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第二讲 九年级下册物理 功、功率、机械效率

发布时间:2014-01-24 13:51:46  

第二讲 功、功率、机械效率(二)

考点一、机械效率

1.有用功、额外功和总功:

①有用功:对 叫有用功,一般情况下,对 ,W= 。 ②额外功:对 但又不得不做的功叫额外功,W= 、 。 ③总功: 与 之和,一般情况下, 做的功叫总功,

2.机械效率

①定义: 与 的比值,用希腊字母“η”表示。

②公式: ( ; ; ) 。 ③机械效率总是 ,因为 。

考点二、测滑轮组的机械效率

①实验原理: 。

②测量的物理量:物体的重 、上升的高度 、弹簧测力计的 、 向上移动的距离 。 ③实验的器材:钩码、铁架台、细线、滑轮、刻度尺、弹簧测力计。

④提高滑轮组机械效率的方法:

a.同一滑轮组,载重机械效率。

b.相同载重的情况下,动滑轮重力 ,机械效率 。

c.改进机械结构,在滑轮的转轴上加润滑油,以减小摩擦阻力,提高机械效率。

考点三、力学公式

典例分析:

考点一、功、功率、机械效率

【例1】 某型号挖掘机的质量3000kg,两履带与地面接触的总面积1.5m2。挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边,挖掘深度H=2m。(如图乙所示)(取g=10N/kg)求:(1)挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大?(2)挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边,对泥土做功多少?

(3)若发动机的总功率是20kw,挖泥过程中挖掘机的机械效率多大?

【练习1-1】一辆载重卡车连同货物一起的总质量m=4.5×10kg,在F=4.0×10N的牵引力作用下在平直公路上做匀速直线运动,lmin内行驶了900 m取g=10 N/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

【练习1-2】小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮组,将重为120N的物体匀速提高了4m,若机械效率为80%,不计绳重及摩擦,则每个滑轮重为 N.

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考点二、测机械效率

【例2】在 “探究动滑轮的机械效率”时,某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量,数据记录如下:

(1)完成表格中第3次数据(a)(b)(c)处的计算,填在下面的横线上: (a) ;(b) (c) .

(2)通过比较 两次实验数据(选填实验序号),可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重 (选填“有关” 或“无关”).

(3)小明认为“同一个机械,它的机械效率是一个定值”,通过比较

两次实验数据(选填实验序号),可知他的观点是 的(选填“正确” 或“错误”).

【练习2-1】如图21所示,在“测滑轮组机械效率”实验中,物体重为5.4N。 (1)实验时要竖直向上且__拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数如图中所示,是___N,则滑轮组的机械效率是 。 (2)若仅增加物体的重,该滑轮组的机械效率将____(选填“增大”、“减小”或“不变”)。(不计摩擦)

【练习2-2】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D点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在O点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;

第①次

第②次 图19

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”)。

考点三、综合

【例3】(2011 锦江区二诊)如图所示,金鹏同学为他的妈妈设计了一款颈椎拉伸器,左边滑轮下端由密度为3×103kg/m3的圆柱体合金块充当配重,它的底面积为5dm2,高为4dm。右边自由端安放颈圈套在患者的颈部。当颈部承受拉力为55N时,配重对地面的压强为p1,当颈部承受的拉力为105N时,配重对地面的压强为p2。已知p1:p2=2:1,妈妈重为600N,忽略绳重和摩擦,g=10N/kg,求:

⑴配重单独放置时对地面的压强; ⑵动滑轮的总质量;

⑶当配重与地面的压强为零时,妈妈们对地面的压力为多少?

【练习3-1】(2012高新区一诊) 如图是某科技小组设计的滑轮组模型装置.滑轮组由电动机提供动力,在实验室中小明和他的同学进行了如下实验:在底面积为300cm2

的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体,

铝块A完全浸没在液体中匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η1;铝块A全部露出液面后匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η2.已知铝块A的质量为2.7kg,铝块A离开液面前后,液体对容器底部的压强变化了400Pa,η1与η2之比为5:6,细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计,铝的密度为2.7×103kg/m3,g取10N/kg.求:

(1)铝块露出液面前电动机所提供的拉力F1;

(2)离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时,电动机所提供的拉力F2的功率.

【练习3-2】(2012七中)图7中的定滑轮重0.5N,物体A重6N.在2s的时间内,拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m,这个过程中,拉力F所做的额外功是0.36J.不计滑轮轴摩擦和绳重,以下计算结果正确的是( )

A.动滑轮和托板总重为0.3N B.滑轮组的机械效率约为78% C.拉力F做功的功率为1.08W D.天花板对定滑轮的拉力为1.1N

【例4】(2012成都)(6分)图27所示为小刚设计的滑轮组装置。其中滑块A置于表面

粗糙程度各处相同的水平面上,动滑轮重G=10 N, 重物B的重力GB可改变。右下表是小刚在某次使用该装置时记录的一些数据。若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,跨过滑轮的绳或竖直或水平,A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远。求:(1)在4~6 s内,水平绳对A的拉力做的功。

(2)在2~4 s内,重力GB做功的功率。(3)在0~2 s和2~4 s两段时间内, A受到的摩擦力大小。

【练习4-1】(2011成都)(6分)为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图24(甲)所示的滑轮组装置。当小明用图24(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图24(丙)和(丁)所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求:

(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。 (2)在1~2s内,拉力F做的功W。 (3)在0~1s内,重物对地面的压强p。

2.1.3.2.1.乙

图24 丁

A组

1.学习了功率的知识后,小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案,其中可行的是( )

①控制爬楼的时间相同,测量出各自的体重、爬上楼的高度,算出功率进行比较。

②控制爬楼的高度相同,测量出各自的体重、爬楼用的时间,算出功率进行比较。

③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度,算出功率进行比较。

A.只有① B.只有①② C.只有②③ D.①②③

2.举重是我国的优势体育项目。一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员,在挺举项目中用相同时间把同样重的杠钤举起,如果他们对杠钤所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式正确的是 ( )

A.W1=W2 P 1=P2 B.W1> W2 P 1>P2

C.W1> W2 P 1=P2 D.W1< W2 P 1<P2

3.(2011青羊)如图甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它沿水平木板匀速运动,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是( )

A.木块第1次受到的拉力较大;

B.木块两次受到的拉力和摩擦力均相等;

C.木块两次的动能一样多;

D.两次拉力对木块做的功一样多。

4.(2012高新)下列说法中正确的是( )

A.做功快的机械,其效率一定大; B.判断物体是否运动,不能选择运动的物体作为参照物;

C.人用水平方向的力推桌子,桌子没动是因为推力小于摩擦力;

D.竖直向上抛出的小球,上升时受到的合力大于下降时受到的合力。

5.(2011上海市)如图5所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有甲、乙两种液体,两液面相平且甲的质量大于乙的质量。若在两容器中分别加入原有液体后,液面仍保持相

平.则此时液体对各自容器底部的压强PA、PB的压力FA、FB的关系是( )A.PA<PB FA=FB B.PA<PB FA>FB

C.PA>PB FA=FBD.PA>PB FA>FB

6.一人站在电梯上随电梯一起匀速上升,如图1所示,则关于人的受力分析的下

列叙述正确的是( )

A.人受到重力,竖直向上的弹力以及水平向右的摩擦力

B.人受到重力,竖直向上的弹力以及水平向左的摩擦力

C.人受到重力,竖直向上的弹力

D.人受到重力,竖直向上的弹力,电梯对人斜向上与速度方向一致的推力

7.用如图所示的滑轮组,将重为10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升,拉力F=6N,拉力的功率为 W,滑轮组的机械效率 ,若不计绳重及摩擦,动滑轮的重力为 N。

8.在影响机械效率的许多因素中,摩擦是一个重要因素。小丽将“探究摩擦力大小与什么因

素有关”的实验与“探究斜面的机械效率”的实验相结合,进一步探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的图5

关系。实验装置如图14所示。

(1)请将下列实验步骤中的空白补充完整。 实验步骤:

①用弹簧测力计测出木块的________。

②用弹簧测力计匀速拉动木块沿斜面向上运动,读出弹簧测力计示数。

③用刻度尺分别测出木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h。 ④记录实验数据并填入表3中。

⑤保持斜面的________定,将棉布铺在木板上,重复上述步骤。

(2)该实验中采用了__的研究方法。 (3)计算斜面表面为棉布时的机械效率:________%。

(4)分析实验数据可以得出实验结论:。 9.如图是小松同学测定滑轮组机械效率的实验装置,小松同学实验中测量的有关数据如下 表所示:

图20

⑴请你根据表中数据在图20中画出实验时滑轮组的绕线情况,并填好表中的空格。

⑵若提升的钩码重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 ⑶小松在实验过程中,应当

向下拉动弹簧测力计,才能通过弹簧测力计准确读出拉力的大小。

10.图8是提升货物的某升降机示意图。货厢内所装货物的重力是6000 N,货厢的重力是2000 N。若不计钢丝绳和动滑轮的重力,不计摩擦。试求:

(1)在匀速提升中,若货物与货厢底部的接触面积是2 m,则货物对货厢底部的压强是多少?

(2)在匀速提升中,钢丝绳上的拉力是多少?

(3)若升降机在30s 内将货厢和货物匀速提升6 m,则钢丝绳自由端拉力的功率是多少?

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B 卷(共20 分)

一、选择题(每题2分,共10分。有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有二个选项符合题目要求,全部选对的得2分,选对但不全的得1分,有选错或者不答的得0分)

1.如图l所示的电路图,闭合开关后,在滑动变阻器的滑片P从a端向b端

滑动的过程中(设灯泡工作时电阻不随温度变化)( )

A.电路的总电阻逐渐变大 B.通过乙灯的电流逐渐变大 C.滑动变阻器两端的电压逐渐变小 D.甲灯逐渐变亮

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2.小明全家要外出旅游半个月,为保持家里的盆景有较充足的水分,小明用瓶子装了一些水倒放在盆景的水槽中,如图2所示。则在水槽内水面降到恰好与瓶口相平位置的过程中,下列说法不正确的是(设外界大气压保持不变)( )

A.瓶内气体压强逐渐变小

B.水槽内的水对水槽底部的压强逐渐变小

C.桌面受到的压力保持不变

D.瓶内、外水面的高度差逐渐变大

3.(2012高新)如图20所示,重物A放在水平地面上,定滑轮B固定在天花板上的0点,重物A所受重力为GA,定滑轮B所受总重力为G定。在绳子的自由端施加竖直向上的拉力为F1时,重物A对地面的压力为FA,重物A所受支持力为NA,此时整个装置处于静止平衡状态,不计绳重及滑轮摩擦。下

列说法正确的是( )

A.F1与GA是一对相互作用力;

B.FA大小等于GA与F1之差;

C.GA和NA是一对平衡力;

D.天花板上的O点受到的向下拉力大小等于2F1+ G定。

4.(2011武侯)一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上,他使用了如图所示的装置

进行升降。已知吊篮的质量为m1,建筑材料的质量为m2,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.mg 2′100%; 2F B.m2gh (m1+m2)g′100%; 2F

C.(m1+m2)gh m2g′100%; 2F D.(m1+m2)gh (m1+m2)g′100%。 2F

5.下列关于运动和力的说法中正确的是( )

A.将铁锤柄在石墩上撞击几下,松动的锤头就紧套在锤柄上,这是利用了锤柄的惯性

B.竖直向上抛出后的排球,在空中向上运动的过程中受到的合力方向向上

C.踢出去的足球还能在水平地面上继续运动,是因为足球受到惯性的作用

D.物体的运动状态发生改变,该物体一定受到力的作用

二、综合题

6.(2012武侯一诊)光电鼠抹在电脑中应用非常广泛,其原理就是利用发光二极管照射移动表面 (如图18所示),并被反射回鼠标的感光器件中(相当于光屏),用以记录移动动作,以此来捕捉移动位置的不同画面。当鼠标移动时,感应器件会连续拍摄鼠标垫表面所成的像,并利用数字信号处理来比较各个影像,以决定移动的距离和方向。产生的结果会传回计算机,而屏幕上的光标会棍振这些结果来移动,图中感光器件、透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。

⑴.当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫(反光底部)上时会发生

__________(填"镜面反射"或"漫反射" )。

⑵.当鼠标平放在鼠标垫(反光底部)上,成像透镜到鼠标垫距离7mm ,感

光器件矩成像透镜3mm,则在感光器件上成__________(选填"缩小的实像

"或"放大的虚像") 。

⑶.将鼠标离开鼠标势(反光底部)一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,是因为像成在感光器件的________(选填"上方"或"下方")。

⑷.鼠标中的光学透镜是_________(选填"凸透镜"或"凹透镜")。

7.(2011青羊)B是一可导电的轻质弹簧,如图所示接入电路中,一端通过绝缘绳固定在地面上,另一端与滑片P相连;一人站在地面上拉住与杠杆H端相连的细绳。已知电源电压为8V,灯泡标有“6V 3W”字样,人的质量为50kg,人与地面接触面积为50cm2,EO:HO=2:5。人对绳子拉力最小时,电流表示数为I1,且滑片刚好位于滑动变阻器的a端;人对绳子拉力最大时,电流表示数为I2,且I1:I2=2:1,滑动变阻器的阻值与弹簧所受拉力的关系如下表所示:

不计杠杆、弹簧、滑片、细绳的重力,不计摩擦,不计弹簧电阻。整套装置始终处于平衡状态,物体A始终不离开地面。灯泡电阻不变,且不会被烧坏。

g=10N/kg。求:

⑴.人的拉力最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少?

⑵.人的拉力最大时,人对地面的压强是多少?

⑶.当灯泡正常发光时,物体A对地面的压力是多少?

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