12.3 机械效率 实验和计算专训 2023-2024学年人教版物理八年级下册

12.3 机械效率实验和计算专训 2023-2024学年人教版物理八年级下学期 一、实验题 1.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。请回答下列问题: 实验次数 1 2 3 4 5 6 钩码重G/N 4 4 6 10 15 20 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 3.7 5.6 7.6 绳端移动的距离s/m 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3 机械效率 74.1% 62.5% 90.9% 89.3% 87.7% (1)实验时应竖直向上使钩码上升,在弹簧测力计处于 (静止、匀速上升)状态时读数。 (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)小组同学再次使用第1次实验中的装置做第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 = 。 (5)陈茗同学使用第1次实验中的装置做了第4、5、6次实验,发现滑轮组的机械效率在物重增加时反而降低了,请你分析其原因: 。 2.小华在测量滑轮组机械效率的实验中,所有装置如图所示,实验中每个钩码重2N,测得的数据如下表: 次数 钩码总重 G/N 钩码上升高度 h/m 测力计示数 F/N 测力计移动距离 s/m 机械效率 /% 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83 3 4 0.1 1.4 0.5 57 4 4 0.2 1.4 1.0 57 (1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数; (2)第1次实验测得的机械效率为 ;(结果保留两位有效数字) (3)分析表中数据可知:第2次实验是用 图做的(选填“a”、“b”或“c”);如果不考虑绳重及摩擦,第4次实验所用的动滑轮重应为 N; (4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率 ; (5)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。 3.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙所示,实验数据记录如下: (1)测量滑轮组机械效率的原理是 ;实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计,使物体升高; (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N,表格中②处数据应为 %; (3)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。 实验次数 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率 1 3 0.1 2.0 0.3 50% 2 6 0.1 ① 0.3 ② 4.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 N,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 %。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因: ; (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。 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力 F/N 测力计移动距离s/m 机械效率 /% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.10 1.2 0.20 83.3 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: ;理由是 。 5.小洋和小红在测滑轮组机械效率的实验中,一起组装了如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置. (1)实验时,小红应 向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N;同时小洋用刻度尺测出钩码升高的高度为0.1m,以上测量准确无误,其它被测物理量和计算的数据如下表所示: (2)小洋和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出了错误,请你帮他们找出原因: . (3)该滑轮组的机械效率实际为 . (4)若提升的钩码重增加到6N,则其机械效率将 (选填增大、减小或不变). (5)通过分析,可知对滑轮组机械效率产生影响的主要因素有 ; 6.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小红沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,实验中测得的相关数据如下表中所示。 次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率 1 2 0.1 0.9 0.3 74% 2 4 0.1 1.6 0.3 83% 3 6 0.1 2.3 0.3 (1)分析表中的数据可知,小红测的是 (选填“甲”或“乙”)滑轮组的机械效率,第3次实验的机械效率为 (结果保留整数)。 (2)分析表中数据还可得出结论:使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率 。小红所用的滑轮组,其动滑轮重一定小于 N。 7.为了验证在忽略绳子重力和摩擦的情况下,滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度有关。小美的实验步骤如下: A.用弹簧测力计测量钩码所受的重力并填入表格; B.按图安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置; C.竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计并读出拉力的值,用刻度尺测出钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离,将这三个量填入表格; D.算出有用功、总功、机械效率并填入表格; E.改变钩码上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据。 请根据以上实验完成下列问题: (1)小美在实验过程中存在的问题 。 (2)请你针对小美实验过程中存在的问题,写出改正措施 。 (3)从理论上分析说明滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度的关系 。 8.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竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计,使杠杆缓慢匀速上升(保持O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)本次实验中,若提升的钩码重力一定,不计装置的摩擦,则影响杠杆机械效率的主要因素是 ; (2)该杠杆机械效率的表达式是 ;(用题中给出的字母表示) (3)若将钩码的悬挂点由A移至C,而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”)。请简要说明理由: 。 二、计算题 9.用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重30N、货物重360N,货物上升3m,上升速度是0.3m/s,拉力F的功率是180W(不计绳重).求: (1)做的有用功为多少? (2)拉力F做的功为多少? (3)克服摩擦所做的功为多少? 10.用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重10N、货物重240N,货物上升2m,上升速度是0.2m/s,拉力F的功率是60W(不计绳重)。求: (1)做的有用功为多少? (2)该滑轮组的机械效率是多少? (3)克服摩擦所做的功为多少? 11.如图所示,工人利用斜面将箱子匀速推到车上。已知斜面长3m,高1m,工人用400N沿斜面方向的力推箱子,箱子重为900N。在此过程中,求: (1)推力所做的功; (2)斜面的机械效率; (3)箱子受到的摩擦力。 12.玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃,如图甲所示,先将6个吸盘压在玻璃上,然后启动抽气机抽出吸盘内空气使吸盘内的气压减小,在大气压作用下吸盘将玻璃“吸住”,再通过电动机牵引滑轮组自由端的绳子就可以将玻璃吊起。图乙为“低压吸盘吊车”的结构示意图,若吸盘及支架的总质量为45kg,每个滑轮的质量为15kg,不计抽气管和绳重,不计绳子与滑轮的摩擦,在某次吊装过程中,吊车将一块重为90kg的玻璃以的速度吊高2m。求: (1)本次吊装过程中所做的有用功; (2)本次吊装过程中,电动机对绳子自由端的拉力及做功的功率; (3)本次吊装过程中,该装置的机械效率。 13.如图所示,斜面长s=5m,高h=3m,小明用沿斜面方向的推力F,历时10s将重100N的物体由斜面底端匀速推到顶端,运动过程中物体受到斜面的摩擦力为20N。求: (1)有用功; (2)推力F的功率; (3)斜面的机械效率。 14.利用如图所示的轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N,边长为10cm的正方体物体.拉力F的大小为30N,物体在水平地面上匀速直线运动时受到地面对它的摩擦力为45N.求: (1)A处拉力大小; (2)正方体物体对地面的压强; (3)滑轮组的机械效率. 15.用如图所示的滑轮组提升物体A,在匀速竖直提升物体A的过程中,卷扬机加在绳子端竖直向下的拉力F为300N,物体A上升的速度A为0.1m/s,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和滑轮与轴的摩擦. 求: (1)拉力F做功的功率P; (2)物体A所受的重力GA; 16.如图所示,用400N的拉力将重为900N的物体匀速提升了3m,所用时间为10s。已知每个滑轮重100N,求: (1)拉力做功和功率; (2)滑轮组的机械效率; (3)克服绳重和摩擦所做的功。 17.如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图,已知井深 12m,物体质量为600千克,汽车匀速拉绳子时的拉力2200N,(g=10N/kg)。求: (1)将物体从井底拉至井口的过程中,所做的有用功; (2)若汽车的速度为 3m/s,则汽车拉绳子的拉力做功的功率; (3)该滑轮组的机械效率?(保留一位小数) 18.一名体重为500N、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上,要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。 求:(1)他站在地面上时对地面的压强多大? (2)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%,拉力的功率多大? 试卷第1页,共3页 试卷第1页,共3页 学科网(北京)股份有限公司 参考答案: 1. 匀速上升 乙 越低 0.3 83.3% 绳子与滑轮的摩擦增大,额外功增多 2. 匀速 74% b 3 增加物重 越低 无关 3. 匀速 3.2 62.5% 不变 4. 0.5 66.7 摩擦 不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置,仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的 5. 竖直匀速 弹簧测力计移动的距离测量有误 80% 增大 物重 动滑轮重、绳与轮之间摩擦 6. 乙 87% 越高 0.7 7. 只完成了实验的一部分,遗漏了多次改变钩码重力的实验过程 改变钩码的重力,将钩码提升相同高度,读出弹簧测力计的示数,用刻度尺测出弹簧测力计移动的距离 8. 杠杆自身的重力 变大 9.(1)1080J、(2)1800J、(3)630J 10.(1)480J;(2)80%;(3)100J 11.(1)1200J;(2)75%;(3)100N 12.(1);(2),;(3) 13.(1)300J;(2)40W;(3)75% 14.(1) 45N (2) 3 104 Pa (3) 75% 15. 60W 480N 16.(1)3600J,360W;(2)75%;(3)600J 17.(1);(2);(3) 18.(1);(2)40W 答案第1页,共2页 答案第1页,共2页 学科网(北京)股份有限公司 $$