2023年中考物理专题复习机械效率

第十讲机械效率知识点一：三种功1．有用功：人们需要做的功。用________表示。2．额外功（又叫_________）：在工作时，额外负担又不得不做的功。用________表示。3．总功：_____________与_____________之和。注意：滑轮或滑轮组中三种功的确认技巧：=1\*alphabetica．有用功是动滑轮对物体做的功。提起物体时，W有=________；水平匀速拉动物体时W有=________。=2\*alphabeticb．额外功是克服动滑轮的重力及克服摩擦做的功。不计摩擦时，W额=_____________。=3\*alphabeticc．总功就是作用在绳子末端的拉力所做的功，W总=_________。竖直方向，若不计绳重和摩擦，则W总=________=________。知识点二：机械效率1．定义：_____________与_____________之比。2．符号：______。3．计算公式：____________________；注意：①机械效率是相同物理量之比，因此没有单位。=2\*GB3②由于机械本身都受到重力作用，机件间又存在摩擦，所以不可避免地要做额外功，因此有用功总小于总功，机械效率总小于1。=3\*GB3③机械效率是反映机械性能的物理量，机械效率的高低由有用功和总功共同决定，既跟被拉动的物体有关，也和机械本身结构有关，与功率的大小和做功的多少无关。4．怎样提高机械效率？有用功一定时，可减小___________。如减轻___________、减小___________等。无用功一定时，可增大___________。如增大__________________的重力。知识点三：滑轮组中的机械效率1．竖直方向的机械效率（1）沿竖直方向提升空气中物体的滑轮组有用功：_____________总用功：_____________额外功：_____________（不计摩擦）机械效率：_____________在不考虑摩擦和绳重时：（2）沿竖直方向提升水中的物体（不计水的阻力）的滑轮组2．水平方向的机械效率有用功：_____________总用功：_____________机械效率：_____________=_____________3．斜面的机械效率有用功：_____________总用功：_____________额外功：_____________机械效率：_____________=_____________理想斜面中，若不计摩擦力，W额=0J，η=________；则W有=W总，即_____________考点一：三种功和机械效率例1．小红用铁桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的铁桶打捞上来。在这两个情形中水桶中都有水。那么下列分析中正确的是（）A．两个情形中，两人对水做的功都是有用功B．两个情形中，两人对水做的功都是总功C．两个情形中，两人对水做的功都是额外功D．小红对水做的是有用功，小军对水做的是额外功例2．小明同学的体重为500N，他用重为10N的水桶提着重100N的水登上5m高的教室使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是（）A．500J50JB．500J2550JC．550J2500JD．3000J50J例3．两台机械的总功之比为2：1，它们的机械效率之比为3：4，则它们所做的有用功之比为（）A．2：1B．3：2C．4：1D．3：4例4．施工工地上一个滑轮组经过改进后提高了机械效率，用它把同一物体提升到相同的高度，改进后和改进前相比较（）A．总功不变，有用功增加了B．总功不变，额外功减少了C．有用功减少了D．有用功不变，总功减少了【变式题】使用滑轮组提升重物时（不计绳重和摩擦），能提高机械效率的是（） A．减小提升重物的高度B．减小被提升物的质量 C．减小定滑轮的重力D．减小动滑轮的重力考点二：竖直方向的机械效率例5．如图甲是工人师傅在对大楼的外墙进行施工的场景，其物理原理如图乙所示。已知吊篮的质量是35kg，绳子自由端受到的拉力F的大小是800N，工人和工具的总重是2000N，吊篮在10s内上升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（）A．绳子自由端运动的速度是 B．拉力F做的功是4800J C．滑轮组的机械效率是83% D．额外功的功率是70W【变式一】工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m，人对绳的拉力F为500N，不计绳重和摩擦，则（）A．绳子自由端移动的距离为9mB．动滑轮的重力为100NC．人通过滑轮组做的有用功为1500JD．滑轮组的机械效率为80%【变式二】如图所示，用200N的力F将一重为90N的物体A提升到离地面5m的高处。下列说法正确的是（） A．拉力F做的功是1000J B．拉力F做的功是900J C．这个滑轮的机械效率是22.5% D．这个滑轮的机械效率是90%例6．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内把相同的重物匀速提升相同的高度。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（） A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同 B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同 C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等 D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组做功的功率不相等【变式题】如图所示，甲、乙两个滑轮组中的每个滑轮质量均相同，用它们分别将重G1、G2的物体提高相同的高度，若不考虑绳重及摩擦，则（） A．若G1=G2，则拉力做的额外功相同 B．若G1=G2，则拉力做的总功相同 C．若G1=G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D．用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变例7．在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：实验次数钩码所受的重力G/Ν提升高度h/m拉力F/Ν绳端移动的距离s/m机械效率η166.7%274.1%3请你解答如下问题：（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为；根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率（选填“越高”“越低”或“不变”）；（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是。（4）如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组下，根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在_____________范围内。例8．建筑工地上，某施工人员利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。若不计摩擦和绳重，利用这个滑轮匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N，求：（1）此时滑轮组的机械效率是多少？（2）若此时拉力做功的功率是75W，重物在1min内匀速上升的高度是多少？（3）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少？例9．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问：（1）物体浸没水中时所受的浮力多大？（2）动滑轮所受的重力多大？（3）物体露出水面前滑轮组机械效率多大？（4）物体出水面后上升的速度是，牵引车拉力的功率多大？考点三：水平方向的机械效率例10．用如图所示的滑轮组拉动地面上重1000N的物体，使物体在4s内匀速前进了4m，物体受到地面的摩擦力f＝300N，所用拉力F＝120N，忽略绳重、滑轮重。下列说法中正确的是（） A．绳子自由端在4s内移动了8m B．物体重力做功的功率为1000W C．物体克服摩擦力做的功为480J D．滑轮组的机械效率约为83.3%【变式一】如图所示，用20N的水平拉力F拉绳子的一端，使重400N的物体A以的速度向左匀速运动了10s，已知滑轮组的机械效率为80%（不计滑轮自重），则此过程中（）A．绳子自由端移动的距离为2m B．物体A受到的摩擦力为60N C．拉力F的功率为2W D．拉力F所做的有用功为48J【变式二】如图所示，物体A在水平力F作用下以的速度在水平面上做直线运动时，弹簧测力计示数为3N，不计绳子与滑轮间的摩擦，物体A受地面的摩擦力是4N，则下列说法正确的是（）A．拉力F的大小是2NB．5s内拉力F做的功是3J C．拉力F的功率是 D．滑轮的机械效率为50%例11．一辆重为的的汽车不慎陷入泥坑，司机用图所示的滑轮组将汽车拖出，已知整个过程中，水平拉力是，汽车10s内沿水平方向匀速移动了4m，滑轮组的机械效率为80%，求：（1）拉力做的总功；（2）拉力做功的功率；（3）滑轮组做的有用功。考点四：斜面的机械效率例12．如图所示，小华同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底墙匀速拉到顶端，拉力大小为250N，已知斜面倾角为，斜面高为2m，绳重不计。以下说法中正确的是（）A．木箱在斜面上受重力、拉力、摩擦力三个力的作用 B．小华对木箱做的有用功是1000J C．物体受到的摩擦力大小为50N D．此斜面的机械效率为【变式一】如图所示，将重G=600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，已知斜面长L=6m，斜面高h，斜面的机械效率。下列叙述中正确的是（）A．小孙推动货物所用推力大小为150N B．货物受到斜面的摩擦力大小为100N C．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大 D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将减小【变式二】如图所示，重的物体在的水平拉力F的作用下，以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了，不计滑轮重、绳重，物体受到的摩擦力是物重的倍，下列说法不正确的是（） A．绳子自由端移动的距离为 B．拉力F做功 C．克服地面间摩擦力做功的功率为 D．该滑轮组的机械效率为66.7%例13．如图，一卡车车厢底板据地面高，小明把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面，他通过这个斜面，用F＝600N的力，在20s内把一个大木箱由B处推到A处，已知木箱重1000N。求：（1）小明推木箱做了多少有用功？（2）这个过程中，小明推木箱的功率。（3）该斜面的机械效率。（4）木箱受到的摩擦力。例14．在穗港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：A．斜面的机械效率可能与放在斜面上的物体的重力有关。B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，并记录实验数据如下表：实验次数斜面倾角θ物块重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J斜面的机械效率η130°230°60%345°71%（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上_________拉动木块；（2）根据表格中数据可以算出，第1次实验斜面的机械效率为_____；第2次实验中总功为_____J；（3）实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向_____移动（选填“左”或“右”），分析表中的数据可得出：斜面越缓越_____力（选填“省”或“费”）；（4）要验证小华的猜想A，必须对比第_____（填序号）组实验数据，并得出结论：斜面的机械效率与放在斜面上的物体的重力_____关（选填“有”或“无”）；（5）要验证小华的猜想B，必须对比第_______（填序号）组实验数据，并得出结论：其他条件相同时，斜面倾斜角θ越_____，斜面越省力，斜面的机械效率越_____；（6）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为________；（7）分析实验结果可得出：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和_________有关。【基础练习】1．下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（） A．机械效率越高，机械做功一定越快B．越省力的机械，其机械效率一定越高 C．做功越慢的机械，功率一定越小D．功率不同的机器，做的功一定不相等2．如图所示，利用动滑轮（不计绳重和摩擦）将重力G为12N的物体以的速度提升，拉力F为8N，小华对此工作过程及装置作出了以下结论：①物体匀速上升过程中，它的机械能增大②动滑轮的重力是2N③动滑轮的机械效率是75%④拉力F的有用功率是关于小华的以上结论（） A．只有①③④正确 B．只有③④正确 C．只有①④正确 D．只有②④正确3．如图，用同一滑轮组在相同时间内分别使物体A、B以相同速度匀速上升，发现提升A比提升B时，滑轮组的机械效率更大。若不计绳重和摩擦，以下四个判断中，正确的是（）①物体A与物体B的重力更小②提升A比提升B时的有用功更大③提升A比提升B时的额外功更小④提升A比提升B时，人做功的功率更大 A．①② B．①③ C．②③ D．②④4．如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，正确的是（）①此滑轮组动滑轮的重力为3N；②当时，滑轮组机械效率；③当时，弹簧测力计的示数为6N；④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①②5．如图所示的斜面长s为8m，高h为1m，工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（）A．斜面的坡度越小，斜面的机械效率越大 B．匀速拉动时，木块要克服摩擦力做有用功 C．物体运动时所受摩擦力是 D．斜面的机械效率是80%6．测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率η151555.6%2515351566.7%4103066.7%（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为N。（2）第2次实验时所做的有用功为J，滑轮组的机械效率是。（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度（选填“有关“或“无关”）。（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是。A．增大绳重B．减轻动滑轮重C．加快物体提升的速度7．某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：（1）A浸没在水中所受浮力；（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。【课后习题】1．如图所示