2013中考物理复习机械效率探究题析
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等了好长时间中考试题终于下来了,在下来的第一时间给大家做一个总结,同时也是我对初中物理的一个告别吧!以后要去教高中了.不过我依然会关注初中物理的,和大家一起加油! 今年的中考试题相对于去年来说难度是有些降低的,不过作为一次毕业生考试当然也不简单,考试内容和结构基本上不变.创新题不算多,一套规规矩矩的试题.相对今年高考题的变化来说大家幸运多了!不过提醒下一届的学生,对于刚刚教程改革的你们,明年的试题非常有可能有极大的变动!好了废话不多说,直接看看今年的道题吧!2013年山西中考物理试题分析1、下列数据最接近实际的是( )A .教室的高约6mB .家用电冰箱正常工作电流约10AC .洗热水澡时的水温约42℃D .中学生在体测中跑完1000m 用时2min这道题是对生活常识的考查,随着试题的更新,这种题的难度会越来越不好做,但是解题思路是不变的!这种题主要考擦学生的常识,单位变换和简单的估算能力.A 答案是对常识的考擦,我们知道一层楼的高度是三米,那么答案显然是错误的,B 答案就需要简单的估算能力了,我们知道的常识是电冰箱的功率大约在1000w 左右,那么选择的公式当然是I=Uw 带入就可以求出电流越为5A 左右,当然在计算时U 不必用220V 来计算,直接用200V 来估算就好了,这样在考试中可以节约大量的时间.C 答案是常识了比37摄氏度高一些就好.D 答案也是简单的估算,根据V=ts 可计算V=1000m ÷120s ≈1000m ÷100s=10m/s,显然不对,你能一秒跑十米啊?答案C2、下列有关声现象的说法正确的是( )A .只要物体振动人们就能听到声音B .利用超声波可以测出地球离月球的距离C .“闻其声,知其人”是根据音色来辨别的D.学校周围禁止机动车鸣笛是在传播过程中减弱噪声这是声的考查.主要考察基本知识的掌握熟练程度.基础差不多的学生很容易能够做出来.难度较低.A考查听到声音的三个条件,振动,传播和健全的耳朵,显然选项只具备第一个条件,条件不足B考查声音传播的条件,声音的传播需要介质,地球和月球之间真空,不满足C考查声音的三个特性,音调,音色,响度.“闻其声,知其人”是对音色的考查D考查防止噪声的三个方面,学校周围禁止机动车鸣笛是从声源处防止噪声.答案C3、图1是内燃机的某冲程工作示意图,以下改变内能方式与此相同的是( )A.烤火取暖 B.搓手取暖 C.向手“呵气”取暖 D.用热水袋取暖综合考查题,结合内燃机考查改变内能的两种方式,要想作对这道题必须知道内燃机的四个冲程的工作原理和改变内能的两个方式:做功和热传递先说一说传统的解题思路:根据图一可以知道这是压缩冲程,是将空气和汽油压缩的过程,这一过程中活塞对气体压缩做功来增加气体的内能,选项中A,C,D是通过热传递来改变内能,只有B是通过做功来改变物体的内能.如果你忘记了内燃机的工作原理,或者说你就没学会这方面的知识,怎么办?...........蒙!是的,你没看错,需要你蒙的能力!蒙的解题思路:阅读题干,问的是改变内能方式,观察选项,A,C,D是通过热传递来改变内能,只有B是通过做功来改变物体的内能.那么你会蒙哪个选项?????答案B4、如图2所示,将鸡蛋下的硬纸片用手指突然弹出,下列描述错误的是( )A.鸡蛋下落过程中重力势能转化为动能B.纸片飞出说明力可以改变物体的运动状态C.弹纸片时手指感到疼说明力的作用是相互的D.鸡蛋受到惯性作用落入杯中这是一道考查力的作用效果,机械能转化,相互作用力和惯性的综合试题,难度较小,主要看你能不能看见题干中的选着错误选项这几个字.A考查机械能的转化,下落过程中随着鸡蛋下落,鸡蛋的高度降低,重力势能减小,速度增加,动能变大,所以重力势能转化为动能.B纸片由静止变为运动是由于手给了它力的作用,说明力可以改变物体的运动状态C弹纸片时手指感到疼说明力的作用是相互的.................不解释D鸡蛋受到重力的作用落入杯中,不是受到惯性落入杯中.用你那聪明的大脑想一想,惯性是保持物体运动状态的,那么鸡蛋以前是静止的,由于惯性鸡蛋在纸片弹出后由于惯性的话还应该静止才对,怎么会下落??????这就从反面的角度证明了这种说法是错误的!答案D5、生活中许多物品都用到了物理知识,下列对应关系正确的是( )该题主要考查压强和简单机械以及声的应用,难度不大A喷雾器利用的是气体压强,怎么会和联通器联系起来B这个选项可能有人会选择,那你就有在以后克服你的惯性思维了,看清题,那是粘贴式的挂钩,不要一看见挂钩就是吸盘那种的!!C也需要你认真读题,b超是超声波不是电磁波!!!D这个选项很明显利用的是滑轮组,很容易选出来答案D6、下列词语中涉及的光现象与“小孔成像”形成原因相同的是:( )A.凿壁偷光 B.海市蜃楼 c.猴子捞月 D.杯弓蛇影光现象,很传统的题型,学过光的一定会作对根据题干中的“小孔成像”可以知道考查的是光在同种均匀介质中沿直线传播A光在同种均匀介质中沿直线传播B光的折射C光的反射D光的反射其他不解释答案A7、小明小组利用如图4所示装置探究“杠杆平衡条件”时,在杠杆两侧挂上不同个数的钩码,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,这样三次实验后得出结论:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。
知识点:机械效率的概念及简单计算 共40页2009年14.(09·包头)(多选题)用图6所示的滑轮组将重10N 的物体匀速提升0.1m ,所用时间为2s ,作用在绳子末端的拉力F 为6N(不计绳重和绳与滑轮间的磨擦),下列计算结果正确的是 A.所做的有用功为1J B.动滑轮自重0.2N C.拉力F做功的功率为0.3W D.该滑轮组的机械效率为83.3% 答案:A D12.(09·齐齐哈尔)如图所示,不计绳重和摩擦,拉力F 是125N,在10s内将重物匀速提升2m ,此时滑轮组的机械效率是80%,则下列说法正确的是 A .动滑轮重是50N B .物体重是375N C .拉力F 的功率是25W D .拉力F 做的功是750J 答案:D9.(09·海南)如图所示,建筑工人用动滑轮把重为600N 的物体匀速提升3m ,人所用的拉力F 为400N ,则利用动滑轮提升重物时的机械效率是 A .75% B .100% C .67% D .33% 答案:A21. (09·来宾)一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上,他使用了如图9所示的装置进行升降,已知吊篮的质量为m 1,建筑材料的质量为m 2,人对绳的拉力为F ,吊篮在拉力作用下匀速上升了h ,那么有用功和滑轮组的机械效率分别为( ) A.m 2ghFg m 22×100% B .m 2gh F gm m 2)(21+×100%C .(m 1+m 2)gh Fg m 22×100% D .(m 1+m 2gh F gm m 2)(21+×100%答案:A13.(09·深圳)图2是利用某滑轮组提升货物的示意图。
已知货物G的重力是12N,被匀速提升0.2m,绳子自由端所施力F为5N,则以下说法不正确...的是A. 货物G所受的拉力与其重力是一对平衡力B. 有用功是1JC. 力F做的总功是3JD. 滑轮组的机械效率为80%答案:B(09山西).斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是_________J,斜面的机械效率是_________。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m ,用时3 s ,工人的拉力为50 N ,工人质量为50kg (物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v 1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知1243ηη=∶∶(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g 取10 N/kg ) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮,工人对地面的压力为F 2.则( )A .v 1=1 m/sB .η1=62.5%。
C .F 2 =525 ND .F 浮=120 N【答案】C【解析】【分析】【详解】A .物体下降速度为 3m =1m/s 3sh v t == 因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为441m/s 4m/s v v ==⨯=1物故A 不符合题意;B .已知物体下降的距离为3 m ,因为有4段绳子,所以绳子运动距离443m 12m s h ==⨯=放绳子的做的有用功160N 3m 480J W Gh ==⨯=有用放绳子的做的总功50N 12m 600J W Fs ==⨯=总滑轮组的效率1480J 100%100%80%600JW W η=⨯=⨯=有用总 故B 不符合题意;CD .物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由(1)F G G n =+动可得,动滑轮重力4450N 160N 40N G F G =-=⨯-=动已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为213380%60%44ηη==⨯=物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率 260%40NW F h F W F h G h F η'===='++有用拉物拉物总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ;物体的重力为160N ,根据公式可得==160N-60N=100N F G F -浮拉物 故D 不符合题意;完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得4F F G =+绳拉物动则人对绳子的拉力1160N 40N)25N 44()(F F G =+=+=绳拉物动 因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N ;人的重力为50kg 10N/kg 500N G m g ==⨯=人人对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力500N+25N=525N F G F =+=人绳支因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N ,故C 符合题意。
功和机械效率专题一、功:1、力学里所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
巩固:☆某同学踢足球,球离脚后飞出10m远,足球飞出10m的过程中人不做功。
(原因是足球靠惯性飞出)。
3、力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式:W=FS4、功的单位:焦耳,1J= 1N·m 把一个鸡蛋举高1m ,做的功大约是0.5 J 。
5、应用功的公式注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。
③功的单位“焦”(牛·米= 焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。
二、功的原理:1、内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。
2、说明:(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对重物所做的功(Gh)3、应用:斜面①理想斜面:斜面光滑②理想斜面遵从功的原理;③理想斜面公式:FL=Gh 其中:F:沿斜面方向的推力;L:斜面长;G:物重;h:斜面高度。
如果斜面与物体间的摩擦为f ,则:FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。
三、机械效率:1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总斜面:W有用= Gh2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功公式:W额= W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)斜面:W额=f L3、总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功公式:W总=W有用+W额=FS= W有用/η斜面:W总= fL+Gh=FL4、机械效率:①定义:有用功跟总功的比值。
初三物理机械效率试题答案及解析1. 起重机在20s 内把重物匀速提到楼顶,起重机所做的总功是4×104J ,额外功是1.6×104J ,则起重机的总功率是 W ,机械效率是 . 【答案】2000 60% 【解析】起重机总功率;机械效率是.【考点】功率的计算;功的计算;机械效率的计算.2. 如图甲所示,用弹簧秤将重为3.9N 的物块从斜面的底端匀速拉至顶端,则物块所受拉力为 N ,已知斜面的高为2m ,长为4m ,则拉力做功为 J ,斜面的机械效率为 .若用图乙所示装置匀速提升该重物上升0.5m ,当其机械效率与斜面相同时,竖直向上的拉力为 N ,该过程所做的额外功为 J .【答案】2.6 10.4 75℅ 1.73(或1.7) 0.65【解析】在斜面中,拉力做功是总功,克服物重做功是有用功,克服物体与斜面的摩擦做功是额外功。
拉力做的总功为W 总=FS=2.6N×4m=10.4J 。
克服物重做的有用功为W 有用=Gh=3.9N×2m=7.8N 。
斜面的机械效率为。
若使用滑轮组提升物体时,拉力利用滑轮组做的总功为W 总’=F’s’=1.73N×0.5m×3=2.6J 额外功为W 额外= W 总’×(1-η)=2.6J×(1-75%)=0.65J 【考点】斜面的功与机械效率的计算。
3. (6分)中国移动重庆公司的抢险队作为第一支到达灾区的移动通信抢险队,队员们用鲜血和生命架起了一条条抗震救灾无形的生命线,为抗震救灾提供了强有力的通信保障。
如图15所示,在通讯线路的抢修现场,起重机正将一箱箱设备吊装到3m 高的施工台上。
其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的。
若每箱设备均重4000N ,施工台距离地面的高度为3m 。
如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时,动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N ,在忽略钢绳重和摩擦的情况下。
(1)起重机提升一箱设备时,对箱子做的有用功是多少? (2)动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大?(3)在安全操作的前提下,为了节省时间,加快施工进度,起重机同时将两箱设备以0.1m/s 的速度匀速提升到施工台。
2013年全国物理中考真题分类汇编-----机械效率选择题、填空题、实验探究题(2013·庆阳)24.(4分)用如图所示器材测滑轮组的机械效率。
⑴在图上画出滑轮组最省力的绕线方式。
⑵安装好实验器材后,记下钩码和拴住弹簧测力计的线端原先的位置,⑶某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m,钩码重1.5N,其他被测和计算的数据如下表:上表中肯定错误的数据是。
⑷若用上述装置提起重1.5N的钩码,机械效率为ŋ1;提起重3N的钩码,机械效率为ŋ2,则ŋ1ŋ2(填“>”、“<”或“=”)答案:24.⑴图略⑵0.4 或0.24⑶<(2013·武汉)18.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体,拉力F的大小为30N。
若物体和地面之间的摩擦力大小为45N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为A.45N、50%B.45N、75%C.60N、50%D.60N、75%答案: B(2013·泰安)22.如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体重力为150 N.用滑轮组匀速将物体提升2m,所用拉力F为 N。
(2013· 安徽)19.某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验,先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G (如图甲),再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组,并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
(1)图甲中弹簧测力计的示数为 N.(2)图乙中,为了测量绳子自由端的拉力F ,A 同学认为应该在弹簧测力计静止时读数,B 同学认为应该在缓慢匀速提升时读数,正确的是 (选填“A ”或“B ”)同学的方法。
(3)按照正确的测量方法,测出的拉力F 与钩码所受重力G 的大小关系为 F (选填“>”“<”或“=”) 1G/3。
(4)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置,是为了 答案:19 (1)2.0 (2)B (3)>(4)测量钩码和弹簧测力计移动的距离,从而计算有用功和总功(2013· 菏泽)7.甲乙两个滑轮组如图4所示,其中的每一个滑轮都相同,用它们分别将重物G 1、G 2提高相同的高度,不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是( )A.若G 1 = G 2,拉力做的额外功相同B.若G 1 = G 2,拉力做的总功相同C.若G 1 = G 2,甲的机械效率大于乙的机械效率D.用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变 答案: C(2013· 乐山)15. 如图所示,不计摩擦,把重G =16N 的物体匀速提起所用的拉力F =10N ,则关于该动滑轮的说法中错误..的是 A .动滑轮重4N B .使该用动滑轮要费距离图 4甲 乙C.该动滑轮的机械效率为80%D.提升物体的速度越快,机械效率越高答案:D(2013·苏州)28.(6分)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想,小组将对猜想进行验证.(1)如果影响机械效率的因素有多个,要研究机械效率与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法在科学探究中被称作▲.(2)下列A、B是同学提出的两个猜想:猜想A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;猜想B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关.(3)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验.(a)按图▲滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想A的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小▲(相等/不相等),则可初步判断猜想A是错误的;(b)按图▲滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想B是▲(正确/错误)的.(4)接着,小组进行了实验验证.答案:28.(1)控制变量法(3)(a)1、3或2、4相等(b)1、2或者3、4正确(2013·泰州)40.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_▲_。
专题11机械效率的计算机械效率是初中物理力学中重要的知识点,是中考中必考的知识点之一。
机械效率知识综合性强,学生考试中普遍感觉较难,很多学生往往是机械的模仿,一味的套公式,不理解公式成立的条件,出错率偏高。
一、机械效率1、三功——有用功、额外功、总功2、机械效率(1)定义:物理学中,把有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示。
(2)公式:100%W W η=⨯有用总(3)提高机械效率的方法:增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改进结构等。
注意:机械效率是一个比值,通常用百分数表示,由于有用功总小于总功,故机械效率总小于1;机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。
二、滑轮组机械效率的计算:(物体匀速运动)当滑轮组竖放使用时,克服物体重力做有用功,所以有用功是W 有用=Gh,总功W 总=Fs,额外功W 额=W 总-W 有=Fs -Gh,机械效率100%=100%W GhW Fsη=⨯⨯有用总(任何情况下都适用); 如果不计绳重和摩擦,额外功W 额=G 动h,机械效率100%=100%W GhW Gh G hη=⨯⨯+有用总动=100%GG G ⨯+动(不考虑绳子和摩擦的情况下适用)。
当滑轮组横放使用时,克服摩擦力做有用功,所以有用功是W有用=fs 物,总功W 总=Fs 绳,额外功W 额=W 总-W 有=Fs 绳-fh,机械效率100%=100%W fsW Fs η=⨯⨯有用物绳总,此时与物体重力无关,绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为s 绳=ns 物。
注意:(1)当用竖放滑轮组提水中物体时,克服的不再是物体的重力,而是G-F 浮,在计算机械效率时,只有将G 换成G-F 浮即可。
(2)由于物体和绳端同时运动,将s=nh 或s 绳=ns 物两边同时除以时间t,所以得v 绳=nv物。
尤其在计算拉力的功率选用P=Fv 计算时,一定要用v 绳,不要用v 物。
(3)滑轮组机械效率的高低与提升物体的重力、动滑轮的重力有关,与绳子股数、提升高度无关。
初三物理机械效率试题答案及解析1.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()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【答案】C【解析】滑轮组可以用来省力,但要费距离。
滑轮组使用拉力的大小与动滑轮上绳子的段数有关,动滑轮上的绳子段数越多,越省力。
甲中动滑轮上有2段绳子,而乙滑轮组的动滑轮上有3段绳子,所以乙图更省力。
滑轮组的机械效率有关与物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关,本题中不计绳重和摩擦,提起的物重也相同,动滑轮重也相同,所以它们的机械效率一样大。
【考点】滑轮组的使用特点及机械效率2.用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体G,所用拉力F为300N,将重物提升3m所用的时间为10s.求:(1)拉力所做的有用功 J;(2)拉力的功率 W;(3)滑轮组的机械效率.【答案】1440J 180W 80%=Gh=480N×3m=1440J(2)观察图片,与动滑轮相连的绳子段数为2根,读【解析】(1)W有用题知重物被提升3m,所以绳子自由端移动的距离为s=nh=2×3m=6m,所以=Fs=300N×6m=1800J,,(3)W总【考点】有用功、总功、功率、机械效率概念与计算。
3.建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m.所用的手拉力为300N.则该工人所做的有用功为 J,总功为 J,该滑轮组的机械效率是(保留三位有效数字).若用该装置提升500N的重物,此时滑轮组的机械教率将(填“变大”、“变小”或“不变”).【答案】1200 1800 66.7% 变大【解析】观察图片可知,有2段绳子承担物重,重物提升h=3m ,绳子末端移动距离s=2h=2×3m=6m ,拉力做的有用功: W 有用=Gh=400N×3m=1200J ;拉力做的总功: W 总=Fs=300N×6m=1800J .滑轮组的机械效率:当提升重物的重力增加,做的有用功就变大,而额外功几乎不变,所以机械效率变大. 【考点】滑轮组的机械效率4. 某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率,记录数据如下表:试验序号钩码g/N钩码上升的高绳端的拉力/N 绳端移动的距机械功率(1)实验时,应沿竖直方向 拉动弹簧测力计.(2)第②次实验中,拉力做的总功是 J ,滑轮组做的有用功是 J ,滑轮组的机械效率= %(结果保留一位小数).【答案】(1)匀速;(2)0.72;0.6;83.3【解析】(1)匀速拉动弹簧测力计时,整个系统处于平衡状态,且弹簧秤示数稳定,便于读数;(2)【考点】机械效率5. 如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼,用甲滑轮所做的总功为W 1,机械效率为η1;用乙滑轮所做的总功为W 2,机械效率为η2.若不计绳重与摩擦,则A .W 1 = W 2,η1 =η2B .W 1 <W 2,η1>η2C .W 1 < W 2,η1 <η2D .W 1 > W 2,η1 <η2【答案】B【解析】本题中提升同一袋沙子到二楼,克服沙子重力做的有用功相同。
2013中考物理复习备考专题--机械效率探究题析
一、探究杠杆的机械效率
例1某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A.B两点上升的高度为h1.h2
回答下列问题:
(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________。
(用已知或测量的物理量符号表示)
(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
解析:(1)杠杆的机械效率:。
(2)如果没有额外功,则机械的效率为100%。
所以在有用功一定时,额外功的大小决定了机械效率大小。
本题中,提升的钩码的同时,我们不得不提升杠杆,提升杠杆做的功就是额外功,因此杠杆自身的重力是影响杠杆机械效率的主要因素。
(3)由题意知,将钩码提升相同的高度,做的有用功不变。
O、B位置不变,只将钩码的悬挂点由A移至C,将使拉力变大,同时拉力上升的距离将变小(由于C比A离支点O远,所以将钩码提升相同的高度,拉力上升的高度将变小),这样无法判断总功的变化,因而无法判断杠杆机械效率的变化。
我们换一种思路:总功等于有用功与额外功之和,有用功不变,只要判断额外功的变化即可。
题目中告诉我们,O、B位置不变,由于C比A离支点O远,所以将钩码提升相同的高度,杠杆重心升高的高度将变小,即额外功变小,由公式
可知,在一定时,W额外越小,机械效率越大。
答案:(1)(2)杠杆自身的重力(3)变大反思:机械效率具有“可变性”。
由
可知,如果该机械的额外功(W额外)一定,有用功()越大,机械效率越大。
因此,
增加物重能增大机械效率。
由上面的公式还可以知道:当有用功一定时,额外功越小,则机械功率越大。
因此设法减小额外功可以提高机械功率。
如减轻机械本身的重量,加润滑油以减少摩擦,都可以不同程度地减少额外功,提高机械效率。
二、探究滑轮组的机械效率
例2在“探究有哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中,某小组利用图2所示装置测得了四组数据,如下表所示。
(1)前三次实验中,第次实验数据明显出现错误,应当剔除。
(2)第四次实验中,有用功是 J,总功是 J,滑轮组的机械效率为。
(3)根据以上信息,请判断:该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与是否有
关。
解析:(1)要发现实验数据中的错误,首先要观察数据中的相同和不同,找出数据变化的规律。
可以看出,弹簧测力计移动的距离随钩码上升的高度而变化,而且弹簧测力计移动的距离是钩码上升高度的三倍,只有第三次数据例外。
观察图2,吊起动滑轮绳子的股数是3,故弹簧测力计移动的距离应该是钩码上升高度的3倍,这也能说明第三次实验数据出现错误。
(2)第四次实验中,
滑轮组的机械效率
(3)观察四次实验的数据可以看出,实验保持钩码重不变,而改变了钩码上升的高度,所以实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与钩码上升的高度是否有关。
反思:滑轮组中,吊起动滑轮绳子的股数n是一个非常重要的数据。
这里有三个常用关系式:
(s是弹簧测力计移动的距离,h是钩码上升高度)
(不考虑绳重和摩擦)
(不用刻度尺测距离也能计算机械效率)
三、探究斜面的机械效率
例3在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关?小华提出了以下的猜想:
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关。
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
小华同学为了证实自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图3所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:
(1)在实验操作过程中,应沿斜面向上________拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向_________移动(填“左”或“右”)。
(2)根据表格中数据,第①次实验斜面的机械效率为_______%,第②次实验中总功为______J。
(3)通过对比实验①、②数据,可验证小华的猜想_________(填写字母);通过对比实验②、③数据,可以得出的探究结论是:__________________________。
(4)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与______(写出一个)有关。
解析:(1)必须使物体做匀速直线运动,物体受力才是平衡力,拉力才是一个确定的数值。
实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向左移动。
(2)根据机械效率的公式,容易计算第①次实验斜面的机械效率为60%。
(3)对比实验①、②,可以看出其它条件相同,只改变了物体的重力;再看数据,发现斜面的机械效率相同。
条件变了,而结果不变,说明结果与改变的条件无关,即斜面的机械效率与物体的重力无关.对比实验②、③,看出其它条件相同,只改变了斜面倾角;再看数据,发现斜面的机械效率不同,这说明结果与改变的条件有关,即斜面的机械效率与斜面倾角有关,而且斜面倾角越大,效率越高.(4)造成使用斜面存在额外功的原因是物体与斜面间有摩擦力,
接触面的粗糙程度影响摩擦力.
答案:(1)匀速左(2)60 3.0 (3)A 在其它条件相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高(或大);或在其它条件相同时,斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关.(4)物体或斜面的粗糙程度
反思:与斜面效率有关的公式:
;;;
根据,可知,利用这个式子可求物体与斜面间的摩擦力。