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12.3机械效率
知识点归纳
1.机械效率：
(1)定义：有用功和总功的比值叫做机械效率有用
(2)机械效率用字母表示：计算公式为
机械效率的功率表达式为：
(3)在使用任何机械时，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率永远小于100%
2.机械效率与功率区别：
（1）功率是表示做功快慢的物理量
（2）机械效率则是表示机械功有效成分(即有用功占总功的比例)的物理量。(二)机械效率计算的种类
3.滑轮组的机械效率：
（1）概念：
（2）计算：
（3）提高滑轮组机械效率的方法：①增加物重（增加有用功占比）②减轻动滑轮重③减少摩擦。
特殊滑轮的机械效率：
提升练习
1.关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　）
A. 功率越大，做功越快，机械效率越大
B. 做功越少，功率越小，机械效率越小
C. 功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
D. 机械效率越大，表明它做的功越多
2.关于功的原理和机械效率的说法正确的是（　　）
A．使用机械提升物体可以省功
B．提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大
C．提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大
D．使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100%
3.如图所示，小明用同一个动滑轮分别把物体A和物体B匀速提升相同的高度，自由端的拉力分别为F1和F2。已知物体A的质量小于物体B的质量，不计绳重和轮与轴的摩擦，下列说法中正确的是（　　）
A．物体A上升的速度与物体B上升的速度相同
B．F1所做的功与F2所做的功相同
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑轮提升物体A的机械效率小于提升物体B的机械效率
4.如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速提起重的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，滑轮组的机械效率是（　　）
A．45.5% B．90.9% C．83.3% D．55.6%
5.通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）
A．增加提升重物的重力 B．改用质量小的定滑轮
C．减小提升高度，减少做功 D．改变绳子的绕法
6.实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（　　）
A．拉力F为4N B．有用功为5J
C．绳子自由端移动距离为1.5m D．该滑轮组的机械效率为80%
7.如图所示，用滑轮组提升重750N的物体，使它在10s内匀速上升1m。已知用的拉力F为400N。则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（g＝10N/kg）（　　）
A．动滑轮的质量为5kg B．拉力在这10s内做的有用功为800J
C．拉力做功的功率为75W D．滑轮组的机械效率是62.5%
8.【多选】如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（　　）
A．动滑轮的重力为9N B．第2s内拉力F的功率为40W
C．此装置最多能匀速运载80N的货物 D．此装置提升重物的最大机械效率为85%
9.如图所示，斜面长3m，高1m，工人用400N沿斜面方向的力将重为900N的箱子匀速推到车上，在此过程中他所做的有用功是 　 　J；推力做功 　 　J；斜面的机械效率为 　 　；箱子受到的摩擦力是 　 　N。
10.如图所示，物体重210N，动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升6m，用了15s，此过程中有用功是　 　J，拉力的功率是　 　W，滑轮的机械效率是　 　%，克服动滑轮重所做的额外功占总功的　 　%。
11.在一次实验探究活动中，小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小林做的有用功为_______J，滑轮组的机械效率为_________%。
12.如图甲，用滑轮组将重为120N的物体匀速提起，在5s内绳子自由端移动的距离为3m，图乙是拉力F与绳自由端移动距离s的关系图象，不计绳重和摩擦。则图乙中阴影部分的面积表示的物理量的单位是 　 　，拉力F的功率是 　 　W，动滑轮的重是 　 　N，该滑轮组的机械效率为 　 　。
13.用规格相同的一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组，小乐采用另一种绕线方法组装滑轮组。
（1）请帮助小乐在图乙中画出滑轮组的绕线______；
（2）小明和小乐组分别测量了甲、乙滑轮组提升不同质量的钩码时的机械效率，实验中他们得到的数据如下表所示；
实验序号 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳的拉力F/N 绳端移动距离s/ms/m 机械效率η
小明 1 4 0.1 2.3 0.2 87.0%
2 6 0.1 3.4 0.2
小乐 3 5 0.1 1.9 0.3 87.7%
4 7 0.1 2.6 0.3 89.7%
（3）小明第2次实验中，W有用＝______J，η＝______%；
（4）根据小乐组的实验数据，请你提出一个可探究科学问题：______。
14.美乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为200kg的材料匀速提升6m用时15s，消耗电能1.5×104J。g取10N/kg。求这次匀速提升材料过程中
(1)材料所受拉力F的大小；
(2)拉力F对材料做功的功率；
(3)该装置的效率。
15.欢欢家在建房子，他设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料。爸爸用50s时间把400N的水泥匀速拉到了10m的楼上，此过程中所做的额外功为1000J，不计绳重与摩擦，g取10N/kg。求：
（1）爸爸做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮重力；
（4）欢欢在相同的时间内，用同一滑轮组，将另一袋重500N的水泥匀速拉到了10m的楼上，则欢欢的拉力做功的功率有多大？
16.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图。交警指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车以2m/s的速度匀速拖动了12m。绳子自由端的拉力F是125N，故障车受到的阻力是车重的0.02倍，求：（g=10N/kg）
（1）拉力F做功是多少？
（2）拉力做功的功率是多少？
（3）装置的机械效率是多少？
参考答案：
1.C
2.D
3.D
4.C
5.A
6.D
7.A
8.BC
9.900；1200；75%；100
10.1260；100；84；10
11. 0.54； 75
12.J；30；30；80%
13. 0.6 88.2 机械效率的大小与提升物体的重力有关吗？
14.(1) 建筑材料匀速上升，拉力等于重力
F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N
材料所受拉力F的大小为2000N。
(2)拉力所做的有用功
W有用=Gh=2000N×6m=1.2×104J
拉力做功的功率
P===800W
拉力做功的功率为800W。
(3) 该装置的机械效率
η===×100%=80%
该装置的效率为80%。
答：(1)材料所受拉力F的大小为2000N；
(2)拉力F对材料做功的功率为800W；
(3)该装置的效率为80%。
15.（1）爸爸做的有用功为
答：爸爸做的有用功为4000J；
（2）滑轮组的机械效率为
答：滑轮组的机械效率为80%；
（3）因为不计绳重和摩擦，所以动滑轮重力为
答：动滑轮重力为100N；
（4）用同一滑轮组，拉动重500N的水泥时所用的拉力大小为
此时拉力做的总功为
欢欢的拉力做功的功率为
答：欢欢的拉力做功的功率为120W。
16.（1）4500J；（2）750W；（3）80%

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