12.3 机械效率（原卷版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 12.3 机械效率（原卷版） 考点直击 典例分析＋变式训练 考点1 有用功和额外功 （1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 （2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 （3）总功：有用功与额外功的和叫总功。 （4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外 （5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外 （6）额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用 【典例1】（2019•信阳模拟）甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是（　　） A．甲提水桶做的功都是有用功 B．乙提水桶做的功都是有用功 C．甲提水桶对桶做的功是额外功 D．乙提水桶对桶做的功是额外功 【典例2】（春•广饶县期末）当你用桶从井中提水的时候，你对桶所做的功　 　；如果桶掉进井里，从井里捞桶的时候，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是　 　。（填“总功”、“有用功”或“额外功”）。 【变式训练1】（2019秋•南丹县期中）分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度，做的有用功（　　） A．杠杆最多 B．斜面最多 C．滑轮组最多 D．一样多 【变式训练2】（2019•安阳模拟）利用机械做功时，对人们有用的功叫 。不需要但又不得不做的功叫 ，两者之和叫 。 考点2 机械效率的概念 （1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 （2）计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 （3）提高机械效率的主要办法： ①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施； ②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【典例3】（春•南召县期末）下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（　　） A．做功越慢的机械，功率一定越小 B．越省力的机械，其机械效率一定越高 C．做有用功越多的机械，其机械效率越高 D．功率不同的机器，做的功一定不相等 【典例4】（秋•宝应县月考）在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有　 　，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着　 　，所以任何机械的机械效率总　 　100%（选填“大于”或“小于”）。 【变式训练1】（春•南江县期末）起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系正确的是（　　） A．做功越快的机器，功率一定越大 B．做功越多，机械效率一定越高 C．功率越大的机器做功一定越多 D．机械效率越高，做功一定越快 【变式训练2】（2019•宿松县模拟） 和 的总和叫做总功。 的比值叫机械效率，机械效率总是 （填“小于”“等于”或“大于”）1。 考点3 机械效率的计算和大小比较 机械效率表达式为，对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下： 机械效率的大小比较： （1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 （2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高； （3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高； （4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 【典例5】（•泉州模拟）如图，用甲、乙两种装置将重均为10N的物体匀速提升相同高度。滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是η1和η2，则（　　） A．F1＞F2 η1＞η2 B．F1＜F2 η1＜η2 C．F1＞F2 η1＜η2 D．F1＜F2 η1＞η2 【典例6】（春•临潼区期末）如图所示，用力F将重力为10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列说法正确的是（　　） A．绳子末端移动的距离为1m B．拉力大小为5N C．滑轮组的机械效率为90% D．物体克服重力所做的功为20J 【典例7】（•潮阳区一模）用图甲、乙两种方式匀速将重为100N的物体提升相同的高度，已知滑轮重20N，绳重和摩擦力不计。则手的拉力：F甲　 　F乙；拉力F对重物做的功W甲　 　W乙，机械效率：η甲　 　η乙（选填大于、小于或等于）。 【典例8】（秋•淮安期中）某人用100N的力，沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2m，杠杆的另一端把320N的重物举高0.5m，则他做的有用功是　 J，杠杆的机械效率是 。 【典例9】（•金坛区二模）如图所示每个滑轮重60N，用此滑轮组匀速提升重480N的货物，使货物以0.3m/s的速度匀速上升，拉力的功率是180W。求： （1）提升物体10秒，拉力F做功； （2）拉力F； （3）滑轮组的机械效率η。 【变式训练1】2019秋•宁强县期中）额外功为20J，总功为100J，则机械效率等于（　　） A．80% B．90% C．78% D．无法确定 【变式训练2】（•潍坊二模）为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较正确的是（　　） A．使用甲滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高 B．使用甲滑轮组更省力，甲滑轮组的效率更高 C．使用乙滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高 D．使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高 【变式训练3】（•鄂州）小斌用如图所示滑轮组把重300N的货物匀速提升1m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是200N。则下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮的质量为50N C．滑轮组此时的机械效率是75% D．利用该滑轮组既可以省力还可以省功 【变式训练4】（•广西）如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是 　 　（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有 　 　段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是 　 　。 【变式训练5】（•苏州模拟）如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车车厢底板高度h＝1m，斜面长度s＝4m，现用力F沿着斜面把重力G＝2400N的重物匀速拉到车上，拉力F＝800N。 （1）工人做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。 考点4 机械效率的应用及改变方法 （1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W有=Gh；   （2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W额=fs；   （3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W总=Fs；   （4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功，即：W总=W有+W额；   （5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位   斜面的机械效率，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即； 一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的； （6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。 提高机械效率的主要办法： ①有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施； ②额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【典例10】（春•延庆期末）对同一滑轮组，下列各措施中不能提高机械效率的是（　　） A．增加提升重物的重力 B．改用质量小的动滑轮 C．减少提升高度，减少做功 D．在轮轴处加润滑油，减小摩擦 【典例11】（春•单县期末）起重机将重6000N的建材匀速提升了3m，电动机做的功是3.6×104J，则起重机的效率是　 　；若只增加被提建材的重力，则起重机的效率　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【变式训练1】（•东台市二模）小明用动滑轮竖直向上提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（　　） A．减小动滑轮的重力 B．增大重物上升的高度 C．减小物体的重力 D．增大重物上升的速度 【变式训练2】（春•永吉县期末）如图所示的修枝剪刀属于 　 　杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”），若在轴上加润滑油，则可以 　 　（选填“提高”或“降低”）杠杆的机械效率。 考点5 有关机械效率的探究实验 滑轮（组）机械效率的测量实验： 实验目的：测量滑轮组的机械效率 实验原理： 注意事项： （l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变； （2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数； （3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值； 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 斜面机械效率的测量实验： 实验目的：探究斜面的机械效率 实验原理： 实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 杠杆机械效率的测量实验： 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升． （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功； （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能； 请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 【典例12】（春•宣城期末）斜面是一种简单机械，生活中人们常常利用它来省力。小明同学想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块 A、长木板 B、三个高度不同的长方体C和一把弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。 （1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是 　 　； （2）实验记录数据如下表，则第3次实验时斜面的机械效率为 　 　； 实验次数 斜面倾斜程度 木块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 木块沿斜面移动的距离s/m 斜面的机械效率η 1 较缓 5 0.2 3.3 0.5 60..6% 2 较陡 5 0.25 3.8 0.5 65.8% 3 最陡 5 0.3 4.2 0.5 （3）分析比较上表中的实验数据，可得到的结论是：斜面越陡 　 　。 【典例13】（春•蜀山区期末）小明同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。 （1）实验中，使用该杠杆提升钩码做功时，其额外功主要来源是 　 　 （写出一条即可）。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，小明同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量得到如表所示的两组数据。 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力 F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 ①请计算钩码挂在A点时杠杆的机械效率为 　 　。 ②根据表中数据，不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的实验结论。请简要说明两条理由：a.　 　；b.　 　。 【典例14】（春•道县期末）小泽和小阳同学在做“测滑轮组机械效率”的实验。 （1）他们分别设计了如图所示的甲和乙的滑轮组，二种实验方案中，较省力的是图 　 　。 （2）根据下表数据，你认为他们最后选用了图 　 　的滑轮组。 实验 次数 提升钩码重G/N 钩码上升 高度h/m 拉力 F/N 拉力上升 高度s/m 机械效率 η/% 1 1 0.1 0.5 0.3 66.7 2 2 0.2 0.9 0.6 74.1 3 3 0.45 1.2 1.35 83.3 （3）分析表中数据发现，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 　 　。 （4）在安全、有效的前提下提高机械的效率，下面的方法可行的是 　 　。 A．改进结构，使机械更合理更轻巧 B．一次能提升的货物分为几次提升 C．增大提升物体的高度 课堂巩固训练 一、选择题。 1．（春•南江县期末）如图所示的两个滑轮组，分别用拉力F甲和F乙将重为400N的物体G提升，若不计绳重及摩擦，每个滑轮的重均相同，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，则此过程中（　　） A．F甲和F乙做的有用功相等 B．F甲和F乙的大小相等 C．F甲和F乙做的总功相等 D．甲、乙滑轮组的机械效率相等 2．（•桂林模拟）如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若此时拉力F为5N．则斜面的机械效率为（　　） A．60% B．70% C．80% D．90% 3．（秋•东台市期末）小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时，猜想滑轮组机械效率与下列因素有关：①被提升的物体的重力；②物体被提升的高度；③动滑轮的重力；④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组，将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想，该实验验证的猜想是（　　） A．① B．①② C．①②③ D．①②③④ 4．（2019•海安市一模）小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时，猜想A：可能与悬挂重物位置有关。猜想B：可能与物体的质量有关。为此设计了以下三个方案： （1）在A处悬挂质量不同的钩码（2）在A、B两处悬挂质量不同的钩码 （3）在A、B两处悬挂质量相同的钩码。 下列说法正确的是（　　） A．（1）方案能探究猜想A B．（2）方案能探究猜想B C．（3）方案能探究猜想A D．（3）方案能探究猜想B 5．（春•洪江市期末）如图所示，甲、乙杠杆的质量和长度均相同，机械摩擦不计，分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比（　　） A．甲的大 B．乙的大 C．一样大 D．无法确定 6．（•如皋市模拟）小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率η1；若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η2，则（　　） A．η2＝η1 B．η2＜η1 C．η2＞η1 D．无法确定 7．（•荆州模拟）如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（　　） A．f＝ B．f＝ C．f＝F（1﹣η） D．f＝ 二、填空题。 8．（•江西模拟）如图所示，不考虑摩擦，用竖直向上的力F匀速拉动均匀杠杆，使悬挂在O点的重为G的物体缓慢升高，此时杠杆的机械效率为η1；若将力F的作用点由C点向左移动到B点，仍将该物体缓慢升高相同高度时，杠杆的机械效率为η2，则η1　 　η2（选填“＞““＜“或“＝”）；在物体被提升的过程中，其重力势能　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 9．（•皇姑区一模）如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m，高1m，斜面的机械效率为　 　，物体所受的摩擦力为　 　N。 10．（2019•临川区模拟）如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的。若斜面的长L与斜面高h的比值为2，整个机械的效率为80%，则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中，作用力F与重物所受重力G的之比为　 　。 11．（•白银一模）小明所在的实验小组为“探究影响滑轮组的机械效率的因素”，组装了如图所示的实验装置。已知每个钩码重为0.5N，施加在绳子自由端的拉力为0.75N，不计绳重和摩擦，则动滑轮重为　 　N；若增加钩码的个数，则滑轮组的机械效率将　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 12．（春•曲阜市期末）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则甲、乙的拉力之比为　 　甲、乙的机械效率之比　 　。 三、实验探究题。 13．（春•市北区期末）分别用a、b、c实验装置测滑轮组的机械效率，装置如图。用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。 物理量 次数 钩码总重G/N 钩码上升高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 4 0.1 1.4 0.5 57% 3 6 0.1 2.4 83% （1）请将表格补充完整。 （2）第2次实验，有用功为 　 　。第3次实验，总功为 　 　。 （3）分析表中数据可知，第2次实验数据是图 　 　所示的实验结果（填“a”、“b”或“c”）。 （4）比较1、3两次实验数据可知：使用同一滑轮组，所提升物体的 　 　，滑轮组的机械效率较高。 14．（秋•宝应县期中）用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。 （1）实验时，弹簧测力计挂在D点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（不考虑摩擦） ①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点，匀速将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，弹簧测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1＝　　。（用字母表示）②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2　 　η1。（填“＜”“＝”或“＞”） ③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηA　 　ηB。（填“＜”“＝”或“＞”） （2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为ηC和ηD，则ηC　 　ηD。（填“＜”、“＝”或“＞”） 15．（秋•启东市期末）小明用如图所示装置探究“斜面的机械效率”。实验前他有如下猜想： A．斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关； B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 （1）实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做　 　运动。 （2）下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据： 次数 物体 物重 G/N 拉升高度 h/cm 拉力 F/N 拉动距离s/cm 机械效率η/% 1 木块 6 10 1.20 100 50 2 小车 6 12 0.75 120 ①第2次实验时斜面的机械效率为　 　%； ②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与　 　的关系； ③第1次实验中，木块所受摩擦力为　 　N。 （3）小明进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把重为5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，额外功W额外与斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）有如下关系： L/m 0.45 0.40 0.35 0.30 W额外/J 0.90 0.80 0.70 0.60 ①由表格中信息可知：W额外与L成　 　比； ②当斜面的水平长度L＝0.40m时，拉力做的总功为　 　J； ③若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为　 　 N。 四、计算题。 16．（春•蚌埠期末）一轻质杠杆可绕O点转动，已知OA＝1.6m，OB＝0.4m，C为杠杆的中点，如图所示。现在杠杆B点挂一重为60N的物体，用始终竖直向上的力F作用在A点使杠杆在水平位置平衡。（不计摩擦） （1）根据杠杆平衡条件，计算力F的大小； （2）若杠杆自重G0＝10N且质量分布均匀，不改变F的方向，求竖直匀速提升时杠杆的机械效率。 17．（春•遵化市期末）如图所示，工地上起重机将重为1×104N的重物在10s内匀速提升了5m，若拉力F为4000N，求： （1）起重机对重物做的功； （2）起重机的机械效率。 （3）请写出一条提高该滑轮组机械效率的方法。 更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：