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1、1第十讲第十讲 简单机械简单机械课时 2 滑轮 机械效率 命题点 1 机械效率的理解及计算1. (2014 长沙 24 题 3 分)甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是 ( )第 1 题图A. 若G1G2，则拉力做的总功相同B. 若G1G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率C. 若G1G2，则拉力做的有用功相同D. 用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变2. (2013 长沙 32 题 6 分)用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重 100 N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过
2、程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，由图可知动滑轮重为_N，当某次运送 4 件货物时，绳子的拉力F是_N，滑轮组的机械效率为_(不考虑绳重和摩擦)第 2 题图3. (2017 长沙 38 题 6 分)如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在 10 s 的时间2内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了 1 m，已知拉力F为 400 N，建筑材料的重力G为 900 N，求这个过程中：第 3 题图(1)绳子自由端移动的距离；(2)此滑轮组的机械效率；(3)拉力F的功率4. 2010 长沙 39(3)(4)题 4 分2010 年 5 月 18 日国际博物馆日，广东南澳海域的“南
3、澳号”水下考古发掘现场，成为了本年度由国家文物局主办的“文化遗产博览月”开幕地点如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片问：(3)已知动滑轮及附属部件的总重为 3 000 N，将一重为 4 000 N 的货箱匀速打捞出水面时，每根钢绳的拉力F为多大？(4)若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为 5 000 N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少？(不计摩擦和钢绳重)第 4 题图考向拓展(2009 长沙)小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为 2 000 N 的物体A在 3 s 内沿水平方向匀速移动了 6 m，若A所受地面的摩擦力Ff600 N，小强所用拉力F2
4、50 N，则拉力F的功率为_W，该装置的机械效率是_3考向拓展图命题点 2 简单机械的综合计算5.2014 长沙 39(2)(3)题 6 分如图是一个上肢力量健身器的示意图，D是动滑轮，配重A的质量为 140 kg，底面积是 8.0102 m2，杠杆EH可绕固定点O在竖直平面内转动，且OEOH12，假定运动员体重是 600 N，一只脚板与地面的接触面积为 2.0102 m2，(不计杠杆重、绳重及摩擦；取g10 N/kg)问：(2)当人将配重A匀速提升 0.2 m 时，人做功 340 J，动滑轮重为多少？(3)当配重A和人对地面的压强相等且杠杆在水平位置平衡时，人对绳的拉力为多大？第 5 题图命
5、题点 3 测量斜面的机械效率6. (2011 长沙 35 题 6 分)如图所示是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置(1)请计算斜面坡度为 60时的机械效率(2)请你根据实验数据推导下列的结论：斜面坡度斜面粗糙程度物重G(N)斜面高度h(m)沿斜面拉力F(N)斜面长L(m)有用功W有(J)总功W总(J)机械效率(%)30粗糙0.50.200.350.40.100.1471.460粗糙0.50.280.450.40.140.18结论 1：沿粗糙程度相同的斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面坡度越_，拉力越小4结论 2：在粗糙程度相同的条件下，斜面坡度越大，机械效率越_第 6 题图(3)如果你是
6、一位建筑设计师，需要设计一幢老年人俱乐部的大楼，受上述实验的启发，在设计楼梯时，你会把楼梯设计得较_(选填“缓”或“陡”)些答案1. B 【解析】当利用甲、乙两滑轮组将重物提升到相同的高度时，如果G1G2，则有用功相等，而乙装置用了 2 个动滑轮，故乙比甲做的额外功大，因为总功等于有用功与额外功之和，则乙图中做的总功大于甲图做的总功，A 错误；机械效率等于有用功与总功的比值，乙图中做的总功大于甲图做的总功，则甲的机械效率大于乙的机械效率，B 正确；如果G1 G2，则甲中做的有用功大于乙，C 错误；对于同一滑轮组而言，机械效率并不是固定不变的，它与被提升的重物重力有关，被提升物体的重力越大，机械
7、效率越大，D 错误故选 B.2. 100 250 80% 【解析】当被提升的货物G100 N 时，机械效率50%，此时根据公式100%100%100%100%50%，可以解得F100 N，W有用 W总Gh FnhG Fn100 N 2F在不计绳子重和摩擦时，根据公式F (G物G动) (100 NG动)100 N，解得G动1 n1 2100 N；当运送 4 件货时，G物400 N，此时F (G物G动) (400 N100 N)1 n1 2250 N，根据公式100%100%100%100%80%.W有用 W总Gh FnhG物 nF400 N 2 250 N3. 解：(1)绳子自由端移动的距离s3
8、h31 m3 m(2)滑轮组机械效率100%100%100%75%W有 W总Gh Fs900 N 1 m 400 N 3 m(3)拉力的功率P120 WW总 tFs t400 N 3 m 10 s54. 解：(3)钢绳的拉力F (G货G动) (4 000 N3 000 N)1 750 N1 41 4(4)讨论：若钢绳的最大拉力F1为 5 000 N 时，此装置的机械效率可达最高设此时提起货箱的个数为n，对动滑轮及附属部件和货箱进行受力分析可得 4F1nG货G动，即 45 0004 000 n3 000 解得n4.25，因货箱不可分割，取n4即当一次提起 4 个货箱时，此装置的机械效率可达最高，
9、此时滑轮组提起货箱的总重力G4G货1.6104 NW有Gh1.6104h1.6104 h此时拉力F2 (GG动)4 750 N1 4绳子自由端移动的距离s4 hW总F2s4 7504 h1.9104 h此装置的机械效率100%84.2%W有 W总1.6 104h 1.9 104h【考向拓展】1 500 80% 【解析】题图中动滑轮由三股绳子拉动，物体A在 3 s 内移动 6 m，拉力F在 3 s 内移动 6 m318 m，拉力做功W总Fs250 N18 m4 500 J，拉力做功的功率P 1 500 W；有用功W有用fsA600 N6 m3 600 J，该装置的机械效W t4 500 J 3
10、s率100%100%80%.W有用 W总3 600 J 4 500 J5. 解：(2)因不计杠杆重、绳重及摩擦，则人做的功等于提升配重A和动滑轮D所做的功之和，即WGAhG动hG动300 NWGAh h340 J140 kg 10 N/kg 0.2 m 0.2 m(3)对人、配重、动滑轮进行受力分析，其受力示意图如下由于人、配重、动滑轮受力平衡，因此FNG人FH FANGAF绳 F绳2FEG动 将代入得FANGAG动2FE 由于配重A和人对地面的压强相等，且SA2S人6由p 得FA2F人 F S由于杠杆在水平位置平衡，且OEOH12由杠杆平衡条件得FE2FH 因为人、配重对地面的压力和地面对它们的支持力互为作用力，因此FANFA，FNF人 由得GAG动2FE2(G人FH) 将代入得FH250 NGAG动2G人 21 400 N300 N2 600 N 26. (1)77.8 (2)小 大 (3)缓【解析】(1)根据100%100%77.8%，求得斜面此时的机械效率；(2)W有 W总0.14 J 0.18 J由表中的数据可看出拉动同一物体时，斜面坡度越小，拉力越小；坡度越大，机械效率越大；(3)设计一幢老年人俱乐部的大楼，为了便于老年人行走，根据上面的结论，楼梯的设计得(较)缓一些