资源描述
一、机械效率的知识结构导图知识点12.3机械效率有用功息功机械效率；rr用功踝启功的比慎7机械效率料 面；霸外切L并在需要但乂不得不保的功冷轮用r 砒加d机械效率转小于1式.总功:右用功与额外功之和.公式工 Wfl-WfiHt有用功；仍家要做的功公式，W*fl-Gh（提升重构）-wa-w原理：二、知识点巩固公式 %-=*总-*R* = Gh（忽略轮轴摩擦的动滑轮.滑轮组） 斜面：言 =6提马机械效率的方法;M小机械自重核小机件间的摩擦测量滑轮组的机械效率测量斜血的机喊效率应旃物理量：钩码重力G-钩码提升的高度tu拉力 F.嵯的自由端移动的距离,罂材；除钩吗、帙架台、滑轮、细线外，刻度尺、 弹,甫力计步展，0维匀速用动弹簧测力计使钩玛开局；门的：保证第力“示数大小小变影晌滑辕用机械效率高低的在要因素有；动滑稽越重，个数超名则糖外功相对就多.提升重物献奉,做的有用功相时就手主要有两个因素影响斜面的机械业率二斜面的做斜程度；斜面的相陨程度耦面鲍发，机械效率越高,但越费力：斜面埋平 僵，机械效率越低，例越省力1812.3机械效率1、有用功：定义：对人们有用的功。公式：Wo = Gh （提升重物）=W W 二刀W斜面：Wo = Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：Wb=Wb-Wo=G动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：Wk=fL3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功 W有用公式：WiA = Wo + Wfa = FSJ=斜面：WE = fL+Gh= FL4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式:=WT用心、斜面:定滑轮：动滑轮:滑轮组:=Gh一 FL_ Gh Gh GFS Fh F_ Gh Gh GFS F2h 2F_Gh _Gh _G_- FS Fnh nF5、有用功总小于总功， 所以机械效率总小于 1。通常用百分数表示。 某滑轮机械效率为 60% 表示有用功占总功的 60% 6、提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。7、机械效率的测量：原理：=忖GhW FS（2）应测物理量：钩码重力 G钩码提升的高度 h、拉力F、绳的自由端移动的距离 So（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。（4）步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。8、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。三知识点精炼选择题（共8小题）1. （2020?凤翔县一模）某建筑工地上，工人通过图示装置用 250N的竖直向下的拉力拉绳,将重600N的建筑材料匀速提起。 已知AOB是轻质杠杆且 OA OB= 1:2,不计绳重与摩擦,A.轻质杠杆AO昉费力杠杆B.动滑轮的重力是 100NC.动滑轮的机械效率为 60%D.可通过减少所提升建筑材料的重量，来提高动滑轮的机械效率【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；杠杆的平衡条件；杠杆的分类；滑轮（组）的机械效率.【答案】：C【解析】：A、读图可知，。为支点，动力作用在 B点，阻力作用在 A点，动力臂大于阻力 臂，所以杠杆 AOBW于省力杠杆，故 A错误。日由图知n=2,用该装置匀速提起 600N的物体，不计绳重与摩擦，则杠杆A端施加的拉力：11Fa= 2 （G+。）= 2 （600N+Gt）,由杠杆平衡条件可得：Fax OA= FbX OB，I 1一即：2 （600N+Gt） X O七 250NX OR 且 OA OB= 1 : 2,解得G动= 400N,故B错误；C不计绳重与摩擦，动滑轮的机械效率:? E 有用?.总?+ ?一动?600?+k= 600?+ 400? *100%= 60% 故 C正确;.动 D减小所提升建筑材料的重量，在提升高度相同时，有用功减小，这样有用功在总功中所占的比例减小，则动滑轮的机械效率会降低，即不能提高动滑轮的机械效率，故D错误。故选：Co2. （2020?安庆一模）建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组，将500N的重物在5s内匀速提升3ml所用拉力F为300N,不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A.工人做的总功为1800JB.动滑轮的重力为 50NC.滑轮组的机械效率为91.7%D.提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；功的计算；滑轮（组）的机械效率.【答案】：A【解析】：A.由图可知，n=2,则绳端移动的距离 s=nh=2X3m= 6m,工人做的总功 W总=Fs=300NX 6m= 1800J,故 A正确；.一 一、 ,1一一.一.B.不计绳重和摩擦，由 F=不（G+G）可得，动滑轮的重力 6动=门5-G= 2X 300N- 500N= 100N,故B错误；C.工人做的有用功亚有=Gh= 500NX 3m= 1500J ,滑轮组的机械效率引=X100%=1500?硒而X100%- 83.3%,故C错误； 1800? , 一，、 ?有？D.不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率Y = ? X100%= （?+?/? X100%=西+环 X100%=1? X100%,1+, ?据此可知提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变大，故D错误。故选：Ao3. （2020?龙沙区一模）如图所示，用300N的力沿斜面把600N的重物匀速拉到顶端，重物在斜面上移动的距离为 4m,上升的高度为1m下列说法正确的是（A.运动过程中，重物共受到三个力的作用B.重物受到的摩擦力是 100NC.运动过程中，重物的机械能不变D.斜面的机械效率是 50%【考点】：摩擦力的大小；斜面的机械效率；机械能的概念.【答案】：D【解析】：(1)运动过程中，重物受到四个力的作用：竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、平行于斜面向上的拉力、平行于斜面向下的摩擦力，故 A错误；(2)重物沿斜面向上匀速运动，质量不变，速度不变，所以动能不变；同时高度增加，则重力势能增大，因机械能等于动能与势能的总和，所以重物的机械能增大， 故C错误;(3)克服物体重力做的有用功：Wot = Gh 600NX 1m= 600J,拉力做的总功:W Fs = 300NX 4m= 1200J ,斜面的机械效率:?有用600?刀=下厂=1200? x100%= 50% 故 D 正确;.总.(4)克服摩擦做的额外功:Wb= W总-Wr用=1200J - 600J = 600J ,由Wfc=fs可得摩擦力:,?额600?f=方=7?=150N,故 B错误。故选：Do4. (2020?常州一模)如图所示，斜面高2m长4m,小明用平行于斜面的拉力F,将重600N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F=350N,对此过程，下列结果中错误的是(A.有用功为1200JB.总功为1400JC.额外功为200JD.机械效率为 80%【考点】：有用功和额外功；斜面的机械效率.【答案】：D【解析】：A、小明对物体做的有用功：Ww=Gh= 600NIX 2m= 1200J,故A正确;日 拉力F做的总功： W=Fs=350NIX 4m= 1400J,故B正确；C 所做的额外功：M=W总-Wr用= 1400J- 1200J = 200J,故C正确;D斜面的机械效率：?有用1200?刀= W = wo? X100% 85.7%,故 D错误。故选：D。5. （2020?东营模拟）力Fi将物体A匀速提升了 s,若改用滑轮组把 A匀速提升相同高度 s,拉力为F2,此过程滑轮组（）总功为FisA.B.可通过增加动滑轮重力的方法提高滑轮组机械效率C.D.该滑轮组省力同时省距离【考点】：滑轮组及其工作特点；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率.【答案】：C【解析】：A、由图知，n=3,则拉力端移动的距离 s =3s,拉力做的总功： We、= F2S= F2X3s=3F2S,故 A错误；B物重不变，提升高度相同时，有用功不变；增加动滑轮重力，额外功变大，总功变大，根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率会减小；故 B错误；C使用滑轮组做的有用功（直接对物体做的功） ：Wo = Fis；则滑轮组的机械效率：_ ?有用 ?i?i-玉黑=3?2?=匹，故 确。D使用简单机械有时为了省力，有时为了省距离，有时为了改变力的方向，但是不能省功，即不能省力同时省距离，故 D错误；故选：Co6. （2020?西安模拟）如图所示，2021年全运会吉样物金金正在通过定滑轮将一重物拉上去，她所用的拉力为 50N,所拉物体的质量为 4kg,物体向上升高了 4m （g取10N/kg）,则下列说法中错误的是（）A.金金作用在绳子上的拉力做功为400JB.绳与滑轮间的摩擦没有被忽略C.克服被拉物体的重力做的功为有用功，其大小为160JD.此次使用定滑轮的过程中，其机械效率为80%【考点】：功的计算；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率.【答案】：A【解析】：A、由于使用的是定滑轮，则绳子自由端移动的距离s = h=4m,所以金金作用在绳子上的拉力做功：W=Fs=50NX 4m= 200J .故A错误；日 物体的重力： G= mg= 4kg x 10N/kg = 40NI,如果不考虑绳重及摩擦，施加的拉力应该等于物重，即F=G= 40N,而实际施加的拉力是50N,所以绳与滑轮间的摩才没有被忽略，故 B正确；C克服被拉物体的重力做的功为有用功，即Wos=Gh= 40NX 4m= 160J,故C正确；D定滑轮的机械效率为：y = -? X100%= 黑? X100%= 80%故D正确。 ：200：故选：Ao7. （2020?海淀区一模）下列说法中不正确的是（）A.机械效率一定小于 100%B.机械效率越高，机械做功一定越快C.功率越大的机械，做功一定越快D.有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高【考点】：机械效率的概念；功率的概念.【答案】：B【解析】：A、由于使用简单机械时，总会做一些额外功，所以机械效率总小于100%故A项说法正确。日有用功与总功的比值叫机械效率，功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大小与机械效率的高低无关，故 B项说法不正确。C功率是表示物体做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功一定越快，故C项说法正确。D有用功与总功的比值叫机械效率，所以有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高，故D项说法正确。故选：B。8. （2020?东莞市一模）如图所示，把重力为100N的物体从底端匀速推到斜面顶端，斜面长为10m,高为3m,实际推力为50N,则下列选项错误的是（）A.推力彳功为500JB.克服物体重力做功为300JC.斜面的机械效率为 60%D.物体与斜面之间的摩擦力为 50N【考点】：功的计算；功的计算公式的应用；斜面的机械效率.【解析】：由题知，斜面长 s=10m,斜面高h=3m,物体重G= 100N,推力F=50N=?有用300?刀=5厂 X100%= 500? X100%总A 推力做的总功： Wfe、=Fs=50NX 10m= 500J,故A正确；B、克服物体重力做的有用功:W = Gh= 100NX 3m= 300J,故B正确；C斜面的机械效率:=60% 故C正确；口 克服摩擦力做的额外功：W额外=W总-W有用=500J - 300J = 200J ,由Woifs可得摩擦力：f = * = 200? = 20N,故D错误。故选：Do 二.填空题（共5小题）9. （2020?山亭区一模）小明用如图所示的滑轮组提起240N的重物，动滑轮重 60N （不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为 N;滑轮组的机械效率为 。【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率.【答案】：100;80%【解析】：（1）由图可知，n=3,不计绳重及摩擦，则拉力大小：F= 1 （G+Gt） = 1 X （240N+60N = 100N； 33（2）绳端移动的距离：s= nh,滑轮组的机械效率：?有用？240?4=下厂 X100%= 赤 X100%= ？ X100%= . X100%= 35谡? X100%= 80% ,总. .故答案为：100; 80%10. （2020春？郑州月考）小明用如图所示的动滑轮提起重140N的水桶，动滑轮重 20N （不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为 N;如果向水桶内再加入 40N的水，小明拉绳 子的动力为 N;提起时动滑轮的机械效率 （填“变大”“变小”或“不变”）。【考点】：动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率.【答案】：80; 100;变大【解析】：由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：F= ？ （G+Gt） = g （140N+20N） =80N;如果向水桶内再加入 40N的水，小明拉绳子的动力为:F = ?1? （G +G动）=2 （140N+40N+20N = 100N使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。故答案为：80; 100;变大。11. （2020春？淮安期中）如图所示，用滑轮组把300N的重物匀速提升 3m,人对绳的拉力为200N,滑轮组的机械效率为 ;如果用该滑轮组提升400N的重物，机械效率。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【考点】：滑轮（组）的机械效率.【答案】：75%增大。【解析】：（1）人做的有用功：Wt用=Gh 300NX 3m= 900J;由图知，n=2,拉力端移动的距离 s=2h=2X3mi= 6mli人做的总功：W= Fs = 200NX 6m= 1200J ,滑轮组的机械效率:?有用?.总900?由 X100唳 75%（2）当提升重物的重力增加，做的有用功就变大，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变大，滑轮组的机械效率变大。故答案为：75%增大。12. （2020?平房区一模）如图所示，用滑轮在 10s内将重为45N的物体匀速提升 2m，已知拉力F为30N,则滑轮组的机械效率是 ;若匀速提升重为 90N的物体，则这个滑轮组的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。【考点】：滑轮（组）的机械效率.【答案】：75%变大【解析】：（1）拉力做的有用功：加用=Gh 45NX 2m= 90J;由图知，n=2,拉力端移动的距离：s = 2h=2X2mi= 4ml拉力做的总功：Ws=Fs=30NX 4m= 120J,滑轮组的机械效率：?有用90?刀=和=120? X100% 75%（2）动滑轮重力一定，增大滑轮组提升的物重，有用功变大，而额外功几乎不变，总功变大，使得有用功与总功的比值变大，该滑轮组的机械效率将变大。故答案为：75%变大。13（2020?荔城区校级模拟）如图所示，建筑工地上工人用560N的拉力将一捆重为 840N的建筑材料提升2m,不计绳重及各种摩擦， 则滑轮组的机械效率为 %动滑轮重为【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率.【答案】：75; 280【解析】：（1）由图知，n=2,拉力端移动的距离：s= 2h= 2X 2ml= 4mx拉力做的总功：W= Fs = 560NIX 4m= 2240J ,拉力做的有用功:限用=Gh 840NX 2m= 1680J滑轮组的机械效率：?有用1680?刀=W = 2240? X100唳 75%1（2）不计绳重及各种摩擦，拉力 F= 2 （G+Gt）,据此可得动滑轮重:G动=2F- G= 2 X 560NI- 840NI= 280N。故答案为：75; 280。三.实验探究题（共 2小题）14. （2020?乌鲁木齐一模）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如表所示（每个滑轮重0.5N）。次数物体的重力G/N物体被提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率Y120.11.00.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.374.1%420.11.50.2（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是 （结果精确到0.1%）。这次数据是用图 （选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的。（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率 （选填“变大” “不变”或“变小”）。（3）用甲滑轮组提升不同重物时，绳重和摩擦导致的额外功与总功的比为定值k,根据表格中的数据可求出 k=。甲 乙【考点】：滑轮（组）机械效率的测量实验.1【答案】：（1） 66.7%;乙；（2）变大；（3） 6【解析】：(1)第4次实验的机械效率:?有用？2?X0.1?“=百 = ? = 1.5?X0.2? *100好 66.7%；?0.2?由$ =门卜可得，n= ?= 中=2,图乙中承担物重的绳子段数为2,故选择装置乙；.(2)比较第1、2、3次实验数据可知，对于同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高，因此增大物体的重力可以提高滑轮组的机械效率；(3)根据第1次实验数据可知，有用功为：Wt=Gh= 2NX 0.1m = 0.2J;总功为： Wti=Fs=1NX 0.3m = 0.3J ;克服动滑轮做的功为：根=6轮h=0.5N X 0.1m=0.05J ;则绳重和摩擦导致的额外功为：Wi=Wa - Wr-Wt=0.3J -0.2J - 0.05J = 0.05J ;绳重和摩擦导致的额外功与总功的比值k为：k=二=修 =1。：0.3?6 、.1故答案为：(1) 66.7%;乙；(2)变大；(3) 6o15. (2020?昌邑市一模)小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率12100.83083.8%24101.53036103090.9%(1)在实验中，小明 拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力的值。(2)第2次实验中滑轮组的机械效率为 (结果保留一位小数)。(3)如图丙所示，第 3次实验中弹簧测力计的示数为 N。(4)分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，图甲 图乙 图丙【考点】：滑轮(组)机械效率的测量实验.【答案】：(1)匀速竖直缓慢；(2) 88.9%; (3) 2.2 ; (4)提升物体的重力越大，机械效 率越高。【解析】：(1)在实验中，小明匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力的 值。(2)第2次实验中滑轮组的机械效率为：?有 ？2?X0.1?4=? = ? = 0.8?X0.3? “100% 88.9%(3)如图丙所示，测力计分度值为0.2N,第3次实验中弹簧测力计的示数为2.2N;(4)分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。故答案为：(1)匀速竖直缓慢；(2) 88.9%; (3) 2.2; (4)提升物体的重力越大，机械 效率越高。四.计算题(共4小题)16. (2020?昌邑市一模)小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱重为600N,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。在F= 50N的拉力作用下，货箱沿直线匀速运动 6mx 求：(1)拉力所做的有用功；(2)滑轮组的机械效率。【考点】：有用功和额外功；滑轮(组)的机械效率.【答案】：720J;80%【解析】：(1)由题知，地面对货箱的滑动摩擦力：f = 0.2G= 0.2 X 600N= 120N,拉力做的有用功：W = fs 物=120NX 6m= 720J;(2)由图知，n=3,拉力端移动距离：s= 3s 物=3X 6ml= 18m|拉力做的总功:W/总=Fs = 50NX 18m= 900J滑轮组的机械效率：?有用720?刀=- = 900? X100唳 80%答：(1)拉力所做的有用功为720J;(2)滑轮组的机械效率为 80%17. (2020?沈河区一模)如图所示为一打捞船的工作示意图，通过电动机和滑轮组将水中的物体提升出水面。图中被打捞物体的体积为0.3m3 (不吸水)，物体的重力为8000N.已知物体沉在水底10m深度，动滑轮的重力为700N.(不计滑轮组的绳重和摩擦，忽略物体在水中提升时受到的阻力，g= 10N/kg , p水=1.0 x 103kg/m3)求：(1)物体浸没在水中时受到的浮力。(2)物体从水底被匀速拉起4m,此时该物体下表面受到的水的压强。(3)物体出水后仍保持匀速上升，此时该滑轮组的机械效率。【考点】：液体的压强的计算；浮力大小的计算；滑轮(组)的机械效率.【答案】：3000N; 6 X104Pa；92%【解析】：(1)物体浸没在水中时，排开水的体积V排=V= 0.3m3,此时物体受到的浮力：5浮=p 水gV排=1X 103kg/m3x 10N/kg x 0.3m3= 3000N;(2)物体从水底被匀速拉起4m,此时该物体下表面在水中所处的深度:h= 10nrr 4m= 6ml此时该物体下表面受到的水的压强：p= p gh=1X103kg/m3X10N/kgX6m= 6X 104Pa；(3)不计滑轮组的绳重和摩擦，克服动滑轮重力做的功是额外功，物体出水后仍保持匀速上升，此时该滑轮组的机械效率为：_?有用？8000?“=？有田+ ？/=？+？.？ = ？+ ？一力=8000？+ 700？ *100% 92% 有用?额动动答：(1)物体浸没在水中时受到的浮力是3000N;(2)该物体下表面受到的水的压强是6X104Pa；(3)该滑轮组的机械效率是92%18. (2020春？龙沙区期中)如图所示，沿斜面将一个质量为6kg的物体匀速由 A点拉到B点拉力为40N,升高的高度为 0.5m, AB的长度为1m,求：(1)拉力做的有用功；(2)物体受到的摩擦力。【考点】：功的计算公式的应用；有用功和额外功.【答案】：30J;10N【解析】：(1)物体重力：G= mg= 6kg x 10N/kg = 60NI,拉力做的有用功：Gh= 60NX 0.5m= 30J ;(2)拉力做的总功：Wl&= Fs = 40NX 1m= 40J,额外功：W= W总-Wt= 40J 30J = 10J ;由Wfc=fs可得物体受到的摩擦力：r ?额 10?f= N= 7? = 10N。答：(1)拉力做的有用功为 30J;(2)物体受到的摩擦力为 10N。19. (2020春？西城区月考)用图所示的装置提升重为600N的物体A,动滑轮受到的重力为200N.在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体 A在10s内竖直匀速上升了 1mi在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求:(1)物体A上升的速度v。(2)拉力F。(3)动滑轮提升物体A的机械效率Y。【考点】速度的计算;滑轮组绳子拉力的计算；滑轮(组)的机械效率.菁【解析】? v= v ?(1) 0.1m/s;(2) 400N; (3) 75%(1)物体A上升的速度:1?1o? = 0.1m/s ;(2)由图可知，n=2,不计绳重和轮与轴间的摩擦，则拉力:F=看(G+a)= 1 X (600N+200N =400N;(3)动滑轮提升物体 A的机械效率:_ ?600?=再=? = ? = ? = 2X400? *100%= 75%答：(1)物体A上升的速度为0.1m/s ;(2)拉力为400N;(3)动滑轮提升物体 A的机械效率为75%
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