資源簡介

12.3機械效率
知識點歸納
1.機械效率：
(1)定義：有用功和總功的比值叫做機械效率有用
(2)機械效率用字母表示：計算公式為
機械效率的功率表達式為：
(3)在使用任何機械時，除了做有用功外，都不可避免地要做額外功，所以有用功總是小于總功，機械效率永遠小于100%
2.機械效率與功率區別：
（1）功率是表示做功快慢的物理量
（2）機械效率則是表示機械功有效成分(即有用功占總功的比例)的物理量。(二)機械效率計算的種類
3.滑輪組的機械效率：
（1）概念：
（2）計算：
（3）提高滑輪組機械效率的方法：①增加物重（增加有用功占比）②減輕動滑輪重③減少摩擦。
特殊滑輪的機械效率：
提升練習
1.關于功、功率、機械效率說法正確的是（　　）
A. 功率越大，做功越快，機械效率越大
B. 做功越少，功率越小，機械效率越小
C. 功率越大，反映做功越快，與機械效率無關
D. 機械效率越大，表明它做的功越多
2.關于功的原理和機械效率的說法正確的是（　　）
A．使用機械提升物體可以省功
B．提升同一物體，使用省力杠桿一定比用等臂杠桿的機械效率大
C．提升同一物體，使用動滑輪一定比用定滑輪的機械效率大
D．使用任何機械提升物體，機械效率都不可能達到100%
3.如圖所示，小明用同一個動滑輪分別把物體A和物體B勻速提升相同的高度，自由端的拉力分別為F1和F2。已知物體A的質量小于物體B的質量，不計繩重和輪與軸的摩擦，下列說法中正確的是（　　）
A．物體A上升的速度與物體B上升的速度相同
B．F1所做的功與F2所做的功相同
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑輪提升物體A的機械效率小于提升物體B的機械效率
4.如圖所示的滑輪組中，動滑輪重1N，小強用6N的拉力F通過該滑輪組勻速提起重的物體，物體沿豎直方向上升0.4m。此過程中，滑輪組的機械效率是（　　）
A．45.5% B．90.9% C．83.3% D．55.6%
5.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．增加提升重物的重力 B．改用質量小的定滑輪
C．減小提升高度，減少做功 D．改變繩子的繞法
6.實驗時，小芳用圖所示的滑輪組，將重為8N的物體勻速提升0.5m。已知動滑輪的重為2N，不計繩重和摩擦，則（　　）
A．拉力F為4N B．有用功為5J
C．繩子自由端移動距離為1.5m D．該滑輪組的機械效率為80%
7.如圖所示，用滑輪組提升重750N的物體，使它在10s內勻速上升1m。已知用的拉力F為400N。則在提升重物的過程中（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是（g＝10N/kg）（　　）
A．動滑輪的質量為5kg B．拉力在這10s內做的有用功為800J
C．拉力做功的功率為75W D．滑輪組的機械效率是62.5%
8.【多選】如圖甲所示的裝置，A是重15N的空吊籃，繩子B和C能承受的最大拉力分別為100N和50N。質量為50kg的小張同學將A提升到高處，施加的拉力F隨時間變化關系如圖乙所示，A上升的速度v隨時間變化關系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦，常數g取10N/kg。下列結論正確的是（　　）
A．動滑輪的重力為9N B．第2s內拉力F的功率為40W
C．此裝置最多能勻速運載80N的貨物 D．此裝置提升重物的最大機械效率為85%
9.如圖所示，斜面長3m，高1m，工人用400N沿斜面方向的力將重為900N的箱子勻速推到車上，在此過程中他所做的有用功是 　 　J；推力做功 　 　J；斜面的機械效率為 　 　；箱子受到的摩擦力是 　 　N。
10.如圖所示，物體重210N，動滑輪重25N。工人用125N的拉力將物體勻速提升6m，用了15s，此過程中有用功是　 　J，拉力的功率是　 　W，滑輪的機械效率是　 　%，克服動滑輪重所做的額外功占總功的　 　%。
11.在一次實驗探究活動中，小林用如圖所示滑輪組將重為2.7N的物體勻速提升了20cm用時2s，繩子自由端彈簧測力計的示數如圖所示，則小林做的有用功為_______J，滑輪組的機械效率為_________%。
12.如圖甲，用滑輪組將重為120N的物體勻速提起，在5s內繩子自由端移動的距離為3m，圖乙是拉力F與繩自由端移動距離s的關系圖象，不計繩重和摩擦。則圖乙中陰影部分的面積表示的物理量的單位是 　 　，拉力F的功率是 　 　W，動滑輪的重是 　 　N，該滑輪組的機械效率為 　 　。
13.用規格相同的一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組有兩種繞線方法。小明采用了如圖甲所示的繞線方法組裝滑輪組，小樂采用另一種繞線方法組裝滑輪組。
（1）請幫助小樂在圖乙中畫出滑輪組的繞線______；
（2）小明和小樂組分別測量了甲、乙滑輪組提升不同質量的鉤碼時的機械效率，實驗中他們得到的數據如下表所示；
實驗序號 鉤碼重G/N 鉤碼上升高度h/m 繩的拉力F/N 繩端移動距離s/ms/m 機械效率η
小明 1 4 0.1 2.3 0.2 87.0%
2 6 0.1 3.4 0.2
小樂 3 5 0.1 1.9 0.3 87.7%
4 7 0.1 2.6 0.3 89.7%
（3）小明第2次實驗中，W有用＝______J，η＝______%；
（4）根據小樂組的實驗數據，請你提出一個可探究科學問題：______。
14.美鄉村建設中，工人用起吊裝置提升建筑材料，如圖。某次把質量為200kg的材料勻速提升6m用時15s，消耗電能1.5×104J。g取10N/kg。求這次勻速提升材料過程中
(1)材料所受拉力F的大小；
(2)拉力F對材料做功的功率；
(3)該裝置的效率。
15.歡歡家在建房子，他設計了如圖所示的滑輪組來提升裝修材料。爸爸用50s時間把400N的水泥勻速拉到了10m的樓上，此過程中所做的額外功為1000J，不計繩重與摩擦，g取10N/kg。求：
（1）爸爸做的有用功；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）動滑輪重力；
（4）歡歡在相同的時間內，用同一滑輪組，將另一袋重500N的水泥勻速拉到了10m的樓上，則歡歡的拉力做功的功率有多大？
16.在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡化如圖。交警指揮拖車在水平路面上將質量是1.5t的故障車以2m/s的速度勻速拖動了12m。繩子自由端的拉力F是125N，故障車受到的阻力是車重的0.02倍，求：（g=10N/kg）
（1）拉力F做功是多少？
（2）拉力做功的功率是多少？
（3）裝置的機械效率是多少？
參考答案：
1.C
2.D
3.D
4.C
5.A
6.D
7.A
8.BC
9.900；1200；75%；100
10.1260；100；84；10
11. 0.54； 75
12.J；30；30；80%
13. 0.6 88.2 機械效率的大小與提升物體的重力有關嗎？
14.(1) 建筑材料勻速上升，拉力等于重力
F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N
材料所受拉力F的大小為2000N。
(2)拉力所做的有用功
W有用=Gh=2000N×6m=1.2×104J
拉力做功的功率
P===800W
拉力做功的功率為800W。
(3) 該裝置的機械效率
η===×100%=80%
該裝置的效率為80%。
答：(1)材料所受拉力F的大小為2000N；
(2)拉力F對材料做功的功率為800W；
(3)該裝置的效率為80%。
15.（1）爸爸做的有用功為
答：爸爸做的有用功為4000J；
（2）滑輪組的機械效率為
答：滑輪組的機械效率為80%；
（3）因為不計繩重和摩擦，所以動滑輪重力為
答：動滑輪重力為100N；
（4）用同一滑輪組，拉動重500N的水泥時所用的拉力大小為
此時拉力做的總功為
歡歡的拉力做功的功率為
答：歡歡的拉力做功的功率為120W。
16.（1）4500J；（2）750W；（3）80%

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