小欣用如图所示的动滑轮提升重量为G=9N的物体,当用竖直向上F=5N的拉力拉绳的自由端匀速上升0.8m,用时4s,小欣所做的总功是J,机械效率是%,拉力的功率是W.
分析:
(1)已知拉力F=5N,绳的自由端匀速上升0.8m,根据公式W=FS可求小欣所做的总功;
(2)已知物体的重力G=9N,物体升高的高度为h=$\frac {1}{2}$×0.8m=0.4m,根据公式W=Gh可求出有用功,有用功与总功的比值就是机械效率;
(3)已知人拉绳子所做的总功和工作时间,根据公式P=$\frac {W}{t}$可求拉力的功率.
解答:
解:小欣所做的总功是:W_总=FS=5N×0.8m=4J;
有用功:W_有用=Gh=9N×0.4m=3.6J,
机械效率是:η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {3.6J}{4J}$=90%;
拉力的功率是:P=$\frac {W}{t}$=$\frac {4J}{4S}$=1W.
故答案为:4;90%;1.
点评:
本题考查了功、功率和机械效率的计算,难度不大.
如图所示,工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m,在此过程中滑轮组所做的有用功和机械效率分别为( )
分析:
对于滑轮组来说,拉绳子的力做的功就是总功,也就是工人所做的功就是总功,而滑轮组对重物做的功就是有用功,然后根据η=$\frac {W_有用}{W_总}$求出机械效率.
解答:
解:有用功:
W_有用=Gh=400N×2m=800J,
总功:
W_总=FS=250N×2m×2=1000J,
机械效率:
η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {800J}{1000J}$=80%.
故选C.
点评:
本题考查了学生对总功、有用功和机械效率的理解和掌握,正确求出有用功和总功是关键.
如图是滑轮组,每个滑轮的重量为10N(绳重、摩擦不计),用此滑轮组匀速提起重为490N的重物A,人的拉力F大小为N;此滑轮组的机械效率为%.
分析:
(1)绳重、摩擦不计,拉力可根据公式F=$\frac {1}{2}$(G+G_动)求出;
(2)根据η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {Gh}{Fs}$=$\frac {Gh}{F2h}$=$\frac {G}{2F}$求出机械效率.
解答:
解:(1)绳重、摩擦不计,拉力F=$\frac {1}{2}$(G+G_动)=$\frac {1}{2}$×(490N+10N)=250N;
(2)机械效率:η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {Gh}{Fs}$×100%=$\frac {Gh}{F2h}$×100%=$\frac {G}{2F}$×100%=$\frac {490N}{2×250N}$×100%=98%.
故答案为:250;98.
点评:
此题主要考查的是学生对滑轮组拉力、机械效率计算公式的理解和掌握,熟练运用η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {Gh}{Fs}$=$\frac {Gh}{F2h}$=$\frac {G}{2F}$和F=$\frac {1}{2}$(G+G_动)是解决此题的关键.
分析:
解答:
点评:
小明用两个相同的滑轮,组成不同的滑轮组如图所示,分别将同一物体匀速提高到相同高度,绳子的自由端移动的距离为S$_1$、S$_2$,图中左、右滑轮组的机械效率分别为η$_1$、η$_2$,下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( )
分析:
忽略绳重及摩擦,使用滑轮组时的拉力F=$\frac {1}{n}$(G_物+G_轮),左图承担物重的绳子股数n=2,右图承担物重的绳子股数n=3,而动滑轮重相同、提升的物体重相同,据此判断拉力大小关系;
两图分别将同一物体匀速提高到相同高度,做的有用功相同;由题知,忽略绳重及摩擦,所做的额外功为提升动滑轮做的功,由W_额=Gh可知额外功相同,又因为总功等于有用功加上额外功,所以总功相同,所以可以得出两图的机械效率相同.
解答:
解:由于忽略绳重及摩擦,承担物重的绳子股数n$_1$=2,n$_2$=3,
则两图所用拉力:
F$_1$=$\frac {1}{2}$(G_物+G_轮),F$_2$=$\frac {1}{3}$(G_物+G_轮),
又由于滑轮相同,提升的物体重相同,
所以F$_1$>F$_2$;
在两图将同一物体匀速提高相同的高度,
则做的有用功W_有相同,
F$_1$移动的距离s$_1$=2h,F$_2$移动的距离s$_2$=3h
故s$_1$<s$_2$
在忽略绳重及摩擦,所做的额外功W_额=G_轮h
可得额外功W_额相同,
又W_总=W_有+W_额,
所以总功相同,
η=$\frac {W_有}{W_总}$,
故两图的机械效率η相同,即η$_1$=η$_2$.
故选C.
点评:
本题是一个选择题,实质上是一个小综合题,本题的关键有二:一是n的确定,二是忽略摩擦和绳重时,W_额=G_轮h.
如图所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,绳重、摩擦忽略不计,在物体匀速上升的过程中( )
分析:
由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;
把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;
不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系.
解答:
解:不计绳重及摩擦,
绳子自由端拉力F=$\frac {1}{n}$(G_物+G_轮),
由图可知:n_甲=2,n_乙=3,
所以绳子自由端拉力:
F_甲=$\frac {1}{2}$(G_物+G_轮),
F_乙=$\frac {1}{3}$(G_物+G_轮),
所以F_甲>F_乙,乙图省力;
动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W_额=G_轮h,W_有用=G_物h,
由此可知:利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,
因为η=$\frac {W_有}{W_总}$×100%,
所以滑轮组的机械效率相同.
故选D.
点评:
本题考查了使用滑轮组时n的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,不计摩擦和绳重时拉力的求法.本题关键在于确定额外功相等.
如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是( )
分析:
由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系.
解答:
解:不计绳重及摩擦,
拉力F=$\frac {1}{n}$(G_物+G_轮),n_甲=2,n_乙=3,
绳子受的拉力:
F_甲=$\frac {1}{2}$(G_物+G_轮),F_乙=$\frac {1}{3}$ (G_物+G_轮),
F_甲>F_乙,乙图省力;
动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W_额=G_轮h,W_有用=G_物h,
利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,
由\eta =$\frac {W_有用}{W_总}$×100 % ,可知,
滑轮组的机械效率相同.
故选B.
点评:
本题考查了使用滑轮组时n的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,不计摩擦和绳重时拉力的求法;本题关键在于确定额外功相等.
用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升,乙滑轮组的效率为η_乙,不计摩擦、绳和木板的重,下列说法正确的是( )
分析:
(1)因克服物体重力G做的功为有用功,克服物重和动滑轮重做的功为总功;
根据η=$\frac {W_有}{W_总}$=$\frac {Gh}{(G+G_动)h}$=$\frac {G}{G+G_动}$求出滑轮组的机械效率,然后比较两者滑轮组之间的关系,进一步求出动滑轮的重力;
(2)由图可知,n_甲=2,n_乙=4,不计摩擦、绳和木板的重,根据F=$\frac {1}{n}$(G+G_动)求出两滑轮组绳子的拉力,然后比较两者拉力的大小关系;甲、乙将重物提升相同的高度,根据P=$\frac {W_总}{t}$结合两者做功的时间关系比较F$_1$与F$_2$的功率关系.
解答:
解:
(1)由图可知,甲滑轮组只有1个动滑轮,乙滑轮组有2个动滑轮,且不计摩擦、绳和木板的重,
因克服物体重力G做的功为有用功,克服物重和动滑轮重做的功为总功,
所以,两滑轮组的机械效率分别为:
η_甲=$\frac {W_有}{W_总}$=$\frac {Gh}{(G+G_动)h}$=$\frac {G}{G+G_动}$,η_乙=$\frac {W_有}{W_总}$=$\frac {Gh}{(G+2G_动)h}$=$\frac {G}{G+2G_动}$,
则η_甲>η_乙,故A错误;
由η_乙=$\frac {G}{G+2G_动}$可得,动滑轮的重力(即每个滑轮重):
G_动=$\frac {(1-η_乙)G}{2η_乙}$,故C正确;
(2)由图可知,n_甲=2,n_乙=4,不计摩擦、绳和木板的重,
则两滑轮组绳子的拉力分别为:
F$_1$=$\frac {1}{2}$(G+G_动)=$\frac {1}{4}$(2G+2G_动),F$_2$=$\frac {1}{4}$(G+2G_动),
因(2G+2G_动)>(G+2G_动),
所以,F$_1$>F$_2$,故B正确;
甲、乙将重物提升相同的高度,拉力做功为总功,则F$_1$与F$_2$的功率分别为:
P_甲=$\frac {W_总}{t_甲}$=$\frac {(G+G_动)h}{t_甲}$,P_乙=$\frac {W_总}{t_乙}$=$\frac {(G+2G_动)h}{t_乙}$,
因t_甲和t_乙的关系不确定,
所以,F$_1$与F$_2$的功率可能相等,故D正确.
故选BCD.