第14講 機械效率（原卷版）

第14講機械效率[知識目錄]模塊一：機械效率的概念 b.在無法減小額外功的情況下，采用來提高機械效率（2022秋?余姚市校級期末）關(guān)于機械效率，下列說法正確的是（）A．機械效率越大，越省力 B．機械效率越大，做功越多 C．機械效率越大，功率越大。 D．機械效率越大，額外功在總功中所占的比例越?。?022秋?余姚市期末）“建設(shè)美麗城市，優(yōu)化市內(nèi)交通”，寧波市計劃建設(shè)地鐵五號線。地鐵的建造過程需要大型機械——盾構(gòu)機。如圖是地鐵建設(shè)施工挖隧道的盾構(gòu)機正面，下列關(guān)于工作中的盾構(gòu)機說法正確的是（）A．做的功越多，機械效率越高 B．做功多的盾構(gòu)機，功率大 C．延長工作時間，可提高機械效率 D．做功越快的盾構(gòu)機，功率越大（2020秋?富陽區(qū)校級期中）下列關(guān)于功率的說法正確的是（）A．功率大的機器做的功一定多 B．功率大的機器做功時間一定短 C．功率大的機器做功一定快 D．功率大的機器機械效率一定高（2021?溫州一模）下列關(guān)于機械效率的說法正確的是（）A．越省力的機械，機械效率越高 B．做功越少的機械，機械效率越低 C．做功越慢的機械，機械效率越低 D．總功相同，有用功越大的機械，機械效率越高（2021秋?北侖區(qū)校級期末）小科同學(xué)家裝修新房，看到工人師傅使用如圖所示的一種自制的簡易起重裝置向樓上吊裝笨重的裝修材料，該裝置簡單易制、方便快捷，大大減少了工人搬運材料的勞動強度。小科觀察到電動機的輸出功率800W，將質(zhì)量為100kg的水泥勻速提升到10m高的位置用時15s。假設(shè)電動機的輸出功率恒定不變。請幫小科完成下列問題：（1）此次吊裝過程中繩子自由端移動的速度是多大？（2）電動機對繩子的拉力多大？（3）該滑輪組的機械效率多大？（2021秋?西湖區(qū)校級期中）如圖1所示是小型建筑工地上使用的“罐籠式”提升機，用它能將放在罐籠A中的建筑材料提升到高處。已知被提升的建筑材料重為2800N，拉力F將它以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度。拉力做的功W隨時間t的變化圖象如圖2所示。不計動滑輪及鋼絲繩的重、摩擦。求：（1）有用功是多少？（2）提升機在提升建筑材料時的機械效率是多少？（3）罐籠A的重力是多少？（2022秋?西湖區(qū)期末）在“研究滑輪的機械效率與所拉物體重力關(guān)系”的實驗中，小金用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作，實驗數(shù)據(jù)如下：序號鉤碼重GN鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機械效率①1.010.00.720.071.4%②2.010.01.220.0③3.010.01.720.088.2%（1）第②次實驗時，測得動滑輪的機械效率為。（2）由實驗數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：同一動滑輪，所提升的物重增大，機械效率將。（選填“增大”、“減小”或“不變”）（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，小金認為動滑輪的機械效率與繩端移動距離無關(guān)，原因是。模塊二：斜面的機械效率1.對光滑程度相同的斜面，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率。2.測量斜面機械效率的注意事項：（1）；（2）。（2022秋?嵊州市期末）如圖所示，建筑工人用輕繩將重500N的物體沿斜面從底端為速拉到頂端，拉力大小為150N，已知斜面長3m，高0.6m，下列說法正確的是（）A．拉力所做的總功是1500焦 B．拉力所做的有用功是450焦 C．物體受到斜面的摩擦力是50牛 D．物體上升過程中克服摩擦所做功是750焦（2022春?江干區(qū)月考）如圖所示，AC、BC為同一水平面上的兩個光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等時間內(nèi)把重為80N的同一物體從斜面底端分別沿AC、BC以相同的速度勻速推至C點，物體的機械能（選填“增大”“減少“不變”），若推力分別為F1、F2，斜面的機械效率分別為η1、η2，則F1F2，η1η2（選填“＞”“＜”或“＝”）。（2022秋?椒江區(qū)校級期中）在碼頭，小?？吹焦と死眯泵姘沿浳锿频杰嚿?，想探究“斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)”。他用同一塊木板組成如圖所示的裝置，拉著物體沿斜面勻速向上運動，通過比較拉力F與物體重力G的比值大小來判定，比值越小，越省力。記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)斜面傾角物塊重G/N沿斜面拉力F/N拉力F與物體重力G的比值1305.04.20.842303.02.50.833453.02.80.934455.04.60.92（1）通過對比實驗中的數(shù)據(jù)可知，斜面傾角相同時，使用斜面省力的情況與物體重力無關(guān)；（2）通過對比實驗1和4（或2和3）中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：。（2021秋?奉化區(qū)期末）2021年10月16日0時23分，長征二號F遙十三運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火起飛，將載有翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員的“神舟十三號”飛船送入太空。11月8日，經(jīng)過約6.5小時的出艙活動，“神舟十三號”航天員乘組圓滿完成機械臂懸掛裝置的安裝等全部既定任務(wù)。據(jù)了解，懸掛裝置的下端通過6根螺絲擰緊固定到核心艙艙壁基座上，通過3根矩形電纜接插件與控制系統(tǒng)建立電數(shù)據(jù)連接。（1）“神舟十三號”飛船屬于（選填“無人”或“載人”）航天器。（2）懸掛裝置中，螺絲上的螺紋（如圖）是應(yīng)用了可以省力的原理?！眷柟逃?xùn)練】一．選擇題（共2小題）1．（2021秋?上城區(qū)校級期中）將同一個物體G分別沿斜面由底端A、C勻速地拉到頂點B（兩斜面粗糙程度相同），如圖所示，若沿斜面的拉力F1、F2大小相同，兩個過程中所受的摩擦力分別為f1，f2，拉力所做的功分別為W1，W2，則它們的大小關(guān)系正確的是（）A．f1＜f2，W1＞W(wǎng)2 B．f1＝f2，W1＜W2 C．f1＞f2，W1＞W(wǎng)2 D．f1＜f2，W1＝W22．（2022秋?杭州期末）如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升同一物體，滑輪質(zhì)量均相等且G動小于G物，在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度也相等，不計繩重和摩擦，下列說法不正確的是（）A．三個裝置所做的有用功為W甲＝W乙＝W丙 B．繩子自由端移動的速度關(guān)系為v甲＜v乙＜v丙 C．繩子自由端的拉力大小為F甲＞F乙＝F丙 D．三個裝置的機械效率為η甲＞η乙＝η丙二．填空題（共5小題）3．（2021?拱墅區(qū)二模）如圖甲，質(zhì)量為m的物體A從高度為h、長度為L的斜面上以v1速度勻速下滑；如圖乙，在斜面的頂端固定滑輪將物體A與物體P用輕繩連結(jié)，物體A以v2速度（v1＜v2）勻速沿斜面上升。（1）圖甲中，物體A受到的重力GA物體A對斜面的壓力F（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）圖甲中物體A所受摩擦力f甲圖乙中物體A受到的摩擦力f乙（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（3）當圖乙中物體A從斜面底部上升到頂端時，物體P的重力做的功為。（用相關(guān)字母表示）4．（2020秋?下城區(qū)期末）如圖所示，用平行于斜面的拉力F，將一個重為10牛的物體由粗糙斜面底端勻速拉到頂端，斜面高度h＝4米，長度L＝8米，則拉力所做的有用功是焦；若在這個過程中物體受到的摩擦力為1.25牛，則拉力F的大小為牛。5．（2023?杭州模擬）用兩個完全相同的滑輪，分別以圖中兩種方式將重為G的物體勻速提升相同高度（繩重、摩擦不計），使用（選填“甲”或“乙”）滑輪可以改變用力方向，所用拉力F甲F乙（選填“大于”“等于”或“小于”，下同），滑輪的機械效率η甲η乙。6．（2022秋?秀洲區(qū)期末）如圖所示，當重為10牛的物體G靜止時，彈簧測力計a的讀數(shù)是6N。試回答下列問題：（不計繩重及摩擦）（1）彈簧測力計b的讀數(shù)是。（2）2秒內(nèi)將重物勻速拉升10厘米，拉力的功率為瓦。（3）若重物G增大為12牛，仍將其勻速拉升10厘米，則裝置的機械效率會（選填“變小”、“不變”或“變大”）。7．（2020?臨海市一模）用如圖甲所示的裝置進行“測滑輪組機械效率”的實驗（忽略繩重和摩擦）。實驗中，向上勻速拉動彈簧測力計并讀數(shù)。改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙所示的圖像。分析可知：（1）被提升的物體重力相同時，增加動滑輪的重力，滑輪組的機械效率將。（填“不變”、“增大”或“減小”）（2）分析乙圖像中的A點可知，被提升的物體重力為N。三．實驗探究題（共1小題）8．（2019秋?西湖區(qū)期末）小金猜想斜面的機械效率與被拉物體的重力有關(guān)，為了驗證猜想他進行了如圖所示的實驗：①用彈簧測力計測出木塊的重力G，用刻度尺測出斜面的長度s和高度h。②用彈簧測力計沿著該斜面把木塊從底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測力計示數(shù)F。③換用重力不同的木塊，重復(fù)上述實驗，共測出三組數(shù)據(jù)，記入下表中。實驗次數(shù)木塊重力G/N斜面高度h/m彈簧測力計示數(shù)F/N斜面長度s/m機械效率140.321280.3413120.361（1）在第一次實驗中，斜面的機械效率為；（2）在第二次實驗中，木塊所受斜面的摩擦力為N；（3）通過實驗及數(shù)據(jù)分析可知，小金的猜想是的（選填“正確”或“錯誤”）。四．計算題（共1小題）9．（2022秋?濱江區(qū)校級期中）如圖所示，杠桿MN可繞O點轉(zhuǎn)動，A、B、C、D是四個供人娛樂的吊環(huán)、B環(huán)到O點的距離為D環(huán)O點距離的一半，父子倆在吊環(huán)上做游戲，質(zhì)量為40kg的兒子吊在B環(huán)上，父親站在地面上抓著D環(huán)。（g＝10N/kg）求：（1）若不計杠桿和吊環(huán)的重以及轉(zhuǎn)軸間的摩擦，為使杠桿在水平位置平衡，父親要用多大的力拉吊環(huán)D？（2）若父親實際使用豎直向下的拉力為250N，在4s內(nèi)將兒子勻速拉高0.5m，父親要做多少功？做功的功率多大？（3）父親提升兒子的過程中，該器材的機械效率為多少？五．解答題（共1小題）10．（2023?西湖區(qū)二模）“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并勝利返航