山东省乐陵市八年级物理下册 12.3机械效率 特殊情况导学案 （新版）新人教版.doc

机械效率专题五 特殊情形的机械效率1如图所示，用滑轮组拉着重1000N的物体A沿水平地面以0.5m/s的速度匀速向左运动了6s，物体受到地面的摩擦力是200N，拉力F是125N，则（1）拉力F做的有用功为_J；（2）该滑轮组的机械效率为_；（3）拉力F的功率为_W。【答案】600J， 80%， 125W。【难易】较易【考点】功、功率、机械效率的计算【解析】（1）W有=fs=fv物t=200N0.5m/s6s=600J。（2）物体由两根绳子承担，拉力移动的距离s=2s，=W有/W总= fS/ F2S= f/2F=200N/2125N=80%（3）P=Fv绳=F2v物=125N20.5m/s=125W2如图所示，用滑轮组拉着重为600N的物体沿水平方向向右匀速移动了8m，拉力F做的功为1280J，(不计绳重和摩擦)。（1）拉力的大小为_N；（2）若动滑轮重为12N，机械效率为_。【答案】80N，92.5%【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】（1）拉力通过的距离：s=nh=28m=16m由W=Fs得F=W/s=1280J/16m=80N（2）W额=G动h=12N8m=96J，W额=W总-W有=1280J-96J=1184J=W有/W总=1184J/1280J=92.5%3如图所示，用一滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N，若每只滑轮重1N，忽略绳重与轴间的摩擦，则该滑轮组的机械效率为_，在2s内拉力F做的功为_J。【答案】80%；5【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】每只滑轮重1N，有2段绳子在拉木块，故拉力F=1/2（F物+G动）=1/2（4N+1N）=2.5N，机械效率=W有/W总=F物S物/F拉S拉= 1/2F物/F拉=0.54N2.5N=80% 2s内拉力移动距离S拉=2S木=2V木t=20.5m/s2s=2m，故拉力做功W拉=F拉S拉=2.5N2m=5J 4如图所示，用一滑轮拉着一只物体A沿竖直方向以0.4m/s的速度匀速向上运动，此时拉力F的大小为100N,物体A的重力为40N，忽略绳重与轴间的摩擦，则该滑轮组的机械效率为_，滑轮的重力为_N，滑轮移动的速度为_m/s，拉力的功率为_W。【答案】80%；20；0.2；20【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】=W有/W总=G物h物/F拉S拉= 2G物/F拉=40N2100N=80% ，对动滑轮做受力分析得2GA+G动=F拉，故G动=F拉-2GA=100N-240N=20N，v轮=1/2vA=0.50.4m/s=0.2m/s，拉力的功率P=F拉v轮=100N0.2m/s=20W。5如图所示，用一滑轮拉着一只物体A沿竖直方向匀速向上运动10m，物体A的重力为30N，滑轮重力为15N，忽略绳重与轴间的摩擦，则拉力F的大小为_N，该滑轮的机械效率为_，拉力做的功为_J。【答案】75；80%；375。【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】 对动滑轮做受力分析得2GA+G动=F，故F =G动2GA=15N230N=75N，=W有/W总=GAh物/F拉S拉= 2GA/F拉=30N275N=80% s拉=1/2sA=0.510m=5m，拉力F做的功W=Fs=75N5m=375J。6如图所示，重为30N的物体A在拉力F=10N的作用下，以0.2m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动，此时物体A与地面间的摩擦力为4N，则拉力的功率P= _W，该装置的机械效率=_。【答案】10；80%。【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】v轮=1/2vA=0.50.2m/s=0.1m/s，拉力的功率P=F拉v轮=10N0.1m/s=10W。=W有/W总=fAsA /FS拉= 2fA/F=4N210N=80% 7如图所示，物体A的质量m=10kg，在拉力F的作用下，物体A以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为15N，忽略滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长，此滑轮的机械效率为75%，则物体A与水平面间摩擦力f的大小为_N；拉力F的大小为_N；物体A运动5s的过程中，拉力F所做的功_J。【答案】15；40；20.【难易】较易【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】因为弹簧测力计示数为15N，而同一段绳子的拉力相等，故f=15N；=W有/W总=fAsA /FS拉= 2fA/F=75% ，带入数值得F=40N；物体A运动5s的过程中，sA=vAt=0.2m/s5s=1m，拉力F所做的功W=Fs=F0.5sA=40N1m2=20J。8如图所示，滑轮组在拉力F1=45N的作用下，拉着物体A以3m/s的速度做匀速直线运动，绳子的伸长及滑轮的摩擦不计，拉力F1的功率为P1；用该滑轮组拉着物体B以1.5m/s的速度做匀速直线运动，所用拉力F2的功率为P2，滑轮组的机械效率为75%；已知P1：P2=3：2，则物体B做匀速直线运动时受到的阻力为_ N。【答案】15N【难易】中等【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】根据滑轮组的结构，向右的拉力F1与向左的三段绳子拉力平衡，则F1的速度为3m/s3=1m/s，功率P1=F1v=45N1m/s=45W，P1：P2=3：2，P2=2/3P1=2345W=30W，物体B的速度为1.5m/s，拉力F2的速度为1.5m/s3=0.5m/s，则拉力F2=P2/v=30W0.5m/s=60N，设拉力移动的距离为L，则阻力f移动的距离为3L，=W有/W总=3fL/F2L=75%，带入数值，解得，阻力f=15N。9如图所示，用滑轮组拉重400N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动，滑轮组的机械效率为80%。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N，人对地面的压强为20000pa。不计绳重、滑轮摩擦，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。已知人于地的接触面积为300cm2，则绳子自由端受到的拉力的大小是_ N，人的重力为_ N，绳子自由端运动的速度是_ m/s，动滑轮重为_ N。【答案】125N，725N，0.04m/s，50N。【难易】中等【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】由P=F/s得人对地面的压力F=PS=20000Pa300cm2=20000Pa 310-2m2=600N=W有/W总=fL/2F拉L=80%，带入数值，解得，F拉=125N。对人来说，重力=绳子的拉力对地面的压力，即G=F拉F压= 125N600N=725N。因为本装置中有一只是动滑轮，省一半的力，费一倍的距离，因此，绳子自由端移动的速度应为物体移动速度的2倍，即v绳=2v物=0.02m/s2=0.04m/s人对绳子的拉力F拉=125N，则动滑轮的重G轮=2F拉-f=250N-200N=50N。10如图所示装置，重为100N的物体B，在足够深的水中匀速下沉，通过滑轮组拉着中600N的物体A沿水平方向匀速运动，在4s内物体A移动了0.8m，已知B=5水，动滑轮重12N，不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦（取g=10N/kg）AB对绳的拉力是20NBB对绳的拉力的功率是16WCA物体受摩擦力为148ND滑轮组的机械效率为90%。【答案】C【难易】较难【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】（1）由平衡条件可得：F拉B+F浮=GB，GB=BgVB=5水gVB=100N，F浮=水gVB，解得：F拉B=80N，A错；速度vA=s/t=0.8m/4s=0.2m/s，vB=2vA=0.4m/s，功率PB=F拉BvB=80N0.4m/s=32W，B错；（2）2F拉B=F拉A+G动，G动=12N，F拉B=80N，解得：F拉A=148N，因为A做匀速直线运动，所以fA=F拉A=148N，C对；=W有/W总100%=F拉As/F拉B2s100%=148N80N2100%=92.5%，D错。11如图所示装置，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉住物体B，此时物体B保持静止。小明用竖直向下大小为2N的力F1拉重为1N物体A时，物体B以0.06m/s的速度水平匀速向右运动；小明只用水平向左的拉力F2拉物体B时，物体A以0.3m/s的速度匀速上升。不计轮重、绳重和轴摩擦，则下列判断正确的是A物体B受到的滑动摩擦力大小为6NB水平向左拉物体B时，拉力F2功率为1.2WC水平向左拉物体B时，拉力F2的大小为10ND用力F1竖直向下拉物体A时，物体A重力的功率为0.02W【答案】B【难易】较难【考点】受力分析；摩擦力、拉力、功率的计算；二力平衡条件的应用【解析】由滑轮组的结构看出，n=3，则s=3h；当保持静止时，B所受的摩擦力f =3GA=3N，A错误；当B水平匀速向右运动时，f=3（F1+GA）=3（2N+1N）=9N；水平向左拉物体B时，F2-f=3GA；所以F2=3GA+f=31N+9N=12N，C错误；水平向左拉物体B时， B的移动速度为vB=vA/3=（0.3m/s）/3=0.1m/s；拉力F2功率为P2=F2vB=12N0.1m/s=1.2W，B正确；用力F1竖直向下拉物体A时，物体A重力的功率为PA=GAv=1N30.06m/s=0.18W；故D错误。此题应选B。12如图所示装置，物体B是密度为5103kg/m3，体积为2dm3的金属块，它在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着重180N的物体A在水平面上匀速运动。当用一个水平向左的力F1拉物体A，使物体B在水中匀速上升（物体B未露出水面）时，拉力F1的功率P1，滑轮组的机械效率为1；把物体把B换成密度是9 103kg/m3，体积是1.25dm3的金属块C后，使物体C在水中匀速上升（物体C未露出水面），用另一个水平向左的力F2拉物体A， 拉力F2的功率P2，在3s内使物体B匀速上升0.9m，此时滑轮组的机械效率为2。已知：两次拉力F1F2=1011。(不计绳重、滑轮组装置的摩擦及水中的阻力，g取10N/kg。)则AG动=10N B1 / 2=2 4/ 25Cf =20N DP2=22W【答案】B【难易】较难【考点】受力分析；功、功率、机械效率的计算【解析】A、知道物体B的密度和体积，利用重力公式和密度公式求物体B的重力，再利用阿基米德原理求浸没在水中受到的浮力，由题知，A匀速运动，不计绳重和摩擦，A受到的摩擦力f=（GB-F浮B+G动）/3，当用一个水平向左的力F1拉物体A，使物体B在水中匀速上升，F1-f=（GB-F浮B+G动）/3，可得F1=2f=(2/3)（80N+G动）；当把物体把B换成金属快C后，使物体C在水中匀速上升，F2-f=（GC-F浮C+G动），可得F2=（100N+G动）+f，由于F1：F2=10：11，即（80N+G动）：（180N+2G动）=10：11，可求动滑轮重；B、1=，2=，可求1：2；C、求出了动滑轮重，可求f=（GB-F浮B+G动）；D、在3s内使物体B匀速上升0.9m，求出物体B上升速度，则物体A的速度vA=3vB，求出F2，利用P=Fv求P2解：A、物体B的重力：GB=BVBg=5103kg/m3210-3m310N/kg=100N，在水中受到的浮力：F浮B=水VBg=1103kg/m3210-3m310N/kg=20N，由题知，A匀速运动，不计绳重和摩擦，f=（GB-F浮B+G动）=（100N-20N+G动）=（80N+G动），当用一个水平向左的力F1拉物体A，使物体B在水中匀速上升，F1-f=（GB-F浮B+G动）=（100N-20N+G动）=（80N+G动），F1=2f=（80N+G动），1=把物体把B换成金属快C后，使物体C在水中匀速上升，物体C的重力：GC=CVCg=9103kg/m31.2510-3m310N/kg=112.5N，在水中受到的浮力：F浮C=水VCg=1103kg/m31.2510-3m310N/kg=1.25N，F2-f=（GC-F浮C+G动）=（112.5N-11.25N+G动）=（100N+G动），F2=（100N+G动）+f=（100N+G动）+（80N+G动）=（180N+2G动），2=F1：F2=10：11，即（80N+G动）：（180N+2G动）=10：11，解得：G动=20N，B、1=2=1：2=24：25，故B正确；C、f=（GB-F浮B+G动）=（100N-20N+G动）=（80N+G动）=（80N+20N）33.3N，故C错；D、在3s内使物体B匀速上升0.9m，vB=0.9m/3s=0.3m/s，物体A的速度：vA=3vB=30.3m/s=0.9m/s，F2=（180N+220N）=220/3N，P2=F2vA=220/3N0.9m/s=66W，故D错故选B13如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，滑轮组下端挂有物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连。此时物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动，此时测力计的示数为450N；在物体B下加挂重为60N的物体C后，用水平向右的力F拉动物体A使其沿水平桌面向右做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为5cm/s。已知每个滑轮重均为50N，若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是A物体A所受滑动摩擦力大小为100NB水平向右的力F的大小为400NC物体B所受重力为400ND拉力F做功的功率为63W【答案】D【难易】较难【考点】受力分析，滑轮组省力关系，功率的计算(1)当物体A向左做匀速直线运动，对定滑轮受力分析：450N=50N+2/3（50N+GB）即B的重力：GB=550N；则A物体所受摩擦力为f=F=1/3（G轮+G动）=1/3（50N+550N）=200N（2）当用水平向右的力F拉动物体A使其沿水平桌面向右做匀速直线运动时对物体A受力分析得： F = F”+f=1/3（50N+60N+550N）+200N=420N；因为B上升的速度为0.05m/s，所以A的速度为vA=30.05m/s=0.15m/s，P=Fv=420N0.15m/s=63W。14如图所示，用24N的水平拉力F拉滑轮，可以使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动。物体B重10N，弹簧测力计的示数为5N且不变。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确的是（多选）A地面受到的摩擦力为7NB滑轮移动的速度为0.4m/s C水平拉力F的功率为4.8W D在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J【答案】AD【难易】较难【考点】受力分析；摩擦力、拉力、功率的计算【解析】物体A受到向左的拉力等于地面的摩擦力f地加上B的摩擦力fB，又F左=1 /2 F=1/ 2 24N=12N，而fB=5N，所以f地=F左-fB=12N-5N=7N，故A正确；滑轮移动的速度v轮=1 /2 V物=1 /2 0.2m/s=0.1m/s，故B错；拉力做功功率P=Fv=24N0.1m/s=2.4W，故C错；s=vt=0.2m/s2s=0.4m，对A做功：W=F左s=12N0.4m=4.8J，故D正确。此题应选AD。15如图所示，聪明爱玩的小亮将一个滑轮固定在竖直墙壁上，另一个固定在自己的滑板车上，用绳子将两个滑轮组装成滑轮组。小亮站在滑板车上拉动手中的绳子，他用10N的拉力在3s内，使自己和滑板车一起沿水平地面匀速向墙运动了1.2m。滑轮重、轴摩擦和绳重均忽略不计。下列说法中正确的是（多选）A竖直墙壁受到的拉力为20 NB滑板车受到地面的阻力为30 NC在3s内小亮的拉力做功为36 JD动滑轮对滑板车拉力的功率为12W【答案】BC【难易】较难【考点】受力分析；摩擦力、拉力、功率的计算，平衡力【解析】读图可知，竖直墙壁受到的拉力由三段绳子承担，每一段的拉力等于小亮作用在绳子自由端的拉力，因此，墙壁所受拉力为10N3=30N，故A错误；滑板车受到地面的阻力同样由三段绳子承担，每一段的拉力也等于小亮作用在绳子自由端的拉力，当滑板车作匀速运动时，受到平衡力的作用，车与地面的摩擦阻力与总的拉力相等，即10N3=30N，故B正确；3s内绳子自由端移动的距离s=31.2m=3.6m，则拉力所做的功为W=Fs=10N3.6m=36J，故C正确；动滑轮对滑板车的拉力为两段绳子的拉力，即10N2=20N，距离为1.2m，则所做的功W=Fs=20N1.2m=24J，功率P=W/t =24J/ 3s =8W，故D错误此题应选BC。16如图所示，平静的湖面上有两艘小船，绳的一端拴在甲船上，绕过乙船上的滑轮，站在岸上的人用100N的力拉绳子的自由端。如果在20s内甲船向右匀速移动了10m，同时乙船向左匀速移动了4m，则人拉绳子的功率为_W。【答案】45W【难易】较难【考点】运动和静止的相对性，功率的计算【解析】如果乙船不动，滑轮为定滑轮，甲船向右移动了10m，则绳子自由端会移动10m；如果甲船不动，乙船动，则滑轮为动滑轮，乙船向左移动了4m，则绳子自由端会移动8m；现在两船都动，故绳子自由端总共移动18m；故人拉绳子的功率P=W/t=Fs/t=100N18m/40s=45W。