粤沪版物理九年级上册课课练：11.3　如图何提高机械效率　第3课时　综合应用（含答案）

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1、11.3如图何提高机械效率第3课时综合应用一、选择题1.2020广州 如图所示,小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体(绳长不变),测得拉力和物体M、N所受的重力如图下表所示,则()F甲F乙F丙F丁GMGN5.5 N12 N5.5 N8 N5 N10 NA.甲的机械效率比丙的大B.乙、丁的机械效率相同C.使用丙提升物体M时省力D.根据实验测得的数据无法算出机械效率2.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,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法中正确的是()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

2、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大3.2019广州 如图所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,此过程中绳的拉力对甲做的功为WAB;用平行于斜面的拉力把重为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点,在此过程中绳的拉力对乙做的功为WCD,斜面的机械效率为()A.WABWCD100%B.WCDWAB100%C.GHWCD-WAB100%D.GHWCD+WAB100%4.如图所示,在大小为150 N的拉力F作用下,物体A在水平桌面上以0.2 m/s的速度向右匀速运动了2 m,已知A的重力为2000 N,桌面对A的摩擦力为360 N,则下列说法中正确的是(

3、)A.有用功为4000 JB.拉力做的功为90 JC.滑轮组的机械效率为80%D.拉力做功的功率为30 W二、填空题5.小明用如图所示的动滑轮提起重140 N的水桶,动滑轮重20 N,不计绳重和摩擦,小明拉绳子的动力为N;如图果向水桶内再加入40 N的水,提起时动滑轮的机械效率(选填“变大”“变小”或“不变”)。6.2019丹东 斜面长1 m、高0.4 m,用大小为10 N、沿斜面向上的拉力F,将重为20 N的铁块匀速拉到斜面顶端,此过程中斜面的机械效率为,铁块受到的摩擦力为N。三、实验探究题7.2020朝阳 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,实验小组用如图所示的装置进行了实验,实验数据记录

4、如图下表所示,第3次实验时的拉力如图图所示。实验次数钩码所受的重力G/N钩码上升的高度h/cm拉力F/N绳自由端移动的距离s/cm机械效率12100.83083.3%24101.530361030*(1)实验中应拉动弹簧测力计使钩码上升。(2)表格中编号的数据应为;编号的数据应为。(3)分析比较实验数据,可得出的结论是:使用同样的滑轮组,。(4)如图果在第1次实验时,忽略绳重和摩擦,可以计算出动滑轮的重力为N。8.用如图所示的实验装置测杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,弹簧测力计的示数F为N,钩码总重G为1.0

5、 N,钩码上升的高度h为0.1 m,测力计移动的距离s为0.3 m,则杠杆的机械效率为。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因: 。9.小华同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想:A.跟斜面的倾斜程度有关;B.跟斜面的粗糙程度有关;C.跟物体的重力有关。他为了证实自己的猜想是否正确,设计了如图所示的装置,并将实验数据记录在表格中(小华拉着物体在斜面上每次都做匀速直线运动)。实验序号斜面倾角斜面材料物重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长度s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率130玻璃70.54.913.54.971.4%230木板70.56.013.53

6、30毛巾70.56.513.56.553.8%420木板70.344.912.384.948.6%515毛巾70.265.111.825.135.7%(1)在第2次实验中,拉力做的总功是J,斜面的机械效率是。(2)通过对比第1、2、3次实验数据,可验证猜想(填字母)。(3)通过对比第2、4或第3、5次实验数据,可以得出探究结论:当斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越。(4)若要验证猜想C,应控制斜面的倾斜程度和不变。(5)实验还发现,斜面材料相同时,斜面的倾角越小,越(选填“省力”或“费力”)。四、计算题10.2020遂宁 小雨同学家装修新房,看到工人师傅使用如图所示的一

7、种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料,感觉该装置简单易制、方便快捷,大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小雨观察到电动机的输出功率为800 W,将两袋水泥(每袋质量为50 kg)匀速提升到10 m高的4楼需要用时15 s。假设电动机的输出功率恒定不变。求:(g取10 N/kg)(1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度。(2)电动机对绳子的拉力。(3)该滑轮组的机械效率。答案1.A 设承担物重的绳子股数为n,则拉力端移动的距离s=nh,拉力做的有用功W有用=Gh,拉力做的总功W总=Fs=Fnh=nFh,机械效率=W有用W总100%=GFs100%=GF3100%=GnF100%。图甲中,使

8、用的是定滑轮,n甲=1,机械效率:甲=GM1F甲100%=5N15.5N100%90.9%;图乙中,使用的是定滑轮,n乙=1,机械效率:乙=GN1F乙100%=10N112N100%83.3%;图丙中,使用的是动滑轮,n丙=2,机械效率:丙=GM2F丙100%=5N25.5N100%45.5%;图丁中,使用的是滑轮组,n丁=2,机械效率:丁=GN2F丁100%=10N28N100%=62.5%。由上面的计算可知,甲90.9%,丙45.5%,所以甲的机械效率比丙的大,故A正确;乙83.3%,丁=62.5%,所以乙的机械效率比丁的大,故B错误;使用丙提升物体M时,GM=5 N,F丙=5.5 N,F

9、丙GM,是费力的,故C错误;利用实验测得的数据可以算出机械效率,故D错误。2.D 由图可知,甲滑轮组中承担动滑轮重和物重的绳子股数n1=3,乙滑轮组中承担动滑轮重和物重的绳子股数n2=4。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=3F1h,乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=4F2h,已知F1=F2,所以W甲总W乙总,故B错误;时间相同,由公式P=Wt可知,P甲总乙,故D正确。3.A 本题考查机械效率的计算。根据题意可知,将重物甲提升高度H做的有用功为W有用=GHAB=WAB,总功为W总=FsCD=WCD,机械效率为=W有用W总10

10、0%=WABWCD100%。4.C5.80变大 由图可知,该滑轮为动滑轮,有两股绳子拉着动滑轮和水桶,不计绳重和摩擦,则拉绳子的动力:F=1n(G+G动)=12(140 N+20 N)=80 N;使用同一滑轮组,在提升高度相同时,增加水的重力,所做的额外功基本不变,增大了有用功,所以有用功在总功中所占的比例变大,机械效率变大。6.80%2 (1)拉力做的有用功:W有用=Gh=20 N0.4 m=8 J;拉力做的总功:W总=Fs=10 N1 m=10 J,斜面的机械效率:=W有用W总100%=8J10J100%=80%。(2)因为W总=W有用+W额外,所以额外功:W额外=W总-W有用=10 J-

11、8 J=2 J,由W额外=fs得摩擦力:f=W额外s=2J1m=2 N。7.(1)竖直向上匀速(2)2.288.9%(3)提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高(4)0.4 (1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升,此时系统处于平衡状态,测力计示数大小才等于拉力大小。(2)由图知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,拉力为2.2 N;第2次实验的机械效率:=W有用W总100%=GFs100%=4N0.1m1.5N0.3m100%88.9%。(3)实验选用的同一滑轮组,动滑轮的重力不变,由表中实验数据分析可知,同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。(4)根据表中数据,第1次实验做的

12、总功:W总1=F1s1=0.8 N0.3 m=0.24 J,做的有用功:W有用1=G1h=2 N0.1 m=0.2 J,做的额外功:W额外1=W总1-W有用1=0.24 J-0.2 J=0.04 J,因忽略绳重和摩擦,故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功,则动滑轮的重力:G动=W额外1=0.04J0.1m=0.4 N。8.0.566.7%克服杠杆重力做功 由图可知,弹簧测力计的分度值是0.1 N,所以它的示数是0.5 N。在实验过程中,有用功:W有用=Gh=1 N0.1 m=0.1 J,总功:W总=Fs=0.5 N0.3 m=0.15 J,所以杠杆的机械效率:=W有用W总100%=0.1J0.

13、15J100%66.7%。9.(1)6.058.3%(2)B(3)高(4)斜面的粗糙程度(5)省力 (1)第2次实验中,拉力做的总功:W总=Fs=6.0 N1 m=6.0 J,机械效率:=W有用W总100%=3.5J6.0J100%58.3%。(2)第1、2、3次实验中,斜面的倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度均相同,只有斜面的粗糙程度不同,机械效率不同,故可验证猜想B。(3)比较第2、4或第3、5次实验数据可得出结论:当斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高。(4)研究斜面的机械效率与物体重力的关系时,应控制斜面的倾斜程度和粗糙程度不变,改变物体的重力。(5)比较第3、5或第2、4次实验数据可得:斜面材料相同时,斜面的倾角越小,越省力。10.(1)物体上升的速度:v=t=10m15s=23 m/s,由图可知,承重绳子股数为3,则此次吊装过程中绳子自由端移动的速度:v绳=3v=323 m/s=2 m/s。(2)由P=Wt可得,电动机做的功:W总=Pt=800 W15 s=1.2104 J,由W总=Fs可得,电动机对绳子的拉力:F=W总s=1.2104 J310m=400 N。(3)有用功:W有用=Gh=250 kg10 N/kg10 m=1104 J。该滑轮组的机械效率:=W有用W总100%=1104 J1.2104 J100%83.3%。