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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.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/%1A点1.50.100.70.3071.42B点2.00.151.20.3083.3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:;。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ZX4-4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)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ZX4-6参考答案1.(1)5.0 275%(2)变小2.(1)0.566.7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 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=W总t=1.8J5s=0.36 W。(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=W有W总=1.35J1.8J=75%。4.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车阻力所做的功,则汽车受到的阻力大小f=W有s车=1200J2m=600 N。5.解:(1)有用功W有=Gh=1200 N2 m=2400 J,则拉力F做的功W总=W有=2400J80%=3000 J。(2)拉力F做功的功率P=W总t=3000J10s=300 W。(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=W总s=3000J12m=250 N。(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=W额s=600J6m=100 N。6.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=hv=5m0.5m/s=10 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=W有W总=3800J4000J=95%。(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=W总s绳=4000J10m=400 N,不计绳重和滑轮与轴的摩擦,由F=12(G+G动)知,动滑轮的重力G动=2F-G=2400 N-760 N=40 N。5
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