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、5N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η=。(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、0N,钩码上升高度h为0、1m,弹簧测力计上升高度s为0、3m,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η/%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:①;②。二、计算题3、如图ZX4-3所示,用沿斜面向上F=1、8N的拉力,将一个质量m=0、45kg的物体,从底端匀速拉到顶端,所用时间t=5s。已知斜面长度s=1m,斜面高度h=0、3m。g取10N/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、5×103kg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400N,汽车沿水平方向匀速移动了2m,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1200N的箱子从斜面底端匀速拉到顶端用时10s,已知斜面长6m、高2m,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760N,卷扬机加在绳子自由端的拉力F,将物体M以0、5m/s的速度匀速提升到5m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η。(3)动滑轮的重力G动。图ZX4-6参考答案1、(1)5、0275%(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①两次实验时钩码没有挂在同一位置②一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、45kg×10N/kg=4、5N。(2)拉力所做总功为W总=Fs=1、8N×1m=1、8J,拉力功率为P=W总t=1、8J5s=0、36W。(3)此过程所做的有用功为W有=Gh=4、5N×0、3m=1、35J,此斜面的机械效率为η=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=2×2m=4m,拉力F做的总功W总=Fs绳=400N×4m=1600J。(2)有用功W有=W总×η=1600J×75%=1200J。(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=600N。5、解:(1)有用功W有=Gh=1200N×2m=2400J,则拉力F做的功W总=W有η=2400J80%=3000J。(2)拉力F做功的功率P=W总t=3000J10s=300W。(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=2×6m=12m,拉力F=W总s'=3000J12m=250N。(4)克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=3000J-2400J=600J,摩擦力f=W额s=600J6m=100N。6、解:(1)滑轮组提升重物所做的有用功W有=Gh=760N×5m=3800J。(2)重物运动的时间t=hv=5m0、5m/s=10s,由图乙可知,此时10s时拉力做的总功是4000J,所以滑轮组提升重物的机械效率η=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=2×5m=10m,拉力F=W总s绳=4000J10m=400N,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=2×400N-760N=40N。
