Question

5．如圖所示在山區(qū)汽車沿著盤山公路，可以駛上高聳入云的云峰，上山的公路為什么修得彎芎曲曲如盤龍，而不是從山下直通山頂？盤上公路相當(dāng)于斜面，可以省力，假設(shè)從山底到山頂?shù)墓�路長(zhǎng)2000m，山高300m，一輛總重5t的客車勻速由山底開往山頂，牽引力保持2.5×l0⁴N不變，客車在行駛過(guò)程中受到的摩擦阻力等于牽引力（填“大于”“等于”“小于”），這段盤山公路的效率為24%．

Answer 1

分析 （1）車經(jīng)過(guò)盤山路時(shí)要向高處運(yùn)動(dòng)，所以我們可以從斜面模型上分析．使用斜面可以省力，斜面越平緩，越省力，但同時(shí)越費(fèi)距離．
（2）因?yàn)檐囋谒�平公路上勻速前進(jìn)，則其在水平方向必然受到一對(duì)平衡力的作用．而在水平方向上車所受到的力只有摩擦阻力和牽引力．根據(jù)二力平衡的條件，這兩個(gè)力必然大小相等；
（3）已知客車質(zhì)量為5t，可求得其重力，利用W=Gh可求得汽車做了多少有用功．已知向上行駛過(guò)程中牽引力保持2.5×l0⁴N和2000m的路程，可求得總功，再利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$可求得盤山公路的“機(jī)械”效率．

解答 解：（1）盤山公路相當(dāng)于簡(jiǎn)單機(jī)械中的斜面，斜面加長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)距離，但可以省力；
（2）客車在行駛過(guò)程中受到的摩擦阻力等于牽引力，摩擦阻力和牽引力是一對(duì)平衡力；
（3）5t=5000kg，客車的重力G=mg=5000kg×10N/kg=5×10⁴N，
有用功W_有用=Gh=6×10⁴N×200m=1.2×10⁷J；
W_總=2.5×l0⁴N×2000m=5×10⁷J；
“機(jī)械”效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1.2×1{0}^{7}J}{5×1{0}^{7}J}$×100%=24%．
故答案為：斜面；等于；24%．

點(diǎn)評(píng) 生活中應(yīng)用了很多斜面模型，雖然費(fèi)距離，但可以省力，減輕我們將物體提升時(shí)所需要的力．本題還考查有用功和機(jī)械效率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用．