
1.“網(wǎng)絡(luò)式”復(fù)習(xí)法:即采用章、節(jié)、標(biāo)題、要點(diǎn)四個(gè)層次對(duì)教材進(jìn)行梳理和編織記憶網(wǎng)絡(luò)。
2.提高“回頭率”:為了防止遺忘,就要采用提高“回頭率”的`方法,即看完一節(jié)、一章、一部分之后,再回頭掃視一遍,這樣知識(shí)得到了系統(tǒng)的鞏固,效果很好。
3.“空想法”:所謂空想法就是不看課本回想看過(guò)的內(nèi)容;或看課本的大綱填充細(xì)節(jié)。
4.樹(shù)形圖:復(fù)習(xí)時(shí),可以在每門(mén)考試科目眾多的參考書(shū)中,選出一本較有代表性的參考書(shū),通讀全書(shū)后,理出該領(lǐng)域研究的主要線索。
5.梳理錯(cuò)題法:把綜合復(fù)習(xí)階段做過(guò)的所有習(xí)題重新瀏覽一遍。把曾經(jīng)做錯(cuò)并改正后的題重點(diǎn)看一遍。
6.“齊頭并進(jìn)”法:在復(fù)習(xí)過(guò)程中,由于要復(fù)習(xí)的學(xué)科多,所以必須合理安排時(shí)間。學(xué)科和學(xué)科之間不可偏廢。可將每天的時(shí)間劃分為大致相等的5部分,用于7門(mén)課的復(fù)習(xí),弱科花的時(shí)間稍多一些。
斜面及斜面的機(jī)械效率
一、利用機(jī)械效率計(jì)算
1、斜面的定義:斜面是一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面。
2、斜面特點(diǎn):斜面是一種省力的簡(jiǎn)單機(jī)械。
用斜面把重力為G的物體推到高處時(shí),如果不計(jì)摩擦力,已知斜面長(zhǎng)為L(zhǎng),高為h,傾角為α,推力F所做的功WF=FL,不用斜面而由人直接將該重物提到同一高度時(shí)克服重力所做的功WG=Gh,根據(jù)機(jī)械功的原理(使用任何機(jī)械都不省功),得FL=Gh,所以F=Gh/L,由于L>h,所以可以省力。
3、斜面的機(jī)械效率的計(jì)算:
4、探究影響斜面的機(jī)械效率的因素:
a. 在其他條件一定時(shí),斜面的傾斜程度越大,機(jī)械效率越高;
b. 斜面的機(jī)械效率與物體斜面之間接觸面大小無(wú)關(guān);
c. 在其他條件一定時(shí),斜面表面粗糙程度越大,機(jī)械效率越低;
d. 斜面的機(jī)械效率與物體重力無(wú)關(guān)。
5、提高斜面機(jī)械效率的方法:
在其他條件一定時(shí),斜面的傾斜程度越大,機(jī)械效率越高,斜面表面粗糙程度越小,機(jī)械效率越高。所以提高斜面機(jī)械效率的方法是增大斜面的傾斜程度、減小斜面表面粗糙程度。
6、影響斜面拉力大小的因素:物體重力G、斜面的傾角、斜面的粗糙程度。
(1)物體重力G、斜面的傾角相同時(shí),斜面越光滑越省力;
(2)斜面的傾角、斜面的粗糙程度相同時(shí),物體重力越小越省力;
(3)物體重力G、斜面的粗糙程度相同時(shí),斜面的傾角越大越省力。
7、斜面的應(yīng)用:
盤(pán)山公路、螺旋(飲料瓶瓶蓋、木螺絲、螺桿、螺母、螺旋式千斤頂)、樓梯、滑梯等。
二、中考題型分析
在中考試卷中,斜面及斜面的機(jī)械效率是力學(xué)??贾R(shí)點(diǎn),結(jié)合測(cè)力計(jì)讀數(shù)、功、機(jī)械效率的計(jì)算等知識(shí)考查,側(cè)重考查有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算以及影響斜面機(jī)械效率高低的因素。中考中,主要以實(shí)驗(yàn)、計(jì)算形式考查,分值在2分—6分左右。
★常考知識(shí)點(diǎn)一:斜面機(jī)械效率的計(jì)算
典例1.如圖是小明做“測(cè)量提升物體所做功”的實(shí)驗(yàn)裝置圖,他用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊沿斜面勻速上升,拉力為F=1.6N,木塊重G=4N,斜面高?=30cm,長(zhǎng)s=1m。小明將木塊從斜面底部勻速拉到頂部,用時(shí)10s,則:
(1)拉力F做功的功率是多少?
(2)該斜面的機(jī)械效率是多少?
★??贾R(shí)點(diǎn)二:斜面摩擦力的計(jì)算
典例2.小金用如圖所示裝置將一個(gè)250N重的木箱M勻速拉到3m高的平臺(tái)上,固定斜面長(zhǎng)5m,用F=200N的力拉繩,木箱由底端上升到頂端用時(shí)25s,不計(jì)繩重及繩子與滑輪的摩擦,拉木箱的繩子始終與斜面平行,求:
(1)木箱沿斜面運(yùn)動(dòng)的速度;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率;
(3)木箱受到斜面的摩擦力大小。
★常考知識(shí)點(diǎn)三:斜面機(jī)械效率的計(jì)算(盤(pán)山公路)
典例3.如圖是為了上山方便而修建的盤(pán)山公路,盤(pán)山公路相當(dāng)于斜面。若從山底到山頂?shù)谋P(pán)山公路長(zhǎng)800m,山高30m,一輛質(zhì)量為5t的小型貨車(chē)用400s從山底開(kāi)上山頂,牽引力保持2.5×104N不變,(g取10N/kg)求:
(1)車(chē)行駛過(guò)程中牽引力所做的功;
(2)牽引力做功的功率;
(3)該盤(pán)山公路的機(jī)械效率。
★??贾R(shí)點(diǎn)四:斜面機(jī)械效率的計(jì)算(滑輪組)
典例4.隨著疫情防控形勢(shì)的好轉(zhuǎn),人民群眾的生產(chǎn)生活秩序逐步恢復(fù)正常,各地的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目正在熱火朝天的開(kāi)工建設(shè)。如圖所示,某建筑工地上,工人通過(guò)固定在斜面頂端的滑輪組把工件勻速拉上斜面。已知斜面高?=6m,長(zhǎng)L=10m,工人施加的拉力F=600N,工件的質(zhì)量m=250kg,工件沿斜面上升的速度v=0.5m/s;若不計(jì)工件和滑輪組長(zhǎng)度,忽略繩和動(dòng)滑輪重量及繩與滑輪間、滑輪與輪軸間的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)拉力F做功的功率P;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率η;
(3)工件所受斜面的摩擦力f。
跟蹤訓(xùn)練
5.如圖所示,將一個(gè)重10N的物體用沿斜面向上的拉力F=8N勻速拉到斜面的頂端,物體沿斜面移動(dòng)的距離s為5m,上升的高度?為3.2m。
求:(1)斜面的機(jī)械效率;
(2)物體所受到的摩擦力。
6.在斜面上將一個(gè)重4.5N的物體勻速拉到高處(如圖),沿斜面向上的拉力為1.8N,斜面長(zhǎng)1.2m、高0.3m。把重物直接提升?所做的功作為有用功,求這個(gè)斜面的機(jī)械效率。
7.在建筑工地上,工人把重1200N的物體沿著長(zhǎng)L=5m、高?=1m的斜面從底部勻速拉上斜面的頂端,若斜面的機(jī)械效率為80%(不計(jì)空氣阻力)。問(wèn):
(1)工人拉力所做的總功是多少?
(2)物體和斜面之間的摩擦力是多大?
8.水平地面上放置重為280N、邊長(zhǎng)為0.2m正方體物塊,如圖甲所示?,F(xiàn)用斜面將物塊由底端勻速拉到頂端,如圖乙所示。已知平行于斜面的拉力F為120N,物體移動(dòng)的距離為5m,升高2m,用時(shí)5s。g取10N/kg。求:
(1)拉力的功率。
(2)斜面的機(jī)械效率。
(3)斜面與物塊間的摩擦力。
9.如圖,一輛貨車(chē)勻速?gòu)纳降譇開(kāi)到山頂B。貨車(chē)重為5.0×104N,貨車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持不變,山坡AB長(zhǎng)2000m,高?為300m,牽引力保持2.5×104N不變,不計(jì)空氣阻力。求:
(1)汽車(chē)從山底開(kāi)到山頂所做的有用功。
(2)山坡的機(jī)械效率。
(3)汽車(chē)在山坡上行駛時(shí)的摩擦力。
10.天門(mén)山盤(pán)山公路是網(wǎng)紅打卡地,公路全長(zhǎng)大約10km,公路的海拔落差高度約1000m。為提供多元的登山方式,天門(mén)山景區(qū)購(gòu)置了一批新能源純電動(dòng)客車(chē),客車(chē)滿載時(shí)總質(zhì)量為6000kg?,F(xiàn)有一輛滿載的新能源客車(chē),以100kW的恒定功率,5m/s的速度沿盤(pán)山公路從山底勻速行駛至山頂。(行駛過(guò)程中客車(chē)所受重力和阻力大小恒定不變,g取10N/kg)請(qǐng)完成下列問(wèn)題:
(1)整個(gè)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)對(duì)客車(chē)和游客所做的有用功為多少?
(2)盤(pán)山公路的機(jī)械效率為多少?
(3)整個(gè)過(guò)程中,客車(chē)受到的阻力為多少?
11.如圖所示,斜面長(zhǎng)5m,高3m,物體A的重力為200N,物體B的重力280N,動(dòng)滑輪的重力為20N?;喗M繩子平行于斜面連接物體A,在滑輪組與物體B的作用下,能使物體A由斜面底端被勻速拉至頂端(不計(jì)繩重、滑輪與繩間的摩擦力、空氣阻力)。
求:(1)繩子拉力F對(duì)物體A所做的有用功多少?
(2)該斜面的機(jī)械效率多少?
(3)物體A受到的滑動(dòng)摩擦力多少?
12.如圖所示,在水平路面上行駛的汽車(chē)通過(guò)滑輪組拉著重G=9×104N的貨物A沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)。貨物A的速度為v=2m/s,經(jīng)過(guò)t=10s,貨物A豎直升高?=10m。已知汽車(chē)對(duì)繩的拉力F的功率P=120kW,不計(jì)繩、滑輪的質(zhì)量和摩擦,求:
(1)t時(shí)間內(nèi)汽車(chē)對(duì)繩的拉力所做的功;
(2)汽車(chē)對(duì)繩的拉力大小;
(3)斜面的機(jī)械效率。
13.小李駕駛一輛轎車(chē)從水平地面上沿斜坡BC行駛至高處,整個(gè)汽車(chē)的質(zhì)量為1.5×103kg,如圖甲所示。在整個(gè)行駛過(guò)程中,汽車(chē)以恒定速度10m/s運(yùn)動(dòng),從汽車(chē)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),在t1=5s時(shí)經(jīng)過(guò)B點(diǎn),在t2=15s時(shí)經(jīng)過(guò)C點(diǎn),在此過(guò)程中汽車(chē)牽引力功率P隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。求:
(1)斜坡BC的長(zhǎng)度;
(2)汽車(chē)沿斜坡行駛時(shí)的牽引力;
(3)汽車(chē)經(jīng)過(guò)AB段人和車(chē)的重力做的功和汽車(chē)經(jīng)過(guò)BC段牽引力做的功。
(4)若AB到CD的豎直高度為45m,求斜面的機(jī)械效率是多大?
14.如圖所示,斜面長(zhǎng)s=10m,高?=4m.用沿斜面方向的推力F,將一個(gè)重G=100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體克服摩擦力做了100J的功.求:
(1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體受摩擦力f大??;
(2)斜面的機(jī)械效率η;
(3)推導(dǎo):f=G?(1?η) ηs
答案和解析
1.【答案】解:
(1)拉力做功:
W總=Fs=1.6N×1m=1.6J,
拉力做功的功率
P=Wt=1.6J10s=0.16W;
(2)所做有用功
W有用=G?=4N×0.3m=1.2J,
機(jī)械效率:η=W有用W總=×100%=75%;
答:(1)拉力F做功的功率是0.16W;
(2)該斜面的機(jī)械效率是75%。
【解析】(1)根據(jù)W=Fs求出拉力做的功,再根據(jù)P=Wt可求功率;
(2)克服重力做的功為有用功,拉力做的功為總功,有用功與總功的比值等于機(jī)械效率。
本題考查斜面上功、功率和機(jī)械效率的計(jì)算,常見(jiàn)題目。
2.【答案】解:(1)由速度公式可得,木箱沿斜面運(yùn)動(dòng)的速度
v=Lt=5m25s=0.2 m╱ s
(2)拉力F 做的總功 W總=FL=200N×5m=1000J
有用功W有=G?=250N×3m=750J
整個(gè)裝置的機(jī)械效率
η=W有W總×100%=750J1000J×100%=75%
(3)不計(jì)繩重及繩子與滑輪的摩擦,克服斜面的摩擦力所做的額外功
W額=W總?W有=1000J?750J=250J
木箱受到斜面的摩擦力
f=W額L=250J5m=50N
答:(1)木箱沿斜面運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/s;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率是75%;
(3)木箱受到斜面的摩擦力為50N。
【解析】(1)根據(jù)速度公式可得出木箱沿斜面運(yùn)動(dòng)的速度;
(2)拉力F做的總功W總=FL,有用功W有=G?,
根據(jù)機(jī)械效率的公式可計(jì)算整個(gè)裝置的機(jī)械效率;
(3)不計(jì)繩重及繩子與滑輪的摩擦,克服斜面的摩擦力所做的額外功W額=W總?W有,
根據(jù)W額=fs可計(jì)算木箱受到斜面的摩擦力大小。
3.【答案】解:(1)牽引力做的總功:
W總=Fs=2.5×104N×800m=2×107J;
(2)做功時(shí)間t=400s,
牽引力做功功率:
P=W總t=2×107J400s=5×104W;
(3)牽引力做的有用功:
W有用=G?=mg?=5×1000kg×10N/kg×30m=1.5×106J,
盤(pán)山公路的機(jī)械效率:
η=W有用W總=1.5×106J2×107J×100%=7.5%。
答:(1)車(chē)行駛過(guò)程中牽引力所做的功為2×107J;
(2)牽引力做功的功率為5×104W;
(3)該盤(pán)山公路的機(jī)械效率為7.5%。
【解析】(1)知道牽引力大小、盤(pán)山公路長(zhǎng),利用W=Fs計(jì)算牽引力做的總功;
(2)知道做功時(shí)間,利用P=Wt求牽引力做功功率;
(3)知道貨車(chē)質(zhì)量、山高,利用W=G?=mg?求牽引力做的有用功,盤(pán)山公路的機(jī)械效率等于有用功與總功的比值。
本題考查了有用功、總功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算,明確有用功、總功的含義關(guān)系是關(guān)鍵。
4.【答案】解:(1)由圖可知n=3,繩子自由端移動(dòng)的速度:v=nv物=3×0.5m/s=1.5m/s,
拉力F做功的功率:P=Wt=Fst=Fv=600N×1.5m/s=900W;
(2)由v=st可知,工件移動(dòng)所用的時(shí)間:t=Lv=10m0.5m/s=20s,
由P=Wt可知,拉力F做的總功:W總=Pt=900W×20s=1.8×104J,
工件的重力:G=mg=250kg×10N/kg=2500N,
則有用功:W有=G?=2500N×6m=1.5×104J,
所以整個(gè)裝置的機(jī)械效率:η=W有W總×100%=1.5×104J1.8×104J×100%≈83.3%;
(3)額外功:W額=W總?W有=1.8×104J?1.5×104J=3000J,
因?yàn)椴挥?jì)工件和滑輪組長(zhǎng)度,忽略繩和動(dòng)滑輪重量及繩與滑輪間、滑輪與輪軸間的摩擦,所以克服斜面的摩擦力做的功為額外功,
由W額=fL可知,工件所受斜面的摩擦力:f=W額L=3000J10m=300N。
答:(1)拉力F做功的功率P為900W;
(2)整個(gè)裝置的機(jī)械效率η為83.3%;
(3)工件所受斜面的摩擦力f為300N。
【解析】(1)由圖可知n=3,繩子自由端移動(dòng)的速度v=nv物,根據(jù)P=Wt=Fst=Fv求拉力F做功的功率P;
(2)根據(jù)v=st求工件移動(dòng)所用的時(shí)間,根據(jù)P=Wt求拉力F做的總功,利用G=mg求工件的重力,利用W有=G?求有用功,利用η=W有W總×100%求整個(gè)裝置的機(jī)械效率;
(3)根據(jù)W額=W總?W有求額外功,因?yàn)椴挥?jì)工件和滑輪組長(zhǎng)度,忽略繩和動(dòng)滑輪重量及繩與滑輪間、滑輪與輪軸間的摩擦,所以克服斜面的摩擦力做的功為額外功,根據(jù)W額=fL求工件所受斜面的摩擦力。
本題考查了有用功、總功、額外功、功率和機(jī)械效率的計(jì)算,注意整個(gè)裝置的有用功為克服工件重力做的功。
5.【答案】解:(1)此過(guò)程所做有用功為:W有=G?=10N×3.2m=32J;
所做總功為:W總=Fs=8N×5m=40J;
故機(jī)械效率為:η=W有W總=32J40J=80%。
(2)額外功W額=W總?W有=40J?32J=8J,
物體所受到的摩擦力f=W額s=8J5m=1.6N。
答:(1)斜面的機(jī)械效率為80%;
(2)物體所受到的摩擦力為1.6N。
【解析】(1)運(yùn)用功的計(jì)算公式W=Fs可求出拉力做的功,即總功;再根據(jù)W=G?求出有用功;然后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可求出斜面的效率η。
(2)根據(jù)W額=W總?W有得出額外功,根據(jù)f=W額s得出物體所受到的摩擦力。
熟練運(yùn)用計(jì)算功、機(jī)械效率的公式,是解答此題的關(guān)鍵。
6.【答案】解:此過(guò)程所做的有用功為:W有=G?=4.5N×0.3m=1.35J;
拉力所做的總功為:W總=Fs=1.8N×1.2m=2.16J;
斜面的機(jī)械效率為:η=W有W總=×100%=62.5%;
答:斜面的機(jī)械效率為62.5%。
【解析】根據(jù)W有=G?求出有用功;根據(jù)W總=Fs可求出拉力做的功,即總功;然后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可求出斜面的機(jī)械效率η。
明確有用功和總功的含義,是解答此題的關(guān)鍵。
7.【答案】解:
(1)工人做的有用功:
W有=G?=1200N×1m=1200J;
根據(jù)η=W有W總可得,工人拉力所做的總功:
W總=W有η=1200J80%=1500J;
(2)工人做的額外功:
W額=W總?W有=1500J?1200J=300J,
由W額=fL得摩擦力:
f=W額L=300J5m=60N。
答:(1)工人拉力所做的總功是1500J;
(2)物體和斜面之間的摩擦力是60N。
【解析】(1)根據(jù)W=G?求出有用功,利用η=W有用W總計(jì)算出工人拉力所做的總功;
(2)總功減去有用功等于額外功,求出克服摩擦力做的額外功,再據(jù)W額=fL計(jì)算摩擦力。
本題考查了使用斜面時(shí)總功、有用功、額外功的計(jì)算,屬于常考題目,難度不大。
8.【答案】解:由題知,物體沿斜面移動(dòng)距離s=5m、升高?=2m,拉力F=120N,物體重力G=280N,時(shí)間t=5s。
(1)拉力F做的總功:W總=Fs=120N×5m=600J,
拉力做功功率:P=W總t=600J5s=120W;
(2)拉力做的有用功:W有用=G?=280N×2m=560J,
斜面的機(jī)械效率:η=W有用W總=560J600J×100%≈93.3%;
(3)拉力做的額外功:W額=W總?W有用=600J?560J=40J,
由W額=fs可得摩擦力:f=W額s=40J5m=8N。
故答案為:(1)拉力的功率為120W;
(2)斜面的機(jī)械效率約為93.3%;
(3)斜面與物塊間的摩擦力為8N。
【解析】(1)知道拉力大小、物體沿斜面移動(dòng)距離,利用W=Fs求拉力F做的總功,知道做功時(shí)間,利用P=Wt求拉力做功功率;
(2)知道物體重力、物體升高的高度,利用W=G?求拉力做的有用功;斜面的機(jī)械效率等于有用功與總功之比;
(3)拉力做的額外功W額=W總?W有用,利用W額=fs求摩擦力。
本題考查了使用斜面時(shí)有用功、總功、額外功、功率、摩擦力、機(jī)械效率的計(jì)算,要知道使用斜面時(shí)克服摩擦力做的功為額外功。
9.【答案】解:(1)貨車(chē)從山底到山頂牽引力做的有用功:
W有用=G?=5.0×104N×300m=1.5×107J;
(2)汽車(chē)從山底開(kāi)到山頂所做的總功為:
W總=Fs=2.5×104N×2000m=5×107J;
山坡的機(jī)械效率為:
η=W有用W總=1.5×107J5×107J×100%=30%;
(3)貨車(chē)上坡時(shí)所做的額外功,即克服摩擦力做的功為:
W摩=W總?W有用=5.0×107 J?1.5×107 J=3.5×107J,
由W額=fs可得,汽車(chē)在山坡上行駛時(shí)的摩擦力為:
貨車(chē)上坡時(shí)的摩擦力f=W額s=3.5×107J2000m=1.75×104 N;
答:(1)汽車(chē)從山底開(kāi)到山頂所做的有用功為1.5×107J;
(2)山坡的機(jī)械效率為30%;
(3)汽車(chē)在山坡上行駛時(shí)的摩擦力為1.75×104N。
【解析】(1)利用W=G?求汽車(chē)從山底開(kāi)到山頂所做的有用功;
(2)利用W=Fs算出牽引力做的總功,山坡的機(jī)械效率等于有用功與總功之比;
(3)額外功等于總功減去有用功,再利用W額=fs求汽車(chē)在山坡上行駛時(shí)的摩擦力。
本題考查了使用斜面時(shí)有用功、總功、機(jī)械效率、阻力的計(jì)算,明確有用功、總功、額外功的含義是關(guān)鍵。
10.【答案】解:(1)客車(chē)和游客總重力,
電動(dòng)機(jī)對(duì)客車(chē)和游客所做的有用功;
(2)由v=st可得,
整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間,
由P=Wt可得,總功,
盤(pán)山公路的機(jī)械效率;
(3)額外功,
由W額=fs可得,客車(chē)受到的阻力。
答:(1)整個(gè)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)對(duì)客車(chē)和游客所做的有用功為6×107J;
(2)盤(pán)山公路的機(jī)械效率為30%;
(3)整個(gè)過(guò)程中,客車(chē)受到的阻力為1.4×104N。
【解析】本題考查斜面的機(jī)械效率,功的計(jì)算,是基礎(chǔ)題,難度一般。
(1)已知客車(chē)滿載時(shí)總質(zhì)量,由G=mg可求得其總重力,由W有用=G?可求得電動(dòng)機(jī)對(duì)客車(chē)和游客所做的有用功;
(2)已知速度和公路全長(zhǎng)可求得時(shí)間,已知以100kW的恒定功率勻速行駛至山頂,由W=Pt可求得總功,由η=W有用W總 ×100%可求得盤(pán)山公路的機(jī)械效率;
(3)由W額=W總?W有用可求得額外功,由可求得客車(chē)受到的阻力。
11.【答案】解:(1)繩子拉力F對(duì)物體A所做的有用功:W有用=GA?=200N×3m=600J,
(2)由圖可知,物體A用細(xì)繩跨過(guò)滑輪組與物體B連起來(lái),在動(dòng)滑輪與重物B的作用下,能夠使物體A由斜面底端被勻速拉到頂端,
不計(jì)繩重、滑輪組內(nèi)部摩擦及空氣阻力,對(duì)A的拉力大小等于使用滑輪組繩子自由端的拉力:
F=1n(GB+G動(dòng))=12×(280N+20N)=150N;
拉力對(duì)A做的總功:W總=Fs=150N×5m=750J,
斜面機(jī)械效率:η=W有用W總×100%=600J750J×100%=80%;
(3)拉力對(duì)物體A做的額外功:W額=W總?W有用=750J?600J=150J,
由W額=fs可得,A與斜面間的摩擦力大小為:
f=W額s=150J5m=30N。
答:(1)繩子拉力F對(duì)A所做的有用功為600J;
(2)該斜面的機(jī)械效率為80%;
(3)物體A受到的滑動(dòng)摩擦力為30N。
【解析】(1)知道物體的重力、斜面高,根據(jù)W=G?求繩子拉力F對(duì)物體A所做的有用功;
(2)由圖知,n=2,不計(jì)繩重、滑輪與繩間的摩擦力、空氣阻力,使用滑輪組的繩子自由端的拉力F=1n(GB+G動(dòng)),力的作用是相互的,可求繩對(duì)A的拉力的大小,知道斜面長(zhǎng),根據(jù)W=Fs求出拉力對(duì)A所做的總功;斜面的機(jī)械效率等于有用功與總功之比;
(3)根據(jù)公式W額=W總?W有用求出額外功,在拉動(dòng)物體A的過(guò)程中克服摩擦力做的功是額外功,根據(jù)公式W額=fs求出摩擦力的大小。
本題主要考查了使用斜面時(shí)有用功、總功、摩擦力、機(jī)械效率的計(jì)算,注意本題對(duì)物體A的拉力大小等于滑輪組繩子自由端的拉力大小。
12.【答案】解:
(1)由P=Wt可得t時(shí)間內(nèi)汽車(chē)對(duì)繩的拉力所做的功:
W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J;
(2)10s內(nèi)貨物移動(dòng)的距離:s物=vt=2m/s×10s=20m,
由圖知,n=3,拉力端移動(dòng)距離:s=3s物=3×20m=60m,
由W=Fs可得汽車(chē)對(duì)繩的拉力大?。?br>F=Ws=1.2×106J60m=20000N;
(3)不計(jì)繩、滑輪的質(zhì)量和摩擦,滑輪組對(duì)重物的拉力:
F拉=3F=3×20000N=60000N,
斜面的機(jī)械效率:
η=W有用W總=G?F拉s物=9×104N×10m60000N×20m×100%=75%。
答:(1)t時(shí)間內(nèi)汽車(chē)對(duì)繩的拉力所做的功為1.2×106J;
(2)汽車(chē)對(duì)繩的拉力大小為20000N;
(3)斜面的機(jī)械效率為75%。
【解析】(1)知道功率和時(shí)間,利用P=Wt求t時(shí)間內(nèi)汽車(chē)對(duì)繩的拉力所做的功;
(2)利用速度公式求貨物移動(dòng)的距離,由圖知,n=3,拉力端移動(dòng)距離s=3s物,利用W總=Fs求汽車(chē)對(duì)繩的拉力大小;
(3)不計(jì)繩、滑輪的質(zhì)量和摩擦,滑輪組對(duì)重物的拉力等于汽車(chē)?yán)Φ?倍,斜面的機(jī)械效率等于對(duì)物體做的有用功與滑輪組對(duì)物體做的功之比。
本題考查了使用滑輪組時(shí)速度公式、功的公式、功率公式、機(jī)械效率公式的應(yīng)用,注意斜面的機(jī)械效率不等于整個(gè)裝置的效率!
13.【答案】解:(1)由v=st可得斜坡BC的長(zhǎng)度:
s=v(t2?t1)=10m/s×(15s?5s)=100m;
(2)由乙圖可知汽車(chē)沿斜坡行駛時(shí)的功率為9×104W,
由P=Wt=Fst=Fv可得汽車(chē)沿斜坡行駛時(shí)的牽引力:
F=Pv=9×104W10m/s=9000N;
(3)汽車(chē)經(jīng)過(guò)AB段時(shí),在重力方向上沒(méi)有移動(dòng)距離,人和車(chē)的重力不做功,即做功為0J;
汽車(chē)經(jīng)過(guò)BC段牽引力做的功(總功):W總=Fs=9000N×100m=9×105J;
(4)若AB到CD的豎直高度為45m,牽引力做的有用功:
W有用=G?=1.5×103kg×10N/kg×45m=6.75×105J,
斜面的機(jī)械效率:
η=W有用W總×100%=6.75×105J9×105J×100%=75%。
答:(1)斜坡BC的長(zhǎng)度為100m;
(2)汽車(chē)沿斜坡行駛時(shí)的牽引力為9000N;
(3)汽車(chē)經(jīng)過(guò)AB段人和車(chē)的重力做的功為0,汽車(chē)經(jīng)過(guò)BC段牽引力做的功為9×105J;
(4)斜面的機(jī)械效率為75%。
【解析】(1)已知速度和時(shí)間,根據(jù)s=vt計(jì)算斜坡BC的長(zhǎng)度;
(2)由乙圖可知汽車(chē)沿斜坡行駛時(shí)的功率,根據(jù)P=Wt=Fst=Fv計(jì)算汽車(chē)沿斜坡行駛時(shí)的牽引力;
(3)根據(jù)W=Fs計(jì)算汽車(chē)經(jīng)過(guò)AB段人和車(chē)的重力做的功和汽車(chē)經(jīng)過(guò)BC段牽引力做的功(總功);
(4)若AB到CD的豎直高度為45m,利用W=G?求牽引力做的有用功,斜面的機(jī)械效率等于有用功與總功之比。
本題考查速度公式,做功公式、功率公式、機(jī)械效率公式的靈活運(yùn)用,正確讀取圖中信息是解題的關(guān)鍵。
14.【答案】解:(1)根據(jù)W額外=fs得f=W額s=100J10m=10N;
(2)W有用=G?=100N×4m=400J;
W總=W有用+W額外=400J+100J=500J
η=W有W總×100%=400J500J×100%=80%;
(3)η=W有W總×100%=W有用W有用+W額外×100%=G?G?+fs×100%
可得f=G?(1?η)ηs。
答:(1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體受摩擦力f大小為10N;
(2)斜面的機(jī)械效率為80%;
(3)見(jiàn)解析。
【解析】本題主要考查功的計(jì)算,斜面的機(jī)械效率,難度一般。
(1)根據(jù)W額外=fs得f=W額s;
(2)先計(jì)算出有用功,再根據(jù)W總=W有用+W額外算出總功 ,則η=W有W總×100%;
(3)根據(jù)η=W有W總×100%=W有用W有用+W額外×100%進(jìn)行推導(dǎo)。
斜面裝置
有用功
不用機(jī)械直接將重物提到h時(shí)克服重力所做的功
W有用=Gh
總功
拉力所做的功
W總=FL或W總=Gh+fL
額外功
克服摩擦力做的功
W額外=W總-W有用或W額外=fL
機(jī)械效率
用用功與總功的比值
或
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