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功和机械效率

一、功：
1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=FS
4、功的单位：焦耳，1J= 1N·m 。
二、功率：
1、定义：单位时间里完成的功
P
W
t
=
2、物理意义：表示做功快慢的物理量。
3、公式： = Fv
4、单位：主单位 W 常用单位 kW mW 马力
换算：1kW=103W 1mW=106 W 1马力=735W
某小轿车功率66kW，它表示：小轿车１s 内做功66000J

二、机械效率：
1、有用功：定义：对人们有用的功。
　　　 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总
斜面：W有用= Gh

2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功
公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：W额=f L
3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功
公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η
斜面：W总= fL+Gh=FL
4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。
η
W有用
W总
=
Gh
FS
=
② 公式：

③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数
表示。某滑轮机械效率为60%表 示有用功占总功的60% 。
④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
η
W有用
W总
=
Gh
FS
=
5、机械效率的测量：
原 理：
应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。
步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
②提升重物越重，做的有用功相对就多。
③ 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
6、机械效率和功率的区别：
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。

1、汽车在平直道路上做匀速直线运动，下列说法中正确的是（　　） 　
　　A．汽车的牵引力为零　　　　　　　　B．汽车所受的摩擦力为零
　　C．汽车牵引力所做的功为零　　　　　D．汽车所受的合力为零

　2、 2002年4月，闽粤港澳学界埠际田径比赛在龙岩市体育中心举行．龙岩市选手周兴礼代表福建队在中学男子6kg级铅球项目中打破了13.70m的纪录，创造了13.98m的新纪录．若他破纪录的一掷，用力是600N，则他对铅球所做的功是（　　）
　　A. 0　　　B. 838.8J　　 　　C. 8388J　　 　　D. 条件不足，无法求出

　3、如图所示，在水平拉力F作用下，使重40N的物体A匀速移动5m，物
体A受到地面的摩擦力为5N，不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的
摩擦，拉力F做的功为（　　）　　
A．50J　　　　B．25J　　　　C．100J　　　　D．200J

4、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：
　　（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关　（2）滑轮组机械效率高低可能
与被拉物重有关 （3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关（4）滑轮
组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。 然后一位同学设计了如图所示的两
个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（　　）
A.（1）　　　B.（2）　　　C.（3）　 　　D.（4）
5、
6、 如图所示，小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，
用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，
机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则（　　）
A．W1= W2　 η1=η2　 　B．W1= W2　 η1＜η2
　　C．W1＜W2　 η1＞η2　　D．W1＞W2　 η1＜η2

6、如图所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G=50N，当施 加在绳子自由端的拉
力为F=30N，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计，由此可知（　　）
[来A．该装置的机械效率为60%　　 B．该装置的机械效率为55.6%
　　 C．该装置中动滑轮重为5N　　 D．该装置中动滑轮重为10N

7、有两个人利用斜面共同将木箱拉上汽车，为了提高斜面的机械效率，下列做法
中可取的是：（ ）
A、以较快的速度将木箱匀速拉上汽车；B、 以较慢的速度将木箱匀速拉上汽车；
C、改由一个人将木箱拉匀速上汽车； D、板长不变，改用光滑的斜面板，将木箱匀速拉上车。

8、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，改进后与改进前相比( )
A.有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加
C.有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少

9、 如图所示，是用于锻炼身体的体育器材——跑步机。人在跑步机上可以
实现 快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的。下面关于人在跑步过程中的叙述，
错误的是（ ）
A．人对跑步机做了功 B．人对跑步机没有做功
C．人体消耗的能量一部分转化为跑步机的内能 D．脚底与跑步机间有摩擦作用

10、如图，两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成.用它们分别将重物G1、G2
提高相同高度，则（ ）
A.若G1 = G2，拉力做的额外功相同
B.若G1 = G2，拉力做的总功相同
C.若G1 = G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
D.用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变

11、如图装置中，物体A重100牛，物体B重10牛，在物体B的
作用下，物体A在水平作匀速直线运动，则如果在物体A上加一
个水平向左的拉力F，拉力的功率为10瓦，使物体B匀速上升3
米所用的时间为（不计路轮与轴之间的摩擦，不计绳重）（      ）
A、3秒     B、4秒      C、5秒      D、6秒

12、如图，人通过定滑轮拉住重为98牛的物体，当人拉绳子从A
点慢慢移动到B点时，人对绳子的拉力和拉力所做的功为（        ）
A、拉力逐渐增大，拉力所做的功为98焦；
B、拉力的大小不变，拉力所做的功为98焦；
C、拉力的大小不变，拉力所做的功为294焦；
D、拉力的大小不变，拉力所做的功为392焦

13、如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，
若沿斜面的拉力F1=F2，则斜面两边的机械效率ηB、ηC和的大
小关系是（    ）
A、ηB＜ηC  B、ηB=ηC  C、ηB＞ηC  D、不能确定

14、拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢，这是为了  (    )
A．提高传动机械的效率。C．增大拖拉机的牵引力。
B．节省燃料。 D．提高柴油机的功率。

15、外力对水泵做了7.5×105 J的功，水泵把5×103 kg的水送到10 m高的水池，水泵做的有用功是________J，水泵的机械效率是_______。（g取10 N / kg）

16、如图所示，用动滑轮来提升物体，如果滑轮自重10 N，手拉绳子的力是30 N，摩擦可不考虑，则物体重为____________N，这装置的机械效率是____________。

17、将一木箱推上长6 m，高2 m的斜面，所用的推力是250 N，若斜面的机械效率为80%，则木箱重为__________N。

18、有一辆26英寸自行车(26英寸为车轮直径，1英寸等于2.54厘米)，其大牙盘有40个齿，后轮轴上的飞轮有16个齿。链条连着大牙盘和飞轮，如果车轮与地面不打滑，骑车人双脚踏车的周期是1.3秒，则此时自行车的速度约为   _________________   米／秒。如果人和自行车总质量为70千克，自行车行使时所受的阻力是总重的0.05倍，则人踏车的总功率约     _________________    瓦。
.
19、如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物在25s内匀速提
高到10m高的楼上，所用拉力为125N，则工人做功的功率为　_________　W，
该滑轮组的机械效率是　_________　．
20、
21、 一台起重机把质量为0.6t的重物匀速提升了3m，如果它的电动机所做
的功是3.0×104J，则起重机的机械效率是_____________。

22.如图所示，物体的重量是2.4×104N，物体在匀速运动时受到的阻力是
物体重量的1/10。且滑轮组的机械效率是80%，拉力的功率是150W，要把物体
匀速拉动1m，求：（1）F的大小，（2）物体移动的速度，（3）需要多长时间。

22、如图所示，用滑轮组拉着重为600N的物体A沿着水平方向匀速移动，
在40s内物体移动了8m，拉力F做的功为1280J，求：
（1） 拉力F的大小及拉力的功率，
（2）若动滑轮的重为12N（不计绳重及摩擦），滑轮组的机械效
率为多少。

23、今年6月以来我国南方普降大雨，多地发生泥石流，一块巨石滚到了公路上，抢修人员正在用如图所示的装置将石头拖离公路．若石头的重为1.2×104N，与地面的接触面积为0.2m2，石头在水平路面上被匀速直线拉动，10s内绳子自由端沿水平方向匀速直线移动了3m，石头受到的摩擦阻力为3.6×103N，绳子自由端的位力为1 500N．求：
（1）石头静止在水平地面上时，对地面的压强．
（2）绳子自由端拉力的功率．
（3）滑轮组的机械效率．

24、在大型场馆和高楼建设工地上，常用起重机吊起建材．起重机掉吊臂上的滑轮组是由一个动滑轮和两个定滑轮组成，其结构简图如图所示，钢丝绳拉力F由电动机提供，大小为2×104N，起重机在60s内将重为5.4×104N的建材匀速提高了12m．试求：
（1）建材上升的速度是多少？
（2）滑轮组的机械效率是多大？
（3）说一说提高滑轮组机械效率的方法．（需要说出一条就可以）

25、如图所示，是居民楼电梯结构的截面示意图。A为电梯厢，厢底有两个动滑轮B，其功能相当于一个动滑轮，使用两个动滑轮的好处是能帮助电梯保持平衡、稳定。C为配重，起到平衡的作用。在拉力F的作用下电梯厢能在电梯井中沿竖直通道上下运行。电梯厢最多可同时载乘10人（每人的质量均按60kg计算）。现在有10人同时乘坐电梯，电梯厢以0.5m/s的速度匀速上升，此时拉力为F1，F1的功率为10kw，此时动滑轮C的机械效率为1；电梯厢运行了12m后，从电梯上下去了5个人，此时电梯仍以0.5m/s的速度匀速上升，此时，拉力F2的功率为P2，动滑轮C的机械效率为。（忽略绳子的重及摩擦，g取10N/kg） 求：（1） （2）拉力F2的功率P2

26、建筑高楼时，常常要用到如图10所示的简单机械。示意图中的滑轮A与滑车连接，滑轮D固定在地面塔架上。钢丝绳拉力F由电动机提供。此滑轮组在1min内可将质量为0.45t的建筑物资匀速提升12m，拉力F所做的功为7.2×104J（钢丝绳的重和摩擦不计，g取10N/kg）。 求：
（1）滑轮组的机械效率。
（2）钢丝绳拉动的速度。
(3 ) 根据已知条件，再提出一个有关问题并计算（上述已计算出的物理量除外）。

27、我国已兴建3座抽水蓄能水电站。它可调剂电力供应。深夜时，用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水池内。白天则通过闸门放水发电，以补充电能不足。若上蓄水池长为150米，宽为30米，如图10所示，从深夜11时至清晨4时抽水，使上蓄水池水面增高20米，而抽水过程中水上升的高度始终保持为400米。不计抽水过程中其他能量损耗，试求抽水的功率。（g=10牛／千克）

28、如图所示，物体的质量为500千克，斜面的长L为高度h的2.5倍，物体沿斜面向上匀速运动的速度为2米/秒，若滑轮的效率是80％，斜面的效率是70％，求（1）绳子拉力F为多少牛顿？（2）拉力F做功的功率为多少瓦？

30、用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物，当重物浸没在水中时，拉力为11.6牛，滑轮组的机械效率为75%，当重物离开水面时，拉力为14.5牛（整个装置的摩擦和绳重不计），求重物的密度。

31、在一些建设施工工地上，可以看见各种大型起重机。图所示是一种起重机的简易图，为了保证起重机起重时不会翻倒，起重机右侧配有一个重物M。现测得重物M的质量为4000千克，AB为10米，BC为4米,CD为1米。(g=取10牛／千克）
（1）该起重机可起吊的最大物重为多少？（起重机本身的重不计）
（2）现要将质量为m吨的货物提高到某一地点，如果不考虑起重机所做的额外功，要计算起重机的功率是多大，还必须知道哪些量？怎样计算出功率的大小？（只要求写出所需的量和相应的计算公式）

32、超高压水切割又称“水刀”，它是将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速”水箭”，对切割表面产生108～109Pa的压强。工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。下表是某高压水切割机技术参数：
型号
压强
(MPa)
喷嘴横截面积(m)2
排量
(L/min)
油泵电机功率
(kw)
换向方式
电源
(V)
2230
300
5×10-8
2.7
22．5
电子
380
表中“排量2.7L/min”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升。1MPa=106Pa, 1L＝1×10－3m3.求：
(1)“水刀”有纯水切割和加磨料切割（磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂）两种。高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的                ，加入磨料后切割能力大大提高了是因为                              ，
（2）若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化，高压水流对切割面的压力为多大？
（3）高压水切割机的切割效率？

33某桥梁施工队用如图13所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.16m3，密度是3.5×103kg/m3，滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，人在绳子的自由端施加的拉力F＝1700N。（不考虑摩擦及水的阻力，g取10N/kg）求：　
　（1）工件的质量是多少？工件浸没在水中时，受到的浮力是多少？
　（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率是多大？
　（3）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率将如何变化，并分析原因。