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11.3　机械效率　
第1课时　认识机械效率
知识点1　有用功与额外功
1．用如图所示的滑轮组将重为10 N的物体匀速提升2 m，绳子自由端的拉力F＝4 N，则拉力F所做的有用功为　20　J，额外功为　4　J，总功为　24　J。
第1题图　　　第5题图
2．水桶掉进水里，打捞时桶里带了些水，下列关于做功的说法中正确的是( A )
A．对桶所做的功是有用功
B．对桶所做的功是额外功
C．对水所做的功是有用功
D．对水所做的功是总功
3．小明同学的体重为500 N，重10 N的水桶装着重100 N的水，小明提着它们登上5 m高的教室以供使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是( B )
A．500 J，50 J　　　　　B．500 J，2 550 J
C．550 J，2 500 J D．3 000 J，50 J
4．施工工地上，一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后和改进前相比( C )
A．总功不变，有用功变大
B．总功不变，额外功减小
C．有用功不变，总功减小
D．总功不变，有用功减小
知识点2　机械效率的概念及其计算
5．滑轮组既能省力又能改变力的方向。建筑工人用自制的滑轮组把600 N的重物缓慢提升2 m，如图所示，绳自由端的拉力F＝250 N。拉力做的功是　1 500　J，该滑轮组的机械效率等于　80%　。若不计一切摩擦和绳重，该滑轮组的动滑轮重　150　N。
6．［跨学科·数学］如图，甲、乙分别表示A、B两机械某次工作时的有用功W有和额外功W额的关系，则A的机械效率为ηA＝　25%　；A、B的机械效率大小关系为ηA　＜　ηB；总功的大小关系为WA　＝　WB。(后面两空均选填“＞”“＜”“＝”)
甲　　　　　　乙　　　　　
7．小亮不慎将质量为1 kg的水桶掉到了井里，在将水桶捞出的同时，带上了2 kg的水，若水桶升高的距离为2.5 m(g取10 N/kg，不考虑绳重)，则下列说法正确的是( D )
A．有用功是50 J，机械效率是66.7%
B．有用功是50 J，额外功是25 J
C．额外功是25 J，总功是75 J
D．有用功是25 J，机械效率是33.3%
8．工人用如图所示的装置将重物提高5 m，已知物重为800 N，人对绳的拉力为500 N。求此过程中：
(1)工人做的总功。
(2)工人做的有用功。
(3)滑轮组的机械效率。
解：(1)W总＝Fs＝F·2h＝500×2×5 m＝5 000 J。
(2)W有用＝Gh＝800 N×5 m＝4 000 J。
(3)η＝×100%＝×100%＝80%。
9．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18 N的物体缓慢升高0.1 m，拉力大小F＝8 N，拉力作用点上升的高度为0.25 m。拉力所做的功为　2　J，杠杆的机械效率为　90%　。
10．如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是　2　J，对物体B做的额外功是　0.5　J。
甲　　乙
11．关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是( B )
A．省力的机械也可以省功
B．功率大的机械做功快
C．功率大的机械做功多
D．功率大的机械效率高
12．两台机械所做的总功之比为2∶1，它们的机械效率之比为3∶4，则它们所做的有用功之比为( D )
A．2∶1 B．3∶4
C．4∶1 D．3∶2
13．如图所示，用滑轮组把重为200 N的货物提到9 m高的楼上，所用拉力为80 N，则总功和滑轮组的机械效率分别是( D )
A．1 400 J，80%
B．1 800 J，80%
C．1 800 J，83.3%
D．2 160 J，83.3%
14．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体。若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( C )
A．　　B． C．　　D．
15．如图所示是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900 N的建筑材料A在5 s的时间里匀速竖直上升了1 m，绳自由端匀速竖直向下移动了2 m。在这个过程中拉力F为500 N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P。求：
(1)滑轮组的机械效率η。
(2)拉力F做功的功率P。
解：(1)W有＝Gh＝900 N×1 m＝900 J，W总＝Fs＝500 N×2 m＝1 000 J，η＝×100%＝×100%＝90%。
(2)P＝＝200 W。
16．［新课标·模型建构］如图所示，物体重10 N，每个滑轮重1 N，在F＝2.5 N的拉力作用下，物体上升了1 m，则拉力做的有用功是　10　J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为　3　J。
第2课时　机械效率的测量
知识点1　测滑轮组的机械效率
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．如图所示，在测算动滑轮机械效率的实验中，下列要求中错误的是( C )
A．弹簧测力计必须先校零
B．弹簧测力计必须匀速竖直向上拉
C．弹簧测力计必须在静止时读数
D．实验时，没有刻度尺也能测出动滑轮的机械效率
2．［新考法·分析论证］用如图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：
实验 次数 钩码 重力 G/N 钩码上 升高度 h/cm 拉力 F/N 绳子自由端 移动距离 s/cm 机械 效率 η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
(1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 　匀速直线　运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3 s，此过程中，绳子自由端上升的速度为　0.05　m/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为　0.3　J，滑轮组的机械效率是　80%　。
(3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越　大　(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　无关　(选填“有关”或“无关”)。
知识点2　影响滑轮组机械效率的因素
3．下列因素中对机械效率没有影响的是( D )
A．机械部件之间的摩擦 B．机械自身的重力
C．额外功的大小 D．机械功率的大小
4．小明用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重力对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重力，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10 cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
(1)每次实验绳端移动距离为　30　cm。
(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　2.5　N，第2次实验滑轮组的机械效率为　80.0　%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越　低　。
(3)实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将　不变　。(选填“变大”“变小”或“不变”，下同)
(4)本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功　变大　。
知识点3　提高滑轮组机械效率的方法
5．采取下列措施，可以提高机械效率的是( C )
A．有用功一定，增大总功
B．总功一定，增大额外功
C．有用功一定，减小额外功
D．额外功一定，减小总功
6．某同学提出了五种提高滑轮组机械效率的方法：①使用轻质滑轮；②用滑轮组提升很轻的物体；③在滑轮的轮与轴之间加些润滑油；④多绕上几段绳子；⑤增加提升物体的重力。其中可行的是( B )
A．①②⑤ B．①③⑤
C．②④ D．①④
7．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”。他做了如图所示的实验，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是( B )
①　　②　　③
A．根据①②两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B．根据②③两次实验可知：同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越低
C．根据该同学的探究结论可知，通过适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验，归纳得出普遍规律
8．小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素，斜面长为L，高为h，他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是( D )
A．改变h即可研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B．该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C．该斜面的机械效率为×100%
D．若物体没有被拉到斜面顶端，则无法测出斜面的机械效率
9．［新课标·模型建构］如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装(动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10 N/kg)。
甲 乙 丙
(1)为保持平衡，起重臂长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越　大　。(选填“大”或“小”)
(2)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是　定滑轮　(选填“动滑轮”或“定滑轮”)，若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104 N，则能吊起货物的质量不能超过　6 000　kg。
(3)若将重为1.2×104 N的货物由地面沿竖直方向匀速提升30 m，再沿水平方向移动20 m，则此过程中钢丝绳做功　3.6×105　J。
(4)若换用如图丙所示滑轮组，用5 000 N的拉力F将重为8 000 N的物体A匀速提升0.5 m，则滑轮组的机械效率η1＝　80%　；若把A换为重16 000 N的物体，则滑轮组的机械效率η2＝　88.9%　。(忽略绳重、摩擦的影响) 11.3　机械效率　
第1课时　认识机械效率
知识点1　有用功与额外功
1．用如图所示的滑轮组将重为10 N的物体匀速提升2 m，绳子自由端的拉力F＝4 N，则拉力F所做的有用功为　 　J，额外功为　 　J，总功为　 　J。
第1题图　　　第5题图
2．水桶掉进水里，打捞时桶里带了些水，下列关于做功的说法中正确的是( )
A．对桶所做的功是有用功
B．对桶所做的功是额外功
C．对水所做的功是有用功
D．对水所做的功是总功
3．小明同学的体重为500 N，重10 N的水桶装着重100 N的水，小明提着它们登上5 m高的教室以供使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是( )
A．500 J，50 J　　　　　B．500 J，2 550 J
C．550 J，2 500 J D．3 000 J，50 J
4．施工工地上，一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后和改进前相比( )
A．总功不变，有用功变大
B．总功不变，额外功减小
C．有用功不变，总功减小
D．总功不变，有用功减小
知识点2　机械效率的概念及其计算
5．滑轮组既能省力又能改变力的方向。建筑工人用自制的滑轮组把600 N的重物缓慢提升2 m，如图所示，绳自由端的拉力F＝250 N。拉力做的功是　 　J，该滑轮组的机械效率等于　 　。若不计一切摩擦和绳重，该滑轮组的动滑轮重　 　N。
6．［跨学科·数学］如图，甲、乙分别表示A、B两机械某次工作时的有用功W有和额外功W额的关系，则A的机械效率为ηA＝　 　；A、B的机械效率大小关系为ηA　 　ηB；总功的大小关系为WA　 　WB。(后面两空均选填“＞”“＜”“＝”)
甲　　　　　　乙　　　　　
7．小亮不慎将质量为1 kg的水桶掉到了井里，在将水桶捞出的同时，带上了2 kg的水，若水桶升高的距离为2.5 m(g取10 N/kg，不考虑绳重)，则下列说法正确的是( )
A．有用功是50 J，机械效率是66.7%
B．有用功是50 J，额外功是25 J
C．额外功是25 J，总功是75 J
D．有用功是25 J，机械效率是33.3%
8．工人用如图所示的装置将重物提高5 m，已知物重为800 N，人对绳的拉力为500 N。求此过程中：
(1)工人做的总功。
(2)工人做的有用功。
(3)滑轮组的机械效率。
·
9．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18 N的物体缓慢升高0.1 m，拉力大小F＝8 N，拉力作用点上升的高度为0.25 m。拉力所做的功为　 　J，杠杆的机械效率为　 　。
10．如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是　 　J，对物体B做的额外功是　 　J。
甲　　乙
11．关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是( )
A．省力的机械也可以省功
B．功率大的机械做功快
C．功率大的机械做功多
D．功率大的机械效率高
12．两台机械所做的总功之比为2∶1，它们的机械效率之比为3∶4，则它们所做的有用功之比为( )
A．2∶1 B．3∶4
C．4∶1 D．3∶2
13．如图所示，用滑轮组把重为200 N的货物提到9 m高的楼上，所用拉力为80 N，则总功和滑轮组的机械效率分别是( )
A．1 400 J，80%
B．1 800 J，80%
C．1 800 J，83.3%
D．2 160 J，83.3%
14．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体。若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( )
A．　　B． C．　　D．
15．如图所示是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900 N的建筑材料A在5 s的时间里匀速竖直上升了1 m，绳自由端匀速竖直向下移动了2 m。在这个过程中拉力F为500 N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P。求：
(1)滑轮组的机械效率η。
(2)拉力F做功的功率P。
16．［新课标·模型建构］如图所示，物体重10 N，每个滑轮重1 N，在F＝2.5 N的拉力作用下，物体上升了1 m，则拉力做的有用功是　 　J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为　 　J。
第2课时　机械效率的测量
知识点1　测滑轮组的机械效率
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．如图所示，在测算动滑轮机械效率的实验中，下列要求中错误的是( )
A．弹簧测力计必须先校零
B．弹簧测力计必须匀速竖直向上拉
C．弹簧测力计必须在静止时读数
D．实验时，没有刻度尺也能测出动滑轮的机械效率
2．［新考法·分析论证］用如图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：
实验 次数 钩码 重力 G/N 钩码上 升高度 h/cm 拉力 F/N 绳子自由端 移动距离 s/cm 机械 效率 η
1 2.0 5 1.0 15 66.7%
2 4.0 5 1.8 15 74.1%
3 4.0 10 1.8 30 74.1%
4 6.0 5 2.5 15
(1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 　 　运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3 s，此过程中，绳子自由端上升的速度为　 　m/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为　 　J，滑轮组的机械效率是　 　。
(3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越　 　(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　(选填“有关”或“无关”)。
知识点2　影响滑轮组机械效率的因素
3．下列因素中对机械效率没有影响的是( )
A．机械部件之间的摩擦 B．机械自身的重力
C．额外功的大小 D．机械功率的大小
4．小明用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重力对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重力，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10 cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
(1)每次实验绳端移动距离为　 　cm。
(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　 　N，第2次实验滑轮组的机械效率为　 　%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越　 　。
(3)实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将　 　。(选填“变大”“变小”或“不变”，下同)
(4)本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功　 　。
知识点3　提高滑轮组机械效率的方法
5．采取下列措施，可以提高机械效率的是( )
A．有用功一定，增大总功
B．总功一定，增大额外功
C．有用功一定，减小额外功
D．额外功一定，减小总功
6．某同学提出了五种提高滑轮组机械效率的方法：①使用轻质滑轮；②用滑轮组提升很轻的物体；③在滑轮的轮与轴之间加些润滑油；④多绕上几段绳子；⑤增加提升物体的重力。其中可行的是( )
A．①②⑤ B．①③⑤
C．②④ D．①④
7．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”。他做了如图所示的实验，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是( )
①　　②　　③
A．根据①②两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B．根据②③两次实验可知：同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越低
C．根据该同学的探究结论可知，通过适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验，归纳得出普遍规律
8．小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素，斜面长为L，高为h，他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是( )
A．改变h即可研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B．该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C．该斜面的机械效率为×100%
D．若物体没有被拉到斜面顶端，则无法测出斜面的机械效率
9．［新课标·模型建构］如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装(动滑轮重、绳重及摩擦不计，g取10 N/kg)。
甲 乙 丙
(1)为保持平衡，起重臂长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越　 　。(选填“大”或“小”)
(2)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是　 　(选填“动滑轮”或“定滑轮”)，若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104 N，则能吊起货物的质量不能超过　 　kg。
(3)若将重为1.2×104 N的货物由地面沿竖直方向匀速提升30 m，再沿水平方向移动20 m，则此过程中钢丝绳做功　 　J。
(4)若换用如图丙所示滑轮组，用5 000 N的拉力F将重为8 000 N的物体A匀速提升0.5 m，则滑轮组的机械效率η1＝　 　；若把A换为重16 000 N的物体，则滑轮组的机械效率η2＝　 　。(忽略绳重、摩擦的影响)

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