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專項訓(xùn)練(四)　機械效率的測量及計算 (限時:35分鐘) 一、實驗探究題 1.[xx泰安]圖ZX4-1甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機械效率”的示意圖。用彈簧測力計豎直向上勻速拉動繩子自由端,將重為4.5 N的物體從A位置提升到A位置,同時彈簧測力計從圖中的B位置上升到B位置。在這個過程中,彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)他們做的實驗完成下列問題: 圖ZX4-1 (1)物體提升的高度是　　cm,拉力是　　　N,該滑輪組的機械效率η=　　　　。 (2)若在圖甲裝置的基礎(chǔ)上,增加一個動滑輪,改為圖丙所示的裝置,提升同一物體,則滑輪組的機械效率　　　　(選填“變大”“變小”或“不變”)。 2.用如圖ZX4-2所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗時,豎直向上勻速拉動彈簧測力計,使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。 圖ZX4-2 (1)實驗中,彈簧測力計的示數(shù)F為　　　　N,鉤碼總重G為1.0 N,鉤碼上升高度h為0.1 m,彈簧測力計上升高度s為0.3 m,則杠桿的機械效率為　　　　%。請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因:　。 (2)林紅同學(xué)用該實驗裝置,先后將鉤碼掛在A、B兩點,測量并計算得到下表所示的數(shù)據(jù)。 次數(shù) 鉤碼懸掛點 鉤碼總重G/N 鉤碼移動距離h/m 拉力F/N 彈簧測力計移動距離s/m 機械效率η/% 1 A點 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B點 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根據(jù)表中數(shù)據(jù),能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關(guān),鉤碼越重其效率越高”的結(jié)論?答:　　　　。請簡要說明兩條理由:①　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　。 二、計算題 3.如圖ZX4-3所示,用沿斜面向上F=1.8 N的拉力,將一個質(zhì)量m=0.45 kg的物體,從底端勻速拉到頂端,所用時間t=5 s。已知斜面長度s=1 m,斜面高度h=0.3 m。g取10 N/kg。求: (1)該物體所受的重力。 (2)拉力F的功率。 (3)此斜面的機械效率。 圖ZX4-3 4.一輛質(zhì)量是1.5103 kg的汽車不慎陷入泥濘地面,汽車司機用如圖ZX4-4所示滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中,水平拉力F是400 N,汽車沿水平方向勻速移動了2 m,滑輪組的機械效率為75%。求: (1)拉力F做的總功。 (2)有用功的大小。 (3)汽車受到的阻力大小。 圖ZX4-4 5.林紅同學(xué)用如圖ZX4-5所示的裝置把重為1200 N的箱子從斜面底端勻速拉到頂端用時10 s,已知斜面長6 m、高2 m,此裝置的機械效率為80%。求:(滑輪重、繩重、滑輪與繩之間的摩擦均不計)。 (1)拉力F做的功。 (2)拉力F做功的功率。 (3)拉力F的大小。 (4)箱子和斜面間的摩擦力。 圖ZX4-5 6.用如圖ZX4-6甲所示的滑輪組提升物體M,已知被提升的物體M重為760 N,卷揚機加在繩子自由端的拉力F,將物體M以0.5 m/s的速度勻速提升到5 m的高度。拉力做的功W隨時間t的變化圖像如圖乙所示,不計繩重和滑輪與軸的摩擦。求: (1)滑輪組提升重物所做的有用功W有。 (2)滑輪組提升重物的機械效率η。 (3)動滑輪的重力G動。 圖ZX4-6  參考答案 1.(1)5.0 　2　75%　(2)變小 2.(1)0.5　66.7　克服杠桿與支點間摩擦及杠桿自重做的額外功 (2)不能?、賰纱螌嶒灂r鉤碼沒有掛在同一位置?、谝淮螌Ρ葘嶒炈媒Y(jié)論是不可靠的 3.解:(1)物體所受的重力為G=mg=0.45 kg10 N/kg=4.5 N。 (2)拉力所做總功為W總=Fs=1.8 N1 m=1.8 J, 拉力功率為P=W總t=1.8J5s=0.36 W。 (3)此過程所做的有用功為W有=Gh=4.5 N0.3 m=1.35 J, 此斜面的機械效率為η=W有W總=1.35J1.8J=75%。 4.解:(1)由題圖可知,由2股繩子拉動滑輪,n=2,則繩端移動的距離s繩=ns車=22 m=4 m, 拉力F做的總功W總=Fs繩=400 N4 m=1600 J。 (2)有用功W有=W總η=1600 J75%=1200 J。 (3)因滑輪組做的有用功為克服汽車阻力所做的功,則汽車受到的阻力大小f=W有s車=1200J2m=600 N。 5.解:(1)有用功W有=Gh=1200 N2 m=2400 J, 則拉力F做的功W總=W有η=2400J80%=3000 J。 (2)拉力F做功的功率P=W總t=3000J10s=300 W。 (3)由圖可知此滑輪裝置是一個動滑輪,繩端移動的距離 s=2s=26 m=12 m, 拉力F=W總s=3000J12m=250 N。 (4)克服摩擦力做的額外功W額=W總-W有=3000 J-2400 J=600 J, 摩擦力f=W額s=600J6m=100 N。 6.解:(1)滑輪組提升重物所做的有用功W有=Gh=760 N5 m=3800 J。 (2)重物運動的時間t=hv=5m0.5m/s=10 s, 由圖乙可知,此時10 s時拉力做的總功是4000 J, 所以滑輪組提升重物的機械效率η=W有W總=3800J4000J=95%。 (3)由圖甲知通過動滑輪繩子段數(shù)n=2, 所以,繩子自由端移動的距離s繩=2h=25 m=10 m, 拉力F=W總s繩=4000J10m=400 N, 不計繩重和滑輪與軸的摩擦,由F=12(G+G動)知,動滑輪的重力G動=2F-G=2400 N-760 N=40 N。