1、1专项训练(四) 机械效率的测量及计算(限时:35 分钟)一、实验探究题1.2018泰安图 ZX4-1 甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端,将重为 4.5 N 的物体从 A 位置提升到 A位置,同时弹簧测力计从图中的 B 位置上升到 B位置。在这个 过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题:图 ZX4-1(1)物体提升的高度是 cm,拉力是 N,该滑轮组的机械效率 = 。 (2)若在图甲装 置的基础 上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率 (选填“变大” “变小”或“不变”)。 2
2、.用如图 ZX4-2 所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下 面的钩码缓缓上升。图 ZX4-2(1)实验中,弹簧测力计的示数 F 为 N,钩码总重 G 为 1.0 N,钩码上升高度 h 为 0.1 m,弹簧测力计上升 高度 s为 0.3 m,则杠杆的机械效率为 %。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因: 。 (2)林红同学用该实验装置,先后将 钩码挂在 A、 B 两点,测量并计算得到下表所示的数据。次数 钩码悬挂点 钩码总重 G/N钩码移动距离 h/m拉力 F/N弹簧测力计移动距离 s/m机械效率 /%1 A 点 1 .5 0.10 0.7 0.3
3、0 71.42 B 点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论?答: 。请简要说明两条理由: ; 。 2二、计算题3.如图 ZX4-3 所示,用沿斜面向上 F=1.8 N 的拉力,将一个质量 m=0.45 kg 的物体,从底端匀速拉到顶端,所用时间 t=5 s。已知斜面长度 s=1 m,斜面高度 h=0.3 m。 g 取 10 N/kg。求:(1)该物体所受的重力。(2)拉力 F 的功率。(3)此斜面的机械效率。图 ZX4-34.一辆质量是 1.5103 kg 的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机用如图 ZX
4、4-4 所示滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中,水平拉力 F 是 400 N,汽车沿水平方向匀速移动了 2 m,滑轮组的机械效率 为 75%。求:(1)拉力 F 做的总功。(2)有用功的大小。(3)汽车受到的阻力大小。图 ZX4-45.林红同学用如图 ZX4-5 所示的装置把重为 1200 N 的箱子从斜面底端匀速拉到顶端用时 10 s,已知斜面长 6 m、高 2 m,此装置的机械效率为 80%。求:(滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计)。(1)拉力 F 做的功。(2)拉力 F 做功的功率。3(3)拉力 F 的大小。(4)箱子和斜面间的摩擦力。图 ZX4-56.用如图 ZX4-6 甲所示的滑
5、轮组提升物体 M,已知被提升的物体 M 重为 760 N,卷扬机加在绳子自由端的拉力 F ,将物体M 以 0.5 m/s 的速度匀速提升到 5 m 的高度。拉力做的功 W 随时间 t 的变化图像如图乙所示,不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求:(1)滑轮组提升重物所做的有用功 W 有 。(2)滑轮组提升重物的机械效率 。(3)动滑轮的重力 G 动 。图 ZX4-64参考答案1.(1)5.0 2 75% (2)变小2.(1)0.5 66.7 克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功(2)不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 一次对比实验所得结论是不可靠的3.解:(1)物体所受的重力为 G=mg=0.45
6、 kg10 N/kg=4.5 N。(2)拉力所做总功为 W 总 =Fs=1.8 N1 m= 1.8 J,拉力功率为 P= = =0.36 W。W总t1.8J5s(3)此过程所做的有用功为 W 有 =Gh=4.5 N0.3 m=1.35 J,此斜面的机械效率为 = = =75%。W有W总 1.35J1.8J4.解:(1)由题图可知,由 2 股绳子拉动滑轮, n=2,则绳端移动的距离 s 绳 =ns 车 =22 m=4 m,拉力 F 做的总功 W 总 =Fs 绳 =400 N4 m=1600 J。(2)有用功 W 有 =W 总 = 1600 J75%=1200 J。(3)因滑轮组做的有用功为克服汽
7、车阻力所做的功,则汽车受到的阻力大小 f= = =600 N。W有s车 1200J2m5.解:(1)有 用功 W 有 =Gh=1200 N2 m=2400 J,则拉力 F 做的功 W 总 = = =3000 J。W有 2400J80%(2)拉力 F 做功的功率 P= = =300 W。W总t3000J10s(3)由图可知此滑轮装置是一个动滑轮,绳端移动的距 离s=2s=26 m=12 m,拉力 F= = =250 N。W总s3000J12m(4)克服摩擦力做的额外功 W 额 =W 总 -W 有 =3000 J-2400 J=600 J,摩擦力 f= = =100 N。W额s600J6m6.解:(1)滑轮组提升重物所做的有用功 W 有 =Gh=760 N5 m=3800 J。(2)重物运动的时间 t= = =10 s,hv 5m0.5m/s由图乙可知,此时 10 s 时拉力做的总功是 4000 J,所以滑轮组提升重物的机械效率 = = =95%。W有W总 3800J4000J(3)由图甲知通过动滑轮绳子段数 n=2,所以,绳子自由端移动的距离 s 绳 =2h=25 m=10 m,拉力 F= = =400 N,W总s绳 4000J10m5不计绳重和滑轮与轴的摩擦,由 F= (G+G 动 )知,动滑轮的重力 G 动 =2F-G=2400 N-760 N=40 N。12
