所受的重力大小为G的物体A在拉力F的作用下做匀速直线运动,物体A移动的距离为s物,绳子自由端移动的距离为s绳,请在图中用题中所给的字母分别写出有用功W有用和总功W总的表达式。

(1)有用功W有用=
(2)总功W总=

(3)有用功W有用=
(4)总功W总=
(1)有用功W有用=
(2)总功W总=
(3)有用功W有用=
(4)总功W总=
答案
(1)$G s_{物}$
(2)$F s_{绳}$
(3)$F_T s_{物}$
(4)$F s_{绳}$
(2)$F s_{绳}$
(3)$F_T s_{物}$
(4)$F s_{绳}$
解析
(1)左图中物体A在竖直方向被匀速提升,有用功为克服物体重力做的功,即$W_{有用}=G s_{物}$。
(2)总功为拉力F所做的功,拉力作用在绳子自由端,移动距离为$s_{绳}$,所以$W_{总}=F s_{绳}$。
(3)右图中物体A在液体中被匀速提升,有用功为克服物体所受拉力$F_T$做的功(因题目未给出浮力相关量,根据八年级下册机械效率内容,此处有用功仍以实际提升力与距离乘积表示,即$W_{有用}=F_T s_{物}$)。
(4)总功同样为拉力F做的功,即$W_{总}=F s_{绳}$。
(2)总功为拉力F所做的功,拉力作用在绳子自由端,移动距离为$s_{绳}$,所以$W_{总}=F s_{绳}$。
(3)右图中物体A在液体中被匀速提升,有用功为克服物体所受拉力$F_T$做的功(因题目未给出浮力相关量,根据八年级下册机械效率内容,此处有用功仍以实际提升力与距离乘积表示,即$W_{有用}=F_T s_{物}$)。
(4)总功同样为拉力F做的功,即$W_{总}=F s_{绳}$。
1. 用一动滑轮将重100N的物体匀速提升0.5m,所用的拉力是80N,有用功是J,绳子自由端移动的距离是m,总功是J,机械效率为。
答案
50,1,80,$62.5\%$
解析
有用功为提升物体所做的功,计算为 $ W_{\mathrm{有}} = G × h = 100 \, \mathrm{N} × 0.5 \, \mathrm{m} = 50 \, \mathrm{J} $。
动滑轮由2段绳子承担,绳子自由端移动的距离 $ s = 2h = 2 × 0.5 \, \mathrm{m} = 1 \, \mathrm{m} $。
拉力所做的总功 $ W_{\mathrm{总}} = F × s = 80 \, \mathrm{N} × 1 \, \mathrm{m} = 80 \, \mathrm{J} $。
机械效率 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{50 \, \mathrm{J}}{80 \, \mathrm{J}} × 100\% = 62.5\% $。
动滑轮由2段绳子承担,绳子自由端移动的距离 $ s = 2h = 2 × 0.5 \, \mathrm{m} = 1 \, \mathrm{m} $。
拉力所做的总功 $ W_{\mathrm{总}} = F × s = 80 \, \mathrm{N} × 1 \, \mathrm{m} = 80 \, \mathrm{J} $。
机械效率 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{50 \, \mathrm{J}}{80 \, \mathrm{J}} × 100\% = 62.5\% $。
2. 提高滑轮组机械效率的方法有。
答案
减轻动滑轮的重力、减小绳重和摩擦、增加提升物体的重力
解析
根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{W_{有}}{W_{有}+W_{额}}$,提高机械效率需增大有用功占总功的比例。减小额外功方面,可减轻动滑轮重力、减小绳重及摩擦;增大有用功方面,在额外功不变时,增加提升物体的重力。
3. 关于同一滑轮组的机械效率,下列说法正确的是()。
A.物体被提升得越高,机械效率越高
B.做有用功越多,机械效率越高
C.额外功占总功的比例越大,机械效率越高
D.在机械承受的范围内,被提升的物体越重,机械效率越高
A.物体被提升得越高,机械效率越高
B.做有用功越多,机械效率越高
C.额外功占总功的比例越大,机械效率越高
D.在机械承受的范围内,被提升的物体越重,机械效率越高
答案
D
解析
机械效率的计算公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$,对于同一滑轮组,额外功主要是克服动滑轮重力和摩擦等所做的功。选项A,滑轮组的机械效率$\eta =\frac{Gh}{Fs}=\frac{Gh}{F× nh}=\frac{G}{nF}$,与物体被提升的高度无关。选项B,由$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$可知,机械效率与有用功和总功的比值有关,而不是只与有用功多少有关。选项C,根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{W_{总}-W_{额外}}{W_{总}} = 1-\frac{W_{额外}}{W_{总}}$,额外功占总功的比例越大,机械效率越低。选项D,在机械承受的范围内,被提升的物体越重,有用功在总功中所占的比例越大,机械效率越高。
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