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2019-2020年九年级(上)第五周周测物理试卷
一、选择题(每小题2分,共24分,每题只有一个选项符合题意)1.某机械的机械效率是85%,它的意义是( )A.总功中有85%用来克服额外阻力做功B.总功中有15%用来克服额外阻力做功C.总功中有15%用来克服有用阻力做功D.它只做了85%的功2.甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来,水桶里带了一些水,关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是( )A.甲提水桶做的功都是有用功B.乙提水桶做的功都是有用功C.甲提水桶对桶做的功是额外功D.乙提水桶对桶做的功是额外功3.如图所示,工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中,做了300J的有用功,100J的额外功,则该动滑轮的机械效率为( )A.75%B.
66.7%C.
33.3%D.25%4.下列说法中正确的是( )A.机械效率大的功率一定大B.机械做功时,做的有用功越多,机械效率越大C.机械做功时,工作时间越短,功率一定越大D.利用机械做功时可以省力或省距离,但不能省功5.工人利用如图所示的滑轮组,将重800N的物体竖直向上匀速提升1m,工人对绳的拉力为500N,则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是( )A.W有=500Jη=
62.5%B.W有=500Jη=80%C.W有=800Jη=
62.5%D.W有=800Jη=80%6.用相同的两个滑轮组成三种装置一个定滑轮、一个动滑轮、滑轮组.用这三种装置先后将一重力为G的物体提高h米,其中机械效率最大的是( )A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.三种装置都一样7.小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为η
1、η2.下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( )A.F1>F2,η1=η2B.F1>F2,η1>η2C.F1<F2,η1=η2D.F1<F2,η1>η28.一滑轮组改进后提高了机械效率,用它把同﹣物体匀速堤升相同高度,改进后与改进前相比( )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9.两台机器,甲的机械效率大于乙的机械效率,则( )A.使用甲机器一定省力B.使用甲机器做功一定快C.使用甲机器做功一定多D.以上说法都不正确10.如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端.已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )A.η=×100%B.η=×100%C.η=×100%D.η=×100%11.分别用如图所示的(甲)、(乙)两个滑轮组,在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m,每个滑轮的重均为20N.不计绳重及摩擦,此过程中( )A.F甲做的功大于F乙做的功B.F甲做的功小于F乙做的功C.F甲做功的功率小于F乙做功的功率D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率12.如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等,用它们分加紧将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若G1=G2,所用竖直向上的拉力分别为F1和F2,拉力做功的功率分别为P1和P2,两装置的机械效率分别为η1和η2(忽略绳重和摩擦).则下列选项正确的是( )A.F1>F2η1<η2P1<P2B.F1>F2η1=η2P1=P2C.F1<F2η1<η2P1<P2D.F1<F2η1>η2P1>P2
二、填空题(每空1分,满分30分)13.在物理学中,将 的比值,叫做机械效率,对于实际机械,由于 的存在,机械效率总 100%(选填“大于”“等于”或“小于”).14.小刚用力将一桶水从井里提上来,他对 做的功是有用功,他对 做的功是额外功,如果要提高做功效率,应该 .15.小红用滑轮组提升重物时,做了300J的有用功,若滑轮组的机械效率为75%,则小红做的总功是 J,额外功是 J.16.利用某机械工作时,动力做的功是400J,其中额外功是100J,动力做的有用功是 J,机械效率是 .17.如图所示,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;则人做的总功为 J,人做的有用功为 J,人做的额外功为 J,动滑轮重为 N,滑轮组的机械效率为 .(不计绳重及滑轮之间的摩擦)18.如图所示,某工人用动滑轮往3m高的平台上运沙土,已知沙土的质量是40kg,袋子和动滑轮的总质量是10kg,不计绳重和摩擦.工人匀速拉动绳子时,所用拉力是 N,此动滑轮的机械效率是 .19.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为 N.测力计竖直移动的距离S为
0.2m,物块重G为
1.5N,物块上升的高度h为
0.3m,则杠杆的机械效率为 %.使用杠杆提升物块的过程中,做额外功的原因之一是 .20.如图所示,小王用两个相同的滑轮组(摩擦不计),分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度,其中G1>G2,则所用的拉力F1 F2,其机械效率η1 η2.(填“>”、“<”或“=”).21.如图所示,用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度,物体重均为10N,滑轮重均为1N,不计绳重,所用的拉力分别是F1和F2,机械效率分别是η1和η2,则F1 F2,η1 η2.(选填“>”、“<”或“=”)22.如图所示,工人通过动滑轮把50kg的水泥从地面缓缓提升到4m高的楼顶,所用拉力为300N,此过程中机械所做的有用功为 J,机械效率约为 .23.工人站在地面上,用定滑轮将27kg的物品吊运到10m高处,使用定滑轮的优点是 .若不计绳重和摩擦,匀速吊运所需的拉力是 N;若匀速吊运时的实际拉力是300N,则人所做的有用功是 J,定滑轮的机械效率是 (g取10N/kg).
三、解答题(本题共有6小题,共46分)24.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图所示.123钩码重G/N446钩码上升高度h/m
0.
10.
10.1绳端拉力F/N
1.
81.
62.4绳端移动距离s/m
0.
30.4机械效率η
74.1%
62.5%
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升.
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验.
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析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(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率 (选填“越高”、“不变”或“越低”).
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验,表中第3次试验中空缺的数据应为绳端移动距离S= m,机械效率η= .
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论使用同一滑轮组, .
(6)如果没有刻度尺,能否测出机械效率? 为什么? .25.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组,已知在匀速起吊810kg的物体时,滑轮组的机械效率是80%.
(1)使物体上升5m,所做的有用功是多少?
(2)绳端的拉力F是多大?26.小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图a所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm
1632.
592652.
5173682.524
(1)分析表中数据,回答以下问题
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 ;
②第3次实验中滑轮组的机械效率是 ;
③滑轮组的机械效率与 无关.
(2)小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图b所示.
①小红多使用一个滑轮,目的是为了改变 ;
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 (选填“相同”或“不相同”),理由是 .27.小坤家新买的房子在12m高的楼上,装修时为了节省人工、加快进度,小坤设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料.小坤爸爸站在地面上用1min时间匀速把100kg的水泥吊到了楼上,所用的拉力是625N.求此过程中
(1)小坤爸爸做了多少功;
(2)小坤爸爸的功率;
(3)绳子自由端的移动速度
(4)滑轮组的机械效率.28.如表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据.动滑轮重G动/N物重G/N钩码上升高度h/m动力F/N动力作用点移距离s/m滑轮组的机械效率η
10.
510.
10.
70.
347.6%
20.
520.
11.
10.
360.6%
30.
540.
120.3
①
(1)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法.
(2)将表格中的数据补充完整.
(3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度,提升的物重增加时,除克服动滑轮重所做的额外功外,其它额外功将 (选填“变大”、“变小”或“不变”).进一步分析可知,在动滑轮和绳重一定的情况下,该滑轮组的机械效率与 和 有关.
(4)第一次实验中,钩码上升
0.1m所用的时间为
1.5s,则动力的功率为 W.29.某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物,所用的拉力F为150N,绳子自由端被拉下2m,在此过程中(不计摩擦和绳重),求
(1)拉力F所做的功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若提升重为1000N的物体,求拉力大小和滑轮组的机械效率. xx学年江苏省镇江市扬中市八桥中学九年级(上)第五周周测物理试卷参考答案与试题解析
一、选择题(每小题2分,共24分,每题只有一个选项符合题意)1.某机械的机械效率是85%,它的意义是( )A.总功中有85%用来克服额外阻力做功B.总功中有15%用来克服额外阻力做功C.总功中有15%用来克服有用阻力做功D.它只做了85%的功【考点】机械效率.【分析】总功=有用功+额外功,而机械效率是指有用功占总功的百分比,本题机械效率85%的意义可以理解为额外功占总功的15%.【解答】解机械效率85%,也就是额外功占总功的15%,故选B. 2.甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来,水桶里带了一些水,关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是( )A.甲提水桶做的功都是有用功B.乙提水桶做的功都是有用功C.甲提水桶对桶做的功是额外功D.乙提水桶对桶做的功是额外功【考点】有用功和额外功.【分析】从两个同学做功的目的出发,分析哪个功才是需要的有用功.【解答】解甲同学的目的是提水,所以对水做的功是有用功.但是对桶又不得不做功,则对桶做的是额外功.乙同学的目的是提桶,所以对桶做的功是有用功.但是对水又不得不做功,则对水做的是额外功.故选C. 3.如图所示,工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中,做了300J的有用功,100J的额外功,则该动滑轮的机械效率为( )A.75%B.
66.7%C.
33.3%D.25%【考点】机械效率的计算;滑轮(组)的机械效率.【分析】由题知,有用功和额外功的大小,总功等于有用功加上额外功,利用效率公式η=求动滑轮的机械效率.【解答】解由题知,W有用=300J,W额=100J,W总=W有用+W额=300J+100J=400J,动滑轮的机械效率η==×100%=75%.故选A. 4.下列说法中正确的是( )A.机械效率大的功率一定大B.机械做功时,做的有用功越多,机械效率越大C.机械做功时,工作时间越短,功率一定越大D.利用机械做功时可以省力或省距离,但不能省功【考点】机械效率的大小比较;功的原理;功率大小的比较.【分析】功率是表示做功快慢的物理量,等于功与时间的比值;机械效率是指有用功占总功的比值;使用机械时,有的可以省力,有的可以省距离,但任何机械都不能省功.【解答】解A、机械效率是指有用功占总功的比值,功率等于功与时间的比值.二者是两个不同的物理量,机械效率大的功率不一定大,故A错误;B、机械效率是指有用功占总功的比值,机械做功时,做的有用功越多,机械效率不一定越大,故B错误;C、功率等于功与时间的比值,不知道做功的多少,工作时间越短,功率不一定越大,故C错误;D、由功的原理可知,利用机械做功时可以省力或省距离,但不能省功,故D正确.故选D. 5.工人利用如图所示的滑轮组,将重800N的物体竖直向上匀速提升1m,工人对绳的拉力为500N,则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是( )A.W有=500Jη=
62.5%B.W有=500Jη=80%C.W有=800Jη=
62.5%D.W有=800Jη=80%【考点】有用功和额外功;滑轮(组)的机械效率.【分析】由图可知,滑轮组绳子的有效股数,根据s=nh求出绳端移动的距离,根据W=Gh求出有用功,根据W=Fs求出总功,利用η=×100%求出滑轮组的机械效率.【解答】解由图可知,n=2,则绳端移动的距离s=nh=2×1m=2m,有用功W有=Gh=800N×1m=800J,总功W总=Fs=500N×2m=1000J,滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%.故选D. 6.用相同的两个滑轮组成三种装置一个定滑轮、一个动滑轮、滑轮组.用这三种装置先后将一重力为G的物体提高h米,其中机械效率最大的是( )A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.三种装置都一样【考点】滑轮(组)的机械效率.【分析】机械效率是指有用功与总功的百分比,比值越大,机械效率越高.所以提高机械效率的方法是,尽量减少额外功和增大有用功.【解答】解机械效率是指有用功与总功的比值.
(1)定滑轮提升时滑轮的位置不上升,所做额外功少;
(2)动滑轮在提升物体过程中动滑轮随物体一起上升,要对动滑轮提升做额外功;
(3)滑轮组对同一个物体提升同样的高度,做的有用功相同,而比一动滑轮或一定滑轮做的额外功更多,所以效率更小.故选A. 7.小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为η
1、η2.下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( )A.F1>F2,η1=η2B.F1>F2,η1>η2C.F1<F2,η1=η2D.F1<F2,η1>η2【考点】滑轮组绳子拉力的计算;滑轮(组)的机械效率.【分析】忽略绳重及摩擦,使用滑轮组时的拉力F=(G物+G轮),左图承担物重的绳子股数n=2,右图承担物重的绳子股数n=3,而动滑轮重相同、提升的物体重相同,据此判断拉力大小关系;两图分别将同一物体匀速提高到相同高度,做的有用功相同;由题知,忽略绳重及摩擦,所做的额外功为提升动滑轮做的功,由W额=Gh可知额外功相同,又因为总功等于有用功加上额外功,所以总功相同,所以可以得出两图的机械效率相同.【解答】解∵忽略绳重及摩擦,承担物重的绳子股数n1=2,n2=3,∴两图所用拉力F1=(G物+G轮),F2=(G物+G轮),∵滑轮相同,提升的物体重相同,∴F1>F2;∵两图将同一物体匀速提高相同的高度,∴做的有用功W有相同,∵忽略绳重及摩擦,所做的额外功W额=G轮h∴额外功W额相同,又∵W总=W有+W额,所以总功相同,∵η=,∴两图的机械效率η相同,即η1=η2.故选A. 8.一滑轮组改进后提高了机械效率,用它把同﹣物体匀速堤升相同高度,改进后与改进前相比( )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【考点】有用功和额外功.【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度,有用功相同;由题知改装后的机械效率高,根据机械效率的公式知道总功减小,而总功等于有用功加上额外功,据此分析判断.【解答】解把同一物体匀速提升同样的高度,由W=Gh可知利用滑轮组做的有用功相同;滑轮组改进后提高机械效率,由η=×100%可知改装后滑轮组做的总功减少,由W总=W有+W额知改装后利用滑轮组做的额外功减少;由上述分析得出,A、B、C都错,D正确.故选D. 9.两台机器,甲的机械效率大于乙的机械效率,则( )A.使用甲机器一定省力B.使用甲机器做功一定快C.使用甲机器做功一定多D.以上说法都不正确【考点】机械效率的大小比较;机械效率.【分析】使用机械时,有用功占总功的比值叫机械效率,甲的机械效率大,说明使用甲机械做的有用功占总功的比值大,据此分析判断.【解答】解甲机器的机械效率大于乙机器的机械效率,说明使用甲机械做的有用功占总功的比值比乙机器的大,不能说明甲机器省力,也不能说明甲机器做功多,更不能说明甲机器做功快.故选D. 10.如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端.已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )A.η=×100%B.η=×100%C.η=×100%D.η=×100%【考点】机械效率的计算;斜面的机械效率.【分析】斜面是用来提高物体位置的,有用功等于物体重力和斜面高度的乘积,即W有用=Gh;总功等于物体沿斜面向上的拉力和斜面长的乘积,即W总=FS;机械效率就是有用功和总功的比值.使用斜面时,所做的额外功就是克服物体与斜面摩擦力做的功,总功等于有用功和额外功之和,据此进行分析和判断即可.【解答】解∵斜面的高为h,物体的重力为G,∴有用功为W有用=Gh,又∵斜面长为L,拉力为F,∴总功为W总=FL,则机械效率为η==,而物体与斜面的摩擦力为f,∴额外功为W额外=fL,则总功为W总=W有用+W额外=Gh+fL,故机械效率为η=×100%=×100%,故D正确;A选项中,是有用功与额外功的比值,不是机械效率,故A错;B选项中,是有用功与有用功的比值,不是机械效率,故B错;C选项中,是有用功与(总功加上额外功)的比值,不是机械效率,故C错.故选D. 11.分别用如图所示的(甲)、(乙)两个滑轮组,在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m,每个滑轮的重均为20N.不计绳重及摩擦,此过程中( )A.F甲做的功大于F乙做的功B.F甲做的功小于F乙做的功C.F甲做功的功率小于F乙做功的功率D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率【考点】功率的计算;功的计算.【分析】由两图可知,承担物重的绳子股数n,不计绳重及滑轮轴间的摩擦,利用F=(G物+G轮)求拉力大小,根据s=nh求出绳端移动的距离,根据W=Fs分别求出拉力做的功;再根据P=求出两图中拉力的功率即可得出答案.【解答】解
(1)由图甲可知n=2,∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦,∴F甲=(G物+G轮)==210N,W甲=F甲S甲=F甲nh甲=210N×2×10m=4200JP甲===42W.
(2)由图乙可知n=3,∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦,∴F乙=(G物+G轮)==140N,W乙=F乙S乙=F乙nh乙=140N×3×10m=4200JP乙===42W.由以上可得W甲=W乙,P甲=P乙.故选D. 12.如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等,用它们分加紧将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若G1=G2,所用竖直向上的拉力分别为F1和F2,拉力做功的功率分别为P1和P2,两装置的机械效率分别为η1和η2(忽略绳重和摩擦).则下列选项正确的是( )A.F1>F2η1<η2P1<P2B.F1>F2η1=η2P1=P2C.F1<F2η1<η2P1<P2D.F1<F2η1>η2P1>P2【考点】功率大小的比较;滑轮组绳子拉力的计算;机械效率的大小比较.【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,由F=G比较F
1、F2的大小;把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据η=和功率计算公式可比较机械效率和拉力做功的功率大小.【解答】解不计绳重及摩擦,因为拉力F=(G+G轮),n1=2,n2=3,所以绳子受到的拉力分别为F1=(G1+G轮),F2=(G2+G轮),故F1>F2;故CD错误;因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G轮h,W有用=G物h,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由η=可知,机械效率相同,η1=η2;又因为所用时间相同,由P=可知,拉力做功的功率P1=P2,故A错误,B正确.故选B.
二、填空题(每空1分,满分30分)13.在物理学中,将 有用功与总功 的比值,叫做机械效率,对于实际机械,由于 额外功 的存在,机械效率总 小于 100%(选填“大于”“等于”或“小于”).【考点】机械效率.【分析】使用机械时,人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功;对完成任务没有用,但又不得不做的功叫额外功;有用功与额外功之和叫总功.有用功与总功的比值叫机械效率.【解答】解
(1)有用功与总功的比值叫做机械效率;
(2)对于实际机械,使用时不可避免地要做额外功,所以总功一定大于有用功,由η=×100%可知,机械效率总小于100%.故答案为有用功与总功;额外功;小于. 14.小刚用力将一桶水从井里提上来,他对 水 做的功是有用功,他对 桶 做的功是额外功,如果要提高做功效率,应该 减小桶重 .【考点】有用功和额外功;增大或减小机械效率的方法.【分析】从我们的目的出发,我们必须要做的功叫有用功;并非我们需要,但又不得不做的功叫额外功.要提高机械效率可以在有用功一定时,减小额外功;也可以在额外功一定时,增大有用功.【解答】解小刚用力将一桶水从井里提上来,他对水做的功是有用功,因为我们的目的是提水;他对桶做的功是额外功.要提高做功的效率,可减小桶重.故答案为水;桶;减小桶重. 15.小红用滑轮组提升重物时,做了300J的有用功,若滑轮组的机械效率为75%,则小红做的总功是 400 J,额外功是 100 J.【考点】机械效率.【分析】已知有用功,根据就是×100%,可求出总功,然后总功减去有用功得到额外功.【解答】解∵×100%,∴小红做的总功是W总===400J,额外功是W额外=400J﹣300J=100J.故答案为400;100. 16.利用某机械工作时,动力做的功是400J,其中额外功是100J,动力做的有用功是 300 J,机械效率是 75% .【考点】机械效率的计算;有用功和额外功.【分析】使用机械时动力做的功为总功,总功减去额外功即为动力做的有用功,根据η=×100%求出机械效率.【解答】解因总功等于有用功和额外功之和,所以,动力做的有用功W有=W总﹣W额=400J﹣100J=300J,机械效率η=×100%=×100%=75%.故答案为300;75%. 17.如图所示,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;则人做的总功为 1200 J,人做的有用功为 960 J,人做的额外功为 240 J,动滑轮重为 240 N,滑轮组的机械效率为 80% .(不计绳重及滑轮之间的摩擦)【考点】有用功和额外功;动滑轮及其工作特点;滑轮(组)的机械效率.【分析】由图可知,绕在动滑轮上的绳子段数n=2,由W有=Gh计算有用功,由W总=Fs计算总功;由W额=W总﹣W有计算额外功,由W额=G滑h计算动滑轮重;由η=计算机械效率.【解答】解
(1)由图可知,承担物重的绳子段数n=2,绳子自由端移动的距离s=nh=2×1m=2m,总功W总=Fs=600N×2m=1200J;
(2)有用功W有=Gh=960N×1m=960J;
(3)由W总=W有+W额得,额外功W额=W总﹣W有=1200J﹣960J=240J;
(4)不计绳重及滑轮之间的摩擦,克服动滑轮重所做功是额外功,则W额=G动h,所以动滑轮重G动===240N;
(5)滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%.故答案为1200;960;240;240;80%. 18.如图所示,某工人用动滑轮往3m高的平台上运沙土,已知沙土的质量是40kg,袋子和动滑轮的总质量是10kg,不计绳重和摩擦.工人匀速拉动绳子时,所用拉力是 250 N,此动滑轮的机械效率是 80% .【考点】滑轮(组)的机械效率;动滑轮拉力的计算.【分析】从结构图上看出,滑轮为动滑轮,直接从动滑轮上引出的绳子股数n=2,
(1)不计绳重和摩擦,知道沙土的质量和袋子和动滑轮的总质量,可利用公式G=mg计算出沙土的重力、袋子和动滑轮的总重力,再利用公式F=(G轮袋+G物)计算出拉力的大小.
(2)知道沙土的重力和拉力的大小,可利用公式η====计算出滑轮组的机械效率.【解答】解
(1)∵m沙土=40kg,m轮袋=10kg,g=10N/kg,∴沙土的重力为G沙土=m沙土g=40kg×10N/kg=400N,袋子和动滑轮的总重力为G轮袋=m轮袋g=10kg×10N/kg=100N,而从动滑轮上引出的绳子股数n=2,∴拉力的大小为F=(G轮袋+G物)=×=250N.
(2)∵G沙土=392N,∴滑轮组的机械效率为η====80%.故答案为250;80%. 19.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为
2.5 N.测力计竖直移动的距离S为
0.2m,物块重G为
1.5N,物块上升的高度h为
0.3m,则杠杆的机械效率为 90 %.使用杠杆提升物块的过程中,做额外功的原因之一是 杠杆本身有重力 .【考点】杠杆的机械效率;有用功和额外功.【分析】由图示弹簧测力计确定其分度值,读出其示数.弹簧测力计向上拉力做的功是总功,克服钩码重力做的功是有用功,克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功;由功的计算公式求出有用功、总功与额外功,由效率公式求出杠杆的效率.杠杆本身有重力.【解答】解由图示弹簧测力计可知,其分度值是
0.1N,读数是
2.5N;所做的有用功为W有用=Gh=
1.5N×
0.3m=
0.45J;总功为W总=Fs=
2.5N×
0.2m=
0.5J;机械效率η=×100%=×100%=90%;使用杠杆提升物块的过程中,由于杠杆本身有重力,需要克服杠杆的重力做功.故答案为
2.5;90;杠杆本身有重力. 20.如图所示,小王用两个相同的滑轮组(摩擦不计),分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度,其中G1>G2,则所用的拉力F1 > F2,其机械效率η1 > η2.(填“>”、“<”或“=”).【考点】机械效率的大小比较.【分析】由滑轮组的结构,承担物重的绳子股数n1=2,n2=3;因摩擦不计,用同样的滑轮组,提升的物重不同,根据F=(G物+G动)分析拉力的大小关系;提升相同的高度,做的有用功越多,而额外功不变,根据效率公式η==分析机械效率的大小关系.【解答】解由滑轮组的结构,承担物重的绳子股数n1=2,n2=3;因摩擦不计,则所用的拉力F1=(G1+G动),F2=(G2+G动),∵G1>G2,∴F1>F2,∵物体匀速提高到相同高度,∴根据W有用=Gh可知W有用1>W有用2,∵滑轮组相同(摩擦不计),滑轮组做的额外功相同,由η==可知η1>η2.故答案为>;>. 21.如图所示,用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度,物体重均为10N,滑轮重均为1N,不计绳重,所用的拉力分别是F1和F2,机械效率分别是η1和η2,则F1 > F2,η1 > η2.(选填“>”、“<”或“=”)【考点】机械效率的大小比较.【分析】
(1)定滑轮不省力,而动滑轮省一半力;
(2)总功等于有用功与额外功之和,根据η=分析两装置的机械效率.【解答】解定滑轮不省力,而动滑轮省一半力;在图中,使用定滑轮时F1=G=10N;使用动滑轮时,F2=(10N+1N)=
5.5N,所以F1>F2;不计绳重,所以使用定滑轮时没有额外功,而使用动滑轮时,要对动滑轮本身做额外功,故η1>η2.故答案为>;>. 22.如图所示,工人通过动滑轮把50kg的水泥从地面缓缓提升到4m高的楼顶,所用拉力为300N,此过程中机械所做的有用功为 xx J,机械效率约为
83.3% .【考点】有用功和额外功;滑轮(组)的机械效率.【分析】
(1)知道水泥的质量,先计算出所受重力;又知道上升的高度,利用W=Gh计算出有用功;
(2)由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h,利用W=Fs求总功,再利用效率公式求机械效率.【解答】解
(1)水泥的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N,有用功W有用=Gh=500N×4m=xxJ;
(2)由图知,n=2,拉力端移动距离s=nh=2×4m=8m,拉力做的功W总=Fs=300N×8m=2400J,机械效率η=×100%=×100%≈
83.3%.故答案为xx;
83.3%. 23.工人站在地面上,用定滑轮将27kg的物品吊运到10m高处,使用定滑轮的优点是 改变施力方向 .若不计绳重和摩擦,匀速吊运所需的拉力是 270 N;若匀速吊运时的实际拉力是300N,则人所做的有用功是 2700 J,定滑轮的机械效率是 90% (g取10N/kg).【考点】定滑轮及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算;机械效率的计算.【分析】
(1)定滑轮的使用特点是可以改变力的方向,但不省力;
(2)利用G=mg求重力,利用W总=Fs求总功,再利用W有用=Gh求有用功,即可利用η=×100%求机械效率.【解答】解物体重力G=mg=27kg×10N/kg=270N,定滑轮的实质是个等臂杠杆,使用定滑轮的目的是可以改变施力方向,但不能省力.所以若不计绳重和摩擦,匀速吊运所需的拉力是F′=G=270N;若匀速吊运时的实际拉力是300N,W总=Fs=300N×10m=3000J,W有用=Gh=270N×10m=2700J,η=×100%=×100%=90%故答案为改变施力方向,270;2700J;90%.
三、解答题(本题共有6小题,共46分)24.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图所示.123钩码重G/N446钩码上升高度h/m
0.
10.
10.1绳端拉力F/N
1.
81.
62.4绳端移动距离s/m
0.
30.4机械效率η
74.1%
62.5%
(1)实验中应沿竖直方向 匀速 拉动弹簧测力计,使钩码上升.
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用 乙 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验.
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析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(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率 低 (选填“越高”、“不变”或“越低”).
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验,表中第3次试验中空缺的数据应为绳端移动距离S=
0.3 m,机械效率η=
83.3% .
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论使用同一滑轮组, 增大提升的物重,可以提高滑轮组的机械效率 .
(6)如果没有刻度尺,能否测出机械效率? 能 为什么? 知道滑轮组绳子的股数,根据η====可知,只要测出物重G和拉力F就可以求出滑轮组的机械效率. .【考点】滑轮(组)机械效率的测量实验.【分析】
(1)应竖直匀速拉动测力计,这样拉力大小不变,弹簧测力计的示数稳定;
(2)根据s=nh确定绳子的股数,判断是哪一个滑轮组;
(3)比较实验1和2的条件和机械效率大小,可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响;
(4)根据表中实验数据求出绳子移动的距离,应用效率公式求出滑轮组效率;
(5)比较实验1和3的条件和机械效率大小,可得出提升物体的重力大小对滑轮组机械效率的影响;
(6)实验中只要测出物重G和拉力F就可以根据η====求出滑轮组的机械效率.【解答】解
(1)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定;
(2)实验2中,s2=
0.4m,h2=
0.1m,所以n2===4,所以实验2是用乙图做的实验;
(3)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低;
(4)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第三次实验使用同样的装置,则第3次实验绳端移动距离s=3h=3×
0.1m=
0.3m;机械效率η===×100%≈
83.3%;
(5)比较实验数据1和3可知,使用同一滑轮组,增大提升的物重,可以提高滑轮组的机械效率;
(6)知道滑轮组绳子的股数,根据η====可知,只要测出物重G和拉力F就可以求出滑轮组的机械效率,所以如果没有刻度尺,实验是可以进行的.故答案为
(1)匀速;
(2)乙;
(3)低;
(4)
0.3;
83.3%;
(5)增大提升的物重可以提高滑轮组的机械效率;
(6)能;知道滑轮组绳子的股数,根据η====可知,只要测出物重G和拉力F就可以求出滑轮组的机械效率. 25.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组,已知在匀速起吊810kg的物体时,滑轮组的机械效率是80%.
(1)使物体上升5m,所做的有用功是多少?
(2)绳端的拉力F是多大?【考点】有用功和额外功;滑轮(组)的机械效率.【分析】
(1)知道提升的物体重和升高的高度,利用W=Gh求有用功;
(2)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3,则绳端移动的距离s=3h,利用η=求拉力.【解答】解
(1)物体所受重力G=mg=810kg×10N/kg=8100N,W有用=Gh=8100N×5m=
4.05×104J;
(2)由图知,n=3,绳端移动的距离s=3h=3×5m=15m,由η====得,拉力F===3375N.答
(1)使物体上升5m,所做的有用功是
4.05×104J;
(2)绳端的拉力F是3375N. 26.小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图a所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm
1632.
592652.
5173682.524
(1)分析表中数据,回答以下问题
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 17 ;
②第3次实验中滑轮组的机械效率是 80% ;
③滑轮组的机械效率与 物体上升的高度 无关.
(2)小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图b所示.
①小红多使用一个滑轮,目的是为了改变 用力方向 ;
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 相同 (选填“相同”或“不相同”),理由是 额外功相同、有用功相同 .【考点】滑轮(组)机械效率的测量实验.【分析】
(1)
①由图a中可知,用来承重动滑轮的绳子段数为3段,所以测力计移动的距离为物体上升的高度的3倍,
②根据滑轮组的机械效率公式η=×100%;W有用=Gh,而W总=Fs.
③可以分别计算实验
1、
2、3中的机械效率进行对比.
(2)
①根据两个图中的不同用力方向进行分析;
②在两个图中,用来承重动滑轮的绳子段数为3段,忽略绳重及摩擦,也就是额外功是相同的,提升相同的重物则其有用功是相同的,所以机械效率也是相同的.【解答】解
(1)
①因测力计移动的距离为物体上升的高度的3倍,所以实验2中的测力计移动的距离应为3×5=15cm,所以17是错误的,故答案为17;
②机械效率η=×100%=×100%=×100%=80%,故答案为80%;
③同理,在实验1和实验2中的机械效率均为80%,所以其机械效率与物体上升的高度无关,故答案为物体上升的高度.
(2)
①在图a和图b中,用的滑轮个数不同,且用力方向也是不同的,故答案为用力方向;
②因机械效率与滑轮个数及用力方向是无关的,所以当提升相同重物时,机械效率是相同的,总功为额外功与有用功之和,所以额外功与有用功是相同的,故答案为相同,额外功相同,有用功相同. 27.小坤家新买的房子在12m高的楼上,装修时为了节省人工、加快进度,小坤设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料.小坤爸爸站在地面上用1min时间匀速把100kg的水泥吊到了楼上,所用的拉力是625N.求此过程中
(1)小坤爸爸做了多少功;
(2)小坤爸爸的功率;
(3)绳子自由端的移动速度
(4)滑轮组的机械效率.【考点】功的计算;速度的计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.【分析】
(1)由图可以看出连接动滑轮绳子的股数,根据s=2h求出绳子自由端移动距离,然后利用W=Fs求出拉力做的总功;
(2)根据P=求出小坤爸爸的功率;
(3)利用v=计算绳子移动速度;
(4)先根据G=mg求出水泥的重力,然后根据W=Gh求出拉力做的有用功,最后根据η=×100%求出滑轮组的机械效率.【解答】解
(1)由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=2,则绳子自由端移动的距离s=nh=2×12m=24m,拉力做的总功W总=Fs=625N×24m=
1.5×104J,
(2)所用时间t=1min=60s,小坤爸爸做功的功率P===250W;
(3)绳子自由端移动速度v===
0.4m/s;
(4)水泥的重力G=mg=100kg×10N/kg=1000N,拉力做的有用功W有=Gh=1000N×12m=
1.2×104J;则滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%.答
(1)小坤爸爸做了
1.5×104J功
(2)小坤爸爸的功率为250W;
(3)绳子自由端移动速度为
0.4m/s;
(4)滑轮组的机械效率是80%. 28.如表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据.动滑轮重G动/N物重G/N钩码上升高度h/m动力F/N动力作用点移距离s/m滑轮组的机械效率η
10.
510.
10.
70.
347.6%
20.
520.
11.
10.
360.6%
30.
540.
120.3
①
66.7%
(1)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法.
(2)将表格中的数据补充完整.
(3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度,提升的物重增加时,除克服动滑轮重所做的额外功外,其它额外功将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”).进一步分析可知,在动滑轮和绳重一定的情况下,该滑轮组的机械效率与 物重 和 摩擦力 有关.
(4)第一次实验中,钩码上升
0.1m所用的时间为
1.5s,则动力的功率为
0.14 W.【考点】滑轮(组)机械效率的测量实验.【分析】
(1)要根据绳子自由端移动的距离和钩码上升高度之间的关系,判断承担物重的绳子的段数,它们之间的关系式是s=nh;
(2)根据η==求出滑轮组的机械效率;
(3)滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功,摩擦力与绳子间的拉力和接触面的粗糙程度有关,因此提的物体越重,摩擦力越大,额外功也会变大;
(4)根据公式W=Fs计算出动力做的功,由P=计算出动力的功率.【解答】解
(1)由表格中数据可知,物体上升的高度h=
0.1m,而绳子自由端移动的距离为
0.3m,s=3h,所以由3段绳子承担物重,因此要从动滑轮绕起,如图所示.
(2)第3次滑轮组的机械效率η===×100%≈
66.7%’
(3)随着提升物重的增加,绳子与轮之间的摩擦会变大,所以除克服动滑轮重所做的额外功外,其它额外功将变大;进一步分析可知,在动滑轮和绳重一定的情况下,该滑轮组的机械效率与物重和绕绳方式有关;
(4)动力做的功W总=Fs=
0.7N×
0.3m=
0.21J;则P===
0.14W.故答案为
(1)见上图;
(2)
66.7%;
(3)变大;物重;摩擦力;
(4)
0.14. 29.某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物,所用的拉力F为150N,绳子自由端被拉下2m,在此过程中(不计摩擦和绳重),求
(1)拉力F所做的功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若提升重为1000N的物体,求拉力大小和滑轮组的机械效率.【考点】功的计算;滑轮组绳子拉力的计算;滑轮(组)的机械效率.【分析】由图可知,承担物重的绳子股数n=4,则s=4h.
(1)知道拉力大小,利用W总=Fs求出总功;
(2)利用s=4h求出物体上升高度,利用W有用=Gh求出使用滑轮组做的有用功;利用η=求出该滑轮组的机械效率;
(3)不计绳重和摩擦,知道物重和拉力大小,根据F=(G物+G动)求动滑轮重,并计算拉力大小;利用η=计算机械效率;【解答】解
(1)使用滑轮组做的总功W总=Fs=150N×2m=300J;
(2)由图可知,承担物重的绳子股数n=4,绳子自由端移动的距离s=4h,物体上升高度h=s=×2m=
0.5m,使用滑轮组做的有用功W有用=Gh=500N×
0.5m=250J;滑轮组的机械效率η=×100%=×100%≈
83.3%;
(3)不计绳重和摩擦力,由F=(G+G动)得,动滑轮重力G动=nF﹣G=4×150N﹣500N=100N;物重1000N时,拉力F′=(G′+G动)==275N,由η====得,机械效率η′=×100%=×100%≈
90.9%.答
(1)拉力F所做功为300J;
(2)滑轮组的机械效率为
83.3%;
(3)若提升重为1000N的物体,拉力为275N,滑轮组的机械效为
90.9%. xx年11月17日。