11.5 机械效率 -2023-2024学年苏科版物理九年级上册（含答案）

11.5机械效率
姓名： 日期：
【知识梳理】
一、有用功、额外功和总功
1、有用功（W有用）：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh；在水平移动物体时，W有用=fs。
2、额外功（W额外）：(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。(2)额外功的主要来源：
①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
3、总功（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总和。
即：W总= W有用+ W额外；(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F s。
二、机械效率（η）
(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率；(2)公式：η=W有用/W总×100%；(3)机械效率总是小于100%。
(4)提高机械效率的方法：①增大提升物重；②减小动滑轮重。③减小绳重及摩擦。
(3)功率与机械效率的区别：（功率和机械效率没有关系，互不影响）①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。
三、机械效率的计算公式：
①用滑轮组竖直提升物体（最后一个公式需在不计绳重和摩擦的条件下使用）：
②用滑轮组水平移动物体： ③斜面的机械效率的计算：
【典型例题】
1、关于功率和机械效率，下列说法中正确的是( )
A．功率越大的机器做功越快 B．功率越大的机器做功越多
C．功率越大的机器，机械效率越高 D．功率越大的机器，机械效率越低
2、如图所示的剪刀，剪纸的机械效率为80%，这表示( )
A．若作用在剪刀上的动力是1N，则阻力是0.8 N
B．若作用在剪刀上的阻力是1N，则动力是0.8 N
C．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.2 J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.8 J的功用于剪纸
3、甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则( )
A．甲吊车的电动机做的有用功较多 B．乙吊车的电动机做的额外功较多
C．甲吊车的电动机做的总功较多 D．甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
4、如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力为500N，则提升重物的过程中( )
A．做的有用功是800 J B．拉力F的功率是80 W
C．绳子自由端被拉下3 m D．滑轮组的机械效率是60%
5、如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )
A. B. C. D.
6、如图所示，在研究滑轮组时，测得A物体重3N，当拉动甲测力计，使A以0.1 m/s的速度匀速向右移动时，甲、乙测力计的示数分别为0.5 N和1.2 N，则拉动甲测力计的功率大约是_______W，在匀速拉动4s内所做的额外功约为_______J。
7、如图所示，小明在30 s内用600 N的拉力F把900 N的重物沿斜面向右上方匀速拉动3m，此过程中重物高度上升1.5 m，拉力F做功的功率是______W，此过程中斜面的机械效率是_______。
8、在测如图所示的动滑轮的机械效率时，得到如下表数据（绳重和摩擦不计）：
(1)第2次实验中拉力做的有用功是_______J，动滑轮的机械效率是_______。
(2)若实验时弹簧测力计没有沿竖直方向拉动，则测出的机械效率_______（变大／变小／不变）。
9、水平地面上有一个重为5000N的箱子，现用起重机把箱子吊到3m高
的位置，所用的时间为10s，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，
如图所示，钢丝绳上的拉力为3000 N。
(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少？
(2)钢丝绳上拉力的功率是多少？
【课堂练习】
1、山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以( )
A．提高功率 B．提高机械效率 C．减小所必需的牵引力 D．减少所做的功
2、图甲、乙是由相同的滑轮组装成的滑轮组，甲、乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是( )
A．甲的拉力是乙的拉力的3倍 B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的小
3、工人利用如图所示的滑轮组，将重800 N的物体竖直向上匀速提升1 m，工人对绳的拉力为500 N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是( )
A．W有＝500J η＝62.5% B．W有＝500J η＝80%
C．W有＝800J η＝62.5% D．W有＝800J η＝80%
4、在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则下列选项中正确的是( )
A．η组<η动<η定 B．η定<η动<η组 C．η动<η定<η组 D．η定<η组<η动
5、分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在100 s内将重为400 N的
物体G匀速提升10 m，每个滑轮的重均为20 N。不计绳重及摩擦，此
过程中( )
A．F甲小于F乙 B．F甲做的功小于F乙做的功
C．F甲做功的功率小于F乙做功的功率
D．甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率
6、如图所示，用滑轮组将重10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升，拉力为6N，拉力的功率为______W，滑轮组的机械效率为_______。若不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为_______N。
7、如图所示，用弹簧测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块。由图中数据可知，弹簧测力计示数为_______N，斜面的机械效率为_______；若将图中的斜面变陡，则该斜面的机械效率将_______（变大/变小/不变）。
8、如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为_______N。测力计竖直移动的距离s为0.2 m，物块重G为1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则杠杆的机械效率为_______%。使用杠杆提升物块的过程中，做额外功的原因之一是_______。
9、如图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N；
(1)实验时要竖直向上_______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为_______N；将弹簧测力计向上移动15 cm，则钩码上升的高度为_______cm，该滑轮组的机械效率为_______。
(2)增加2个钩码，再做实验，此时滑轮组的机械效率将_______。（增大/减小/不变）
10、如图是小明“探究斜面的机械效率与倾斜程度关系”的实验装置，他在实验时用弹簧测力计拉着重为6 N的木块分别沿倾斜程度不同的同一斜面匀速向上运动，实验数据记录如表。
(1)在第2次实验中，拉力所做的额外功是_______J，机械效率是_______。
(2)小明完成两次实验后，得出的结论是：光滑程度一样的斜面，其倾斜程度越大，机械效率越高。你觉得他的结论_______（可靠／不可靠），理由是______________。
(3)斜面在生产、生活中随处可见，在盘山公路、镊子、螺丝钉、汽车方向盘中，其中应用了斜面的是：_____________、_____________．
11、如图所示，为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为0.6 kg，小明用2.4 N的拉力竖直向上匀速拉动细线(绳重和摩擦忽略不计，g取10 N/kg)。问：
(1)若钩码2s内上升0.1 m，则钩码上升的速度为多少？
(2)小明拉力做功的功率是多少？该滑轮组的机械效率是多少？（结果保留一位小数）
(3)当钩码总重力为12 N时，该滑轮组的机械效率为多大？（结果保留一位小数）
【典型例题】
1、A；2、D；3、B；4、A；5、D；6、0.15；0.12；7、60；75%；
8、(1)0.3；83.3%；(2)变小；9、(1)83.3%；(2)1 800 W；
【课堂练习】
1、C；2、B；3、D；4、A；5、D；
6、1.2；83.3%；2；7、6；83.3%；变大；
8、2.5；90；克服杠杆重力做功；
9、(1)匀速；2.4；5；83.3%；(2)增大；
10、(1)0.3；80%；(2)不可靠；实际次数太少，结论不具有普遍性；(3)盘山公路；螺丝钉；
11、(1)0.05 m/s；(2) 0.36 W；83.3%；(3) 90.9%；