11.3如何提高机械效率一、选择题(每题5分，共35分)1．如图G－1－1所示力对物体没有做功的是()图G－1－12．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是()A．机械效率越高，机械做功一定越快B．做功越多的机械，机械效率一定越高C．功率越大的机械，做功一定越多D．做功越快的机械，功率一定越大3．如图G－1－2所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端．下列关于做功的判断正确的是()图G－1－2A．木箱受到的重力做功大小为800JB．木箱受到斜面的摩擦力做功大小为100JC．木箱受到的合力做功大小为125JD．木箱受到斜面的支持力做功大小为200J4．如图G－1－3所示的装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧测力计读数为10N，物体M的运动速度为1m/s(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦)，那么在此过程中()图G－1－3A．物体M与地面间的摩擦力为5NB．物体M与地面间的摩擦力为10NC．水平拉力F做功的功率为20WD．1s内滑轮对物体M做功为10J6\n图G－1－45．小明用如图G－1－4所示的装置探究杠杆的机械效率，O为支点．他先将钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，A点上升的高度为h.然后他将钩码移至C点，仍在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F2，A点上升高度仍为h.两次拉动杠杆所做的总功分别是W总1、W总2，有用功分别是W有1、W有2，机械效率分别是η1、η2，以下分析正确的是()A．F1>F2B．W总1>W总2C．W有1＝W有2D．η1<η26．小明用如图G－1－5所示的滑轮组把重为160N的物体匀速提升1m，他的拉力为100N，所用时间为2s．下面有关物理量计算正确的是()A．小明做的有用功为200JB．该滑轮组的机械效率为80%C．小明做功的功率为80WD．小明将该物体的重力增大时，滑轮组的机械效率不变图G－1－5图G－1－67．用四个完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图G－1－6所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度．若不计绳重及摩擦，下列说法不正确的是()A．F1大于F2B．F1和F2做的功一定相等C．甲、乙的机械效率不相等D．绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间可能相等二、填空题(每空3分，共30分)8．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推至斜面的顶端．已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75%，则推力做的总功为________J，推力做的有用功为________J，物体所受的重力为________N.6\n图G－1－79．组合机械的斜面长4m，高2m，将重为100N的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，如图G－1－7所示，需用的拉力为40N，需要的时间是5s．那么，将物体从底端拉到顶端所做的有用功是________J，拉力做的总功的功率是________W.10．如图G－1－8甲所示，处于水平地面上的一个物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示．则t＝1s时，物体处于________状态；t＝3s时所受的摩擦力是________N；第4秒末到第6秒末，推力F的功率是________W.图G－1－811．小强利用如图G－1－9所示的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力f＝600N，小强所用拉力F＝250N，则拉力F的功率为________W，该装置的机械效率是________．图G－1－9三、实验探究题(21分)12．某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图G－1－10所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如下表所示：图G－1－10实验次数物重/N物体上升的高度/m拉力/N绳子自由端移动的距离/m机械效率η110.10.60.283.3%210.10.40.462.5%320.10.650.476.9%6\n410.20.60.483.3%(1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，______________；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，______________；比较第1、4次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度________．(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得的机械效率________(选填“偏高”“偏低”或“不变”)．(3)有两个滑轮组所用的动滑轮重力相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮之间的________不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了________它们的机械效率．四、计算题(共14分)13．工人用如图G－1－11所示的装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W．(g取10N/kg)求：(1)有用功．(2)滑轮组的机械效率．(3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，工人提升货物的重力．图G－1－116\n详解详析1．D2．D3．B[解析]由题可知，木箱的重力G＝200N，h＝1m，则受到的重力做功：W有用＝Gh＝200N×1m＝200J，故A选项错误．拉力F做的功：W总＝FL＝75N×4m＝300J，则克服摩擦力做功：W额外＝W总－W有用＝300J－200J＝100J，故B选项正确．木箱沿斜面缓慢运动，做匀速直线运动，受合力为零，所以合力做功大小为0，故C选项错误．木箱移动方向与支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功为零，故D选项错误．4．C[解析]如题图所示，n＝2，物体做匀速运动，f＝2F＝2×10N＝20N，故A、B错误．物体移动的距离s′＝v物t，则拉力移动的距离s＝2s′＝2×v物t＝2×1m/s×1s＝2m，拉力做功：W＝Fs＝10N×2m＝20J，拉力做功的功率：P＝＝＝20W，故C正确，D错误．故选C.5．D[解析]O为支点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，动力臂不变；将钩码由B点移至C点，阻力大小不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2可得，动力变大，即F2>F1，故A错误．因为F2>F1，两次拉动杠杆，A点上升的高度不变，由W＝Fs可得，W总1<W总2，故B错误．两次拉动杠杆，提升钩码的重力不变，提升高度变大，由W有用＝Gh可得，W有1<W有2，故C错误．额外功是克服杠杆自身重力所做的功，两次拉动杠杆所做的额外功不变，总功变大，所以机械效率η1<η2，故D正确．故选D.6．B7．C[解析]不计绳重及摩擦，因为拉力F＝(G物＋G轮)，n1＝2，n2＝3，所以绳子受的拉力：F1＝(G物＋G轮)，F2＝(G物＋G轮)，F1>F2，故A正确．不计绳重及摩擦，拉力做的功：W1＝F1s1＝(G物＋G轮)×2h＝(G物＋G轮)h，W2＝F2s2＝(G物＋G轮)×3h＝(G物＋G轮)h，所以W1＝W2，故B正确．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额外＝G轮h，W有用＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，可知总功也相同，因为η＝×100%，所以滑轮组的机械效率相同，故C错误．因为绳子自由端移动的距离：s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物体的高度h相同，所以s1＝2h，s2＝3h，所以s1≠s2，故D正确．8．1200900900[解析]W总＝Fs＝300N×4m＝1200J，W有用＝W总×75%＝900J，G＝＝＝900N.9．2006410．静止28[解析](1)由图乙的v－t图像知，物体在0～2s速度为0，处于静止状态．(2)2～4s，速度不断增大，是加速直线运动；4～6s速度保持4m6\n/s保持不变，做匀速直线运动．物体在水平方向上受到推力和滑动摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等．由F－t图像知，物体在4～6s受到的推力是2N，所以滑动摩擦力是2N.物体在2～4s做加速运动，压力不变，接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，所以在第3s末摩擦力大小为2N.(3)4～6s末运动速度v＝4m/s，F＝2N由P＝，v＝得，推力做功的功率：P＝Fv＝2N×4m/s＝8W.11．150080%[解析]绳端移动的距离：s′＝6m×3＝18m，拉力的功率：P＝＝＝＝1500W，机械效率：η＝＝＝＝80%.12．1)机械效率越低机械效率越高无关(2)偏小偏高(3)摩擦提高[解析](1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，其机械效率越低；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越高；比较第1、4次实验数据可知，两次实验时的效率相同，因此同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关．(2)要正确测量拉力，弹簧测力计需要做匀速运动，若在弹簧测力计静止时读数，则由摩擦力分担了一部分拉力的作用，所以所测拉力偏小，机械效率偏高．(3)两个小组所用的动滑轮重力相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮之间的摩擦不同，影响了测量结果；我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了减小摩擦，提高机械效率．13．(1)货物的重力：G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N，有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J.(2)拉力做的总功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%.(3)由题图可知n＝3，已知额外功占总功的20%，则此时的机械效率η′＝1－20%＝80%；此时的机械效率η′＝＝＝＝，所以提升物体的重力：G′＝η′nF＝80%×3×300N＝720N.6