習(xí)題2：機(jī)械效率

機(jī)械效率課后練習(xí)（下）在“測(cè)定動(dòng)滑輪機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小明用如圖所示的動(dòng)滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在動(dòng)滑輪下的鉤碼緩緩上升。（2）第①次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為。（3）第③次實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼上升的速度為0.05m/s，則拉力的功率為W。（4）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，同一動(dòng)滑輪，所提升物重增大，機(jī)械效率將（選填“增大”、“減小”或“不變”）。在“探究滑輪組的機(jī)械效率”時(shí)，小明利用兩組滑輪組進(jìn)行了5次測(cè)量，用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測(cè)定前4組數(shù)據(jù)，用二個(gè)動(dòng)滑輪和二個(gè)定滑輪得第5組數(shù)據(jù)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)滑輪重G動(dòng)/N物重G/N鉤碼上升高度h/m動(dòng)力F/N動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)距離s/m滑輪組的機(jī)械效率η/%112132442①514②（1）請(qǐng)根據(jù)前四組數(shù)據(jù)，在圖甲中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中滑輪組的繞繩方法。（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。（3）表格中編號(hào)①處數(shù)據(jù)應(yīng)為；根據(jù)圖乙中彈簧測(cè)力計(jì)可知編號(hào)②數(shù)據(jù)應(yīng)為N。（4）由表中第1、2組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與無(wú)關(guān)。（5）由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與摩擦和有關(guān)。（6）有的同學(xué)認(rèn)為：“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”。你認(rèn)為這句話是的（填“正確”或“錯(cuò)誤”）。你是用小明收集的數(shù)據(jù)中兩組數(shù)據(jù)對(duì)比分析來(lái)判斷的。小明在探究“斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用長(zhǎng)度s=0.50m的木板搭成一個(gè)斜面，用彈簧測(cè)力計(jì)將重力G=（1）小明在實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整斜面的高度為h=0.22m，將物塊從斜面底端勻速拉至頂端的過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=N，則有用功為J，機(jī)械效率為（2）小明利用上述器材進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，木板搭成傾角不同的斜面時(shí)，將物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端的過(guò)程中，額外功W額外與斜面的水平長(zhǎng)度L（木板在水平面上的正投影長(zhǎng)度）有如下關(guān)系：L/mW額外/J通過(guò)數(shù)據(jù)分析，小明得出初步結(jié)論：W額外與L成比，小明查閱資料后證實(shí)此結(jié)論是正確的。根據(jù)此結(jié)論，當(dāng)斜面的水平長(zhǎng)度L=0.40m時(shí)，斜面的機(jī)械效率為；當(dāng)木板平放在水平桌面上，水平勻速拉動(dòng)木板上的物塊時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為小明同學(xué)結(jié)合“斜面的機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)”這一課題提出了一些值得探究的猜想，斜面的機(jī)械效率跟：A．斜面的傾斜程度有關(guān)；B．斜面的粗糙程度有關(guān)；C．斜面的長(zhǎng)有關(guān)；D．物體受的重力有關(guān)。小剛同學(xué)為了證實(shí)其中的部分猜想是否正確，設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了探究，下表反映了他的探究過(guò)程。（參看圖，表中①③兩次實(shí)驗(yàn)所用斜面是相同的，設(shè)物體在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)）shsh（1）請(qǐng)你替小剛在上表中的空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。（2）通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①、②數(shù)據(jù)，可驗(yàn)證猜想（填寫(xiě)字母）。（3）通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①、③數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：當(dāng)斜面的粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率的值越。（4）若要驗(yàn)證猜想D，應(yīng)控制斜面的傾斜程度和不改變。李華同學(xué)利用如圖所示裝置提起水中的物塊，下列判斷正確的是（）A．裝置中的滑輪是定滑輪B．裝置中的AOB是省力杠桿C．裝置的機(jī)械效率可以達(dá)到100%D．物塊上表面露出水面前，所受浮力不斷減小如圖所示是用滑輪組從水中勻速提升物體的情景（注：物體一直浸沒(méi)在水中）。已知物體重G1=400N，動(dòng)滑輪重G2=50N，忽略繩重和摩擦，人對(duì)繩子拉力F=100N。求：（1）物體浸沒(méi)在水中受到浮力的大??；（2）物體的密度大??；（3）滑輪組的機(jī)械效率。建筑工地上，工人用如圖所示的裝置將重為230N的建材從地面勻速送到6m高處，所用拉力為125N，時(shí)間為20（1）工人做的有用功；（2）工人做的總功；（3）此過(guò)程中該裝置的機(jī)械效率；（4）工人做功的功率。隨著人們生活水平的提高，不少居民小區(qū)都配備了健身房。小明每個(gè)周末回家都會(huì)到健身房鍛煉，如圖所示是小明最喜愛(ài)的用于鍛煉臂力的健身拉力器結(jié)構(gòu)示意圖。如果小明每次向下拉動(dòng)拉桿時(shí)，拉力為F=250N，在s內(nèi)使質(zhì)量為m=20kg的配重塊勻速升高到h=40cm后放手讓其自由落下。不計(jì)拉桿和繩的重力，g取（1）小明拉動(dòng)拉力器的功率P；（2）小明拉動(dòng)拉力器過(guò)程中克服摩擦所做的功；（3）在小明鍛煉過(guò)程中拉力器的機(jī)械效率η。

機(jī)械效率（下）課后練習(xí)參考答案（1）勻速（2）%（3）（4）增大詳解：（1）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)用手勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在動(dòng)滑輪下的鉤碼緩緩上升；（2）；（3）由第三次數(shù)據(jù)知，s=2h，所以繩子移動(dòng)速度為物體上升速度的2倍；P總=Fv=×0.05m/s×2=；（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，②的效率；，根據(jù)三次的機(jī)械效率及物重的變化可得同一動(dòng)滑輪，所提升物重增大，機(jī)械效率將增大。（1）如圖所示（2）勻速（3）；（4）物體被提升的高度（5）被提升的物重（6）錯(cuò)誤；4、5詳解：（1）由前4組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，s=3h，所以滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，因此應(yīng)從動(dòng)滑輪繞起；（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，根據(jù)二力平衡可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是拉力大??；（3）①；②由圖知，測(cè)力計(jì)的分度值為，所以其示數(shù)為；（4）第1、2組數(shù)據(jù)，動(dòng)滑輪重、鉤碼重相同，鉤碼被提升的高度不同，機(jī)械效率相同，可知同一滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無(wú)關(guān)；（5）第3、4組數(shù)據(jù)，動(dòng)滑輪、鉤碼被提升的高度相同，被提升的鉤碼重不同，機(jī)械效率不同，可知同一滑輪組的機(jī)械效率與摩擦和被提升的物重有關(guān)；（6）由表格中數(shù)據(jù)知，第5組滑輪組由5段繩子承擔(dān)物重，；由計(jì)算知，第五組比第四組滑輪組省力，但機(jī)械效率更低，所以“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”的說(shuō)法不正確。（1）；55%（2）正；%（或65%）；（或2）詳解：（1）物塊從斜面底端勻速拉至頂端的過(guò)程中，做的有用功為：W有用=Gh=×0.22m=1.1J，拉力做的總功為：W總=Fs=×0.50m=2J，該斜面的機(jī)械效率為：η==×100%=55%；（2）分析表格中的數(shù)據(jù)能夠看出，額外功W額外與斜面的水平長(zhǎng)度L成正比；查表知，當(dāng)L=0.40m時(shí)，W額外=J，斜面長(zhǎng)為0.5m，依據(jù)勾股定理可以計(jì)算出將物體提升的高度為：h＇=0.3m，提升物體做的有用功為：W有用＇=Gh此時(shí)斜面的機(jī)械效率為：η＇====%；當(dāng)木板平放在水平桌面上后，依據(jù)已知的額外功W額外與斜面的水平長(zhǎng)度L成正比的結(jié)論，可以計(jì)算出此時(shí)需做的額外功為，由W額外＇=fs得：f===2N。（1）①②（2）B（3）高（4）粗糙程度詳解：本題考查對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析和處理能力。解題時(shí)，有變量控制的思想。①中η==×100%=%；②中W總===；對(duì)比實(shí)驗(yàn)①、②中的數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)：當(dāng)斜面的傾斜程度相同時(shí)，斜面的粗糙程度不同，斜面的機(jī)械效率也不同，從而可驗(yàn)證猜想B；對(duì)比實(shí)驗(yàn)①、③中的數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)：當(dāng)斜面的粗糙程度一定時(shí)，斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率越高；若要驗(yàn)證猜想D（斜面的機(jī)械效率與物體受到的重力有關(guān)），應(yīng)控制斜面的傾斜程度和粗糙程度不改變，只改變物體的重力，從而探究斜面的機(jī)械效率與物體受到的重力的關(guān)系。B詳解：由圖知，滑輪與物體一起上升，所以為動(dòng)滑輪，A錯(cuò)誤；由圖知，OB大于OA，動(dòng)力臂大于阻力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力小于阻力，杠桿屬于省力杠桿，B正確；使用機(jī)械時(shí)，不僅要克服機(jī)械本身的重力，還要克服機(jī)械摩擦，所以機(jī)械效率不可以達(dá)到100%，C錯(cuò)誤；物塊上表面露出水面前，由于液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積不變，所以受到的浮力不變，D錯(cuò)誤。故選B。（1）物體浸沒(méi)在水中受到浮力的大小為150N；（2）物體的密度為×103kg/m3；（3）滑輪組的機(jī)械效率詳解：（1）由圖可知，n=3，∵忽略繩重和摩擦，∴F=（G輪+F拉），則滑輪組對(duì)物體的拉力：F拉=3F-G輪=3×100N-50N=250N∵G1=F浮+F拉，∴F浮=G1-F拉=400N-250N=150N；

（2）∵F浮=ρ水V排g，∴V排===×10-2m3，物體的體積：

V=V排=×10-2m3，物體的質(zhì)量：m===40kg，ρ===×103kg/m3；（3）滑輪組的機(jī)械效率：η====≈%。（1）W有用=Gh=230N×6m=1380（2）W總=Fs=125N×12m=1500J（3）η＝=1380J/1500J×100%=92%（4）P＝=1500J/20s=75W詳解：（1）工人在運(yùn)送物體的過(guò)程中，是重物升高克服物體重力所做的功為有用功W有用=Gh；（2）其中拉力所做的功包含提升重物的有用功以及提升動(dòng)滑輪以及克服摩擦等做的額外功，這部分功為總功，W總=Fs，其中s表示拉力移動(dòng)的距離，由于有兩段繩子連著動(dòng)滑輪，所以拉力移動(dòng)距離為重物升高距離的2倍；（3）根據(jù)η＝可以算出機(jī)械效率；（4）工人所做的功即為總功，功率計(jì)算可以用功率計(jì)算公式P＝算得。（1）