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专题09 机械效率
目录
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知识精讲 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 题型过关 3
HYPERLINK \l _Toc19966 题型一 机械效率 3
题型二 机械效率的计算 8
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 实战训练 14
知识点一 机械效率
1. 总功：人或机械设备（或绳端或自由端）拉力做的功。
2. 有用功：不利用机械设备，直接对物体做的功。
3. 额外功：机械设备克服自身重力或阻力做的功。
4. 机械效率：有用功与总功的比值叫作机械效率。
（1） 公式为：
（2）推导式：
竖直方向匀速提升物体时，滑轮组的机械效率：，
忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：，
滑轮组的机械效率：。
水平方向匀速拉物体时如图所示，滑轮组的机械效率：。
（3）斜面的机械效率：，
知识点二 机械效率的计算
机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下：
装置图 计算公式
杠杆
滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：；（2）不计绳重及摩擦时：
水平匀速拉动物体
斜面 （1）；（2）
题型一 机械效率
1．关于功，功率，机械效率，下列说法正确的是　　
A．做功多的功率大 B．使用机械可以省功
C．有用功越少，机械效率越低 D．做功快的功率大
【答案】
【解答】解：、从公式可知功率的大小与做功的多少和做功的时间都有关，做功多的功率不一定大，故错误；
、借助机械都要有额外功，所以可以省力但是不能省功，故错误；
、机械效率的定义就是有用功占总功的百分比，有用功越少，机械效率不一定低，故错误；
、功率表示的是做功的快慢，所以功率大的机械做功快，故正确。
故选：。
（多选）2．某饭店利用传菜电梯将一楼厨房的菜品传至三楼餐厅。假设传菜电梯在上升或下降的过程中速度相同，下列说法正确的是（　　）
A．上升的过程中，电梯对菜品做的是额外功
B．单次运送的菜品质量越大，传菜电梯对菜品做的功就越多
C．运送不同质量的菜品时，电梯的功率不同
D．传菜电梯做的有用功越少，它的机械效率越高
【答案】BC
【解答】解：A、某饭店利用传菜电梯将一楼厨房的菜品传至三楼餐厅，上升的过程中，电梯对菜品做的是有用功，故A错误；
B、根据W＝Gh＝mgh，单次运送的菜品质量越大，传菜电梯对菜品做的功就越多，故B正确；
C、运送不同质量的菜品时，电梯的功率不同，根据W＝Gh＝mgh可知作用力不同，假设传菜电梯在上升或下降的过程中速度相同，根据P＝Fv＝Gv可知，电梯的功率不同，故C正确；
D、传菜电梯做的有用功越小，在额外功一定时，有用功占总功的比例越小，它的机械效率越低。
故选：BC。
3．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓duì舂米（将稻米去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着点能够上、下转动，木杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是　　
A．脚踏礁相当于省力杠杆
B．使用“锥形”石头可以增大压力
C．人对碓做的功是总功
D．脚踏碓机械效率为
【答案】
【解答】解：、用脚踏碓舂米过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故错误；
、使用“锥形石头”是减小受力面积增大压强，故错误；
、用脚踏碓舂米过程中，克服石头重力做的功是有用的，克服木杠重和摩擦做的功是额外功，因此人对碓做的功是总功，故正确；
、由于额外功的存在，所以脚踏碓机械效率小于，故错误。
故选：。
4．塔吊是建筑工地上最常用的一种设备，如图是塔吊的简化示意图。下列说法正确的是　　
A．处配重是为了确保塔吊不会翻转
B．塔吊所用滑轮组中的定滑轮可以省力
C．塔吊匀速吊起物料时，物料的机械能不变
D．减小起吊物料的质量可以提高滑轮组的机械效率
【答案】
【解答】解：、塔吊的横梁相当于杠杆，在工作时经常吊运很重的物体，在塔吊的处安装较重的配重物，就是为了增大塔吊的阻力，使塔吊在吊运重物时不会翻倒，故正确；
、塔吊所用滑轮组中的定滑轮可以改变作用力方向，但不能省力，故错误；
、塔吊匀速吊起物料时，物料的质量不变，速度不变，动能不变；高度增加，重力势能增大，机械能增大，故错误；
、减小起吊物料的质量，物料的重力减小，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，因此机械效率变小，故错误。
故选：。
5．用如图装置提升物体，先将重为的钩码挂在均匀铁质杠杆上的点，弹簧测力计作用于点，竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升，杠杆的机械效率为；若仅将弹簧测力计改挂到点，仍竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升，杠杆的机械效率为，摩擦不计，则　　
A． B． C． D．无法判断
【答案】
【解答】解：
原来弹簧测力计作用于点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，测得杠杆的机械效率；将弹簧测力计移动到点时，仍将钩码竖直向上匀速提升相同的高度，根据可知有用功不变；
因杠杆的偏转角度不变，则杠杆重心上升的高度不变，根据可知，克服杠杆重和摩擦所做额外功不变；由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，根据可知杠杆的机械效率不变，即。
故选：。
6．如图所示，用相同的滑轮组甲、乙匀速提升数目不等的钩码（每个钩码质量相同，且不计绳重和摩擦），则绳端所受拉力　小于　，两滑轮组的机械效率　　。（两空均选填“大于”“小于”或“等于”
【答案】小于；小于。
【解答】解：如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同重物，滑轮组的绕线方式也相同，把重物和动滑轮看成一个整体，甲图中重物和动滑轮的总重力小于乙图中重物与动滑轮的总重力，所以甲图中绳端的拉力小于乙图中绳端的拉力，即小于；
甲图中对重物所做的有用功大于乙图中对重物所做的有用功，由于动滑轮相同，对动滑轮所做的额外功相同，根据可知，甲的机械效率小于乙的机械效率。
故答案为：小于；小于。
题型二 机械效率的计算
7．如图所示，这是小明在劳动实践基地体验的场景。他用160N的拉力F将重240N的物体匀速提升2m。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．定滑轮的作用是省力
B．绳子自由端移动的距离为6m
C．滑轮组的机械效率为75%
D．提升物体的速度越快，滑轮组的机械效率越高
【答案】C
【解答】解：A、定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向，故A错误；
B、由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为：
s＝nh＝2×2m＝4m，故B错误；
C、该滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝×100%＝75%，故C正确；
D、根据η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率与提升物体的速度无关，故D错误。
故选：C。
8．如图所示，用由两个相同的滑轮组成的滑轮组匀速提升重为G的物体，绳子自由端的拉力为F，物体以速度v向上移动了高度h，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的（　　）
A．动滑轮受到的重力为3F+G
B．拉力F的功率为Fv
C．绳子自由端移动的速度为2v
D．滑轮组的机械效率为
【答案】D
【解答】解：A、因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），由图可知n＝3，所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G，故A错误；
B、拉力F的功率：P＝＝＝Fv＝Fnv＝3Fv，故B错误；
C、由图可知n＝3，绳子自由端移动的速度：v＝nv物，故C错误；
D、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝，故D正确。
故选：D。
9．如图所示，工人用500N的拉力将重800N的物体匀速提升0.5m，所用时间为1s，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s
B．人拉绳做功的功率为500W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．动滑轮重为100N
【答案】B
【解答】解：A、由图可知，n＝2，绳子自由端移动的速度为：v绳＝nv物＝2×0.5m/s＝1m/s，故A错误；
B、人拉绳做功的功率为P＝＝＝Fv绳＝500N×1m/s＝500W，故B正确；
C、该滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%。故C错误；
D、不计绳重和摩擦，利用F＝（G+G动）可知，动滑轮重为：
G动＝nF﹣G＝2×500N﹣800N＝200N，故D错误。
故选：B。
10．如图所示，在斜面上将一个重的物体从处匀速拉到处，沿斜面向上的拉力，此过程中　　
A．木块所受的拉力与摩擦力是一对平衡力
B．斜面的机械效率是
C．对重物做的有用功为
D．这个斜面装置没有省力
【答案】
【解答】解：．木块受到重力、拉力、摩擦力和斜面的支持力，所以，木块所受的拉力与摩擦力的大小不相等，不是一对平衡力，故错误；
．对重物做的有用功为
，
拉力做的功为
，
斜面的机械效率为
，故正确，故错误；
．由于斜面装置费距离，是省力杠杆，所以斜面省力，故错误。
故选：。
11．如图所示的滑轮组，工人用竖直向上的拉力，将物体匀速提高，所用时间为，若此时滑轮组机械效率为，不计绳重和摩擦。以下说法正确的是　　
A．工人所做的有用功是
B．拉力的功率是
C．动滑轮的重是
D．其他条件不变，被提升物体重力越大，机械效率越小
【答案】
【解答】解：．由图可知，，工人做的总功为
，
工人所做的有用功为
，故错误；
．拉力的功率为
，故正确；
．额外功为，
不计绳重和摩擦，根据可知，动滑轮的重为
，故错误；
．不计绳重和摩擦，由可知，其他条件不变，被提升物体的重力越大，机械效率越大，故错误。
故选：。
12．用如图所示的装置提升重为的物体，在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体在内竖直匀速上升了，此过程中，所做的额外功为。下列分析正确的是　　
A．拉力为
B．利用滑轮组做的有用功为
C．滑轮组的机械效率为
D．拉力做功的功率为
【答案】
【解答】解：、滑轮组做的有用功为：
，
拉力做的总功为：
；
由图可知，，根据可知，拉力为：
，故错误；
、滑轮组的机械效率为：
，故正确；
、拉力做功的功率为：
，故错误。
故选：。
1．下列说法中正确的是　　
A．功率大的机器做功多
B．功率大的机器做功快
C．机械效率高的机械做的有用功多
D．机械效率高的机械做的额外功少
【答案】
【解答】解：、功率在数值上等于功与时间的比，不知道做功的时间，功率大的机器做功不一定多，故错误；
、功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机器做功快，故正确；
、机械效率高的机械有用功占总功的百分比高，但不能说做的有用功多，其做的额外功也不一定少，故错误。
故选：。
2．如图所示的滑轮（不计绳重和摩擦），把重的物体匀速提起，所用拉力为，则关于该滑轮的说法中错误的是　　
A．滑轮重
B．使用该滑轮提物体费距离
C．该滑轮的机械效率恒为
D．若用该滑轮匀速提起重的物体，所用拉力为
【答案】
【解答】解：、根据得，所以正确。
、动滑轮可以省一半的力，但费距离。所以正确。
、动滑轮的机械效率会受动滑轮的重力、被提升物体的重力的影响，动滑轮的重力越大，摩擦力越大，动滑轮的机械效率会越低，所以错误。
、若用动滑轮提升的物体，则拉力．所以正确。
故选：。
3．如图重为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，设斜面长为，高为，拉力为，物体受到的摩擦力为．则斜面的机械效率为　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：有用功为：；总功为：；
斜面的机械效率为：；
故正确；错误；
故选：。
4．用如图所示的装置提升重为的物体，动滑轮重为。在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体在内竖直匀速上升了。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法中　　
①物体上升的速度为；
②滑轮组的有用功为；
③拉力的功率为；
④滑轮组的机械效率为。
A．只有①④正确 B．只有②④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确
【答案】
【解答】解：①在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体在内竖直匀速上升了，则物体上升的速度为：
，故①错误；
②滑轮组的有用功为：
，故②正确；
③由图可知，，不计绳重和摩擦，拉力为：
，
则拉力的功率为：
，故③错误；
④该滑轮组的机械效率为：
，故④正确。
故选：。
5．如图，用滑轮组将重为的物体匀速提升，所用的拉力大小为，不计绳重及摩擦，则　　
A．动滑轮的重为
B．拉力做的总功为
C．拉力做的有用功为
D．该滑轮组的机械效率为
【答案】
【解答】解：、由图可知，，根据可知，动滑轮的重为：
，故正确；
、拉力做的总功为：
，故错误；
、拉力做的有用功为：
，故错误；
、该滑轮组的机械效率：
，故错误。
故选：。
6．如图所示，是建筑工地上常见的塔式起重机，起重机上的滑轮组在匀速起吊质量为的材料时，滑轮组的机械效率是。下列分析正确的是　　
A．起重机的吊臂不能视为杠杆
B．起重机的吊臂将材料水平移动时重力做了功
C．将材料提升，滑轮组拉力所做总功是
D．增加起吊材料的质量，滑轮组的机械效率将减小
【答案】
【解答】解：、吊臂是可以在力的作用下绕点转动的硬棒，因此吊臂可视为杠杆，故错误；
、起重机的吊臂将材料水平移动时，重力的方向是竖直向下的，没有在重力的方向上通过距离，所以重力不做功，故错误；
、物体的重力：，
滑轮组所做有用功：，由可知，滑轮组所做总功：，故正确；
、若仅增加起吊物体的质量，起吊物体的重力变大，额外功几乎不变，有用功变大，有用功在总功中所占的比例变大，则滑轮组的机械效率变大，故错误。
故选：。
二．多选题（共1小题）
7．如图所示，用滑轮组提升重物时，重的物体在内匀速上升了。已知拉绳子的力为，则提升重物的过程中　　
A．做的有用功是 B．拉力的功率是
C．绳子自由端被拉下 D．滑轮组的机械效率是
【解答】解：
（1）拉力做的有用功：，故正确；
（2）由图可知，，绳子自由端移动的距离，故错；
（3）拉力做的总功：，
拉力做功的功率：
，故正确；
（4）滑轮组的机械效率：
，故错。
故选：。
三．填空题（共9小题）
8．如图是家庭阳台上的手摇晾衣架。晾衣架匀速上升过程中，上升速度越快，机械 　功率　越高；所挂衣物越重，机械 　　越高。（均选填“功率”或“效率”
【答案】功率；效率。
【解答】解：晾衣架匀速上升过程中，上升速度越快，根据可知，晾衣架匀速上升时需要的拉力不变，上升速度变大，故机械做功的功率变高（大；
所挂衣物越重，所做的额外功基本不变，根据机械效率的公式可知，有用功在总功中所占的比重越大，故它的机械效率越大。
故答案为：功率；效率。
9．某同学利用平行于斜面的力将物体沿斜面底端匀速拉上顶端，已知沿斜面的长为，高度为，底边长为，斜面对物体的支持力为，此过程中机械效率为，则根据题给条件我们可以判断沿斜面向上的拉力 　大于　摩擦力（选填“大于”“等于”或“小于” ；支持力对物体做的功为 　　
【解答】解：
（1）利用斜面做的有用功：
，
由可得，该过程中人做的功（即总功）
，
由可得，拉力的大小：
，
克服摩擦力所做的额外功：
，
由可得，物体和斜面间的滑动摩擦力：
，
可见，，
即：沿斜面向上的拉力大于摩擦力；
（2）因为物体受到的支持力与斜面垂直，所以物体在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力对物体不做功，即做功为。
故答案为：大于；0。
10．如1图所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓（duì）（西汉末年出现的机械）。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如2图所示。
（1）如2图所示水碓可视为不等臂杠杆，为方便舂米，它是按照 　费力　（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的，它的支点是图中的 　O　点；（选填“A”、“B”或“O”）
（2）碓头的石杵落下是受到 　重　力的作用效果，落下过程中石杵的惯性 　不变　；（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）水轮一小时可提升质量为3000kg的水升高4m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，水轮旋转一小时提升水所做的有用功为 　1.2×105　J，总功为 　1.44×105　J。
【答案】（1）费力；O；（2）重；不变；（3）1.2×105；1.44×105。
【解答】解：（1）依题意得，水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，则图2中的O点为支点。由图2得，动力臂小于阻力臂，则水碓是按照费力杠杆来设计的。
（2）因为力可以改变物体的运动状态，所以碓头的石杵落下是受到重力的作用效果。
惯性是物体的属性，与其质量有关，与位置无关，落下过程中石杵的质量不变，惯性不变。
（3）水轮旋转一小时提升水所做的有用功为，
总功为：W＝60×2400J＝1.44×105J。
故答案为：（1）费力；O；（2）重；不变；（3）1.2×105；1.44×105。
11．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊300kg的物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 　3×104　J，总功是 　3.75×104　J，拉力F的功率是 　2.5×103　W。（g取10N/kg）
【答案】3×104；3.75×104；2.5×103。
【解答】解：滑轮组所做有用功为：
W有＝Gh＝mgh＝300kg×10N/kg×10m＝3×104J；
滑轮组的机械效率是80%，根据η＝可知，总功为：
W总＝＝＝3.75×104J；
拉力做功的功率为：
P＝＝＝2.5×103W。
故答案为：3×104；3.75×104；2.5×103。
12．用如图的滑轮组匀速提升重为的物体，人对绳的拉力为，不计绳重和摩擦，动滑轮重为 　50　，滑轮组的机械效率为 　　。
【答案】50；87.5。
【解答】解：（1）由图可知，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力：
；
（2）滑轮组的机械效率：
。
故答案为：50；87.5。
13．如图甲，小明先后使用两个不同的滑轮组将同一物体提升了相同高度，所用拉力分别为、，整个过程中，拉力、的做功情况如图乙所示。该过程中，小明对物体所做的有用功是 　2　，小明利用右侧滑轮组提升物体时所做的额外功是 　　。
【答案】2；0.5。
【解答】解：由乙图可知，拉力做的总功为，额外功为，则对物体所做的有用功是
小明先后使用两个不同的滑轮组将同一物体提升了相同高度，所以两次过程中做的有用功相同，则右侧滑轮组提升物体时所做的额外功是
故答案为：2；0.5。
14．小明用一个滑轮组拉动一辆空载的小轿车，如图甲所示，使小轿车在内水平向右匀速直线运动了，这个过程中绳子自由端移动了，所用拉力为，小轿车受阻力为。由数据推算可知小明选用的滑轮组为 　丙　滑轮组（选填“乙”或“丙” ，拉小轿车过程中滑轮组的机械效率为 　　。
【答案】丙；。
【解答】解：（1）由题知，使用滑轮组时，、，拉力端移动的距离，则，可知小明选用的滑轮组为丙滑轮组。
（2）滑轮组对小轿车做的有用功为，
拉力做的总功为，
拉小轿车过程中滑轮组的机械效率为。
故答案为：丙；。
15．如图所示的装置中，物体重为，每个滑轮重均为，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力向右匀速拉动物体，物体也随滑轮匀速上升，则物体受到的摩擦力为 　8　，滑轮组的机械效率为 　　。（百分号前保留两位小数）
【答案】8；83.33
【解答】解：
（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数，
不计绳重及滑轮的摩擦，滑轮组受到的拉力：
，
由于物体间力的作用是相互的，物体受到向左的拉力：
，
物体向右匀速运动，受到向右的拉力、向左的摩擦力、向左的拉力，
则，
物体受到的摩擦力：
；
（2）不计绳重及滑轮的摩擦，滑轮组的机械效率：
．
故答案为：8；83.33。
16．如图，工人利用动滑轮在内把重的物体匀速提升，拉力做功为，不计绳重及摩擦，则动滑轮重力为 　200　。利用动滑轮提升物体时的机械效率是 　　。
【答案】200；。
【解答】解：由于是动滑轮，绳子股数为2，根据可知，拉力为：
，
不计绳重及摩擦，利用可知，动滑轮重为：
；
该滑轮组的机械效率为：
。
故答案为：200；。
四．计算题（共4小题）
17．小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。求：
（1）建筑材料的重力；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）建筑材料的重力是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
【解答】解：（1）根据重力公式可知建筑材料的重力；
（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，根据得出绳子自由端移动的距离，
拉力做的总功，
拉力的功率；
（3）有用功为，
滑轮组的机械效率。
答：（1）建筑材料的重力是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
18．如图所示，一辆货车从坡底匀速开到坡顶，货车总质量为，发动机牵引力的功率保持不变，经过到达坡顶，已知山坡高为，不计空气阻力，取。求：
（1）货车的总重力；
（2）牵引力做的有用功；
（3）山坡的机械效率。
【答案】（1）货车的总重力为；
（2）牵引力做的有用功为；
（3）山坡的机械效率为。
【解答】解：
（1）货车的总重力：；
（2）牵引力做的有用功，即克服货车重力做的有用功：
；
（3）牵引力做的总功：
，
山坡的机械效率：
。
答：（1）货车的总重力为；
（2）牵引力做的有用功为；
（3）山坡的机械效率为。
19．如图是在阜蒙宿铁路和毫蚌城际交汇的蒙城站建设工地上，正在进行紧张施工的推土机。此推土机发动机额定功率为，质量为，取，求：
（1）当推土机以的速度匀速在平直的场地上进行推土作业时，受到的阻力；
（2）若推土机以额定功率经过把一块质量为的石块沿斜坡推到高的土坡上，则推土机的效率是多少？
【答案】（1）受到的阻力为；
（2）推土机的效率是。
【解答】解：（1）推土机工作时受到的牵引力
推土机匀速直线运动时，受到的阻力等于牵引力为。
（2）推土机将石块沿斜坡推到土坡上，所做的总功
有用功为
推土机的效率为
答：（1）受到的阻力为；
（2）推土机的效率是。
20．如图是一种用于河道清淤的绞吸挖泥船，其工作原理是利用转动的绞刀绞松河底的淤泥和土壤，与水混合成泥浆，经吸泥泵吸入泵体并经过排泥管送至高处的排泥区。某型号绞吸挖泥船部分技术参数如表所示。取
船体总质量 吸泥泵额定功率 最大排泥流量 最大扬程 吃水深度
80 30 3 20 1.8
（1）求吸泥泵正常工作船底受到水的压强。
（2）求在非工作状态下静止在水面的绞吸挖泥船浸入水中的体积。
（3）某次吸泥泵正常工作时，排泥流量为每分钟，排泥扬程（将河底泥浆提起的高度）为，泥浆的密度为，求吸泥泵此次工作时的机械效率。
【答案】（1）吸泥泵正常工作船底受到水的压强为；
（2）绞吸挖泥船浸入水中的体积为；
（3）吸泥泵此次工作时的机械效率为。
【解答】解：（1）吸泥泵正常工作船底受到水的压强为
（2）由二力平衡知，漂浮在水面的绞吸挖泥船受到的浮力为
绞吸挖泥船浸入水中的体积为
（3）吸泥泵排泥质量
吸泥泵做的有用功为
吸泥泵做的总功为
则吸泥泵此次工作时的机械效率为
答：（1）吸泥泵正常工作船底受到水的压强为；
（2）绞吸挖泥船浸入水中的体积为；
（3）吸泥泵此次工作时的机械效率为。
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专题09 机械效率
目录
01、TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc17099 知识精讲 1
02、 HYPERLINK \l _Toc13874 题型过关 3
HYPERLINK \l _Toc19966 题型一 机械效率 3
题型二 机械效率的计算 6
03、 HYPERLINK \l _Toc3011 实战训练 9
知识点一 机械效率
1. 总功：人或机械设备（或绳端或自由端）拉力做的功。
2. 有用功：不利用机械设备，直接对物体做的功。
3. 额外功：机械设备克服自身重力或阻力做的功。
4. 机械效率：有用功与总功的比值叫作机械效率。
（1） 公式为：
（2）推导式：
竖直方向匀速提升物体时，滑轮组的机械效率：，
忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：，
滑轮组的机械效率：。
水平方向匀速拉物体时如图所示，滑轮组的机械效率：。
（3）斜面的机械效率：，
知识点二 机械效率的计算
机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下：
装置图 计算公式
杠杆
滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：；（2）不计绳重及摩擦时：
水平匀速拉动物体
斜面 （1）；（2）
题型一 机械效率
1．关于功，功率，机械效率，下列说法正确的是　　
A．做功多的功率大 B．使用机械可以省功
C．有用功越少，机械效率越低 D．做功快的功率大
（多选）2．某饭店利用传菜电梯将一楼厨房的菜品传至三楼餐厅。假设传菜电梯在上升或下降的过程中速度相同，下列说法正确的是（　　）
A．上升的过程中，电梯对菜品做的是额外功
B．单次运送的菜品质量越大，传菜电梯对菜品做的功就越多
C．运送不同质量的菜品时，电梯的功率不同
D．传菜电梯做的有用功越少，它的机械效率越高
3．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓duì舂米（将稻米去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着点能够上、下转动，木杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是　　
A．脚踏礁相当于省力杠杆
B．使用“锥形”石头可以增大压力
C．人对碓做的功是总功
D．脚踏碓机械效率为
4．塔吊是建筑工地上最常用的一种设备，如图是塔吊的简化示意图。下列说法正确的是　　
A．处配重是为了确保塔吊不会翻转
B．塔吊所用滑轮组中的定滑轮可以省力
C．塔吊匀速吊起物料时，物料的机械能不变
D．减小起吊物料的质量可以提高滑轮组的机械效率
5．用如图装置提升物体，先将重为的钩码挂在均匀铁质杠杆上的点，弹簧测力计作用于点，竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升，杠杆的机械效率为；若仅将弹簧测力计改挂到点，仍竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升，杠杆的机械效率为，摩擦不计，则　　
A． B． C． D．无法判断
6．如图所示，用相同的滑轮组甲、乙匀速提升数目不等的钩码（每个钩码质量相同，且不计绳重和摩擦），则绳端所受拉力　　，两滑轮组的机械效率　　。（两空均选填“大于”“小于”或“等于”
题型二 机械效率的计算
7．如图所示，这是小明在劳动实践基地体验的场景。他用160N的拉力F将重240N的物体匀速提升2m。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．定滑轮的作用是省力
B．绳子自由端移动的距离为6m
C．滑轮组的机械效率为75%
D．提升物体的速度越快，滑轮组的机械效率越高
8．如图所示，用由两个相同的滑轮组成的滑轮组匀速提升重为G的物体，绳子自由端的拉力为F，物体以速度v向上移动了高度h，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的（　　）
A．动滑轮受到的重力为3F+G
B．拉力F的功率为Fv
C．绳子自由端移动的速度为2v
D．滑轮组的机械效率为
9．如图所示，工人用500N的拉力将重800N的物体匀速提升0.5m，所用时间为1s，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s
B．人拉绳做功的功率为500W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．动滑轮重为100N
10．如图所示，在斜面上将一个重的物体从处匀速拉到处，沿斜面向上的拉力，此过程中　　
A．木块所受的拉力与摩擦力是一对平衡力
B．斜面的机械效率是
C．对重物做的有用功为
D．这个斜面装置没有省力
11．如图所示的滑轮组，工人用竖直向上的拉力，将物体匀速提高，所用时间为，若此时滑轮组机械效率为，不计绳重和摩擦。以下说法正确的是　　
A．工人所做的有用功是
B．拉力的功率是
C．动滑轮的重是
D．其他条件不变，被提升物体重力越大，机械效率越小
12．用如图所示的装置提升重为的物体，在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体在内竖直匀速上升了，此过程中，所做的额外功为。下列分析正确的是　　
A．拉力为
B．利用滑轮组做的有用功为
C．滑轮组的机械效率为
D．拉力做功的功率为
1．下列说法中正确的是　　
A．功率大的机器做功多
B．功率大的机器做功快
C．机械效率高的机械做的有用功多
D．机械效率高的机械做的额外功少
2．如图所示的滑轮（不计绳重和摩擦），把重的物体匀速提起，所用拉力为，则关于该滑轮的说法中错误的是　　
A．滑轮重
B．使用该滑轮提物体费距离
C．该滑轮的机械效率恒为
D．若用该滑轮匀速提起重的物体，所用拉力为
3．如图重为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，设斜面长为，高为，拉力为，物体受到的摩擦力为．则斜面的机械效率为　　
A． B． C． D．
4．用如图所示的装置提升重为的物体，动滑轮重为。在卷扬机对绳子的拉力作用下，物体在内竖直匀速上升了。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法中　　
①物体上升的速度为；
②滑轮组的有用功为；
③拉力的功率为；
④滑轮组的机械效率为。
A．只有①④正确 B．只有②④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确
5．如图，用滑轮组将重为的物体匀速提升，所用的拉力大小为，不计绳重及摩擦，则　　
A．动滑轮的重为
B．拉力做的总功为
C．拉力做的有用功为
D．该滑轮组的机械效率为
6．如图所示，是建筑工地上常见的塔式起重机，起重机上的滑轮组在匀速起吊质量为的材料时，滑轮组的机械效率是。下列分析正确的是　　
A．起重机的吊臂不能视为杠杆
B．起重机的吊臂将材料水平移动时重力做了功
C．将材料提升，滑轮组拉力所做总功是
D．增加起吊材料的质量，滑轮组的机械效率将减小
二．多选题（共1小题）
7．如图所示，用滑轮组提升重物时，重的物体在内匀速上升了。已知拉绳子的力为，则提升重物的过程中　　
A．做的有用功是 B．拉力的功率是
C．绳子自由端被拉下 D．滑轮组的机械效率是
三．填空题（共9小题）
8．如图是家庭阳台上的手摇晾衣架。晾衣架匀速上升过程中，上升速度越快，机械 　　越高；所挂衣物越重，机械 　　越高。（均选填“功率”或“效率”
9．某同学利用平行于斜面的力将物体沿斜面底端匀速拉上顶端，已知沿斜面的长为，高度为，底边长为，斜面对物体的支持力为，此过程中机械效率为，则根据题给条件我们可以判断沿斜面向上的拉力 　　摩擦力（选填“大于”“等于”或“小于” ；支持力对物体做的功为 　　
10．如1图所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓（duì）（西汉末年出现的机械）。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如2图所示。
（1）如2图所示水碓可视为不等臂杠杆，为方便舂米，它是按照 　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的，它的支点是图中的 　 　点；（选填“A”、“B”或“O”）
（2）碓头的石杵落下是受到 　 　力的作用效果，落下过程中石杵的惯性 　 　；（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）水轮一小时可提升质量为3000kg的水升高4m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，水轮旋转一小时提升水所做的有用功为 　 　J，总功为 　 　J。
11．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊300kg的物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 　 　J，总功是 　 　J，拉力F的功率是 　 　W。（g取10N/kg）
12．用如图的滑轮组匀速提升重为的物体，人对绳的拉力为，不计绳重和摩擦，动滑轮重为 　　，滑轮组的机械效率为 　　。
13．如图甲，小明先后使用两个不同的滑轮组将同一物体提升了相同高度，所用拉力分别为、，整个过程中，拉力、的做功情况如图乙所示。该过程中，小明对物体所做的有用功是 　　，小明利用右侧滑轮组提升物体时所做的额外功是 　　。
14．小明用一个滑轮组拉动一辆空载的小轿车，如图甲所示，使小轿车在内水平向右匀速直线运动了，这个过程中绳子自由端移动了，所用拉力为，小轿车受阻力为。由数据推算可知小明选用的滑轮组为 　　滑轮组（选填“乙”或“丙” ，拉小轿车过程中滑轮组的机械效率为 　　。
15．如图所示的装置中，物体重为，每个滑轮重均为，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力向右匀速拉动物体，物体也随滑轮匀速上升，则物体受到的摩擦力为 　　，滑轮组的机械效率为 　　。（百分号前保留两位小数）
16．如图，工人利用动滑轮在内把重的物体匀速提升，拉力做功为，不计绳重及摩擦，则动滑轮重力为 　　。利用动滑轮提升物体时的机械效率是 　　。
四．计算题（共4小题）
17．小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。求：
（1）建筑材料的重力；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
18．如图所示，一辆货车从坡底匀速开到坡顶，货车总质量为，发动机牵引力的功率保持不变，经过到达坡顶，已知山坡高为，不计空气阻力，取。求：
（1）货车的总重力；
（2）牵引力做的有用功；
（3）山坡的机械效率。
19．如图是在阜蒙宿铁路和毫蚌城际交汇的蒙城站建设工地上，正在进行紧张施工的推土机。此推土机发动机额定功率为，质量为，取，求：
（1）当推土机以的速度匀速在平直的场地上进行推土作业时，受到的阻力；
（2）若推土机以额定功率经过把一块质量为的石块沿斜坡推到高的土坡上，则推土机的效率是多少？
20．如图是一种用于河道清淤的绞吸挖泥船，其工作原理是利用转动的绞刀绞松河底的淤泥和土壤，与水混合成泥浆，经吸泥泵吸入泵体并经过排泥管送至高处的排泥区。某型号绞吸挖泥船部分技术参数如表所示。取
船体总质量 吸泥泵额定功率 最大排泥流量 最大扬程 吃水深度
80 30 3 20 1.8
（1）求吸泥泵正常工作船底受到水的压强。
（2）求在非工作状态下静止在水面的绞吸挖泥船浸入水中的体积。
（3）某次吸泥泵正常工作时，排泥流量为每分钟，排泥扬程（将河底泥浆提起的高度）为，泥浆的密度为，求吸泥泵此次工作时的机械效率。
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