2024解析：第十二章機(jī)械效率-講核心（原卷版）

機(jī)械效率強(qiáng)化模塊要點(diǎn)考査方式學(xué)習(xí)要求考査類型等級(jí)劃分4個(gè)要點(diǎn)機(jī)械效率概念與計(jì)算機(jī)械效率的概念概念辨析?？键c(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)☆☆機(jī)械效率的影響因素實(shí)驗(yàn)探究?？键c(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)☆☆機(jī)械效率的簡(jiǎn)單計(jì)算規(guī)律應(yīng)用?？键c(diǎn)☆滑輪組機(jī)械效率計(jì)算滑輪組機(jī)械效率計(jì)算規(guī)律應(yīng)用難點(diǎn)☆☆☆1.有用功一W有用：使用機(jī)械時(shí)，直接對(duì)物體做的功加叫有用功。在提升物體時(shí)，W有用=___________。2.額外功一W額外：使用機(jī)械時(shí)，克服機(jī)械自身重力與摩擦做的功的功叫額外功。3.總功一W總：（1）人們?cè)谑褂脵C(jī)械做功的過程中實(shí)際所做的功叫總功，它等于有用功和額外功的___________。即：W總=___________；（2）若人對(duì)機(jī)械的動(dòng)力為F，則：W總=___________。4.機(jī)械效率一（1）定義：___________叫機(jī)械效率（2）公式：=W有用/W總。（3）機(jī)械效率總是小于___________。（4）提高機(jī)械效率的方法：①減小___________，②改進(jìn)機(jī)械，減小自重。5.測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中：（1）實(shí)驗(yàn)原理是：___________；（2）待測(cè)物理量：有___________、___________、___________、___________；（3）實(shí)驗(yàn)器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、細(xì)線、滑輪組還需要___________、___________；（4）影響滑輪組機(jī)械效率的因素有：___________、___________、___________；（5）提高滑輪組機(jī)械效率的方法：___________、___________、___________；（6）物體提升的高度、繩子的繞法是否影響機(jī)械效率？___________?！敬鸢浮?、Gh；3、（1）總和；W有用+W額外；（2）Fs；4、（1）有用功與總功比值；（3）1；（4）摩擦；5、（1）；（2）物休上升的高度、物重、繩子自由諾的拉力、繩自由諾移動(dòng)的距離；（3）彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺；（4）物重、動(dòng)滑輪重力、摩擦與繩重；（5）增大物重、減小動(dòng)滑輪重力、減小摩擦與繩重；（6）否【例1】1.關(guān)于機(jī)械效率的下列說法中，正確的是（）A.利用機(jī)械越省力，機(jī)械效率越高B.機(jī)械做功越快，機(jī)械效率越高C.有用功相同，總功越大的機(jī)械效率越高D.額外功相同，有用功越大的機(jī)械效率越高【例2】2.小芳同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)高度可調(diào)節(jié)的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系，如圖所示。她首先測(cè)出小車重，然后用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面拉動(dòng)小車，調(diào)節(jié)斜面傾斜角的大小多次測(cè)量，得下表所示的數(shù)據(jù)：斜面傾斜角θ小車重G/N斜面高h(yuǎn)/m斜面長(zhǎng)s/m拉力F/N有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率12°50.212.1_____2.148%30°50.513.62.5_____69%45°50.714.33.54.3_____（1）在上表空格中填上適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)；（2）分析上表中的數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：斜面傾斜角θ越___________，斜面越省力，斜面的機(jī)械效率越__________；（3）實(shí)驗(yàn)過程中拉力的方向應(yīng)與斜面__________；（4）若想探究斜面的機(jī)械效率與物重的關(guān)系，則要保持__________不變，斜面的光滑程度不變，只改變__________，這種研究問題的方法我們稱之為__________；（5）在上述實(shí)驗(yàn)中，物重、斜面高度不變，若不考慮斜面摩擦，如圖所示，哪個(gè)圖能正確表示F與斜面長(zhǎng)度s的關(guān)系（）：【例3】3.用如圖所示裝置“探究影響動(dòng)滑輪機(jī)械效率的因素”。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)__________向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在動(dòng)滑輪下面的鉤碼緩緩上升。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表；序號(hào)動(dòng)滑輪重力G/N鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m繩的拉力F/N動(dòng)距離s/m機(jī)械效率①0.110.20.60.483.3%②0.120.21.10.4③0.220.21.10.483.3%（2）第②次實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得動(dòng)滑輪的機(jī)械效率約為__________；（3）分析表中__________兩組數(shù)據(jù)可知，對(duì)于同一動(dòng)滑輪，所提升鉤碼的重力增大，機(jī)械效率將增大；（4）進(jìn)一步分析表中數(shù)據(jù)可知，提升相同重力的鉤碼時(shí)，動(dòng)滑輪的重力增大，其機(jī)械效率將_________。（選填“增大”、“減小”或“不變”）【例4】4.如圖所示，斜面長(zhǎng)5m，高3m，小明用繩子沿斜面將重為300N的木塊由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為240N，繩重不計(jì)。求：（1）小明做的有用功；（2）物體受到斜面的摩擦力；（3）斜面的機(jī)械效率?！纠?】5.如圖是用動(dòng)滑輪提升貨物A的示意圖．在豎直向上的拉力F的作用下，使重450N的貨物A在50s的時(shí)間里，勻速豎直上升了10m．在這個(gè)過程中，拉力F做的功為5000J．求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η．【例6】6.如圖，小明分別用甲、乙兩相同滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面。用甲滑輪所做的總功為W1，機(jī)械效率為η1；用乙滑輪所做的總功為W2，機(jī)械效率為η2，若不計(jì)一切摩擦和繩重，則（）A. B.C. D.【例7】7.要把水平放置的電線桿豎立起來，先用起重機(jī)的鋼絲繩栓住電線桿的一端，調(diào)離地面，如圖所示，假設(shè)電線桿是密度均勻的圓柱體，重為2×104N，長(zhǎng)為10m。若把電線桿吊到豎直位置，拉力做功為1.25×105J，吊起電線桿的過程中機(jī)械效率是___________?！纠?】8.在探究滑輪組機(jī)械效率的影響因素時(shí)，一位同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙、丙、丁四個(gè)提升重物的滑輪組，其中每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均相同，每個(gè)滑輪的質(zhì)量也均相同．若不計(jì)繩重和輪與軸的摩擦，則下列說法中正確的是A.甲滑輪組的機(jī)械效率小于乙滑輪組的機(jī)械效率B.乙滑輪組的機(jī)械效率等于丁滑輪組的機(jī)械效率C.利用乙、丙兩個(gè)滑輪組可以探究滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重是否有關(guān)D.利用甲、丙兩個(gè)滑輪組可以探究滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體的物重是否有關(guān)【例9】9.小剛利用如圖所示的滑輪組及相關(guān)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變所掛物體重G，在繩自由端施加豎直向上的拉力F，使滑輪組勻速提拉重物升高相同的高度，拉力所做的總功為W，滑輪組的機(jī)械效率為η。不計(jì)繩重及輪與軸的摩擦，選項(xiàng)中關(guān)于物重G及對(duì)應(yīng)的W和η的關(guān)系圖象，其中正確的是（）A. B. C. D.【例10】10.滑輪組把一個(gè)物體從地面勻速提升h高度，機(jī)械效率為。對(duì)滑輪組進(jìn)行處理后，還將該物體從地面勻速提升h高度，機(jī)械效率為，發(fā)現(xiàn)>。則對(duì)滑輪組的處理方式是（）A.把動(dòng)滑輪換重一些的 B.換粗一點(diǎn)的繩子拉C.在繩和輪之間加潤(rùn)滑油 D.在輪與軸之間加潤(rùn)滑油【例11】11.在測(cè)“滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中：（1）該實(shí)驗(yàn)需要的測(cè)量工具有__________；__________；（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)方法正確，兩組實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)補(bǔ)充表中未知數(shù)據(jù)：滑輪個(gè)數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m拉力F/N拉力移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率甲組一定一動(dòng)19.60.211.20.4_________乙組二定二動(dòng)19.60.251_________（3）在圖甲中畫出甲組實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)線的纏繞方式；（）（4）乙組實(shí)驗(yàn)如圖乙所示，與甲組實(shí)驗(yàn)相比，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)將_________，此時(shí)滑輪組機(jī)械效率將_________（選填“變大”、“變小”、“不變”），其原因是_________?！纠?2】12.如圖是同學(xué)們用來測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）如果鉤碼總重5.0N，每個(gè)滑輪重0.7N，不計(jì)繩重與摩擦，則鉤碼靜止時(shí)，拉力是_________N；（2）為了準(zhǔn)確測(cè)出滑輪組的機(jī)械效率，應(yīng)豎直向上_________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升；（3）下表是某同學(xué)測(cè)圖所示滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)記錄，請(qǐng)你幫他完成未填寫的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；項(xiàng)目鉤碼重G/N力F/N鉤碼上升的高度h/cm彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5.02.510________________________（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在全班交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，老師提出：如果各組所用滑輪和串繞繩子的方式不變，哪些因素會(huì)影響滑輪組的機(jī)械效率呢？經(jīng)過大家積極思考，提出了各種猜想，概括起來有如下幾種：猜想1：可能與勻速提升的速度大小有關(guān)；猜想2：可能與被提升的鉤碼重有關(guān)；猜想3：可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關(guān)；猜想4：可能與鉤碼被提升的高度有關(guān)；小明和小強(qiáng)分別根據(jù)各自的猜想進(jìn)行了探究，實(shí)驗(yàn)記錄如下表。小明的實(shí)驗(yàn)記錄：物理量控制因素鉤碼重G/N繩端拉力F/N機(jī)械效率較小提升速度104.279.4%較大提升速度104.279.4%探究結(jié)果小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)記錄：物理量控制因素鉤碼重G/N繩端拉力F/N機(jī)械效率大致相同的提升速度104.279.4%156.0探究結(jié)果①請(qǐng)幫助小強(qiáng)完成表中的一項(xiàng)計(jì)算，其數(shù)據(jù)是（）；②根據(jù)他倆的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出小明和小強(qiáng)的探究結(jié)果分別是（）；③歸納他倆的實(shí)驗(yàn)探究，你所得到的結(jié)論是（）?！纠?3】13.實(shí)驗(yàn)桌上有帶橫桿的鐵架臺(tái)、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩，另外還有鉤碼一盒，質(zhì)量不等的滑輪2個(gè)，滑輪的輪與軸之間的摩擦很小，可忽略不計(jì)。請(qǐng)選用上述實(shí)驗(yàn)器材證明：動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪所受重力有關(guān)。（1）寫出實(shí)驗(yàn)步驟______；（2）畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格______。【例14】14.實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有組裝好的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，其中彈簧測(cè)力計(jì)的量程為0~5N，另外還有質(zhì)量均為100g的鉤碼六個(gè)（圖中未畫出）。要求利用上述實(shí)驗(yàn)裝置和鉤碼設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：用滑輪組提升重物時(shí)，如果滑輪組的機(jī)械效率不變，則有用功跟總功成正比。請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。（1）實(shí)驗(yàn)步驟。（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格?！纠?5】15.工人用如圖所示裝置在10s內(nèi)將質(zhì)量為45kg的貨物勻速提升2m，此過程中拉力的功率為120W。不計(jì)繩重和輪與軸的摩擦。g取10N/kg，求：（1）有用功；（2）工人的拉力；（3）滑輪組的機(jī)械效率。【例16】16.如圖所示是用動(dòng)滑輪運(yùn)送貨物A的示意圖．在拉力F的作用下，重400N的貨物A在20s的時(shí)間里，勻速豎直上升了8m．在這個(gè)過程中，拉力F做功的功率為200W．不計(jì)繩重和滑輪與軸的摩擦．求：（1）有用功W有；（2）動(dòng)滑輪勻速提升貨物A的機(jī)械效率η；（3）動(dòng)滑輪所受的重力G動(dòng)．【例17】17.在維修汽車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，用如圖所示的滑輪組把汽車?yán)锏陌l(fā)動(dòng)機(jī)提起來．當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)用750N的力拉鋼絲繩，使發(fā)動(dòng)機(jī)在10s內(nèi)勻速上升1m的過程中，滑輪組的機(jī)械效率為80%．不計(jì)繩重和繩與滑輪之間的摩擦，下列判斷正確的是（）A.動(dòng)滑輪重力為450NB.發(fā)動(dòng)機(jī)的重力為1800NC.卷?yè)P(yáng)機(jī)做的有用功為2250JD.卷?yè)P(yáng)機(jī)做功的功率為225W【例18】18.如圖所示，工人用滑輪或滑輪組提升重物，每只滑輪質(zhì)量均相同，若把同一貨物勻速提升相同的高度（不計(jì)繩子和滑輪間的摩擦），下列說法正確的是（）A.使用C滑輪組與使用D滑輪組一樣省力B.使用D滑輪組最省力C.其中機(jī)械效率最高的是使用C滑輪組D.其中機(jī)械效率最高的是使用B滑輪【例19】19.用相同的滑輪和繩子分別組成如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組，繩子受的拉力分別為F1、F2，保持甲、乙兩繩自由端的速度相同，把相同的物體勻速提升相同的高度，若不計(jì)繩重及軸處摩擦，下列說法正確的是A.F1和F2大小不相等，滑輪組的機(jī)械效率相同B.F1和F2大小不相等，F(xiàn)1和F2的功率相同C.繩子自由端移動(dòng)的距離不相等，物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同D.繩子自由端移動(dòng)的距離相等，F(xiàn)1和F2做的功相同【例20】20.某同學(xué)用滑輪組提升物體，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線a所示，物體上升的高度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線b所示，已知物體的質(zhì)量為450g，所用動(dòng)滑輪的質(zhì)量為50g，繩子自由端的拉力F為1.3N，g取10N/kg.在0~2s的過程中，下列說法中正確的是A.繩子自由端移動(dòng)的速度為5.0cm/sB.拉力F的功率為0.26WC.有用功為0.45JD.滑輪組的機(jī)械效率為90%【例21】21.用圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，每次運(yùn)送的量不定，圖乙記錄了滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力增加而變化的圖象（不考慮繩重和摩擦）。（1）動(dòng)滑輪重力多大；（2）求貨物重400N時(shí)滑輪組的機(jī)械效率多大?！纠?2】22.為了將放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高處。小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)用圖乙所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度v和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像分別如圖丙和丁所示。若重物與地面的接觸面積S=5×10-2m2，不計(jì)繩重和摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。則下列選項(xiàng)正確的是（）A.在2~3s內(nèi)，拉力F的功率P為150WB.在0~1s內(nèi)，重物對(duì)地面的壓強(qiáng)p為600PaC.在1~2s內(nèi)，拉力F做功W為375JD.在2~3s內(nèi)，滑輪組的機(jī)械效率保留兩位有效數(shù)字后為53%【例23】23.如圖所示的裝置，已知物體A重為60N，在水平拉力F的作用下，物體以0.2m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面之間的摩擦力為12N，若滑輪組的機(jī)械效率為80%，則在4s內(nèi)拉力F所做的功是__________J。【例24】24.一個(gè)質(zhì)量為70kg的工人，用圖所示的裝置（包括滑輪組及裝磚的托板）提升一堆磚。已知托板重200N，每塊磚重100N?；喌哪Σ梁屠K重均可忽略不計(jì)，當(dāng)工人勻速提升10塊磚時(shí)，此裝置的機(jī)械效率為80%。