第4節(jié) 人與機械 知識點 基礎 中檔 稍難 功率與機械效率的理解 1、2、3、4 機械的使用 5、6、7 8 綜合提升 9、10 11、12 知識點一　功率與機械效率的理解 1．采取下列措施，可以提高機械效率的是(　　)． A．有用功一定，增大總功 B．總功一定，增大額外功 C．有用功一定，減小額外功 D．額外功一定，減小總功 解析　由η＝＝可知，有用功一定，減小額外功可以提高機械效率． 答案C 2．下列關于人與機械的說法中正確的是 (　　)． A．機械只能承擔人類可以完成的工作 B．機械能夠承擔某些人類無法完成的工作 C．機械可以在超過額定功率的狀態(tài)下長時間工作 D．機械可以在小于額定功率的狀態(tài)下長時間工作 解析　機械不但能夠承擔人類可以完成的工作，也可以承擔人類無法完成的一些工作，故A錯、B正確；機械長時間正常工作的條件是小于或等于額定功率，反之則機械容易損壞，故C錯、D正確． 答案BD 3．有甲、乙兩臺機械，功率P甲＞P乙，效率η甲＜η乙，下列說法正確的是(　　)． A．在相同的時間內，乙機械做的功多 B．做相同的有用功，甲機械用的時間少 C．甲機械中的摩擦阻力比較大 D．甲機械的輸出功率和輸入功率之比小于乙機械的輸出功率和輸入功率之比 解析　根據(jù)P＝和η＝可知，時間相同時，甲做功W甲＝P甲t，乙做功W乙＝P乙t，又P甲＞P乙，則W甲＞W(wǎng)乙，甲做功多，A錯誤；做相同的有用功，甲機械輸入的功應當多，由P甲＞P乙，W＝Pt，無法求出t甲、t乙誰大，B錯誤；甲的機械效率低，由于不知總功大小，也就不能確定哪個機械額外功多；即使總功相同時，甲機械所做的額外功比較多，機械所做的額外功與很多因素有關，克服摩擦阻力所做的功是額外功，但額外功不只是克服摩擦力所做的功，C錯誤；對機械來說：W總＝W入，機械輸出的功是對物體做的有用功，由功與功率關系知W總＝W入＝P入t，W有＝P出t.輸入功的時間與輸出功的時間相同，則η＝，即機械效率等于機械輸出功率與輸入功率的比值，D正確． 答案　D 4．以下說法中不正確的是(　　)． A．機械效率越高的機械越省力 B．做有用功多的機械，機械效率不一定高 C．總功一定，有用功多的機械效率高 D．額外功在總功中占的比例越小，機械的機械效率就越高 解析　機械是否省力與機械效率高低無關，A錯誤；機械效率的高低取決于有用功與總功的比值．選項B、C、D正確． 答案A 知識點二　機械的使用 5．下列幾種工具能省力的是(　　)． 解析　根據(jù)功的原理，任何機械都不能省功，但增加距離可以省力，A、B、C中工具省力，D中工具費力但省距離． 答案ABC 6.圖1－4－2 如圖1－4－2所示，是工人師傅往高處運送貨物的兩種方法．物重均為500 N，滑輪重均為10 N，不計摩擦和繩重，下列說法正確的是(　　)． A．甲圖中的拉力等于乙圖中的拉力 B．甲圖中的拉力小于乙圖中的拉力 C．甲圖中的機械效率小于乙圖中的機械效率 D．甲圖中的機械效率大于乙圖中的機械效率 解析　甲圖中利用定滑輪拉貨物，F(xiàn)1＝G貨，乙圖中利用動滑輪拉貨物，F(xiàn)2＝，所以甲圖中拉力大于乙圖中拉力，A、B項錯誤；甲圖中人所做總功等于克服貨物重力所做的有用功為理想機械，其機械效率為1，乙圖中人所做總功等于克服貨物重力所做的有用功和克服滑輪重力所做的額外功之和，機械效率小于1，C項錯誤、D項正確． 答案D 7.圖1－4－3 如圖1－4－3所示的滑輪組由同樣大、同樣重的一個定滑輪、一個動滑輪組成，只是繩子繞法不同．分別使用它們將同一重物勻速升高相同的高度，則這兩個滑輪組中相同的物理量是(　　)． A．總功 B．有用功 C．額外功 D．機械效率 解析　兩個滑輪組繩子繞法不同，只是造成繩子末端拉力F和F′不同及繩子末端發(fā)生的位移不同，但是拉力所做總功是一樣的，而有用功又相同，所以A、B、C、D均正確． 答案ABCD 8.圖1－4－4 如圖1－4－4所示用滑輪組將重力為600 N的物體勻速提升，如果人用的拉力為250 N，則下列結論中正確的是(　　)． A．如將物體提高2 m，拉力做功1 000 J B．物體提高1 m，裝置所做的有用功為250 J C．物體以0.5 m/s的速度勻速被提升，拉力的功率為375 W D．此時裝置的機械效率是80% 解析　三根繩拉物體，所以拉力移動距離是物體移動距離的3倍，拉力做的功為：WF＝Fs＝250×2×3 J＝1 500 J，故選項A不正確．物體提高1米，裝置所做的有用功為W有＝Gh＝600×1 J＝600 J故選項B不正確．物體以0.5 m/s的速度勻速被提升，拉力的功率為P拉＝Fv拉＝250×0.5×3 W＝375 W，故選項C正確．機械效率： η＝＝＝80%，故選項D正確． 答案　CD 9．一水電站，水流的落差為20 m，水流沖擊水輪發(fā)電機后，水流能20%轉化為電能，若發(fā)電機的功率為200 kW，則水流的功率為________kW，每分鐘流下的水量是________kg.(g取10 m/s2) 解析　設水流的功率為P，則：P·20%＝200 kW，故P＝103 kW.設每分鐘流下的水量為m，有＝P， 即＝103×103 W，m＝3×105 kg. 答案　103　3×105 10．風力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式．設計每臺風力發(fā)電機的功率為40 kW.實驗測得風的動能轉化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29 kg/m3，當?shù)厮斤L速約為10 m/s，問風力發(fā)電機的葉片長度約為多少才能滿足設計要求？ 解析　風的動能：Ek＝mv2，用t時間內通過以葉片為半徑圓的空氣的質量：m＝ρV＝ρπl(wèi)2vt， 所以發(fā)電功率：P＝＝ρπl(wèi)2v3η.得：l≈10 m. 答案10 m 11．一塊長4 m的木板，一端放在地上，另一端擱在離地面1 m高的汽車車廂上，裝缷工人把一個重4 000 N的木箱沿著木板勻速推到車廂里，推木箱用的力為木箱重的0.5倍．則： (1)裝缷工人把木箱推上去時受到的摩擦力是多少？ (2)克服摩擦做的功是多少？ (3)斜面的機械效率是多少？ 解析　(1)裝缷工人推木箱的力為：F＝0.5 G＝2 000 N 克服摩擦力所做的功為：W額＝fs＝W總－W有＝Fs－Gh＝4 000 J　得f＝1 000 N. (2)W額＝fs＝4 000 J. (3)η＝＝50%. 答案　(1)1 000 N　(2)4 000 J　(3)50% 12．2011年，長江中下游流域遭受大旱，給當?shù)氐霓r業(yè)生產造成了巨大的損失，當?shù)厝罕姺e極開展抗旱自救工作．農田灌溉需用水泵抽水，假設每分鐘用水380 kg，所用水需從15 m深的井里抽取，已知水泵的效率為80%，則水泵的輸入功率至少是多少？ 解析　水泵抽水是連續(xù)的，我們可以取一段時間(如1 min)分析，在此時間內把380 kg的水提升15 m. 在1 min內，水泵克服水的重力做功為 W＝mgh＝380×9.8×15 J＝55 860 J， 故水泵的有用功率P有用＝＝W＝931 W， 根據(jù)η＝×100% 知P總＝＝ W≈1 163.75 W. 答案　1 163.75 W 內容總結