2022年浙江中考科学重难点专题练 精练13 机械效率

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1．如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（ ）
A．f=GhsηB．f=Fs-Ghs
C．f＝F（1﹣η）D．f=Gh(1-η)sη
2．如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。已知A的体积为0.2m3，密度为0.4×103kg/m3．动滑轮重为300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列说法中不正确的是（ ）
A．物体向下运动的最小速度3m/s
B．物体A浸没在水中时受到的浮力为2×103N
C．物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变
D．物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%
3．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动；用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（ ）
A．物体A所受滑动摩擦力大小为110N
B．F的大小为210N
C．F做功的功率为42W
D．提升物体B时的机械效率约为83%
4．在测量图甲所示滑轮组机械效率η的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数η﹣1，若不计绳重与摩擦，则横轴可能表示（ ）
A．G动或G﹣1B．G动﹣1或GC．G动或GD．G﹣1或G动﹣1
5．用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示．不计摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为10 N
B．动滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为7.5 J
6．如图所示，物体A重50N，物体B重30N，每个滑轮重3N，物体A在物体B的作用下沿粗糙水平面向右做匀速直线运动。如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升0.2m（不计滑轮组中的摩擦及绳重），下列选项错误的是（ ）
A．物体A向右匀速直线运动时，绳子对它的拉力为11N
B．物体B匀速上升0.2m，滑轮组做的有用功为6J
C．力F做的功为13.2J
D．滑轮组的机械效率为83%
7．甲装置中，空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%8．为了研究机械效率与哪些因素有关，小明同学提出两个猜想：猜想一：机械效率是否与G物有关；猜想二：机械效率是否与G动有关。为了验证猜想，小明先用如图甲所示的装置不断改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙（a）所示；然后换另一个不同重力的动滑轮，不断改变G物，计算并绘出η与G物关系如图乙（b）所示。根据图象（ ）
A．只能验证猜想一
B．只能验证猜想二
C．既能验证猜想一，也能验证猜想二
D．既不能验证猜想一，也不能验证猜想二
9．如图所示，物体A重为GA物体B重为GB，每个滑轮重G动，物体A在物体B的作用下沿粗糙水平面向右做匀速直线运动。如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升h（不计滑轮组中的摩擦及绳重），下列选项不正确的是（ ）
A．物体A向左匀速直线运动时，绳子对它的拉力为G动+GB3
B．物体B匀速上升时，滑轮组做的有用功为GBh
C．力F做的功为G动h+GBh
D．滑轮组的机械效率大小等于GBGB+G动×100%
10．用如图重为G的均匀杠杆，先后把同一重物挂在A、B两处匀速提升相同高度，支点处的摩擦不计，拉力方向始终竖直向上。下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多
B．在提升重物时杠杆可节省距离
C．重物在A点处杠杆的机械效率更高
D．重物在B点处杠杆的机械效率更高
二．多选题（共1小题）
（多选）11．如图所示，杠杆DE可绕O点在竖直平面内转动，OD：OE＝1：2，小轩的质量为55kg，他通过细绳在E点施加竖直向下的拉力T1为150N时，杠杆在水平位置平衡，小轩对地面的压力为F1，物体A对地面的压强p1为3×103Pa。当小轩施加竖直向下的拉力为T2时，物体A恰好匀速上升。已知：物体A的质量为100kg，其底面积为5×10﹣2m2，杠杆DE和细绳的质量及滑轮轴的摩擦力均忽略不计，g取10N/kg。下列分析正确的是（ ）
A．小轩对地面的压力F1为400N
B．动滑轮B受到的重力为40N
C．小轩施加竖直向下拉力为175N时，物体A对地面的压强恰好为零
D．当小轩施加竖直向下的拉力为T2时，滑轮组的机械效率为85%
三．实验探究题（共3小题）
12．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问：
（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时有用功为 J，总功为 J，机械效率η1为 。（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；有用功W有用与第一次相比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；额外功W额外与第一次相比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；比较此时的机械效率η2 η1（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
13．在“测滑轮组机械效率”的实验中，小红用如图所示的滑轮组进行了实验，实验数据如下表：
（1）实验中，测量绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）第3次实验中滑轮组的机械效率为 %，此过程中拉力做的功为 J。
（3）现用该滑轮组将质量相同的重物提升到高处。若第一次、第二次、第三次分别将一个、两个、三个重物提升到同一高处，三次滑轮组做的额外功分别为0.3J、0.4J、0.5J，机械效率分别为η1、η2、η3，则2η2 η1+η3（填“＜”“＞”或“＝”）。
实验次数
物重
G/N
物体上升的
高度h/cm
测力计的
示数F/N
测力计移动的
距离s/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
15
3
6
8
2.5
24
14．测量浮力
小雨想要知道用图示滑轮组向上提起一个金属块时的机械效率。身边只有一个不可拆卸的滑轮组（如图）和一个形状不规则的金属块，一个底面积较大的长方体木块，一把轻质硬木刻度尺，一个盛有适量水的水槽和线绳。
（1）测量步骤（配图说明）
（2）写出计算机械效率大小的推导过程
四．计算题（共3小题）
15．甲、乙、丙三人用如图所示装置打捞水中重物。端点为A、B的木棒中点为C，端点为D、H的木棒中点为E；两根木棒质地均匀，均为圆柱体，重力均为150N；重物的体积为0.01m3、重力为1200N；A、B、H是三人对木棒施力的作用点，C与D之间、E与重物之间均通过轻绳相连。打捞过程中两根轻绳始终紧绷，三人用竖直向上的力使两根木棒始终以相同的速度同步匀速提升重物，最终将重物打捞出水。（不计轻绳的质量及水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）
（1）重物浸没在水中时受到的浮力大小为多少？
（2）重物浸没在水中时，打捞过程中轻绳对D点的拉力大小为多少？
（3）若重物浸没在水中时，被提升的高度为1m，请计算整个装置在此过程中的机械效率。
16．如图甲、乙所示，物体M先后浸没在水和浓盐水中（ρ盐水＞ρ水），用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面，拉力F和F′随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力，物体M不吸水、不沾水，g＝10N/kg。
（1）图丙中 （选填“A”“B”）曲线表示拉力F随时间t变化的图像。
（2）求物体M浸没在水中受到的浮力。
（3）如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1，完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0，浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2，已知η0：η1＝25：24，η0：η2＝20：19，求物体M浸没在盐水中的浮力。
17．如图所示是修建武汉火神山医院时用到的起重机，如图乙是起重机的示意图，起重机重3×105N（包括悬臂、滑轮组及钢绳），重心为P1。为了使起重机起吊重物时不至倾倒，在其右侧配有配重M，重心为P2。现测得AB为10m，BO为1m，BC为4m，CD为1.5m。
（1）匀速起吊重物时，重物的机械能 （增大、不变、减小）；
（2）计算说明配重不得超过多少？（在不吊起货物时的情景中计算）
（3）如图丙是它的滑轮组装置示意图。起重机悬臂的底部有一台电动机带动的两台相同的转扬机，这两台转扬机一起同向转动回收钢绳。从而吊起物体。在某次起吊质量为2t的建筑材料时，起吊装置的效率为80%，电动机的输出功率（即为滑轮组获得的总功率）为2kW，则右转扬机拉绳的速度是多少？
五．综合能力题（共1小题）
18．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）
（1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为 cm。
（2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：
①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；
②将弹簧测力计与斜面平行放置并 ，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N；③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；
①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）。
②若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N。