学习了简单机械的有关知识后,小强同学自制了一种简易升降晾衣架,它由四个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的一段固定在天花板上,人用力拉绳子的自由端可以使晾衣架匀速上升
题型:不详难度:来源:
学习了简单机械的有关知识后,小强同学自制了一种简易升降晾衣架,它由四个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的一段固定在天花板上,人用力拉绳子的自由端可以使晾衣架匀速上升,晾衣架在匀速上升过程中横梁保持水平,如图所示.将40N的衣物挂在晾衣架上,人拉绳的力为12.5N时,衣物匀速上升,忽略绳重及摩擦.求:
(1)此时该装置的机械效率; (2)将60N的衣物挂在晾衣架上,使其匀速上升1米,人所做的总功. |
答案
(1)∵G=40N,F=12.5N, ∴该装置的机械效率为:η======80%. (2)∵G=40N,F=12.5N,设晾衣架横梁(含动滑轮)的总重G架, 由力的平衡可知:F=(G架+G) 则晾衣架横梁(含动滑轮)的总重力为:G架=4F﹣G=4×12.5N﹣40N=10N; 而由于第二次提升物体的重力为:G衣=60N, ∴此时的拉力为:F′=(G架+G衣)=×(10N+60N)=17.5N, 而物体上升的高度h=1m,则绳子末端移动的距离为:S=4h=4×1m=4m, ∴人做的总功为:W=FS=17.5N×4m=70J. 答:(1)此时该装置的机械效率为80%. (2)将60N的衣物挂在晾衣架上,使其匀速上升1米,人所做的总功为70J. |
解析
(1)欲求机械效率,应该知道有用功与总功,而有用功就是提起衣物所做的功,总功就是人的拉力所做的功;己知物重与拉力,就是没有高度,故设物体上升的高度为h即可,然后这个高度h在计算时还可以约去; (2)欲求衣物为60N时拉力的大小,根据受力分析可得,需要知道动滑轮的重;而动滑轮的重我们却可以从当衣物为40N时需要的拉力为12.5N的条件中计算得出。 |
举一反三
如图所示,小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体,物体上升的速度为0.1m/s,人拉绳的力F为250N,不计绳重和摩擦,下列说法不正确的是( )
A.人拉绳做功的功率为75W | B.滑轮组的机械效率为80% | C.绳子自由端移动的速度为0.3 m/s | D.动滑轮重为100N |
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用如图所示的滑轮组提升重物,当作用在绳子自由端的拉力为100N时,能匀速提起重力为240N的物体.不计摩擦和绳重,求:
(1)动滑轮重为多少? (2)若绕绳能承受的最大拉力为200N,则该滑轮组的最大机械效率为多大? |
某物体在竖直方向受到90N的拉力,以0.2m/s的速度匀速向上运动.(空气阻力不计)求:
(1)物体在10s内上升的距离. (2)物体受到的重力. (3)如图所示,若改用机械效率为80%的滑轮组,用10N的拉力使物体仍以0.2m/s的速度匀速向右移动,求10s内人对物体所做的有用功率. |
如图所示是某同学探究“斜面的机械效率”实验装置图.实验前他做了如下猜想:
A.斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关. B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜度有关. 他在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿斜面向上做匀速直线运动,分别做了四次实验,并记录实验数据如下:
实验次数
| 斜面倾斜程度
| 斜面粗糙程度
| 木块重量G/N
| 斜面高h/m
| 拉力F/N
| 斜面长s/m
| 有用功W有/J
| 总功W总/J
| 机械效率η
| 1
| 较缓
| 木板表面
| 2
| 0.1
| 0.6
| 0.5
| 0.2
| 0.3
| 67
| 2
| 较陡
| 木板表面
| 2
| 0.2
| 1
| 0.5
| 0.4
| 0.5
| 80%
| 3
| 最陡
| 木板表面
| 2
| 0.3
| 1.4
| 0.5
| 0.6
| 0.7
| 86%
| 4
| 最陡
| 毛巾表面
| 2
| 0.3
| 1.6
| 0.5
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| (1)请将上表所缺的数据补充完整. (2)比较 两次实验可知猜想A是正确的. (3)比较1、2、3次实验得到的结论是:当斜面粗糙程度相同时,斜面越陡机械效率 . |
用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别将两个相同的钩码提升10cm,若不计绳子与滑轮的摩擦, 装置更省力(选填“甲”或“乙”).甲装置的机械效率 乙装置的机械效率(选填“高于”、“低于”或“等于”).
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