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功功率机械效率专题答案

功、功率、机械效率实验探究专题

*1、(07·江西省)学校新购了一箱物理器材,小云同学将它从一楼搬到三楼,小彬同学想测定小云搬运器材过程中对箱子做功的功率.

【实验器材】_______、_______、_______;

【实验步骤】

⑴小彬同学设计的测量步骤如下,其中多余的是()

A.测出箱子的质量m

B.测出楼梯的总长度L

C.测出一楼到三楼的竖直高度h

D.测出小云上楼所用的时间t

E.算出小云搬运箱子的功率P

⑵请你在虚线框内帮小彬设计一个记录实验数据的表格.

 

【实验器材】秒表、卷尺、磅秤【实验步骤】⑴B  ⑵表格如下:

箱子的质量m╱㎏

一楼到三楼的竖直高度h╱m

所用的时间t╱s

功率P╱W

 

*2.(09大连二模)在探究“斜面的机械效率”实验中,所用的器材市木块、木板斜面、弹簧测力计等,如图所示。

某探究小组猜想“斜面的机械效率与斜面的倾斜角度和粗糙程度有关”。

(1)用弹簧测力计测木块在斜面上所受的拉力时,应在测力计____________时读数。

(2)在探究“斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系”时,保持斜面的倾斜角度不变。

在斜面的不同表面上匀速拉动木块,用木板斜面时拉力为F木;在斜面上铺上棉布时拉力为F棉;在斜面上铺上毛巾时拉力为F毛;发现三力关系为F木

通过相关的计算可知:

不同表面的斜面的机械效率η木_____η棉_______η毛(选填“>”、“<”或“=”)

(3)在探究“斜面的机械效率与斜面倾斜角度的关系”时,保持斜面的粗糙程度不变。

多次改变斜面的倾斜角度θ,分别在斜面上匀速拉木块,获得的实验数据如下表。

试验次数

1

2

3

4

5

6

θ

15°

25°

35°

45°

55°

η

0.23

0.47

0.61

0.70

0.77

0.83

 

根据表中的数据,在方格纸上画出斜面的机械效率η与斜面的倾斜角度θ的关系图像。

根据所画的图像,可得出斜面的机械效率η与斜面的倾斜角度θ的关系是:

___________________________________________________________________________。

 

 

(1)示数稳定

(2)>;>(3)

斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜角度θ越大,斜面的机械效率η越大

3. (09重庆)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:

(1)在表中空格处填下适当的数据(机械效率用百分数表示,保留一位小数)。

(2)在实验操作中应竖直向上_______匀速___________拉动弹簧测力计,并读数。

(3)从实验数据分析得出:

使用同一滑轮组,____增加物重_____可以提高滑轮组的机械效率。

(4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关,请你作出恰当的猜想:

滑轮组的机械效率与___动滑轮重、绳重、轮和轴间的摩擦_____有关(写出一种影响因素即可)。

(5)如果在物体静止时读出拉力的大小F,会对实验结果产生怎样的影响?

______________________________________________________________________________。

使测得的拉力F偏小,机械效率偏大。

 

 

 

 

*4.(09江苏)用如图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.

 

(1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F为0.5N,钩码总重G为1.0N,钩码上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为66.7%.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:

由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功.

(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到下表所示的两组数据:

 

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:

不能;请简要说明两条理由:

①两次实验时钩码没有挂在同一位置;②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的

*5.(长春市)物理活动课上,同学们骑自行车经过一个斜坡,小明沿直线奔向坡顶,小红则沿着“S”形路线骑向坡顶。

到达坡顶时两人很有感慨地进行了一番对话,如图1所示。

 

(1)为了验证小明的说法,他们设计实验测量斜面的机械效率:

  ①如图2所示,选用的器材有长木板、木块1、木块2各一个,还需要的测量工具是刻度尺和____________。

  ②在实验过程中应拉动木块1应做___________运动。

  ③他们进行了甲、乙、丙三次操作:

  以上三次操作过程,能验证小明说法的两次操作是_______________。

④如果小明的说法正确,你选择的两次操作中机械效率的大小关系是_________。

(2)小红的做法所依据的物理知识在实际中还有什么应用,请举出一例:

____________。

  答案:

(1)①弹簧测力计②匀速直线③甲和丙④η甲>η丙

(2)盘山公路(或螺丝钉)

6.开放探究题

2009年12月10日,某初三(3)班的同学们为了探究“功率与机械效率究竟有无关系”,特设计了一个实验:

选三个有一定代表性的同学,各自抱起一定数量的砖头从一楼跑到三楼,分别测出他们的功率和机械效率,从中去发现规律。

(1)猜一猜:

有同学认为,功率大,机械效率也一定高,你认为它们之间有何关系?

(2)所需实验器材:

(3)需要测量哪些物理量?

如何测量这些物理量?

 

(4)按照设计好的步骤进行探究,请你根据测量人员提供的数据,计算相关内容并填入表中

(g=10N/kg,保留小数后一位)

姓名

自身质量m/kg

砖头质量m/kg

楼高

h/m

爬楼所用时间t/s

有用功W有/J

总功

W总/J

总功功率P/W

机械效率

/%

王明

50

8

10

12

周小鹏

51

10

10

14

李月婷

49

12

10

11

(5)a、分析表格中的数据,可以得出哪些结论?

b、通过“探究功率与机械效率究竟有无关系”的活动,你认为影响功率大小的因素有哪些?

c、通过“探究功率与机械效率究竟有无关系”的活动,你认为影响机械效率大小因素有哪些?

(1)答案不惟一

(2)磅秤、刻度尺(卷尺)、钟表(手表)

(3)自身质量、砖头质量(可用磅秤测),楼房的高度(用卷尺测),爬楼所用时间(用手表测)

(4)

姓名

自身质量m/kg

砖头质量m/kg

楼高

h/m

爬楼所用时间t/s

有用功W有/J

总功

W总/J

总功功率P/W

机械效率

/%

王明

50

8

10

12

800

5800

483.3

13.8

周小鹏

51

10

10

14

1000

6100

435.7

16.4

李月婷

49

12

10

11

1200

6100

554.5

19.7

(5)a、机械效率的高低跟功率的大小无关

b、影响功率大小的因素有:

做功的多少和做功所用的时间

c、影响机械效率大小的因素有:

总功的大小和有用功的大小

功、功率、机械效率计算专题

1.(09大连一模)水平地面上有一个边长为1.2m的正方体大木箱,现将它从斜面低端匀速推上

斜面顶端,如图所示。

已知木箱重576N,人对木箱的推力为320N,斜面长为9m,斜面高为2m。

试求:

(1)木箱对水平面的压强是多少?

(2)人推木箱的有用功和总功分别是多少?

(3)该斜面的机械效率是多少?

(1)p=F/s=G/s=576N/(1.2m)2=400Pa

(2)W有=Gh=576Nx2m=1152J

W总=Fs=320Nx9m=2880J

(3)η=W有用/W总=1152J/2880J=40℅

 

2.(07大连6分)某建筑工地为了搬运建材,采用的滑轮组示意图如图9所示。

钢丝绳的拉力F由电动机提供。

此滑轮组在30s内将质量为450kg的建材匀速提升了6m,拉力F所做的功为36000J,不计绳重和轴摩擦,g取10N/kg。

试求:

(1)滑轮组的机械效率。

(2)钢丝绳移动的速度。

(3)此滑轮组的机械效率小于1的原因是什么?

 

 

3.(08连云港)(7分)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。

已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。

若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg,。

求在此过程中:

(1)人做的有用功为多大?

(2)人的拉力为多大?

(3)人拉力的功率为多大?

 

 

答案:

(7分)

解:

⑴W有用=fs物=600kgx10N/kgX0.1X(0.5X100)/2=15000J⑵η==W有/W总=15000J/FS

代入数据得:

F=400N

⑶P=w/t或P=Fv=400N*0.5m/s

代入数据得:

P=200W

*4.(09天津)天津在支援四川德阳地区抗震救灾活动中,一辆满载物资的总重为G牛顿的运输车,将物资沿ABCD路线运至D处,AB段海拔高度为h。

米,CD段海拔高度为h2米,如图甲所示。

在整个运输过程中,汽车以恒定速度v米/秒运动,汽车t=0时经过A处,tl时经过B处,t2时经过C处,在此过程中汽车牵引力功率P随时间,变化的图象可简化为图乙所示(P1、P2、tl和t2也为已知量)。

 

(1)请分析说明汽车在AB段和BC段运动时牵引力的大小关系。

 

 

(2)请用已知量求汽车沿斜坡BC段运动时所受总阻力的表达式(总阻力包括摩擦力和空气阻力)。

 

 

5.(08攀枝花)(8分)如图甲所示的滑轮组,每个滑轮等重。

不计绳重和摩擦,物体重G1从200N开始逐渐增加,直到绳子被拉断。

每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。

图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)每个滑轮重多少N?

(2)绳子能承受的最大拉力是多少N?

(3)当滑轮组的机械效率为80%时,物体重多少N?

答案:

解:

(1)根据图像当G=200N时,η=50%又s=4h

η=

=

=

=

即:

50%=

解得:

F=100N

又因为F=

(G

+G

G

=nF-G

=4×100N-200N=200N

即每个滑轮重:

200N/2=100N

(2)当G=1800N时,F最大

绳子能承受的最大拉力:

F=

(G

+G

=(1800N+200N)/4=500N

(3)因为η=

=

=

=

F=

(G

+G

)即4F=(G

+G

所以η=

80%=

解得:

G

=800N

 

6.(09江西)如图所示,是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己双手的力量,攀

爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片,该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神.已知他和轮椅总质量为80kg,攀爬高度39m,历时约3min20s.

 

(1)如果不计机械装置的额外功,求他的平均功率多大?

(2)小明同学看到火炬手攀爬很费劲,想到物理课上学过利用滑轮组可以省力.小明同学如果站在地面上,用如图所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适,理由是什么?

如果该滑轮组机械效率为80%,求小明同学的拉力至少要多大?

(g取10N/kg)

解:

(1)P=W/t=Gh/t=mgh/t=80㎏×10N/㎏×39m/200s=156W

(2)D滑轮组.拉力方向向下且更省力

∵η=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/4Fh=G/4F

∴F=G/4η=(80kg×10N/㎏)/(4×0.8)=250N

 

*7.(09河北)小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图中所示的滑轮,组装成滑轮组,请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。

用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W,滑轮组的机械效率为75%。

(忽略摩擦及绳重)

求:

(1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。

(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时,其机械效率将如何改变?

说明理由。

 

 

【点评】本题有一定的难度,在于题目中的设问为逆向思维。

而题目中给定已知量不多,也导致难度的增大。

功、功率、机械效率选择专题

1. (09重庆)如图4所示,李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央,她针对此过程提出了如下的猜想,你认为合理的是(C)

A.文具盒所受重力对它做了功

B.文具盒所受支持力对它做了功

C.文具盒所受的推力F对它做了功

D.在此过程中没有力对文具盒做功

2.(09湛江)如图所示的几个情形中,所提到的力没有做功的是(D)

 

 

3.(09兰州)下列实例中,力对物体没有做功的是(B)

A.起重机吊起重物B.马拉车,车未动

C.跳水运动员从跳台跳下D.举重运动员,将杠铃举起

 

4.(09恩施)据恩施州旅游部门人士透露,为增加看点,吸引人气,有关方面正在策划在恩施大峡谷景区开发多种形式的极限运动项目,攀岩比赛就是其中的一项。

在一次攀岩比赛中,甲、乙两个运动员的质量之比是9:

8,甲用45min完成比赛,乙用40min完成比赛,则甲乙两人攀岩时克服重力做功的功率之比是(C)

A.81∶64B.64∶81C.1∶1D.9∶8

5.(2007·梅州市)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,已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断中正确的是( A )

A、F1

B、F1>F2,W1>W2,P1>P2

C、F1

D、F1P2

6.(09烟台)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,不计绳子与滑轮的摩擦(C)

 

A.甲较省力且机械效率较高

B.乙较省力且机械效率较高

C.两个滑轮组省力程度不同,机械效率相同

D.两个滑轮组省力程度相同,机械效率不同

7.大伟同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体,

从滑轮正下方沿水平方向移动4m,如图所示,若不计绳

重和摩擦,他至少做了多少功(A)

A.200JB.300JC.400JD.500J

 

8.(2007·天津市)关于机械效率,下面说法正确的是( BD )

A.功率越大的机械,机械效率越高

B.机械效率大小与功率大小无关

C.机械效率越低的机械,做的功就越少

D.由于有用功总小于总功,机械效率总小于1

9.(09朝阳)如图所示,在拉力F作用下,物体A在水平桌面上以速度v向右匀速运动了距离S,已知A的重力为G,桌面对A的摩擦力为f(滑轮及绳重不计)。

则下列说法正确的有(BCD)

A.有用功为Fv

B.拉力做功为3FS

C.拉力做功的功率为3Fv

D.装置的效率为f/3F

功、功率、机械效率填空专题

1.(09烟台)如图10所示,甲、乙两人将一木箱从一楼抬上三楼,甲对木箱做的功____大于____乙对木箱做的功(填“大于”、“等于”或“小于”).

 

第1题图第2题图

2.(09太原)如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是2000J,斜面的机械效率是80%.

3.(09威海)甲乙两同学进行爬杆比赛,爬到杆顶(杆长相同)时,甲用10S,乙用9S,若甲乙两人的体重之比为5:

6,则甲乙两人爬到杆顶做功之比是 5:

6 ,甲乙两人平均功率之比是 3:

4 。

 4.(09丽水)青少年在安静思考问题时,心脏推动血液流动的功率约为1.5W,则你在考试的2小时内,心脏做功约为10800J,用这些功可以让一个质量为50kg的物体匀速升高21.6m。

(g取10N/kg)

5.(09绍兴)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。

则第2秒末时,物体处于静止状态,第6秒末到第9秒末,推力F做功是24焦耳。

 

//考察学生识别图像的能力,凸显初高中能力点的过度衔接,在去年试题的基础上演绎为求功,可以在加疑问求第四秒时的摩擦力。

 6.(09河南)在中招体育测试中,李强的跳绳成绩是lmin跳180次。

他的质量为50kg,每次跳起的高度约为6cm,他跳绳时克服重力做功的平均功率约为90W。

(g取10N/kg)

 

 

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