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1、
專項(xiàng)訓(xùn)練(四) 機(jī)械效率的測量及計(jì)算
(限時(shí):35分鐘)
一、實(shí)驗(yàn)探究題
1.[2018·泰安]圖ZX4-1甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測力計(jì)豎直向上勻速拉動(dòng)繩子自由端,將重為4.5 N的物體從A位置提升到A'位置,同時(shí)彈簧測力計(jì)從圖中的B位置上升到B'位置。在這個(gè)過程中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)他們做的實(shí)驗(yàn)完成下列問題:
圖ZX4-1
(1)物體提升的高度是 cm,拉力是 N,該滑輪組的機(jī)械效率η= 。?
(2)若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上,增加一個(gè)動(dòng)滑輪,改為圖丙所示的裝置,提升同一物體,則滑輪組的機(jī)械效率 (選填“變
2、大”“變小”或“不變”)。?
2.用如圖ZX4-2所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí),豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì),使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。
圖ZX4-2
(1)實(shí)驗(yàn)中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為 N,鉤碼總重G為1.0 N,鉤碼上升高度h為0.1 m,彈簧測力計(jì)上升高度s為0.3 m,則杠桿的機(jī)械效率為 %。請寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因: 。?
(2)林紅同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置,先后將鉤碼掛在A、B兩點(diǎn),測量并計(jì)算得到下表所示的數(shù)據(jù)。
次數(shù)
鉤碼懸掛點(diǎn)
鉤碼總重G/N
鉤碼移動(dòng)距離h/m
拉力F/N
彈簧測力計(jì)移動(dòng)距離s/m
機(jī)械效率η/%
1
3、
A點(diǎn)
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B點(diǎn)
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
根據(jù)表中數(shù)據(jù),能否得出“杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān),鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論?答: 。請簡要說明兩條理由:① ;② 。?
二、計(jì)算題
3.如圖ZX4-3所示,用沿斜面向上F=1.8 N的拉力,將一個(gè)質(zhì)量m=0.45 kg的物體,從底端勻速拉到頂端,所用時(shí)間t=5 s。已知斜面長度s=1 m,斜面高度h=0.3 m。g取10 N/kg。求:
(1)該物體所受的重力。
(2)拉力F的功率。
4、
(3)此斜面的機(jī)械效率。
圖ZX4-3
4.一輛質(zhì)量是1.5×103 kg的汽車不慎陷入泥濘地面,汽車司機(jī)用如圖ZX4-4所示滑輪組將汽車拖出。已知整個(gè)過程中,水平拉力F是400 N,汽車沿水平方向勻速移動(dòng)了2 m,滑輪組的機(jī)械效率為75%。求:
(1)拉力F做的總功。
(2)有用功的大小。
(3)汽車受到的阻力大小。
圖ZX4-4
5.林紅同學(xué)用如圖ZX4-5所示的裝置把重為1200 N的箱子從斜面底端勻速拉到頂端用時(shí)10 s,已知斜面長6 m、高2 m,此裝置的機(jī)械效率為80%。求:(滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計(jì))
5、。
(1)拉力F做的功。
(2)拉力F做功的功率。
(3)拉力F的大小。
(4)箱子和斜面間的摩擦力。
圖ZX4-5
6.用如圖ZX4-6甲所示的滑輪組提升物體M,已知被提升的物體M重為760 N,卷揚(yáng)機(jī)加在繩子自由端的拉力F,將物體M以0.5 m/s的速度勻速提升到5 m的高度。拉力做的功W隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示,不計(jì)繩重和滑輪與軸的摩擦。求:
(1)滑輪組提升重物所做的有用功W有。
(2)滑輪組提升重物的機(jī)械效率η。
(3)動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)。
圖ZX4-6
參考答案
1.(1)5.0 2 75% (2)
6、變小
2.(1)0.5 66.7 克服杠桿與支點(diǎn)間摩擦及杠桿自重做的額外功
(2)不能 ①兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)鉤碼沒有掛在同一位置?、谝淮螌Ρ葘?shí)驗(yàn)所得結(jié)論是不可靠的
3.解:(1)物體所受的重力為G=mg=0.45 kg×10 N/kg=4.5 N。
(2)拉力所做總功為W總=Fs=1.8 N×1 m=1.8 J,
拉力功率為P=W總t=1.8J5s=0.36 W。
(3)此過程所做的有用功為W有=Gh=4.5 N×0.3 m=1.35 J,
此斜面的機(jī)械效率為η=W有W總=1.35J1.8J=75%。
4.解:(1)由題圖可知,由2股繩子拉動(dòng)滑輪,n=2,則繩端移動(dòng)的距離s繩=ns車=
7、2×2 m=4 m,
拉力F做的總功W總=Fs繩=400 N×4 m=1600 J。
(2)有用功W有=W總×η=1600 J×75%=1200 J。
(3)因滑輪組做的有用功為克服汽車阻力所做的功,則汽車受到的阻力大小f=W有s車=1200J2m=600 N。
5.解:(1)有用功W有=Gh=1200 N×2 m=2400 J,
則拉力F做的功W總=W有η=2400J80%=3000 J。
(2)拉力F做功的功率P=W總t=3000J10s=300 W。
(3)由圖可知此滑輪裝置是一個(gè)動(dòng)滑輪,繩端移動(dòng)的距離
s'=2s=2×6 m=12 m,
拉力F=W總s'=3000J1
8、2m=250 N。
(4)克服摩擦力做的額外功W額=W總-W有=3000 J-2400 J=600 J,
摩擦力f=W額s=600J6m=100 N。
6.解:(1)滑輪組提升重物所做的有用功W有=Gh=760 N×5 m=3800 J。
(2)重物運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=hv=5m0.5m/s=10 s,
由圖乙可知,此時(shí)10 s時(shí)拉力做的總功是4000 J,
所以滑輪組提升重物的機(jī)械效率η=W有W總=3800J4000J=95%。
(3)由圖甲知通過動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=2,
所以,繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=2h=2×5 m=10 m,
拉力F=W總s繩=4000J10m=400 N,
不計(jì)繩重和滑輪與軸的摩擦,由F=12(G+G動(dòng))知,動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-G=2×400 N-760 N=40 N。
5
江西省2019中考物理二輪專項(xiàng) 專項(xiàng)04 機(jī)械效率的測量及計(jì)算專項(xiàng)訓(xùn)練
