11.3 如何提高机械效率 课后练习 2021-2022学年沪粤版物理九年级上册（含答案）

11.3 如何提高机械效率 课后练习
一：知识过关
有用功：把我们需要的有价值的功叫做有用功，记作W有用
额外功：当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无价值又不得不做的功，叫做 ，记作W额外（只能减小，不可避免）
总功：使用机械做功时，动力对机械做的功叫做 ，记作W总
有用功、额外功和总功的关系：W总=W有用+W额外
理解突破：有用功的理解可以从人们的目的来确定，目的不同，有用功和额外功就不同。
机械效率：①有用功与总功的比值叫做机械效率，符号为η，无单位。
②公式表达：η=(W有/W额外）×100％
理解突破：总功在实际生活中永远是大于有用功，因为机械使用一定存在额外功，所以η＜1，只有在理想状态下，即不计各种摩擦和机械自重，才有W有用=W总，即效率为100％
关于滑轮机械效率的理解：
（1）当有用功相同时，额外功越小，机械效率越高；
当额外功相同时，有用功越大，机械效率越高。
η与哪些因素有关
①与动滑轮的重力、绳重和各部分之间的摩擦力有关
②与提升物体的重力有关，G物越大，η越高
③与提升高度、滑轮的绕线方式、做功多少、省力多少无关
提高滑轮组机械效率的方法
①增大物体重力G物（同一滑轮组提升不同重物，G物越大，η越高）
②减小轮和轴之间的摩擦
③减小动滑轮的重力G动（同一滑轮组提升同一重物，G动越小，η越高）
【典型例题】考察有用功与额外功
【典型例题1】甲同学用水桶从井中提水；乙同学用绳把掉入井中的水桶捞上来，且水桶里有水。关于两位同学做有用功、额外功的说法中正确的是（ ）
甲同学提水桶的过程中，克服水桶重力所做的功为有用功
乙同学捞桶的过程中，克服桶内水的重力所做的功为有用功
甲同学提水的过程中，克服桶内水的重力所做的功为有用功
乙同学捞桶过程中，克服水桶重力所做的功为额外功
【典型例题2】以下说法错误的是（ ）
有用功有时候比额外功小
有用功一定小于总功
总功等于有用功与额外功之和
额外功一定小于有用功
【典型例题】考察机械效率
【典型例题3】关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
有用功越大，机械的机械效率就越高
额外功越大，机械的机械效率就越低
总功越大，机械的机械效率就越低
有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
归纳总结:机械效率η由有用功和总功两个因素共同决定，分析问题时不能只考虑一个因素。
【典型例题4】下列关于功率、机械效率的说法中正确的是（ ）
做功所用时间越多，功率越小
功率越大，做功就越多
做的有用功越多，机械效率就越大
机械效率总是小于1
机械效率公式过关
①竖放滑轮公式
物理量（S为拉力F/绳子自由端移动的距离、n为绳子股数、h为重物上升的高度）
有用功：克服物体重力做的功W有=G物h
额外功：克服动滑轮自重、绳与滑轮之间的摩擦做的功，W额外=W总-W有用 ；若不计摩擦，W额外=G动h
总功：W总=FS
机械效率：①η=(W有/W总）×100％=G物/nF ×100％
②不计摩擦时 η=(W有/W总）×100％=(W有/W有＋W额外）×100％
=(G物/G物+G动) ×100％
【典型例题】考察竖放滑轮机械效率
【典型例题5】如图所示，用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，机械效率最高的是（ ）
归纳总结：①不同滑轮或滑轮组提升同一个重物时，G动越小，η越大。也即不考虑绳重和摩擦时，可以用η=(G物/G物+G动)，比较或求η。
②当不考虑绳重和摩擦，且各滑轮重力相同，提升同一重物时，可以直接数动滑轮的个数，动滑轮个数越少，η越大。
②横放滑轮机械效率
物理量：物体与水平面间摩擦力f、物体移动的距离S物，拉力F、拉力F移动的距离S、机械效率η、连接滑轮的绳子股数n，则S=nL
公式：
有用功：W有 = f S物
总功：W总 =FS=F·nS物
机械效率：η=(W有/W总）×100％=fS物/FS=f/nF
【典型例题】考察横放滑轮机械效率
【典型例题6】用轻质滑轮组匀速水平拉动地面上重为300N的物体，F=30N，若f=45N，
则A除拉力FA= N，机械效率η= 。
③斜面类机械效率
物理量：物体重力G物、沿斜面的拉力F、物体受到的摩擦力f、斜面长S、斜面高度h、机械效率η
有用功：W有 = G物h
总功：W总=FS=F·S
机械效率：η=(W有/W总）×100％=Gh/FS
【典型例题】考察斜面机械效率
【典型例题7】如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设物体沿斜面移
动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（ ）
④杠杆类机械效率
物理量：物体重力G物、物体上升的高度h、动力F、杠杆自重G杠杆、动力在其方向上移动的距离S、机械效率η
有用功：W有 = G物h
总功：W总 =FS=F·S
机械效率：η=(W有/W总）×100％=Gh/FS×100％
【典型例题】考察斜面机械效率
【典型例题8】如图所示，用竖直向，上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为36 N的物体缓慢升高10 cm，拉力F大小为16N，拉力移动的距离为25cm。则杠杆的机械效率为 若将物体的悬挂点A向右移动到B点，将物体提升相同的高度,则杠杆的机械效率将变大 (填“变大”“变小"或“不变”)(不考虑摩擦)。
11.3 如何提高机械效率 课后练习
一：知识过关
有用功：把我们需要的有价值的功叫做有用功，记作W有用
额外功：当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无价值又不得不做的功，叫做 ，记作W额外（只能减小，不可避免）
总功：使用机械做功时，动力对机械做的功叫做 ，记作W总
有用功、额外功和总功的关系：W总=W有用+W额外
理解突破：有用功的理解可以从人们的目的来确定，目的不同，有用功和额外功就不同。
机械效率：①有用功与总功的比值叫做机械效率，符号为η，无单位。
②公式表达：η=(W有/W额外）×100％
理解突破：总功在实际生活中永远是大于有用功，因为机械使用一定存在额外功，所以η＜1，只有在理想状态下，即不计各种摩擦和机械自重，才有W有用=W总，即效率为100％
关于滑轮机械效率的理解：
（1）当有用功相同时，额外功越小，机械效率越高；
当额外功相同时，有用功越大，机械效率越高。
η与哪些因素有关
①与动滑轮的重力、绳重和各部分之间的摩擦力有关
②与提升物体的重力有关，G物越大，η越高
③与提升高度、滑轮的绕线方式、做功多少、省力多少无关
提高滑轮组机械效率的方法
①增大物体重力G物（同一滑轮组提升不同重物，G物越大，η越高）
②减小轮和轴之间的摩擦
③减小动滑轮的重力G动（同一滑轮组提升同一重物，G动越小，η越高）
【典型例题】考察有用功与额外功
【典型例题1】甲同学用水桶从井中提水；乙同学用绳把掉入井中的水桶捞上来，且水桶里有水。关于两位同学做有用功、额外功的说法中正确的是（ ）
甲同学提水桶的过程中，克服水桶重力所做的功为有用功
乙同学捞桶的过程中，克服桶内水的重力所做的功为有用功
甲同学提水的过程中，克服桶内水的重力所做的功为有用功
乙同学捞桶过程中，克服水桶重力所做的功为额外功
答案C
解析：有用功的理解可以从人们的目的来确定，目的不同，有用功和额外功就不同。
甲同学从水井中打水：对水做的功为W有，而对水桶和绳子所做的功为W额（工作目的：提水）；乙同学从井中捞水桶：对水桶做的功为W有，而对水和绳子所做的功为W额（工作目的：捞桶），所以选C
【典型例题2】以下说法错误的是（ ）
有用功有时候比额外功小
有用功一定小于总功
总功等于有用功与额外功之和
额外功一定小于有用功
答案D
解析：有用功是指对人有用的功，额外功是对人没用但又不得不做的功，有用功可能大于、等于甚至小于额外功。故A正确，D错误；总功等于有用功与额外功之和，故B、C正确，D错误。
【典型例题】考察机械效率
【典型例题3】关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
有用功越大，机械的机械效率就越高
额外功越大，机械的机械效率就越低
总功越大，机械的机械效率就越低
有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
答案D
解析：机械效率是有用功与总功的比值，总功不确定，机械效率不能确定，故A错；
有用功不确定，总功不确定，总功不确定，机械效率不能确定，故B错；机械效率是有用功与总功的比值，有用功不确定，机械效率不能确定，故C错误；机械效率是有用功与总功的比值，比值越大，机械效率越大。
归纳总结:机械效率η由有用功和总功两个因素共同决定，分析问题时不能只考虑一个因素。
【典型例题4】下列关于功率、机械效率的说法中正确的是（ ）
做功所用时间越多，功率越小
功率越大，做功就越多
做的有用功越多，机械效率就越大
机械效率总是小于1
答案：D
解析：功率是反映物体做功快慢的物理量，与做功多少和做功的时间都有关，仅仅知道了做功多少或做功时间并不能判断功率的大小，故A错；功率越大，由于做功时间未知，所以不能判断做功的多少，故B错误；机械效率是有用功和总功的比值，只知道有用功的多少，不知道总功的多少，无法比较机械效率，故C错误；使用任何机械都一定会做额外功，即有用功小于总功，所以机械效率总小于1，故D正确。
机械效率公式过关
①竖放滑轮公式
物理量（S为拉力F/绳子自由端移动的距离、n为绳子股数、h为重物上升的高度）
有用功：克服物体重力做的功W有=G物h
额外功：克服动滑轮自重、绳与滑轮之间的摩擦做的功，W额外=W总-W有用 ；若不计摩擦，W额外=G动h
总功：W总=FS
机械效率：①η=(W有/W总）×100％=G物/nF ×100％
②不计摩擦时 η=(W有/W总）×100％=(W有/W有＋W额外）×100％
=(G物/G物+G动) ×100％
【典型例题】考察竖放滑轮机械效率
【典型例题5】如图所示，用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，机械效率最高的是（ ）
答案：B
解析：由已知可得这几个装置做的有用功W有=G物h是想等的，由机械效率的计算 η=(W有/W总）×100％，所以η的高低取决于W总，而W总=W有用+W额外，则W总的大小取决于W额外，而使用滑轮或滑轮组所做的额外功主要是克服G动和绳重、摩擦所做的功，而几个装置真难过只有B中无动滑轮，只有一个定滑轮，即额外功较少，所以总功W总较少，即B图中定滑轮的机械效率η最高。
归纳总结：①不同滑轮或滑轮组提升同一个重物时，G动越小，η越大。也即不考虑绳重和摩擦时，可以用η=(G物/G物+G动)，比较或求η。
②当不考虑绳重和摩擦，且各滑轮重力相同，提升同一重物时，可以直接数动滑轮的个数，动滑轮个数越少，η越大。
②横放滑轮机械效率
物理量：物体与水平面间摩擦力f、物体移动的距离S物，拉力F、拉力F移动的距离S、机械效率η、连接滑轮的绳子股数n，则S=nL
公式：
有用功：W有 = f S物
总功：W总 =FS=F·nS物
机械效率：η=(W有/W总）×100％=fS物/FS=f/nF
【典型例题】考察横放滑轮机械效率
【典型例题6】用轻质滑轮组匀速水平拉动地面上重为300N的物体，F=30N，若f=45N，
则A除拉力FA= N，机械效率η= 。
答案30N，75％
解析：由题意可知，物体在水平面上做匀速直线运动，所以A点处绳子对物体的拉力与物体和地面间的摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知FA=f=30N.该滑轮组中绳子股数n=2，其机械效率η=(W有/W总）×100％=FASA/F·nSA ×100％=30N/2×20N ×100％=75％
③斜面类机械效率
物理量：物体重力G物、沿斜面的拉力F、物体受到的摩擦力f、斜面长S、斜面高度h、机械效率η
有用功：W有 = G物h
总功：W总=FS=F·S
机械效率：η=(W有/W总）×100％=Gh/FS
【典型例题】考察斜面机械效率
【典型例题7】如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设物体沿斜面移
动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（ ）
答案B
解析：本题考查机械效率的计算。由题知，有用功W有=Gh，总功W总=FS，所以斜面机械效率η=(W有/W总）×100％=Gh/FS,B正确，ACD错误。
④杠杆类机械效率
物理量：物体重力G物、物体上升的高度h、动力F、杠杆自重G杠杆、动力在其方向上移动的距离S、机械效率η
有用功：W有 = G物h
总功：W总 =FS=F·S
机械效率：η=(W有/W总）×100％=Gh/FS×100％
【典型例题】考察斜面机械效率
【典型例题8】如图所示，用竖直向，上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为36 N的物体缓慢升高10 cm，拉力F大小为16N，拉力移动的距离为25cm。则杠杆的机械效率为 若将物体的悬挂点A向右移动到B点，将物体提升相同的高度,则杠杆的机械效率将变大 (填“变大”“变小"或“不变”)(不考虑摩擦)。
答案：90％；变大
解析：拉力所做的功W总=FS=16N×0.25m=4J,有用功W有=G物h=36N×0.1m=3.6J,杠杆的机械效率η=(W有/W总）×100％=90％。杠杆提升物体时，对物体做有用功，克服杠杆重力做的功为额外功，并且W总=W有用+W额外；若将物体的悬挂点由A移动到B，将物体提升相同的高度，杠杆提升的高度减小，则有用功不变，额外功减小，所以总功也减小，由η=(W有/W总）可知机械效率变大了。