初中物理專題12.3 機械效率

第十二章簡單機械第3節(jié)機械效率1．有用功：對人們有用的功，等于直接用手對重物所做的功（Gh）。公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=ηW總。2．額外功：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W額=W總－W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）。3．總功：有用功加額外功或動力所做的功。公式：W總=W有用＋W額=Fs=W有用／η。4．機械效率和功率的區(qū)別功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的_________，即單位時間內完成的功功率越大，做功越快；機械效率表示機械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功，機械效率越大，有用功跟總功的比值_________。有用功總________總功，所以機械效率總__________。通常用百分數表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60%。提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦等?？炻酱笮∮谛∮??？紮C械的有用功、總功、機械效率計算簡單機械有用功總功額外功機械效率杠桿W有用=GhW總=FsW額=W總－W有用滑輪組W有用=GhW總=FsW總=Gh+G動h（不計繩重和摩擦）W額=W總－W有用W額=G動h（不計繩重和摩擦）斜面W有用=GhW總=FlW總=Gh+fl（f為摩擦力）W額=W總－W有用W額=fl（f為摩擦力）【例題】如果世界上不存在一切摩擦，那么下列哪種現象不會發(fā)生A．飯將從我們嘴里滑掉B．人將寸步難行C．不能用螺釘螺母固定工件D．物體將飄浮在空中參考答案：D1．水桶掉進水里，打撈時桶里帶些水，下列所述中屬于有用功的是A．把桶中水提高做的功B．把桶提高做的功C．提整個桶做的功D．手對繩子拉力做的功2．某建筑工地要將同一個箱子從地面搬上二樓，如果分別采用如圖所示的兩種方式搬運，F1和F2做功的情況，以下判斷正確的是A．兩種方式機械效率一定相等B．兩種方式功率一定相等C．兩種方式所做的總功一定相等D．兩種方式所做的有用功一定相同3．如圖所示，A物體受到的重力是100N，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左勻速直線運動。已知拉力F=5N，滑輪組的機械效率為80%，則下列說法不正確的是A．拉力F的功率是1WB．2s內繩子自由端移動的距離是1.2mC．5s內拉力F所做功的大小是15JD．物體A受到水平地面的摩擦力大小是12N4．下列關于功率的說法正確的是A．功率大的機械，機械效率一定高B．功率大的機械，做功一定多C．功率大的機械，做功一定快D．功率大的機械，做功時間一定短5．小紅用塑料桶從井中打水；小軍把不小心掉進井中的塑料桶打撈上來。在這兩個情形中水桶中都有水。那么下列分析中正確的是A．兩個情形中，兩人對水做的功都是有用功B．兩個情形中，兩人對水做的功都是總功C．兩個情形中，兩人對水做的功都是額外功D．小紅對水做的功是有用功，小軍對水做的功是額外功6．用四個完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，不計繩子與滑輪的摩擦，則甲、乙兩個滑輪組相比較，說法正確的是A．甲滑輪組最省力，機械效率也最高B．乙滑輪組最省力，機械效率也最高C．兩個滑輪組省力程度不同，機械效率相同D．兩個滑輪組省力程度不同，機械效率也不同7．通過測量滑輪組機械效率的實驗，可得出下列各措施中能提高機械效率的是A．增加動滑輪，減小拉力B．減少提升重物重力，減小拉力C．減少提升高度，減少做功D．增加提升重物重力，增大有用功8．工人利用如圖所示的滑輪組，將重800N的物體豎直向上勻速提升1m，工人對繩的拉力為500N，則滑輪組對重物所做的有用功W有和該滑輪組此時的機械效率η分別是A．W有＝500Jη＝62.5%B．W有＝500Jη＝80%C．W有＝800Jη＝62.5%D．W有＝800Jη＝80%9．用滑輪組提升重物，下列措施中能提高機械效率的是A．增加提升的高度，增大有用功B．增加動滑輪個數，使滑輪組更省力C．增加被提升物體的重力，從而增大有用功D．增大提升的速度，從而減小額外功10．如圖所示是一種小型千斤頂的示意圖，當手往下壓動搖臂時，能把重物抬高一段較小的距離。工人在2s時間里，用100N的力，豎直向下壓動搖臂50cm，把重1000N的重物勻速抬高4cm，則重物上升的速度是________m/s，所做的有用功是________J，千斤頂的機械效率是________。11．工人師傅常利用斜面把重物搬運到汽車上，如圖所示，汽車車廂底板高度h=1.5m，斜面長度s=3m?，F用力F沿斜面把重力為G=1800N重物勻速推到車上，若不計摩擦，推力F為______N。若實際存在的摩擦力f=300N，則工人師傅實際用的推力F′=______N，該斜面的機械效率是______。12．一座高達40m的大橋，總長為8350m，其中正橋只有850m，而兩側引橋卻長達7500m。一座大橋為什么要有這么長的引橋呢？小明很奇怪，請教老師后，他明白了引橋相當于一個斜面。（1）小明用如圖所示的斜面進行模擬實驗。在保持斜面高度不變的情況下，改變斜面的長度。發(fā)現斜面越長，拉動小車勻速上升的力F越小。由此他明白了很長的引橋在汽車上橋是能起到_____（填“省力”或“省功”）的作用。（2）一輛總質量為2000kg的汽車以10m/s的速度勻速通過一側引橋（長3750m），需要的時間為_____________s，所做的有用功為_____________J。（g取10N/kg）13．如圖所示，某人通過滑輪組將深井中的物體拉至井口。已知物體在10s內被提升了2m，物體所受重力G=720N，人對繩子水平向右的拉力F=300N。求：（1）物體上升的速度；（2）人勻速拉動繩子的功率；（3）人拉起物體時的機械效率。14．已知甲機器的機械效率是65%，乙機器的機械效率是80%，那么下列說法中正確的是A．甲機器一定比乙機器省力B．甲機器一定比乙機器省距離C．甲機器做的有用功一定比乙機器多D．以上說法都不對15．如圖所示，在大小為1000N的拉力F作用下，滑輪組將1800N的重物勻速提升了0.5m，設滑輪組摩擦不計。則在此過程中A．做的有用功是500JB．做的總功是1500JC．滑輪組的機械效率是90%D．若減緩重物的提升速度，滑輪組的機械效率會相應的減小16．用相同的滑輪和繩子分別組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，繩子受的拉力分別為F1、F2，保持甲、乙兩繩自由端的速度相同，把相同的物體勻速提升相同的高度。若不計繩重及軸處摩擦，下列說法正確的是A．F1和F2大小不相等，滑輪組的機械效率相同B．F1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同C．繩子自由端移動的距離不相等，物體運動的時間相同D．繩子自由端移動的距離相等，F1和F2做的功相同17．如圖所示的兩個滑輪組分別把重力相等的兩個物體提升相同的高度，所用的拉力F1=F2，比較兩拉力所做的功W1、W2及兩滑輪組的機械效率η1、η2，則有A．W1>W2，η1<η2B．W1<W2，η1<η2C．W1=W2，η1=η2D．W1<W2，η1>η218．在一個高為h、長為L的斜面上，用沿斜面向上的力F把重為G的木塊勻速向上拉的過程中，如果斜面的機械效率為η，則木塊和斜面間的摩擦力表達式錯誤的是A．F（1–η）B．C．D．19．某同學用如圖所示的實驗裝置測量滑輪組的機械效率，相關數據記錄在下表中：實驗次數鉤碼重/N鉤碼上升的高度/m繩端的拉力/N繩端移動的距離/m機械效率140.101.80.3260.102.50.3360.152.5（1）實驗中，使用滑輪組提升重物時，應豎直向上___________拉動彈簧測力計。（2）第二次實驗中，2s內鉤碼上升的高度為0.1m，則它運動的速度為___________m/s。（3）第三次實驗中，繩端移動的距離為___________m，滑輪組的機械效率為___________。（4）分析比較第一、二兩次實驗數據，有用功W有1___________W有2，滑輪組的機械效率η1___________η2（兩空均選填“>”“=”或“<”）．由此可知，可采用___________的方法來提高滑輪組的機械效率。20．用圖示裝置探究“斜面機械效率”，實驗記錄如表。實驗次數物體種類物重G/N斜面高h/cm沿斜面的拉力F/N斜面長s/cm機械效率η/%1木塊4151.190602小車41590（1）沿斜面拉動物體時，應使其做___________運動。（2）根據圖中測力計的示數，可知第2次實驗的機械效率為___________%．由實驗可得初步結論：斜面傾斜程度相同時，___________越小，機械效率越大。（3）第1次實驗中，木塊所受摩擦力為___________N。21．一輛汽車不慎陷入泥坑，司機用如圖所示的滑輪組將汽車拖出．已知整個過程中，水平拉力F是1×104N，汽車沿水平方向勻速移動了4m，滑輪組的機械效率為80%．求：（1）拉力F做的總功。（2）有用功為多大？22．（2017·黃石卷）下列關于簡單機械在實際應用中的說法正確的是A．指甲剪是省力省功的機械B．定滑輪不省力，但能改變力的方向C．滑輪組既省力，又省距離，還省功D．斜面的機械效率可以達到100%23．（2017·哈爾濱卷）用如圖所示的裝置研究滑輪組機械效率，下列說法不正確的是A．彈簧測力計通常要豎直向上勻速拉動B．測量機械效率的原理：η=×100%C．機械效率與動滑輪重力的大小有關D．提高機械效率可以通過減小鉤碼的重力來實現24．（2017·安徽卷）如圖所示，當水平拉力F=50N時，恰好可以使物體A沿水平地面向右做勻速直線運動。已知物體重為200N，所受地面的摩擦力約為80N，假如在5s時間內，物體水平移動了0.6m，不計繩和滑輪的自重，則在此過程中A．拉力F做功為30JB．物體重力做功為120JC．拉力F做功的功率為12WD．該裝置的機械效率約為60%25．（2017·廣州卷）圖1中力F1水平拉動重為G的物體A在水平路面勻速移動了s。改用滑輪組拉動A在同一路面勻速移動s，拉力為F2（如圖2）。此過程滑輪組A．總功為F2sB．額外功為F1sC．機械效率為D．額外功為3F2s–F1s26．（2017·宜昌卷）小明同學做“測量滑輪組機械效率”的實驗。（如圖所示），用相同的滑輪組提升不同數量的鉤碼，記錄數據如表所示。（1）觀察如圖中測力計的示數，表格中編號①的數值是________N，②的數值是_________。（2）小明通過分析表格中的數據，得到了提高滑輪組機械效率的方法，汽車作為一種“機械”，提高效率對節(jié)能減排有重要意義，請你指出以下三種提高效率的方法中，方法_____是與本實驗同理的。方法一：鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員。方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量。方法三：經常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑。（3）小明發(fā)現繩端移動的距離與鉤碼提升高度有固定的倍數關系，于是他認為鉤碼數量一定時，無論將鉤碼提升多高，都不影響該滑輪組的機械效率。小芳則認為：鉤碼提升的高度不同，有用功就不同，機械效率就變化了，你認為_________的看法是正確的。1．B【解析】我們的目的就是為了把水桶提上來，所以對水桶做的功為有用功；但水桶里面有一些水，又不得不對水做功，所以對水做的功為額外功；必須通過繩子才能把水桶提上來，但對繩子做的功又沒有用，卻又不得不做，所以手拉繩子做的功也是額外功。故選B。2．D【解析】不管用什么機械做功，只要提升的物體和提升的高度相同，則做的有用功相同。所以題中用兩種方法搬運同一個箱子到二樓做的有用功相同，其他不能確定。故選D。4．C【解析】A．有用功與總功的比值叫機械效率，與功率的大小無關。故A錯誤；B．功率反映做功的快慢，功率大則做功快，做功的多少還與時間有關，故B錯誤；C．功率反映做功的快慢，功率大則做功快。故C正確；D．功率等于功和做功時間的比值，功率大，但功的多少不知，無法判定做功的時間，故D錯誤。5．D【解析】用水桶從井中提水的時候，目的是提水，所以對水做的功是有用功，對桶做的功是額外功；桶掉到井里，從井里把桶撈上來，目的是撈桶，所以對桶做的功是有用功，對水做的功是額外功；有用功和額外功之和是總功，故D正確.6．C【解析】由圖可知，甲滑輪組由2股繩子承擔物體和動滑輪的總重力，乙滑輪組由3股繩子承擔物體和動滑輪的總重力，所以乙滑輪組更省力；甲、乙兩滑輪組將同一重物提升相同高度，由W有用=Gh可知有用功相同，由W額外=G動h可知額外功相同，由W總=W有用+W額外可知總功相同，由η可知機械效率相同。故選C。7．D【解析】滑輪組的機械效率與物重、動滑輪重、摩擦、繩重有關，物體越重滑輪組的機械效率越高；動滑輪越輕，機械效率越高；摩擦越小，繩子越輕滑輪組的機械效率越高，故選D。8．D【解析】W有=Gh=800N×1m=800J，工人通過滑輪組提升物體，繩子股數n=2，s=nh=2×1m=2m；則W總=Fs=500N×2m=1000J；。故選D。10．0.024080%【解析】重物上升的速度v＝＝0.02m/s，所做的有用功W有用＝Gh＝1000N×0.04m＝40J，總功W總＝Fs＝100N×0.5m＝50J，所以千斤頂的機械效率是η＝＝80%。11．900120075%【解析】若不計摩擦，則W有＝W總，即Gh＝F所以F＝＝900N；若實際存在的摩擦力f＝300N，則工人師傅實際用的推力F′＝900N+300N=1200N，有用功W有＝Gh＝1800N×1.5m＝2700J；總功W總＝Fs＝1200N×3m＝3600J；該斜面的機械效率η＝＝＝75%。12．（1）省力（2）3758×105【解析】（1）汽車利用斜面上升時，增大了運動的距離，故可以省力，但卻不能省功。（2）汽車通過引橋的時間為t＝＝375s，汽車通過引橋到達大橋時，上升的高度為大橋的高，即40m。故所做的有用功為W＝Gh＝mgh＝2000kg×10N/kg×40m＝8×105J。13．（1）0.2m/s（2）180W（3）80%【解析】（1）物體上升的速度為；（2）繩子的自由端的速度為v2=3v1=3×0.2m/s=0.6m/s；人拉動繩子的功率為P=Fv2=300N×0.6m/s=180W；（3）人拉起物體時的機械效率為η==80%。15．C【解析】由圖可知，n=2，則繩端移動的距離：s=nh=2×0.5m=1m，則做的總功：W總=Fs=1000N×1m=1000J，故B不正確；做的有用功：W有=Gh=1800N×0.5m=900J，故A不正確；滑輪組的機械效率：，故C正確；由可知，減緩重物的提升速度時，G、n、F均不變，則滑輪組的機械效率不變，故D不正確。故選C。16．A【解析】不計繩重及摩擦，AB、∵拉力，n1=3，n2=2，∴繩子受的拉力：，，∴F1≠F2，∵動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額=G輪h，W有用=G物h，∴利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同，∵，∴滑輪組的機械效率相同；已知甲、乙兩繩自由端的速度相同，而拉力不同，由P=Fv知：拉力F1和F2的功率不相同。所以選項A正確、B錯誤；CD、∵繩子自由端移動的距離s=nh，n1=3，n2=2，提升物體的高度h相同，∴s1=3h，s2=2h，可見s1≠s2；物體上升速度不同，上升高度相同，所以所用時間不同。選項C、D均錯誤。故選A。17．D【解析】從圖可知，左圖有三段繩子在拉動滑輪和重物，s1=3h，右圖有四段繩子在拉動滑輪和重物，s2=4h，W1=F1s1=F1×3h=3F1h，W2=F2s2=F2×4h=4F2h，而F1=F2，∴兩拉力所做總功的關系為：W1<W2，兩個滑輪組將重力相等的兩個物體勻速提升至相同的高度，由公式W有用=Gh可知，兩個滑輪組所做的有用功相同，由公式可知，在有用功相同時，所做的總功越大，機械效率越小，∴η1>η2。故選D。18．C【解析】人對物體所做的總功：W總=FL，人對物體所做的有用功：W有=Gh；∵W總=W有+W額，∴W額=W總–W有=FL–Gh，∵W額=fL，∴摩擦力：，故B正確，但不符合題意，C錯誤，符合題意；人對物體所做的總功：W總=FL，∵，∴W有用=W總×η=FLη，∵W總=W有+W額，∴W額=W總–W有=FL–FLη，∵W額=fL，∴摩擦力：，故A正確，但不符合題意；人對物體所做的有用功：W有=Gh；∵，∴，∵W總=W有+W額，∴W額=W總–W有=，∵W額=fL，∴摩擦力：，故D正確，不符合題意。故選C。19．（1）勻速（2）0.05（3）0.4580%（4）<<增加物重（4）根據第1次和第2次數據可知，有用功分別為：W有1=G1h1=4N×0.1m=0.4J；W有2=G2h2=6N×0.1m=0.6J；所以，W有1<W有2；總功分別為：W總1=F1s1=1.8N×0.3m=0.54J；W總2=F2s2=2.5N×0.3m=0.75J；機械效率分別為：；；兩次所用滑輪組相同，但第二次物重大于第1次物重，機械效率也大于第一次的機械效率，所以可得：使用同一滑輪組，增加物重可以提高滑輪組的機械效率。20．（1）勻速直線（2）95.2摩擦力（3）0.43【解析】（1）沿斜面拉動物體時，為使彈簧測力計的示數穩(wěn)定，便于讀數，所以應盡量使物體做勻速直線運動。（2）由圖可知，第2次實驗彈簧測力計的示數即拉力F=0.7N，則斜面的機械效率。比較兩次的機械效率可知，第2次機械效率大，斜面的傾斜程度相同，小車所受的摩擦力小，由此可得結論：斜面傾斜程度相同時，摩擦力越小，機械效率越大。（3）由第1次實驗的數據可知，沿斜面拉木塊做的有用功W有=Gh=4N×0.15m=0.6J，拉力做的總功W總=Fs=1.1N×0.9m=0.99J，則額外功W額=W總–W有=0.99J–0.6J=0.39J，由W額=fs得，木塊所受摩擦力。21．（1）1.2×105J（2）9.6×104J22．B【解析】A．指甲剪由三條杠桿組成，其中既有省力杠桿也有費力杠桿，但