第四單元機(jī)械效率和斜面 1 2018 自貢 如圖所示 用滑輪組提升重物時(shí) 重400N的物體在10s內(nèi)勻速上升了1m 已知拉繩子的力F為250N 在提升重物的過程中 表述正確的是 A 做的總功是400JB 拉力F的功率是25WC 繩子自由端被拉下1mD 滑輪組的機(jī)械效率是80 D 2 2019 預(yù)測(cè) 如圖所示 利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上重為300N的物體 拉力F的大小為30N 若物體和地面之間的摩擦力大小為45N 則A處的拉力大小和滑輪組的機(jī)械效率分別為 A 45N 50 B 45N 75 C 60N 50 D 60N 75 B 3 2018 德陽 如圖所示 沿斜面把質(zhì)量為12kg的一個(gè)物體勻速拉到最高處 沿斜面向上的拉力是F 100N 斜面長2m 高1m 則其機(jī)械效率是 物體所受摩擦力是 N 取g 10N kg 60 40 機(jī)械效率考點(diǎn)1理解有用功 額外功及總功的含義 a 1 是指我們必須要做的這部分功 2 是指不需要 但又不得不做的那部分功 3 總功是有用功和額外功之和 考點(diǎn)2理解總功 有用功 額外功的表述方式 a W總 W有用 W額外考點(diǎn)3理解機(jī)械效率的的定義和表達(dá)式 W有效 W總 b 1 有用功和總功的比值叫做機(jī)械效率 用符號(hào) 表示 2 表達(dá)式為 考點(diǎn)4會(huì)應(yīng)用機(jī)械效率的表達(dá)式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 b 有用功 額外功 W有用 W總 100 考點(diǎn)延伸 斜面的機(jī)械效率重物重力為G 用圖中的字母表示下列物理量 1 把物體從地面沿光滑斜面勻速拉到斜面的頂端 拉力的大小為F 2 把物體從地面沿粗糙斜面勻速拉到斜面的頂端 在此過程中 有用功 額外功 斜面的機(jī)械效率 Gh s Gh Fs Gh Gh Fs 類型一杠桿 滑輪組和斜面的機(jī)械效率典例 2017 青海月考 用如圖的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率 實(shí)驗(yàn)時(shí) 豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì) 使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩慢上升 1 實(shí)驗(yàn)中 將杠桿拉至圖中虛線位置 測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為 N 鉤碼總重G為1 0N 鉤碼上升高度h為0 1m 測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0 3m 則杠桿的機(jī)械效率為 請(qǐng)寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因 2 為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān) 一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置 先后將鉤碼掛在A B兩點(diǎn) 測(cè)量并計(jì)算得到如表所示的兩組數(shù)據(jù) 0 5 66 7 由于使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重 或克服摩擦力 做功 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 能否得出 杠桿的機(jī)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(qǐng)簡要說明兩條理由 不能 兩次實(shí)驗(yàn)時(shí) 鉤碼沒有掛在同一位置 僅根據(jù)一次對(duì)比實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論是不可靠的 跟蹤訓(xùn)練 2017 泰安 如圖是工人利用滑輪組提升重為810N物體的示意圖 某段過程中物體勻速上升的速度為0 1m s 工人拉力F的功率為90W 物體上升10s拉力F克服滑輪組的摩擦做的功是60J 不計(jì)繩重 求 1 工人拉繩子的速度 2 滑輪組的機(jī)械效率 3 滑輪組中的動(dòng)滑輪的重力 答案 1 由圖可知 n 3 人拉繩子的速度 v繩 nv物 3 0 1m s 0 3m s 3 重物上升的高度 h vt 0 1m s 10s 1m 拉力做的有用功 W有用 Gh 810N 1m 810J 拉力做的總功 W總 Fs Fnh 300N 3 1m 900J 提升動(dòng)滑輪做的額外功 W輪 W總 W有用 Wf 900J 810J 60J 30J 由W輪 G輪h可得 動(dòng)滑輪的重 類型二綜合題典例 2017 杭州下城區(qū)二模 如圖所示 重為2000N的物體 在拉力F的作用下沿斜面以0 2m s的速度移動(dòng)了5m 同時(shí)物體升高了3m 斜面和滑輪組的總機(jī)械效率為80 則 1 繩子自由端通過的距離為多少 2 有用功的功率為多少 3 拉力F大小為多少 答案 1 由圖知 n 3 繩子自由端通過的距離s 3 5m 15m 跟蹤訓(xùn)練 2019 預(yù)測(cè) 如圖用滑輪組從H 10m深的水中勻速提起底面積為0 04m2 高2m的實(shí)心圓柱體 該物體的密度是2 5 103kg m3 現(xiàn)在動(dòng)滑輪掛鉤用鋼絲繩與該物體相連 已知繞在滑輪上的繩子能承受的最大拉力F為700N 1 求該物體露出水面前所受的浮力 2 若不計(jì)摩擦 繩和動(dòng)滑輪重 繩子被拉斷時(shí) 物體留在水中的體積為多少立方米 3 若考慮摩擦 繩和動(dòng)滑輪重 該裝置的機(jī)械效率為90 將物體勻速提升至露出水面前 拉力F做的功為多少焦 取g 10N kg 結(jié)果保留一位小數(shù) 答案 1 該物體露出水面前 排開水的體積 V排 V Sh 0 08m3物體所受的浮力 F浮 水gV排 1 0 103kg m3 10N kg 0 08m3 800N 2 圓柱體的重力 G mg gV 2 5 103kg m3 10N kg 0 08m3 2000N 由圖可知n 2 繩子剛好被拉斷時(shí) 滑輪組對(duì)繩子的拉力 F拉 2F最大 2 700N 1400N 因物體受到滑輪組對(duì)物體的拉力和浮力的大小之和等于圓柱體的重力之和 所以 此時(shí)圓柱體受到的浮力 F 浮 G F拉 2000N 1400N 600N 由F浮 水gV排可得 此時(shí)物體留在水中的體積 V 排 0 06m3 3 將物體勻速提升至露出水面前 滑輪組對(duì)圓柱體的拉力 F 拉 G F浮 2000N 800N 1200N 圓柱體上升的高度 h 10m 2m 8m 滑輪組做的有用功 W有 F 拉h(huán) 1200N 8m 9600J 不理解有用功的含義致錯(cuò)典例 2019 預(yù)測(cè) 一位建筑工人要把建筑材料運(yùn)送到樓上 他使用了如圖所示的裝置進(jìn)行升降 已知吊籃的質(zhì)量為m1 建筑材料的質(zhì)量為m2 人對(duì)繩子的拉力為F 吊籃在拉力的作用下勻速上升了h 不計(jì)繩重及摩擦 下列表述正確的是 A 繩子自由端移動(dòng)的距離為3hB 工人做的有用功為m2ghC 工人做的額外功為2Fh m1 m2 ghD 動(dòng)滑輪重為3F m1 m2 g 錯(cuò)解 選C 析錯(cuò) 認(rèn)為有用功為 m1 m2 gh 正解 選B有用功為m2gh 額外功為2Fh m2gh 跟蹤訓(xùn)練 2017 自貢 如圖所示 A物體受到的重力是100N 在拉力F的作用下 能以0 2m s的速度在水平地面上向左勻速直線運(yùn)動(dòng) 已知拉力F 5N 滑輪組的機(jī)械效率為80 試問 1 5s內(nèi)拉力F所做功的大小是多少 2 物體A受到水平地面的摩擦力大小是多少 答案 1 如圖所示 有三股繩子作用在動(dòng)滑輪上 即n 3 則繩子自由端移動(dòng)的速度為 v 3v物 3 0 2m s 0 6m s 5s內(nèi)繩端移動(dòng)的距離 s vt 0 6m s 5s 3m 5s內(nèi)拉力所做的功 W Fs 5N 3m 15J 影響機(jī)械效率大小的因素1 影響杠桿機(jī)械效率大小的因素 1 杠桿的自重 2 杠桿與轉(zhuǎn)軸的摩擦大小 2 影響滑輪組機(jī)械效率大小的因素 豎直拉動(dòng) 1 動(dòng)滑輪重力 2 被提升的重物的重力 3 滑輪與軸之間的摩擦 4 繩重 3 影響斜面機(jī)械效率大小的因素 1 斜面的傾斜程度 2 斜面的粗糙程度 典例 2017 武漢模擬 如圖是小明同學(xué)探究斜面機(jī)械效率跟什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)時(shí)他用彈簧測(cè)力計(jì)拉著同一物塊沿粗糙程度相同的斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下 1 小明探究的是斜面的機(jī)械效率跟 的關(guān)系 在第1次實(shí)驗(yàn)中 斜面的機(jī)械效率為 2 分析表格中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論 在斜面粗糙程度相同時(shí) 斜面越陡 機(jī)械效率越 若要探究斜面機(jī)械效率跟斜面的粗糙程度的關(guān)系 應(yīng)保持 不變 斜面的傾斜程度 20 高 斜面的傾斜程度