2021浙教版科学中考第一轮复习--物理模块（十一）：机械效率【word，含答案】

一、机械效率
有用功
（1）定义：使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下（即不考虑摩擦和机械本身的重力）人们所做的功，或者是机械对物体做的功。
2.额外功
使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：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
人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝Fs。
4.机械效率
（1）定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。
（2）公式：η＝
（3）由于总是存在额外功，使得W有用＜W总，所以η一般是＜1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。
二、功和功率、机械效率对比
功率是描述物体做功快慢的物理量；机械效率是描述总功中有用功占多大比例的物理量
功率是有单位，而机械效率无单位
功率与机械效率之间无因果关系。功率大的机械，机械效率不一定高
机械效率并不是固定不变的，而是随着不同的工作状态和环境而变化的。同一滑轮组，提升的重物不同，其机械效率不同，提升的重物越重，机械效率越高。
例1.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.?η=Gh/fL×100% ? B.?η=Gh(F?f)L×100%
? C.?η=Gh(F+f)L×100% D.?η=Gh/(Gh+fL)×100%
例2.小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表：
(1)根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为____%。
(2)根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是____N。
(3)从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与__________有关。?
例3.工人用图示装置在10秒内将质量为450千克的货物匀速提升2米，此过程中拉力的功率为120瓦。(g取10牛/千克)求：
(1)拉力做的有用功；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)若工人用此装置匀速提升其他货物时候，额外功占总功的20%，则工人提升货物的重力和拉力分别为多少（不计绳重和摩擦）？
1.甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮重力都相同， 用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦和绳重，下列说法正确的是（?? ）
A.?若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
? B.?若G1=G2，拉力做的总功相同
? C.?若G1=G2，拉力大小相同
? D.?用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
2.小张搭了一块木板在平台上，用F=300N的推力，将质量为40kg的货物在6s内匀速推上1m高的平台，木板长S=2m。（? ? ）
? A.?推力的功率为50W? ? ?
? B.?斜面的机械效率为75%
? C.?推力做的总功300J
D.?斜面对货物的摩擦力100N
3.如图所示，用300牛的力沿斜面把600牛的重物匀速拉到顶端，物体在斜面上移动的距离为3米，上升的高度为1米。下列说法正确的是（?? ）B
? A.?斜面的机械效率是50% B.?木块受到的摩擦力是100牛
? C.?运动过程中，木块的机械能守恒 D.?运动过程中，木块受到三个力的作用
4.利用如图所示的斜面，小李用300N的力沿斜面向上把重为500N的货物沿斜面由底部匀速推到顶端，耗时20s，在这过程中克服货物重力做的功是__________J；推力做的功是__________J；推力做功的功率为__________W。
5.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为________N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为_________。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：____________________________。
(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，某同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
根据表中数据，他得出了“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论。请判断是否正确，并说明理由。____________________________。
6.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
（1）在表中的空格处填上适当的数据。________(机械效率保留一位小数)
（2）在实验操作中应竖直向上____________拉动弹簧测力计。
（3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，_____________可以提高滑轮组的机械效率。
7.用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
（1）根据表中的数据可知，斜面倾斜程度最陡时机械效率①为____________；由实验可得初步结论：______________________；
（2）有同学提出“斜面越陡，拉力越大，则物体受到的摩擦力也越大”。请判断该同学的说法是否正确，并通过计算加以说明。_________________________________。
8.利用如图所示的滑轮组，用F=800N的力拉绳子自由端，货物A重3000N，A以0.6m/s的速度匀速直线运动10s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%，求：
（1）货物A在10s内移动的距离。
（2）该过程中拉力F的功率。?
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
9.杭州彩虹大桥顺利通车，大桥正桥长度约为2000m，两侧引桥长度均约为1400m，正桥距地面高约21m。（g取10N/kg）
（1）一辆汽车重4t、载重8t，在匀速行驶中受到的摩擦力约为车总重的0.02倍，求这辆汽车沿彩虹大桥的引桥匀速上行时，牵引力为多大？
（2）如图，已知斜面的长度为L、高度h、物体所受摩擦力为f、重力为G、用平行于斜面的力F将物体匀速拉到斜面顶端，机械效率为η。试证明f=F(1-η)。
1.如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等，用它们分别将相同质量的钩码匀速竖直提升，在相等时间内绳端A、B移动相同的距离（忽略绳重和摩擦），在此过程中，下列选项正确的是（?? ）
? A.?两钩码上升的速度相等 B.?两滑轮组绳端的拉力相等
? C.?甲滑轮组的总功比乙少 D.?两滑轮组的机械效率相等
2.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，把相同
的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，下列选项
正确的是（　　）
A．F甲＞F乙；η甲＝η乙B．F甲＜F乙；η甲＝η乙
C．F甲＞F乙；η甲＞η乙D．F甲＜F乙；η甲＜η乙
3.如图所示，张伟同学通过斜面用平行于斜面F＝200N的推力，将质量为30kg的物体在
5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s＝2m。（g取10N/kg）则（　　）
A．推力的功率为40W
B．斜面的机械效率为75%
C．推力做的总功300J
D．斜面对物体的摩擦力100N
4.如图所示，工人用滑轮组吊起质量为120kg的箱子，绳自由端施加的拉力为800N．箱子被匀速竖直提升了2m。不计绳重和摩擦，则工人做功和滑轮组的机械效率分别是（　　）
A．2400J 66.7% B．3200J 75%
C．3200J 50% D．1600J 66.7%
用如图所示的滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升3m，已知动滑轮重30N，不计摩擦，则（　　）
A．利用滑轮组所做的有用功是450J
B．绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑轮组的机械效率是80%
6.如图所示，沿粗糙斜面匀速将一个重为G的物体拉到斜面顶端，斜面长s，高h。若拉力做功为W，则这个斜面的机械效率是__________×100%，物体受到的摩擦力是__________。(以上两空均用字母表示结果）
7.在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中，所用的实验器材有：支架，带有滑轮的长木板（滑轮与木板之间的距离是可调的），带挂钩的木块，弹簧测力计，棉布，毛巾，刻度尺，细线等。实验装置如图所示。
（1）为保证实验数据准确。读数时木块必须处于_______状态。
（2）通过长木板上的定滑轮拉木块的优点是______________________（写一条)。
（3）测得的实验数据如表。
①第4次实验测得的机械效率η=_______。
②第5次实验，在毛巾上面运动时，木块受到的摩擦力为_______N。
③根据第1、2、3三次实验的信息，可得出的结论是：_____________________。
8.如图所示，用滑轮组甲提起一个重为10N的物体，在拉力F=6N的作用下，10s内物体沿竖直方向匀速升高了2m（不计绳重和摩擦）。
计算：（1）动滑轮的重力；
（2）此滑轮组甲的机械效率；
（3）若只改变绳子绕法，如乙图所示，滑轮组的机械效率是否改变？请通过推导分析
9.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匀速拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小并多次测量，得表中所示的数据：
（1）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为__________（计算结果小数点后保留一位）；第②次实验中总功为__________；第③次实验中斜面对物体的摩擦力为_________。???
（2）分析表中的数据，可以得出的探究结论：斜面倾斜角θ越__________，斜面越省力，斜面的机械效率越_______________。 ?
（3）若斜面的倾斜程度、粗糙程度和物重都保持不变，只增加物体在斜面上运动的长度，则所测斜面的机械效率将____________（填“变大”、 “变小”或 “不变”）
10.在“探究滑轮组的机械效率”时，小金利用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组实验，实验中测得数据真实可靠，见下表：
（1）请根据表中数据，在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
（2）表格中编号①处数据应填___________；
（3）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与______________无关。
（4）分析表中第1、3、4组数据，你得出的本实验结论是：同一滑轮组匀速提升重物时，机械效率随_____________的增加而增大。
参考答案
例1.D
例2.（1）60；（2）1；（3）斜面倾角
例3.(1)W有=Gh=mgh=900J?(2)W总=Pt=1200J ???η1=W有/W总=75%??
(3)W额=W总-W有=300J? ?G轮=W额/h=150N? η2=1-20%=80% ???
80%=G物G物+G轮? ?G物=600N? ? ? F=G物+G物3=250N?
1.A
2.D
3.B
4.2500；3000；150
5.0.5；66.7%；杠杆的重力；杠杆提升的高度相同，额外功不变，有用功变大，因此杠杆的机械效率变大
6.（1）2.2N? 30CM? 88.9%（2）匀速（3）增大重物重力（2）滑轮重力
7.（1）76.1%；光滑程度相同的斜面，斜面越陡，斜面的机械效率越高（2）不正确，三次实验木块所受f依次为1.5N，1.4N和1.1N；说明斜面越陡，拉力越大，物体受到的摩擦力越小
8.（1）S=Vt=0.6m/s×10s=6m （2）解:n=3，绳子自由端拉力F的速度为V=0.6m/s×3=1.8m/s P=FV=800N×1.8m/s=1440w （3）解法一：η=W有/W总，W总=Pt=FS=14400J，W有=14400J×75%=10800J，重物克服摩擦力的功即有用功，W有=fS物 故f=W有/S物=10800J/6m=1800N 解法二：由η=W有用W总=fsFns=fnF得摩擦力f=nηF=3×75%×800N=1800N
9.（1）4.2×103N（2）略
1.D 2.A 3.B 4.B 5.C
6.Gh/W；（W-Gh）/s
7.（1）匀速直线运动；（2）拉物体时，能使木块所受拉力的方向与木板的长边平行；使读数更准确；（3）①50.0%②2.8③斜面粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大。
8.（1）G轮=2F-G物=12N-10N=2N??（2）η=83.3%?（3）不变，略
9.（1）47.6% ? 3.6J ? 0.8N（2）小 ??低或小（3）不变
10.
(1)如图? (2) 66.7? (3)物体上升高度? (4)物重