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简单机械和功复习专题1.某建筑工地用如图所示的简易滑轮组将重4000N的砖块运到离地4m高的砌墙处,已知每个滑轮重100N,滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计.若提升砖块的工人作用于绳的拉力最大为500N,求:(1)提升一次砖的最大重力;(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率;(3)若全部完成提砖任务,工人利用此滑轮组至少做多少额外功.答案:(1)∵F=1/2G∴G=2F=2×500N=1000N(2)W有用=Gh=1000N×4m=4000JW额=G动×h=100N×4m=400Jŋ=W有用/(W有用+W额)=4000J/(4000J+400J)=91%(3)n=4000N/1000N=4w额外=nW额=4×400J=1600J2.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置,下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能.求:(1)水在10h内吸收的热量;(2)如果水吸收的热量用天然气来提供,需要完全燃烧多少m3的天然气;(天然气的热值为8.4×l07J/m3,天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收)(3)该太阳能热水器的能量转化效率.太阳照射时间h装水量Kg吸热板面积m2水升高的温℃水的比热容J/(kg.℃)太阳辐射功J/(m2-h)101002.5504.2×1031.68×106答案(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg.℃)×100Kg×50℃=2.1×107J(2)V=Q/q=4.2×107J/8.4×l07J/m3=0.5m3(3)Q=10h×2.5m2×1.68×106J/(m2h)=4.2×107Jŋ=Q吸/Q=2.1×107J/4.2×107J=50%3.如图所示,工人用定滑轮匀速提升重为180N的物体,所用的拉力为200N,在5s内物体升高的高度为2m.此过程中,求:(1)有用功;(2)总功的功率;(3)定滑轮的机械效率.答案(1)W有=Gh=180N×2m=360J(2)W总=FS=200N×2m=400JP=W总/t=400J/5S=80W(3)ŋ=W有/W总=360J/400J=90%4.在小型建筑工地,常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料,其工作原理相当于如图所示的滑轮组。某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到高为10m的楼上,用时40s,卷扬机提供的拉力F为2500N。求在此过程中:(1)有用功;(2)拉力F的功和功率;(3)滑轮组的机械效率。答案(1)W有=Gh=4000N×10m=40000J(2)W总=FS=2500N×2×10m=50000JP=W总/t=50000J/40S=1250W(3)ŋ=W有/W总=40000J/50000J=80%5.为了帮助滑雪者登上长200m、高40m的山坡,滑雪场沿山坡铺设了一条直雪道.把一位重600N的滑雪者沿此雪道由坡底匀速拉至坡顶需用拉力150N.求:(1)拉力对滑雪者做的功;(2)雪道斜面的机械效率.答案(1)W=FL=150N×200m=30000J(2)W有=Gh=600N×40m=24000Jŋ=W有/W=24000J/30000J=80%6.我国自行研发的纯电动中巴车的质量约为2000kg,静止时轮胎与路面接触的总面积约0.2m2,以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率约72kW。(g取10N/kg)(1)中巴车所受的重力是多少?(2)静止时中巴车对路面的压强有多大?(3)以30m/s匀速行驶时,所受阻力是多少?(4)中巴车改用汽油作动力,以72kW的输出功率行驶1h,至少要燃烧多少L的汽油?(汽油的热值为3.2×107J/L)7.江南科技馆有一种神奇的装置,如图所示,借助该装置,小明仅用150N的拉力就提起了重量为600N的摩托车.问:此过程中该装置的机械效率为多少?8.如图所示,在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的电线。为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端,可以用图示的测通器来测试,其操作过程如下(1)连接A和B,将测通器的m连接在D上。当n连接F时小灯泡发光,连接E时小灯泡不发光。由此可以确定为同一导线的两端(填字母,下同)。(2)为了弄清另两根导线的两端,可连接A和C,测通器的一端必须与相连时,另一端只需接触一根导线就能将两根导线辨别开。(3)某家庭装修时,穿过墙的一管内有三根相同颜色的线,由于水泥浇紧了,线拉不动,就不能确定哪两根头为同一根线了,请你用如图所示的测通器,用与上述(1)(2)不同的方法进行辨别。具体做法如下:让m与A相连,用n分别与D、E、F试触,观察,则可确定A与其中哪一线头为同一根。接着m与B相连,用n与D、E、F中余下的两端点试触,通过什么现象可以进行辨别。写出你的辨别方法。解:(1)因为连接A和B,将测通器的m连接在D上.当n连接F时小灯泡发光,说明DBAF连通,CE为另外的一根;故选CE;(2)现在知道CE为一跟导线,将AC连在一起,先把m连接在E上,若n连接F时小灯泡发光,则AF为一根导线,不亮说明AD为一根导线.故答案为:E;(3)让m与A相连,用n与D试触,观察灯是否发光,若灯亮,则说明AD间是通路,AD是一根导线,否则不是,接着m与B相连,用n与D、E、F中余下的两端点中的一个试触,若灯亮,则说明与B间是通路是一根导线,否则与另一个间是一根导线.9.某研究性学习小组对“物体吸收太阳能的能力与表面颜色之间的关系”进行了实验研究:(1)在两只相同的烧杯中装有和初温相同的水,烧杯外用一个黑色塑料袋和一个白色塑料袋密封,插入温度计(温度计的玻璃泡浸没在水中,大部分刻度露出可见),放在阳光下曝晒.每隔相同的时间读出温度计的示数,数据记录如下:根据上述数据回答下列问题:(2)太阳能热水器工作时,太阳能量转化为_______能;(3)通过上面的研究可以推断:太阳能热水器的集热管表面颜色以____为宜;(4)小明家使用的太阳能热水器的说明书如图.若在太阳能热水器的水箱中装满了水,在太阳照晒下每小时温度升高9℃,则该热水器中的水每小时吸收的热量是多少?该地区每秒钟每平方米的面积上接收到的太阳能是多少?塑料袋颜色水的质量(m/kg)初温(t/℃)温度(t1/℃)温度(t2/℃)温度(t3/℃)……黑色1.015.022.327.831.5……白色1.015.016.517.819.0……容积100L集热箱的采光面积1.4m2能量转化效率30%10.连接电路后,两灯泡都亮,由于连线较乱,一时无法确定电路是串联还是并联,以下两种简单判断方法是否可行?请你在表中空格填写“可行”或“不可行”.方法操作现象结论方法是否可行方法1把其中一灯泡从灯座中取下另一灯熄灭两灯一定是串联方法2把任意一根导线断开两灯熄灭两灯一定是串联解:方法1:把其中一只灯泡从灯座中取下来,如果观察另一只灯泡熄灭,则亮灯一定是串联,该方法是可行的;方法2:把任意一根导线断开,如果观察两灯都熄灭,则是无法确定两灯的连接方式的.因为两灯无论是串联还是并联,当把任意一根导线断开时,都有可能造成两灯熄灭.串联电路的电流路径只有一条,一处断开则电路中就不会有电流,两灯都不发光;并联电路的电流路径虽然有多条,各用电器可以独立工作,但如果是并联电路干路上的导线断的话,则也会造成两灯都不发光,所以该方法是不可行的.故答案为可行;不可行.11.如图所示,是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,碰到同一木块上。请回答以下问题:(1)设计实验的目的是研究_____(钢球/木块)动能的大小与__________的关系。(2)实验是通过观察____________________,比较钢球对木块做功的多少,从而得出结论的。(3)若水平面为光滑的,该实验还能得出结论吗?______,理由是:_____________________________。12.在一些建筑工地、港口常见到各种大型起重机.如图所示是一种起重机的简图,为了保证起重机起重时不会翻倒,在起重机右边配有一个重物m0,已知OA=10m,OB=5m,起重机功率为30kW,若不考虑起重机本身重力的影响.求:(1)要使起重机吊起6×103kg的货物时不会绕支点O翻倒,右边的配重m0的质量至少为多少?(2)如果机械效率为80%,那么,把5×103kg的货物沿竖直方向匀速提高15m,需要多少时间?13.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在____位置平衡,这样做是为了便于测量____.如发现杠杆左端偏高,则可将右端的平衡螺母向_____调节,此后在整个实验过程中,能否再旋动两端的平衡螺母?______.下图是小明同学三次实验的情景,实验时所用的每个钩码重均为0.5N,杠杆上刻线的间距为5cm,部分实验数据记录如下表:(1)请将表格中的实验数据补充完整.(2)小明的第3次实验记录中有一个数据明显错误,它是_________,错误原因是_____________________.(3)某次测量中,在如图14所示的条件下杠杆已处于平衡状态.若小明同时拿走两边下方的两个钩码,则杠杆的________(“左”或“右”)端将下沉.为使杠杆恢复水平平衡,小明应将左侧剩余的两个钩码移至________点处.实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.510121201031201.510水平、力臂、左、左.①15、2;②20、弹簧测力计没有竖直向下拉(或动力臂测量错误);③左、D14.某同学在“测滑轮组机械效率”的实验中,用右图所示的装置匀速提起重物,并做了如下实验记录:(1)对该同学的实验记录进行分析,就会发现他的实验结果是违背物理规律的,其表现是:______________。(2)右图是实验时测力计的放大图.结合两图你会发现导致实验结果违背物理规律的原因.其原因是______.纠正错误后,可计算出该滑轮组的机械效率为______.(3)若增加提升钩码的个数,该滑轮组的机械效率将___________(填“增大”、“不变”或“减小”).影响该滑轮组机械效率的因素还有___________.钩码重G(N)钩码上升高度h(m)测力计拉力F(N)测力计移动距离s(m)20.10.40.3(1)有用功比总功还大(2)测力计读错了,应为0.8N,83.3%(3)增大,动滑轮重15.学习了杠杆原理后,天鹏和剑波同学尝试利用杠杆原理测量出一把直尺的质量.请你也参与到他们的活动中吧.(1)请写出杠杆原理的内容_________________________(2)实验步骤:①找出直尺的重心.如图所示,他们将刀口仰放在桌子上,再把直尺平放在刀口(支点)上,左右移动直尺,使直尺在__________位置保持静止,此时____的位置就是直尺的重心.他们在重心处做好记号.②将质量是m千克的钩码挂在刀口左端的直尺上任一位置,在刀口上向左移动直尺,使其重新在位置平衡,读出此时钩码到刀口的距离,此距离就是动力臂l1,则到刀口的距离就视为阻力臂l2.③用上述已知的和测量的量可写出计算直尺质量的表达式为________.(3)后来他们二人又用天平测出了这把直尺的实际质量,发现与他们用杠杆原理求出的质量值相差较大.①你认为产生这个差距的原因可能是__________(只要答一点.)②为提高测量结果的准确程度,请给他们提出一条合理的建议.________________________________________________(1)动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)(2)①水平刀口(支点)②水平重心(记号)处③m尺=mL1/L2(3)①实验次数太少(长度测量不准、刀口过厚等)②改变钩码在直尺左端的位置,多做几次实验(对同一长度进行多次测量、换刀口等)16.地震抢险中一项繁重的任
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