高中物理 第1章 功和功率 第4节 人与机械学业分层测评 鲁科版必修2

第4节人与机械

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是( )

A．现在机械的机械效率小于1，将来有可能出现新的机械，其效率突破1

B．功率的大小与机械效率的大小无关

C．机械效率越大，说明有用功率越大

D．功率越大，机械效率越大

【解析】机械在做功的过程中，由于W总＝W有用＋W额外，所以W有用永远不可能大于W总，因此机械效率不可能大于1，故A错误．功率和机械效率是两个不同的物理量，功率是表示做功快慢的物理量，机械效率是表示对总能量利用率大小的物理量，两者没有必然联系，故B正确，D错误．机械效率越大，说明有用功率在总功率中占的比重越大，并不能说明有用功率越大，有可能是额外功率变小了，故C错误．

【答案】 B

2．在建筑工地上，需要把一车水泥运到楼顶，如果工人用手搬运，需要8名工人连续工作4小时才能搬完．但如果采用吊车搬运，只需1名工人工作1小时就能搬完．这件事说明了( )

【导学号：01360018】A．使用机械能够省功

B．使用机械可以提高工作效率

C．工人用手搬运时，克服水泥重力做功多

D．吊车克服水泥重力做功多

【解析】使用任何机械都不省功，但可以提高工作效率，选项A错误，选项B正确；水泥质量相同，上升高度相同，所以两种情况克服重力做功相同．C、D选项均错．【答案】 B

3．下列说法正确的是( )

A．机械只能在额定功率下工作

B．功率越大，机械效率越大

C．功率的大小与机械效率的大小无关

D．随着科技的发展，机械效率有可能达到100%

【解析】机械实际工作的功率可以小于或等于额定功率，A错；功率与机械效率无必然联系，B错，C对；克服额外阻力而做的无用功总是存在的，故机械效率不可能达到100%，D错．

【答案】 C

4．采取下列措施，可以提高机械效率的是( ) A ．有用功一定，增大总功 B ．总功一定，增大额外功 C ．有用功一定，减少额外功 D ．额外功一定，减少总功 【解析】 由η＝W 有用

W 总

，W 总＝W 有用＋W 额外知，W 有用一定，减少额外功，总功也相应减小，选项C 正确．

【答案】 C

5．如图1－4－6所示，在相同的时间里，用力F 甲、F 乙把等重的物体提升相同的高度，乙的动滑轮比甲重(忽略绳重和摩擦)，比较它们的机械效率η

甲

、η

乙

和两力做功的功率P

甲

、P 乙，则( )

图1－4－6

A ．η甲

>η乙

，P 甲>P 乙 B ．η甲

>η乙

，P 甲

甲<η

乙，P 甲>P 乙

D ．η

甲<η

乙

，P 甲

【解析】 本题中有用功相同，但乙的动滑轮比甲重，所以乙的额外功大，由η＝

W 有用

W 有用＋W 额外

可知η

甲

>η

乙

；又因为在相同的时间内提升相同的高度，即P 有用＝

W 有用t ＝mgh

t

相同，由η＝

P 有用P 总⇒P 总＝P 有用

η

，而η甲>η

乙

，所以P 甲

【答案】 B

6．(2016·景德镇高一检测)有一水轮发电机，它的效率为20%，发电机的发电功率为200 kW ，若水流的落差为20 m 时，则每分钟流下的水量为( )

【导学号：01360019】

A ．103

kg B ．5×103

kg C ．6×104 kg

D ．3×105

kg

【解析】 设流水的功率为P ，则由机械效率公式η＝P 出P 得P ＝P 出η＝200×10320%

W ＝106 W ，

设每分钟流下的水量为m ，由功率公式得P ＝

mgh

t

所以

m ＝Pt gh ＝106×6010×20

kg ＝3×105 kg ，故D 选项正确． 【答案】 D

7．一滑轮组，不计绳子与滑轮间及所有滑轮的轮轴之间的摩擦，用它提升一重为G 的货物时其机械效率为80%，则用此滑轮组来提升一重为2G 的货物时，其机械效率将( )

A ．大于80%

B ．等于80%

C ．小于80%

D ．无法确定

【解析】 设当提升重为G 的货物时有用功为W 有用，额外功为W 额外，则有η＝

W 有用

W 有用＋W 额外

＝80%；当提升重为2G 的货物时有用功为2W 有用，额外功保持不变，仍为W 额外，所以有η′＝2W 有用

2W 有用＋W 额外

>80%.故选项A 正确． 【答案】 A

8.如图1－4－7所示，利用轻滑轮将一质量为100 kg 的物体沿倾角α＝37°的斜面以速度v ＝0.5 m/s 匀速拉至高为h ＝1.5 m 的高处，斜面与物体间的动摩擦因数μ＝0.2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2

)试求：

图1－4－7

(1)此过程中拉力F 的功率； (2)这一过程的机械效率．

【解析】 (1)该物体受到重力mg 、斜面支持力N 、摩擦力f 、拉力F ′.因为物体沿斜面匀速向上，所以

垂直斜面方向N ＝mg cos 37°① 沿斜面方向F ′＝2F ＝f ＋mg sin 37°②

f ＝μN ③

由①②③可得

F ＝mg (μcos 37°＋sin 37°)/2＝100×10×(0.2×0.8＋0.6)/2 N ＝380 N

匀速运动时，拉力F 的功率

P ＝F ·v ′＝F ·2v ＝380×2×0.5 W＝380 W.

(2)物体沿斜面移动

s ＝

h

sin 37°＝1.5

0.6

m ＝2.5 m

拉力F 通过的距离L ＝2s ＝5 m