八年级物理下册探究——使用机械是否省功知能演练北师大版

五、探究——使用机械是否省功
知能演练提升
ZHINENG YANLIAN TISHENG
能力提升
1.卖茶杯的人,从货架上拿起茶杯;喝茶水的人,从桌面上端起盛茶水的茶杯,就两个人克服茶杯重力做功的下列说法正确的是()
A.都是有用功
B.都是额外功
C.对喝茶的人而言是有用功
D.对卖茶杯的人而言是有用功
2.在使用滑轮组提起重物时,能提高机械效率的做法是()
A.增加绳子的长度
B.给滑轮组加润滑油
C.增加动滑轮和定滑轮的个数
D.选用重的动滑轮
3.小明用100 N的拉力,沿长4 m、高1 m的斜面把重300 N的木箱拉到小货车的车厢内,则机械效率η和额外功W额分别为()
A.η=75%W额=100 J
B.η=50%W额=100 J
C.η=75%W额=200 J
D.η=50%W额=200 J
4.小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4 m,乙斜面长5 m,所做的功分别是W甲、W乙,则下列说法正确的是()
A.使用甲斜面比使用乙斜面要省功
B.甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高
C.拉力F甲与F乙之比为5∶4
D.两个拉力做功W甲与W乙之比为4∶5
5.下列说法正确的是()
A.机械效率高的机械做功快
B.机械效率高的机械做功越多
C.功率越大的机械做功越快
D.功率越大的机械做功越多
6.
如图所示的剪刀剪纸的机械效率为80%,这表示()
A.若作用在剪刀上的动力是1 N,则阻力是0.8 N
B.若作用在剪刀上的阻力是1 N,则动力是0.8 N
C.若作用在剪刀上的动力做功1 J,则有0.2 J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀上的动力做功1 J,则有0.8 J的功用于剪纸
7.用一个动滑轮匀速提升质量为20 kg的物体,所用竖直向上的拉力为125 N。

物体上升2 m的过程中,拉力所做的有用功为 J,总功为 J,动滑轮的机械效率为。

(g取10 N/kg)
8.在学习了功的原理后,为了验证结论,小柯找来杠杆和动滑轮做实验,记录数据如下:
提升重物做功动力做功
物重(N) 高度(m) 功(J) 动力(N) 距离(m) 功(J) 杠杆10 △ 2 4 0.5 2
动滑轮 4 0.3 1.2 2.2 0.6 1.32
(1)小柯表中“△”空的数字应该是。

(2)小柯发现提升重物做功和动力做功在动滑轮实验中不相等,原因是。

9.如图所示,工人用定滑轮匀速提升重180 N的物体,所用的拉力为200 N,在5 s内物体升高的高度为2 m。

此过程中,求:
(1)有用功;
(2)总功的功率;
(3)定滑轮的机械效率。

10.水平地面上有一个重4 000 N 的箱子,箱子的底面积为4 m2。

现用起重机把箱子吊起3 m高的位置,所用时间为10 s,起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的,如图所示。

钢丝绳上的拉力为2 500 N。

试求:
(1)起重机起吊前,箱子对地面的压强是多少?
(2)起重机起吊该箱子的机械效率是多少?
(3)钢丝绳上拉力的功率是多少?
11.图甲是起重汽车吊2.4 t货物时的实物图。

货物以1 m/s的速度上升2 m后,再水平移动3 m。

已知滑轮组的机械效率是80%(g取10 N/kg,起吊货物时支架与吊臂相对固定)。

(1)观察实物图,在图乙中画出滑轮组钢丝绳的绕法。

(2)起重机起吊该货物时的有用功的功率是多少?
(3)起重机起吊该货物时,每段钢丝绳的拉力有多大?
探究创新
12.要把重100 N的沙子从一楼地面运上三楼,现有如图所示的三种方法。

根据图中给出的数据,试回答下列问题。

(楼板的厚度不计)
(1)三种方法的有用功是(选填“相同”或“不相同”)的。

(2)若不计摩擦和绳重,试计算出三种方法的额外功。

(3)比较三种方法的机械效率哪一种最高,说出理由。

知能演练·提升
1.D
2.B
3.A
4.C斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功,所以两个斜面的机械效率都是100%;把同一物体沿斜面分别拉到顶端,G和h相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W甲=W乙;根据题意可知,甲斜面长度s甲=4 m,乙斜面长度s乙=5 m,根据公式W=Fs可知,F甲∶F乙=5∶4。

故正确的选项是C。

5.C机械效率是表示机械性能好坏的物理量,机械效率高说明有用功占总功的比例大,不能反映做功快,也不能反映做功多。

功率是表示做功快慢的物理量,不表示做功多少。

6.D剪刀可以看作是一个杠杆,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知,要比较动力或阻力大小,必须知道动力臂和阻力臂,A、B选项都错误;利用剪刀的目的是剪纸,所以剪纸做的功是有用功,由机械效率为80%知,如果动力做功1 J,有0.8 J是用于剪纸,C选项错误,D选项正确。

7.解析物体的重力G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N,
绳子自由端移动的距离s=nh=2×2 m=4 m,
W有用=Gh=200 N×2 m=400 J,
W总=Fs=125 N×4 m=500 J,
η==80%。

答案 40050080%
8.解析提升重物做功W1=G1h1,h1==0.2 m。

使用动滑轮提升重物时,在提升重物的同时也把动滑轮提高了。

答案 (1)0.2(2)动力对动滑轮也做了一部分功
9.解析 (1)W有用=Gh=180 N×2 m=360 J。

(2)W总=Fs=200 N×2 m=400 J
P总==80 W。

(3)η==90%。

答案 (1)360 J(2)80 W(3)90%
10.解析 (1)p==1 000 Pa。

(2)W有用=Gh=4 000 N×3 m=12 000 J
W总=Fs=2 500 N×2×3 m=15 000 J
η==80%。

(3)P==1 500 W。

答案 (1)1 000 Pa(2)80%(3)1 500 W
11.解析 (1)该滑轮组由一个动滑轮和两个定滑轮组成,由题图甲可知滑轮组有3股绳子承担
物重,根据“奇动偶定”的组装原则,绳的起点应在动滑轮上,另一个定滑轮起改变力的方向的作用,如答案图所示。

(2)起重机在起吊货物时,克服货物重力所做的功为有用功。

起重机起吊货物上升2 m的过程中,对货物做功,而在水平方向移动3 m的过程中,起重机对物体没有做功。

货物的重力G=mg,所以
有用功为W有用=Gh=mgh=2 400 kg×10 N/kg×2 m=4.8×104 J。

起重机起吊货物的有用功的功率是指单位时间内完成有用功的多少,即P有用=。

起重机在起吊货物时,货物以 1 m/s 的速度上升2 m,所用时间t==2 s,P有用==2.4×104 W。

(3)起重机起吊货物时,对钢丝绳的拉力F所做的功为总功。

根据机械效率的计算公式可求出
总功,即由η=得W总==6×104 J;再由s=nh可求出s=6 m,最后根据W总=Fs求出F==104 N。

答案 (1)如图所示
(2)2.4×104 W(3)104 N
12.解析三种方法目的都是将沙子运上三楼,因此对沙子做的功是有用功,所以三种方法的有
用功是相同的。

第一种方法除了对沙子做功外,还要对人体自身重力和桶做功,W额=(G人+G
×h=(400 N+20 N)×6 m=2 520 J;第二种方法做的额外功是对动滑轮和桶做的功,W额'=(G动+G 桶)
×h=(10 N+20 N)×6 m=180 J;第三种方法做的额外功是对动滑轮和口袋做的功,W额″=(G动+G 桶)
×h=(10 N+5 N)×6 m=90 J。

由于人的体重比动滑轮的重力大得多,所以第一种的额外功最大。

袋)
由于三种方法中的有用功相同,第三种方法的额外功最小,所以机械效率最高。

答案 (1)相同(2)第一种2 520 J,第二种180 J,第三种90 J。

(3)第三种方法机械效率最高。

因为三种方法中的有用功相同,第三种方法的额外功最小,所以机械效率最高。