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11.5機(jī)械效率一、單選題1.關(guān)于機(jī)械效率,下列說法正確的是()A.機(jī)械效率越高,所做的有用功越多B.總功少的機(jī)械,效率越高C.額外功少的機(jī)械,機(jī)械效率高D.總功一定時,有用功多的機(jī)械的機(jī)械效率高【答案】D【解析】A.使用機(jī)械時,機(jī)械效率高說明有用功在總功中占的比例大,但有用功不一定多,此選項錯誤;B.機(jī)械效率高,說明有用功在總功中占的比例大,無法確定總功的多少,此選項錯誤;C.機(jī)械效率高,說明有用功在總功中占的比例大,總功不確定,額外功少的機(jī)械,機(jī)械效率不一定高,此選項錯誤;D.總功一定時,有用功多的機(jī)械,有用功在總功中占的比例大,機(jī)械效率高,此選項正確。故選D。2.如圖所示,小明用桶把一些沙子運(yùn)上三樓。在此過程中()A.小明克服自身重力所做的功是總功B.小明克服沙子重力所做的功是有用功C.小明克服沙子重力所做的功是額外功D.小明克服桶的重力所做的功是有用功【答案】B【解析】小明用桶把一些沙子運(yùn)上三樓,對克服沙子重力做的功為有用功;為了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功為額外功;克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和為總功;故ACD不符合題意,B符合題意。故選B。3.兩臺機(jī)械完成的有用功之比W1︰W2=4︰7,它們的機(jī)械效率分別為η1=60%,η2=75%,則兩臺機(jī)械所做總功之比為()A.5︰7 B.7︰5 C.16︰35 D.35︰16【答案】A【解析】因;故.答案選A.4.要提高某機(jī)械的機(jī)械效率,應(yīng)該()A.減小使用機(jī)械時動力所移動的距離B.減小機(jī)械自身的重力和摩擦C.減小總功D.減小使用機(jī)械時動力【答案】B【解析】A.機(jī)械效率是有用功與總功的比值,與動力所移動的距離無關(guān);故A錯誤;B.減小機(jī)械自身的重力和摩擦,可以減少額外功,可以減小額外功在總功中所占的比例,也就是增大了有用功在總功中所占的比例,可以提高機(jī)械效率;故B正確;C.機(jī)械效率是有用功與總功的比值,減小總功,但有用功不確定,所以不一定能提高機(jī)械效率;故C錯誤;D.機(jī)械效率是有用功與總功的比值,與使用機(jī)械時的動力大小無關(guān);故D錯誤。故選B。5.如圖所示,小敏用100N的拉力在10s內(nèi)將160N的物體勻速提升了2m,下列說法正確的是[忽略繩重和摩擦]()A.使用此滑輪組提升重物時,改變繞繩方式能提高機(jī)械效率B.拉力的功率是32WC.滑輪組的機(jī)械效率是80%D.動滑輪重50N【答案】C【解析】A.改變繩子的纏繞方法,對重物被拉升沒有影響,即對有用功沒影響;對動滑輪的拉升、動滑輪轉(zhuǎn)動時的摩擦也沒有影響,即不影響額外功。所以此滑輪組改變繞繩方式不影響機(jī)械效率,故A錯;BCD.由圖通過動滑輪繩子段數(shù)n=2,則有用功因為s=nh,所以總功為故滑輪組的機(jī)械效率拉力做的功是總功,所以拉力的功率不計繩重及滑輪之間的摩擦,克服動滑輪重所做功是額外功,所以額外功為所以動滑輪重故BD錯誤,C正確。故選C。6.用同一滑輪組提升同一重物,第一次將重物提高h(yuǎn)米.第二次將重物提高2h米.不考慮摩擦,比較兩次實驗滑輪組的機(jī)械效率,則(
)A.第二次有用功是第一次的2倍,因為機(jī)械效率增大一倍B.第二次總功是第一次的2倍,因此機(jī)械效率減為一半C.第二次提升動滑輪做的額外功增大一倍,所以機(jī)械效率減為一半D.兩次實驗滑輪組機(jī)械效率相同【答案】D【解析】機(jī)械效率是指有用功占總功的百分比,對滑輪組來說,有幾段繩子在拉重物,繩端移動的距離S就是重物移動距離h的幾倍。故機(jī)械效率:η==(n為拉重物的繩子段數(shù))所以用同一滑輪組提同一重物,兩次提升的高度,在不考慮摩擦?xí)r,滑輪組的機(jī)械效率相同,故ABC錯誤D正確。7.如圖所示,小馮分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面。用甲滑輪所做的總功為W1,機(jī)械效率為η1;用乙滑輪所做的總功為W2,機(jī)械效率為η2。若不計繩重和摩擦,則()A.W1=W2,η1=η2 B.W1=W2,η1<η2C.W1<W2,η1>η2 D.W1>W(wǎng)2,η1<η2【答案】D【解析】因為小馮分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面,所以兩種情況的有用功相同;當(dāng)有用功一定時,利用機(jī)械時做的額外功越少,則總功越少,機(jī)械效率越高。而甲滑輪是動滑輪,所以利用甲滑輪做的額外功多,則總功越多,機(jī)械效率越低。即W1>W(wǎng)2,η1<η2。故選D?!军c(diǎn)睛】此題主要考查功的計算和機(jī)械效率的大小比較這一知識點(diǎn),比較簡單,主要是學(xué)生明確哪些是有用功,額外功,總功,然后才能正確比較出兩種情況下機(jī)械效率的大小。8.如圖所示,有一斜面長為L,高為h,現(xiàn)用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f,則下列關(guān)于斜面機(jī)械效率η的表達(dá)式正確的是()A.η=×100% B.η=×100%C.η=×100% D.η=×100%【答案】D【解析】D.∵斜面的高為h,物體的重力為G,∴有用功為W有用=Gh又∵斜面長為L,拉力為F,∴總功為W總=FL則機(jī)械效率為η=而物體與斜面的摩擦力為f,∴額外功為W額外=fL則總功為W總=W有用+W額外=Gh+fL,故機(jī)械效率為η=×100%=×100%故D正確;A.選項中是有用功與額外功的比值,不是機(jī)械效率,故A錯;B.選項中是有用功與有用功的比值,不是機(jī)械效率,故B錯;C.選項中是有用功與(總功加上額外功)的比值,不是機(jī)械效率,故C錯。故選D。9.某建筑工地要將同一個箱子從地面搬上二樓,如果分別采用如圖所示的兩種方式搬運(yùn),F(xiàn)1和F2做功的情況,以下判斷正確的是()A.兩種方式機(jī)械效率一定相等B.兩種方式功率一定相等C.兩種方式所做的總功一定相等D.兩種方式所做的有用功一定相等【答案】D【解析】A.有用功相同,總功不同,機(jī)械效率等于有用功和總功的比值,所以機(jī)械效率也不同,故A錯誤.B.搬運(yùn)時間不知道,無法比較功率的大小,故B錯誤.C.但額外功不同,總功等于額外功與有用功之和,所以總功不同,故C錯誤,D.兩只搬運(yùn)方式所做的有用功根據(jù)公式W=Gh可知是相同的,故D正確.10.用相同的定滑輪和動滑輪,組成甲、乙兩個滑輪組,如圖所示,用它們來提升同一重物,甲滑輪組將重物舉高1m,乙滑輪組將重物舉高2m,在不計繩重和摩擦的條件下,下列說法正確的是()A.甲滑輪組拉力大,機(jī)械效率低B.乙滑輪組省力,所以它的機(jī)械效率高C.乙滑輪組將重物舉得高.所以它的機(jī)械效率高D.乙滑輪組做的有用功多,但甲、乙機(jī)械效率相等【答案】D【解析】(1)從圖中可以看出,甲圖是有兩段繩子在拉重物,故F甲=(GG動);乙圖有三段繩子在拉重物,故F乙=(GG動);∵提升的重物相同,動滑輪相同,∴乙圖更省力;(2)在不計繩重和摩擦的條件下,提升物體做的額外功:W額=G輪h,提升重物做的有用功W有=Gh,∵h(yuǎn)1<h2,提升物體重G相同,∴乙滑輪組做的有用功多;∵W總=W有+W額,∴η==由題知,提升的重物G相同,動滑輪重相同,∴兩滑輪組的機(jī)械效率相同,故A.B.C錯.故選D.點(diǎn)睛:(1)在不計摩擦和繩重的情況下,若有n段繩子在拉重物,則F=(GG動),據(jù)此判斷省力情況;(2)不計繩重和摩擦,動滑輪相同,可知提升重物做的額外功(W額=G動h)相同;而總功等于有用功與額外功之和;利用η=分析提升重物高度不同時,機(jī)械效率的變化情況.11.某同學(xué)想通過實驗來探究“影響滑輪組的機(jī)械效率的因素”,如圖所示,并測算了各次實驗裝置的機(jī)械效率.關(guān)于他的實驗過程,下列說法中不正確的是A.由①②可知:滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法無關(guān)B.由②③可知:同一滑輪組提起物重越大,機(jī)械效率越低C.在①實驗中,應(yīng)勻速豎直向上拉動繩子D.為使實驗的結(jié)論更具可靠性,應(yīng)換用不同的裝置進(jìn)行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律【答案】B【解析】A、①、②兩次實驗中繩子繞法不同,提升的物重相同,兩次機(jī)械效率都是70%,所以可知滑輪組的機(jī)械效率與繩子的繞法無關(guān),故A說法正確;B、②、③兩次實驗是同一滑輪組,提升的物重不同(第③次物重更大),③的機(jī)械效率大于②,說明同一滑輪組提起物重越大,機(jī)械效率越高,故B說法錯誤;C、在①實驗中,為正確測量拉力的大小,應(yīng)勻速豎直向上拉動繩子,故C說法正確;D、為使實驗的結(jié)論更具可靠性,應(yīng)換用不同的裝置進(jìn)行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律,這種做法是值得提倡的,故D說法正確.12.某同學(xué)用滑輪組提升物體,繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關(guān)系如圖中圖線a所示,物體上升的高度隨時間變化的關(guān)系如圖中圖線b所示。已知物體的質(zhì)量為450g,所用動滑輪的質(zhì)量為50g,繩子自由端的拉力F為3.2N.g取10N/kg。在0~2s的過程中,下列說法中正確的是()A.物體上升的速度為0.1m/s B.機(jī)械提升動滑輪做的功0.2JC.滑輪組的機(jī)械效率為90% D.拉力F的功率為0.64W【答案】D【解析】A.由圖可知,當(dāng)物體運(yùn)動2s時,路程是10cm,物體上升速度為故A錯誤;B.動滑輪做的功故B錯誤;C.當(dāng)物體運(yùn)動2s時,路程是10cm,有用功為總功為機(jī)械效率為故C錯誤;D.根據(jù)圖可知,當(dāng)繩子運(yùn)動2s時,路程是40cm,繩子的速度為拉力F的功率為故D正確。故選D。二、填空題13.如圖所示,在不計繩重和摩擦的情況下,用彈簧測力計沿豎直方向勻速拉起重為6N的物體,物體上升0.4m所用時間為4s。此過程中拉力的功率為______W,滑輪組的機(jī)械效率為______?!敬鸢浮?.7283.3%【解析】[1]由圖可知,滑輪組的動滑輪繞3段繩,彈簧測力計的分度值是0.2N,彈簧測力計的示數(shù)是2.4N,拉力做的總功W總=Fs=F×3h=2.4N×3×0.4m=2.88J拉力的功率P==0.72W[2]有用功W有=Gh=6N×0.4m=2.4J滑輪組的機(jī)械效率14.如圖所示,搬運(yùn)工人用滑輪將重為500N的重物勻速提升4m,所用拉力為300N。已知滑輪重80N,則此過程中工人所做的額外功是______J,滑輪的機(jī)械效率為______,若提升的重物增加,滑輪的機(jī)械效率將______(選填“增大”、“減小”或“不變”)?!敬鸢浮?0083.3%增大【解析】[1]工人做的有用功W有用=Gh=500N×4m=2000J因為使用的是動滑輪,所以拉力移動的距離s=2h=2×4m=8m工人做的總功W總=Fs=300N×8m=2400J所以W額外=W總W有用=2400J2000J=400J[2]由知道,滑輪的機(jī)械效率[3]由圖知道,,故由知道,滑輪的機(jī)械效率由此可知,若提升的重物增加,則滑輪的機(jī)械效率將增大。15.如圖所示,是兩個工人分別用滑輪按甲、乙兩種方式把質(zhì)量相同的兩袋沙子從地面提到二樓,兩種方式若不計繩重和摩擦,且G沙子>G滑輪。使用甲圖中的滑輪的目的是______;使用乙圖中滑輪的好處是可以______。提起沙子到相同的高度,額外功做的多得是______裝置,機(jī)械效率更高的是______(以上兩空選填“甲”或“乙”);若使乙圖中的滑輪機(jī)械效率升高,可以采取的做法______。(寫出一種方法即可)【答案】改變施力的方向省力乙甲減小滑輪重(增加物重)【解析】[1]由圖可知,甲使用的是定滑輪,定滑輪的特點(diǎn)是不能省力,但能改變力的方向,所以使用甲圖中的滑輪的目的是改變施力的方向。[2]由圖可知,乙使用的是動滑輪,動滑輪的特點(diǎn)是能省力,但不能改變力的方向。所以使用乙圖中滑輪的好處是可以省力。[3]提起沙子到相同的高度,乙還要克服動滑輪的重力做額外功,所以乙做的額外功更多。[4]甲乙克服物體重力所做的有用功相同,但乙的額外功多,由可知,甲的機(jī)械效率更高。[5]要提高乙的機(jī)械效率,需要減小額外功,因此可以減小動滑輪的重力和減小摩擦來減小額外功,也可以通過增大物重增加有用功所占的比例來提高機(jī)械效率。16.如圖所示,小明通過斜面用平行于斜面的推力,將重為300N的物體在5s時間內(nèi)勻速推到1m高的平臺上,斜面長(g取10)。則:推力的功率為_________W,斜面的機(jī)械效率為_________%,斜面對物體的摩擦力為______N?!敬鸢浮?07550【解析】[1]推力做的總功W總=Fs=200N×2m=400J推力做功功率[2]推力做的有用功W有用=Gh=300N×1m=300J斜面的機(jī)械效率[3]因為W總=W有用+W額,所以克服摩擦做的額外功W額=W總W有用=400J300J=100J又因為W額=fs,所以斜面對物體的摩擦力17.如圖所示,用大小為500N的拉力F通過滑輪組,將重為800N的物體在5秒內(nèi)勻速提升高度10cm。(1)有用功是___________J,拉力做功的功率是___________W,滑輪組的機(jī)械效率是___________%。(2)若要求出動滑輪的重力,需增加的條件是___________。(3)在以下方法中,能提高該滑輪組的機(jī)械效率的是___________。(填序號)①增大物體提升高度②增加物體的重力③增大勻速拉繩的速度④改變繞繩方式【答案】802080不計繩重和摩擦②【解析】(1)[1]有題意可的,有用功是[2]拉力的做功[3]輪組的機(jī)械效率是(2)[4]若要求出動滑輪的重力,則需要忽略克服摩擦力做功,和克服繩子做功。即不計繩重和摩擦??汕蟪鰟踊喼亍?3)[5]提高該滑輪組的機(jī)械效率的方法有:增加有用功減小額外功。由公式可得①增加重物提升高度的時候,繩端被拉升的距離也變長了,所以不能提高機(jī)械效率。故①不符合題意;②增加物體的重力,在動滑輪、摩擦不變的情況下,即額外功不變的情況下,有用功增加了,所以機(jī)械效率就提高了,故②符合題意;③增大提升物體的速度,不能提高機(jī)械效率,故③不符合題意;④改變繩子的纏繞方法,對重物被拉升沒有影響,即對有用功沒影響;對動滑輪的拉升、動滑輪轉(zhuǎn)動時的摩擦也沒有影響,即不影響額外功.所以改變繞繩方式不影響機(jī)械效率,故④不符合題意。故選②。18.如圖所示,用豎直向上的力勻速拉動較長的杠桿,使重為36N的物體緩慢升高10cm,拉力大小F為16N,拉力移動的距離為25cm,則杠桿的機(jī)械效率為______,若將重物的懸掛點(diǎn)A向右移動到B點(diǎn),將重物提升相同的高度,則杠桿的機(jī)械效率將______(變大/變小/不變)(不考慮摩擦)?!敬鸢浮?0%變大【解析】[1]杠桿的機(jī)械效率為[2]若將重物的懸掛點(diǎn)A向右移動到B點(diǎn),將重物提升相同的高度,杠桿提升的高度減小,則有用功不變,額外功減小,所以總功也減小,由可知機(jī)械效率增大了。19.小明用圖示滑輪組在5s內(nèi)將重為60N的重物勻速提高了3m,所用拉力為50N,該滑輪組的機(jī)械效率為______%。若其他條件不變,將重物勻速提升5m,該滑輪組的機(jī)械效率將______。小華同學(xué)根據(jù)公式算出此滑輪組中動滑輪重力為40N,實際的動滑輪重力______(選填“>”,“=”或“<”)40N?!敬鸢浮?0不變<【解析】[1]小明用圖示滑輪組在5s內(nèi)將重為60N的重物勻速提升了3m,所用拉力為50N,由圖可知繩子的股數(shù)為2,該滑輪組的機(jī)械效率為[2]由推導(dǎo)公式可知,該滑輪組的機(jī)械效率與物體的重力和拉力的大小有關(guān),與重物提升的高度無關(guān),所以,若其他條件不變,將重物勻速提升5m,該滑輪組的機(jī)械效率將不變。[3]小明的推導(dǎo)是錯誤的忽略了摩擦等阻力的影響,所以實際動滑輪的重力應(yīng)該小于40N。20.如圖甲,質(zhì)量為m的貨物在拉力作用下,沿粗糙斜面向上運(yùn)動(不考慮空氣的阻力),斜面長L、高H。物塊上升高度h與時間t關(guān)系圖像如圖乙,0至t1時間內(nèi)的拉力為F1,t1至t2時間內(nèi)拉力為F2。已知H>4h0,t2=2t1,不計速度變化時的時間,斜面粗糙程度不變。(1)0至t2時間內(nèi)拉力做的有用功是______;(2)0至?xí)r間內(nèi)的拉力做功的功率為P1,t1至t2時間內(nèi)的拉力做功的功率為P2,則P1______P2。時斜面的機(jī)械效率為η1,F(xiàn)2時斜面的機(jī)械效率為η2,則η1______η2。注:兩空均填“”、“”或“?!敬鸢浮俊窘馕觥縖1]0至t2時間內(nèi)拉力做的有用功[2]由圖乙知,物體在0至?xí)r間內(nèi)和t1至t2時間內(nèi)均做勻速直線運(yùn)動,但速度不同,;因為物體一直做勻速直線運(yùn)動,且斜面傾斜程度和滑動摩擦力不變,所以;根據(jù)可知,。[3]拉力為時斜面的機(jī)械效率拉力為F2時斜面的機(jī)械效率由幾何關(guān)系可知又故21.為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度,物體邊長為10cm設(shè)置了圖所示的滑輪組裝置,當(dāng)用圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時,物體的速度和物體上升的高度h隨時間變化的關(guān)系分別如圖丙和丁所示,內(nèi),拉力做的功是______J;內(nèi),滑輪組的機(jī)械效率是______?!敬鸢浮?0066.7%【解析】[1]由圖乙可知,內(nèi)拉力的大小為40N,由圖丙可知,物體做勻速直線運(yùn)動,物體的速度是2.5m/s,所以內(nèi)拉力做的功是[2]由圖丁可知,內(nèi)物體上升的高度為1.25m,則有用功由圖乙可知,內(nèi)拉力為50N,則總功則內(nèi),滑輪組的機(jī)械效率是22.建筑工地上,起重機(jī)吊臂上的滑輪組如圖所示,鋼絲繩能承受的最大拉力為3000N,其貨箱重400N,則該起重機(jī)一次最多能勻速提起的貨物重__(選填“”、“”或“”)8600N;當(dāng)用1200N的拉力將質(zhì)量為300kg的貨物以0.6m/s的速度勻速提升5s的過程中,有用功是__J,拉力的功率是__W,其機(jī)械效率是__?!敬鸢浮?0002160【分析】(1)不計滑輪、吊鉤、繩的自重及摩擦?xí)r,繩子自由端拉力,由此根據(jù)鋼絲繩最大拉力計算起重機(jī)吊起的物體的最大重力;(2)首先求出,根據(jù)求出貨物提升的高度,根據(jù)求出有用功;根據(jù)求出移動的距離,根據(jù)求出總功,根據(jù)即可求得拉力的功率;由即可求出機(jī)械效率?!窘馕觥縖1]不計滑輪、吊鉤、繩的自重及摩擦,由圖可知承重繩子的股數(shù),由可得最大物重由于實際使用該滑輪組,滑輪、吊鉤、繩的自重及摩擦的存在,所以,實際吊起的貨物重[2]貨物的重力根據(jù)可得貨物提升的高度有用功[3]起重機(jī)吊臂上的鋼絲繩移動的距離總功起重機(jī)的功率[4]機(jī)械效率【點(diǎn)睛】本題考查功、功率和機(jī)械效率的計算,涉及的知識點(diǎn)較多,要能熟練運(yùn)用公式。特別注意:要正確判斷通過動滑輪繩子的段數(shù);注意實際使用該滑輪組,滑輪、吊鉤、繩的自重及摩擦的存在。三、作圖題23.如圖所示,畫出滑輪組提起重物最省力時繩子的繞法.(______)【答案】【解析】上下滑輪個數(shù)相同時,奇數(shù)股的繩子比偶數(shù)股的繩子省力,所以作出的圖應(yīng)該是3股繩子.點(diǎn)睛:在畫滑輪組繞線時記住口訣:“奇動偶定”,也就是說想要奇數(shù)股的繩子就從動滑輪起筆向定滑輪上繞,想要偶數(shù)股的繩子就從定滑輪起筆向動滑輪上繞.24.小紅想探究滑輪組的機(jī)械效率是否與繩子的繞法有關(guān),她先通過實驗算出圖甲中滑輪組的機(jī)械效率,請你幫她在圖乙中畫出下一步實驗所需的完整的組裝圖(包含繩的繞法與提升的重物)。(甲、乙兩滑輪組中的滑輪完全相同)【答案】答案如下圖所示【解析】試題分析:在探究滑輪組機(jī)械效率實驗中,要研究機(jī)械效率與繩子繞法是否有關(guān)時,要利用控制變量法,控制其他量都相同,包括鉤碼的數(shù)量等因素相同,改變繩子的繞法??键c(diǎn):滑輪組機(jī)械效率實驗四、實驗題25.如圖所示,探究斜面的機(jī)械效率與傾斜程度的關(guān)系。實驗時用彈簧測力計拉著重為6N的木塊,沿傾斜程度不同的同一斜面勻速向上運(yùn)動,數(shù)據(jù)記錄表中。實驗次數(shù)斜面傾斜程度斜面高h(yuǎn)/m斜面長s/m沿斜面拉力F/N機(jī)械效率η/%1較緩0.10.5260%2較陡0.20.53(1)沿較陡斜面拉木塊,拉力所做的額外功是______J,斜面機(jī)械效率是______;(2)比較兩組實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)光滑程度相同的斜面,其傾斜程度越大,機(jī)械效率越高。你認(rèn)為此結(jié)論______(選填“可靠”或“不可靠”),理由是______;(3)盤山公路、鑷子、螺絲釘、汽車方向盤中,應(yīng)用斜面原理工作的是______、______。【答案】0.380%不可靠實驗次數(shù)太少,實驗結(jié)論具有偶然性,不具普遍性盤山公路螺絲釘【解析】(1)[1]沿較陡斜面拉木塊,拉力所做有用功為拉力所做總功為拉力所做的額外功為[2]斜面機(jī)械效率為(2)[3][4]比較兩組實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)光滑程度相同的斜面,其傾斜程度越大,機(jī)械效率越高。此結(jié)論不可靠,因為實驗次數(shù)太少,實驗結(jié)論具有偶然性,不具普遍性。(3)[5][6]在實際生活生產(chǎn)中應(yīng)用了斜面工作原理的實例有:盤山公路和螺絲釘?shù)?,都是為了省力?6.學(xué)習(xí)了“機(jī)械效率”后,小明知道了同一動滑輪提升不同重物機(jī)械效率不同。他想知道自重不同的動滑輪提升相同重物機(jī)械效率是否相同。小明選用三個自重不同的動滑輪進(jìn)行了實驗,測得數(shù)據(jù)如下表所示。實驗序號動滑輪自重G/N被提升釣碼重力G/N鉤碼上升的高度h/cm彈簧測力計的示數(shù)F/N彈簧測力計移動的距離s/cm動滑輪的機(jī)械效率①0.2653.21093.8%②0.5653.41088.2%③1.5654.010④1.5664.012(1)實驗中,彈簧測力計應(yīng)豎直向上_______拉動;
(2)第③次實驗中,有用功為_______,總功為_______,動滑輪的機(jī)械效率為_______;(3)分析表中①、②、③數(shù)據(jù),可得出的結(jié)論是:物重一定時,動滑輪越重,動滑輪的機(jī)械效率越_______;(4)分析表中③、④數(shù)據(jù),可得出結(jié)論是:機(jī)械效率與移動的距離_______?!敬鸢浮縿蛩?.3J0.4J75%小無關(guān)【解析】(1)[1]實驗中要豎直向上勻速拉動彈簧測力計,是為了讓物體處于平衡狀態(tài),彈簧測力計示數(shù)不變,便于讀數(shù);(2)[2]第③次實驗中,有用功為[3]總功為[4]動滑輪的機(jī)械效率為(3)[5]分析表中①、②、③數(shù)據(jù)可知,物重一定時,動滑輪越重,動滑輪的機(jī)械效率越小(4)[6]分析表中③、④數(shù)據(jù),可得出結(jié)論:機(jī)械效率與移動的距離無關(guān)27.在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實驗中,小明用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法,分別做了甲、乙、丙3組實驗,實驗數(shù)據(jù)記錄如表:次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升的距離h/cm彈簧測力計的示數(shù)F/N彈簧測力計上升的距離s/cm機(jī)械效率η/%12511566.7%2451.71578.4%36515(1)在實驗操作中應(yīng)該沿豎直方向___________拉動彈簧測力計,同組的小華發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)時,彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定,如果能在彈簧測力計靜止時讀數(shù)會更準(zhǔn)確,小明認(rèn)為如果這樣,測量的結(jié)果將比真正的滑輪組機(jī)械效率要______(填“偏大”或“偏小”),其原因是忽略了________對滑輪組機(jī)械效率的影響;(2)第三次實驗中彈簧測力計的示數(shù)為___________N,其機(jī)械效率為___________;(3)通過上面的實驗數(shù)據(jù)可得出,對同一個滑輪組,其提升的物體越重,滑輪組的機(jī)械效率越_______;如果在甲的實驗探究過程中,小明在不改變其他條件的情況下把動滑輪換為一個質(zhì)量更大的滑輪,所測得的機(jī)械效率將比原來________(以上兩空填“高”或“低”)?!敬鸢浮縿蛩倨竽Σ?.483.3%高低【解析】(1)[1]在實驗操作中應(yīng)該沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計,否則彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定,難以讀數(shù)。[2][3]如果在彈簧測力計靜止時讀數(shù),則減少了一部分由于摩擦造成的額外功,測量的結(jié)果將比真正的滑輪組機(jī)械效率偏大。(2)[4]由圖丙可知,彈簧測力計的分度值是0.2N,故第三次實驗中彈簧測力計的示數(shù)為2.4N。[5]由表中第三次測量數(shù)據(jù)可知,此時滑輪組的機(jī)械效率為(3)[6]由上面的實驗數(shù)據(jù)可知,對同一個滑輪組,其提升的物體越重,滑輪組的機(jī)械效率越高。[7]在甲實驗探究過程中,不改變其他條件的情況下把動滑輪換為一個質(zhì)量更大的滑輪,則克服動滑輪重力所做的額外功增加,所測得的機(jī)械效率將比原來低。28.小明利用如圖甲、乙所示的滑輪組探究“滑輪組的機(jī)械效率”,實驗數(shù)據(jù)如表格所示。試驗次數(shù)動滑輪重G滑/N物重G物/N勾碼上升高度h/m動力F/N動力作用的移動距離s/m滑輪組的機(jī)械效率1120.11.40.347.62120.21.40.647.63140.12.00.3①4180.14.00.366.75280.1②0.450(1)根據(jù)表格中所示數(shù)據(jù),可發(fā)現(xiàn)有一組實驗數(shù)據(jù)所采用的滑輪組與其他不同,這組數(shù)據(jù)是第______次實驗的結(jié)果,相對應(yīng)的滑輪組是______(甲/乙);(2)實驗中應(yīng)豎直向上______拉動彈簧測力計時,才能正確讀數(shù);(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:①處數(shù)據(jù)應(yīng)為______;編號②數(shù)據(jù)應(yīng)為______N;(4)下列分析中,正確的結(jié)論是______和______;A.由第1、2組數(shù)據(jù)可知,同一滑輪組的機(jī)械效率與物體提升的高度無關(guān)B.由第3、4組數(shù)據(jù)可知,同一滑輪組的機(jī)械效率與被提升的物重有關(guān)C.由第4、5組數(shù)據(jù)可知,機(jī)械越省力,它的機(jī)械效率越高(5)小明最后用甲滑輪組又進(jìn)行了一組實驗,當(dāng)物重G為10N時,測得:h=0.3m;F=4.5N;s=0.6m,結(jié)果發(fā)現(xiàn)機(jī)械效率算出來竟然超過了100%,導(dǎo)致小明犯錯的原因最有可能是______?!敬鸢浮?乙勻速66.7%4.0ABs或h測量錯誤【解析】(1)[1][2]根據(jù)表格中所示數(shù)據(jù),第5次試驗中,動滑輪接觸繩股數(shù)為其他試驗中動滑輪接觸繩股數(shù)為3,可知第5次實驗數(shù)據(jù)所采用的滑輪組與其他不同,即相對應(yīng)的滑輪組是乙。(2)[3]根據(jù)二力平衡條件可知,實驗中應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計時,才能正確讀數(shù)。(3)[4][5]根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:①處數(shù)據(jù)應(yīng)為編號②數(shù)據(jù)應(yīng)為(4)[6][7]根據(jù)控制變量法的思想,由第1、2組數(shù)據(jù)可知,同一滑輪組的機(jī)械效率與物體提升的高度無關(guān),機(jī)械效率保持不變;由第3、4組數(shù)據(jù)可知,同一滑輪組的機(jī)械效率與被提升的物重有關(guān),物重越大則機(jī)械效率越大。(5)[8]小明最后用甲滑輪組又進(jìn)行了一組實驗,當(dāng)物重G為10N時,測得:h=0.3m;F=4.5N;s=0.6m,結(jié)果發(fā)現(xiàn)機(jī)械效率算出來竟然超過了100%,此時可知導(dǎo)致小明犯錯的原因最有可能是s或h測量錯誤。五、計算題29.如圖所示,滑輪組懸掛在水平支架上,某工人站在水平地面上,豎直向下拉動繩子自由端,使物體A以0.2m/s的速度勻速上升,提升支架過程中滑輪組的機(jī)械效率為80%。已知物體A重560N,該工人重600N,兩個滑輪質(zhì)量相等,不計滑輪組的繩重和摩擦,求:(1)繩子自由端拉力的功率;(2)支架受到滑輪組的拉力。【答案】(1)140W;(2)1190N【解析】解:(1)由圖可知n=2,該滑輪組的機(jī)械效率解得F=350N,物體A以0.2m/s的速度勻速上升,則繩子自由端移動的速度v繩=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s繩子自由端拉力的功率P=Fv繩=350N×0.4m/s=140W(2)動滑輪的重力G動=2FG=2×350N560N=140N兩個滑輪質(zhì)量相等,其重力相等,則定滑輪的重力也為140N,以定滑輪為研究對象受力分析可知,定滑輪受到豎直向上的支架對它的拉力、豎直向下的重力和三股繩子的拉力作用處于平衡狀態(tài),拉力為F拉=G定+3F=140N+3×350N=1190N答:(1)繩子自由端拉力的功率140W;(2)支架受到滑輪組的拉力1190N。30.如圖所示,工人師傅利用斜面把重物搬運(yùn)到汽車上,汽車車廂底板高度h=1m,斜面長度s=4m,現(xiàn)用力F沿著斜面把重力G=2400N的重物勻速拉到車上,拉力F=800N。(1)工人做的有用功;(2)斜面的機(jī)械效率;(3)物體在斜面上勻速運(yùn)動時受到的摩擦力?!敬鸢浮浚?)2400J;(2)75%;(3)200N【解析】(1)工人做的有用功W有=Gh=2
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