内容正文:
《暑假预习》
每日★一练
第7天 机械效率
知识梳理
1. 有用功、额外功和总功
(1)有用功:指利用机械做功过程中必须要做的功,用_________表示。
(2)额外功:指利用机械时,人们不得不额外做的功,用_________表示。
(3)总功:动力对机械所做的功,用_________表示。有用功、额外功、总功三者之间的关系是____________。
2. 机械效率
(1)机械效率的定义:有用功在总功中所占的比值。公式:____________。
(2)说明:对于实际机械,由于摩擦、机械本身重力等因素,不可避免地要产生额外功。因此,机械效率实际中不可能大于____________。
考点特攻
1. (杭州滨江区期末)如图甲所示是滨江区某高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境,其平台结构的原理简图如图乙所示,吊篮的质量为,两名工人及工具的总质量为,某次吊升过程中,吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦。则下列说法正确的是( )
A.使用该装置可以省距离,但不能省功
B.电动机拉动绳子的功率为
C.该装置中滑轮组的机械效率为
D.在承载范围内,工人及工具总质量越大,
该装置的机械效率越低
2. (宁波七中月考)如图所示,小宁在探究“斜面的机械效率”的实验中,某次实验数据为斜面长,高,小宁将重的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是( )
A.实验的额外功为
B.斜面的机械效率是
C.物体受到的摩擦力是
D.斜面的倾斜程度越大,机械效率越大,沿斜面所用的拉力越小
3. (浙江山海联盟二模)《天工开物》中记载了一种汲水灌溉装置——筒车(如图甲所示),河道流水驱动轮子转动,边缘绳系的竹简将水从河里不断输送到上方接水槽中,然后流向农田(如图乙所示)。下列说法正确的是( )
A.筒转动时轮子相当于动滑轮 B.筒车向上运水越多功率就越大
C.筒车轮子越重其机械效率就越大 D.简车送水时动能转化为重力势能
4. (台州玉环双语学校一模)如右图甲所示装置,小滨用力F向下拉绳子,使物体M在水平地面匀速移动,地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400N,动滑轮重为5N,ab=2m,bc=3m,物体M从a点到c点过程中,拉力F与M移动距离的关系如图乙。不考虑物体大小对运动的影响,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,对此过程的分析,下列结论正确的是( )
A.拉力F做的功为840J
B.绳子自由端移动的距离为15m
C.物体从ab段到bc段,滑轮组的机械效率变小
D.拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功
5. (温州瑞安开学考)用如图所示滑轮组拉动物体A在粗糙的水平面上运动,不计绳和滑轮的自重。当为时,物体A物体在水平面上以的速度匀速直线运动,若此时物体A受到地面的摩擦力为。请回答下列问题:
(1)绳子自由端移动的速度 。
(2)滑轮组的机械效率是 ?
(3)当增大到时,物体受到地面的摩擦力为 。
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《暑假预习》
每日★一练
第7天 机械效率
知识梳理
1. 有用功、额外功和总功
(1)有用功:指利用机械做功过程中必须要做的功,用W有用表示。
(2)额外功:指利用机械时,人们不得不额外做的功,用W额外表示。
(3)总功:动力对机械所做的功,用W总表示。有用功、额外功、总功三者之间的关系是W总=W有用十W额外。
2. 机械效率
(1)机械效率的定义:有用功在总功中所占的比值。公式:W有用 / W总。
(2)说明:对于实际机械,由于摩擦、机械本身重力等因素,不可避免地要产生额外功。因此,机械效率实际中不可能大于100%。
考点特攻
1. (2025杭州滨江区期末)如图甲所示是滨江区某高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境,其平台结构的原理简图如图乙所示,吊篮的质量为,两名工人及工具的总质量为,某次吊升过程中,吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦。则下列说法正确的是( )
A.使用该装置可以省距离,但不能省功
B.电动机拉动绳子的功率为
C.该装置中滑轮组的机械效率为
D.在承载范围内,工人及工具总质量越大,该装置的机械效率越低
【答案】B
【解答】A.由题图可知n=4,则绳子自由端移动的距离,即使用该装置费距离,由功的原理可知,使用任何机械都不省功,故A错误;
B.吊篮的重力为:,两名工人及工具的总重力:,因为不计滑轮重、绳重和摩擦,绳子自由端的拉力:,电动机拉动绳子做的总功: ,电动机拉动绳子做功的功率为:,故B正确;
C.整个装置做的有用功为:,整个装置的机械效率为:,故C错误;
D.在承载范围内,工人及工具的总质量越大,由 可知,有用功越大,额外功不变,由可知,有用功越大,额外功不变,机械效率越大,故D错误。
2. (2025宁波七中月考)如图所示,小宁在探究“斜面的机械效率”的实验中,某次实验数据为斜面长,高,小宁将重的物体从斜面底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是(忽略绳子的重力)。则下列说法正确的是( )
A.实验的额外功为
B.斜面的机械效率是
C.物体受到的摩擦力是
D.斜面的倾斜程度越大,机械效率越大,沿斜面所用的拉力越小
【答案】C
【解答】A.沿斜面提升物体的过程中,克服物体的重力做功为有用功,则有用功为
拉力做的功为总功,则总功为
则额外功为
故A错误;
B.斜面的机械效率是
故B错误;
C.物体受到的摩擦力做的功为额外功,则物体受到的摩擦力为
故C正确;
D.斜面的倾斜程度越大,沿斜面所用的拉力越大,机械效率越大,故D错误。
3. (2024浙江山海联盟二模)《天工开物》中记载了一种汲水灌溉装置——筒车(如图甲所示),河道流水驱动轮子转动,边缘绳系的竹简将水从河里不断输送到上方接水槽中,然后流向农田(如图乙所示)。下列说法正确的是( )
A.筒转动时轮子相当于动滑轮 B.筒车向上运水越多功率就越大
C.筒车轮子越重其机械效率就越大 D.简车送水时动能转化为重力势能
【答案】D
【解答】A.筒转动时轮子的轴都是固定不动的,因此可看做定滑轮,故A错误;
B. 根据公式可知,相同时间内对水做的功越多,功率越大,但时间不能确定,因此无法判断功率大小,故B错误;
C.根据效率公式可知,可知,定滑轮的额外功不是客服自重做功,因此效率与筒车轮子的重力无关,故C错误;
D.水流冲击筒车,将水从河里输送到上方的田里,高度增加了, 因此水的重力势能变大,在此过程中流水的动能转化为筒车中水的重力势能,故D正确。
4. (2024台州玉环双语学校一模)如右图甲所示装置,小滨用力F向下拉绳子,使物体M在水平地面匀速移动,地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400N,动滑轮重为5N,ab=2m,bc=3m,物体M从a点到c点过程中,拉力F与M移动距离的关系如图乙。不考虑物体大小对运动的影响,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,对此过程的分析,下列结论正确的是( )
A.拉力F做的功为840J
B.绳子自由端移动的距离为15m
C.物体从ab段到bc段,滑轮组的机械效率变小
D.拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功
【答案】A
【解答】A.由图乙可知,物体M从a点到b点过程中,拉力
F'=60N
由图甲可知,绳子有效承重段数为n=2,则绳子自由端移动距离为
s'=2m×2=4m
拉力F做的功为
W'=F's'=60N×4m=240J
物体M从b点到c点过程中,拉力
F"=100N
绳子自由端移动距离
s"=3m×2=6m
拉力F做的功为
W"=F"s"=100N×6m=600J
则拉力F做的总功为
W=240J+600J=840J
故A正确;
B.由图可知,绳子有效承重段数为n=2,物体移动的距离为
s物=2m+3m=5m
则绳子自由端移动的距离为
s=ns物=5m×2=10m
故B错误;
C.使物体M在水平地面匀速移动,根据二力平衡,物体受到的滑动摩擦力等于水平面上绳子的拉力的大小,因绳端拉力100N大于60N,由于
所以,bc段物体受到的滑动摩擦力大,滑轮组的机效率为
动滑轮的重力不变,物体从ab段到bc段,滑动摩擦力变大,故滑轮组的机械效率变大,故C错误;
D.本题中,克服摩擦力做的功为有用功,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,故克服动滑轮的重力做的功为额外功,ab段和在bc段动滑轮提升的高度不同,根据W=Gh可知,拉力F在ab段做的额外功小于在bc段做的额外功,故D错误。
5. (2025温州瑞安开学考)用如图所示滑轮组拉动物体A在粗糙的水平面上运动,不计绳和滑轮的自重。当为时,物体A物体在水平面上以的速度匀速直线运动,若此时物体A受到地面的摩擦力为。请回答下列问题:
(1)绳子自由端移动的速度 。
(2)滑轮组的机械效率是 ?
(3)当增大到时,物体受到地面的摩擦力为 。
【答案】(1)0.2 (2)见解析 (3)30
【解答】(1)由图可知n=2,绳子自由端移动的速度
(2)滑轮组的机械效率
(3)拉力F增大时,物体A对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变,所以受到地面的摩擦力大小不变,即摩擦力还是30N。
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《暑假预习》
每日★一练
第8天 内能
知识梳理
1. 内能:物体内部大量做热运动的粒子所具有的能,俗称热能。单位:焦耳。
(1)内能包括分子动能和势能。
(2)特点:一切物体在任何情况下都具有内能;内能大小与温度有关,温度越高,微粒的无规则运动越剧烈,内能越大;内能大小还与物体的质量(微粒的个数多少)有关;内能大小与物质的状态有关。
2. 改变内能的两种途径
(1)外界对物体做功,物体的内能增大;物体对外做功,物体的内能减少。
(2)内能由高温物体(或高温部分)传递到低温物体(或低温部分),直至温度相等时结束。
3.比热容和热量
(1)比热容:指单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量,简称比热。符号为 c ,单位为J/(kg·℃)。
(2)热量:在热传递中,传递能量的多少用Q表示,单位:焦( J )。物体从外界吸收多少热量,内能就增加多少;物体向外界放出多少热量,内能就减少多少。
(3)公式:Q=cm∆t。
4.热机
(1)四冲程:吸气、压缩、做功、排气。
(2)热值:1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量,叫做这种燃料的热值,用“ q ”表示。
考点特攻
1. (杭州上城区建兰中学月考)下列关于温度、内能、热量的说法错误的是( )
A.物体的温度升高,内能不一定变大
B.物体吸收了热量,内能不一定增大
C.物体内能增大,不一定是吸收了热量
D.物体吸收了热量,温度不一定会升高
【答案】A
【解答】A.物体的温度升高,内能一定增大,故A错误;
B.一个物体吸收了热量,若同时对外做功,其内能不一定增大,即该物体的内能还可能减少或不变,故B正确;
C.物体内能增大,不一定是吸收了热量,还可能外界对它做功,故C正确;
D.物体吸收了热量,温度不一定升高,例如冰块熔化时不断吸热,内能增大,但是温度保持不变,故D正确。
2. (杭州拱墅区朝晖中学期中)某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系(如图,A、B两点等高)。忽略摩擦及空气阻力,小滑块由静止滑下,下列说法错误的是( )
A.小滑块下滑过程中机械能守恒 B.小滑块上升过程中内能不变
C.小滑块从A点静止滑下,不能到达B点 D.小滑块起始位置越高,到达斜面底端速度越大
【答案】C
【解答】AB.忽略摩擦及空气阻力,小滑块运动过程中只有动能和重力势能的转化,机械能守恒,由于没有机械能与内能的相互转化,所以小滑块上升过程中内能不变,故AB正确,不符合题意;
C.小滑块在滑动时机械能守恒,A点和B点等高,重力势能相等,所以从A点静止滑下,能到达B点,故C错误,符合题意;
D.小滑块在斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动能,起点位置越高,重力势能越大,到达斜面底端时的动能越大,速度越大,故D正确,不符合题意。
3. (温州娄桥外国语学校期中)如图是四冲程汽油机的工作示意图,属于机械能转化为内能的冲程是( )
A. 甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】D
【解答】A.气门都关闭,活塞向下运行,是做功冲程,将内能转化为了机械能,故A不符合题意;
B.进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程,没有能量转化的过程,故B不符合题意;
C.进气门打开,排气门关闭,活塞向下运行,是吸气冲程,没有能量转化的过程,故C不符合题意;
D.气门都关闭,活塞向上运行,是压缩冲程,将机械能转化为了内能,故D符合题意。
4. (浙江锦绣育才集团二模)2024年9月25日,中国东风-31AG型洲际导弹划破天际,精准命中太平洋目标海域。洲际导弹的飞行过程分为初段OA、中段AB、末段BC三个阶段,如图所示。飞行初段,发动机内燃料燃烧推动导弹加速上升。飞行中段,发动机关闭,导弹依靠惯性在钱学森弹道飞行。飞行末段,发动机再次打开,急速坠落的导弹,还会释放多个干扰弹,大大降低拦截成功率。
请回答下列问题:
(1)导弹飞行初段,其能量主要来自燃料储存的 ;
(2)导弹飞行中段,距离地面等高的a、b两点速度的大小关系:va vb(选填“大于”“小于”或“等于”);
(3)导弹飞行末段,除干扰弹外,导弹不断加速俯冲,从被发现到命中攻击点仅需十几秒。若某拦截导弹发射点距离攻击点60km,推力为1×105N,最大功率为3×108W,该拦截导弹能否成功拦截东风-31AG型洲际导弹,请计算说明 。
【答案】(1)化学能 (2)大于 (3)见解析
【解答】(1)燃料的内能是以化学能的形式储存在燃料内部的,因此导弹飞行初段,其能量主要来自燃料储存的化学能。
(2)导弹飞行过程中,与空气摩擦生热,机械能 转化为内能,机械能减小,距离地面等高的a、b两点,其重力势能相等,所以b处动能较小,速度较小,即距离地面等高的a、b两点速度的大小关系是va大于vb。
(3)根据可得该拦截导弹的最大速度为
拦截导弹发射点距离攻击点60km,拦截导弹飞行的最短时间
导弹飞行末段,除干扰弹外,导弹不断加速俯冲, 从被发现到命中攻击点仅需十几秒,比较可知该拦截导弹不能成功拦截东风-31AG型洲际导弹。
5. (杭州萧山区月考)氢燃料新能源具有清洁无污染、效率高等优点,其热值为q氢=1.4×108J/kg。求:
(1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(2)用这些热量给质量为400kg,温度为15℃的水加热(不计热量损失),水的末温是多少摄氏度? 已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg•℃)。
【答案】(1)见解析 (2)见解析
【解答】(1)0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
Q放=mq氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J
(2)水吸收的热量
Q吸=Q放=4.2×107J
由Q吸=cmΔt得水升高温度
水的末温为
t'=15℃+25℃=40℃
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《暑假预习》
每日★一练
第8天 内能
知识梳理
1. 内能:物体内部大量做热运动的粒子所具有的能,俗称_________。单位: 。
(1)内能包括分子动能和势能。
(2)特点:一切物体在任何情况下都具有内能;内能大小与温度有关,温度越高,微粒的无规则运动越剧烈,内能越_________;内能大小还与物体的_________(微粒的个数多少)有关;内能大小与物质的状态有关。
2. 改变内能的两种途径
(1)外界对物体做功,物体的内能____________;物体对外做功,物体的内能____________。
(2)内能由____________物体(或高温部分)传递到____________物体(或低温部分),直至温度相等时结束。
3.比热容和热量
(1)比热容:指单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量,简称比热。符号为______,单位为J/(kg·℃)。
(2)热量:在热传递中,传递能量的多少用Q表示,单位:焦( J )。物体从外界吸收多少热量,内能就增加多少;物体向外界放出多少热量,内能就减少多少。
(3)公式:Q=____________。
4.热机
(1)四冲程:吸气、压缩、________、排气。
(2)热值:1千克某种燃料________时放出的热量,叫做这种燃料的热值,用“ q ”表示。
考点特攻
1. (杭州上城区建兰中学月考)下列关于温度、内能、热量的说法错误的是( )
A.物体的温度升高,内能不一定变大
B.物体吸收了热量,内能不一定增大
C.物体内能增大,不一定是吸收了热量
D.物体吸收了热量,温度不一定会升高
2. (杭州拱墅区朝晖中学期中)某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系(如图,A、B两点等高)。忽略摩擦及空气阻力,小滑块由静止滑下,下列说法错误的是( )
A.小滑块下滑过程中机械能守恒 B.小滑块上升过程中内能不变
C.小滑块从A点静止滑下,不能到达B点 D.小滑块起始位置越高,到达斜面底端速度越大
3. (温州娄桥外国语学校期中)如图是四冲程汽油机的工作示意图,属于机械能转化为内能的冲程是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
4. (浙江锦绣育才集团二模)2024年9月25日,中国东风-31AG型洲际导弹划破天际,精准命中太平洋目标海域。洲际导弹的飞行过程分为初段OA、中段AB、末段BC三个阶段,如图所示。飞行初段,发动机内燃料燃烧推动导弹加速上升。飞行中段,发动机关闭,导弹依靠惯性在钱学森弹道飞行。飞行末段,发动机再次打开,急速坠落的导弹,还会释放多个干扰弹,大大降低拦截成功率。
请回答下列问题:
(1)导弹飞行初段,其能量主要来自燃料储存的 ;
(2)导弹飞行中段,距离地面等高的a、b两点速度的大小关系:va vb(选填“大于”“小于”或“等于”);
(3)导弹飞行末段,除干扰弹外,导弹不断加速俯冲,从被发现到命中攻击点仅需十几秒。若某拦截导弹发射点距离攻击点60km,推力为1×105N,最大功率为3×108W,该拦截导弹能否成功拦截东风-31AG型洲际导弹,请计算说明。
5. (杭州萧山区月考)氢燃料新能源具有清洁无污染、效率高等优点,其热值为q氢=1.4×108J/kg。求:
(1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少?
(2)用这些热量给质量为400kg,温度为15℃的水加热(不计热量损失),水的末温是多少摄氏度? 已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg•℃)。
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