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1、第五节机械效率第1课时机械效率知识要点根底练知识点1总功、额外功和有用功1.升旗过程中,克服旗的重力做的功是有用功,克服绳子重力做的功是额外功,克服摩擦力做的功是额外功( 均选填“有用功“额外功或“总功 )。2.如下图的装置,用250 N的拉力F将重为400 N的物体匀速提升2 m,以下说法正确的选项是( B )A.总功为105 JB.有用功为800 JC.额外功为300 JD.以上都不对知识点2机械效率3.一台起重机在10 s内将重为3600 N的货物匀速提高了4 m,起重机做的有用功是1.44104J;假设起重机做的额外功是9600 J,那么机械效率是60%。4.关于机械效率,以下说法正确
2、的选项是( D )A.有用功越大,机械的机械效率就越高B.额外功越大,机械的机械效率就越低C.总功越大,机械的机械效率就越低D.有用功与总功的比值越大,机械的机械效率就越高5.甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度,那么( D )A.乙升降机提升重物做的有用功多B.甲升降机的电动机做的额外功多C.甲升降机的电动机做的总功多D.乙升降机的电动机做的总功多综合能力提升练6.送气工人将一瓶液化石油气从一楼扛到三楼,在这个过程中,送气工人对钢瓶( 不包括石油气 )所做的功是额外功;到了三楼后,送气工人又把用户家里的空瓶子带下了楼,在这个过程中,送气工人对钢瓶所做的功
3、是有用功( 均选填“有用功或“额外功 )。7.如下图,用滑轮组把质量为80 kg的物体匀速提升3 m,假设拉力F=500 N,那么滑轮组的机械效率为80%,假设不计绳重和摩擦,那么动滑轮受到的重力为200N( g取10 N/kg )。8.如下图,物体A受到的重力是100 N,在5 N的拉力F作用下,以0.2 m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动,拉力F做功的功率是3W。假设物体A受到的滑动摩擦力大小为12 N,滑轮组的机械效率为80%。9.图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2( 如图2 )。此过程滑轮组( B )A.总
4、功为F2sB.额外功为3F2s-F1sC.机械效率为Gs3F2s100%D.额外功为F1s10.如图,用以下装置提升同一重物,假设每个滑轮重相同,不计摩擦,那么机械效率最低的是( D )11.某人用如下图的滑轮组提升重为800 N的重物,在拉力F的作用下,30 s内物体向上移动了12 m,假设滑轮组的机械效率为80%,绳重、摩擦阻力不计,那么( A )A.拉力做的功为12000 JB.拉力的功率为50 WC.绳子自由端被拉下的距离为36 mD.动滑轮的重力大小为100 N12.用相同的定滑轮和动滑轮组成甲、乙两个滑轮组,如下图,用它们来提升同一重为100 N的物体G,动滑轮G动=10 N,甲滑
5、轮组将重物提高1 m,乙滑轮组将重物提高2 m,在不计绳重和摩擦的条件下,以下说法正确的选项是( C )A.甲滑轮组拉力大,机械效率低B.乙滑轮组省力,所以它的机械效率高C.拉力F1所做的功为110 JD.拉力F2的大小为50 N13.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。假设不计绳重与摩擦的影响,那么提升A的过程( A )A.总功较大B.额外功较大C.总功较小D.额外功较小14.如下图,工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度,重物的重力为G物,动滑轮的重力为G动,此装置的机械效率为,工人的拉力为F,不计绳重和摩擦。试推导:F=
6、。证明:不计摩擦和绳重,由两股绳子承当物体和动滑轮的总重( G物+G动 ),那么F=12( G物+G动 )即G物=2F-G动设物体升高的高度为h,那么绳子自由端通过的距离s=2h提升重物做的有用功W有=G物h=( 2F-G动 )h拉力做的总功W总=Fs那么=整理得F=15.如图是工人利用滑轮组提升重为810 N物体的示意图,某段过程中物体匀速上升的速度为0.1 m/s,工人拉力的功率为90 W,物体上升10 s拉力克服滑轮组的摩擦做的功是60 J,不计绳重。求:( 1 )工人拉绳子的速度;( 2 )滑轮组的机械效率;( 3 )滑轮组中的动滑轮的重力。解:( 1 )由题图可知,n=3,绳端移动的
7、速度v绳=nv物=30.1 m/s=0.3 m/s( 2 )根据P=Wt=Fst=Fv可得,工人的拉力F=300 N滑轮组的机械效率=100%=GhFs100%=GnF100%=100%=90%( 3 )重物上升的高度h=vt=0.1 m/s10 s=1 m拉力做的有用功W有=Gh=810 N1 m=810 J拉力做的总功W总=Fs=Fnh=300 N31 m=900 J提升动滑轮做的额外功W轮=W总-W有-Wf=900 J-810 J-60 J=30 J由W轮=G轮h可得,动滑轮的重力G轮=30 N拓展探究突破练16.小熊在课外实践活动中,用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同
8、物体,物体受到的摩擦力从100 N开始逐渐增加,每次物体被拉动的距离均为1 m。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。求:( 1 )由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100 N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0.1 m/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1500 N时,体重为500 N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。解:( 1 )由题图乙可知,当物体受到的摩擦力为100 N时,滑轮组机械效率是50%。( 2 )当f
9、1=100 N时,1=50%,通过滑轮组拉动水平面上的物体,那么有用功W有用1=f1s,由题意可知,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,那么额外功W额外=G动s,那么总功W总1=W有用1+W额外=f1s+G动s所以1=100%=100%=100%=100%=50%解得G动=100 N当2=75%时,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,此时滑轮组的机械效率2=100%=100%=100%=100%=75%解得f2=300 N那么滑轮组的有用功率P有=f2v=300 N0.1 m/s=30 W( 3 )由题图甲可知,n=3,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,当f3=1500 N时,拉动物体需要的拉力F3=13( f3+G动 )=13( 1500 N+100 N )533 N小熊的重力为500 N,根据力的作用是相互的,所以小熊给绳子的最大拉力等于其重力,小于533 N,故不能用此滑轮组拉动物体。