第十二章

簡(jiǎn)單機(jī)械第4節(jié)機(jī)械效率第１課時(shí)機(jī)械效率基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練知識(shí)點(diǎn)1

有用功和額外功1.(新獨(dú)家原創(chuàng))周末,小馬同學(xué)將裝有飲用水的水桶由水站

扛回到三樓家中,關(guān)于小馬所做的功,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)飲用水所做的功是有用功B.對(duì)飲用水所做的功是額外功C.對(duì)水桶所做的功是有用功D.克服自身重力所做的功是總功A解析小馬同學(xué)將裝有飲用水的水桶由水站扛回到三樓家

中,對(duì)飲用水所做的功是有用功;對(duì)水桶做的功和克服自身重

力所做的功是額外功,有用功與額外功的總和為總功。2.如圖,斜面長(zhǎng)s=60cm,高h(yuǎn)=20cm。用彈簧測(cè)力計(jì)拉著重為

6N的物體從斜面底端沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)至頂端,

彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.5N。在此過(guò)程中,拉力做的有用功是

J,總功為

J,額外功為

J,物

體受到的支持力做功為

J。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

可以得出:使用斜面

(選填“能”或“不能”)省

功。1.21.50.30不能解析拉力做的有用功W有用=Gh=6N×0.2m=1.2J;做的總功

W總=Fs=2.5N×0.6m=1.5J;做的額外功W額外=W總-W有用=1.5J-

1.2J=0.3J。物體受到的支持力的方向垂直斜面向上,物體在

這個(gè)方向上沒(méi)有移動(dòng)距離,故支持力沒(méi)有做功。由分析數(shù)據(jù)

可知,使用任何機(jī)械都不能省功。知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械效率3.(2024廣東徐聞期末)下列關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是

()A.越省力的機(jī)械,機(jī)械效率越高B.做功越快的機(jī)械,機(jī)械效率越高C.做有用功越多的機(jī)械,機(jī)械效率越高D.有用功與總功的比值越大的機(jī)械,機(jī)械效率越高D解析物理學(xué)中,將有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率,因此

有用功與總功的比值越大的機(jī)械,機(jī)械效率越高。故選D。4.(教材習(xí)題變式)(2024湖北武漢硚口期末)用一個(gè)動(dòng)滑輪在5s內(nèi)將一重為300N的物體勻速向上提起3m,拉力為200N。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

()A.拉力的功率為120WB.動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為75%C.拉力做的有用功為900JD.繩端移動(dòng)的距離為6mA解析由題意可知,使用動(dòng)滑輪提升物體時(shí),繩端移動(dòng)的距離

s=2h=2×3m=6m,拉力做的總功W總=Fs=200N×6m=1200J,

拉力的功率P=

=

=240W,有用功W有用=Gh=300N×3m=900J,則動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η=

=

=75%,故A錯(cuò)誤,符合題意。5.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)起重機(jī)在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)

揮了重要的作用。如圖a所示是一臺(tái)正在建筑工地作業(yè)的起

重機(jī),起重機(jī)吊臂上的滑輪組(如圖b所示)將質(zhì)量為4.5×104kg的重物豎直勻速提高20m,拉力F的大小為3×105N,所用時(shí)間為5min,g取10N/kg。求:(1)拉力F所做的功;(2)拉力F做功的功率;(3)在此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率。解析(1)由題圖b可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,繩子自由端移動(dòng)的距離為s=nh=3×20m=60m,拉力F所做的功為W總=Fs=3×105N×60m=1.8×107J;(2)拉力F做功的功率P=

=

=6×104W;(3)拉力做的有用功為W有用=Gh=mgh=4.5×104kg×10N/kg×20m=9×106J,在此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效

率η=

=

=50%。能力提升全練6.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024河南中考,11,★☆☆)如圖,甲、乙

兩人用不同的裝置,在相同時(shí)間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提

升到同一平臺(tái),不計(jì)繩重及滑輪的摩擦。下列說(shuō)法正確的是

()A.甲做的有用功多B.乙做的總功多C.甲做總功的功率大D.乙所用裝置的機(jī)械效率小C解析把質(zhì)量相等的貨物提升到同一平臺(tái),由W有=Gh=mgh可

知,兩個(gè)裝置做的有用功相同,A錯(cuò)誤;由于不計(jì)繩重及滑輪的

摩擦,甲克服動(dòng)滑輪的重力做額外功,乙不做額外功,由W總=W有+W額可知,甲做的總功多,B錯(cuò)誤;做功時(shí)間相同,由P=

可知,甲做總功的功率大,C正確;由η=

可知,乙所用裝置的機(jī)械效率大,D錯(cuò)誤。7.(2023遼寧營(yíng)口中考,12,★★☆)(多選)如圖所示,重100N的

物體A在F=10N的拉力作用下,3s內(nèi)沿水平地面勻速直線運(yùn)

動(dòng)了1.5m,不計(jì)繩和滑輪自重,滑輪組的機(jī)械效率為90%。下

列說(shuō)法正確的是

()A.繩自由端移動(dòng)的速度為1m/sB.在此過(guò)程中所做的額外功為15JC.物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為18ND.拉力F增大時(shí),物體A受到地面的摩擦力一定變大AC解析由題圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,繩自由端移

動(dòng)的速度為v=

=

=

=

=1m/s,故A正確;拉力做的總功W總=Fs=10N×3m=30J;在此過(guò)程中所做的額外功為

W額=W總(1-η)=30J×(1-90%)=3J,故B錯(cuò)誤;有用功為W有=W總η=

30J×90%=27J,則物體與地面間摩擦力f=

=

=18N,故C正確;由于地面的粗糙程度不變,且物體A對(duì)地面的壓力大

小不變,故當(dāng)拉力F增大時(shí),物體A受到地面的摩擦力大小不

會(huì)變,故D錯(cuò)誤。8.(2023安徽合肥包河一模,7,★☆☆)利用如圖所示的輕質(zhì)杠

桿提升鉤碼,已知鉤碼總重G為1.0N,利用彈簧測(cè)力計(jì)將杠桿

緩慢拉至圖中虛線位置,鉤碼上升高度為0.1m,彈簧測(cè)力計(jì)

豎著向上移動(dòng)的距離為0.5m,在此過(guò)程中,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)

如圖所示。則在上述過(guò)程中,該杠桿的機(jī)械效率為

。40%解析由圖可知,彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為0.5N,有用功W有=Gh=1N×0.1m=0.1J,總功為W總=Fs=0.5N×0.5m=0.25J,則機(jī)械效率為η=

=

=40%。9.(2024河南新野期末,21,★★☆)在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中,政府為

某村購(gòu)置一批健身器材。如圖所示,工人在搬運(yùn)裝有健身器

材的箱子時(shí),使用長(zhǎng)木板制作了一個(gè)長(zhǎng)為3m的斜面,沿斜面

將質(zhì)量為100kg的箱子勻速推到0.9m高的車廂內(nèi),整個(gè)過(guò)程

用時(shí)6s,推力F始終為400N,方向與箱子運(yùn)動(dòng)方向保持一致,g取10N/kg。求:(1)斜面的機(jī)械效率;(2)箱子在斜面上受到的摩擦力的大小;(3)工人做功的功率。解析(1)整個(gè)過(guò)程中推力做的有用功為W有=Gh=mgh=100kg×10N/kg×0.9m=900J,工人所做的總功W總=Fs=400N×3m=1200J,則斜面的機(jī)械效率為η=

=

=75%;(2)利用斜面推動(dòng)箱子的過(guò)程中,所做的額外功為W額=W總-W有=1200J-900J=300J,則摩擦力的大小為f=

=

=100N;(3)工人做功的功率P=

=

=200W。方法總結(jié)計(jì)算物體與斜面間摩擦力的方法第1步:計(jì)算有用功W有=Gh;第2步:計(jì)算總功W總=Fs;第3步:計(jì)

算額外功W額=W總-W有;第4步