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- 2021-11-11 发布
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1
专题 12 功功率机械效率
真题再现
1.(2020 江西).如图所示,将重 6N 的物体匀速拉高 20cm,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳重和
摩擦,以下说法正确的是( )
A.绳子自由端被拉下 1.2m B.绳子对地面的拉力为 1N
C.对物体所做的功为 1.2J D.横梁受到的拉力为 9N
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
A.滑轮组的动滑轮绕 4 段绳,绳子自由端移动的距离
s=4h=4×0.2m=0.8m
故 A 错误;
B.不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,地面对绳子的拉力
F= 1 1 6N=1.5N4 4G
绳子对地面的拉力和地面对绳子的拉力是相互作用力,所以绳子对地面的拉力是 1.5N,故 B 错误;
C.对物体所做的功为
W=Gh=6N×0.2m=1.2J
故 C 正确;
D.横梁受到 6 段绳子的拉力,所以
F 横梁=6F=6×1.5N=9N
故 D 正确。
2
故选 CD。
2.(2019 江西)如图所示,是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据,描绘出的
s-t 图象.请你根据图象,求:
(1)20min~40min 时间段内汽车的速度;
(2)0~50min 时间段内汽车的平均速度;
(3)若汽车以速度 v 匀速行驶时间 t,已知汽车总重为 G,匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的 1/n,求
汽车在这段时间内的功率.(温馨提示:本问计算结果请用字母表示)
【答案】(1)80km/h(2)96km/h(3)P= Gv
n
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由图象可知,汽车在 20min~50min 内,做匀速直线运动,速度为:
v1= s
t
= 40km
30min
= 4
3
km/min=80km/h,
(2)前 50min 内的平均速度为:
v= s
t
= 80km
50min
= 8
5
km/min=96km/h
(3)若汽车以速度 v 匀速行驶时间 t,已知汽车总重为 G,匀速行驶时牵引力等于阻力,由 P= W
t
= Fs
t
=Fv
可得汽车在这段时间内的功率:P=Fv=fv= Gv
n
3.(2017 江西)如图所示,是台球比赛中球杆击球后两球相撞的场景,此现象说明力能改变物体的
________,台球在桌面上滚动的过程中,球杆对台球________(选择“做功”或“不做功”).
3
【答案】运动状态不做功
【解析】
【详解】
力的作用效果是:一是可以改变物体的运动状态,二是可以使物体发生形变.由图中的场景说明力能改
变物体的运动状态.做功的两个必要因素是有力作用在物体上,且物体在力的方向上移动一段距离.台
球在桌面上滚动的过程中,球杆对台球没有力的作用,故不做功.
4.(2017 江西)如图所示,是跳伞运动员在匀速下落过程中,下落的速度 v、下落的路程 s、重力做的
功 W 和重力做功的功率 P 随时间 t 变化规律的图像,其中正确的是
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
试题分析:由题意知:是跳伞运动员在匀速下落过程中,下落的速度 v 保持不变,故选项 A 是正确的;
下落的路程 s 与时间成正比,选项 B 是错误的;由 W=Gh=Gvt 知重力做的功 W 与时间成正比,选项 C 是
错误的;而重力做功的功率 P=Gv,其随时间 t 变化规律的图像如图 D 所示.故本题正确选项是 A、D.
【考点定位】速度、路程、功与功率的关系.
5.(2016 江西)在测“滑轮组的机械效率”的活动中,瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记 A(如
图甲所示),然后用大小为 F 的拉力匀速竖直向上提升总重为 G 的钩码.当钩码上升的高度为 H 时,瑞
瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记 B,并测得 AB 两点间的距离为 2H(如图乙所示),则以下所
求物理量正确的是()
4
A.拉力所做的功 W=2FH
B.拉力所做的有用功 W 有用=GH
C.该滑轮组的机械效率η<1
D.该滑轮组的机械效率η=G/(3F)
【答案】BCD
【解析】
试题分析:由图示可知,滑轮组由 3 段绳子吊着物体,物体上升 H,绳端应上升 3H,故拉力所做的功 W=3FH,
故 A 错;拉力所做的有用功就是克服重力所做的功 W 有用=GH,故 B 正确;由于不可避免地要做额外功所
以机械效率η<1,故 C 正确;滑轮组的机械效率η=W 有/W 总=GH/3FH=G/(3F),故 D 正确;应选 BCD.
【考点定位】功的计算;机械效率
最新模拟
6.(2020·山东枣庄� 初三二模)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重 1000N 的物体 A,使物体 A 在
4s 内匀速前进了 4m,物体 A 受到地面的摩擦力 f=300N,所用拉力 F=120N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑
轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A.绳子自由端在 4s 内移动了 8m B.物体 A 重力做功的功率为 1000W
C.物体 A 克服摩擦力做的功为 480J D.滑轮组的机械效率约为 83.3%
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由题图可知,承担物体拉力的绳子的股数 n=3,因此物体 A 在 4s 内匀速前进了 4m,则
绳子自由端在 4s 内移动了 s 绳子=3×4m=12m。故 A 错误。
5
B.物体在重力方向上没有做功,所以物体 A 重力做功的功率为 0,故 B 错误。
C.物体 A 克服摩擦力做的功 W 有用=fs=300N×4m=1200J,故 C 错误。
D.由题可知:物体 A 克服摩擦力做的功 W 有用=fs=300N×4m=1200J,拉力 F 所做的总功 W 总=Fs 绳子
=120N×12m=1440J,所以滑轮组的机械效率
0 00 0
1200J100 100 83.3%1440J
W
W
有用
总
,
故 D 正确为答案。
7.(2020·江苏天宁� 常州外国语学校初三其他)如图所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽
略绳重及一切阻力.用图甲绕法提升重为 900N 的物体时,机械效率为 0.9 .下列判断正确的是
A.拉力 F1 的大小为 450N
B.用图乙绕法匀速提升 400N 重物时,机械效率为 0.8
C.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大
D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,F2 做功少
【答案】B
【解析】
【详解】
A.忽略绳重及一切阻力,用图甲绕法匀速提升重为 900N 的物体时,机械效率为 90%,
图甲中 n=2,由
W Gh Gh G
W Fs Fnh Fn
有
总
可得拉力 F1 的大小:
1
900N = 500N2×90%
GF n
故 A 错误;
B.图甲中,根据 1
1
2F G G 动 可得动滑轮的重力:
G 动=2F1-G=2×500N-900N=100N;
6
忽略绳重及一切阻力,滑轮组的机械效率
W W Gh G
W W W Gh G h G G
有 有
总 额 动 动有
,则用图乙绕法
匀速提升 400N 重物时,其机械效率为:
400N= ×100% = 80%400N +100N
G
G G h
动
故 B 正确;
CD.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,有用功相同,忽略绳重及一切阻力,克服动滑轮做的功是额
外功,因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同,额外功相同,总功相同(即 F1 和 F2 做功相同),
机械效率也相同,故 CD 错误;
8.(2020·阳新县富川中学初三其他)如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体 A 相对于地面静止,物体 B
以 0.1m/s 的速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳
子之间的摩擦).下列说法错误的是()
A.F2 的功率为 0.6W
B.弹簧测力计读数为 9N
C.物体 A 和地面之间有摩擦力
D.如果增大 F2,物体 A 可能向左运动
【答案】D
【解析】
A、由图知,水平使用滑轮组,对于物体 B 来说,n=2,拉力端移动速度 2 2 0.1m/s 0.2m/sv v 物 ,
拉力做功功率 2 2 3N 0.2m/s 0.6WP F v ,故 A 正确;
B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,如图弹簧测力计端由三段绳子拉着,
所以示数为: 23 3 3N 9NF F ,故 B 正确;
C、物体 A 受到 B 向左的摩擦力为 2 3N 6N ,受到向右的拉力 F1 为 4N,,物体 A 静止受力平衡,所以
受到地面向右 2N 的摩擦力,即物体 A 与地面之间有摩擦力,故 C 正确;
D、因为 A、B 间的压力和接触面粗糙都不变,所以增大 F2,物体 B 会做加速运动,但 A、B 间摩擦力不
变仍为 6N,,即 A 仍然保持静止,故 D 错误.
7
故选 D.
点睛:重点是平衡状态的判断,要牢记匀速运动时物体一定平衡,本题中物体 A 受到 B 的摩擦力,地面
的摩擦力和拉力 F2,此三个力平衡.
9.(2020·山东淄川� 初三一模)如图所示,AC>BC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面 AC、BC 匀
速推上顶端,推力分别为 F1、F2,功率分别为 P1、P2,在不考虑摩擦的情况下
A.F1<F2,P1=P2 B.F1>F2,P1>P2
C.F1=F2,P1=P2 D.F1<F2,P1<P2
【答案】A
【解析】
【分析】
(1)斜面倾斜角度越大,越费力,斜面 AC 的倾斜角度小于斜面 BC,所以斜面 AC 更省力,
(2)不考虑摩擦的情况下,斜面光滑,使用光滑的斜面没有额外功;根据功率的计算公式
t
WP ,结
合做功的多少和所用时间的多少分析所做的功的功率大小.
【详解】
由于斜面 AC 倾斜角度小于 BC,所以物体沿 AC 运动时拉力较小,即 F1 <F2;拉力在两斜面上做的有用功
相同,即都等于克服物体重力所做的功,又因为不计摩擦,使用光滑的斜面没有额外功,所以,拉力做
功相同,即 W1 =W2,所用时间相同,由 P=W/t 知道,拉力做功的功率相同,即 P1 =P2,故选 A.
【点睛】
本题考查斜面的省力情况,物体做功的大小以及做功功率的大小,关键是知道接触面光滑,摩擦力为 0,
使用任何机械都不省功.
10.(2019·黑龙江道里� 中考模拟)如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量
相同的物体,不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是
8
A.甲更省力,甲机械效率大
B.乙更省力,机械效率一样大
C.乙更省力,乙机械效率大
D.甲更省力,机械效率一样大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知,作用在乙上绳子的股数是 3,更省力些;用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不
计绳重及摩擦,只克服动滑轮重做额外功,若每个滑轮质量相同,则提升相同高度时,甲乙所做的有用
功和额外功均相同,故机械效率一样大.故本题正确选项是 B.
11.(2020·江苏连云港� 初三一模)用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组把重 400N 的物体匀速提
升 0.5m,滑轮组的机械效率为80%,则下列说法中正确的是( )
A.额外功一定是 50J
B.拉力大小一定是 250N
C.动滑轮重一定是 100N
D.拉力通过的距离一定是 1m
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.把重 400N 的物体匀速提升 0.5m,对物体做的有用功
400N 0.5m 200JW Gh 有用功
9
由 100%W
W
有用功
总功
可得总功
200J 250J80%
WW 有用功
总功
则额外功
- 250J -200J 50JW W W 额外功 总功 有用功
A 正确;
B.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组有两种方式,如下图。对左图滑轮组,承担物重的绳子股数
3n ,拉力通过的距离
3 0.5m 1.5ms nh
根据W Fs 可得拉力 F 的大小
250J 500 N1.5m 3
WF s
总功
对右图滑轮组,承担物重的绳子股数 2n ,拉力通过的距离
' 2 0.5m 1ms n h
根据W Fs 可得拉力 F 的大小
250J 250N1m
WF s
总功
所以,拉力大小可能是 500 N3
,可能是 250N ,B 错误;
C.当不计绳重和摩擦,由W G h 动滑轮额外功 可得动滑轮重
50J 100N0.5m
WG h
额外功
动滑轮
10
实际使用时绳重和摩擦也产生额外功,所以动滑轮重一定不是 100N,C 错误;
D.由上述可知,拉力通过的距离可能是1.5m ,可能是1m ,D 错误。
故选 A。
12.(2020·新疆初三其他)工人用如图所示的滑轮组,在时间 t 内,将重为 G 的货物匀速提升了 h,人对
绳子竖直向下的拉力恒为 F。以下说法正确的是
A.拉力 F 的功率为 2Fh/t
B.额外功为(2F-G)h
C.滑轮组的机械效率为 G/3F
D.滑轮组的机械效率随 h 的增大而增大
【答案】AB
【解析】
【详解】
由图分析得动滑轮上为两段绳子,则倍数关系为两倍,则货物上升高度为 h 时,拉力拉了 2h,故拉力 F
的功率为 2hP Fv F t
,额外功 2 (2 )W F h G h F G h 额 ,机械效率
2 2
W Gh G
W Fh F
有
总
,
由公式可得机械效率与 h 大小无关。
13.(2020·河北唐山� 初三三模)如图所示,重为 G 的物体 A 在拉力 F 的作用下,以 v 的速度匀速运
动了 h。每个滑轮的重力为 G0,克服摩擦所做的额外功占总功的十分之一,不计木板和绳子的重力。下
列说法正确的是( )
A.使用该滑轮组一定省力 B.拉力的功率为 2Fv
11
C.额外功为 2G0h D.滑轮组的机械效率为
4
G
F
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.滑轮组结合了动滑轮和定滑轮的特点,既能省力也能改变力的方向,故 A 正确;
B.由图可知绳子承担物体的段数 n 为 4,物体以 v 的速度匀速运动了 h,则绳子自由端的速度
4v nv v 绳 物
则绳子自由端拉力 F 的功率为
4FsWP Fv Fvt t
绳
绳
故 B 错误;
C.由图可知绳子承担物体的段数 n 为 4,物体以 v 的速度匀速运动了 h,则绳子自由端移动的距离
4s nh h 绳 物
拉力做的功为总功是
= 4W Fs Fh绳总
每个滑轮的重力为 G0,克服摩擦所做的额外功占总功的十分之一,不计木板和绳子的重力,则克服摩擦
力做的额外功为
1 1 2410 10 5W W Fh Fh 额1 总
还有动滑轮随物体上升克服重力做的额外功
02W G h G h 额2 动
则整个滑轮组所做的额外功为
02
2 25W W W Fh G h 额 额1 额
故 C 错误;
D.不计木板和绳子的重力,物体克服重力做的功为有用功
W G h Gh 有 物
则滑轮组的机械效率
12
4 4
W Gh G
W Fh F
有
总
故 D 正确。
故选 AD。
14.(2020·河北遵化� 初三三模)如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重 G=9×104N
的货物 A 沿斜面向上匀速运动。货物 A 的速度为 v=2m/s,经过 t=10s,货物 A 竖直升高 h=10m。已知汽
车对绳的拉力 F 的功率 P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求:
(1)t 时间内汽车对绳的拉力所做的功;
(2)汽车对绳的拉力大小;
(3)斜面的机械效率。
【答案】(1)1.2×106J;(2)20000N;(3)75%。
【解析】
【详解】
(1).由 WP t 可得 t 时间内汽车对绳的拉力所做的功:
W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J;
(2).10s 内货物移动的距离:
s 物=vt=2m/s×10s=20m,
由图知,n=3,拉力端移动距离:s=3s 物=3×20m=60m,
由 W=Fs 可得汽车对绳的拉力大小:
61.2 10 J =20000N60m
WF s
;
(3).不计绳、滑轮的质量和摩擦,滑轮组对重物的拉力:
F 拉=3F=3×20000N=60000N,
斜面的机械效率:
13
49 10 N 10m 100% 75%60000N 20m
W Gh
W F s
有用
总 拉 物
。
答:(1).t 时间内汽车对绳的拉力所做的功为 1.2×106J;
(2).汽车对绳的拉力大小为 20000N;
(3).斜面的机械效率为 75%。
15.(2020·江苏宿迁� 初三其他)用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与物重 G 物的关系,改
变 G 物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与 G 物的关系如图乙所示。若不计绳重和摩擦,则:
①此滑轮组动滑轮的重力为______N。
②将物重为 15N 的重物提升 4m,拉力需要做______J 的功;
③当 G 物不变,只改变图甲中的绕绳方式,滑轮组的机械效率将______(选填“变大”、“不变”或“变
小”)。
【答案】376 不变
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]由图乙可知,物体重为 12N 时,机械效率为 80%,若不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为
12N= = = = =80%12N+
W Gh G
W Gh G h G G G
有用
总 动 动 动
解得 G 动=3N。
②[2]物重为 15N 的重物提升 4m,拉力需要做的功为
1 1 1= + = 15N 4m 4N 4m 76JW W W G h G h 总 有用 额 动
③[3]若不计绳重和摩擦,当 G 物不变,只改变图甲中的绕绳方式,额外功为 W 额=G 动 h,将同一物体提升
相同的高度,额外功不变,总功不变,机械效率不变。
16.(2020·内蒙古临河� 初三零模)如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装
14
置图,已知井深 12m,物体重 G=6×103N,汽车质量为 m 车=3×103kg,汽车有四个轮子,每个轮子与地面
的接触面积是 250cm2,汽车匀速拉绳子时的拉力 F=2.2×103N,汽车受到的阻力为车重的 0.1 倍.汽车
运动的速度为 3m/s,g=10N/kg。则求:
(1)汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强是多少___?
(2)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功___?
(3)滑轮组的机械效率为多少___?(保留一位小数)
(4)将物体由井底拉至井口需要多长时间___?
(5)汽车牵引力为多少___?牵引力的功率为多少 kW____?
【答案】3×105Pa7.92×104J90.9%12s5.2×103N1.56×104W
【解析】
【分析】
【详解】
(1)汽车静止在水平地面上时对水平地面的压力
F=G 车=m 车 g=3 103kg 10N/kg=3 104N
则汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强
p=
4
4 2
3 10 N
4 250 10 m
F
S
= =3 105Pa
(2)由图知,n=3,将物体从井底拉至井口的过程中,绳端移动的距离
s=3h=3 12m=36m
汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功
W 总=Fs=2.2 103N 36m=7.92 104J
(3)有用功
W 有用=Gh=6 103N 12m=7.2 104J
15
滑轮组的机械效率
η=
4
4
7.2 10 J
7.92 10 J
W
W
有
总
= 100%≈90.9%
(4)已知汽车运动的速度为 v=3m/s,则物体上升速度
v 物= 1
3
v= 1
3
3m/s=1m/s
由 v= s
t
得,将物体由井底拉至井口需要的时间
t 物= 12m
1m / s
h
v物
= =12s
(5)汽车匀速运动时,受向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的阻力,根据力的平衡条件可得牵引力
F 牵=F f=F 0.1G 车=2.2 103N 0.1 3 104N=5.2 103N
根据 P= W Fs
t t
= =Fv 可得,牵引力做功功率
P=F 牵 v 汽=5.2 103N 3m/s=1.56 104W=15.6kW
答:(1)汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强是 3×105Pa;
(2)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做功 7.92×104J;
(3)滑轮组的机械效率为 90.9%;
(4)将物体由井底拉至井口需要 12s;
(5)汽车牵引力为 5.2×103N,牵引力的功率为 15.6kW。
17.(2020·辽宁大东� 初三二模)如图,在斜面上将一个重 5N 的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉
力为 2N,斜面长 4m,高 1m。则拉力做的有用功为______J,斜面的机械效率为_________。
【答案】562.5%
【解析】解:
(1)拉力做的有用功:
W 有用=Gh=5N×1m=5J;
(2)拉力 F 对物体做的总功:
16
W 总=Fs=2N×4m=8J,
斜面的机械效率:
η= =×100%=62.5%。
点睛:明确有用功、总功的含义是关键。知道物体重力和斜面高,利用 W=Gh 求拉力做的有用功;知道
拉力和斜面长,利用 W=Fs 求拉力 F 对物体做的总功,则斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
18.(2020·山东淄川� 初三一模)在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明用如图所示的同一滑轮
组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙 3 次实验,实验数据记录如表:
实验次数 钩码的重力 G/N
钩码提升高度
h/m
拉力 F/N 绳端移动距离 s/m
机械效率
η/%
甲 2 0.05 1.0 0.15 66.7
乙 4 0.05 1.7 0.15 78.4
丙 6 0.05 ① 0.15 ②
(1)实验中要竖直向上_____拉动弹簧测为计,使钩码升高。
(2)表格中编号①处数据应为_____,编号②处数据应为_____。
(3)分析以上实验数据可以得出结论:同一滑轮组的机械效率主要与_____有关。若想提高滑轮组的机械
效率,请列举一条改良措施:_____。
(4)若使用此滑轮组将同一物体提升不同的高度,滑轮组的机械效率_____,若将此滑轮组换一种绕绳方
法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率_____(均填“变大”,“变小”或“不
变”)。
17
【答案】匀速 2.290.9 提升物体的重力减小动滑轮的重力不变不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,此时系统处于平衡状态,测力计示数等于
拉力大小。
(2)[2][3]图中测力计分度值为 0.2N,示数为 2.2N,即绳端的拉力 2.2N。
第 3 次实验的机械效率
η=
W
W
有用
总
×100%= Gh
Fs
×100%= 6N 0.05m
2.2N 0.15m
×100%≈90.9%
故表格中编号①处数据应为 2.2,编号②处数据应为 90.9。
(3)[4]分析以上实验数据可以得出如下结论:使用同一滑轮组,提升物体的重力越大,机械效率越高,
滑轮组机械效率主要与提升物体的重力有关。
[5]要提高滑轮组的机械效率,可以采取的措施有:减小动滑轮的重力,或增加提升物体的重力,或减
小摩擦力。
(4)[6]使用此滑轮组将同一物体提升不同的高度,不计摩擦及绳重,轮组的机械效率
η=
W
W
有用
总
= Gh
Fs
= Gh
Fnh
= G
nF
故滑轮组的机械效率不变。
[7]若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,则额外功为克服动滑轮自重做的功,即
W 额外=G 动 h
提升相同的物体时,有用功
W 有用=Gh
总功
W 总=Gh+ G 动 h
滑轮组的机械效率
η=
W
W
有用
总
= Gh
Gh G h 动
×100%
因 G、G 动均不变,故滑轮组的机械效率不变。
18
19.(2020·江苏徐州� 初三二模)如图是某学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记
录表:
斜面的倾
斜程度
物块重
/ NG
斜面
高
/h m
沿斜面拉
力 / NF
斜面长
/ ms
机械效
率
较缓 10 0.1 5.0 1 20%
较陡 10 0.3 6.7 1 45%
最陡 10 0.5 8.0 1
(1)沿斜面拉动木块时,为使测力计的示数稳定,应尽量使木块做__运动。
(2)比较表中“物块重”和“__”两栏对应的数据,可知斜面是一种省力的简单机械。
(3)第三次实验时即“最陡”时,此次实验把物块拉上去的机械效率是__。
(4)分析第 1 次实验的数据即“较缓”时可知,斜面对物体摩擦力为__N。
【答案】匀速直线沿斜面拉力 62 5%. 4
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]沿斜面拉动木块时,为使测力计的示数稳定,应尽量使木块做匀速直线运动。
(2)[2]比较表中“物块重”和“沿斜面拉力”两栏对应的数据,可知斜面是一种省力的简单机械。
(3)[3]第三次实验时即“最陡”时,此次实验把物块拉上去的机械效率是
10N 0.5m= = = =62.5%8.0N 1m
W Gh
W Fs
有
总
19
(4)[4]由表中第 1 组实验数据可知
= =5.0N 1m=5JW Fs 总
= =10N 0.1m=1JW Gh 有用
额外功
= - =5J-1J=4JW W W额 总 有用
由W fs额 ,得摩擦力大小
4J= = =4N1m
Wf s
额
20.(2020·江苏工业园区� 初三二模)某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中
(一)小敏用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂
在杠杆下面的钩码缓缓上升.
(1)实验中,测力计的示数 F 为______N,钩码总重 G 为 1. 0N,钩码上升高度 h 为 0.1 m 时,C 点上
升了 30cm,则杠杆的机械效率为________%.
(2)实验中若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是______________.
(3)若只将钩码的悬挂点由 A 移至 B,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将_________(选
填“变大”、“变小”或“不变”).
(二)小王用如图所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率.O 为杠杆的转轴,不计摩擦.实验时,给
B 端施加竖直向下的力,使挂在杠杆 A 端的钩码缓缓上升.(图中杠杆为质量分布均匀的直棒)下表是提
升物体时采集到的数据:
实验序号 物重 G(N) 拉力(N) A 端上升的高度 h/m B 端下降的高度 s/m 杠杆的效率
1 2 5 0.04 0.02
20
2 4 9 0.04 0.02 89%
3 2 5 0.06 0.03 80%
4 6 13 0.04 0.02 92%
(1)第①组实验中,杠杆的机械效率为_________.
(2)由________三组实验,可以初步得出的结论:相同的杠杆,提升的物体越重效率越高.
(3)该实验中杠杆的效率总小于 100%的原因是杠杆有自重,分析实验数据可知道杠杆的自重为_______N.
【答案】0.566.7%杠杆的重力变大 80%1、2、42
【解析】
【分析】
【详解】
(一)(1)由图可知,弹簧测力计的分度值是 0.1N,所以它的示数是 0.5N.在实验过程中,有用功是:
= =1.0N 0.1m=0.1JW Gh 有用 ,总功是: = s=0.5N 0.3m=0.15JW F 总 ,所以杠杆的机械效率是:
0.1J= 100%= 100% 66.7%0.15J
W
W
有
总
;
(2)有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要是有
用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定说明有用功一定,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆
自身的重力;
(3)钩码的悬挂点在 A 点移到 B 点时,O 点 C 点位置不变,仍将钩码提升相同高度,有用功不变;额外
21
功是提升杠杆做的功,悬挂点 A 移到 B 后杠杆实际提升高度变小,所以额外功变小,总功变小,因此杠
杆的机械效率变大.
(二)(1)第①组实验中,杠杆的机械效率为:
2N×0.04m= 100%= 100%= 100%=80%s 5N×0.02m
W Gh
W F
有
总
(2)根据控制变量法思想,为了比较同一杠杆在提升物体时机械效率与物重大小的关系,应保持物重
大小不同,但提升物体高度必须相同的三组实验进行比较,所以只有 1、2、4 三组实验符合题意;
(3)假设杠杆自重为 G 杆,因为杠杆为质量分布均匀的直棒,所以它重心 O′在杆的几何中心处,则以
第三组实验数据为例,W 有=G 物 hA=2N×0.06m=0.12J,W 总=FhB=5N×0.03m=0.15J,W 额=W 总-W 有
=0.15J-0.12J=0.03J;
根据 OA 与 OB 所在的两个三角形相似的几何关系可知 LOA:LOB=hA:hB=2:1,,所以其重心在杆的中点位置处,
因为 LOA:LOB =2:1,可以设 LOA=2l,LOB= l,又所以可推知该重心 O′到 O 的距离为 0.5 l,则 LO′O:LOB=0.5
l:l=1:2,根据几何关系可知重心 O′垂直上升高度为 B 下降高度的一半即 0.015m,则 W 额=0.015m×G
杆=0.03J,所以 G 杆=2N;
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