初中物理特长生丛书物理三.docx
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初中物理特长生丛书物理三
初中物理特长生丛书(物理三)2005年4月12日
第三单元机械效率
基础过关版
【双基扫描】
1.有用功、额外功和总功
⑴为实现某种目的(如将重为G的物体搬上h高的地方)而对物体所做的功(Gh),称为有用功。
⑵在通过机械对物体做功的过程中,常常还须克服机械的摩擦、机械的自重等因素做功,这部分功有时是我们不需要但又不得不做的功,所以称为额外功。
⑶有用功和额外功的总和,称为总功。
2.机械效率
⑴机械效率是表示通过机械对物体做功有效程度的物理量。
效率越高,所做总功中有用功的比例就越大。
⑵在物理学中,将有用功跟总功的比值,称为机械效率。
注意:
机械效率与功率并无什么直接的联系。
⑶用公式表示为
η=或η=
对于滑轮组有:
η=(如图3-1所示)
图3-1
对于斜面也有:
η=(在前面我们已经讲到)
⑷几点说明:
①对于实际中的机械,由于W总=W有用+W额外>W有用,所以机械效率永远小于1。
机械效率等于1的机械称为理想机械。
②对于一个确定的机械,它的机械效率并不是一个固定不变的数,而与使用它所从事的工作有关。
一般地说,当滑轮组的摩擦不计时,在将物体提升高度一定的情况下,使用滑轮组所做的额外功是一定的,而滑轮组所承担的物重不同,有用功的多少也就不同,因此滑轮组的机械效率就不同。
滑轮组所承担的物重越大,额外功占总功的比例就越小(有用功占总功的比例就越大),滑轮组的机械效率就越高。
③关于组合机械的机械效率与每个机械单独使用时机械效率的关系
在实际生产中,人们往往将两个或更多个简单机械组合在一起使用,此时的组合机械的效率与其中每一个简单机械的效率都有关。
如图3-2所示是由斜面和滑轮组组成的一个组合机械,若物体所受的重力为G,斜面长为L、高为h,斜面的机械效率为η1,滑轮组的机械效率为η2。
设动滑轮作用于物体沿斜面向上的拉力为F1,
由η1=得:
图3-2
F1=
对滑轮来说:
。
所以F=。
因此这个组合机械的机械效率为η=η1η2。
可见,组合机械的总机械效率等于各简单机械效率的乘积。
这个结论虽然是通过具体的实例得出来的,但对于其他组合机械也是适用的。
【过关训练】
一、选择题
1.下列判断中正确的是()
A.省力时一定能省距离B.省力时一定能省功
C.省力时一定不能省功D.费力时一定能省功
2.如图3-3所示,将同一物体G分别沿光滑斜面由B、C匀速提升到A时,如若沿斜面的拉力分别为FB、Fc;各个过程拉力做功力为WB、Wc,则它们的大小关系正确的是()
A.WB>Wc,FB<FcB.WB=Wc,FB<Fc
图3-3
C.WB>Wc,FB=FcD.WB=Wc,FB=Fc
3.下列简单机械在使用时肯定能省力的是()
A.斜面B滑轮C.轮轴D.杠杆
4.关于机械效率,下列说法中正确的是()
A.做功越多的机械,效率越高
B.越省力的机械,其机械效率越高
C.总功相同的情况下,额外功越多的,机械效率越低
D.只要设计合理,对机械精密加工,效率可达100%
5.下列说法中正确的是()
A.用水桶从井中提水的时候,对桶做的功是有用功
B.用水桶从井中提水的时候,对水做的功是总功
C.桶掉到井里,从井里把桶捞上来的时候,对桶做的功是有用功
D.桶掉到井里,从井里把桶捞上来的时候,桶里带了一些水,对桶和水做的功是有用功
6.图3-4是工人师傅提升重物的示意图,图中滑轮质量相同.若把同一货物匀速提升相同的高度(不计摩擦),下列说法正确的是()
A.使用定滑轮比使用动滑轮费力,且机械效率也较低
B.使用定滑轮比使用动滑轮费力,但它们的机械效率相同
C.使用定滑轮和使用动滑轮的功率一定相同
图3-4
D.工人师傅使用定滑轮比使用动滑轮做功少
7.在“测定滑轮组机械效率”实验中,下列措施能提高机械效率的是()
A.增加动滑轮以减小拉力B.减少钩码数以减小总功
C,减少提升高度以减小总功D.减少动滑轮个数以减小总功
8.下列说法中正确的是()
A.功率越大的机械.机械效率一定越高
B.做有用功越多的机械,机械效率一定越高
C.越省力的简单机械,机械效率一定越高
D.有用功一定,额外功越少的机械,机械效率一定越高
9.下列说法中正确的是()
A.功率大的机械做功多B.机械效率大的机械做功多
C.功率大的机械其效率高D.机械效率越高,额外功与有用功之比越小
10.使用滑轮组提升重物,能提高机械效率的做法是( )
A.增加提升高度 B.增加滑轮的重量
C.提起更重的物体 D.三种说法都对
二、填空题:
11.在物理学中,把______________叫做有用功,__________________叫额外功,_____________之和叫总功。
12.机械效率是____跟____的比值.机械效率高表示_____________。
任何机械的机械效率总___1,这是因为_______________.
图3-8
13.在机械效率的有关计算中,如果用W总=F·S计算总功,F表示_____,s表示_______;图3-5中用W有用=G·h来计算有用功时,G表示____,h表示______;图3-6中用W有用=f·s’计算有用功时,f表示____,s′表示________。
这也说明克服摩擦做功不一定是额外功.
图3-7
14.提高机械效率的途径是:
有用功一定时,减少____功;额外功一定时,增大____功.
图3-5图3-6图3-7图3-8图3-9
15.用图3-7所示滑轮组把重240N的货物升高4m.若拉力大小为150N,则拉力所做的总功为___J,有用功为___J,此时滑轮组的机械效率为____。
16.用一杠杆提升一桶水,工人用300N的向下的拉力拉了1.8m,水桶升高了0.6m.若杠杆的机械效率为80%,则水与桶的总重为____N.
三、实验与探究题:
17.用如图3-8所示滑轮组拉起重200N的物体,
(l)若不计摩擦和滑轮重,则拉力为____N,机械效率为___;
(2)若不计摩擦,每个滑轮重20N,则拉力为___N,机械效率为___;
(3)若实际所用拉力为100N,把物体提高2m,则有用功为___J,总功为___J,额外功为___J,机械效率为___.(选填“增大”、‘减少”或“不变”)
18.测定滑轮组的机械效率,除了需要动滑轮、定滑轮、铁架台和钩码外,还需要____、____和____。
(1)测机械效率依据的公式是______。
(2)填写实验记录表格中缺少的数据。
钩码重
(N)
拉绳子力
(N)
钩码上升高度(m)
绳子自由端移动距离(m)
有用功
(J)
总功
(J)
机械效率
8.4
4
0.1
0.3
(3)提升相同的砝码时,若增加动滑轮的个数,机械效率将____。
(选填“增大”,“不变”,“减小”)
五、计算与应用题:
19.工人利用图3-9所示的滑轮组提升重物,设绳和滑轮轴处的摩擦不计.
(1)若用250N的拉力将重400N的物体匀速提起,滑轮组的机械效率多大?
(2)仍用此滑轮组,将重1000N的物体匀速提高5m,拉力所做的功是多少?
20.用如图3-10所示滑轮组(绳重及摩擦不计),把重为600N的物体匀这提高2m的过程中拉力F1做的功为1440J.若用此滑轮组以3m/s的速度匀速提高重为1200N的物体,这时拉力为F2.求:
(1)拉力F2的功率为多少?
(2)用这个滑轮组提升600N重物和1200N重物两种情况下,机械效率之比为多少
图3-10
拓展升级版
【拓展训练】
一、选择题:
1.如图3-11所示,小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面,用甲滑轮所做的总功为W1,机械效率为η1;用乙滑轮所做的总动为W2,机械效率为η2,若不计绳重与摩擦,则()
A.W1=W2η1=η2B.W1=W2η1<η2
C.W1<W2η1>η2D.W1>W2η1<η2
2.在图3-12所示的滑轮组装置中,所挂重物的重力G=50N,当施加在绳子自由端的拉力为F=30N,重物恰好匀速上升,绳重及一切摩擦均可忽略不计,由此可知()
A.该装置的机械效率为60%B.该装置的机械效率为55.6%
C.该装置中动滑轮重为5ND.该装置中动滑轮重为10N
3.两名运动员,甲比乙高,如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等,则()
A.甲做功较多,功率较大B.甲做功较多,功率较小
C.甲做功较多,甲、乙功率相等D.甲、乙做功相等,乙的功率较大
图3-11图3-12图3-13图3-14
4.某人用如图3-13所示的滑轮组匀速提起260N的物体,所用的力为100N,物体提高1m。
则下列说法中正确的是()
A.拉力做的有用功是100JB.拉力做的总功是260J
C.滑轮组的机械效率是65%D.物体上升过程中动能转化为势能
5.用甲、乙不同的两个斜面将等重的物体匀速拉上同一高度,已知甲、乙斜面长度之比为5:
3,η甲:
η乙=3:
4,则拉力之比F甲:
F乙为(B)
A.5:
4B.4:
5C.20:
9D.9:
20
6.如图3-14所示,在相同的时间内,用相同的力F将相同重的物体G提升相同的高度,两种机械中,力做功的功率与机械效率的比较是()
A.η1>η2P1>P2B.η1>η2P1=P2
C.η1<η2P17.一台水泵每分钟可把把4.8吨的水扬高10米,若水泵效率为80%,带动水泵的电动机效率为85%,则电动机与水泵的配套功率应为()
A.8千瓦B.12千瓦C.10千瓦D.6千瓦
8.用滑轮组提升重物,下列哪种方法可以提高滑轮组的机械效率?
()
A.改变绳的绕法。
B.增加重物的提升高度。
C.减少重物的提升高度。
D.增加重物的自重。
9.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比较。
()
A.做的有用功减少了B.总功不变,有用功增加了
C.总功不变.额外功减少了D.有用功不变,总功减少了
10.用沿斜面方向的力F,作用在重为G的物体上,使物体在斜面上移动s后,升高到h处,则斜面的机械效率应为(B)
A.η=×100%B.η=×100%
C.η=×100%D.η=×100%
二、填空题:
11.用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升重物时,人对绳的拉力为70N.每个滑轮重为10N.则至少可匀速提___N的重物,至多可匀速提起___N的重物.机械效率最大可达___。
(不计绳重和摩擦)
12.如图3-15所示,人利用滑轮组匀速提升重960N的重物,所用拉力为600N,物体升高1m;若动滑轮的重为40N,不计绳重和摩擦,则人做的总功为____J,人做的额外功为________J,滑轮组的机械效率为____________。
图3-15
13.用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600N的货物抬高30㎝,
手向下压杠杆的力是250N,手下降的高度是㎝,人做的总功是,有用功是,这根杠杆的机械效率是