【考点】机械效率的计算;有用功和额外功;滑轮(组)的机械效率. 【分析】由图可知滑轮组绳子的有效股数n=2,s=2h, (1)根据W=Gh求出人做的有用功; (2)根据W=Fs求出总功;
(3)根据效率公式求出滑轮组的机械效率. 【解答】解:
(1)上述过程中的有用功:W有=Gh=90N×1m=90J; (2)由图知n=2,所以绳端移动的距离:s=2h=2×1m=2m, 总功:W总=Fs=50N×2m=100J; (3)滑轮组的机械效率: η=
×100%=
×100%=90%.
答:(1)上述过程中的有用功为90J; (2)上述过程中的总功为100J; (3)滑轮组的机械效率为90%.
26.用炉子烧水时,将10kg的水从20℃加热到100℃,燃烧了0.5kg的焦炭.水的比热容
37是4.2×10J/(kg?℃),焦炭的热值是3.0×10J/kg.试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是多少? (3)炉子烧水的效率是多少?
【考点】热量的计算;能量利用效率;燃料的热值.
【分析】(1)知道水的质量、水的比热容和水的温度变化,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(2)知道焦炭的热值和质量,根据Q放=mq求出焦炭完全燃烧释放的热量;
(3)水吸收的热量和焦炭完全燃烧放出热量的比值即为炉子烧水的效率. 【解答】解:(1)水吸收的热量: Q吸=cm(t﹣t0)
=4.2×103J/(kg?℃)×10kg× =3.36×106J;
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量: Q放=mq=0.5kg×3.0×107J/kg=1.5×107J; (3)炉子烧水的效率: η=
×100%=
×100%=22.4%.
6答:(1)水吸收的热量是3.36×10J;
7
(2)0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是1.5×10J;
(3)炉子烧水的效率是22.4%.
27.在比较水和煤油吸热能力的实验中,使用了相同的酒精灯、相同的设备,在实验室,首先分别对质量相同的水和煤油加热相同的时间,然后分析温度的变化量得出结论,这种实验探究方法叫做 控制变量法 ,该实验是利用 热传递 (选填“热传递”或“做功”)的方法来改变水的内能,若被加热水的质量为0.2kg,加热时间长5min,温度升高了50℃,则水
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吸收的热量是 4.2×10J ,已知c水=4.2×10J/(kg?℃),若某同学测出了加热前、后酒
精灯质量的变化量为m,并利用上面测出的水吸收的热量Q,通过公式q=计算出了酒精的热值,则该热值与实际酒精的热值相比 偏小 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”). 【考点】控制变量法与探究性实验方案;热量的计算.
【分析】(1)为了便于比较水和煤油的吸热能力,需采用控制变量法,即水和煤油的质量、初温都都相同,相同的酒精灯加热相同的时间、吸收相同的热量. (2)改变物体内能的方法:做功、热传递;
(3)知道水的质量、水温度升高值、水的比热容,根据吸热公式Q吸=cm△t计算出水吸收的热量;
(4)由于存在热损失,酒精完全燃烧放出的热量不能全被水或煤油吸收. 【解答】解:
(1)首先分别对质量相同的水和煤油加热相同的时间,然后分析温度的变化量得出结论,这种实验探究方法叫做控制变量法;
(2)水、煤油从火焰吸收热量、温度升高、内能增大,是利用热传递的方法来改变内能; (3)水吸收的热量:
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.2kg×50℃=4.2×104J;
(4)由于存在热损失,酒精完全燃烧放出的热量不能全被水或煤油吸收,使得热量值偏小,由q=可知测量的热值偏小.
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故答案为:控制变量法;热传递;4.2×10J;偏小.
28.小明同学在“研究杠杆平衡条件”实验中:
(1)实验时应先调节杠杆在 水平 位置平衡,这样做的目的是 便于测量力臂 ,若出现图甲所示情况,应将杠杆的螺母向 左 (选填“左”或“右”)调.
(2)杠杆平衡后,小明在图乙所示的A位置挂上3个钩码,为了使杠杆在水平位置平衡,这时 应在B位置挂上 4 个钩码.
(3)如表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据: 实验次数 1 2 3 F1(N) 2 3 2 l1(cm) 5 10 30 F2( N) △ 2 3 l2( cm) 10 15 ☆ 如表中空格处所缺的数据是:△= 1 ,☆= 20 ;
(4)分析如表中的实验数据可以得出的结论是 F1L1=F2L2 . 【考点】探究杠杆的平衡条件实验.
【分析】(1)实验中,为了便于测量力臂,应调节杠杆在水平位置平衡; 在调节杠杆平衡时,平衡螺母总向较高的一端调节; (2)根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2可求出钩码的个数;
(3)通过实验得出杠杆的平衡条件,F1L1=F2L2可求表中空格处所缺的数据; (4)利用杠杆的平衡条件分析三组数据,动力×动力臂是否等于阻力×阻力臂. 【解答】解:
(1)实验时首先调节杠杆使其在水平位置平衡的好处是便于测量力臂; 由图甲知,左端较高,所以应将平衡螺母向左端调节;
(2)设一格为L,一个钩码重G,则有3G×4L=nG×3L,n=4,故应在B处挂4个钩码; (3)根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得: 2N×5cm=F2×10cm,解得F2=1N; 2N×30cm=3N×L2,解得L2=20cm;
(4)分析实验数据,得出杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2(动力×动力臂=阻力×阻力臂). 故答案为:(1)水平;便于测量力臂;左;(2)4;(3)1;20;(4)F1L1=F2L2.
29.某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想并对猜想进行验证.
(1)如果影响机械效率的因素有A、B、C三个,要研究其与A因素的关系,需要先控制 BC 因素不变,而改变 A 因素,从而进行研究. (2)下列A、B是同学提出的两个猜想:
猜想一:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关; 猜想二:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关.
(3)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑组进行实验.验证猜想一的小组应按图 1、3(或2、4) 所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两滑轮组的机械效率大小 相等 (选填“相等”或“不相等”),则可初步判断猜想一是错误的;
验证猜想二的小组应按图 1、2(或3、4) 所示的两个滑轮组进行实验,若实验测得两 滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想二是 正确 (选填“正确”或“错误”)的.(4)请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法: 增加物重或减小动滑轮的重力和摩擦力 .
【考点】滑轮(组)机械效率的测量实验.
【分析】(1)物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法;
(3)①要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要提起相同的重物;
②要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要相同的绕线方法;
(4)提高滑轮组机械效率的方法:增加物重,减小动滑轮的重力. 【解答】解:
(1)要研究其与A因素的关系,就要控制其他因素(即B、C因素)不变,改变A因素;(3)要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持滑轮数目、规格相同,提升的物重相同,所以选择的是图1、3或图2、4;若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等,说明机械效率与绕线方法无关,可初步判断猜想是错误的;
要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持滑轮数目、规格相同,还要保持绕线方法相同,所以选择的是图1、2或3、4;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,说明机械效率与物重有关,可初步判断猜想是正确的.
(4)要提高机械效率,要尽量减小额外功、增大有用功,可尽量让滑轮组满负荷工作(提升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等. 故答案为:(1)B、C;A;
(3)1、3或2、4;相等;1、2或3、4;正确; (4)增加物重或减小动滑轮的重力和摩擦力.