呼和浩特专版2020中考物理复习方案第14课时简单机械机械效率试题.docx

第14课时简单机械机械效率真题回顾把握考向命题点一简单机械作图1.2016呼和浩特,13题(1)(2)2分请按要求作图:(1)请在图14-1甲中画出使重物上升时,最省力的绕线方法。图14-1(2)如图乙所示,木棒在力F的作用下静止,画出力F关于O点的力臂。命题点二杠杆平衡条件的相关计算2.2019呼和浩特,21题8分新中国成立前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活。如图14-2甲所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远的地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板,如图乙所示。若一个木板质量为500 g,密度为0.8103 kg/m3,每个桶内水深30 cm。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)图14-2(1)求桶底受到水产生的压强。(2)求一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积。(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5 m,每桶水总重180 N,扁担与肩膀接触点距离扁担右端55 cm,支撑手距离扁担左端也是55 cm,则支撑手受到扁担产生的压力是多少?3.2017呼和浩特,16题 4分如图14-3甲所示是大刚同学两手做俯卧撑时的示意图,他的身体可视为杠杆,如图乙所示,O点为支点,A点为重心,已知每只手所受的支持力大小为200 N,求:(g取10 N/kg)(1)若每只手掌与水平地面的接触面积为100 cm2,手掌对地面的压强是多少。(2)该同学的质量。图14-3命题点三机械效率的相关计算4.(多选)2019呼和浩特,10题3分人类从刀耕火种,经过几次工业革命,走向了科技大发展的今天。简单机械和内燃机的使用,为我们的生活带来了极大便利。如图14-4所示的几种简单机械和内燃机中,其机械效率大于70%的是(g取10 N/kg)()图14-4A.图甲中:用滑轮匀速拉一个重为5 N的物体到高处(不计绳重、摩擦)B.图乙中:利用斜面,用平行于斜面的大小为2 N 拉力,将一个重为5 N 的物体匀速拉到高处,斜面高1.2 m,斜面长5 mC.图丙中:用滑轮组拉一个重为5 N的物体到高处,重物在拉力F丙作用下匀速上升,动滑轮质量为100 g(不计绳重、摩擦)D.图丁中:四冲程四缸内燃机,汽缸内汽油燃烧产生高温高压燃气推动活塞向下运动,若燃气对活塞平均推力为400 N,活塞向下运动距离为30 cm,内燃机转速为600 r/min,内燃机每一个循环完成四个冲程。每分钟需要消耗热值为4.6107 J/kg的汽油5.2 g5.2018呼和浩特,16题 4分如图14-5所示,用甲、乙两滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一重物,从相同位置开始提升至同一高度处,求:(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力F1和F2之比。(2)若不计绳重及摩擦,重物质量为400 g,动滑轮质量为100 g,匀速拉动过程中甲、乙两滑轮组的机械效率。(g取10 N/kg)图14-56.2015呼和浩特,16题3分如图14-6所示,滑轮组在向上的拉力F作用下,将重为120 N的物体匀速提起,在10 s内物体上移的距离为2 m。求:(1)物体上升的速度。(2)有用功。(3)如果拉力F为50 N,滑轮组提升该重物时的机械效率是多少。图14-67.2014呼和浩特,16题3分如图14-7所示,已知斜面倾角为30,斜面高为2 m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400 N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为300 N,绳重不计。求:(1)小兵对木箱做的有用功。(2)斜面的机械效率。(结果精确到0.1%)(3)斜面对物体施加的摩擦力。图14-7达标检测巩固提升|基础达标|一、选择题1.2019哈尔滨关于图14-31中简单机械的使用,下列说法不正确的是()图14-312.2019东营如图14-32所示,下列简单机械中,忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦,当提起同一重物时,最省力的是()图14-323.2019宁波有些漫画,富有哲理,又蕴含科学知识。如图14-33所示,一块一半伸出地面的匀质板上站着甲、乙两人,人与板均保持静止。下列对于图中所蕴含的科学知识的说法,不符合实际的是()图14-33A.乙没有掉下,说明甲对板的压力一定等于乙对板的压力B.乙踢甲的同时,也会受到甲对乙的反作用力,乙可能因此坠落C.乙踢甲时,甲受到向前的作用力,可能会向前运动离开板D.若甲被踢出板,板会逆时针转动,乙因此坠落4.2019泸州用如图14-34所示的滑轮组匀速竖直提升物体,不计一切摩擦和绳重。下列判断正确的是()图14-34A.该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的13B.用该滑轮组提升不同的物体,物体越重,其机械效率越大C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,其机械效率相等D.其他条件不变,仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,其机械效率变大5.2019长春如图14-35所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GAGB,滑轮组的机械效率甲G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率D.若G1G2,则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等16.2019包头如图14-47所示,拉力F为5 N,物体A以0.1 m/s的速度在物体B表面上向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4 N的摩擦力,弹簧测力计示数为12 N。下列说法正确的是()图14-47A.物体A受到的摩擦力为10 NB.拉力F的功率为1.5 WC.滑轮组的机械效率为80%D.拉力F增大到15 N时,物体B开始向左运动17.2018桂林小熊在课外实践活动中,用如图14-48甲所示的滑轮组匀速拉动放在水平地面上的不同物体,物体受到的摩擦力从100 N开始逐渐增加,每次物体被拉动的距离均为1 m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像,如图乙所示,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。(1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100 N时,滑轮组机械效率是多大?(2)当滑轮组的机械效率为75%,物体以0.1 m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率是多大?(3)当物体与地面的摩擦力为1500 N时,体重为500 N的小熊竖直向下拉绳还能用此滑轮组拉动物体吗?用计算结果说明。图14-4818.2019达州如图14-49所示,工人准备用一根最多能承受400 N力的绳子(若超过绳子将断裂)绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B。完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为20 kg。(绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计,连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂,g取10 N/kg)(1)物体A完全露出水面后以0.5 m/s的速度匀速上升时,物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少?(2)在物体A浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组的机械效率为75%,则物体A的密度是多少?(3)若用该滑轮组打捞体积为50 dm3的物体B时,物体B最多露出多少体积时绳子将断裂?图14-49【参考答案】真题回顾把握考向 1.(1)如图所示(2)如图所示2.解:(1)桶底受到水产生的压强p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.3 m=3000 Pa。(2)因为木板漂浮,所以F浮=G木=m木g=0.5 kg10 N/kg=5 N。木板的体积V木=m木木=500g0.8 g/cm3=625 cm3,木板排开水的体积V排=F浮水g=5N1.0103kg/m310 N/kg=510-4 m3=500 cm3,木板露出水面的体积V露=V木-V排=625 cm3-500 cm3=125 cm3=1.2510-4 m3。(3)根据杠杆平衡条件可得,G左l1-Fl3=G右l2,则180 N(1.5 m-0.55 m)-F(1.5 m-0.55 m-0.55 m)=180 N0.55 m,解得F=180 N,F与支撑手受到扁担产生的压力F压是相互作用力,所以支撑手受到扁担产生的压力F压=F=180 N。3.解:(1)每只手所受的支持力大小为200 N,则该同学双手所受支持力为F=2200 N=400 N,因为支持力与压力是一对相互作用力,所以该同学双手对地面的压力为F压=F=400 N,手掌对地面的压强p=F压S总=400 N210010-4 m2=2104 Pa。(2)由杠杆平衡条件得Fl1=Gl2,即400 N1.5 m=G1 m,解得该同学的重力G=600 N,则该同学的质量m=Gg=600 N10 N/kg=60 kg。4.AC5.解:(1)不计绳重、滑轮重及摩擦,拉力F1和F2之比为F1F2=1n甲G1n乙G=12G13G=32。(2)因为甲、乙两滑轮组提升同一重物,且从相同位置开始提升至同一高度处,因此两滑轮组所做的有用功相同,又因为动滑轮的重力也相同,而绳重及摩擦不计,因此两滑轮组所做的额外功也相同,故甲、乙两滑轮组的机械效率相等,即甲=乙=W有W总=GhGh+G轮h=mgmg+m轮g=mm+m轮=0.4kg0.4kg+0.1kg=80%。6.解:(1)物体上升的速度v=ht=2 m10 s= 0.2 m/s。(2)有用功W=Gh=120 N2 m=240 J。(3)机械效率=GhFnh=GFn=120 N50 N3=80%。7.解:(1) W有=Gh=400 N2 m=800 J。(2)由勾股定理可知,斜面长s=2h=22 m=4 m,则=W有W总=W有Fs=800 J300 N4 m66.7%。(3)W额=W总-W有=Fs-W有=300 N4 m-800 J=400 J,则摩擦力f=W额s=400 J4 m=100 N。达标检测巩固提升 1.C2.A3.A4.B解析由图可知,n=3,不计一切摩擦和绳重,拉力F=13(G+G轮)13G,所以拉力F大于所提物体重力的13,故A错误;不计一切摩擦和绳重,用该滑轮组提升不同的物体,则=W有W总=GhGh+G轮h=GG+G轮,可知提升的物体越重,其机械效率越大,故B正确;用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,由于物体在水中受到浮力,相当于用滑轮组提升的物体重力变小,其机械效率变小,故C错误;仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,将同一物体提升相同的高度(其他条件相同),有用功相同,由W额=G动h可知,额外功增大,则机械效率减小,故D错误。5.D6.C解析由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=25 m=10 m,拉力F做功W总=Fs=1000 N10 m=1104 J,故A错误。已知绳子末端的拉力F为1000 N,则缠绕在动滑轮上每股绳的拉力都为1000 N,故B错误。拉力做的有用功W有=Gh=1600 N5 m=8103 J,拉力做的额外功W额=W总-W有=1104 J-8103 J=2103 J,此过程中克服绳重和摩擦做的功W额1=500 J,则提升动滑轮做的额外功W额2=W额-W额1=2103 J-500 J=1.5103 J,由W=Gh可得动滑轮重力G轮=W额2h=1.5103 J5m=300 N,故C正确。该过程滑轮组的机械效率=W有W总=8103 J1104 J=80%,故D错误。7.BC解析物体移动的距离s1=v1t=0.1 m/s10 s=1 m。该滑轮组有3段绳子拉着动滑轮和物体,所以绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍,s2=3s1=3 m。拉力的大小F=W总s2=150J3m=50 N。此过程中克服摩擦力做有用功,由=W有W总可知,有用功W有=W总=150 J80%=120 J,摩擦力f=W有s1=120J1m=120 N。故A、D错误,B、C正确。8.(1)如图所示(2)如图所示(3)如图所示(4)如图所示9.(1)竖直水平(2)4.4筷子(3)37.5l1和l2解析(3)当F2=4 N,l1=30 cm不变时,由于弹簧测力计的最大拉力为5 N,则根据杠杆平衡条件可得,l2应不超过的数值l2=F1l1F2=5N30cm4N=37.5 cm。10.(1)匀速0.85.0(2)如图所示1.291%高11.解:(1)有用功为W有=Gh=600 N2 m=1200 J;滑轮组的机械效率为=W有W总=1200J1500J=80%。(2)用400 N的拉力提升其他货物时,额外功占总功的15%,说明机械效率为85%,且由图可知n=3,即=W有W总=GhFnh=GFn,85%=G400N3,解得货物重为G=1020 N。12.解:(1)如图所示(2)设B端受到细绳的拉力为FB,由杠杆平衡条件得,GNOC=FBOB,已知OC􀏑OB=1􀏑2,则FB=GNOCOB=2 N12=1 N;由于力的作用是相互的,则细绳对M的拉力F=FB=1 N,此时M对地面的压力F压=F支=GM-F=10 N-1 N=9 N,M与地面的接触面积S=l2=(0.1 m)2=0.01 m2,则此时M对地面的压强p=F压S=9N0.01m2=900 Pa。(3)沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为12h部分后,M剩余部分的底面积S=ll-12h-12h=l(l-h),M剩余部分的体积V=Sl=l2(l-h),M剩余部分的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值GMGM=MgVMgV=Mgl2(l-h)Mgl3=l-hl,所以M剩余部分的重力GM=l-hlGM=0.1m-h0.1m10 N,M剩余部分对地面的压强p=p-p=900 Pa-60 Pa=840 Pa,M剩余部分的底面积S=l(l-h)=0.1 m(0.1 m-h),地面对M剩余部分的支持力F支=F压=pS=840 Pa0.1 m(0.1 m-h),将C点处系着N的细绳向右移动h后,设此时B端受到细绳的拉力为FB,OCOB=12,O为AB中点,则OC=14AB=141 m=0.25 m,OB=12AB=0.5 m,由杠杆平衡条件得,GN(OC-h)=FBOB,则FB=GN(OC-h)OB=2N(0.25m-h)0.5m,即细绳对M剩余部分的拉力F=FB=2N(0.25m-h)0.5m,对M剩余部分进行受力分析,由力的平衡条件得,F支+F=GM,将式代入式得:840 Pa0.1 m(0.1 m-h)+2N(0.25m-h)0.5m=0.1m-h0.1m10 N,解得h=0.05 m。13.C解析设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,托盘秤甲的示数是6 N,根据力的作用是相互的可知,托盘秤对木条A端的支持力为6 N,如下图1所示。由杠杆平衡条件有FAAB=GBD,即6 NAB=24 NBD,所以AB=4BD,BD=14AB。当C点放在托盘秤甲上时,以C为支点,此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB,如下图2所示。因为AO=BO,AC=OC,所以AC=CO=OD=BD=14AB,则BC=3BD,CD=2BD,由杠杆平衡条件有FBBC=GCD,即FB3BD=24 N2BD,解得FB=16 N,则托盘秤乙的示数为16 N,故选C。14.BC解析由图可知,物重由3段绳子承担,此滑轮组的机械效率=W有W总=GhFs=Gh13(G+G动)3h=GG+G动,则-1=1+G动G=1+G-1G动,已知图中纵轴表示机械效率的倒数-1,由此可知,若不计绳重与摩擦,则横轴可能表示G-1或G动,故A、D错误,B、C正确。15.C解析若G1=G2,且重物被匀速提升的高度相同,由W有=Gh可知,有用功相同,不计绳重及摩擦,则额外功是克服动滑轮自重做的功,即W额=G动h,因每个滑轮质量都相等,提升的高度相同,但乙装置有2个动滑轮,故乙做的额外功多,而W总=W有+W额,所以总功不相同,即F1、F2做的功不相等,故A、B错误。不考虑绳重、摩擦,则滑轮组的机械效率甲=W有甲W总甲=G1hG1h+G动h=G1G1+G动,乙=W有乙W总乙=G2hG2h+2G动h=G2G2+2G动;若G1G2,则甲-乙=G1G1+G动-G2G2+2G动=2G1G动-G2G动(G1+G动)(G2+2G动)0,所以甲的机械效率大于乙的机械效率,故D错误,C正确。16.C解析物体B处于静止状态,受平衡力作用,对物体B进行受力分析,水平方向受水平向右12 N的拉力、地面水平向左4 N的摩擦力,以及物体A对其水平向左的摩擦力,故受到物体A的水平向左8 N的摩擦力,则物体A受到物体B水平向右8 N的摩擦力,A错误。由题图知,滑轮组的绳子股数为2,则拉力端的速度为v绳=2vA=20.1 m/s=0.2 m/s,拉力F的功率为P=Fv绳=5 N0.2 m/s=1 W,B错误。滑轮组的机械效率=W有W总=fAsAFs绳=fAsA2FsA=fA2F=8N25 N=80%,C正确。当拉力F增大时,物体A所受滑轮组的拉力增大,因滑动摩擦力的大小只与压力、接触面的粗糙程度有关,故物体A受到物体B的滑动摩擦力大小不变,则物体A对物体B的摩擦力大小不变,由以上分析可知,物体B依然处于受力平衡状态,静止不动,D错误。17.解:(1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100 N时,滑轮组机械效率1=50%。(2)当1=50%时,因为物体被匀速拉动,做匀速直线运动,故绳对物体的拉力Fa=f=100 N,根据=W有W有+W额=Fas物Fas物+G动s物=FaFa+G动得,动滑轮重G动=(1-)Fa=(1-50%)100 N50%=100 N,当=75%时,绳对物体的拉力Fa1=1-G动=75%1-75%100 N=300 N,该滑轮组的有用功率P有=Fa1v物=300 N0.1 m/s=30 W。(3)由图甲可知,与动滑轮相连的绳子段数n=3,当物体与地面的摩擦力为1500 N时,绳对物体的拉力Fa2=f2=1500 N,作用在绳子自由端的拉力F=1n(Fa2+G动)=13(1500 N+100 N)533 NG小熊=500 N,所以体重为500 N的小熊竖直向下拉绳不能用此滑轮组拉动物体。18.解:(1)动滑轮重力G动=m动g=20 kg10 N/kg=200 N,由图知滑轮组绳子股数n=3,因忽略绳的质量,绳与轮、轮与轴的摩擦,且物体A匀速上升,受力平衡,则F=1n(GA+G动),物体A的重力GA=nF-G动=3400 N-200 N=1000 N。绳子自由端移动的速度v=nvA=30.5 m/s=1.5 m/s,拉力的功率P=Fv=400 N1.5 m/s=600 W。(2)物体A浸没在水中受到的浮力F浮A=水V排g=水VAg=水GAAgg=水AGA,物体A浸没在水中时,滑轮组提升物体A所做的有用功:W有=FAh=(GA-F浮A)h=GA-水AGAh=1-水AGAh,此时做的总功W总=W有+W额=1-水AGAh+G动h,机械效率=W有W总,联立并代入数据,解得A=2.5103 kg/m3。(3)物体A和B材料相同,则B=A=2.5103 kg/m3,B受到的重力GB=mBg=BVBg=2.5103 kg/m35010-3 m310 N/kg=1250 N,绳子断裂时物体B部分露出水面,则F=1nF拉=1n(GB-F浮B+G动),B受到的浮力F浮B=GB+G动-nF=1250 N+200 N-3400 N=250 N,B浸在水里的体积V浸=V排=F浮B水g=250N1.0103 kg/m310N/kg=2.510-2 m3=25 dm3,B露出水面的体积V露=VB-V浸=50 dm3-25 dm3=25 dm3。19