.[xx·攀枝花]如图14-44所示一个绕O点转动的杠杆已知动力F1的方向和阻力F2的力臂l2请画出动力F1的力臂l1以及阻力F2图14-
4421.[xx·常州]南极冰面上科考队用拖拉机借助绳索水平牵引装有货物的轻质木箱运输货物1木箱底面积为5m2质量不计水平冰面能承受的最大压强为1×104Pag取10N/kg求木箱内可装货物的最大质量2某次运输过程中拖拉机用绳索牵引装有货物的木箱在水平冰面上以36km/h的速度匀速直线行驶10km、消耗柴油1kg牵引木箱做功的功率为9kWq柴油=
4.5×107J/kg
①求该运输过程中冰面对木箱的摩擦力大小
②求该运输过程中柴油完全燃烧释放的内能转化为绳索牵引木箱做功的效率图14-45参考答案
1.B
2.C
3.D
4.C [解析]滑轮所做的有用功为W有=Gh=600N×3m=1800JA错误因为F=G轮+G即400N=G轮+600N则G轮=200NB错误动力作用点通过的距离s=2h=2×3m=6m总功W总=Fs=400N×6m=2400J该滑轮的机械效率η===75%C正确绳子自由端移动的速度v===
0.6m/sD错误
5.B
6.B
7.B
8.D
9.D
10.C [解析]由图甲可知物体在2~7s通过的距离为s=6m-2m=4m则平均速度v===
0.8m/s故A错误由图乙可知当两物质的体积同为4cm3时a的质量为20gb的质量为5g所以a、b两物质的密度之比ρa∶ρb=∶=4∶1故B错误由图丙可知承担摩擦阻力的绳子股数n=2此滑轮组的机械效率为η=====75%故C正确根据图丁和杠杆平衡条件可得F·OB=G·OA====故D错误
11.BD
12.BCD [解析]因不计摩擦、绳和木板的重则滑轮组的机械效率η====甲、乙两图中的物体重力相等但动滑轮重力不同故机械效率不同故A错误F1=G+G动=G+G动F2=G+2G动=G+G动所以F1F2故B正确由η乙=解得G动=G故C正确拉力功率P=Fv由于拉力F、拉力的作用点运动速度未知所以F1与F2的功率可能相等故D正确
13.A
14.省力 减小 75[解析]垃圾桶的轮子是支点垃圾桶的重力是阻力动力臂大于阻力臂因此拖动时是一个省力杠杆;小轮子是为了将滑动摩擦变成滚动摩擦来减小摩擦;根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知动力臂为阻力臂的2倍时拉力为重力的一半即F=G=×150N=75N
15.400 4500 [解析]700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时工人对底面的压力等于700N-300N=400N杠杆A端受到的拉力FA=3×300N+100N=1000N根据杠杆平衡条件有FB×OB=FA×OA则FB==500N所以物体M对地面的压力为5000N-500N=4500N
16.1右 水平 力臂 重力
20.153只做一次实验结论具有偶然性 4能 等于[解析]1题图I中杠杆左端下沉则应将左端的平衡螺母向右调节使杠杆在水平位置平衡此时作用点到支点的距离和力臂相等便于测量力臂;支点选在杠杆的中点与杠杆的重心重合消除杠杆重力对实验的影响3甲同学只做一次实验结论具有偶然性找不到普遍规律做法不合理
17.解:1题图中的滑轮为定滑轮不计绳子重力和转动部分的摩擦则拉力F做的功等于克服杠杆与物重所做的功根据题意可知杠杆OB长1m将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中杠杆和重物上升的高度h=×OB=×1m=
0.5m即W=W杠+W物=G杠h+G物h=5N×
0.5m+45N×
0.5m=25J2如下图所示由题可知∠OAC=45°所以OC=OA根据杠杆平衡条件可得G总×OM=F×ON其中G总=G杠+G物=50N当逆时针转动至某一角度时G总=50N拉力F=50N则50N×OM=50N×ON所以OM=ON又因为OC=OA=OA根据三角形知识可得△OCN≌△OAN≌△OAM则∠MOA=∠AON=∠NOC=30°当杠杆从水平位置沿逆时针缓慢转动30°角后绳子拉力开始小于50N
18.解:1由图乙可知当物体受到的摩擦力为100N时滑轮组机械效率η1=50%2当η1=50%时因为物体被匀速拉动做匀速直线运动故绳对物体的拉力Fa=f=100N根据η===得动滑轮重G动===100N当η=75%时绳对物体的拉力Fa1=G动=×100N=300N该滑轮组的有用功率P有=Fa1v物=300N×
0.1m/s=30W3由图甲可知与动滑轮相连的绳子段数n=3当物体与地面的摩擦力为1500N时绳对物体的拉力Fa2=f2=1500N作用在绳子自由端的拉力F=Fa2+G动=×1500N+100N≈533NG小熊=500N所以体重为500N的小熊竖直向下拉绳不能用此滑轮组拉动物体
19.如图所示
20.如图所示
21.解:1F大=p大S=1×104Pa×5m2=5×104Nm大====5×103kg2
①由P===Fv可得F牵===900N木箱随拖拉机匀速运动时处于平衡状态受到的牵引力和阻力是一对平衡力二力大小相等则冰面对木箱的摩擦力f=F牵=900N
②克服摩擦力所做的功W=fs=900N×10×103m=9×106J1kg柴油完全燃烧放出的热量Q放=m柴油q柴油=1kg×
4.5×107J/kg=
4.5×107J;做功的效率η===20%率P===5Fv0。