中考物理总复习优化设计1.3.11第11课时简单机械机械效率

第11课时　简单机械　机械效率

一、考题集粹试做

1.2013·安徽19某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验先用弹簧测力计测量钩码的重力G如图甲再按图乙所示连接方式组装好滑轮组并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置1图甲中弹簧测力计的示数为N2图乙中为了测量绳子自由端的拉力FA同学认为应该在弹簧测力计静止时读数B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数正确的是选填“A”或“B”同学的方法3按照正确的测量方法测出拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F选填“”“”或“=”4实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置是为了

2.2011·安徽18某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率实验的主要步骤如下:

①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计使杠杆保持水平;

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升保持O点位置不变在此过程中弹簧测力计的读数为F利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h

1、h2回答下列问题:1杠杆机械效率的表达式为η=用已知或测量的物理量符号表示2本次实验中若提升的钩码重一定则影响杠杆机械效率的主要因素是:3若只将钩码的悬挂点由A移至CO、B位置不变仍将钩码提升相同的高度则杠杆的机械效率将选填“变大”“变小”或“不变”

3.2010·安徽5现在地震时有发生于是人们开始重视加固维修房屋常常可以看到图示的场景假如该工人通过滑轮把50kg的水泥缓缓提升4m到房顶所用拉力约300N该机械的效率约为

4.2010·安徽8如图所示AOB为一机械设备的简化示意图我们可以把它看成杠杆自重不计已知AO=2OB固定O点使OB处于水平位置此时B端挂一重为40N的物体要使杠杆不发生转动至少需在A端施加F=20N的力在图上画出此时力F的方向

5.2014·安徽14工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N则A.拉力所做的功为750JB.机械的效率为80%C.若用该动滑轮提升更重的货物机械效率将保持不变D.若采用轻质滑轮完成原任务机械效率将保持不变

6.2014·安徽17身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物已知扁担长为

1.8m重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=

0.8m如图所示则A.以哥哥的肩A为支点可计算出弟弟承担的压力为400NB.以O为支点可计算出兄弟二人承担的压力之比为4∶9C.以O为支点可计算出兄弟二人承担的压力之比为9∶5D.以弟弟的肩B为支点可计算出哥哥承担的压力为600N

7.2013·安徽14如图轻质杠杆AB可以绕O点转动在A点用细线悬挂一重物在B点施加一竖直向下的动力使杠杆在水平位置保持平衡若将动力的方向改为沿虚线方向仍使杠杆在水平位置保持平衡则A.动力臂增大动力增大B.动力臂增大动力减小C.动力臂减小动力减小D.动力臂减小动力增大

8.2012·安徽17如图所示有一斜面长为L高为h现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端已知物体受到斜面的摩擦力为f则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是A.η=×100%　　　　B.η=×100%C.η=×100%D.η=×100%

9.2012·安徽9如图所示利用动滑轮来提升一个物体拉力F竖直向上动滑轮其实就是一个变形的杠杆请在图中标出它的支点O并画出F的力臂L

二、考点考法集训

1.2013·天津如图甲为用开瓶器开启瓶盖的情景如图乙中关于该开瓶器使用时的杠杆示意图正确的是甲乙

2.2014·山东东营皮划艇是我国奥运优势项目之一如图所示比赛中运动员一手撑住桨柄的末端视为支点另一手用力划桨下列说法正确的是A.为省力可将用力划桨的手靠近支点B.为省力可将用力划桨的手远离支点C.为省距离可将用力划桨的手远离支点D.将用力划桨的手靠近支点既能省力又能省距离

3.2014·四川达州如图所示用F为40N的拉力通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以

0.4m/s的速度向左做匀速直线运动物体受到的摩擦力是物重的

0.3倍滑轮组的机械效率是拉力的功率是W

4.如图甲所示用弹簧测力计将重为

3.9N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端则物块所受拉力为N已知斜面的高为2m长为4m则拉力做功为J斜面的机械效率为若用图乙所示装置匀速提升该重物上升

0.5m当其机械效率与斜面相同时竖直向上的拉力为N该过程所做的额外功为J

5.2014·江苏苏州如图所示在“测滑轮组机械效率”的实验中若物体重6N1实验时应沿竖直方向拉动弹簧测力计若物体上升高度为10cm此时弹簧测力计的示数如图所示则滑轮组的机械效率是2若仅增加物体的重力不计摩擦该滑轮组的机械效率将

6.小明在探究利用杠杆做功的实践活动中将重G为15N的物体挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点手竖直提起棒的另一端用10N的拉力使物体在2s内缓慢匀速提升了

0.1m如图所示不计摩擦求:1重物上升的速度;2小明利用杠杆所做的有用功和杠杆的机械效率;3长硬棒的重力##

一、考题集粹试做

1.答案:12　2B　3　4测量钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s解析:1由题图知测力计的分度值为

0.2N所以其示数为

2.0N;2为了正确测量滑轮组提升物体时的拉力需在缓慢匀速提升时读数B同学正确;3由图知滑轮组由3段绳子承担物重所以F=但其成立的条件是不考虑机械自重和摩擦;若考虑的话拉力F大于;4为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离从而计算有用功和总功应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置

2.答案:1×100%　2杠杆的自重　3变大解析:1有用功为W有=Gh1总功W总=Fh2则机械效率的表达式η=×100%=×100%;2有用功是提升钩码所做的功额外功主要是克服杠杆重力做的功影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定说明有用功一定所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力;3钩码的悬挂点在A点时由杠杆的平衡条件得G·OA=F·OB;悬挂点移至C点时由杠杆的平衡条件得G·OC=F·OB经对比发现由OA到OC力臂变大所以拉力F也变大如果仍使钩码提升相同的高度那么杠杆提升的高度就会减小额外功减小因此杠杆的机械效率变大

3.答案:

83.3%解析:该装置为动滑轮拉力移动的距离是物体升高高度的2倍机械效率等于有用功除以总功有用功等于物体上升的高度乘以物重总功等于拉力乘以绳子自由端移动的距离;η==

83.3%

4.答案:20　如图所示:解析:最长的力臂是从支点到力的作用点的连线即OA再利用杠杆平衡的条件计算;要使杠杆平衡并用力最小此力应垂直于OA根据动力×动力臂=阻力×阻力臂F×OA=40N×OB所以F=20N

5.B　解析:拉力移动的距离为s=2h=2×3m=6m拉力做的总功为W总=Fs=250N×6m=1500J故A错误;有用功W有用=Gh=400N×3m=1200J滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=80%故B正确;此题滑轮没有发生变化所以在此过程中所做的额外功不变由于物体的重力增加所以有用功增大由公式η=可知若用该动滑轮提升更重的货物有用功在总功中所占的比值将增大所以机械效率变大故C错误;采用轻质滑轮完成原任务额外功减小由η=可知机械效率变大故D错误

6.A　解析:以哥哥的肩A为支点由F1L1=F2L2可知弟弟对杠杆的支持力F1==400N由于压力和支持力是一对相互作用力因此弟弟承担的压力为400N故A正确;以O为支点由F1L1=F2L2可知兄弟二人对杠杆支持力之比为由于压力和支持力是一对相互作用力因此兄弟二人承担的压力之比为4∶5或5∶4故B、C错误;以弟弟的肩B为支点由F1L1=F2L2可知哥哥对杠杆的支持力F1==500N由于压力和支持力是一对相互作用力因此哥哥承担的压力为500N故D错误

7.D　解析:在A点用细线悬挂一重物在B点施加一个竖直向下的动力时动力臂最长;因此当动力沿虚线方向拉杠杆时动力臂L1将变小而阻力和阻力臂均不变由F1L1=F2L2可知动力F1将变大

8.D　解析:斜面的高为h物体的重力为G有用功为W有用=Gh斜面长为L拉力为F总功为W总=FL则机械效率为η=;而物体与斜面的摩擦力为f额外功为W额外=fL则总功为W总=W有用+W额外=Gh+fL故机械效率为η=×100%=×100%故D正确A选项是有用功与额外功的比值不是机械效率;B选项是有用功与有用功的比值不是机械效率;C选项是有用功与总功加上额外功的比值不是机械效率

9.答案:如图所示:解析:动滑轮的本质是竖直拉绳子时动力臂是阻力臂2倍的杠杆使用时可以省一半的力但是不能改变力的方向;动滑轮的支点O在绳子与边框的接触点上动力F为绳子的拉力方向向上过支点O向动力作用线画垂线就得到动力臂L

一、考点考法集训

1.D　解析:在使用开瓶器时支点在最前端而A、B图的支点错误;动力F1方向向上而阻力F2方向向下所以C错误D正确

2.B　解析:运动员一手撑住桨柄的末端视为支点另一手用力划桨根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知船桨在使用过程中动力臂小于阻力臂是费力杠杆;为省力可将用力划桨的手远离支点故A错误B正确;为省距离可将用力划桨的手靠近支点但更费力故C、D均错误

3.答案:75%　48解析:摩擦力f=

0.3G=

0.3×300N=90N滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=75%;拉力移动速度v=3v物=3×

0.4m/s=

1.2m/s拉力的功率:P==Fv=40N×

1.2m/s=48W

4.答案:

2.6　

10.4　75%　

1.7　

0.65解析:在斜面中拉力做功是总功克服物重做功是有用功克服物体与斜面的摩擦做功是额外功拉力做的总功为W总=Fs=

2.6N×4m=

10.4J克服物重做的有用功为W有用=Gh=

3.9N×2m=

7.8N斜面的机械效率为η=×100%=×100%=75%若使用滑轮组提升物体时η=×100%=×100%=×100%=75%拉力F=×100%==

1.73N利用滑轮组做的总功为W总=Fs=

1.73N×

0.5m×3=

2.6J额定功为W额外=W总×1-η=

2.6J×1-75%=

0.65J

5.答案:1匀速　

83.3%　2增大解析:1在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计这样弹簧测力计处于平衡状态弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小;由图示滑轮组可知承重绳子的有效股数:n=3弹簧测力计的分度值为

0.2N弹簧测力计的示数为

2.4NW有=Gh=6N×

0.1m=

0.6J由于重物有3段绳子承担则绳子自由端移动的距离:s=3h=3×

0.1m=

0.3m总功:W总=Fs=

2.4N×

0.3m=

0.72J滑轮组机械效率:η=×100%=×100%≈

83.3%;2整个滑轮组保持不变即额外功不变因为对重物做的功为有用功增加重物的重力有用功增加机械效率会增大

6.答案:

10.05m/s　

21.5J　75%　35N解析:1重物上升的速度v==

0.05m/s;2有用功:W有用=Gh=15N×

0.1m=

1.5J;由题图可知:拉力移动距离s=2h=2×

0.1m=

0.2m所以总功W总=Fs=10N×

0.2m=2J杠杆的机械效率η=×100%=×100%=75%3克服硬棒的重力做的额外功:W额=W总-W有用=2J-

1.5J=

0.5J由W额=Gh知长硬棒的重力G棒==5N点拨:1根据v=求出重物上升的速度;2根据W有用=Gh求出有用功;根据图中信息求出拉力移动距离根据W总=Fs求出总功根据η=求出机械效率;3在提升物体的过程中克服硬棒的重力做的功是额外功根据W额=Gh求出硬棒的重力。