专题二:
机械效率
1、测定滑轮组的机械效率
(2013青海).在“测滑轮组机械效率”的实验中,某同学用如图所示的滑轮组分别做了三次实验,第1、2、3次实验装置分是图中的甲、乙、丙所示,实验数据记录如下:
实验序号
钩码重/N
钩码上升的高度/m
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计移动的距离/m
机械效率
1
4
0.3
1.8
0.9
74.1%
2
8
0.3
3.2
0.9
83.3%
3
8
0.3
2.2
1.5
(1)实验时沿_____方向拉绳子自由端最省力,且应_____拉动弹簧测力计。
通过比较第1次和第2次实验数据,可得出结论:
使用同一滑轮组,通过使用____的方法,可以提高滑轮组的机械效率。
(2)在第3次实验中所做的总功是____,机械效率是____。
(3)通过比较第2次和第3次实验数据,可得出结论:
使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越____。
(4)综合上述结论,提高机械效率的方法有增大有用功,____额外功(填“增大”或“减小”)。
(2013锦州).在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据,用二个动滑轮和二个定滑轮得第5组数据,测得数据如表:
实验次数
动滑轮
重G动/N
物重G/N
钩码上升
高度h/m
动力F/N
动力作用点
移动距离s/m
滑轮组的
机械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
①
5
1
4
0.1
②
0.5
(1)请根据前四组数据,在图a中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
(2)实验中应沿竖直方向_____拉动弹簧测力计。
(3)表格中编号①处数据应为___;根据图b中弹簧测力计可知编号②数据应为___N。
(4)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与__________无关。
(5)由表中第3、4组数据可知,同一滑轮组的机械效率与摩擦和______有关。
(6)有的同学认为:
“机械越省力,它的机械效率越高”。
你认为这句话是_____的(填“正确”或“错误”)。
你是用小明收集的数据中_____两组数据对比分析来判断的。
2、滑轮组效率的计算
(2013三明).下列关于机械效率的说法中,正确的是
A.机械效率可以达到100%B.机械效率的高低取决于有用功的多少
C.使用滑轮组做功越快,机械效率越高
D.用同一滑轮组提升质量不同的物体,机械效率不同
(2013德州).某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物。
不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
F1
F2
甲
乙
A.甲图省力,机械效率甲图大B.甲图省力,机械效率一样大
C.乙图省力,机械效率一样大D.乙图省力,机械效率乙图大
(2013枣庄).甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则
A.甲吊车的电动机做的有用功较多B.乙吊车的电动机做的额外功较多
C.甲吊车的电动机做的总功较多D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
(2013本溪).小明用如图所示的滑轮组把重为160N的物体匀速提升1m,他的拉力为100N,所用时间为2s。
下面有关物理量计算正确的是
A.小明做的有用功为200JB.该滑轮组的机械效率为80%
C.小明做功的功率为80WD.小明所提物体的重力增大时,滑轮组的机械效率不变
(烟台).在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是
A.η组<η动<η定B.η定<η动<η组
C.η动<η定<η组D.η定<η组<η动
(2013泸州).小欣用如图所示的动滑轮提升重量G=9N的物体,当用竖直向上F=5N的拉力拉绳的自由端匀速上升0.8m,用时4s,小欣所做的总功是_____J,机械效率是_____,拉力的功率是_____W。
(2013丹东).如图所示,用滑轮组提升重4N的物体,每个滑轮重为1N(不计绳重和摩擦),则该滑轮组的机械效率是____。
如果用该滑轮组提升重10N的物体时,滑轮组的机械效率将____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2013辽阳).用如图所示的滑轮组提升物体,已知物重为200N,拉力为120N,物体被提升了2m,所用时间为2s,那么用此滑轮组做的额外功是____J,滑轮组的机械效率是____%,。
(2013无锡).用两个完全相同的滑轮,分别以图中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度(绳重、摩擦不计,G>G滑)。
使用____(选填“甲”或“乙”)滑轮可以改变用力方向。
所用拉力F甲____F乙(选填“大于”“等于”或“小于”,下同),滑轮的机械效率ŋ甲____ŋ乙。
(2013泰安).如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体重力为150N.用滑轮组匀速将物体提升2m,所用拉力F为____N.
(2013遂宁).如图所示物体A被滑轮组拉着在水平地面上5s内匀速直线运动了2m,它受到地面的摩擦阻力是96N,绳端拉力F为40N,则A物体的运动速度是____m/s,拉力F的功率是___W,该滑轮组的机械效率是____。
(2013遵义).小明用如图所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动,物体移动了3m,物体重为2000N,与地面的接触面积为0.5m2,运动过程中物体受到的摩擦力为450N,绳自由端受到的拉力F为200N,求:
(1)物体对地面的压强;
(2)拉力F做的功;
(3)该装置的机械效率。
F
(2012玉林).如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置.己知货箱重6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传播速度是1500m/s.在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波,经过0.04s后收到回波(不计绳重和摩擦,g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)沉船在水下的深度是多少?
(2)海水对沉船产生的压强是多少?
(不计沉船的高度)
(3)货箱离开水面匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率是多少?
(4)当货箱在水面下匀速上升时,如果绳子自由端的拉力为1000N,那么货箱的体积是多少?
(不计动滑轮体积)
3、测定斜面的机械效率
(2012武汉).如图所示是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置。
实验
次数
接触面
粗糙程度
物块重
G/N
物块上升的高度h/m
沿斜面的
拉力F/N
物块移动
的距离L/m
机械效率
1
木板面
2.0
0.25
1.2
0.80
52%
2
木板面
2.0
0.35
1.4
0.80
63%
3
木板面
5.0
0.35
3.5
0.80
63%
4
玻璃面
5.0
0.35
3.1
0.80
(1)实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个,砝码若干,为了完成实验,还需要的测量工具是____。
(2)实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码,改变物块的重力,用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动。
实验的部分数据如下表。
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与______、_______、_______的关系。
②在第四次实验中,斜面的机械效率为____。
(2013海南).如图所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表:
斜面的
倾斜程度
物块重/N
斜面
高/m
沿斜面
拉力/N
斜面
长/m
机械
效率
较缓
10
0.1
5.0
1
20%
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
最陡
10
0.5
8.4
1
60%
(1)沿斜面拉动木块时,为使测力计的示数稳定,应尽量使木块做_____运动.
(2)比较表中“物块重”和“________”两栏对应的数据,可知斜面是一种______(选填“省力”或“费力”)的简单机械.
(3)本实验研究了___对斜面机械效率的影响,其影响规律是______.
(2012绵阳).在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时,某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想:
A.斜面越倾斜,斜面机械效率越大
B.斜面越倾斜,斜面机械效率越小
C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关
他们用如图所示的探究装置,在不同的倾斜程度下做了三次试验。
请回答下列问题:
(1)每次实验时,斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该______(选填“相同”或“不同”);改变斜面的倾斜程度是指改变______(选填“斜面的长度”、“斜面的高度”或“斜面与水平面的夹角”);实验时应把物体沿着斜面往上缓慢拉动。
(2)在以下六个物理量中:
被拉物体的重力G、弹簧测力计的示数F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h。
实验时必须要测量的物理量是_________(只填所测物理量的符号);用需要测量的物理量的符号表示斜面的机械效率的计算式是______。
(3)如果猜想C是正确的,则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中,由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该______(选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“基本不变”)。
如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中,由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大,这说明实验前的猜想___是正确的。
4、斜面的机械效率的计算
(2013凉山).用如图所示的装置,在绳端用5N的拉力F将重20N的物体,沿长5m高2m的斜面,从底端匀速拉到顶端,用时5s。
求:
(1)拉力F移动的速度;
(2)拉力的功率;(3)该装置的机械效率。
l=5m
h=2m
F
(2012日照).如图所示为倾角30o的固定斜面,方明同学用平行于斜面500N的推力将质量为70kg的物体在5s时间内匀速推高1m。
(g取10N/kg)求:
(1)推力做的总功和推力的功率。
(2)斜面的机械效率。
(3)斜面对物体的摩擦力。
专题三:
功率
1、功率的概念
(2012无锡).学习了功率的知识后,小明和几位同学准备开展“比一比谁的功率大”的活动.他们设计了三套方案:
①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,算出爬楼的功率并进行比较;②控制爬楼的时间相同,测量出各自的体重、爬楼的高度,算出爬楼做的功并进行比较;③控制爬楼的高度相同,测量出各自的体重、爬楼的时间,算出体重和时间的比值并进行比较.可行的是
A.只有①B.只有①②C.只有②③D.①②③都可以
(2012兰州).中考体育测试跳绳的项目中,某同学在1min内跳了180次,每次跳的高度大约为5cm.他跳绳时的功率大约为
A.1000WB.100WC.10WD.1W
(2013达州).中学生小华在一次跳绳的体能测试中,1min内跳了120次,每次跳离地面的高度约为5cm,则他跳绳时的功率最接近
A.5WB.50WC.500WD.5000W
(2013巴中).一次体育课上,甲、乙两同学进行爬竿比赛,甲从某一位置匀速爬到竿顶用时8s,乙从同一位置爬到竿顶用时10s。
若甲、乙两人体重相等,则他们爬竿功率之比为
A.5∶4B.4∶5C.25∶16D.16∶25
(2013武汉).三位同学准备进行爬楼比赛,看看谁的功率大。
他们展开了如下的讨论:
甲:
只有测出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,才能进行比较;
乙:
在爬楼的时间相同时,只要测出各自的体重、爬楼的高度,就可以进行比较;
丙:
在爬楼的高度相同时,只要测出各自的体重、爬楼的时间,就可以进行比较。
上述说法中,你认为合理的是
A.甲、乙和丙B.甲和乙C.甲和丙D.乙和丙
(2013郴州).一颗子弹在枪膛中所受平均推力约为500N,枪管长1.2m,子弹从被击发到离开枪口用时0.1s则推力做功为____J,做功的功率为____W。
(2013泉州).雪橇是雪地常见的交通工具。
若狗拉着雪橇以10m/s的速度在水平雪地上沿直线匀速滑行,雪橇受到的阻力是200N,则狗在5min内做了____J的功,功率为____W。
(2013绵阳).体重60kg的王健做引体向上,在1min时间内完成了10个,每次上拉,身体重心上升30cm,则他每完成一次引体向上做功____J,1min内的平均功率是____W。
(g取10N/kg)
(2012襄阳).小宇乘坐他爸爸驾驶的一辆功率为24kW的私家车,在一段平直的公路上匀速行驶了2min,行驶的路程为3.6km.则在这段时间内汽车受到的牵引力为____N;小宇闻到了一股股清香的气味,是因为车内放置的“固体清新剂”生了_____(填物态变化)现象。
2、测量生活中的功率
功率的计算
(2012南通).一辆载重卡车连同货物一起的总质量m=4.5×103kg,在F=4.0×103N的牵引力作用下在平直公路上做匀速直线运动,1min内行驶了900m。
取g=10N/kg,求:
(1)卡车连同货物受到重力的大小;
(2)卡车受到阻力的大小;
(3)牵引力做功的功率。
(2012重庆市).如图所示是我市部分中小学投入使用的新型安全校车,这种校车的性能完全符合校车12项安全标准。
中考期间,××中学的学生乘坐这种新型安全校车到9km外的考点参加考试,校车行驶了15min后安全到达考点。
求:
(1)校车在送考过程中的平均速度;
(2)若校车和学生总质量为9000kg,车轮与地面的接触总面积为0.15m2,求校车对水平路面的压强;
(3)若校车以12m/s的速度在一段平直路面是匀速行驶,校车受到的牵引力是4500N,求校车发动机牵引力的功率。
(2012荆州).通过荆州的汉宜铁路上运营的列车是CRH2A和谐号动车组。
CRH2A和谐号列车采取8节车厢编组,在运行过程中的机车牵引功率为4800kW,时速为200km/h。
若一列从荆州站驶出的CRH2A和谐号列车在平直轨道上匀速行驶100km,则该列火车在这段时间内所做的功、机车受到的阻力分别是
A.8.64×109J4.8×104NB.8.64×109J8.64×104N
C.4.8×109J4.8×104ND.4.8×109J8.64×104N
(2012江西).如图所示,蚂蚁用10-3N的力拉着树叶,10s内沿着拉力方向前进了10cm,则蚂蚁对树叶做功为___J,此时的功率为____W。
(2012玉林).如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,己知AB>AC,如果拉力做的功分别为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则W1____________W2,P1____________P2
F1
F2
A
B
C
(2012抚顺).如图为模型号两栖步兵战车,它匀速直线行驶10s通过路程100m,战车功率为1.1×106W,在这一过程中,战车行驶的速度为_____m/s,做功____J,牵引力为_____N。
(2012淮安).如图所示,小华用电动机、定滑轮和轻绳将质量为100kg的装修材料提升到四楼。
(g取10N/kg)
(1)运送装置中,定滑轮所起的作用是____________。
(2)材料堆放在水平地面上时,与地面的接触面积是0.5m2,轻绳无拉力,材料对地面的压强是多少?
(3)开启电动机,将材料由地面提升到9m高用时10s,电动机实际消耗的功率是1500W。
提升过程电动机消耗的电能是多少,材料运动的平均速度是多少?
(4)材料离开地面后匀速上升6m的过程中,轻绳对材料所做的功是多少?
(2012黔东南州).一辆质量为1.5t的小货车,载有质量为1.0t的货物,四个车轮与地面接触的总面积为0.1m2,小货车在平直公路匀速行驶1km,所用时间为50s,小货车受到的摩擦阻力是车重的0.1倍(取g=10N/kg)。
在这段时间内,求:
(1)小货车所受的牵引力的大小;
(2)小货车对地面的压强;
(3)牵引力做功的功率
(2012大连).某坦克重力为4×105N,履带的着地面积为5m2。
若坦克以20m/s的速度在平直的路面上匀速行驶10min,发动机的输出功率为900kW。
试求:
(1)坦克静止在水平路面时,对路面的压强是多不少?
(2)匀速行驶10min,坦克发动机所做的功是多少?
(3)匀速行驶时,坦克发动机的牵引力是多少?
(2012遵义).一个正常成年人的心脏推动血液流动的功率为1.5W。
(1)该成年人一昼夜(24h)心脏对血液做了多少功?
(2)这些功可以把多少质量的水送到10m高处?
(取g=10N/kg)
(2012乐山).质量为1.2t的某型号轿车发动机的额定功率为6×104W,汽车在额定功率下沿水平路面匀速行驶时,受到的阻力是车重的0.2倍。
(g取10N/kg)求:
(1)发动机所提供的牵引力大小;
(2)轿车匀速行驶时速度的大小;
(3)轿车匀速行驶5min牵引力做的功。
(2012厦门).2012年4月5日开始实施的《校车安全管理条例》第三十五条规定,载有学生的校车在普通公路上行驶的最高速度不得超过60km/h。
如图所示是一款智慧校车,整车质量是6600kg。
智慧校车超过限定速度时,系统会发出超速语音警报,并强制控制车辆行驶速度,保证安全行车。
(g=10N/kg)
(1)若空载时校车车轮与路面的总接触面积是0.2m2,此时校车对水平路面的压强是多大?
(2)该校车在某普通公路沿水平方向匀速行驶时,受到的阻力是3000N,校车在4min内最多可做多少功?
(2012十堰).如图乙所示的是一种起重机的简图,为了保证起重机起重时不会翻倒,在起重机右边配有一个重物m0;已知OA=12m,OB=4m。
用它把质量为2×103kg,底面积为0.5m2的货物G匀速提起(g=10N/kg)。
求:
(1)起吊前,当货物静止在水平地面时,它对地面的压强是多少?
(2)若起重机自重不计,吊起货物时为使起重机不翻倒,左边的配重m0至少为多少kg?
(3)如果起重机吊臂前端是由如图甲所示的滑轮组成,动滑轮总重100kg,绳重和摩擦不计。
如果拉力的功率为6kW,则把2×103kg的货物匀速提高10m,拉力F的大小是多少?
需要多少时间?
(2013福州).美国研制出“会飞的汽车”,如图所示,其车身和一般汽车相似,但车门多了两个可折叠的翅膀,在陆地行驶时,翅膀折叠,在空中飞行时,翅膀张开。
汽车的质量为600kg,地面最大行驶速度可达150km/h,轮胎与地面接触的总面积约为0.12m2,空中最大飞行速度可达200km/h,发动机功率为75kW。
问:
(1)该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶0.2h,通过的距离是多少?
(2)该汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(g取10N/kg)
(3)若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km,汽车受到的牵引力是多少?
(2013德州).如图所示,是世界首款“水陆两栖”的敞篷概念车SQuba。
在陆地上SQuba最高时速可达126km/h,它还能够潜入10m深的水下,在水下的最高时速为3km/h。
SQuba车身轻巧,仅有900kg,潜入水下时,乘客利用车身携带的压缩空气装置,可以正常呼吸(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
求:
(1)SQuba受到的重力;
(2)当汽车底部位于水下10m深处时,水对汽车底部的压强;
(3)当汽车在陆地上SQuba最高速度匀速行驶时,所受阻力为车重的0.2倍,则10min内汽车牵引力所做功的功率。
(2012德阳).如图所示是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。
某次打捞作业中,该船将沉没于水下20m深处的一只密封货箱打捞出水面,已