内容正文:
第2节 滑轮、滑轮组、斜面 机械效率
【基础作业】
1.战国时期的《荀子·宥坐》中有记载:“三尺之岸而虚车不能登也,百仞之山任负车登焉,何则?陵迟故也。”人们不能把空车举上三尺高的垂直堤岸,却能把满载的车推上百丈高山。这是因为登山路属于简单机械中的 ,为了更加省力,应把登山路的坡度修得更 (选填“大”或“小”)一些。
2.“物理之魅,理蕴物中”。如图所示,这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于 (填简单机械名称)模型,装置中轮轴B的作用是 (选填“省力”“省距离”或“省功”)。
3.如图所示的是输电线牵引装置,该装置左侧的滑轮是 (选填“定”或“动”)滑轮;若不计滑轮和绳自重及摩擦,要使输电线A端受到的拉力大小为1×104 N,则坠砣受到的总重力为 N。
4.如图所示,建筑工人用滑轮组竖直向上匀速提升建筑材料,下列措施中可以提高机械效率的是 ( )
A.减慢提升的速度
B.加快提升的速度
C.增加建筑材料的质量
D.加大提升的高度
5.下列关于力、功、功率、机械效率的说法正确的是 ( )
A.力越大,做功越多
B.做功越多,功率越大
C.功率越大,做功越快
D.功率越大,机械效率越高
【素养作业】
6.如图所示,利用滑轮组匀速拉动A物体,使它向右移动一段距离s,用最省力的绕线方式(图中未画出)。已知A物体重为G,拉动过程中绳a对物体的拉力为F1,滑轮组的绳端处所受人的拉力为F2,人的拉力做的功为 ,此过程滑轮组的机械效率是 。(用题中物理符号表示)
7.如图,为方便残疾人上下台阶,一些公共场所设计了专用通道(斜面)。沿通道上台阶和直接上台阶比较,可以 (选填“省力”“省距离”或“省功”)。若将重600 N的小车沿6 m长的斜面推上1.2 m高的平台,沿斜面所用的推力为150 N,在此过程中斜面的机械效率为 。
8.工人用如图所示的甲、乙两种滑轮把同样一袋沙提升相同的高度,已知沙和袋总重为100 N,滑轮重20 N(绳重和摩擦力不计),则下列说法正确的是 ( )
A.甲比乙更省力
B.甲做的总功比乙的多
C.甲做的有用功比乙的多
D.甲的机械效率比乙的高
9.如图所示,工人用滑轮组将重为200 N的货物10 s内匀速提升6 m,拉力为150 N。忽略绳重及摩擦,下列说法正确的是 ( )
A.绳子自由端移动的速度是1.8 m/s
B.该滑轮组的机械效率为80%
C.拉力做功的功率是180 W
D.提升质量不同的货物时,此滑轮组机械效率不变
10.小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示(分别用甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量),实验装置如图所示。
(1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计,使物体升高。小华同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”)。
(2)表格中,①②③三处的数据分别是 、 和 。
实验
次序
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
甲
4
①
2.7
0.2
74%
乙
4
0.1
1.8
0.3
74%
丙
8
0.1
3.1
0.3
86%
丁
8
0.1
2.5
②
③
(3)通过比较 (填实验次序)两次实验数据得出结论:使用相同滑轮组提升相同重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
(4)通过比较 (填实验次序)两次实验数据得出结论:用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(5)有的同学认为,要测量绕法确定的滑轮组的机械效率,钩码上升的高度和绳端移动距离 (选填“可以不测量”或“一定要测量”)。
(6)如果第4次试验中,小组同学将钩码提升0.1 m用时2 s,在此过程中拉力F做功的功率是 W。
(7)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中可以提高机械效率的是 。
A.增加物体提升的高度
B.加快提升物体的速度
C.减小动滑轮的重力
D.减小物体的重力
11.工人用沿斜面向上,大小为500 N的推力F,将质量为80 kg的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力F1使其沿水平台面匀速运动到C点;图乙为物体从A点经B点到达C点的s-t图像。(g取10 N/kg)求:
(1)水平推力做功的功率;
(2)斜面的机械效率;
(3)货物在斜面上受到的摩擦力大小。
【参考答案】
1.斜面 小
2.滑轮组 省力
3.定 5×103
4.C
5.C
6.3F2s ×100%
7.省力 80%
【解析】专用通道相当于斜面,而使用斜面可以省力,所以沿通道上台阶和直接上台阶相比较,可以省力,但要费距离,故不能省功;推力做的总功W总=Fs=150 N×6 m=900 J,推力克服小车重力做的有用功W有=Gh=600 N×1.2 m=720 J,斜面的机械效率η=×100%=×100%=80%。
8.D
9.C
10.(1)匀速 不正确
(2)0.1 0.4 80%
(3)甲、乙
(4)乙、丙
(5)可以不测量
(6)0.5
(7)C
11.解:(1)由图乙可知,货物在水平面上运动时间t=16 s-6 s=10 s时,运动的路程s=4.5 m-3 m=1.5 m,货物在水平面上运动的速度:
v===0.15 m/s
水平推力做功的功率:
P=F1v=100 N×0.15 m/s=15 W
(2)由图乙可知,斜面长sAB=3 m,在直角三角形中,30°角所对的斜面高等于斜面长的,则h= sAB=×3 m=1.5 m,在斜面上推力做的总功:
W总=FsAB=500 N×3 m=1 500 J
推力做的有用功:
W有=Gh=mgh=80 kg×10 N/kg×1.5 m=1 200 J
斜面的机械效率:
η=×100%=×100%=80%
(3)克服斜面对物体摩擦力所做的额外功:
W额=W总-W有=1 500 J-1 200 J=300 J
则货物在斜面上受的摩擦力:
f===100 N
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