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课时训练(十六) 滑轮、斜面及其机械效率
(限时:40分钟)
|基础巩固|
一、选择题
1.[2018·宜昌]下列有关起重机提升货物时机械效率的说法,正确的是 ( )
A.有用功越多,机械效率越高 B.同一起重机提起的货物越重,机械效率越高
C.额外功越少,机械效率越高 D.同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高
2.[2019·泸州]用如图K16-1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K16-1
A.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13
B.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
3.[2019·荆门]如图K16-2所示,用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升A的过程中滑轮组的机械效率较大,则下列判断正确的是 ( )
①A物体比B物体轻 ②提升A的拉力较大 ③提升A所做的额外功较少 ④提升A做的有用功较多
图K16-2
A.只有①③ B.只有②④
C.只有②③ D.只有①④
4.(多选)[2018·唐山丰南区三模]用如图K16-3所示的滑轮组匀速提升重为200 N的物体,小明的体重为550 N,对绳的拉力为125 N,不计绳重和摩擦。以下说法正确的是 ( )
图K16-3
A.动滑轮重为25 N
B.滑轮组的机械效率为80%
C.小明对地面的压力为425 N
D.若绳子不拉断,小明用此滑轮组一定能提起重1100 N的物体
5.[2018·十堰]如图K16-4所示,滑轮组将重50 N的物体A以0.2 m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1 m,拉力F大小为10 N,滑轮组的机械效率为80%,下列说法中正确的是 ( )
图K16-4
A.拉力F做功的功率为2 W
B.2 s内绳子自由端移动的距离为0.4 m
C.滑轮组做的有用功为50 J
D.物体A受到水平地面的摩擦力为16 N
6.[2019·宜昌]如图K16-5所示的吊车有大、小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率的说法正确的是 ( )
图K16-5
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快的机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
7.(多选)[2018·聊城]如图K16-6所示,工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面,将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15 s。已知车厢高1.5 m,木板长3 m,货物质量为60 kg,沿斜面所用的拉力为400 N,g取10 N/kg,则下列说法正确的是( )
图K16-6
A.工人做的总功为900 J
B.工人做的额外功为300 J
C.工人做功的功率为60 W
D.此斜面的机械效率为75%
二、填空及简答题
8.[2019·秦皇岛海港区一模]如图K16-7所示,工人用动滑轮匀速提升重物。使用动滑轮的好处是 ;若物体重450 N,工人所用拉力为250 N,则动滑轮的机械效率为 %;用该滑轮以0.2 m/s的速度匀速提升重600 N的物体,若不计绳重和摩擦,则工人做功的功率为 W。
图K16-7
9.[2019·唐山古冶二模]如图K16-8所示,斜面长6 m、高1 m,30 s内工人用500 N的力沿斜面把重2400 N的箱子匀速推到车上,推力对箱子做功的功率是 W,斜面的机械效率是 ,箱子受到斜面的摩擦力是
N。
图K16-8
三、实验探究题
10.[2019·保定竞秀区质检]在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明和小红采用如图K16-9甲所示的实验装置完成了实验。
(1)这个实验依据的公式是η= 。
(2)实验中应注意保持 竖直向上拉动弹簧测力计。
(3)在理想状态下,绳端移动的距离s和钩码上升的高度h的关系是s= h。为了提高机械效率,请你提出一种改进意见 。
图K16-9
(4)小明提出:只要将弹簧测力计在水平位置,将指针调到“0”就可以采用图乙所示的实验方案测滑轮组的机械效率,他测量的机械效率值会 。(选填选项符号)
A.不受影响 B.偏大 C.偏小
[拓展](5)柱形容器底面积为200 cm2,高度为15 cm,底部固定两个滑轮,放在水平桌面上。先向容器中注入10 cm深的水,再将物体A放在水中,物体A处于漂浮状态,此时水的深度是13 cm。用细线系住物体A并绕过两个定滑轮拉物体A,如图丙所示。物体A浸没于水中,且保障水不溢出,那么,物体A的最小密度是 kg/m3。(物体A不接触容器底或容器壁)
四、计算应用题
11.[2019·石家庄裕华区二模]如图K16-10甲所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机,用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知罐笼的底面积是1.6 m2,被提升的建筑材料重为2800 N,拉力F将它以0.5 m/s的速度匀速提升了20 s,拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示。不计动滑轮和钢丝绳的重及摩擦。求:
(1)拉力F的大小。
(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率。
(3)当装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时,对地面的压强。
图K16-10
|能力培优|
12.(多选)[2019·唐山古冶一模]如图K16-11所示,甲、乙两个滑轮组中,所有滑轮的质量都相同,在FA和FB的作用下,重物A、B分别以相同的速度匀速上升。已知FA∶FB=3∶2,不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是( )
图K16-11
A.两重物A、B所受的重力之比为2∶3 B.拉力FA和FB做功的功率之比为3∶2
C.在相同的时间内,拉力所做的额外功相同 D.甲、乙两滑轮组的机械效率之比为1∶1
13.(多选)[2019·石家庄长安区模拟]用如图K16-12所示的滑轮组匀速提升重为G的物体,拉力大小为F,t时间内物体上升的高度为h,滑轮组的机械效率为η。则 ( )
图K16-12
A.若物重变为2G,则拉力也会变为2F
B.若匀速提升的高度h增大,机械效率仍为η
C.t时间内的额外功W额=Gh(1-η)η
D.动滑轮的重力为G动=3F-G
14.[2018·遂宁]小丽同学用水平力F拉动如图K16-13所示装置,使重100 N的物体A4 s内在水平地面上匀速运动了80 cm,物体B重50 N(物体B与A始终接触),此过程中地面受到的摩擦力为10 N,弹簧测力计的示数为8 N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦,则滑轮移动的速度为 m/s,物体A受到B施加的摩擦力 (选填“水平向左”“水平向右”或“为零”),水平拉力F为 N,水平拉力F的功率为
W。
图K16-13
15.[2019·达州]救援车工作原理如图K16-14所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103 N时,小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1 t,斜面高为2 m,斜面长为5 m。在小车A由水平路面被拉上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为 J,整个装置的机械效率为 ,小车A与斜面间的摩擦力大小为 N。(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g取10 N/kg)
图K16-14
16.如图K16-15所示,滑轮组、绳的重力及滑轮与绳之间的摩擦不计,两小物体M、m的重力分别为GM=100 N,Gm=40 N,斜面高度h=6 m,斜面长度s=10 m,连接M的绳子与斜面平行。物体M从A以速度v=2 m/s匀速运动到C的过程中,求:
(1)物体m上升的高度H。
(2)动滑轮对物体m的拉力所做的功W1。
(3)物体M的重力所做的功W2。
(4)物体M的重力所做功的功率P。
图K16-15
【参考答案】
1.B 2.B 3.B
4.BC [解析] 由图可知,该滑轮组n=2,不计绳重和摩擦,F=1n(G+G动),则G动=nF-G=2×125 N-200 N=50 N,A错误。滑轮组的机械效率η=W有W总=GhFs=GhFnh=GFn=200N125N×2=80%,B正确。小明静止站于地面上,受平衡力作用,地面对他的支持力F支=G人-F=550 N-125 N=425 N,他对地面的压力与支持力大小相等,也等于425 N,C正确。若绳子不拉断,提起1100 N的物体,需要的拉力为F'=1n(G'+G动)=12(1100 N+50 N)=575 N>G人=550 N,此时小明无法将重物提起,D错误。
5.D
6.A
7.BD
8.省力 90 130
9.100 80% 100
10.(1)W有W总=GhFs
(2)匀速
(3)3 增加物体(或钩码)的重力
(4)B
(5)0.6×103
11.解:(1)建筑材料20 s上升高度
h=vt=0.5 m/s×20 s=10 m,
由图甲可知,n=2,拉力端移动的距离
s=2h=2×10 m=20 m,
由图乙可知,20 s拉力F做的总功W总=40000 J,
拉力F=W总s=40000J20s=2000 N。
(2)拉力做的有用功
W有=Gh=2800 N×10 m=28000 J,
提升机在提升建筑材料时的机械效率η=W有W总=28000J40000J=70%。
(3)由于不计动滑轮、钢丝绳的重及摩擦,则F=12(G+G笼),
故G笼=2F-G=2×2000 N-2800 N=1200 N,
装有建筑材料的罐笼静止在水平地面上时,
对地面的压力F压=G+G笼=2800 N+1200 N=4000 N,
罐笼与地面的接触面积S=1.6 m2,
则对地面的压强
p=F压S=4000N1.6m2=2500 Pa。
12.CD
13.BC
14.0.1 水平向右
36 3.6
[解析] 物体A运动的速度v物=s物t=0.8m4s=0.2 m/s,滑轮移动的速度v滑=1nv物=12v物=12×0.2 m/s=0.1 m/s。物体B与A始终接触,且弹簧测力计的示数为8 N,则物体B受到A施加的摩擦力为8 N,方向水平向左,故物体B对A施加的摩擦力f=8 N,水平向右;物体A受到地面和B施加的摩擦力f总=f+f'=8 N+10 N=18 N,F=nf总=2f总=2×18 N=36 N,拉力F的功率为P=Fv滑=36 N×0.1 m/s=3.6 W。
15.2×104 80% 103
[解析]钢绳克服小车的重力做的有用功W有=Gh=mgh=103 kg×10 N/kg×2 m=2×104 J。钢绳自由端移动的距离s=nL=2×5 m=10 m,钢绳拉力做的总功W总=Fs=2.5×103 N×10 m=2.5×104 J,则该装置机械效率η=W有W总=2×104 J2.5×104 J=80%。额外功W额=W总-W有=2.5×104 J-2×104 J=5×103 J,在此过程中,额外功就是克服A与斜面间摩擦力所做的功,所以摩擦力f=W额L=5×103 J5m=103 N。
16.解:(1)物体m上升的高度H=s2=10m2=5 m。
(2)因为物体M做匀速直线运动,所以物体m也做匀速直线运动,
动滑轮对物体m的拉力F=Gm=40 N,拉力所做的功W1=FH=40 N×5 m=200 J。
(3)物体M的重力所做的功W2=GMh=100 N×6 m=600 J。
(4)物体M的下滑的时间t=sv=10m2m/s=5 s,重力所做功的功率P=W2t=600J5s=120 W。
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