(2012•东营)以前,我国北方经常用辘轳将水从井里提上来,如下图所示.辘轳的本质是可以连续转动的杠杆.已知吊桶的质量是
来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/07/28 17:30:00
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(1)当人通过辘轳用20s的时间,将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时,人所做的有用功是多少?人所做有用功的功率是多大?该机械的机械效率是多少?
(2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为4×10-3 m3)的吊桶匀速提升到地面时,该机械的机械效率是多少?
(3)根据上面的计算结果,提出改进吊桶的办法,以提高该机械的机械效率.
(4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处.(答出两条即可)
![(2012•东营)以前,我国北方经常用辘轳将水从井里提上来,如下图所示.辘轳的本质是可以连续转动的杠杆.已知吊桶的质量是](/uploads/image/z/817674-42-4.jpg?t=%EF%BC%882012%E2%80%A2%E4%B8%9C%E8%90%A5%EF%BC%89%E4%BB%A5%E5%89%8D%EF%BC%8C%E6%88%91%E5%9B%BD%E5%8C%97%E6%96%B9%E7%BB%8F%E5%B8%B8%E7%94%A8%E8%BE%98%E8%BD%B3%E5%B0%86%E6%B0%B4%E4%BB%8E%E4%BA%95%E9%87%8C%E6%8F%90%E4%B8%8A%E6%9D%A5%EF%BC%8C%E5%A6%82%E4%B8%8B%E5%9B%BE%E6%89%80%E7%A4%BA%EF%BC%8E%E8%BE%98%E8%BD%B3%E7%9A%84%E6%9C%AC%E8%B4%A8%E6%98%AF%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E8%BF%9E%E7%BB%AD%E8%BD%AC%E5%8A%A8%E7%9A%84%E6%9D%A0%E6%9D%86%EF%BC%8E%E5%B7%B2%E7%9F%A5%E5%90%8A%E6%A1%B6%E7%9A%84%E8%B4%A8%E9%87%8F%E6%98%AF)
(1)满桶水的质量:
m1=ρV=1.0×103kg/m3×8×10-3m3=8kg,
人所做的有用功:
W有=m1gh=8kg×10N/kg×5m=400J,
人所做有用功的功率:
P有=
W有
t=
400J
20s=20W;
提升吊桶所做总功:
W总=Gh=(m1+m2)gh=(8kg+2kg)×10N/kg×5m=500J,
机械效率:
η=
W有
W总=
400J
500J×100%=80%;
答:人所做的有用功是400J,人所做有用功的功率是20W,该机械的机械效率是80%.
(2)半桶水的质量:
m1′=ρV′=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg,
所做有用功:
W有′=m1′gh=4kg×10N/kg×5m=200J,
所做总功:
W总′=Gh=(m1′+m2)gh=(4kg+2kg)×10N/kg×5m=300J,
机械效率:
η′=
W有′
W总′×100%=
200J
300J×100%≈66.7%;
答:该机械的机械效率约为66.7%.
(3)根据提高机械效率的方法可知:在所提水的质量不变时,可以减小桶自身的重力减小额外功,来提高机械效率;在桶的重力不变时,增大桶的容积增大有用功,来提高机械效率.
故答案为:减小吊桶的质量,增大吊桶的容积.
(4)由图可知辘轳相当于一个定滑轮,所以可以改变用力的方向,方便用力;
该装置还相当于一个杠杆,且轴相当于支点、辘轳的半径是阻力臂、把手与轴的垂直距离为动力臂,动力臂大于阻力臂,所以可以省力;使用辘轳可以远离井口达到安全的目的.
故答案为:省力;改变施力方向,方便用力(或“方便”或安全).
m1=ρV=1.0×103kg/m3×8×10-3m3=8kg,
人所做的有用功:
W有=m1gh=8kg×10N/kg×5m=400J,
人所做有用功的功率:
P有=
W有
t=
400J
20s=20W;
提升吊桶所做总功:
W总=Gh=(m1+m2)gh=(8kg+2kg)×10N/kg×5m=500J,
机械效率:
η=
W有
W总=
400J
500J×100%=80%;
答:人所做的有用功是400J,人所做有用功的功率是20W,该机械的机械效率是80%.
(2)半桶水的质量:
m1′=ρV′=1.0×103kg/m3×4×10-3m3=4kg,
所做有用功:
W有′=m1′gh=4kg×10N/kg×5m=200J,
所做总功:
W总′=Gh=(m1′+m2)gh=(4kg+2kg)×10N/kg×5m=300J,
机械效率:
η′=
W有′
W总′×100%=
200J
300J×100%≈66.7%;
答:该机械的机械效率约为66.7%.
(3)根据提高机械效率的方法可知:在所提水的质量不变时,可以减小桶自身的重力减小额外功,来提高机械效率;在桶的重力不变时,增大桶的容积增大有用功,来提高机械效率.
故答案为:减小吊桶的质量,增大吊桶的容积.
(4)由图可知辘轳相当于一个定滑轮,所以可以改变用力的方向,方便用力;
该装置还相当于一个杠杆,且轴相当于支点、辘轳的半径是阻力臂、把手与轴的垂直距离为动力臂,动力臂大于阻力臂,所以可以省力;使用辘轳可以远离井口达到安全的目的.
故答案为:省力;改变施力方向,方便用力(或“方便”或安全).
(2012•东营)以前,我国北方经常用辘轳将水从井里提上来,如下图所示.辘轳的本质是可以连续转动的杠杆.已知吊桶的质量是
以前,我国北方经常用辘轳将水从井里提上来,如下图所示.辘轳的本质是可以连续转动的杠杆.已知吊桶的质量是2kg,容积是8×
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