【題目】斜面是一種常見的簡單機(jī)械,在生產(chǎn)和生活中利用斜面提升物體可以省力。與物體在水平面上不同的是,在斜面上物體由于受重力的作用有下滑的趨勢,可以等效為物體受到沿斜面向下力的作用。圖示為傾角θ=30°的固定斜面,用平行于斜面向上的拉力F=4N,將一物體從斜面底端勻速拉上斜面,所用的拉力要大于摩擦力,已知物體上升的高度h=1m。

(1)求拉力F做的功。

(2)若沿斜面勻速向下拉動物體,拉力減小為F1=3N,求物體與斜面間的滑動摩擦力。

(3)我們已經(jīng)知道:物體放在水平地面時,對水平地面的壓力大小等于物體的重力大小,但物體放在斜面上時,物體對斜面的壓力會小于物重。若高度H一定,傾角θ可以改變,請推導(dǎo)斜面的機(jī)械效率公式并說明:傾角θ越大,機(jī)械效率越高。

【答案】(1)8J;

(2)3.5N;

(3)由三角函數(shù)可知,高度H一定時,物體沿斜面移動的距離:s′=H/sinθ,

有用功為W =GH,額外功為W =fs′=f×H/sinθ,總功率為W =W +W =GH+f×H/sinθ,

則斜面的機(jī)械效率:η=W/W×100%=GH/GH+f×H/sinθ×100%=G/G+f/sinθ×100%,

當(dāng)H一定時,傾角θ越大,物體對斜面的壓力越小,物體受到的摩擦力f越小,sinθ越大,fsinθ越小,斜面的機(jī)械效率越大。

【解析】

試題分析:(1)由三角函數(shù)可知,當(dāng)h=1m時拉力F移動的距離:s=h/sinθ=1m/sin30°=2m,

拉力F做的功:W=Fs=4N×2m=8J;

(2)物體沿斜面向上和沿斜面向下勻速運(yùn)動時,物體受到的摩擦力f和沿斜面向下的分力F2 不變,物體沿斜面向上和沿斜面向下勻速運(yùn)動時,受力情況如圖所示:

由力的平衡條件可知:F=f+F2 ,f=F1 +F2 ,聯(lián)立等式可得:f=F+F1/2=4N+3N/2=3.5N;

(3)由三角函數(shù)可知,高度H一定時,物體沿斜面移動的距離:s′=H/sinθ,

有用功為W =GH,額外功為W =fs′=f×H/sinθ,總功率為W =W +W =GH+f×H/sinθ,

則斜面的機(jī)械效率:η=W/W×100%=GH/GH+f×H/sinθ×100%=G/G+f/sinθ×100%,

當(dāng)H一定時,傾角θ越大,物體對斜面的壓力越小,物體受到的摩擦力f越小,sinθ越大,fsinθ越小,斜面的機(jī)械效率越大。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】小凡同學(xué)在做“觀察水的沸騰”實驗中

(1)他的操作如圖所示,其中錯誤之處是 _________________________________

(2)糾正錯誤后,水沸騰時溫度計示數(shù)如圖所示,為______℃,在如圖中圖________是水在沸騰前的情況。.

(3)分析如圖所示圖像,可知水在沸騰過程中溫度的特點(diǎn)是 ________________________。

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【題目】在長約1米、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,用手指將管口堵住,然后倒插在水銀槽中,放開手指,管內(nèi)水銀面下降到一定高度時就不再下降,如圖所示。

(1)第一個完成這個實驗的科學(xué)家是______,這時必須測量_________。如果將此裝置拿到比地面高得多的山峰頂部,則觀察到的現(xiàn)象是________________。

(2)某同學(xué)也利用此裝置,把水銀換成水,將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時,如果這時在管頂開一個小孔,水柱______向上噴出。(均選填 “會”或“不會”)

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【題目】我國正在進(jìn)行登月計劃的研究,按照計劃,我國將在2007年將“嫦娥一號”送上月球,宇航員登上月球后,若有一塊隕石落在他附近,則下列判斷正確的是( )

A. 宇航員能夠聽到隕石撞擊月球的聲音

B. 隕石撞擊月球時不會使月球的地面產(chǎn)生振動

C. 宇航員雖然不能聽到隕石撞擊月球的聲音,但他可以感受到這個聲音的存在

D. 隕石撞擊月球的聲音可以在月球的表面向四周傳播

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【題目】在初中物理學(xué)習(xí)中,往往把電壓表看成是阻值無窮大的電阻,所以在電路分析中一般把電壓表看成斷路。實際上電壓表是一個大電阻,在測電壓時是有電流通過的,電壓表的示數(shù)就是它自身兩端的電壓。為了測量電壓表的電阻值,王老師幫助小明設(shè)計了如下電路:其中電壓表V1和電壓表V2是學(xué)生實驗常用的電壓表,電源電壓3V穩(wěn)定,變阻器R0電阻最大4.7KΩ ,R是阻值為3000Ω的定值電阻。

1)小明閉合開關(guān)后,調(diào)節(jié)變阻器使電壓表V1的示數(shù)為2.5V,電壓表V2的示數(shù)為1.5V,請你根據(jù)小明的測量數(shù)據(jù)計算出電壓表V2的電阻值。

2)若將R更換為10Ω 的定值電阻,能否測出V2表的內(nèi)阻?通過計算說明原因。

3)去掉兩電壓表后,R0、R串聯(lián)在電路中,請用公式推導(dǎo)或計算說明當(dāng)變阻器滑片從左滑到右端過程中變阻器電功率如何變化?

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【題目】用注射器估測大氣壓的值實驗中.

(1)實驗中,分析研究的對象是大氣對__________(填“針筒”、“活塞”)的壓力.

(2)當(dāng)活塞相對于針筒開始滑動時,可以近似看成研究對象在水平方向所受拉力F與所受的大氣壓力是一對_________(平衡力/相互作用力).

(3)研究對象受大氣壓力的受力面積等于注射器的截面積.讀出注射器的容積V,再用刻度尺測出________________的長度L.

(4)計算大氣壓值,其表達(dá)式為p=____________

(5)為消除活塞與針筒間的摩擦力對實驗的影響,某同學(xué)采用了圖示裝置,將注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通過水平細(xì)線與燒杯相連,向燒杯中緩慢加水,當(dāng)活塞剛開始向左滑動時,測得燒杯和水的總重為G1,然后向外緩慢抽水,當(dāng)活塞剛開始向右滑動時,測得燒杯和水的總重為G2,活塞面積為S,輪軸間的摩擦和細(xì)線重不計,則所測大氣壓值的表達(dá)式為________(用題中字母表示).

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A.電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變小

B.電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小

C.電流表讀數(shù)不變,電壓表讀數(shù)變大

D.電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大

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