12.3机械效率 学案（含答案）
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12.3机械效率
知识点归纳
1.机械效率：
（1）定义：有用功占总功的比值
（2）有用功：对完成工作任务有用的功
（3）额外功：其他无实用价值而又不得不做的功
（4）总功：有用功与额外功之和
（5）公式：任何实际机械的机械效率：
2.功的原理：使用任何机械都不省功
3.机械效率和功率的区别
（1）两个不同的概念，无根本联系
（2）功率表示做功快慢
（3）机械效率指有用功占总功的比例
（4）
4.滑轮组的机械效率：
（1）概念：
（2）计算：
（3）提高滑轮组机械效率的方法：
①增加物重（增加有用功占比）
②减轻动滑轮重
③减少摩擦
特殊滑轮的机械效率：
考点1 机械效率的概念及表达式的运用
1.下列关于机械效率的说法中，正确的是（ ）
A. 机械效率可以达到100%
B. 机械效率的高低取决于有用功的多少
C. 使用滑轮组做功越快，机械效率越高
D. 用同一滑轮组提升质量不同的物体，机械效率不同
2.质量为56kg的中学生提着一捆质量为8kg的书，从一楼提到4米高的二楼，则他对书做的功为 J，他做功的效率为 %（保留一位小数）．（g取10N/kg）
考点2 斜面机械效率的简单计算
3.工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（ ）
A．工人做的总功为900J B．工人做的额外功为300J
C．工人做功的功率为60W D．此斜面的机械效率为80%
考点3 测量滑轮组机械效率
4.某同学做“探究滑轮组机械效率影响因素的实验”
（1）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s=______m，机械效率η=______；
（2）通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率______；
（3）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出两个动滑轮的总重力为______；
（4）以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是( )。
A．动滑轮的重力
B．绳子与滑轮之间的摩擦
C．钩码上升的高度
次数 钩码所受重力G/N 提升钩码的高度h/m 拉力F/N 绳移动的距离s/m 机械效率η
1 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25%
2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25%
3 2.0 0.1 1.2 0.4 41.67%
4 3.0 0.1 1.5
考点4 滑轮机械效率的计算
5.空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
6.在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用800N的拉力F向下拉绳，使重1200N的重物匀速上升了5m，下列说法中不正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为75% B．拉力F做功为8×103J
C．绕在动滑轮上每股绳的拉力为600N D．动滑轮的重可能为380N
7.如图所示，重为800 N的物体在100 N水平拉力F的作用下以0.1 m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20 s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是( )
A. 绳子自由端移动距离为4 m
B. 物体与地面间的滑动摩擦力大小为120 N
C. 额外功的功率为12 W
D. 若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
8.工人用如图所示的装置将重物提高5m，所用时间为10s。已知物重为800N，人对绳的拉力为500N（不计绳重和摩擦）。求此过程中：
（1）人提升重物做的有用功。
（2）人对绳的拉力做功的功率。
（3）滑轮组的机械效率。
（4）若将1000N重物提升4m，则拉力做功为多少？
考点5 滑轮组机械效率的综合计算
9.如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组．利用该滑轮组提升质量为27 kg的物体所用的拉力为100 N．物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.则( )
A. 拉力的功率为50 W B. 滑轮组中动滑轮重10 N
C. 该滑轮组的机械效率为90% D. 绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
10.如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示．物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计．下列说法正确的是( )
A. 物块的边长为0.6 m
B. 动滑轮重为300 N
C. 提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%
D. 将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1 650 J
11.如图所示、利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到
的滑动摩擦力为物体重力的0.1倍，2s内物体被匀速拉动1m。当物体的质量为
6kg时滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和绳与轮之间的摩擦。（g取10N/kg）
求：
（1）物体静止在水平面时的受力面积为0.5m2，物体对水平面的压强；
（2）动滑轮的重力：
（3）拉力F的功率。
参考答案：
1.D
2.320；12.5%
3.B
4.0.4 50% 越高 2.2 C
5.D
6.C
7.C
8.（1）解：由图示可知，滑轮组绳子的有效股数n=2。
工人做的有用功W有=Gh=800N×5m=4000J
答：做的有用功为4000J；
（2）解：人对绳的拉力做功W总=Fs=Fnh=500N×2×5m=5000J
拉力做功的功率
答：人对绳的拉力做功的功率为500W；
（3）解：滑轮组的机械效率
答：滑轮组的机械效率为80%；
（4）解：不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G动=2F-G=2×500N-800N=200N
提升1000N物体时，绳子拉力
拉力做功W总=F′s′=F′nh′=600N×2×4m=4800J
答：若将1000N重物提升4m，则拉力做功为4800J。
9.C
10.D
11.（1）物体对水平面的压强为120Pa；
（2）动滑轮的重力为1.5N：
（3）拉力F的功率为3.75W
知识点归纳
1.机械效率：
（1）定义：有用功占总功的比值
（2）有用功：对完成工作任务有用的功
（3）额外功：其他无实用价值而又不得不做的功
（4）总功：有用功与额外功之和
（5）公式：任何实际机械的机械效率：
2.功的原理：使用任何机械都不省功
3.机械效率和功率的区别
（1）两个不同的概念，无根本联系
（2）功率表示做功快慢
（3）机械效率指有用功占总功的比例
（4）
4.滑轮组的机械效率：
（1）概念：
（2）计算：
（3）提高滑轮组机械效率的方法：
①增加物重（增加有用功占比）
②减轻动滑轮重
③减少摩擦
特殊滑轮的机械效率：
考点1 机械效率的概念及表达式的运用
1.下列关于机械效率的说法中，正确的是（ ）
A. 机械效率可以达到100%
B. 机械效率的高低取决于有用功的多少
C. 使用滑轮组做功越快，机械效率越高
D. 用同一滑轮组提升质量不同的物体，机械效率不同
2.质量为56kg的中学生提着一捆质量为8kg的书，从一楼提到4米高的二楼，则他对书做的功为 J，他做功的效率为 %（保留一位小数）．（g取10N/kg）
考点2 斜面机械效率的简单计算
3.工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（ ）
A．工人做的总功为900J B．工人做的额外功为300J
C．工人做功的功率为60W D．此斜面的机械效率为80%
考点3 测量滑轮组机械效率
4.某同学做“探究滑轮组机械效率影响因素的实验”
（1）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s=______m，机械效率η=______；
（2）通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率______；
（3）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出两个动滑轮的总重力为______；
（4）以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是( )。
A．动滑轮的重力
B．绳子与滑轮之间的摩擦
C．钩码上升的高度
次数 钩码所受重力G/N 提升钩码的高度h/m 拉力F/N 绳移动的距离s/m 机械效率η
1 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25%
2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25%
3 2.0 0.1 1.2 0.4 41.67%
4 3.0 0.1 1.5
考点4 滑轮机械效率的计算
5.空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
6.在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用800N的拉力F向下拉绳，使重1200N的重物匀速上升了5m，下列说法中不正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为75% B．拉力F做功为8×103J
C．绕在动滑轮上每股绳的拉力为600N D．动滑轮的重可能为380N
7.如图所示，重为800 N的物体在100 N水平拉力F的作用下以0.1 m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20 s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是( )
A. 绳子自由端移动距离为4 m
B. 物体与地面间的滑动摩擦力大小为120 N
C. 额外功的功率为12 W
D. 若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
8.工人用如图所示的装置将重物提高5m，所用时间为10s。已知物重为800N，人对绳的拉力为500N（不计绳重和摩擦）。求此过程中：
（1）人提升重物做的有用功。
（2）人对绳的拉力做功的功率。
（3）滑轮组的机械效率。
（4）若将1000N重物提升4m，则拉力做功为多少？
考点5 滑轮组机械效率的综合计算
9.如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组．利用该滑轮组提升质量为27 kg的物体所用的拉力为100 N．物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.则( )
A. 拉力的功率为50 W B. 滑轮组中动滑轮重10 N
C. 该滑轮组的机械效率为90% D. 绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
10.如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示．物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计．下列说法正确的是( )
A. 物块的边长为0.6 m
B. 动滑轮重为300 N
C. 提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%
D. 将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1 650 J
11.如图所示、利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到
的滑动摩擦力为物体重力的0.1倍，2s内物体被匀速拉动1m。当物体的质量为
6kg时滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和绳与轮之间的摩擦。（g取10N/kg）
求：
（1）物体静止在水平面时的受力面积为0.5m2，物体对水平面的压强；
（2）动滑轮的重力：
（3）拉力F的功率。
参考答案：
1.D
2.320；12.5%
3.B
4.0.4 50% 越高 2.2 C
5.D
6.C
7.C
8.（1）解：由图示可知，滑轮组绳子的有效股数n=2。
工人做的有用功W有=Gh=800N×5m=4000J
答：做的有用功为4000J；
（2）解：人对绳的拉力做功W总=Fs=Fnh=500N×2×5m=5000J
拉力做功的功率
答：人对绳的拉力做功的功率为500W；
（3）解：滑轮组的机械效率
答：滑轮组的机械效率为80%；
（4）解：不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G动=2F-G=2×500N-800N=200N
提升1000N物体时，绳子拉力
拉力做功W总=F′s′=F′nh′=600N×2×4m=4800J
答：若将1000N重物提升4m，则拉力做功为4800J。
9.C
10.D
11.（1）物体对水平面的压强为120Pa；
（2）动滑轮的重力为1.5N：
（3）拉力F的功率为3.75W