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第十二讲 机械效率有用功、额外功和总功1如图所示，用一个动滑轮把质量为40 kg的沙袋从地面提到5 m高的脚手架上，所用的拉力是250 N，不计绳重和摩擦，则此动滑轮提升沙袋所做的额外功为_J，动滑轮重_N。第1题图第2题图2如图所示，斜面长s60 cm，高h20 cm。用弹簧测力计拉着6 N重的物体沿斜面方向匀速运动，弹簧测力计的示数为2.5 N。对上述数据进行分析可以得出：使用斜面_(选填“能”或“不能”)省力。在此过程中，拉力做的有用功是_J，物体受到的支持力做功为_J。3工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做的()A有用功减小，总功不变B有用功增加，总功增加C有用功不变，总功减小D有用功减小，总功减小机械效率的计算4(xx内江)用一个动滑轮把80 N的沙袋从地面提到6 m高的脚手架上，所用的力是50 N，这一过程所做的有用功是_J，这个动滑轮的机械效率是_。5(xx徐州)如图所示，用动滑轮提升重物，使用动滑轮的好处是_。若物体重为4 N，弹簧测力计示数如图所示为_N，则动滑轮的机械效率为_。第5题图6(xx烟台)往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3 m长的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为_，若实际用力为500 N，斜面的机械效率为_，重物受到的摩擦力为_。(g取10 N/kg)第6题图7(xx广州)图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s，改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组()第7题图A总功为F2s B额外功为F1sC机械效率为 D额外功为3F2sF1s8(xx长沙)如图所示的是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10 s的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1 m，已知拉力F为400 N，建筑材料的重力G为900 N，求这个过程中：(1)绳子自由端移动的距离；(2)此滑轮组的机械效率；(3)拉力F的功率。第8题图9(xx河南)如图所示，工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力，将重800 N的货物从A点匀速推至B点；再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s，到达C点。已知AB长3 m，BC长1.2 m，距地面高1.5 m。试问：(1)利用斜面搬运货物主要是为了_；(2)货物在水平面上运动的速度为多少？(3)水平推力做功的功率为多少？(4)斜面的机械效率为多少？第9题图测量滑轮组的机械效率10(xx泰安)图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上_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：第10题图(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”)。11(xx东莞月考)小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如表：第11题图实验次数钩码总重G/N钩码上升的高度h/m测力计示数F/N测力计移动的距离s/m机械效率140.11.80.3260.12.40.383%340.11.40.557%440.21.41.057%(1)测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_拉动弹簧测力计；(2)第1次实验测得的机械效率为_；(结果保留两位有效数字)(3)分析表中数据可知：第2次实验是用_图做的；第4次实验是用_(均选填“a”“b”或“c”)图做的；(4)由1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越_；由1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率_(选填“越高”“越低”或“不变”)。功、功率和机械效率的计算第12题图12(xx安徽2分)如图所示，当工人师傅用400 N的拉力向下拉绳时，可使重680 N的重物匀速上升，此过程中滑轮组的机械效率为_。13(xx安徽2分)某同学利用斜面匀速提升重为500 N的物体，已知沿斜面的拉力做功为1 000 J，斜面的机械效率为60%，则物体被提升的高度为_m。14(xx安徽3分)如图所示，当水平拉力F50 N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N，所受地面的摩擦力约为80 N，假如在5 s时间内，物体水平移动了0.6 m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中()第14题图A拉力F做功为30 JB物体重力做功为120 JC拉力F做功的功率为12 WD该装置的机械效率约为60%实验一：测量滑轮组的机械效率(xx西宁)小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为：“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高”；小李却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高”。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确(所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计)，他们在实验中得到的数据如下表所示：例1题图物理量装置甲装置乙钩码重G/N44钩码上升高度h/m0.10.1绳端拉力F/N1.61.4绳端移动距离s/m0.30.4机械效率71.4%(1)根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是_N，甲滑轮组的机械效率是_；(2)由计结果可以确定_的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是_，由此可知，可采用_的方法来提高滑轮组的机械效率；(3)随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率_(选填“大于”“等于”或“小于”)装置甲的机械效率。【拓展设问】(4)实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计；(5)从计算滑轮组的机械效率的过程来看，影响滑轮组机械效提高的因素是_。(写出两点即可)实验二：探究斜面的机械效率例2题图(xx淮安)小明在利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示)，测得的实验数据如表所示：实验次数斜面的倾斜程度物体重G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物体移动距离s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率1较缓5.00.101.60.500.500.8063%2较陡5.00.152.20.500.751.1068%3最陡5.00.253.10.501.55(1)沿斜面拉动物体时，应使其做_运动；(2)根据表中的数据可求出第次实验中拉力所做的有用功为_J，机械效率是_；(3)通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越_；(4)通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，_。【拓展设问】(5)实验中用到的测量器材有_和_；(6)在实验中，克服物体自身重力所做的功是_，沿斜面拉力所做的功是_；(7)斜面在生活中的应用有_和_等。专题强化集训16机械效率的相关计算1(xx临沂)小明用如图所示的动滑轮提起140 N的水桶，动滑轮重20 N(不计绳重和摩擦)，小明拉绳子的动力为_N；如果向水桶内再加入40 N的水，提起时动滑轮的机械效率_(选填“变大”“变小”或“不变”)。第1题图2(xx埇桥区二模)如图所示，一重为50 N的物体A在5 N的拉力作用下以0.1 m/s的速度在水平地面上匀速向左运动，已知该滑轮组的机械效率为80%，则拉力F的功率为_W，水平地面对物体A的摩擦力为_N。第2题图第3题图3(xx安徽一模)如图所示，用塔式起重机上的滑轮组匀速吊起重为9 000 N的物体使之上升10 m，已知滑轮组的机械效率是80%，则绳上的拉力等于_N，若不计摩擦，此滑轮组中动滑轮的重力为_N。4(xx阜阳一模)如图所示，工人利用动滑轮将沙桶匀速向上拉升，已知工人重600 N，动滑轮重8 N，沙桶重10 N，绳重和摩擦均不计。假设该工人臂力足够大，用该装置安全工作的最大机械效率为_。第4题图第5题图第6题图5(xx颍泉区二模)用如图所示的滑轮匀速提升重力G为50 N的物体时，所用拉力F为120 N，则此滑轮的机械效率为_。6(xx安庆一模)建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如图所示，若水泥重为G0，桶重为G1，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力F为_。7如图所示，物体重150 N，挂在杠杆中点，人用100 N的力竖直向上将物体提高0.5 m，在此过程中，下列说法中不正确的是()第7题图A人用的拉力所做的功为 100 JB用杠杆提升货物所做的有用功为 50 JC额外功为 25 J D杠杆的机械效率为 75% 8(xx安徽一模)为了方便残疾人乘公交，公交公司专门购置了无障碍公交车(如图所示)，无障碍公交车斜面长1 m，高20 cm，乘车时，连同轮椅共80 kg的乘客只需要用200 N的力就可以把轮椅匀速推上公交车，则该过程中()第8题图A推力做的总功为800 JB推力做的额外功为160 JC斜面对轮椅的摩擦力为200 ND斜面的机械效率为80%9(xx长春)在翻建长春东大桥的施工中，起重机将质量为4.5103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2 m，而它的电动机所做的功是2105 J(g取10 N/kg)。求：(1)起重机对钢材所做的有用功；(2)起重机的机械效率。10(xx春阜阳月考)如图所示，某工人用平行于斜面的力F将重为G的木箱匀速拉上斜边长为s、高为h的斜面，斜面的倾角为。(g10 N/kg)(1)请推导，若不计摩擦：FGsin ；(2)实际的斜面存在摩擦，若木箱质量为100 kg，所用拉力为400 N，斜面长为5 m，高为1.6 m，则斜面的机械效率为多少？木箱所受摩擦力的大小为多少？第10题图11(xx郴州)利用如图所示的滑轮组，用F1 000 N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动10 s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：(1)货物A在10 s内移动的距离；(2)这个过程中拉力F的功率；(3)水平地面对货物A的摩擦力大小。第11题图专题强化集训17力学中的图像问题1(xx宣城二模)甲、乙两物体从同一地点出发沿同一方向运动，其路程s跟时间t的关系图像如图所示。由图可知，甲的速度与乙的速度大小之比为_。第1题图2(xx江阴一模)随着人们生活水平不断提高，小龙家最近也买了辆轿车。若轿车以90 kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示，则经过10 s轿车发动机所做的功是_J，当牵引力为_N时轿车能保持匀速直线运动。第2题图3(xx巴彦淖尔)如图所示，水平地面G点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5 N的拉力F。物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则()第3题图A物体在EF段的速度大于GH段的速度B物体在GK段受到的摩擦力等于5 NC拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功D拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率 第4题图4一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中，如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐，鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是(),A),B),C),D)5(xx兴化一模)苏通大桥施工时，要向江中沉放大量的施工构件，假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲所示)。在沉入过程中，其下表面到水面的距离h逐渐增大，随着h的增大，正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断中正确的是()第5题图A浮力F1随h变化的图线是图乙中的图线B构件的边长为4 mC构件所受的最大浮力为1.2105 ND构件的密度为2.5103 kg/m36质量为50 kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图像可估算出该同学在1 min内克服重力做功的平均功率为(g取10 N/kg)()第6题图A30 W B45 WC90 W D150 W7(xx来宾)体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁，静止在容器的水中，如图所示。这四个小球所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙、F丁，则()第7题图AF甲F乙 BF甲F丁CF乙F丙 DF丙F丁专题强化集训18力学作图1(xx南陵模拟)如图所示，小球在A、C之间来回摆动，请在图中作出小球在A位置时所受到的细绳拉力F和重力G的示意图。第1题图2(xx德州)如图所示，物体A处于静止状态，小车在拉力F作用下向右加速运动。请在图中画出物体A所受的支持力N和摩擦力f的示意图。(力的作用点图中已标出)第2题图3(xx恩施州)如图所示，用绳子竖直悬挂一个小球，将一斜面物块慢慢靠近小球，并刚好与之接触(绳子仍然竖直，且小球静止)。请作出小球此时所受力的示意图。第3题图4(xx白银)如图所示，乒乓球漂浮在水面上，请画出乒乓球受到的重力G和浮力F浮的示意图。第4题图5(xx玉林)如图所示，请画出热气球在竖直方向加速上升时的受力示意图。(忽略空气阻力)第5题图6(xx广东)如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，请在图中画出杠杆OA的动力臂L。第6题图7(xx烟台)如图所示的是吊车起吊货物的工作示意图，请在图中画出动力、阻力和阻力臂。第7题图8(xx揭西模拟)如图所示，站在地面上的人用滑轮组提升重物，作出最省力的绕线方式。第8题图9小华借助滑轮组提升重物，请画出最省力的绕线方法。第9题图专题强化集训19力学实验1(原创)如图所示，小强在测量某种食用油的密度时：第1题图(1)将托盘天平放在水平桌面上，小强发现指针指在分度盘中线的右侧，紧接着他就调节平衡螺母，却无法将托盘天平调平，经过研究后，他发现操作中漏了一个重要步骤，该步骤是_；(2)小强用已调节平衡的天平测出_，记为m1(如图甲所示)；把烧杯内的一部分食用油倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积V；_，记为m2。(3)现已读出m2为110 g，根据图中的示数，计算出的这种食用油的密度是_kg/m3。2(xx衡阳)在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：第2题图(1)如图甲所示，实验中为了测量滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向_拉动木块，测得的实验数据如下：序号接触面压力/N滑动摩擦力/N1木块与木板4.00.82木块与木板5.01.03木块与砂纸4.01.2分析_(选填序号)两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：_；(2)一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。如图乙所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是_。(写出一种即可)3(xx桥区模拟)在探究液体压强的实验中，进行了如图所示的操作：第3题图(1)实验中，测液体压强的工具是_；(2)由丙、丁两图进行实验对比，得出液体压强与盛液体的容器形状_(选填“有关”或“无关”)；(3)甲、乙两图是探究液体压强与_的关系，结论是_；(4)要探究液体压强与密度的关系，应选用_两图进行对比；(5)在图乙中，固定金属盒的橡皮膜在水中的深度，使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时，两玻璃管中液面高度差不变，说明了在液体内部同一深度处，液体向各个方向的压强大小_。4(xx荆州一模)小明用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究压力的作用效果与什么因素有关，如图所示。第4题图(1)实验中小明是通过观察_来比较压力作用效果的；(2)比较甲、乙两图所示实验，能够得到的结论是_；(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”，应通过比较_两图所示实验；(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图丁所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是_。5(xx岳阳)如图所示的是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。第5题图(1)如图甲所示，物体重_N；(2)如图乙所示，把物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为3.2 N，物体受浮力的大小为_N；(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得：物体所受浮力的大小与_有关；(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关，应选择图中_(填字母)两个物体，并将它们浸没在同种液体中，测出其所受浮力的大小来进行比较。6在“探究动能与速度的关系”时，如图所示，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑。第6题图(1)小车从斜面滑下的过程中，小车的_能转化为动能；(2)实验是通过观察_，说明小车对木块做功的多少，从而比较_(选填“小车”或“木块”)的动能多少；(3)两次实验操作，第一次木块A被撞得远，木块受到的摩擦力为f1；第二次木块A被撞得近，木块受到的摩擦力为f2，则f1与f2的大小关系是f1_f2；(4)利用上述器材还准备探究“阻力对物体运动的影响”。为完成探究任务，需要从下面提供器材中选择的器材有_。(填序号)提供器材：砝码、毛巾、弹簧测力计、棉布。7(xx衡阳)小张在“探究杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。第7题图(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，如图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节；(2)小张将实验数据记录在表中：次数动力/N动力臂/cm阻力/N阻力臂/cm11.0102521.550.51532151.5表格中空缺的实验数据“”是_；(3)小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了_。(填序号)减小摩擦；多次测量取平均值减小误差；使每组数据更准确；获取多组实验数据归纳出物理规律。8(xx桥区模拟)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、丙三次实验，实验数据记录如表所示：第8题图次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力上升距离/cm机械效率甲2100.83083.3%乙4101.53088.9%丙61030(1)实验中要竖直向上_拉动弹簧测力计，使钩码升高；(2)表格中编号处数据应为_，编号处数据应为_(保留至0.1%)；(3)分析数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_(选填“高”或“低”)；(4)若将此滑轮组换一种绕线方法，不计摩擦和绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率_(选填“变大”“变小”或“不变”)。9(xx祁阳三模)某实验小组的同学们在“探究斜面的机械效率”时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据：第9题图实验次数斜面的倾斜程度物块重力G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面长度s/m机械效率1较缓50.22.4141.7%2较陡50.53.2178.1%3最陡50.74.3181.4%(1)分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越缓越_(选填“省”或“费”)力；斜面越陡，机械效率越_(选填“高”或“低”)；(2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5 m和1 m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5 N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为_。把第4次与第_次测量结果相比较，还能得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；(3)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力_(选填“大于”“小于”或“等于”)物块所受的摩擦力。
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