内容正文:
9.6制作简易升降机
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。两者相比,甲升降机( )
A.电动机做的总功较少 B.电动机做的总功较多
C.提升重物做的有用功较少 D.提升重物做的有用功较多
2.如图所示,用两相同的滑轮采用不同的绕绳方法,将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦),正确的是( )
A.两装置中F₁和F₂大小相等
B.甲装置比乙装置所做有用功多
C.两装置绳于自由端移动的距离相等
D.两装置的机械效率相等
3.用同一滑轮,按如图甲、乙两种方式将同一物体提升到同一高度,则甲、乙两种方式( )
A.有用功相同 B.额外功相同
C.总功相同 D.机械效率相同
4.关于机械效率的说法正确的是( )
A.使用机械提升物体可以不做额外功
B.提升同一物体,使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大
C.提升同一物体,使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大
D.使用任何机械提升物体,机械效率都不可能达到100%
5.某学校正在扩建,建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示,某次搬运过程中,工人在的时间内,将5袋水泥匀速提起,电动机牵引绳子的拉力F为,每袋水泥质量为。不计绳重和摩擦,g取,下列选项正确的是( )
A.此时滑轮组的机械效率为
B.提升一次所做的有用功为
C.拉力F做功的功率
D.物理实践小组对滑轮组进行重新连接(如图乙)后提升相同的货物,可以提升滑轮组的机械效率
6.小明假期回老家时,恰逢爷爷家盖房子。他观察到工人借助如图所示装置将一重280N的建筑材料以的速度匀速竖直提升至二楼。工人对绳子自由端所用拉力为200N。若不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.使用该装置既省力又省功
B.提升该建筑材料时,该装置的机械效率为
C.提升该建筑材料时,克服建筑材料重力做功的功率为56W
D.若工人减小提升该建筑材料的速度,该装置的机械效率将减小
7.物理知识与生活生产联系密切,图甲是实际打捞某沉底的圆柱体实心货物过程的简化示意图,在整个提升过程中,货物始终以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升,图乙是钢丝绳对货物的拉力F1随圆柱体实心货物被提起的高度h变化的图象,已知电动机对钢丝绳的拉力F的功率是0.4kW,钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计,动滑轮的重力不能忽略,(g取10N/kg),则下列有关说法中正确的是( )
A.货物浸没水中受到的浮力是2.0×103N
B.货物的密度是3.0×103kg/m3
C.未打捞时,沉底的货物的上表面受到水的压强为6×103Pa
D.货物完全离开水面后继续上升过程中滑轮组的机械效率是85%
8.某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”,他用质量相同的滑轮做了如图所示的实验,并测算了各次实验的机械效率,下列相关说法中正确的是( )
A.实验时,可在弹簧测力计静止时读数
B.实验时,换用不同装置多次实验是为了减小误差
C.由甲乙可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
D.由乙丙可知:同一滑轮组提升的物体越重,机械效率越高
二、填空题
9.用相同的滑轮和绳子分别组成如图的甲、乙两个滑轮组,把相同的重物匀速提升相同的高度,甲、乙两滑轮组的机械效率分别为η甲、η乙,拉力对滑轮组所做的功分别为W甲、W乙,若不计绳重及摩擦,则η甲 η乙,W甲 W乙。(填“大于”、“等于”或“小于”)
10.小华用如图装置使8N的重物以0.3m/s的速度匀速上升,所用拉力为5N,此时动滑轮的机械效率是 ,拉力的功率是 W;若用该装置提升10N的重物,其机械效率的大小将 。(变小、变大或不变)
11.如图甲,用塔吊来搬运建筑材料,图乙为局部放大图,其中货箱重300N,将2100N的建筑材料以0.8m/s的速度,沿竖直方向匀速提升5s,绳子自由端的拉力F为1000N,不计绳重和摩擦,则此过程中建筑材料提升的高度为 m,塔吊提升建筑材料做的有用功是 J,塔吊的机械效率为 。
12.如图所示,用滑轮组把质量为48kg的物体匀速提升3m,若拉力F=300N,则有用功为 J,滑轮组的机械效率为 %;若不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为 N。
三、实验题
13.小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重力为,测得的数据如表所示。
物理量
次数
钩码总重力
钩码上升的高度
测力计示数
测力计移动距离
机械
效率
1
4
2
6
3
4
4
4
(1)第1次实验测得的机械效率为 (保留整数);
(2)分析表中数据可知第4次实验是用图 (选填“甲”“乙”或“丙”)做的;
(3)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 ;
(4)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 。
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《9.6制作简易升降机》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
A
D
A
D
A
C
A
D
1.A
【详解】AB.有用功相同,甲的机械效率高,根据公式可知,甲升降机电动机做的总功较少,故A正确,B错误;
CD.把相同质量的物体提升相同的高度,所以有用功相同,故CD错误。
故选A。
2.D
【详解】A.由图可知,甲装置中动滑轮上的绳子段数,乙装置中动滑轮上的绳子段数,不计绳重和摩擦时,则甲装置中绳端的拉力
则乙装置中绳端的拉力
由此可知,故A错误;
B.把相同的重物匀速提升相同的高度,有用功,所以做的有用功相同,故B错误;
C.绳子自由端移动的距离 ,则甲装置中绳端移动的距离,乙装置中绳端移动的距离,故C错误;
D.不计绳重及摩擦,相同的滑轮组装置、提升相同的高度,做的额外功相同,总功等于有用功加上额外功,所以滑轮组做的总功相同,由机械效率可知两装置的机械效率相等,故D正确。
故选 D。
3.A
【详解】A.甲乙两种方式均是将同一物体提升到同一高度,所做的有用功是相同的,故A符合题意;
B.甲种方式的额外功是克服绳子摩擦力所做的功;乙种方式的额外功是克服绳子摩擦力和滑轮重力所做的功,则甲种方式的额外功小于乙种方式的额外功,故B不符合题意;
C.甲乙两种方式所做的有用功是相同,但甲种方式的额外功小于乙种方式的额外功,则甲种方式的总功小于乙种方式的总功,故C不符合题意;
D.甲种方式的总功小于乙种方式的总功,有用功相同,故甲种方式的机械效率大于乙种方式的机械效率,故D不符合题意。
故选A。
4.D
【详解】AD.使用机械时,额外功不可避免,所以使用机械提升物体一定会做额外功,机械效率不可能达到100%,故A错误,D正确;
B.提升同一物体,使用省力杠杆可以省力,但费距离,机械效率指的是有用功与总功的比值,其大小与是否省力无关,所以使用省力杠杆不一定比用等臂杠杆的机械效率大,故B错误;
C.提升同一物体,使用动滑轮不一定比用定滑轮的机械效率大,机械效率指的是有用功与总功的比值,其大小与是否省力无关,故C错误。
故选D。
5.A
【详解】ABC.由题可知5袋水泥重力为
G总=mg=5×50kg×10N/kg=2500N
升降机提升一次水泥做的有用功为
W有用=G总h=2500N×6m=1.5×104J
如图甲所示,动滑轮上绕2条绳,则n=2,水泥被匀速提起6m,绳子自由端移动的距离为12m,则拉力F做功为
W总=Fs=2000N×12m=2.4×104J
则拉力F做功的功率为
则滑轮组的机械效率为
故A正确,BC错误;
D.如图乙所示,不计摩擦及绳重,额外功为克服动滑轮重做的功,滑轮组的机械效率
若将此滑轮组换一种绕绳方法,即动滑轮上绕3条绳,因物重和动滑轮重不变,所以滑轮组的机械效率不变,故D错误。
故选A。
6.C
【详解】A.由图可知,该滑轮为动滑轮,能省力,根据功的原理可知,使用该装置不能省功,故A错误;
B.动滑轮上的绳子段数为,该装置的机械效率
故B错误;
C.根据可得,克服建筑材料重力做功的功率
故C正确;
D.根据可知,机械效率的大小与速度大小无关,故工人减小提升该建筑材料的速度时,该装置的机械效率不变,故D错误。
故选C。
7.A
【详解】A.由图乙可知,货物浸没在水中时钢丝绳对货物的拉力
完全拉出水面后,钢丝绳的重力等于此时的拉力,即
因此货物浸没时受到的浮力
故A正确;
B.由阿基米德原理可得,货物的体积
货物的质量
则货物的密度是
故B错误;
C.由图乙可知,货物从开始打捞到上表面露出水面,移动的高度为40cm,即未打捞时,沉底的货物的上表面到水面的高度为
则沉底的货物的上表面受到水的压强为
故C错误;
D.由图甲可知,货物由4段绳子提起,则货物以0.1m/s的速度上升时,绳子自由端的速度
已知拉力F的功率
根据公式,可得拉力大小
则货物完全离开水面后滑轮组的机械效率
故D错误。
故选A。
8.D
【详解】A.在实验中,测绳端拉力F时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数,若静止则不能测量摩擦力的影响,故A错误;
B.实验时,换用不同装置多次实验是为了避免实验的偶然性,换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律,故B错误;
C.甲、乙两次实验中绳子绕法不同,提升物重相同,机械效率都是70%,因此,说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关,故C错误;
D.乙、丙两次实验可知用的是同一滑轮组,丙中提升的物重较大,乙的机械效率小于丙,说明同一滑轮组提起物重越大,机械效率越高, 故D正确。
故选D。
9. 等于 等于
【详解】[1]甲、乙两滑轮组把相同的重物匀速提升相同的高度,所做所做有用功是相同的,因为是相同的滑轮,不计绳重及摩擦,所以克服滑轮重力所做的额外功是相同的,所以甲、乙中总功是相同的,根据,甲、乙的机械效率是相同的,故。
[2]拉力做的功是总功,甲、乙中有用功和额外功都相同,所以总功也相同,故。
10. 80 3 变大
【详解】[1]由图可知,n=2,则动滑轮的机械效率
η==×100%=×100%=×100%=×100%=80%
[2]绳子自由端移动的速度
v=nv物=2×0.3m/s=0.6m/s
拉力的功率
P===Fv=5N×0.6m/s=3W
[3]该装置没有发生变化,所以在此过程中所做的额外功不变,由于物体的重力增加,所以有用功增大,由公式η=可知,有用功在总功中所占的比值将增大,所以若用该装置提升10N的重物,其机械效率的大小将变大。
11. 4 8400 70%
【详解】[1]重物被提升的高度为
[2]塔吊提升建筑材料做的有用功为
[3]由图可知与动滑轮连接的绳子段数n=3,绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
滑轮组的机械效率为
12. 1440 80 120
【详解】[1]有用功
有用功为1440J。
[2]由图可知n=2,总功为
滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率为80%。
[3]所做额外功
动滑轮的重力
动滑轮的重力为120N。
13.(1)
(2)丙
(3) 增加物重 越低
(4)无关
【详解】(1)由第一次实验数据得,滑轮组对钩码做的总功为
对钩码做的有用功为
机械效率为
(2)由弹簧测力计移动距离与钩码上升高度的关系得,连接动滑轮的绳子段数为
甲乙两图中,动滑轮上绳子的段数均为3,不满足题意,丙图中动滑轮上绳子的段数符合题意。故选丙图。
(3)[1]由第1、2次实验数据可知,提升重物不同,且提升重物越重,滑轮组的机械效率越高,即使用同一滑轮组,可以通过增加物体重力来提高滑轮组的机械效率。
[2]由第1、3次实验数据可知,两次均提升相同的重物,且重物被提升的高度相同,第3次动滑轮个数更多,机械效率更低,只有57%(第1次机械效率为74%)。因此可得出使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率越低。
(4)分析第3、4次实验数据可知,同一滑轮组(测力计示数相同)、提升相同重物(重力为4N),物体被提升的高度不同,滑轮组的机械效率相同,因此滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
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