人教版八下物理机械效率相关练习题、变式以及答案解析.docVIP

5.为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁所示．若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：　　（1）在1～2s内，若重物上升1.25m，拉力F做的功W。　　（2）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。　　（3）若绳子能承受的最大拉力是1500N，小李体重600N，他站在地面向下拉绳子使物体匀速上升，最大能提升多重的物体？　　 　　【思路点拨】由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n=3，则拉力F移动的距离s=3h.　　（1）由F-t图象得出在1～2s内的拉力F，由h-t图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用W=Fs求此时拉力做功；根据拉力和物体的重力，求出动滑轮的重力；　　（2）由F-t图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用公式求滑轮组的机械效率。　　（3）当绳子的拉力超过小李的体重时，他就会被拉起，所以要想站在地面向下拉绳子，绳子的最大拉力为600N，再根据动滑轮上的绳子段数求出物体的最大重力。　　【答案与解析】（1）在1～2s内，拉力F1=50N，重物上升高度h1=1.25m；　　拉力F的作用点下降的距离，　　拉力做的功：；　　绳子自由端的拉力：　　动滑轮的重力为：；　　（2）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，，拉力，　　∵从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数） n=3，　　∴拉力F的作用点下降的速度，　　拉力做功功率（总功率）：；　　滑轮组的机械效率：　　（3）绳子能承受的最大拉力是1500N，所以物体的最大重力为：；　　所以：。　　答：（1）在1～2s内，拉力F做的功为187.5J；　　（2）在2～3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.3%；　　（3）最大能提升1750N的物体。　　【总结升华】本题是一道力学综合题，涉及到功、功率、机械效率的计算，能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键。 6.（2012 营口）测滑轮组机械效率时，所用实验装置如图所示。　　（1）实验中要竖直向上____________拉动弹簧测力计。　　（2）表中第1次实验数据有错误，改正后计算其机械效率为____________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 实验次数 物重G/N 物体上升高度 h/m 拉力F/N 绳自由端上升距离 s/m 机械效率 1 2 0.1 1.1 0.2 　 2 4 0.1 2.0 0.3 66.7% 　　（3）比较两次实验的机械效率可得出结论：____________。　　这里用到的研究方法是____________。（填字母）　　A．类比法　　　B．控制变量法　　　C．等效替代法　　（4）改变图中滑轮组的绕线方法，提起同一重物时，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 　　【思路点拨】（1）用滑轮组竖直拉动物体上升时，绳端的弹簧测力计要竖直方向拉动弹簧测力计。　　（2）由图判断绳子的段数，根据绳子的段数，判断第1次实验的错误数据。知道物重、物体升高的距离、拉力、拉力移动的距离，根据求出机械效率。　　（3）同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，探究滑轮组机械效率跟提起物重的关系时，控制绳重、动滑轮重、摩擦不变，这种方法是控制变量法。　　（4）滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系。　　【答案】（1）匀速；（2）60.6%；（3）同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越大；B；（4）不变　　【解析】（1）如图，弹簧测力计要竖直向上匀速拉动绳子。　　（2）如图，物体有三段绳子承担，s=3h，h=0.1m，所以，s=3×0.1m=0.3m。所以第一次实验中绳子自由端上升的距离0.2m是错误的。　　（3）第1和2次实验时物体升高的距离，使用的同一个滑轮组，滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。所以，同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越大。在探究滑轮组机械效率时，控制物体升高的距离、动滑轮的重、绳重、摩擦等都不变，只是改变提起的物体重，这种方法是控制变量法。　　（4）在其它条件相同时，滑轮组的机械效率跟滑轮组的绕法