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1、机械效率 训练点有用功、额外功和总功 1.买茶杯的人从货架上拿起茶杯,喝茶水的人从桌面上端起茶杯,就两人克服茶杯重力做功的说法中正确的是()A.都是有用功 B.都是额外功 C.对喝茶的人来说是有用功 D.对买茶杯的人来说是有用功【解析】选 D。本题考查对有用功和额外功的理解。买茶杯的人,从货架上拿起茶杯,克服茶杯重力做的功是有用功;喝茶水的人,目的是端水,因此对水做的功是有用功,克服茶杯做的功是额外功。故选 D。2.(2017兴仁质检)升旗过程中,克服旗的重力做的功是_,克服绳子重力做的功是_;克服摩擦力做的功是_。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”)【解析】本题考查有用功和额外功。我们的
2、目的是把旗提升到一定高度,所以升旗过程中,克服旗的重力做的功是有用功;克服绳子重力做的功和克服摩擦力做的功是没有用的但又不得不做的功,即额外功。答案:有用功 额外功 额外功 训练点 机械效率的理解与计算 3.(2017来宾中考)下列关于机械效率的说法正确的是()A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越少的机械,机械效率越低 C.做功越慢的机械,机械效率越低 D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高【解析】选 D。本题考查机械效率。机械效率是有用功与总功的比值,机械省力与否与机械效率大小没有关系,故 A 错误;机械效率越低,说明做的功中有用功所占的比例越低,并不一定就是做的功少,故 B 错
3、误;做功越慢的机械功率越小,功率与机械效率是两个没有关系的概念,不能说做功越慢的机械,机械效率越低,故 C错误;机械效率是有用功与总功的比值,在总功相同时,有用功越大,机械效率就越高,故 D 正确。故选 D。4.(2017无锡质检)如图所示的滑轮组,每个滑轮重 20N,拉动绳子自由端,用这个滑轮组把重为 380N 的物体匀速提升 3m,不计绳重和摩擦,g 取 10N/kg。下列选项正确的是 ()A.作用在绳自由端的拉力大小为 400N B.该过程做的有用功为 1 200J C.该过程的机械效率为 95%D.动滑轮越重,该滑轮组机械效率越大【解析】选 C。本题考查使用滑轮组的有用功、总功、机械效
4、率的计算及影响机械效率的因素。根据图示可知,n=2,拉力端移动的距离:s=2h=23m=6m;不计绳重和摩擦,作用在绳子自由端的拉力:F=(G+G动)=(380N+20N)=200N;拉力做的有用功:W有=Gh=380N3m=1 140J;总功:W总=Fs=200N6m=1 200J,滑轮组的机械效率:=100%=100%=95%;不计绳重和摩擦,提升相同的物体,做相同有用功的情况下,动滑轮越重,额外功越大、总功越大,所以机械效率越小。故选 C。5.在斜面上拉一个重 4.5N 的物体到高处,沿斜面上的拉力为 1.8N,斜面长 s=1.2m,高 h=0.3m。则提升重物所做的有用功和该斜面的机械
5、效率分别为 ()A.2.16J 37.5%B.5.4J 62.5%C.1.35J 62.5%D.1.35J 37.5%【解析】选 C。提升重物所做的有用功:W有用=Gh=4.5N0.3m=1.35J,故 A、B 错误;拉力做的总功:W总=Fs=1.8N1.2m=2.16J,该斜面的机械效率:=100%=100%=62.5%,故 C 正确,D 错误。6.(2017 内江中考)用一个动滑轮把重 80N 的沙袋从地面提到 6m 高的脚手架上,所用的力是 50N,这一过程所做的有用功是_J,这个动滑轮的机械效率是_。【解析】本题考查滑轮组的机械效率。所做的有用功:W有=Gh=80N6m=480J,因为
6、重物由 2 段绳子承担,所以绳端移动的距离:s=2h=26m=12m,则拉力所做的总功为:W总=Fs=50N12m=600J,动滑轮的机械效率为:=100%=100%=80%。答案:480 80%7.(2017 鄂尔多斯中考改编)如图,用 40N 的力向下拉绳子,使物体在 5s 内匀速上升 0.3m,滑轮组的机械效率为 80%,则物体的重力为_N,动滑轮的重力为_N。(不计摩擦和绳重)【解析】本题考查滑轮组的机械效率。由图知,n=3,由=100%=100%=100%=100%得物体的重力:G=3F=380%40N=96N,不计绳重和摩擦,绳端的拉力 F=(G+G动),即 40N=(96N+G动
7、),解得 G动=24N。答案:96 24 8.如图所示,小强在 30s 内用滑轮组将物体 A 沿水平地面匀速移动 6m,已知物体 A 重为 800N,它受到的摩擦力为 60N,小强所用拉力为 25N,则 A 的重力做功为_J,拉力的功率为_W,此滑轮组的机械效率为_。【解析】本题考查水平使用滑轮组时功、功率和机械效率的计算。重力为 800N 的物体,在水平面上匀速前进 6m,在竖直方向上没有移动距离,所以重力没做功,即 A 的重力做功为 0J。因有 3 段绳子拉着动滑轮,故绳子自由端通过的距离 s=3s0=36m=18m,W总=Fs=25N18m=450J,拉力的功率 P=15W 克服滑动摩擦
8、力做的功为有用功,则 W有=fs=60N6m=360J。滑轮组的机械效率:=100%=100%=80%答案:0 15 80%9.如图所示,工人用 500N 拉力 F,将重为 900N 的木箱匀速提升 3m,所用时间为 20s,求:(1)拉力 F 做的有用功。(2)拉力 F 做功的功率。(3)动滑轮的机械效率。【解析】本题考查功、功率和机械效率的综合计算。(1)拉力 F 做的有用功:W有=Gh=900N3m=2700J(2)拉力 F 做的总功:W总=Fs=Fnh=500N23m=3000J 功率:P=150W(3)动滑轮的机械效率:=100%=100%=90%答案:(1)2700J(2)150W
9、(3)90%训练点测量滑轮组的机械效率 10.(2017宜昌中考)小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验(如图所示),用同一滑轮组缓慢提升不同数量的砝码,记录数据如表所示:实验 次数 钩码的重 力 G/N 钩码提升 高度 h/m 拉力 F/N 绳端移动的 距离 s/m 机械效 率 第 1 次 2 0.1 0.9 0.3 74%第 2 次 4 0.1 1.6 0.3 83%第 3 次 6 0.1 0.3 (1)观察图中测力计的示数,表格中处的数值是_;处的数值是_。(2)小明通过分析表格中的数据,得到了提高滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义:请你指出以下三种
10、提高效率的方法中,方法_与本实验是同理的。方法一:鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员;方法二:汽车制造厂用新材料减轻汽车质量;方法三:经常给汽车做保养,保持良好润滑。(3)小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系,于是他认为:钩码数量一定时,无论将钩码提升多高,都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为:钩码提升的高度不同,有用功就不同,机械效率就变化了。你认为_的看法是正确的。【解析】本题考查滑轮组机械效率的测量。(1)由图可知,表格中处的数值是 2.3N;处的数值为:=100%=100%=100%87%。(2)本实验是通过增大提升物体的重力来提高机械效率的,与方法一同理。
11、(3)由机械效率的计算公式,可得=100%,可见机械效率与提升的高度 h 无关,故小明的看法是正确的。答案:(1)2.3 87%(2)一(3)小明 11.用图示装置探究“斜面机械效率”,沿斜面拉动物体做匀速直线运动。实验记录如表:实验 次数 物体 种类 物重 G/N 斜面高 h/cm 沿斜面 的拉力 F/N 斜面长 s/cm 机械 效率/%1 木块 4 15 1.1 90 60.6 2 小车 4 15 0.7 90 (1)第 2 次实验斜面的机械效率为_%。(2)由实验可得结论:斜面倾斜程度相同时,_越小,机械效率越大。(3)第 1 次实验中,木块所受摩擦力为_N。【解析】(1)第 2 次实验
12、斜面的机械效率=100%=100%=100%95.2%。(2)比较两次的机械效率可知,第 2 次机械效率大,斜面的倾斜程度相同,小车所受的摩擦力小,由此可得结论:斜面倾斜程度相同时,摩擦力越小,机械效率越大。(3)由第1次实验的数据可知,沿斜面拉木块做的有用功W有=Gh=4N0.15m=0.6J,拉力做的总功W总=Fs=1.1N 0.9m=0.99J,则 额 外 功 W额=W总-W有=0.99J-0.6J=0.39J,由 W额=fs 得,木 块 所 受 摩 擦 力f=0.43N。答案:(1)95.2(2)摩擦力(3)0.43 用如图所示的滑轮组将重物匀速提高 2m,所用拉力为 500N,(不计绳重和摩擦)滑轮组的机械效率为 80%,仍用该滑轮组,提升 1200N 的重物,则所用拉力为多少?【学生自答】滑轮组的机械效率:=80%所以 F=750N。答案:750N【教师点评】正确之处:能区分有用功、总功,会推导计算机械效率。错误之处:认为机械效率是不变的。【正确答案】W额外=(1-)W总=(1-80%)500N22m=400J,由 W额外=G动h,得 G动=200N。F=700N。答案:700N