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2018中考物理试题分类汇编解析专题21:机械效率

1、专题 21 机械效率一选择题(共 8 小题)1(2018福建)如图,用同一滑轮组分别将物体 A 和物体 B 匀速提升相同的高度。与提升 B 相比,提升 A 的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升 A 的过程( )A额外功较小 B额外功较大 C总功较小 D总功较大【分析】不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功与额外功之和; 机械效率是有用功与总功的比值。由此分析解答。【解答】解:AB、由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由 W 额 =G 动 h 知,提升 A 和

2、 B 所做额外功相同,故A、B 错误;CD、不计绳重与摩擦的影响,滑轮组的机械效率:= = ,额外功相同,提升A 物体时滑轮组的机械效率较大,所以提升 A 物体所做的有用功较大,其总功较大,故 C错误、D 正确。故选:D。2(2018自贡)如图所示,用滑轮组提升重物时,重 400N 的物体在 10s 内匀速上升了1m。已知拉绳子的力 F 为 250N,则提升重物的过粒中( )A做的总功是 400J B拉力 F 的功率是 25WC绳子自由端被拉下 1m D滑轮组的机械效率是 80%【分析】(1)(3)已知拉力大小,由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数 n=2,则s=2h,求出拉力端移动距离,利用

3、 W=Fs 可求总功;(2)知道做功时间,利用 P= 求出拉力 F 的功率;(4)已知物重和物体被提升高度,根据公式 W=Gh 可计算出有用功;利用效率公式 =求滑轮组的机械效率。【解答】解:AC、由图知,n=2,则绳子自由端移动的距离:s=2h=21m=2m,故 C 错误;拉力做的总功:W 总 =Fs=250N2m=500J,故 A 错误;B、拉力 F 的功率:P= = =50W,故 B 错误;D、有用功:W 有用 =Gh=400N1m=400J,滑轮组的机械效率:= 100%= 100%=80%,故 D 正确。故选:D。3(2018东营)对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械

4、效率,下列说法正确的是( )A通过改进机械的性能可以使机械效率达到 100%B做功多的机械,功率一定大C功率大的机械,做功一定快D做功快的机械,机械效率一定高【分析】(1)机械效率反映了机械的性能优劣,是有用功与总功的比值,与做功快慢没有关系;使用任何机械不可避免地做额外功,所以机械效率一定小于 100%;(2)功率是描述物体做功快慢的物理量,它等于单位时间内所做的功,功率大则做功快。【解答】解:A、使用任何机械都要做额外功,所以总功一定大于有用功,即有用功与总功的比值一定小于 1,也就是机械效率小于 100%故 A 错误;B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多,时间不确定,功率大小不能确

5、定。故 B 错误;C、功率反映做功的快慢,功率大则做功快,功率小,则做功慢。故 C 正确;D、机械效率与做功快慢没有关系。故 D 错误。故选:C。4(2018攀枝花)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物 G 提升相同高度,F 1和 F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )A力 F1和 F2做功的功率相同B力 F1和 F2做的总功相同C乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大D甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高【分析】使用滑轮组时,手拉绳子自由端做的功是总功;总功与所用时间之比是拉力做功的功率;根据已知条件判断省力情况;利用公式 = = = =

6、比较滑轮组机械效率。【解答】解:由图知,甲滑轮组中承担物重的绳子段数 n=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段数 n=4。AB、若重物上升高度为 h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为:s 甲 =3h,s 乙 =4h;甲滑轮组中拉力做的总功为 W 甲总 =F13h,乙滑轮组中拉力做的总功为 W 乙总 =F24h,已知 F1=F2,所以 W 甲总 W 乙总 ,故 B 错误;已知时间相同,由公式 P= 知,P 甲总 P 乙总 故 A 错误;CD、已知 F1=F2,所以省力情况相同,故 C 错误;甲、乙两滑轮组提升的物重 G 相同,设一个动滑轮的重为 G 动 ,不计绳重及摩擦,则甲滑轮组的机械效率为: 甲

7、= = = =,乙滑轮组中有 2 个动滑轮,同理可得,乙滑轮组的机械效率为: 乙 = ,所以 甲 乙 ,故 C 错误,D 正确。故选:D。5(2018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【分析】(1)机械效率是有用功与总功的比值。(2)增加物重,其他条件不变,有用功增多,有用功在总功中所占的比例增大,机械效率升高;(3)机械效率高的机械,说明所做有用功占总功的比值大,额外功所占总功的比值小,不是做的额外功越少,(4)机械做功的快慢指功率,

8、机械效率大小与功率大小没有关系。【解答】解:A、机械效率是有用功与总功的比值,由于总功的多少不确定,所以无法判断有用功与总功比值的大小,即机械做的有用功越多,其机械效率不一定高,故 A 错误;B、起重机提起的货物越重,所做的额外功基本不变,有用功在总功中所占的比重越大,所以它的机械效率越大,故 B 正确;C、机械效率越高,说明所做有用功占总功的比值大,额外功所占总功的比值小,不是做的额外功越少,故 C 错误;D、使用滑轮组做功越快,说明功率越大,但机械效率与功率没有关系,故 D 错误。故选:B。6(2018广安)如图所示,斜面长 3m,高 0.6m,建筑工人用绳子在 6s 内将重 500N 的

9、物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是 150N(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是( )A斜面上的摩擦力是 50N B拉力的功率是 50WC拉力所做的功是 300J D斜面的机械效率是 80%【分析】(1)利用 W=Fs 计算该过程拉力 F 做的功;利用 W 有 =Gh 求出有用功,利用 W 额 =W总 W 有 求出额外功,然后利用 W 额 =fs 计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小;(2)利用 P= 求拉力做功功率;(3)斜面的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解:(1)拉力 F 做的功:W 总 =Fs=150N3m=450J;有用功:W 有用 =Gh=500N0.6m=300J,

10、额外功:W 额 =W 总 W 有用 =450J300J=150J,由 W 额 =fs 可得,物体在斜面上受到的摩擦力:f= = =50N,故 A 正确、C 错;(2)拉力的功率:P= = =75W,故 B 错;(3)斜面的机械效率:= = 100%66.7%,故 D 错。故选:A。7(2018深圳)如图为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作用下,重 6N的物体 2s 内匀速上升 0.1m,弹簧测力计示数如图示(不计绳重与摩擦)。下列说法错误的是( )A弹簧测力计的拉力是 2.4NB物体上升的速度为 0.05m/sC弹簧测力计拉力的功率为 0.12WD滑轮组的机械效率约 83.3%【分

11、析】(1)先确定弹簧测力计的分度值,再根据指针位置读数;(2)利用速度公式求物体上升速度;(3)由图知,n=3,重物上升 h,则拉力端移动的距离 s=3h,利用 W 总 =Fs 求出拉力做的功;利用 P= 求拉力做功功率;(4)知道物体重,利用 W=Gh 求出有用功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解:A、由图可知,弹簧测力计的分度值为 0.2N,弹簧测力计的示数为 2.4N,故 A 正确;B、物体上升速度 v= = =0.05m/s,故 B 正确;C、由图知,n=3,拉力端移动距离 s=3h=30.1m=0.3m,拉力做功 W 总 =Fs=2.4N0.3m=0.72J,拉力做功

12、的功率:P= = =0.36W,故 C 错误;D、有用功 W 有 =Gh=6N0.1m=0.6J;滑轮组的机械效率:= = 100%83.3%,故 D 正确。故选:C。8(2017黑龙江)分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为 定 、 动 、 组 (不计绳重和摩擦,设每个滑轮质量相等),则下列选项中正确的是( )A 组 动 定 B 动 定 组 C 定 动 组 D 定 组 动【分析】克服物体的重力所做的功是有用功,由题知匀速提升同一物体到同一高度处,可知做的有用功相同;不计绳子质量和摩擦,额外功 W 额 =G 轮 h,知道使用定

13、滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为 0、1、2,可以得出做的额外功的大小关系,由于 W 总 =W 有用 +W 额 ,可以得出所做的总功的大小关系,再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。【解答】解:匀速提升同一物体到同一高度处,由 W 有用 =Gh 可知,三种情况下做的有用功相同,大小都为 W 有用 ;不计绳子质量和摩擦,所做的额外功:W 额 =G 动 h,使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时,动滑轮的个数分别为 0、1、2,使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时,做的额外功:W 额定 W 额动 W 额组 ,由 W 总 =W 有用 +W 额 可知三种情况下做的总功:W 定 W 动 W 组 ,由 = 可知,

14、使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率: 组 动 定 。故选:A。二多选题(共 3 小题)9(2018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 400N,g=10N/kg,则下列说法正确的是( )A工人做的总功为 900J B工人做的额外功为 300JC工人做功的功率为 60W D此斜面的机械效率为 75%【分析】根据功的计算公式 W=Fs 可求出拉力做的功,即总功;再根据 P= 可求功率;再根据 W=Gh 求出有用功;然后根据机械效率的计算公

15、式可求出斜面的效率。【解答】解:A、工人做的总功为:W 总 =Fs=400N3m=1200J;故 A 错误;B、做的有用功为:W 有 =Gh=mgh=60kg10N/kg1.5m=900J;所做额外功为:W 额 =W 总 W 有 =1200J900J=300J;故 B 正确;C、工人做功的功率为:P= = =80W;故 C 错误;D、斜面的机械效率为:= = 100%=75%;故 D 正确;故选:BD。10(2018滨州)如图所示,重 400N 的物体在 30N 的水平拉力 F 的作用下,以 0.1m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 10s,滑轮组的机械效率为 80%,则在此过程中,下

16、列说法正确的是( )A绳子自由端移动的距离为 3mB有用功为 400JC拉力 F 的功率为 9WD物体与地面间的滑动摩擦力为 72N【分析】(1)知道物体移动速度和时间,利用 s=vt 求物体移动距离,由题知,n=3,拉力端移动的距离等于物体移动距离的 3 倍;(2)利用 W=Fs 求拉力做的总功,利用机械效率公式计算有用功;(3)利用功率公式求拉力做功功率;(4)知道机械效率和拉力大小,利用 = 求摩擦力 f。【解答】解:A、由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s 绳 =3s 物 =3v 物 t=30.1m/s10s=3m,故 A正确;B、拉力做功为:W 总 =Fs 绳 =30N3m=9

17、0J,有用功:W 有 =W 总 =80%90J=72J,故 B 错误;C、拉力做功的功率:P= = =9W,故 C 正确;D、有用功 W 有 =fs 物 ,拉力做的总功 W 总 =Fs 绳 ,由 = = = = 得,物体与地面间的滑动摩擦力:f=3F=80%330N=72N,故 D 正确。故选:ACD。11(2018通辽)如图,用滑轮组提升重物时,重 400N 的重物在 10s 内匀速上升了 1m。已知拉绳子的力 F 为 250N,不计绳重和摩擦,则提升重物的过程中( )A绳子自由端下降速度为 0.3m/sB动滑轮的重力为 100NC拉力 F 的功率是 40WD滑轮组的机械效率是 80%【分析

18、】(1)由图知,n=2,绳子自由端移动的距离 s=2h,利用速度公式求其速度;(2)不计绳重和摩擦,利用 F= (G+G 轮 )求出动滑轮的重力;(3)利用 W=Fs 求总功,再利用 P= 求拉力做功功率;(4)利用 W=Gh 求有用功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解:A、由图可知,n=2,绳子自由端移动的距离 s=2h=21m=2m,绳子自由端移动的速度 v= = =0.2m/s,故 A 错;B、不计绳重和摩擦,拉力 F= (G+G 轮 ),则动滑轮重力:G 轮 =2FG=2250N400N=100N;故 B 正确;C、拉力做的总功:W 总 =Fs=250N2m=500J,

19、拉力的功率:P= = =50W,故 C 错误;D、有用功:W 有用 =Gh=400N1m=400J,滑轮组的机械效率:= = 100%=80%,故 D 正确。故选:BD。三填空题(共 10 小题)12(2018临沂)小明用如图所示的动滑轮提起 140N 的水桶,动滑轮重 20N(不计绳重和摩擦),小明拉绳子的动力为 80 N;如果向水桶内再加入 40N 的水,提起时动滑轮的机械效率 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。【分析】不计绳重和摩擦,人拉绳子自由端的拉力 F= (G+G 动 );用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高。【解答】解:由图可知,该滑轮为动滑轮,有两段绳子拉着动

20、滑轮,不计绳重和摩擦,则拉绳子的动力:F= (G+G 动 )= (140N+20N)=80N;使用同一滑轮组,在提升高度相同时,所做的额外功不变,增加水的重力,增大了有用功,所以有用功在总功中所占的比例变大,机械效率会变大。故答案为:80;变大。13(2018菏泽)使用同一个滑轮组提升物体,提升的物体质量越大,滑轮组的机械效率 越高 (填“越高”、“越低”或“不变”)【分析】提升的物体质量越大(即提升物体的重力越大),在提升高度相同时,所做有用功越大;用同一个滑轮组提升物体,克服绳重、摩擦和动滑轮重力所做的额外功变化不大;根据有用功在总功中所占的比例可判断机械效率的变化情况。【解答】解:使用同

21、一个滑轮组提升物体,提升的物体质量越大(即提升物体的重力越大),在提升高度相同时,所做有用功越大,而所做的额外功变化不大,则有用功在总功中所占的比例越大,即滑轮组的机械效率越高。故答案为:越高。14(2018岳阳)用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为 720N 的货物匀速提高 10m,所做的总功为 12000J,此时滑轮组的机械效率为 60% ;用该滑轮组提升更重的物体,机械效率会 变大 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。【分析】知道物体重和提升的高度,利用 W=Gh 求有用功,又知道总功,利用效率公式求滑轮组的机械效率;用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高。【解答】解:有用功:W 有用

22、 =Gh=720N10m=7200J;已知所做的总功:W 总 =12000J;则滑轮组的机械效率为:= = 100%=60%;用该滑轮组提升更重的物体,在提升高度相同时,由于物重增大,则有用功增大,而额外功几乎不变,所以有用功在总功中所占的比例变大,机械效率会变大。故答案为:60%;变大。15(2018云南)如图所示,用滑轮组把质量为 80kg 的物体匀速提升 3m,若拉力F=500N,则滑轮组的机械效率为 80% ,若不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为 200 N。【分析】(1)知道物体质量,利用 G=mg 求其重力,再利用 W=Gh 求拉力做的有用功;由图知,n=2,拉力端移动距离 s=

23、2h,利用 W=Fs 求总功,滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。(2)不计绳重和摩擦,拉力 F= (G+G 动 ),据此求动滑轮重力。【解答】解:(1)物体的重力:G=mg=80kg10N/kg=800N,做的有用功:W 有用 =Gh=800N3m=2400J,由图知,n=2,拉力端移动距离 s=2h=23m=6m,拉力做的总功:W 总 =Fs=500N6m=3000J,滑轮组的机械效率:= = 100%=80%;(2)不计绳重和摩擦,拉力 F= (G+G 动 ),则动滑轮重力:G 动 =2FG=2500N800N=200N。故答案为:80%;200。16(2018枣庄)如图所示,用相同的

24、滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用 FA、F B匀速提升重力为 GA、G B的 A、B 两物体,不计绳重和摩擦。若 GAG B,则 甲 乙 ;若FA=FB,则 GA G B(选填“”、“”或“=”)【分析】(1)不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,根据 = 100%= 100%= 100%结合 GAG B比较两滑轮组的机械效率关系;(2)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据 F= (G+G 动 )结合 FA=FB得出提升物体的重力关系。【解答】解:(1)不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,则滑轮组的机械效率

25、:= 100%= 100%= 100%= 100%,因物体的重力 G 越大,1+ 越小, 越大,且动滑轮的重力相等,所以,G AG B时, 甲 乙 ;(2)由图可知,n 甲 =2,n 乙 =3,由 F= (G+G 动 )可得,提升物体的重力:G=nFG 动 ,则 FA=FB时,提升物体的重力关系为 GAG B。故答案为:;。17(2018广州)小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体 A,测出 A 移动的距离s、水平拉力 F 和 A 的重力 G。(1)以上条件能否求出此时滑轮的机械效率 ? 不能 ,如果能,写出 的表达式;如果条件不足,写出还需补充的物理量的测量步骤和符号,并写出 的表达式

26、= 100% ( 用题目已知及补充的物理量符号表示)(2)若 A 在 10s 内运动了 4m,A 的速度为 0.4m/s 。【分析】(1)根据 = = 可求出滑轮的机械效率,据此分析需要补充的物理量;(2)根据速度公式 v= 求出 A 的速度。【解答】解:(1)根据 = = 可知,要求出滑轮的机械效率,补充的物理量为:摩擦力 f;测量摩擦力时应水平匀速拉动木块,使木块做匀速直线运动,木块处于平衡状态,由二力平衡条件可知,滑动摩擦力等于拉力;作用在动滑轮上有两段绳子,所以拉力 F 通过的距离为物体 A 移动距离的 2 倍,滑轮的机械效率为:= = = = 100%;(2)物体 A 的速度为:v=

27、 = =0.4m/s。故答案为:(1)不能;= 100%;(2)0.4m/s。18(2018眉山)如图所示,一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录下了绳子自由端拉力 F 与对应所提升的物体的重力 G,如下表:G/N 1 2 3 4 5 6F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3根据上表数据分析可知,绳子自由端拉力 F 与物体重力 G 的关系式为 F= 0.5G+0.3N ;当物体重力 G=10N 时,此滑轮组的机械效率 = 94.3% 。【分析】由表格数据,重力 G 每增大 1N,绳子自由端的拉力 F 增大 0.5N,所以 F 与 G 成一次函数关系,由此解答;根据物体的重力求

28、出拉力的大小,然后根据机械效率公式求出机械效率。【解答】解:由表格数据可知,重力 G 每增大 1N,绳子自由端的拉力 F 增大 0.5N,所以 F 与 G 成一次函数关系,设 F 与 G 关系的表达式为 F=kG+b,由表格第一组数据,当 G=1N,F=0.8N,则:0.8N=k1N+b由表格第二组数据,当 G=2N,F=1.3N,则:1.3N=k2N+b可得 k=0.5,将 k=0.5 代入解得 b=0.3N,所以拉力 F 与物体所受重力 G 的关系式:F=0.5G+0.3N;当物体重力 G=10N 时,此时的拉力:F=0.510N+0.3N=5.3N;由图可知,有两段绳子拉着动滑轮;滑轮组

29、的机械效率为:= = = = = 94.3%。故答案为:0.5G+0.3N;94.3%。19(2018安徽)如图所示,当工人师傅用 400N 的拉力向下拉绳时,可使重 680N 的重物匀速上升,此过程中滑轮组的机械效率为 85% 。【分析】已知拉力、物重,利用 = 可计算滑轮组机械效率。【解答】解:由图可知,滑轮组承担物重的绳子段数:n=2,由 = = = = 得,滑轮组的机械效率:= 100%= 100%=85%。故答案为:85%。20(2018安顺)工人借助如图所示的装置,在 20s 时间内将 700N 重的货物匀速提升了4m,已知他对绳子的拉力为 500N该过程中,工人所用装置的机械效率

30、为 70% ,工人对绳子拉力的功率为 200 W。【分析】(1)根据图中滑轮组中线的绕法,有两段绳子承担总重,绳子自由端移动距离s=2h,利用滑轮组机械效率的公式 = = 计算出滑轮组的机械效率;(2)已知绳子自由端被拉下的距离,根据公式 W=Fs 可求出拉力所做的功;根据 P= 计算出拉力的功率。【解答】解:(1)由图可知 n=2,则绳子自由端移动的距离 s=2h=24m=8m,工人所用装置的机械效率:= 100%= 100%= 100%=70%。(2)拉力做的功:W=Fs=500N8m=4000J,拉力的功率:P= = =200W。故答案为:70%,200。21(2018德阳)如图所示,沿

31、斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100N,斜面长 2m、高 1m,则其机械效率是 60 %,物体所受摩擦力是 40 N(取 g=10N/kg)【分析】知道拉力大小,利用 W=Fs 求出总功,利用 W=Gh 求出有用功,利用效率公式求出斜面的机械效率。克服摩擦力做的功即为额外功,根据 W=fs 求出摩擦力的大小。【解答】解:(1)有用功:W 有 =Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J;拉力做的总功:W 总 =Fs=100N2m=200J;斜面的机械效率:= = 100%=60%;(2)额外功:W 额 =W 总 W 有 =200J120J=80

32、J,由 W 额 =fs 可得,物体所受的摩擦力:f= = =40N。故答案为:60;40。四实验探究题(共 7 小题)22(2018兰州)如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图。用弹簧测力计拉动绳子自由端,将质量为 200g 的钩码从 A 位置匀速提升至 B 位置,同时弹簧测力计从图中的 A位置匀速竖直上升至 B位置,在此过程中,弹簧测力计对绳的拉力为 F,弹簧测力计的示数如图乙所示,请根据所做实验进行分析(g=10N/kg);(1)弹簧测力计的示数为 1.2 N:拉力 F 所做的功为 0.048 J。(2)动滑轮的机械效率约为 83.3% 。(结果保留一位小数)【分析】(1)由乙图根据测力计分

33、度值读数;由甲图知,绳子自由端移动的距离,根据 W总 =Fs 求拉力 F 所做的功;(2)由图甲知,物体 A 上升的高度,根据 G=mg 求物体的重力;根据 W 有 =Gh 求做的有用功;根据 = 100%求动滑轮的机械效率。【解答】解:(1)由乙图知,测力计分度值为 0.2N,示数为 1.2N,由甲图知,绳子自由端移动的距离为:s=8.50cm4.50cm=4.00cm,拉力 F 所做的功为:W 总 =Fs=1.2N0.04m=0.048J;(2)由图甲知,物体 A 上升的高度 h=2.00cm,物体的重力:G=mg=0.2kg10N/kg=2N,做的有用功:W 有 =Gh=2N0.02m=

34、0.04J,动滑轮的机械效率约为:= = 100%83.3%。故答案为:(1)1.2;0.048;(2)83.3%。23(2018绵阳)某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有:(i)按照如图所示安装滑轮组,测钩码重力 G 并记钩码和绳端的位置(ii)用弹簧测力计缓慢拉动绳端,使钩码上升,读出拉力 F 的值,并测出钩码上升的高度 h 和绳端移动的距离 s;(iii)记录实验数据填入表格中(表格略);(iv)多次改变钩码的数量,重复上述实验;(v)用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码,分别测机械效率;(vi)分析测量结果,讨论影响机械效率的因素回答以下问题:(1)除了如图所示器材和弹簧测力

35、计外,还需要的器材是 刻度尺 。(2)滑轮组机械效率的计算公式是 = (用直接测得的物理量符号表示)。(3)关于影响滑轮组机械效率的因素,该小组同学讨论后得到以下认识,你认为正确的有 ADE (填序号,可能不止一项正确)。A在相同情况下,摩擦越大,机械效率越小B在相同情况下,摩擦越大,机械效率越大C忽略摩擦,定滑轮质量相同,则机械效率相同D忽略摩擦,动滑轮质量相同,则机械效率相同E忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越大F忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越小【分析】(1)(2)滑轮组是用绳子把定滑轮和动滑轮组装而成的机械装置,根据滑轮组的机械效率公式 =

36、 = = = 分析探究所需要测量的工具以及测量的量、表达式;(3)滑轮组机械效率与物体重力、动滑轮的重力,以及摩擦力的大小有关,在有用功不变的情况下,所做的额外功越多,滑轮组的机械效率越低。【解答】解:(1)由图可知,除了滑轮,弹簧测力计外,还需要测量高度的刻度尺;(2)由滑轮组的图上可知,n=3滑轮组做的有用功为 W 有 =Gh,总功为 W 总 =Fs,机械效率的表达式为 = = ;(3)AB、在相同情况下,摩擦越大,所做的额外公功越多,机械效率越小,故 A 正确,B错误;CD、忽略摩擦,滑轮组的机械效率,与定滑轮的质量无关,动滑轮质量相同,重力相同,额外功相同,则机械效率相同,故 C 错误

37、、D 正确;EF、忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,所做的有用功越多,则机械效率越大。故 E 正确、F 错误。故选 ADE。故答案为:(1)刻度尺;(2) ;(3)ADE。24(2018德州)测量滑轮组的机械效率:步骤 如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置。实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。分析表中数据可知:实验 2 是用图 乙 做的实验。实验序号 3 中的机械效率 = 80% 。装置图实验序号钩码重量 G/N钩码上升高度h/m绳端拉力 F/N 绳端移动距离s/m机械效率1 4 0.1 1.8 0.3 74%2 8 0.1 3.1 0.3 86%表格3 8 0.1 2.5

38、0.4结论 通过比较 1、2 (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。通过比较 2、3 两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 越低 问题讨论 实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数。你认为他的想法不正确 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 摩擦力 对滑轮组机械效率的影响。【分析】(1)根据绳子自由端移动的距离 s 与提升物体的高度 h 的关系,s=nh,求出实验 1 中绳子的有效段数分析;求出实验 2 中绳子的有效段数分析;根据 = = 100%求第 3 次实验

39、的机械效率:(2)根据控制变量法,要探究滑轮组的机械效率与物重的关系,需要控制绳子的段数相同,改变物体的重力,找出合适的次数;比较实验 2 和 3 的相同条件和不同条件得出结论;(3)在测力计静止时,不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑。【解答】解:(1)根据绳子自由端移动的距离 s 与提升物体的高度 h 的关系,s=nh,故实验 1 中绳子的有效段数:n= = =3;实验 2 中绳子的有效段数:n= = =3;由表格数据知:第 1 次实验物体的重力为 4N,第 2 次物体的重力为 8N,故第 1 次是用甲图做的实验,第 2 次是用乙图做的:第 3 次实验的机械效率: 3= = = 100%=

40、80%;(2)根据控制变量法,要探究滑轮组的机械效率与物重的关系,需要控制绳子的段数相同,改变物体的重力,表格中 1、2 两次实验符合要求,可以得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。比较实验 2 和 3 可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越低;(3)在弹簧测力计静止时读出了数据,由于不会克服绳与轮之间的摩擦,所以测得的拉力偏小,她的想法是不正确的,因为她没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。故答案为:乙;80%;1、2;越低;不正确;摩擦力。25(2018钦州)下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告,实验名称

41、:测量滑轮组的机械效率实验步骤:(1)观察弹簧测力计的量程、零刻度线和 分度值 。(2)如图 1 所示,测量物体 G 所受的重力为 4.6N 。(3)如图 2 所示,实验过程中,拉动弹簧测力计并读出拉力 F 的数值,用 刻度尺 测出的物体 G 上升的高度 h 和弹簧测力计移动的距离 s,将数据填入表格。根据表格中的数据,可以知道他们选用的滑轮组是 乙 (选填甲”或“乙”)(4)仅改变重物 G 上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据实验记录:实验次数物体重量G/N物体上升高度 h/cm拉力 F/N 弹簧测力计移机动的距离 s/cm机械效率1 5.00 1.80 15.00 85.2%2

42、8.00 1.77 24.00 86.6%3 10.00 1.75 30.00 87.6%实验结论:滑轮组的机械效率与所提升物体的高度有关。实验讨论与交流小明和小红的实验结论: 不科学 (选填“科学”或“不科学”),请说明你的理由 根据 = 100%,滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关 。小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率,建议进一步探究:改变 提升物体的重力 ,重复实验(3)步骤,计算出机械效率进行比较分析。【分析】(1)测力计使用前,要观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值;(2)根据测力计分度值读数;(3)测量长度的工具是刻度尺;根据绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系s

43、=nh,根据绳 n= 求出绳子的有效段数分析回答;(4)滑轮组的机械效率 = = = = ,据此分析;为得出普遍性的结论要多测量。【解答】解:(1)观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值。(2)如图 1 所示,测力计分度值为 0.2N,测量物体 G 所受的重力为 4.6N;(3)如图 2 所示,实验过程中,拉动弹簧测力计并读出拉力 F 的数值,用刻度尺测出的物体 G 上升的高度 h 和弹簧测力计移动的距离 s;根据绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系 s=nh,绳子的有效段数n= = = =3,可以知道他们选用的滑轮组是乙;(4)滑轮组的机械效率:= = = = ,故滑轮组的机械效率与所提

44、升物体的高度无关,由题意和表中数据,滑轮组的机械效率与所提升物体的重力有关;小明和小红的实验结论不科学;小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率,建议进一步探究:改变提升物体的重力,重复实验(3)步骤,计算出机械效率进行比较分析。故答案为:(1)分度值;(2)4.6N;(3)刻度尺;乙;(4)不科学;根据= 100%,滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关;提升物体的重力。26(2018泰安)图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端,将重为 4.5N 的物体从 A 位置提升到 A位置,同时弹簧测力计从图中的 B 位置上升到 B位置,在这个过程中,弹

45、簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题:(1)物体提升的高度是 5.0 cm,拉力是 2 N,该滑轮组的机械效率 = 75% ;(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。【分析】(1)读出 BB之间的距离,根据滑轮组的特点求出物体上升的高度;根据测力计的分度值读出测力计示数;知道物体重力和物体升高的距离,求出绳子自由端移动的距离,读出弹簧测力计的示数;根据 = 求出机械效率。(2)根据额外功的变化判定机械效率的变化。【解答】解:(1)测力计 B 位置匀速提升到 B位置,测力计

46、上升的高度为:s=15.0cm;由图可知,有 3 段绳子拉着动滑轮,则物体上的高度为:h= s= 15.0cm=5.0cm;由图可知,测力计的示数为 2N;该动滑轮的机械效率:= = = =75%;(3)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,此时有用功不变,克服动滑轮重力所做的额外功变大,故机械效率变小。故答案为:(1)5.0; 2;75%;(2)变小。27(2018黔南州)如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端,将质量为 200g 的钩码从 A 位置匀速提升到 B 位置,同时弹簧测力计从图中的A位置匀速竖直上升到 B位置,这个过程用时 2 秒,弹簧测力计对绳的拉

47、力为 F请你根据这个同学做的实验完成下列问题:(1)准备了下列器材:钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺,其中多余的器材是 天平 ;(2)如图,由刻度尺的读数可知,钩码上升的距离是 10.0 cm。(3)若弹簧测力计的读数为 1.2N,则这个动滑轮的机械效率是 83.3% ,拉力 F 做功的功率是 0.12 W。【分析】(1)实验中不需要测出钩码的质量;(2)根据刻度尺的分度值读数;(3)读出测力计移动的距离,根据机械效率公式求出效率,根据功率公式求出功率。【解答】解:(1)实验中不需要测出钩码的质量,故多余的器材是天平;(2)由图可知,刻度尺的分度值是 1cm,则钩码上升的距离为 1

48、0.0cm;(3)弹簧测力计从 25cm 开始上升,上升到 45cm 处,绳子末端移动的距离s=20.0cm=0.2m;拉力做的功即总功为:W 总 =FS=1.2N0.2m=0.24J;有用功为:W 有 =Gh=mgh=0.2kg10N/kg0.1m=0.2J;机械效率为:= = =83.3%;拉力 F 做功的功率是:P= = =0.12W。故答案为:(1)天平;(2)10.0;(3)83.3%;0.12。28(2018襄阳)某同学“测量滑轮组的机械效率”的实验装置如图所示。实验时把更 72N 的物体吊在滑轮上,向上缓慢拉动弹簧测力计,测出物体上升高度和绳端移动距离分别为 0lm 和 0.3m。图小弹簧测力计示数为 3 N,滑轮组机械效率为 80 %如果用此滑轮组提升另一重为 10N 的物体,它的机械效率 变大 (填“变大”、“变小”或“不变”)。【分析】根据弹簧测力计的分度值读数;根据 = 100%= 100%求出机械效率;不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率 = 100%= 100%= 100%=100%,据此进行解答。【解答】解:由图可知,测