2024解析：第十二章机械效率-讲核心（原卷版）

机械效率强化模块要点考査方式学习要求考査类型等级划分4个要点机械效率概念与计算机械效率的概念概念辨析常考点、易错点☆☆机械效率的影响因素实验探究常考点、易错点☆☆机械效率的简单计算规律应用常考点☆滑轮组机械效率计算滑轮组机械效率计算规律应用难点☆☆☆1.有用功一W有用：使用机械时，直接对物体做的功加叫有用功。在提升物体时，W有用=___________。2.额外功一W额外：使用机械时，克服机械自身重力与摩擦做的功的功叫额外功。3.总功一W总：（1）人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的___________。即：W总=___________；（2）若人对机械的动力为F，则：W总=___________。4.机械效率一（1）定义：___________叫机械效率（2）公式：=W有用/W总。（3）机械效率总是小于___________。（4）提高机械效率的方法：①减小___________，②改进机械，减小自重。5.测滑轮组机械效率的实验中：（1）实验原理是：___________；（2）待测物理量：有___________、___________、___________、___________；（3）实验器材：除钩码、铁架台、细线、滑轮组还需要___________、___________；（4）影响滑轮组机械效率的因素有：___________、___________、___________；（5）提高滑轮组机械效率的方法：___________、___________、___________；（6）物体提升的高度、绳子的绕法是否影响机械效率？___________。【答案】1、Gh；3、（1）总和；W有用+W额外；（2）Fs；4、（1）有用功与总功比值；（3）1；（4）摩擦；5、（1）；（2）物休上升的高度、物重、绳子自由诺的拉力、绳自由诺移动的距离；（3）弹簧测力计、刻度尺；（4）物重、动滑轮重力、摩擦与绳重；（5）增大物重、减小动滑轮重力、减小摩擦与绳重；（6）否【例1】1.关于机械效率的下列说法中，正确的是（）A.利用机械越省力，机械效率越高B.机械做功越快，机械效率越高C.有用功相同，总功越大的机械效率越高D.额外功相同，有用功越大的机械效率越高【例2】2.小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角的大小多次测量，得下表所示的数据：斜面倾斜角θ小车重G/N斜面高h/m斜面长s/m拉力F/N有用功W有/J总功W总/J机械效率12°50.212.1_____2.148%30°50.513.62.5_____69%45°50.714.33.54.3_____（1）在上表空格中填上适当的数据；（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越___________，斜面越省力，斜面的机械效率越__________；（3）实验过程中拉力的方向应与斜面__________；（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持__________不变，斜面的光滑程度不变，只改变__________，这种研究问题的方法我们称之为__________；（5）在上述实验中，物重、斜面高度不变，若不考虑斜面摩擦，如图所示，哪个图能正确表示F与斜面长度s的关系（）：【例3】3.用如图所示装置“探究影响动滑轮机械效率的因素”。（1）实验时，应__________向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。实验数据如下表；序号动滑轮重力G/N钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳的拉力F/N动距离s/m机械效率①0.110.20.60.483.3%②0.120.21.10.4③0.220.21.10.483.3%（2）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为__________；（3）分析表中__________两组数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大；（4）进一步分析表中数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将_________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【例4】4.如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计。求：（1）小明做的有用功；（2）物体受到斜面的摩擦力；（3）斜面的机械效率。【例5】5.如图是用动滑轮提升货物A的示意图．在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m．在这个过程中，拉力F做的功为5000J．求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）动滑轮的机械效率η．【例6】6.如图，小明分别用甲、乙两相同滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面。用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计一切摩擦和绳重，则（）A. B.C. D.【例7】7.要把水平放置的电线杆竖立起来，先用起重机的钢丝绳栓住电线杆的一端，调离地面，如图所示，假设电线杆是密度均匀的圆柱体，重为2×104N，长为10m。若把电线杆吊到竖直位置，拉力做功为1.25×105J，吊起电线杆的过程中机械效率是___________。【例8】8.在探究滑轮组机械效率的影响因素时，一位同学设计了如图所示的甲、乙、丙、丁四个提升重物的滑轮组，其中每个钩码的质量均相同，每个滑轮的质量也均相同．若不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法中正确的是A.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率B.乙滑轮组的机械效率等于丁滑轮组的机械效率C.利用乙、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与动滑轮重是否有关D.利用甲、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与被提升物体的物重是否有关【例9】9.小刚利用如图所示的滑轮组及相关器材进行实验，改变所挂物体重G，在绳自由端施加竖直向上的拉力F，使滑轮组匀速提拉重物升高相同的高度，拉力所做的总功为W，滑轮组的机械效率为η。不计绳重及轮与轴的摩擦，选项中关于物重G及对应的W和η的关系图象，其中正确的是（）A. B. C. D.【例10】10.滑轮组把一个物体从地面匀速提升h高度，机械效率为。对滑轮组进行处理后，还将该物体从地面匀速提升h高度，机械效率为，发现>。则对滑轮组的处理方式是（）A.把动滑轮换重一些的 B.换粗一点的绳子拉C.在绳和轮之间加润滑油 D.在轮与轴之间加润滑油【例11】11.在测“滑轮组机械效率”的实验中：（1）该实验需要的测量工具有__________；__________；（2）实验时方法正确，两组实验得到的数据如下表，请补充表中未知数据：滑轮个数钩码重G/N钩码上升高度h/m拉力F/N拉力移动距离s/m机械效率甲组一定一动19.60.211.20.4_________乙组二定二动19.60.251_________（3）在图甲中画出甲组实验时细线的缠绕方式；（）（4）乙组实验如图乙所示，与甲组实验相比，弹簧测力计示数将_________，此时滑轮组机械效率将_________（选填“变大”、“变小”、“不变”），其原因是_________。【例12】12.如图是同学们用来测滑轮组机械效率的实验装置。（1）如果钩码总重5.0N，每个滑轮重0.7N，不计绳重与摩擦，则钩码静止时，拉力是_________N；（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应竖直向上_________拉动弹簧测力计使钩码上升；（3）下表是某同学测图所示滑轮组机械效率的实验记录，请你帮他完成未填写的实验数据；项目钩码重G/N力F/N钩码上升的高度h/cm弹簧测力计移动的距离s/cm有用功W有/J总功W总/J机械效率实验数据5.02.510________________________（4）实验结束后，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，哪些因素会影响滑轮组的机械效率呢？经过大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；猜想2：可能与被提升的钩码重有关；猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；猜想4：可能与钩码被提升的高度有关；小明和小强分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。小明的实验记录：物理量控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率较小提升速度104.279.4%较大提升速度104.279.4%探究结果小强的实验记录：物理量控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率大致相同的提升速度104.279.4%156.0探究结果①请帮助小强完成表中的一项计算，其数据是（）；②根据他俩的实验记录，可得出小明和小强的探究结果分别是（）；③归纳他俩的实验探究，你所得到的结论是（）。【例13】13.实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。（1）写出实验步骤______；（2）画出实验数据记录表格______。【例14】14.实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0~5N，另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用滑轮组提升重物时，如果滑轮组的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。请写出实验步骤并设计实验数据记录表格。（1）实验步骤。（2）实验数据记录表格。【例15】15.工人用如图所示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg，求：（1）有用功；（2）工人的拉力；（3）滑轮组的机械效率。【例16】16.如图所示是用动滑轮运送货物A的示意图．在拉力F的作用下，重400N的货物A在20s的时间里，匀速竖直上升了8m．在这个过程中，拉力F做功的功率为200W．不计绳重和滑轮与轴的摩擦．求：（1）有用功W有；（2）动滑轮匀速提升货物A的机械效率η；（3）动滑轮所受的重力G动．【例17】17.在维修汽车发动机时，用如图所示的滑轮组把汽车里的发动机提起来．当卷扬机用750N的力拉钢丝绳，使发动机在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，下列判断正确的是（）A.动滑轮重力为450NB.发动机的重力为1800NC.卷扬机做的有用功为2250JD.卷扬机做功的功率为225W【例18】18.如图所示，工人用滑轮或滑轮组提升重物，每只滑轮质量均相同，若把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子和滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A.使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力B.使用D滑轮组最省力C.其中机械效率最高的是使用C滑轮组D.其中机械效率最高的是使用B滑轮【例19】19.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，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度，若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是A.F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同B.F1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同C.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同D.绳子自由端移动的距离相等，F1和F2做的功相同【例20】20.某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为1.3N，g取10N/kg.在0~2s的过程中，下列说法中正确的是A.绳子自由端移动的速度为5.0cm/sB.拉力F的功率为0.26WC.有用功为0.45JD.滑轮组的机械效率为90%【例21】21.用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每次运送的量不定，图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象（不考虑绳重和摩擦）。（1）动滑轮重力多大；（2）求货物重400N时滑轮组的机械效率多大。【例22】22.为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则下列选项正确的是（）A.在2~3s内，拉力F的功率P为150WB.在0~1s内，重物对地面的压强p为600PaC.在1~2s内，拉力F做功W为375JD.在2~3s内，滑轮组的机械效率保留两位有效数字后为53%【例23】23.如图所示的装置，已知物体A重为60N，在水平拉力F的作用下，物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，物体与水平地面之间的摩擦力为12N，若滑轮组的机械效率为80%，则在4s内拉力F所做的功是__________J。【例24】24.一个质量为70kg的工人，用图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖。已知托板重200N，每块砖重100N。滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%。