沪粤版物理九年级上册课时同步训练
第十一章 机械功与机械能
11.3 如何提高机械效率
第1课时 认识机械效率
自主预习 要点感知
要点1 有用功、额外功和总功
1. 有用功： 叫做有用功，用W有用表示。
2. 额外功： 叫做额外功，用W额外表示。
3. 总功：有用功与 之和，即动力对机械做的功叫做总功。
要点2 机械效率
在物理学中，把有用功W有用与总功W总的比值叫做机械效率，用η表示，η＝ 。在实际计算中，机械效率常用百分率来表示，没有单位。由于W额外>0，所以< ，因此机械效率必然小于100%。
机械省力与否、做功多少、功率大小、效率高低之间没有必然关系。
课后集训 巩固提升
1. 用重为10N的铁桶从5m深的枯井中提起90N的砂石，此过程中( )
A. 人对铁桶做的功是有用功 B. 人对砂石做的功是额外功
C. 人对砂石和铁桶做的功是额外功 D. 人对砂石和铁桶做的功是总功
2. 关于机械效率，下列说法正确的是( )
A. 机械效率越高，所做的有用功越多
B. 总功少的机械，机械效率越高
C. 额外功少的机械，机械效率越高
D. 总功一定时，有用功多的机械效率高
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. 用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重时，滑轮组的机械效率为60%。则下列选项错误的是( )
A. 有用功一定是150J B. 拉力大小一定是125N
C. 总功一定是250J D. 动滑轮重一定是100N
5. 用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F＝6N，在这一过程中，下列说法正确的是( )
A. 所做的有用功为1J B. 所做的额外功为0.5J
C. 所做的总功为1.4 J D. 所做的总功为0.6J
第5题 第6题
6. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为( )
A. 45N、50% B. 45N、75%
C. 60N、50% D. 60N、75%
7. 某人用机械做了4000J的功，其中额外功是有用功的三分之一，那么该机械做的有用功是 ，机械效率是 。
8. 一个质量为40kg的同学，由于找不到机械，只能自己亲自将100N的物体从一楼搬上三楼，若每层楼的高度为3m，则他对物体做的功为 J，他做功的效率是 。(g＝10N/kg)
9. 如图所示，小明探究滑轮组的机械效率，动滑轮重1N，用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体，物体在竖直方向上升0.2m，此过程中，额外功是 J，机械效率是 。
10. 一座高达40m的大桥，总长为8350m，其中正桥只有850m，而两侧引桥却长达7500m。一座大桥为什么要有这么长的引桥呢？小明很奇怪，请教老师后，他明白了引桥相当于一个斜面。
(1)小明用如图所示的斜面进行模拟实验。在保持斜面高度不变的情况下，改变斜面的长度。发现斜面越长，拉动小车匀速上升的力F越小。由此他明白了很长的引桥在汽车上桥时能起到 (选填“省力”或“省功”)的作用。
(2)一辆总质量为2000kg的汽车以10m/s的速度匀速通过一侧引桥(长3750m)，此时发动机的功率为4000W，所做的有用功为 J，引桥的效率为 。
11. 一台起重机将质量为420kg的货物提高了5m，如果额外功是9000J。求：(g取10N/kg)
(1)起重机做的有用功和总功；
(2)在此过程中起重机的机械效率。
12. 把盘山公路简化为物理模型斜面(如图)，设山路长为s，高为h。一辆重为G的汽车在发动机产生的牵引力F的作用下从山脚下沿山路匀速上行至山路顶端，行驶过程中所受地面的摩擦力为f，且克服摩擦力f所做的功是额外功(忽略空气阻力)。
(1)试推导：f＝F－；
(2)一辆客车在盘山公路上匀速行驶，客车质量为700kg，向上行驶过程中牵引力保持20000N不变，耗时15min行驶5.4km的路程，到了高为0.5km的山顶，求盘山公路的“机械效率”。
13. 如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0×103N的重物匀速吊起10m，作用在绳端的拉力为4.0×103N。
(1)求提升重物做的有用功；
(2)求拉力所做的总功；
(3)求滑轮组的机械效率；
(4)若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重。
参考答案
自主预习 要点感知
要点1 1. 利用机械做功时，我们需要的、有价值的功 2. 利用机械做功时，对人们既无利用价值又不得不做的功 3. 额外功
要点2 ×100% 1
课后集训 巩固提升
1. D 2. D 3. B 4. B 5. A 6. B
7. 3000J 75%
8. 600 20%
9. 0.4 66.7%
10. (1)省力 (2)8×105 53.3%
11. 解：(1)货物所受重力：G＝mg＝420kg×10N/kg＝4.2×103N，起重机做的有用功：W有用＝Gh＝4.2×103N×5m＝2.1×104J；起重机做的总功：W总＝W有用＋W额外＝2.1×104J＋9000J＝3.0×104J。
(2)机械效率：η＝×100%＝×100%＝70%。
12. 解：(1)牵引力做的功为总功W总＝Fs，克服汽车重力做的功为有用功W有用＝Gh，∵W总＝W有用＋W额，∴克服摩擦力做的功W额＝W总－W有用＝Fs－Gh，∵W额＝fs，∴摩擦力f＝＝＝F－。
(2)汽车的重力G＝mg＝700kg×10N/kg＝7000N，有用功W有用＝Gh＝7000N×500m＝3.5×106J，总功W总＝Fs＝20000N×5400m＝1.08×108J，盘山公路的“机械效率”η＝×100%＝×100%≈3.2%。
13. 解：(1)有用功W有用＝Gh＝9.0×103N×10m＝9×104J。
(2)绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×10m＝30m，拉力做的总功W总＝Fs＝4.0×103N×30m＝1.2×105J。
(4)克服摩擦和钢丝绳重所做的额外功W额1＝0.3W有用＝0.3×9×104J＝2.7×104J，W总＝W有用＋W额1＋W额2，则克服动滑轮重做的额外功W额2＝W总－W有用－W额1＝1.2×105J－9×104J－2.7×104J＝3000J，由于W额2＝G动h，所以动滑轮重G动＝＝＝300N。
