5 提高机械效率同步练习.docx
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5提高机械效率同步练习
5提高机械的效率
引例：
要把重
100N的沙子运上三楼．图8-68中画出了三种方法，请你思考：
哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？
智能提要
问：
你知道产生额外功有哪些具体的原因吗？
问：
关于机械效率，应注意哪些问题？
智能拓展
有关机械效率的计算，在近几年的中考中，主要考查滑轮组机械效率的计算，现将有关滑轮组机械效率的计算归纳分析，以帮助同学们掌握此类计算题的一般解题方法．关于滑轮组机械效率的计算，一般包括下列两种情形，即匀速竖直提升物体和匀速水平拉动物体．
一、匀速竖直提升物体
1．忽略摩擦及绳重，只考虑滑轮重．
2．同时考虑滑轮自重、绳重及摩擦．
二、利用滑轮组匀速水平拉动物体
智能归例
题型一考查对有用功、额外功、总功的认识，并能利用公式
进行简单的计算
例1一个工人用如图8-69所示的滑轮组提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下列说法中正确的是 （）
A．总功是3200J，机械效率是40％
B．有用功是8000J，机械效率是40％
C．有用功是3200J，机械效率是62.5％
D．总功是3200J，机械效率是62.5％
例2某人用如图8-70所示的滑轮组（不计摩擦力）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。
求
（1）被提升的物重？
（2）动滑轮重？
题型二会测定滑轮组的机械效率，通过探究认识不同情况下滑轮组的机械效率不同，并能解释其中的原因
例1芳芳和兰兰运用如图图8-71所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：
如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其它因素，是否会影响它的机械效率呢？
大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：
猜想1可能与匀速提升的速度大小有关；
猜想2可能与被提升的钩码重有关；
猜想3可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；
猜想4可能与钩码被提升的高度有关。
芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。
（1）请帮助兰兰完成表中的一项计算；
（2）请根据她俩的实验记录，分别在表中写出探究结果。
（3）归纳她俩的实验探究，你所得的结论是：
例2工人用如图8-72所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦。
若工人用250N的力恰好能将重400N的物体竖直向上匀速提升，求：
（1）该滑轮组此时的机械效率。
（2）若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升2m，求拉力F在这一过程中所做的功。
题型三会综合运用功、功率和机械效率的公式进行有关计算
例1某工地用图8-73所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0.8m的过程中，拉力F的功率为2500W，此时滑轮组的机械效率为80%，求：
（1）滑轮组做的有用功（g取10N/kg）。
（2）重物上升的速度。
例2如图8-74所示，某矿产工人用200N的水平拉力，抓紧绳子一端，沿水平地面匀速向右运动，在10s内将矿井里质量为32kg的物体提升4m．根据题给条件，请你计算出与本题相关的5个物理量，要求写出简要说明和结果．（g＝取10N／kg）
闯关点拨这是一个一定一动的滑轮组问题，与其相关的问题一般有：
W有、W总、W额外、
、s、P总、
等，可根据题意选择相关的物理量求解．
例3一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图8-75所示。
若车重为8×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：
（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？
（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率是多少？
智能训练
基础知识训练
1．一台起重机将重5000N的货物提高2m，如果额外功是2500J，则起重机做的有用功
是 J，该起重机的机械效率是
。
（题型一）
2．如图8-76所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用动滑轮把重40N的物体匀速提高2m，所用的拉力为25N，则拉力做功是________J，动滑轮的机械效率是______；果把重100N的物体匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将_________。
（填“变大”、“变小”或“不变”）（题型二）
3．各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。
具体分析图8-77三种做功情况（没滑轮规格相同），产生额外功最多的应是图。
若钩码（m=50g）在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为，由此可判断出图的机械效率最大。
（题型一）
4．关于机器的功率，下列说法中正确的是（ ）（题型一）
A．机器的功率越小，做功越慢
B．机器的功率越大，做功越多
C．机器的功率越小，机械效率越低
D．机器的功率越大，做的有用功越多
5．如图8-78所示，用一动滑轮把100N的沙子匀速提到3m高处，作用在绳末端的拉力为60N，则滑轮组的机械效率为（）（题型一）
A．30％B．60％C．83．3％D．120％
6.下列机械效率的说法正确的是（）（题型一）
A．机械效率可以提高到100%B．机械效率总小于1
C．功率大的机械机械效率高D．机械效率越高,有用功就越多
7．在测定滑轮组的机械效率的实验中，朱钢同学手拉弹簧测力计使钩码向上缓缓做 运动，并将一组实验数据填入下表，请你完成实验表格。
拉力
F（N）
钩码重
G（N）
测力计线端提升
的距离s（m）
钩码上升的
高度h（m）
有用功
W有（J）
总功
W总（J）
机械效率
η
0.34
0.98
0.4
0.1
仍用同一滑轮组，增加悬挂的钩码数，则滑轮组的机械效率将 （“增大”、“不变”、“减小”）。
（题型二）
8．用一个动滑轮把重100N的物体提高了9m，所用的拉力为60N。
求：
①有用功W有=？
②总功W总=？
③动滑轮的机械效率η=？
（题型一）
9．如图8-79所示，某人用机械效率为80％的滑轮组匀速提升重120N的物体，在2s内，绳的自由端移动了6m．求：
（1）物体上升的高度和速度．
（2）人的拉力为多大？
（3）人所做的额外功是多大？
（题型一）
综合提高训练
1．如图8-80所示，某人在lmin内用40N的力，把重100N的物体匀速提高9m，此人做功的功率是W，滑轮组的机械效率为。
（题型一）
2．用一个动滑轮提起重96N的物体（绳重与摩擦不计），所用的拉力为60N，则动滑轮的机械效率为________．若用此动滑轮提起重200N的物体，则拉绳子的速度为______时，拉力的功率为22．4W，这时的机械效率为______。
（题型三）
3．如图8-81所示，用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。
若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组
的机械效率为＿＿＿＿，在2s内拉力F做的功为＿＿＿＿J。
（题型三）
4．使用机械时，若额外功小于有用功，则该机械的机械效率（）（题型一）
A．大于0．5B．小于0．5C．大于1D．等于0．5
5．用如图8-82所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F=6N，在这一过程中，下列说法正确的是（）（多选题）（题型一）
A.所做的有用功为1JB．所做的额外功为0．5J
C．所做的总功为1．2JD．此滑轮组的机械效率为50％
6．如图8-83所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法。
物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）（题型一）
A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力
B．甲图中的拉力小于乙图中的拉力
图8-83
C．甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率
D．甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率
7．测滑轮组的机械效率，先用调节好的天平测动滑轮的质量，当右盘中砝码及游码位置如图8-84所示时，天平重新平衡。
然后照图8-85那样安装好滑轮组，记下钩码及弹簧秤的位置。
拉动弹簧秤使重为G的钩码升高，读出弹簧秤的示数F，用刻度尺分别测出钩码提升的高度h和弹簧秤移动的距离s，记录数据。
（题型二）
（1）动滑轮的质量m＝__________g。
Fs表示__________功。
（2）使钩码升高的过程中应向上__________
拉动弹簧秤；不考虑绳子的伸长，S＝__________h。
（3）用式子η＝
计算机械效率的条件是__________，它比用η＝
计算出的结果__________（填：
“偏大”、“相同”或“偏小”）。
（4）保持此装置不变，将提升的
钩码增加为2G，滑轮组的机械效率将__________。
（填：
“增大”、“不变”或“减小”）
图8-86
图8-85
8．一个人用滑轮组匀速提升重G＝128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s内，人用F＝40N的力拉绳端移动4m。
（题型三）
（1）计算出物体上升的高度是多少m?
（2）在图8-86中画出这个滑轮组的绕线。
（3）计算出有用功的功率是多少?
9．某人用如图8-87所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下2m，在此过程中，求：
图8-87
①拉力F所做的功；②滑轮组的机械效率；③滑轮组中动滑轮的重（不计摩擦和绳重）。
（题型一）
10．一个工人用图8-88所示的
滑轮组提升2000N的货物，所用拉力600N，绳子自由端4s内拉下4m，不考虑绳重和摩擦，求：
（1）有用功和总功率；
（2）机械效率；
（3）若用此滑轮组提升3200N的货物，所需拉力为多少?
（题型三）
图8-88
86合理利用机械能
2003年6月1日零时，举世闻名的三峡工程大坝正式下闸蓄水。
图8-89所示为水力发电站的流程示意图，你知道三峡工程为什么要修筑拦河大坝吗？
图8-89
智能提要
问：
物体是不是一定要在对外做功时，才具有能？
问：
分析动能、势能的变化时，经常出错，有什么诀窍吗？
问：
你观察过滚摆的上下运动吗？
在滚摆上下运动的过程中动能和势能是如何转化的？
问：
为什么滚摆每次上升的高度都比前一次低呢？
问：
乒乓球从空中下落、撞地、弹起的过程中，动能和势能的转化是比较复杂的，你能分析一下吗？
智能拓展
大海中蕴含的机械能
大海中蕴藏着丰富的机械能，它可以通过不同的形式表现出来，如潮汐、波浪、海流等．
潮汐能
海水每天都有固定的涨潮和退潮时间，这种海水定时涨落的现象就是潮汐现象．海水一涨一落，水位的高度差可达几十米．为了利用潮汐的机械能，工程师设计在海湾或河口附近兴建蓄水池，在蓄水池下有一个装有水轮机的闸门，当海水涨落时流经闸门，带动水轮发电机发电．
海浪能
海洋中的波浪，有时微波细浪，有时波涛汹涌，能把几十吨重的石头推走，能使万吨巨轮颠簸摇晃．海啸是灾难性的波浪，它能把轮船冲上陆地，能推翻岸边建筑物，具有十分巨大的能量，经科学家估测，在1km2的海面上，海浪能的功率可达2.0×105kW，如果合理地利用，将能提供非常可观的能量．
海流能
大海中的海水受海洋环流的影响，像陆地的河流一样，保持着一种固定方向的运动，这种现象叫做海流．海流中蕴藏着巨大的动力资源．科学家们设想利用海洋中海流流动的动力推动水轮发电机发电──海流发电．据统计，世界大洋中所以海流的发电功率达109kW．
智能归例
题型一理解能、动能、势能和机械能的概念
例1关于能的概念，下列说法正确的是（）
A．用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能
B．在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能
C．甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大
D．甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大
例2判断下列物体是否具有机械能，如果有，请说明具有什么形式的机械能，如果没有，说明原因．
（1）在水平地面上滚动的铅球：
____________，_____________；
（2）悬挂在室内的电灯：
____________，_____________；
（3）玩具汽车中被卷紧的发条：
____________，_____________；
（4）弹簧：
____________，_____________；
（5）在空中飞行的波音747客机：
____________，_____________；
（6）静止在水平轨道上的列车：
____________，_____________．
题型二会探究决定动能大小和重力势能大小的因素
例如图8-90所示，是用来探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验装置图。
（小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达底端的速度只与起点高度有关，起点越高，到达底端的速度就越大，运动小球撞击停在平面上的木块后，木块运动距离越长，说明小球具有动能越大）
（1）分析比较实验甲与实验乙，可得出结论：
______________________________。
实验中被控制的物理量是________________。
（2）分析比较实验乙与实验丙，可得出结论：
______________________________。
实验中被控制的物理量是_______________________。
（3）实验结果表明，物体动能与物体的和有关，____________越大，____________越大，动能就越大。
图8-90
题型三分析动能和势能大小的变化
例1某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（）
A．机械能一定不变，动能一定不变
B．机械能可能改变，动能一定不变
C．机械能可能改变，动能可能改变
D．机械能一定不变，动能可能改变
例2（多选题）如图8-91所示的是一种叫做蹦极的游戏。
游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。
图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是他所到达的最低点的位置。
对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法正确的是（）
A．他的重力势能一直在减小
B．绳的弹性势能一直在减小
C．他的动能在前一段时间在增加，后一段时间在减小
图8-91
D．在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹
性势能最大
题型四动能和势能的相互转化
例1下列过程中，属于动能转化为势能的是（）
A．雪撬从山坡上滑下 B．玩具弹簧枪将“子弹”水平射出
C．雨滴从屋檐落向地面 D．斜向上射出的炮弹在上升过程
例2在空气阻力不计的情况下，一只皮球从高处由静止下落，被地面弹起后不能再回到原来的高度，在整个过程中；
（1）说明皮球机械能的转化情况。
（2）指出皮球在哪几个位置时的动能为零。
（3）分析皮球不能回到原来高度的原因。
例3如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。
图8-92是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。
请你说明这种设计可
图8-92
以节能的理由
智能训练
基础知识训练
1．李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。
从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的____________。
（题型一）
2．如图8-93所示，小军玩弹弓，当弹弓把纸团射出时，＿＿＿＿＿＿能转化为＿＿＿＿能。
（题型四）
图8-93
3．2003年3月20日美英联军对伊拉克的军事打击中，两军调用了大量空降部队。
在空降兵离开机舱、尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下落，若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能______，动能_______，机械能_____。
（选填“不变”、“变大”或“变小”）（题型三）
4．
滚摆在上升过程中， 能转化为 能．（题型四）
图8-94
5．如图8-94所示，一个同学在蹦床上玩，从跳起到上升至最高点的过程中，能逐渐增大，能逐渐减小。
（题型三）
6．下列现象属于重力势能转化为动能的是（ ）（题型四）
A．爆竹腾空而起B．水从高处落下
C．从地面上弹起的皮球D．在水平地面上匀速行驶的汽车
7．某同学骑自行车上坡时，速度越来越慢，则车和人的（）（题型三）
A．动能变大，重力势能变大B．动能变小，重力势能变小
C．动能不变，重力势能不变D．动能变小，重力势能变大
8．一物体沿斜面匀速下滑，物体的（）（题型三）
A．动能增加，势能减小B．动能不变，势能减小
C．动能和势能都减小D．机械能的总量保持不变
9．司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（）（题
型三）
A．增大动能B．增大势能C．增大惯性D．减小阻力
10．中国跳水队被人们称为“梦之队”。
图8-95中是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（）（题型三）
A．运动员的动能一直增大，机械能不变
B．运动员的重力势能一直减小，机械能减小
C．运动员的动能先减小后增大，机械能不变
D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大
11．甲球体积是乙球体积的5倍，甲球静放在水平地面上，而乙球则沿水平地面滚动，那么（）（题型三）
A．甲球的势能比乙球的大B．乙球的动能比甲球的大
C．甲球的机械能比乙球的大D．上述三种说法都正确
12．如图8-96所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB）推动纸盒运动一段距离后静止。
（1）要研究动能与质量的关系，我们要选
择 两图来进行比较。
（2）从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时， 球的动能最大。
（题型二）
综合提高训练
1．下列关于能量的说法，不正确的是（）（题型一）
A．正在做功的物体，才具有能量
B．被压缩的弹簧具有能
C．具有能的物体，可以做功，也可以不做功
D．同步卫星相对于地面将指不动，实际上它也具有能
2．关于机械能的转化，下列说法正确的是（）（题型四）
A．静止的雪撬从山坡上滑下，势能转化为动能
B.静止的雪撬从山坡上滑下，动能转化为势能
C．滚摆下降时，动能转化为势能
D．卫星从近地点向远地点运动时，势能转化为动能
3．2002年10月27日，太原卫星发射中心用‘’长征四号乙”运载火箭，成功地将‘“中国资源二号”卫星送人太空。
在卫星随火箭一起离开发射塔飞向天空的过程中（）
（题型四）
A．卫星的势能不断减小，动能不断增大B．卫星的势能不断增大，动能不断减小
C．卫星的势能和动能都在不断减小D．卫星的势能和动能都在不断增大
4．小明和妈妈去超市购物，自动扶梯将她们从一楼匀速送上二楼，如图8-97所示。
在这个过程中，她们的（）（题型三）
A．势能增大，动能增大，机械能增大
B．势能增大，动能减小，机械能不变
C．动势能增大，动能不变，机械能增大
图8-97
D．势能不变，动能不变，机械能不变
5．一小孩从公园中的滑梯上加速滑下（如图8-98所示），对于其机械能的变化情况，下列说法中正确的是（
）（题型三）
A．重力势能减小，动能不变，机械能减小
B．重力势能减小，动能增加，机械能减小
图8-98
C．重力势能减小，动能增加，机械能增加
D．重力势能减小，动能增加，机械能不变
6．如图8-99所示，电动小车沿斜面从点Ａ匀速运动到点Ｂ的过程中，小车的（）（题型三）
Ａ．动能减少，重力势能增加，总机械能不变
Ｂ．动能增加，重力势能减少，总机械能不变
图8-99
Ｃ．动能不变，重力势能增加，总机械能不变
Ｄ．动能不变，重力势能增加，总机械能
增加
7．如图8-100所示是研究动能跟哪些因素有关的实验情况示意图，图中A、B两球是由同种材料制成的实心小球。
下列哪组图的比较可以说明当物体质量相同时，速度大的物体具有的动能大（）（题型二）
A．a图和b图
B．b图和c图
图8-100
C．a图和c图
D．b图和d图
8．我国发射的“神州Ⅲ号”载人宇宙飞船完成科学实验任务后，在内蒙古
准确返回，成功着陆。
若飞船穿越大气层时，有一段匀速降落的过程（设飞船质
量不变），则在此过程中飞船的（）（题型三）
A．动能减小，势能增大B．势能减小，动能增大
C．动能不变，势能减小
D．动能减小，势能不变
图8-101
9.如图8-101所示，一钢球分别从斜面的不同高度h1、h2处滚下，小木块A分别被推至1和2处，这现象表明，同一钢球，位置越高，它到达斜面下端时的______也
越大，把木块推得越远，对木块做的功越多，钢球的______能也越大．（题型二）
10．在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图8-102所示．在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小？
若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hAhB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mAmC；实验得出的结论是：
物体重力势能的大小与有关．（题型二）
图8-103
11．如图8-103所示，用绳子拴住一个苹果并悬挂下来，把苹果拉近自己的鼻子静止，松手后，苹果将向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，苹果会打到你的鼻子吗？
为什么？
（题型四）
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