资源描述
机械效率
一、机械效率
１、有用功：对人们有用的功。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总
2、 额外功：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）
3、 总功：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
4、 机械效率：有用功跟总功的比值。
η
W有用
W总
=
（1）公式：
（2）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。
例如：某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。
η
W有用
W总
=
Gh
FS
=
（3）提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5、机械效率的测 ① 原 理：
②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
③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需 刻度尺、弹簧测力计。
④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。
⑤结论—影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
A、动滑轮重力大小和个数多少：
提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。
B、物体的重力大小：
用同一滑能组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。
C、摩擦：若各种摩擦越大做的额外功就多，机械效率相对就低。
D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
二、简单机械的机械效率
（1）斜面 ①W有用=G·h
②W额外=f·S
③W总=F·S=G·h＋fS
（2）杠杆 ①W有用=G物·h
②W额外
③W总=F·S
（3）定滑轮竖直方向提升重物（a）
①W有用=Gh
②W额外：摩擦及绳重
③W总=F·S=F·h
（5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组
①W有用=G物·h
②W额外
③W总=F·S=F·nh=（G物＋G动）·h （n为连接动滑轮绳子段数）
不计绳重和摩擦时
（6）动滑轮（b）及水平方向滑轮组
①W有用=fS物
②W额外：绳重及滑轮转动摩擦
③W总=F·SF=F·nS物 （n为连接动滑轮绳子段数）
注：a、所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率．
b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功
c、对于所有机械均有
一、填空
1．（2012福州）小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度，如图11所示。他两次提升钩码所用的拉力分别为F甲和F乙，则F甲_______F乙；所做的有用功分别为W甲和W乙，机械效率分别为η甲和η乙，则W甲________W乙，η甲________η乙。(均选填“>”、“=”或“<”)
2.（2012襄阳）某同学利用两个滑轮组装了一个滑轮组，将重为300N的物体从一楼匀速提升到三楼，所用的拉力为120N，则该滑轮组的机械效率为 ____。
3.（2012济宁）小明同学用如图6所示的装置测滑轮的机械效率，当弹簧测立计竖直上拉，匀速提升一个钩码时，弹簧测立计的示数正好等于钩码的重，滑轮的机械效率为 _____。
4. （2012眉山）小雪用三个相同的滑轮组成如右上图所示的滑轮组，将重为120N的物体匀速提高了4m，若机械效率为80%，不计绳重及摩擦，则每个滑轮重为____N．
5. （2012广安）如图8所示，将质量为100Kg的木箱，用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端，斜面长5m、高1.6m,在此过程斜面的机械效率为80%。则拉力做的有用功为 ____J,拉力所做的额外功为 ___J。（g=10N/Kg）
6.（2012潍坊）小星用右图所示的滑轮组，将质量为30Kg的物体A匀速提升了0．5m.已知绳子自由端所用的拉力F为200N.则在这个过程中拉力做了_______J的功，该滑轮组的机械效率为________.（g=10N/kg）
7.（2012南通）如图有一个动滑轮，已知拉力为6N，物体A上升了20cm则拉力做功 ___J，若物体A重为10N则滑轮的机械效率为_______。
8.（2012重庆）用如图所示滑轮组匀速提升重为200N的物体，人对绳的拉力为125N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 ____。如果人的体重为600N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重为 ____。
9.（2012大理）吃饭时使用的筷子是 ____（填：“省力”、“费力”或“等臂”）杠杠。用如图5所示的滑轮组，在6s内将重2000N的物体匀速提升了3m，手拉绳子的力为800N。则滑轮组机械效率为 ____。
10．（2012·昆明）用图6所示的滑轮组提起重力为1200N的物体肘，若不考虑摩擦、绳和动滑轮的重力，则拉力F是_________N；若实际作用在绳端的拉力是500N，此时滑轮组的机械效率是_________。
二、选择
1.（2012安徽）如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从低端匀速拉到顶端。已知物体受到的摩擦力为f，则下列关于斜面的机械效率η的表达式正确的是( )
2.（2012广州）图5的剪刀剪纸机械效率为80% ，这表示( )
A. 若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B. 若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C. 若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J 的功用于剪纸
D. 若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J 的功用于剪纸
3. （2012泰安）如图所示，工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m，在此过程中滑轮组的机械效率是（ ）
A.80% B.62.5%
C.125% D.20%
4．（2012自贡）如右图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m，已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（ ）
A．做的有用功是800J B．拉力F的功率是80W
C．绳子自由端被拉下3m D．滑轮组的机械效率是60%
5.（2012呼和浩特）如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中
A.甲图省力，机械效率甲图大
B.甲图省力，机械效率一样大
C.乙图省力，机械效率乙图大
C.乙图省力，机械效率一样大
三、作图
6．（2012随州）小明做“测定滑轮组的机械效率”的实验时，用如图所示的滑轮组成滑轮组，请用笔画线在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。
四、计算
1.（2012益阳）如图15所示是迫击炮供弹车。钢缆绳以大小为100N的拉力F使炮弹匀速升高2m，若炮弹重为150N，求：
（1）滑轮组提升炮弹所做的有用功；
（2）拉力F做的总功；
（3）滑轮组的机械效率。
图15
2．（2012北京）图18是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。工人师傅用该吊运设备先后搬运水平地面上的圆柱形物体A和物体B。物体A的底面积为，密度为，高度为；物体B的底面积为，密度为，高度为。当物体A所受竖直向上拉力为1500N时，物体A静止，地面对物体A的支持力为，挂在滑轮组挂沟上的物体A匀速竖直上升4m的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为，拉力做的功为。当物体B所受竖直向上的拉力为1000N时，物体B静止，地面对物体B的支持力为。挂在滑轮组挂钩上的物体B以速度匀速竖直上升的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为625N，拉力做功的功率为，滑轮组的机械效率为80%。已知：，，，，不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。求：
（1）物体B匀速上升的速度：
（2）拉力做的功。
3.（2012盐城）小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只2kg，每次将一袋50kg的水泥提升5m.（不计绳重和摩擦，g取10N/Kg）求：
(1)每袋水泥受到的重力大小；
(2)每次做的有用功；
(3)滑轮组的机械效率．
4.（2012呼和浩特）质量为8t的某载重汽车，额定功率为240KW，车上装有12t的砂石。汽车先以26km/h的速度，200KW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min；然后又以额定功率用了2min的时间，把砂石从山坡脚下送到了60m高的坡顶施工场地。求：
（1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机做的功和汽车受到的阻力；
（2）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率
5．（2012玉林）如图17所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置。己知货箱重6500N，动滑轮总重500N，声音在海水中的传描速度是1500m/s。在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过0.04s后收到回波（不计绳重和摩擦 g取10N/kg ρ海水=1.0×103kg/m3)求：
（1）沉船在水下的深度是多少？
（2）海水对沉船产生的压强是多少？（不计沉船的高度)
（3）货箱离开水面匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率是多少？
（4）当货箱在水面下匀速上升时，如果绳子自由端的拉力为1000N，那么货箱的体积是多少？（不计动滑轮体积）
（1）沉船在水下的深度h=vt=1500m/s×0.04s×=30m
（2）海水对沉船的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa
（3）若货箱离开水面后匀速上升h
6．(2012荆州)2011年，湖北省委、省政府作出实施“壮腰工程”、加快发展荆州振兴的决定。某大型企业决定趁此良机来荆州投资，在进驻荆州国家级开发区后的厂房建设中，需要利用某机车把重为1×105N的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1 m/s的速度匀速从底部拉上坡顶，如图所示。已知斜坡的长度为15 m，机车的牵引功率为6×104W。
（1）机车把材料从斜坡底部拉到顶端的时间是多少？
（2）机车对材料做的总功是多少？
（3）机车把材料拉上坡顶的过程中的机械效率是多少/
7.（2012荆门）今年，湖北省委、省政府作出建设“中国绿谷”、发展荆门的决定.某大型企业决定趁此良机来荆门投资，在进驻我市开发区后的厂房建设中，需要利用牵引机把重为1×105N的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1m/s的速度匀速从底部拉上坡顶.如图甲所示，已知斜坡长度为15m.
（1）斜面是一种 的简单机械.
（2）汽车把材料从斜面底拉到斜面顶的时间是多少?
（3）牵引机把材料拉上斜面顶的过程中的机械效率是多少？（计算结果精确到0.1﹪）
（4）由于需要搬运的材料到斜面还有一定的距离，工人师傅将一根木棒垫在材料底部，用另一根木棒插入材料与地面之间，慢慢将材料移至斜面底部.如图乙所示，是某次操作的过程，A表示木棒与地面的接触点，B表示木棒与材料的接触点，C表示个人握木棒的手.请你画出工人所用最小力的示意图及其力臂.
图19
8.（2012日照）如图19所示为倾角30ｏ的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N的推力将质量为70kg的物体在5s时间内匀速推高1m。（g取10N/kg）求：
（1）推力做的总功和推力的功率。
（2）斜面的机械效率。
（3）斜面对物体的摩擦力。
9.（2012遂宁）中华神州打捞公司用如图所示的滑轮组，打捞沉在长江三峡江底一个方形物体，物体上表面距离水面50米，重力为2400N,体积为0.2m3 ,打捞时匀速提升该物体。（g=10N/㎏ ρ=1.0×103㎏/m3 )
求：①（2分）物体沉在江底时，上表面受到水的压强 ②（2分）物体在露出水面之前受到水的浮力 ③ （2分）物体在露出水面之前，人的水平拉力F 【设物体在露出面之前此装置的机械效率为80％】
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