滑轮和斜面的机械效率专题+经典习题.doc

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滑轮和斜面的机械效率

一、探究影响滑轮组机械效率的因素

滑轮组的机械效率（不计摩擦）

因此滑轮组的机械效率与物重与轮重有关：

（1）滑轮越重，滑轮组的机械效率越低，可以理解为滑轮越重，做的额外功越多；

（2）物体越重，滑轮组的机械效率越高，可以理解为做的有用功多，机械效率越高

例1．（2010安顺）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

（1）写出表中标有编号①、②和③的空格处的数据?

（2）在实验操作中应该怎样拉动弹簧测力计?

（3）分析实验数据，同一滑轮组的机械效率主要与什么因素有关?

为什么?

（4）不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢?

（列举一例）

例题2．（09黔东南州）在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，图9是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。

（1）由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1J，人做的总功为______J。

（2）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是______________；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是_____________________。

（3）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为______________。

例题3．（2010济宁）某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。

若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与________________________________________有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与___________________________________有关。

物理量次数

1

2

3

钩码重G/N

4

4

6

钩码上升高度h/m

0.1

0.1

0.1

绳端拉力F/N

1.8

1.4

2.4

绳端移动距离s/m

0.3

0.5

0.3

机械效率η

74%

57%

83%

二、、探究影响斜面机械效率的因素

使用斜面时，对物体所做的功为有用功，拉力所做的功为总功，克服斜面摩擦力所做的功为额外功。

（1）有用功：

；总功：

；额外功：

（2）因为斜面摩擦力大小与斜面倾斜程度有关，斜面倾斜角度越大，物体对斜面的压力越小，物体所受到的摩擦力越小，额外功越小。

因此可以认为斜面倾斜程度越大，机械效率越高。

例题4．（2010汕头）小明对“斜面的机械效率与什么因素有关？

”这一课题，提出了如下一些值得探究的猜想：

①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；

②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；

③斜面的机械效率与斜面的长度有关；

④斜面的机械效率与物体的重力有关。

给你如图所示的装置，请你选择上述猜想中的一项，并解答下列问题：

（1）你选择的猜想是_______________________（填写序号）

（2）要用图中的器材完成你选择的探究，还要补充的器材是：

（至少写出两种）

（3）在实验探究的过程中，需要控制不变的因素有：

①_______________________；②_______________________；③_______________________

例题5．（2010武汉）下图是小明同学斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。

实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。

实验的部分数据如下：

实验

次数

斜面的

倾斜程度

物块重量

G/N

斜面高度

h/m

沿斜面拉力

F/N

斜面长

s/m

机械效率

1

较缓

10

0.1

5.0

1

2

较陡

10

0.3

6.7

1

45％

3

最陡

10

0.5

8.4

1

60％

⑴小明探究的是斜面的机械效率跟________________的关系。

在第1次实验中，斜面的机械效率为________________，物块和斜面的内能增加了约________J。

⑵分析表格中数据可以得出结论：

在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越________。

若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持________________不变。

8．（2010泸州）在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中，用沿斜面向上的力F拉动小车，使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端，如图所示。

多次改变斜面倾斜程度，部分实验数据记录在下面的表格中，根据表格中数据回答下列问题：

斜面倾斜度

小车重G/N

斜面高h/m

沿斜面拉力F/N

斜面长S/m

有用功W有/J

总功W总/J

斜面机械效率

较缓

10

0.1

3

1

1

3

33.3%

较陡

10

0.2

4

1

2

4

50%

最陡

10

0.4

1

6

（1）当斜面“最陡”时，沿斜面拉力为_____________N；做的有用功为____________J；斜面的机械效率为_______%。

（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：

斜面越陡，需要的拉力越______。

（3）根据上面实验数据，你可以获得该实验探究的初步结论是：

_____________________

9．（2010大连）在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中，所用的实验器材有：

支架，带有滑轮的长木板（滑轮与木板之间的距离是可调的），带挂钩的木块，弹簧测力计，棉布，毛巾，刻度尺，细线。

实验装置如图所示。

（1）用带有滑轮的长木板做实验有什么好处？

____________________（只答出一条即可）

（2）测拉力时，要在木块__________时读数。

（3）测得的实验数据如表一。

（表一）

实验次数

斜面倾斜程度

接触面

木块重G/N

斜面高度h/m

拉力F/N

斜面长S/m

机械效率η

1

最陡

木块与木板

5.0

0.20

4.5

0.30

74.1%

2

较陡

木块与木板

5.0

0.20

3.8

0.40

65.8%

3

较缓

木块与木板

5.0

0.20

3.4

0.50

58.9%

4

较缓

木块与棉布

5.0

0.20

4.0

0.50

5

较缓

木块与毛巾

5.0

0.20

4.8

0.50

41.7%

①第4次实验测得的机械效率η=__________。

②第3、4、5三次实验，是探究斜面的机械效率与____________________的关系。

③根据第1、2、3三次实验的信息，可得出的结论是：

______________________________。

（2011年•山东德州卷）在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组分别做了三次实验，如图所示。

实验数据记录如下：

钩码重力G/S

钩码上升的距离h/cm

弹簧测力计的读数F/N

弹簧测力计上升的距离s/cm

机械效率

5

5

2.4

20

52.1%

10

5

①

20

68.5%

15

5

5.1

20

②

（1）编号①处数据应为　　，编号②数据应为　　．（结果保留一位小数）

（2）分析以上实验数据可以得出如下结论：

同一滑轮组的机械效率主要与　　有关．

课堂练习：

1．（2011年·黑龙江牡丹江卷）如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法正确的是（）

A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率

C．木块与斜面间的摩擦对斜面的机械效率没有影响D．斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越小

2．（2011年中考·安徽省卷）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。

回答下列问题：

（1）杠杆机械效率的表达式为η=＿＿＿＿。

（用已知或测量的物理量符号表示）

（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将＿＿＿＿＿（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

3．（2011年中考·福建福州卷）如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N。

（1）实验时要竖直向上且＿＿＿拉动弹簧测力计。

若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是＿＿＿＿N，则滑轮组的机械效率是＿＿＿＿＿。

（2）若仅增加物体的重量，该滑轮组的机械效率将＿＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

（不计摩擦）

4．（2011年中考·福建南平卷）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小红用如下图所示的滑轮组按图中顺序做了三次实验，实验数据如下表：

（1）在实验操作中应竖直向上_________拉动弹簧测力计。

（2）请在表中的空格处填上第三次实验的机械效率。

（3）从实验数据分析可知：

提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______。

5．（2011年中考·广东河源卷）如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N。

实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为______N，若钩码上升的高度为8cm，则弹簧测力计向上移动______cm，该滑轮组的机械效率为______%（结果保留一位小数）。

6．（2011年中考·广西北海卷）用如图所示实验装置测量动滑轮的机械效率。

（1）实验时，应竖直向上______拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的物体A缓慢上升。

（2）将滑轮拉至图中虚线位置的过程中测力计的示数F为______N，物体A重G为3.6N，物体A上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.2m，则动滑轮的机械效率为_______。

7.（2011年中考·山东泰安卷）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。

（1）实验时要竖直向上拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为N，若钩码上升的高度为10cm,则有用功是J，该滑轮组的机械效率为。

（2）若仅减少钩码的个数，该滑轮组的机械效率将。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）

8.（2011年中考·云南大理、雄楚卷）如图l2所示是小华同学探究滑轮组的机械效率的实验装置，实验数据如下表：

实验次数

钩码重G/N

钩码上升高度h／cm

弹簧测力计示数F/N

弹簧测力计移动的距离s／cm

机械效率η％

1

1

10

0.5

30

66.7

2

2

10

0.75

30

88.9

3

2

20

0.75

（1）实验中应该竖直向上拉动弹簧测力计；

（2）第3次测量中，弹簧测力计移动的距离为cm，滑轮组机械效率为；

（3）分析实验数据，可得出的实验结论是：

滑轮组机械效率与有关。

9．（2011年中考·黑龙江大庆卷）小霞在做“测滑轮组机械效率”的实验前猜想，滑轮组机械效率的大小可能与三个因素有关：

（1）所提物体的重力；

（2）动滑轮的重力；（3）绳子的绕法．

为了验证自己的猜想，她做了四次实验，如上图所示（实验所用的每个滑轮重力相同）．第1、2次实验是用甲滑轮组，第3次实验是用乙滑轮组，第4次实验是把第1次实验的滑轮组换了种绕法．实验数据如下表：

实验次数

钩码重力／N

钩码匀速上升的距离／m

绳子拉力F／N

绳子移动的距离／m

机械效率/％

1

2

0.1

1.2

0.2

83.3

2

4

0.1

2.3

0.2

87.0

3

4

1

1.4

0.4

71.4

4

2

0.1

0.8

0.3

（1）分析对比第1、2次实验数据，对猜想

（1）可得结论：

；

（2）分析对比第2、3次实验数据，对猜想

（2）可得结论：

；

（3）将第4次实验的绳子绕法在丙滑轮组上画出，并在数据表中算出机械效率．

（4）对比第、两次实验数据，可知滑轮组机械效率与绳子绕法无关．

10．（2011年中考·湖北十堰卷）如图是小枫探究影响斜面机械效率因素的实验装置。

他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿着不同的斜面匀速向上运动，实验测量的数据如下表。

请你解答下列问题：

（1）在第4次实验中，木块受到的摩擦力是_________N。

（结果保留一位小数）

（2）分析第1、2、4次实验数据，尅得出：

在斜面光滑程度一定时，______________。

（3）分析第3、4、5次实验数据，可得出：

____________________________________。

（4）该实验用到的研究方法是_________。

请你再举出一例用此方法的实验_________。

11．（2011年中考·安徽芜湖卷）在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置测得了四组数据，如下表所示。

（1）前三次实验中，第____次实验数据明显出现错误，应当剔除。

（2）第四次实验中，有用功是______J，总功是__________J，滑轮组的机械效率为________。

（3）根据以上信息，请判断：

该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与___________是否有关。

12．（2011年中考·江苏宿迁卷）在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

实验

序号

钩码

重/N

动滑轮

重/N

拉力/N

钩码上升的高度/m

测力计移动

的距离/m

有用功/J

总功

/J

机械效率

/%

①

4

0.5

2.3

0.2

0.4

0.8

0.92

87.0

②

4

0.9

2.5

0.2

0.4

0.8

1.0

80.0

③

6

0.5

3.3

0.2

0.4

（a）

（b）

（c）

（1）完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：

（a）__；（b）__；（c）__．

（2）通过比较__两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重__（选填“有关”或“无关”）．

（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较__两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是__的（选填“正确”或“错误”）．

13．（2011年中考·河北卷）下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。

动轮重G动／N

物重G／N

钩码上升高度h／m

动力F／N

动力作用点移距离s／m

滑轮组的机械效率

1

0.5

1

0.1

0.7

0.3

47.6%

2

0.5

2

0.1

1.1

0.3

60.6%

3

0.5

4

0.1

2

0.3

（1）请在下图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。

（2）将表格中的数据补充完整。

（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与_________和_________有关。

（4）第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为1.5s，则动力的功率为_________W。

14．（2011年中考·吉林长春卷）在探究斜面的机械效率与倾斜程度关系的实验中，将重5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，移动1m（如图所示），改变斜面倾斜程度进行多次实验，记录数据如上表。

（1）实验时，应控制斜面的__程度不变。

（2）实验过程中，用弹簧测力计拉物体在斜面上做匀速直线运动时，物体受到的摩擦力f与拉力F的大小关系为fF（选填“>”、“=”或“<”）。

（3）通过实验得出的结论是：

同一斜面的倾斜程度越大，机械效率越____，越省力。

请举出一个应用斜面省力的实例：

____。

一、电能的利用

1、电功：

（1）定义：

电流所做的功，叫电功。

（2）实质：

电流做功的过程，实质就是把电能转化为其他形式的能的过程。

电流对电器做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

（3）单位：

焦耳，1焦=1伏·安·秒常用单位：

千瓦时（度）1度=1千瓦时=3.6×106焦。

（4）电功的计算公式：

W=UItW=Pt

推导公式：

W=U2/Rt;W=I2Rt（适合纯电阻电路）

（5）测量工具：

电能表

A、作用：

测量一段时间内消耗的电能。

B、读数：

两次示数差（最后一位是小数）

C、重要提示：

电能表的规格“220V10A”表示电能表的额定电压是220伏，允许通过的额定电流是10安。

某电能表面标有“1800R/kWh”，它表示电路每消耗1千瓦时的电能，该电能表的转盘转过1800转。

2．电功率：

（1）定义：

电流单位时间内做的功叫电功率。

（2）意义：

表示电流做功的快慢，也即表示电能转化为其他形式的能的快慢．

（3）电功率的定义式：

P=W/t

（4）．电功率的单位：

瓦特，简称“瓦”，符号“W”，还有千瓦（kW）。

（5）电灯的亮度由实际功率决定。

当电灯正常发光时，由额定功率来决定，若电灯不正常发光．则由它的实际功率来决定。

（6）额定电压：

用电器正常工作时的电压。

记U额额定功率：

用电器在额定电压下消耗的功率。

记P额

实际功率：

用电器在实际电压下工作时所消耗的功率。

记U实

输入功率：

用电器消耗的总电功率。

当U额>U实时，P额>P实I额>I实用电器容易被烧坏

当U额

当U额=U实时，P额=P实I额=I实用电器正常工作

（7）电功率的计算公式：

P=W/TP=UI

推导公式：

P=U2/RP=I2R2（适合纯电阻电路）P实/P额=（U实/U额）2R=U额2/P额

二．测量小灯泡的功率

（1）实验原理：

伏安法测电功率的原理是P=UI，利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可求出小灯泡的电功率。

在额定电压下测出的电功率，就是额定功率。

（2）实验器材：

电源、电压表、电流表、开关、小灯泡、滑动变阻器、导线。

（3）实验中注意事项：

A、根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程，然后估测小灯泡正常工作时的电流，再确定电流表的量程。

B、在连接电路时，开关始终要断开，滑动变阻器的滑片应放在最大阻值处。

C、不能计算平均电功率：

因为不同电压下的功率是不同的。

（4）滑动变阻器的作用：

A、保护电路；B、调节小灯泡两端的电压，使之达到额定电压

（5）电路故障判断：

（闭合开关）

电路出现的现象

电路故障

不管怎样移动滑片，灯都很暗并且电流表、电压表的示数都不变

把滑动变阻器接成定值电阻

电流表有示数、电压表无示数

小灯泡短路

电流表无示数、电压表有示数

小灯泡开路

电流表无示数、电压表无示数

除小灯泡外其它元件出现开路

一、选择题

1．下列用电器在正常工作时电流约为4安的是（）

A．普通白炽灯B．电冰箱C．电饭锅D．电视机

2．下列说法中哪一句话是错误的？

（）

A．kWh不是电功率的单位.B．电度表是量度电功率的仪表.

C．电功率是量度电流做功快慢的物理量.D．电流通过导体消耗的电能越多，电功率不一定越大.

3．为了使电阻的电功率减小到原来的一半，应该使（）

A．电压加倍.B．电阻加倍.C．电压减半D．电阻减半.

4．在串联电路中，发热最快的部分一定是（）

A．电压最大的部分.B．电阻最小的部分.C．电流最大的部分.D．电压较小的部分.

5．如图所示，R2=2R1，当滑动变阻器滑动片P处于R2中点和的最右端时，在相同时间内，电流分别通过R2产生的热量之比是（）

A．l∶2.B．l∶3.C．3∶2.D．9∶8.

6．把“8V、16w”和“12V、36W”的两具电灯串联到16伏的电路中，比较两个灯泡的实际功率，结果是（）

A．“12V、36W”的灯泡大B．“8V、16w”的灯泡大C．一样大D．不能确定哪个较大

7．家庭电路中已有两盏灯正常发光，如果再使用一个电熨斗，电路中变小的是（）

A、总功率B．总电流C、总电压D、总电阻

8．两条电阻丝的电阻R1>R2，它们通电后的电功率大小关系是（）

A．由P=I2R可知，P1＞P2B．由P=U2/R可知，P1＜P2

C．当R1和R2串联时，P1＞P2D．当R1和R2并联时，P1＞P2

二、填空题

9．电灯泡上标着“220V100W”字样，它的意义是__________________________________。

在正常工作时，通过灯泡的电流强度为________安，电阻为________欧。

10．标有“220V、60W”的甲灯泡和标有“220V、25W”的乙灯泡，将它们串联接入220伏的电路中_______灯更亮些，将它们并联接在同一电路,______灯更亮些。

11．一只断丝灯泡、灯丝接好后仍能使用，灯泡要比原来________，这是因为灯丝的电阻比原来____，通过灯丝的电流强度比原来________。

12．为防止_____________________造成危害，电视机的机壳上都有散热窗，电热器的材料常利用电阻率_____，熔点_____的金属制成。

13．一辆匀速行驶的电车，牵引力约为1.08×104牛，在4分钟内电车行驶的路程为2千米，电车的电功率是________千瓦，该电车每天正常行驶8小时，消耗电能________千瓦时。

14．灯泡接入电路时，灯泡和电线中的电流相同，灯泡热得发光，而电线的发热却觉察不出来，原因是。

15．小明在老师的指导下，制作了一个简易电磁炉。

①简易电磁炉的底部是用漆包线绕制成的线圈，