小明在探究“斜面的机械效率”的实验中,用长度S=0.50m的木板搭成一个斜面,用弹簧测力计将重力G=5.0N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端.
(1)小明在实验中,调整斜面的高度为h=0.22m,将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中,弹簧测力计的示数F=4.0N,则有用功为 J,机械效率为 .
(2)小明利用上述器材进一步研究发现,木板搭成倾角不同的斜面时,将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中,额外功W额外与斜面的水平长度L(木板在水平面上的正投影长度)有如下关系:
L(m) | 0.45 | 0.40 | 0.35 | 0.30 |
W额外(J) | 0.90 | 0.80 | 0.70 | 0.60 |
(1)1.1;55%;(2)正;65.2%;0.2
题目分析:(1)由功的计算公式求出有用功与总功,然后由效率公式求出斜面的效率.
(2)分析表中实验数据,得出额外功与斜面水平长度的关系;
根据斜面的长度与斜面水平长度,由勾股定理求出斜面的高度,
然后由功的公式求出有用功与总功,由效率公式求出斜面的效率;
当木板放在水平面上时,克服摩擦力做的功为额外功,
根据额外功与斜面水平长度的关系求出斜面水平时的额外功,
由功的公式求出摩擦力,然后由平衡条件求出弹簧测力计的拉力.
然后由功的计算公式求出.
(1)有用功W有用=Gh=5N×0.22=1.1J,
总功W总=Fs=4N×0.5m=2J,
斜面的效率η===55%;
(2)由表中实验数据可知,W额外与L成正比;
当斜面的水平长度L=0.40m时,
斜面高度h′===0.3m,
此时有用功W有用′=Gh′=5N×0.3m=1.5J,
总功W总′=W有用′+W额外=1.5J+0.80J=2.3J,
效率η′===65.2%;
当木板平放在水平桌面上,斜面的水平长度L=S=0.50m,
设此时的额外功为W,则=,W=1J,
∵W=fS,∴f===2N,
物体做匀速运动,由平衡条件得:
弹簧测力计的拉力F=f=0.2N;
点评:本题考查了求斜面效率、实验数据分析、求拉力等问题,有一定的难度;掌握功的计算公式、效率公式、总功与有用功与额外功间的关系即可正确解题