初中物理杠杆机械效率的测量实验试题

如图1所示，是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神．已知他和轮椅总质量为80kg，攀爬高度39m，历时约3min20s．

（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？
（2）小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想到物理课上学过利用滑轮组可以省力．小明同学如果站在地面上，用如图2所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适，理由是什么？如果该滑轮组机械效率为80%，求小明同学的拉力至少要多大？（g取10N/kg）

某型号挖掘机的实物图(甲) 和作业范围图(乙)以及部分相关数据表，如下图所示。挖掘机在4s内将装满铲斗的密度为1.6×l0³kg／m³的泥土，从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。 取g=10N／kg，求：
                                                                                       
（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时（如图甲），对地面的压强。
（2）铲斗内泥土的质量。
（3）移送泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功。
（4）移送泥土的过程中，发动机的总功率是40kW，此过程挖掘机的机械效率。

如图，用此滑轮组在4s内将重力为50N的物体匀速提升2m，绳端拉力为20N，不计摩擦及绳重，下列说法正确的是（ ）

A．绳子自由端移动的速度为1m/s

B．动滑轮的重力为10N

C．克服物体重力做功为100J

D．滑轮组的机械效率为83.3%

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。

如图所示，起重机将一箱设备沿竖直方向匀速吊装到施工高台上，设备重4000 N，施工台距离地面的高度为3m。动滑轮上每段钢绳的拉力是2500 N。（取g=10N/kg）

求：（1）起重机的质量为8t，工作时用支架将汽车的轮胎支离开地面。如果地面能承受的最大压强是7×10⁴ Pa，支架与地面接触的总面积是多少？
（2）起重臂OA长12m，且与水平方向夹角为30°。支撑臂与起重臂垂直，作用点为B，且OB=4m，求支撑臂给起重臂的支持力（忽略起重臂自重，cos30°≈0.87）。
（3）起重机做功的机械效率。

(8分)如图所示，下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如下实验数据．


(1)此探究实验是采用了_____________的物理研究方法。
(2)请将上表中空格补充完整．
(3)请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：
结论一：___________________________________________________________。
结论二：____________________________________________________________。

用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．(5分)
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为     N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.4m，则杠杆的机械效率为    ．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：                ．

（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：

根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：       ；请简要说明理由：                             ．

某工人利用滑轮组在20s内将3000N的物体匀速提高4m，已知这个滑轮组的机械效率是80%，求：
（1）这名工人所做的总功是多少J？
（2）他所做的额外功是多少J？
（3）他的输出功率是多少W？

小聪利用斜面进行如下的实验。

（1）图中的数据是在测量斜面机械效率时得到的，由此可知此时斜面的机械效率η＝______。
（2）为了进一步探究斜面的特点，小聪接着做了三次实验，实验数据如下表。

①分析表中数据可知，沿斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面倾斜角度越大，机械效率越_________，拉力越_________。
②由表中第2次数据可知，此过程中铁块与斜面之间的摩擦力为______N。

小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子重和摩擦，如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象，当货物重G为20N时，滑轮组的机械效率是      ，动滑轮的重是      N；当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率是      ．

用如图所示的滑轮组提升水中的物体M，物体M高为3m，底面积为0.02m²，密度为4.5×10³kg/m³。物体M完全在水面下以0.2m/s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为ρ，滑轮组的机械效率为η。已知电动机的输出功率为480W恒定不变，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：

（1）物体M完全在水面下时的浮力；
（2）物体M完全在水面下时滑轮组的机械效率η。
（要求：画出受力分析图）

在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上．其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的．若每箱设备均重4000N，施工台距离地面的高度为3m．如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下．

（1）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？
（2）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1m/s的速度匀速提升到施工台．求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？

电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小明对家里的电动自行车进行了测试．他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图像．已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A．由图可知7至12s内电动自行车受到的摩擦力为      N；电动自行车匀速行驶时，机械效率为    %．

某学习小组用几个相同的滑轮来探究定滑轮、动滑轮和滑轮组的机械效率，实验装置如图所示．他们将测得的钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s，并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η数据一并记入表：

次序	G/N	F/N	h/m	s/m	W有用/J	W总/J	η
1	2	2.1	0.1	0.1	0.2	0.21	95.2%
2	2	1.2	0.1	0.2	0.2	0.24	83.3%
3	2	0.9	0.1	0.3	0.2	0.27	★

（1）表格中数据★=         ；
（2）第1次实验中，拉力F与提升物体的重力不等，主要原因是             ；
（3）比较实验1、2，第2次的机械效率较低，主要原因是               ；
（4）比较实验2、3，这两次实验机械效率不同的主要因素是                ；
（5）在实验3的装置下再加挂一只相同的钩码，装置的机械效率将                。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，若不计绳重及摩擦，两装置都匀速提升最大的重物，则下列说法正确的是                         【  】

A．提起最大重物的重力大小相等，滑轮组的机械效率相同

B．提起最大重物的重力大小不相等，滑轮组的机械效率相同

C．提起最大重物的重力大小不相等，甲滑轮组的机械效率高

D．提起最大重物的重力大小不相等，乙滑轮组的机械效率高