2024五四制鲁科版物理八年级下学期--专项素养综合全练(八)机械效率的计算（有解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 2024五四制鲁科版物理八年级下学期 专项素养综合全练(八) 机械效率的计算 类型一　滑轮组的机械效率 1.【学科素养·科学态度与责任】(2023四川乐山中考)中国目前已成为世界基建强国,如图1所示的塔吊是基建的常用设备,其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量120 kg,动滑轮的重为300 N,在绳子自由端施加拉力F后物体在10 s内匀速上升5 m。不计绳重和一切阻力,g取10 N/kg。求: (1)物体上升的速度; (2)10 s内拉力F的功率; (3)滑轮组的机械效率η。 类型二　斜面的机械效率 2.(2023山东济南历城期末)如图所示,独轮车车内的砖块受到的总重力为900 N,工人将其沿长3 m的斜面推上高0.5 m的平台,推力250 N,用时5 s。通过计算回答: (1)工人沿斜面推车做的功; (2)工人沿斜面推车做功的平均功率; (3)斜面的机械效率。 类型三　杠杆的机械效率 3.(2021山东威海中考)甲、乙、丙三人用如图所示的装置打捞水中的重物。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150 N,重物的体积为 0.01 m3、重力为1 200 N,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= 10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/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1 m,请计算整个装置在此过程中的机械效率。(结果保留两位小数) 类型四　机械效率综合 4.(2023河南伊川期末)为了建设精致城市,每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草,为城市增添一抹绿色。如图所示,工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平,与栏杆M的接触点为O;用沙袋将木棒B端压在栏杆N上,在木棒A端吊装滑轮组。OA∶OB=1∶2,每个沙袋重300 N,每个滑轮重24 N(木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计)。 (1)若A点受到竖直向下的拉力1 000 N,为保持木棒水平平衡,在B端至少需要放置几个沙袋 (2)若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子,将重376 N的花架匀速提升5 m。求: ①人的拉力; ②滑轮组的机械效率。 答案全解全析 1.　解析　(1)物体上升的速度v===0.5 m/s; (2)物体的重力G=mg=120 kg×10 N/kg=1 200 N, 由题图2可知,通过动滑轮的绳子股数n=3,不计绳重和一切阻力,绳子自由端的拉力F= (G物+G动)= ×(1 200 N+300 N)=500 N; 绳子自由端移动的距离s=nh=3×5 m=15 m, 拉力所做的功W总=Fs=500 N×15 m=7 500 J, 拉力F的功率P==750 W; (3)有用功W有=Gh=1 200 N×5 m=6 000 J, 滑轮组的机械效率η==×100%=80%。 2　解析　(1)工人沿斜面推车做的功W总=Fs=250 N×3 m=750 J; (2)工人沿斜面推车做功的平均功率P==150 W; (3)有用功W有用=Gh=900 N×0.5 m=450 J, 斜面的机械效率η==×100%=60%。 3　解析　(1)重物浸没在水中时受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m3=100 N; (2)重物浸没在水中时,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力的作用处于平衡状态,则作用在E点下方轻绳上的拉力 FE=G物-F浮=1 200 N-100 N=1 100 N, 作用在杠杆上E点的阻力F阻力=FE+G木棒=1 100 N+150 N=1 250 N, 以H点为支点,由杠杆的平衡条件知,FDlDH=F阻力lEH, D端轻绳对杠杆的拉力FD=×1 250 N=625 N; (3)有用功W有=FEs=1 100 N×1 m=1 100 J, 额外功W额=2G木棒h=2×150 N×1 m=300 J, 总功W总=W有+W额=1 100 J+300 J=1 400 J, 整个装置在此过程中的机械效率η==×100%≈78.57%。 4　解析　(1)由题图可知,O为杠杆AB的支点,由杠杆 ... ...