湖南省長沙市中考物理分類匯編 第10講 簡單機(jī)械 課時(shí)2 滑輪 機(jī)械效率（含解析）.doc

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第十講 簡單機(jī)械 課時(shí)2 滑輪 機(jī)械效率 命題點(diǎn)1 1. (xx長沙24題3分)甲、乙兩個(gè)滑輪組如圖所示，其中的每一個(gè)滑輪的重量都相同，用它們分別將重物G1、G2提高相同的高度，不計(jì)繩重和摩擦，下列說法中正確的是 ( ) 第1題圖 A. 若G1＝G2，則拉力做的總功相同 B. 若G1＝G2，則甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率 C. 若G1＞G2，則拉力做的有用功相同 D. 用甲、乙中的任何一個(gè)滑輪組提起不同的重物，機(jī)械效率不變 2. (xx長沙32題6分)用圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，每件貨物重100 N，每次運(yùn)送的量不定，圖乙記錄了在整個(gè)過程中滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力增加而變化的圖像，由圖可知?jiǎng)踊喼貫開_____N，當(dāng)某次運(yùn)送4件貨物時(shí)，繩子的拉力F是______N，滑輪組的機(jī)械效率為________．(不考慮繩重和摩擦) 第2題圖 3. (xx長沙38題6分)如圖是建筑工人用滑輪組提升建筑材料的場景，在10 s的時(shí)間內(nèi)，工人師傅用豎直向上的拉力將建筑材料勻速提升了1 m，已知拉力F為400 N，建筑材料的重力G為900 N，求這個(gè)過程中： 第3題圖 (1)繩子自由端移動(dòng)的距離； (2)此滑輪組的機(jī)械效率； (3)拉力F的功率． 4. [xx長沙39(3)(4)題4分]2010年5月18日國際博物館日，廣東南澳海域的“南澳Ⅰ號(hào)”水下考古發(fā)掘現(xiàn)場，成為了本年度由國家文物局主辦的“文化遺產(chǎn)博覽月”開幕地點(diǎn)．如圖為打撈沉船里一貨箱的模擬圖片．問： (3)已知?jiǎng)踊喖案綄俨考目傊貫? 000 N，將一重為4 000 N的貨箱勻速打撈出水面時(shí)，每根鋼繩的拉力F為多大？ (4)若每只貨箱重力相同且不可分割，鋼繩的最大拉力為5 000 N，則在貨箱離開水面被勻速拉起的過程中，該滑輪組的機(jī)械效率最大可達(dá)多少？(不計(jì)摩擦和鋼繩重) 第4題圖 考向拓展 (xx長沙)小強(qiáng)利用如圖所示的滑輪組去拉物體，使重為2 000 N的物體A在3 s內(nèi)沿水平方向勻速移動(dòng)了6 m，若A所受地面的摩擦力Ff＝600 N，小強(qiáng)所用拉力F＝250 N，則拉力F的功率為________W，該裝置的機(jī)械效率是__________． 考向拓展圖 命題點(diǎn)2 簡單機(jī)械的綜合計(jì)算 5.[xx長沙39(2)(3)題6分]如圖是一個(gè)上肢力量健身器的示意圖，D是動(dòng)滑輪，配重A的質(zhì)量為140 kg，底面積是8.010－2 m2，杠桿EH可繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且OE∶OH＝1∶2，假定運(yùn)動(dòng)員體重是600 N，一只腳板與地面的接觸面積為2.010－2 m2，(不計(jì)杠桿重、繩重及摩擦；取g＝10 N/kg)．問： (2)當(dāng)人將配重A勻速提升0.2 m時(shí)，人做功340 J，動(dòng)滑輪重為多少？ (3)當(dāng)配重A和人對地面的壓強(qiáng)相等且杠桿在水平位置平衡時(shí)，人對繩的拉力為多大？ 第5題圖 命題點(diǎn)3 測量斜面的機(jī)械效率 6. (xx長沙35題6分)如圖所示是小明同學(xué)做“探究斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)裝置． (1)請計(jì)算斜面坡度為60時(shí)的機(jī)械效率． (2)請你根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)下列的結(jié)論： 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) 斜面長 L(m) 有用功 W有(J) 總功 W總(J) 機(jī)械效 率η(%) 30 粗糙 0.5 0.20 0.35 0.4 0.10 0.14 71.4 60 粗糙 0.5 0.28 0.45 0.4 0.14 0.18 結(jié)論1：沿粗糙程度相同的斜面向上勻速拉動(dòng)同一物體時(shí)，斜面坡度越__________，拉力越?。? 結(jié)論2：在粗糙程度相同的條件下，斜面坡度越大，機(jī)械效率越________． 第6題圖 (3)如果你是一位建筑設(shè)計(jì)師，需要設(shè)計(jì)一幢老年人俱樂部的大樓，受上述實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，在設(shè)計(jì)樓梯時(shí)，你會(huì)把樓梯設(shè)計(jì)得較______(選填“緩”或“陡”)些． 答案 1. B　【解析】當(dāng)利用甲、乙兩滑輪組將重物提升到相同的高度時(shí)，如果G1＝G2，則有用功相等，而乙裝置用了2個(gè)動(dòng)滑輪，故乙比甲做的額外功大，因?yàn)榭偣Φ扔谟杏霉εc額外功之和，則乙圖中做的總功大于甲圖做的總功，A錯(cuò)誤；機(jī)械效率等于有用功與總功的比值，乙圖中做的總功大于甲圖做的總功，則甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率，B正確；如果G1 ＞G2，則甲中做的有用功大于乙，C錯(cuò)誤；對于同一滑輪組而言，機(jī)械效率并不是固定不變的，它與被提升的重物重力有關(guān)，被提升物體的重力越大，機(jī)械效率越大，D錯(cuò)誤．故選B. 2. 100　250　80%　【解析】當(dāng)被提升的貨物G＝100 N時(shí)，機(jī)械效率η＝50%，此時(shí)根據(jù)公式η＝100%＝100%＝100%＝100%＝50%，可以解得F＝100 N，在不計(jì)繩子重和摩擦?xí)r，根據(jù)公式F＝(G物＋G動(dòng))＝(100 N＋G動(dòng))＝100 N，解得G動(dòng)＝100 N；當(dāng)運(yùn)送4件貨時(shí)，G物′＝400 N，此時(shí)F′＝(G物′＋G動(dòng))＝(400 N＋100 N)＝250 N，根據(jù)公式η＝100%＝100%＝100%＝100%＝80%. 3. 解：(1)繩子自由端移動(dòng)的距離s＝3h＝31 m＝3 m (2)滑輪組機(jī)械效率 η＝100%＝100%＝100%＝75% (3)拉力的功率P＝＝＝＝120 W 4. 解：(3)鋼繩的拉力F＝(G貨＋G動(dòng))＝(4 000 N＋3 000 N)＝1 750 N (4)討論：若鋼繩的最大拉力F1為5 000 N時(shí)，此裝置的機(jī)械效率可達(dá)最高．設(shè)此時(shí)提起貨箱的個(gè)數(shù)為n，對動(dòng)滑輪及附屬部件和貨箱進(jìn)行受力分析可得4F1＝nG貨＋G動(dòng)，即45 000＝4 000 n＋3 000解得n＝4.25，因貨箱不可分割，取n＝4 即當(dāng)一次提起4個(gè)貨箱時(shí)，此裝置的機(jī)械效率可達(dá)最高，此時(shí)滑輪組提起貨箱的總重力 G＝4G貨＝1.6104 N W有＝Gh＝1.6104h＝1.6104 h 此時(shí)拉力F2＝(G＋G動(dòng))＝4 750 N 繩子自由端移動(dòng)的距離s＝4 h W總＝F2s＝4 7504 h＝1.9104 h 此裝置的機(jī)械效率η＝＝100%＝84.2% 【考向拓展】 1 500　80%　【解析】題圖中動(dòng)滑輪由三股繩子拉動(dòng)，物體A在3 s內(nèi)移動(dòng)6 m，拉力F在3 s內(nèi)移動(dòng)6 m3＝18 m，拉力做功W總＝Fs＝250 N18 m＝4 500 J，拉力做功的功率P＝＝＝1 500 W；有用功W有用＝fsA＝600 N6 m＝3 600 J，該裝置的機(jī)械效率η＝100%＝100%＝80%. 5. 解：(2)因不計(jì)杠桿重、繩重及摩擦，則人做的功等于提升配重A和動(dòng)滑輪D所做的功之和，即W＝GAh＋G動(dòng)h G動(dòng)＝＝＝300 N (3)對人、配重、動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，其受力示意圖如下 由于人、配重、動(dòng)滑輪受力平衡，因此FN＝G人－FH?、? FAN＝GA－F繩?、? F繩＝2FE－G動(dòng)?、? 將③代入②得FAN＝GA＋G動(dòng)－2FE　④ 由于配重A和人對地面的壓強(qiáng)相等，且SA＝2S人 由p＝得FA′＝2F人′?、? 由于杠桿在水平位置平衡，且OE∶OH＝1∶2 由杠桿平衡條件得FE＝2FH?、? 因?yàn)槿?、配重對地面的壓力和地面對它們的支持力互為作用力，因此FAN＝FA′，F(xiàn)N＝F人′?、? 由①④⑥⑦得GA＋G動(dòng)－2FE＝2(G人－FH)　⑧ 將⑥代入⑧得FH＝＝＝250 N 6. (1)77.8　(2)小　大　(3)緩 【解析】(1)根據(jù)η＝100%＝100%≈77.8%，求得斜面此時(shí)的機(jī)械效率；(2)由表中的數(shù)據(jù)可看出拉動(dòng)同一物體時(shí)，斜面坡度越小，拉力越??；坡度越大，機(jī)械效率越大；(3)設(shè)計(jì)一幢老年人俱樂部的大樓，為了便于老年人行走，根據(jù)上面的結(jié)論，樓梯的設(shè)計(jì)得(較)緩一些．