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文檔簡介
一/考點搶分秘籍20機械效率
搶分點1.機械效率
(1)有用功:為達目的,不得不做的功。一般用符號“%表示。
(2)總功:動力所做的功。一般用符號W.也表示。
(3)額外功:對機械所做的功。一般用符號表示。
(4)三種功之間的關系:W有+W斫W總
w,,
(5)機械效率:有用功與總功的比值。通常用百分數表示。公式表示為:xioo%o
w.e
(6)因為使用任何機械做功,都必須要對機械本身做額外功,所以w八始終比w總小,所以n一定小
于100%。
龕例題精選
某機械的機械效率為60%,它所做的額外功是30J,則它完成的總功是J,有用功是
__________Jo
【答案解析】7545
W,,W,,.W*
【試題解答】由1=1X100%=hX100%可得:60%=丁%X100%,解得WH45J。W總=W“
w.aw有+w領Wg+3oj
+Wffi=45J+30J=75J.
【提分秘訣】靈和運用有用功、額外功、總功這三者之間的關系式W#+川額=川慫進行變式。
V?
工工搶分秘練
1.用水桶從井中提水的時候,加入桶重10N,水重90N,井深10m,將水提至井口時,所做的有用功
等于J,額外功等于J,總功等于J,機械效率等于一■加入其他條件不變,而
目的是從井里撈桶,那么將桶提井口時,所做的有用功等于J,額外功等于J,總
功等于Jo機械效率為。
【答案解析】900100100090%100900100010%
【試題解答】用水桶從井中提水的時候,要將水提至井口時,對水做的功是有用功:W%=G木h=90NX
10m=900J;對銅做的功是額外功:WMCishnlONXlOigOOJ;總功:口=W“+W*,=900J+I00J=1000J;機械
效率:n=txioo%=燃xi00%=90%。若目的是從井里撈桶,那么將桶提井口時,那么對通做
的功為有用功:
Wft=GHh=10NX10m=100J;對水做的功為額外功功:W*G水h=90NX10m=900J;總功不變;機械效率:
一義1。。%=瑞X100%”
2.甲、乙兩臺機械,甲的機械效率是80%,乙的機械效率是60%,若提起一樣的重物到同一高度,
貝I]()
A.使用甲機械做功省力B.使用甲機械做功多
C.使用甲機械做的額外功少D.以上說法都不對
【答案解析】c
【試題解答】AB.機械效率的高低與有用功在總功中的比值大小有關,比值越大,機械效率越高,與
機械是否省力,做功的兒無關,AB錯。
w,,.w,,.
CD.提起一樣的重物到同一高度,所做的有用功一樣,由由1=1X100%=「《廣義100%可知:
w.&w“+w■
當W有一樣時,n值越大,W額越小,即做的額外功越少,C正確,D錯。選C。
兩臺機械完成的有用功之比它們的機械效率分別為巾=則兩臺機
3.WI:W2=4:7,60%,02=75%,
械所做總功之比為()
A.5:7B.7:5C.16:35D.35:16
【答案解析】A
【試題解答】由n=X100%可得:W總=—―o所以力=-~X~=5:7。選A。
W總nW&z<11W有z760%
4/搶分點2.滑輪組豎直提升物體時的機械效率計算
(1)有用功是克服物體重力做功,即:火『6物八(G?r所提升物體的重力;h-物體豎直上升的高度,
單位:m)
(2)總功是動力F做的功,即:W.產FS=Fnh(n-繩子繞過動滑輪的股數)
WGqjhG蜘hG*4-
(3)機械效率:n=-X10(?=41n—X100%=工-x100%=*X100%=—JxiO(W(G動-動滑
W,eFSFnhnFG物+G動
輪自身的重力)。
金例題精選
(2021?泰州市)小明利用如圖所示的滑輪組,將質量為90kg的物體在Imin內勻速提升5m,豎直
向上的拉力為360N。求:(1)物體的重力(g取10N/kg)(2)小明拉力的功率?(3)滑輪組的機
械效率(結果保留一位小數)。
【答案解析】(1)900N(2)90W(3)83.3%
【試題解答】(1)物體的重力是G=mg=90kgX10N/kg=900No
(2)由圖可知:承擔物重的繩子段數n=3,物體勻速提升5nl時,繩端移動的距離是:s=nh=3X5m=15m,
小明拉力做功;W=FS=360NX15m=5400J,小明拉力的功率:P=-=-=90肌
t60s
(3)有用功:亞有=611=90(^*5m=4500J,滑輪組的機械效率:Q=「X100%=蠕X100%&83.3%?
VV巧54UUJ
答:(1)物體的重力是900N;(2)小明拉力的功率90W;(3)滑輪組的機械效率是83.3虬
【提分秘訣】計算滑輪組的機械效率的問題,關鍵是靈和對機械效率公式結合滑輪組中力與距離的關
系進行變形;分清距離和力是與哪一個相對應;數正確n值。
V
-二搶分秘練
1.(2021廣東14)如圖所示,人向下拉繩提升重物,已知物體重400N,動滑輪重60N,不計繩重及
摩擦,將重物勻速提升o.5m,人需用的拉力為_N,繩子自由端移動的距離為m,人所做
的有用功為____Jo
【答案解析】2301200
G+G
【試題解答】由圖可知:n=2,不計繩重及摩擦,人需用的拉力F=—理詈”=230N。繩子自
2
由端移動的距離s=2h=2X0.5m=lm。人所做的有用功為W.=Gh=400NX0.5m=200Jo
2.(2021南京16)如圖所示,物體重210N,動滑輪重25N。工人用125N的拉力將物體勻速提升3m,
用了10s,此過程中有用功是J,拉力的功率是W,滑輪的機械效率是,克
服動滑輪重所做的額外功占總功的%o
【答案解析】6307584%10
【試題解答】由圖可知:n=2。此過程中有用功:Ww=Gh=210NX3m=630J,拉力做的功:W總
=Fs=FX2h=125NX2X3m=750J;拉力的功率:p=、£=萼=75W?;喌臋C械效率:n=/X100%=
瑞X100%=84%o克服動滑輪重所做的額外功:W"G動h=25NX3m=75J,克服動滑輪重所做的額外功占
W部751
總功的百分比:^-X100%=焉X100%=10%?
3.(2021?黔西南州)如圖所示,工人們用同一滑輪組,根據需要有兩種方式來提起等重的建筑材料,
若不計摩擦和繩重,貝IJRF2,機械效率n,、nB?(填“或“<”)
【答案解析】<=
【試題解答】由圖可知:不計摩擦及繩重,繩子自由端拉力分別為:FF濘%;F2=白也。因為是用
32
同一滑輪組提起等重的建筑材料,所以G物+G動一樣,F(xiàn),<F2,
不計摩擦和繩重,兩種方式來提起等重的建筑材料到一樣高度,則對物體做的有功一樣,動滑輪一
樣,則所做額外功一樣。所以機械效率一樣,即n產
4.(2021達州14)如圖所示,工人師傅用150N的力,使物體A在Imin內沿水平地面勻速移動了12m,
此時物體A受到水平向左的拉力為240N。在此過程中物體A移動的速度是_m/s,工人師傅拉繩子
的力做功的功率是_W,該裝置的機械效率n=一。當物體A的速度增大到0.5m/s時,物體A
受到的摩擦力是No
【答案解析】0.26080%240
【試題解答】物體A移動的速度:v=乎=詈=0.2m/s。由圖可知,n=2,繩子自由端沿移動的距
t60s
離:s=nsA=2X12m=24m;拉力F做的功:W.FFSTSONX24m=3600J;拉力F的功率:P=-=幽=60W?
t60s
做的有用功:"%=E囪=240NX121n=2880J;裝置的機械效率:丹=>X100%=誓X100%=80%o
W,,3600J
物體沿水平方向勻速移動時處于平衡狀態(tài),物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力,則物體受到的
摩擦力f=FF240N:當物體A的速度增大到0.5m/s時,物體A時地面的壓力和接觸面的粗糙程度不
變,摩擦力大小不變,即物體A受到的摩擦力仍是240N。
5.(2021?重慶A)滑輪是提升重物時經常用到的一種機械,工人師傅用500N的拉力F,利用圖5所
示的滑輪將重800N的重物在30s內勻速提高了6m下列判斷對的是()
圖5
A.繩端移動的速度為0.2m/sB.該滑輪的機械效率為62.5%
C.工人師傅拉繩子的功率為200WD.提升重物所做的有用功為3600J
【答案解析】C
【試題解答】A.繩端移動的速度V=nV物=助=等=0.4m/s,A錯。
t30s
BD.提升重物所做的有用功:W產Gh=800NX6m=4800J,總功:W.?=FS=Fnh=500NX2X6m=6000J,機械
效率:n=rX100%=燃X100%=80%。BD錯。
VVbUUUJ
C.工人師傅拉繩子的功率:P=4=甯=200W,C正確,選C。
t30s
6.(2021達州23)如圖所示,物體A重200N,圓柱形容器底面積為400cm)內盛有足夠深的水。用
圖中的滑輪組(定滑輪用輕質細桿固定在水平地面上)將浸沒在水中的物體A勻速提出水面,當物
體A浸沒在水中勻速上升時,滑輪組的機械效率為80%?不計繩重、摩擦及水的阻力,物體A不
吸水、不沾水,。水=1.0x10&00?,夕物=5.0x10'kg/n?,g=10N/kg?求:
(1)物體浸沒在水中時受到的浮力;(2)物體完全提出水面后,水對容器底減小的壓強;(3)物體完
全提出水面后,滑輪組的機械效率。(小數點后保留一位數字)
【答案解析】(D40N(2)lOOOPa(3)83.3%
【試題解答】(1)物體的質量m=9=鏢上=20kg;物體的體積為:V=~=二邊”…=4
g10N/kgP物5.0xl03kg/m3xi0N/kg
X10Wo物體浸沒在水中時受到的浮力為:Fw=P木gv=l.OX103kg/m3X10N/kgX4X10V=40N?
(2)物體完全提出水面后,水位降低高度為:=二廿二:=0.1m;水對容器底減小的壓強
為:
33
△P=P水gAh=l.OX10kg/mX10N/kgX0.lm=1000Pao
(3)由圖可知:n=3。nF=T+G動;當物體A浸沒在水中勻速上升時:G物可+F;,,;滑輪組的機械效率為:
n=—X100%=二X100%=_6歸?_X100%,即」=0,8,解得G動=40N。物體完全
W總nFhG物一F浮+G動200N-40N+G^,
提出水面后,滑輪組的機械效率為:
w/X100%=—^―X100%2OON
nX100%=83.3%
w/G物+G動200N+40N
答:(1)物體浸沒在水中時受到的浮力為40N;(2)物體完全提出水面后,水對容器底減小的壓強為
lOOOPa;
(3)物體完全提出水面后,滑輪組的機械效率為83.3%o
7.用下圖所示滑輪組,將480N的物體以0.3m/s的速度勻速提起,繩子自由端的拉力為200N,(不
計摩擦和繩重)求:(1)滑輪組的機械效率;(2)若用該滑輪組將重600N的物體勻速提升2m時,拉
力做的功。
【答案解析】(1)80%(2)1440J
W"G-h
【試題解答】(I)由圖可知:動滑輪上繩子的段數n=3,n=X100%=X100%=
W總FS
%-x100%=—X100%=-X100%=80%o
FnhnF3X200N
(2)設動滑輪的重為GM由(1)題可知:GM=nF-G后3X200N-480N=120N,則提起600N的物體時
的拉力為F'=二^=6°°N+】2ONON;拉力F'做的功W'=F'nh=240NX3X2m=1440J。
n3=24
搶分點3.用滑輪組水平拖動物體時的機械效率計算
(1)有用功是克服物體與水平面之間的摩擦力f做的功,即:W『fs物(S曠物體在水平面上勻速
移動的距離,單位:m)
(2)總功是動力F做的功,即:W&=FS=FnS物(n-繩子繞過動滑輪的股數;S-拉力移動的距離,單
位:m)
⑶機械效率:n=^xioo%=^xioo%=^-xioo%=^xioo%0
龕例題精選
(2021濱州市)如圖所示,重8OON的物體在1()()N水平拉力尸的作用下,以O.lm/S的速度沿水
平地面向左勻速直線運動了20s,滑輪組的機械效率為60%。在此過程中,下列說法對的是()
A.拉力尸做的功為400J
B.物體與地面間的滑動摩擦力為180N
C.額外功的功率為12W
D.若物體的重力和運動速度不變,只增大水平地面的粗糙程度,則滑輪組的機械效率會降低
【答案解析】BC
【試題解答】
【詳解】A.物體移動距離
s物=v枷t=O.lm/sX20s=2m
由圖知,n=3,則繩子自由端移動的距離
s=3s物=3X2m=6m
拉力F做的功
Ws=Fs=100NX6m=600J
故A錯誤;
B.有用功:W“=W總n=600JX60%=360J,物體與地面間的滑動摩擦力:f=白=黑=180必B正確。
C.額外功Wffi=W.e-Wft=600J-360J=240J,額外功的功率P="=學=12W,C正確.
t20s
D.若物體的重力和運動速度不變,只增大水平地面的粗糙程度,故增大了有用功,所以在額外功不
變的情況下,滑輪組的機械效率變大,D錯。選BC。
【提分秘訣】用滑輪組水平拖動物體在水平面上移動時,做有用功的是克服物體與水平面之間的摩
擦力做功,此時重力與物體運動方向垂直,不做功。其次,要注意動、定滑輪的區(qū)分,與物體相連
的哪一個滑輪才是動滑輪,注意繩子繞過動滑輪的股數,這是求解的重要數據,一錯全錯。
A搶分秘練
1.(2021寧波)如圖所示,物體A的重力為180N,物體B的重力為15N.物體A受到一個水平向右
的拉力F,拉力F的功率為3W,在拉力F的作用下,物體B在2s內勻速上升0.3m。不計滑輪、繩
子的自重及它們之間的摩擦,下列說法錯誤的是()
A.拉力F大小為40N
B.2s內,物體B克服重力做功4.5J
C.拉力F做的功等于物體B克服重力做的功
D.物體A向右做勻速直線運動的速度為0.075m/s
【答案解析】C
【試題解答】AD物體上升速度v物=2=字=0.15m/s,由圖知,n=2,拉力F端移動速度v=?=
t2s2
--;--=0.075m/s;由P=Fv可得拉力F=J:/=40N,AD正確。
2V0.0375m/s
C.物體B克服重力做功W,澗=G枷h=15NX0.3m=4.5J,C正確。
D.拉力做的總功W.&=Pt=3WX2s=6J,所以拉力F做的功大于物體B克服重力做的功,D錯。選C。
2.(2021寧夏)如圖所示,拉力F為5N,物體A以。.lm/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運
動(B表面足夠長);物體B靜止在地面上,受到水平向左4N的摩擦力,彈簧測力計示數為12N。下
列說法對的是()
A.物體A受到的摩擦力為10N拉力F的功率為1.5W
C.滑輪組的機械效率為80%拉力F增大到15N時,物體B開始向左運動
【答案解析】C
【試題解答】A.物體B靜止,受力平衡,分析其受力,可知受到向右的彈簧拉力,向左的地面給予
的摩擦力、物體A對B的摩擦力,所以兩個摩擦力的和為12N,即F,、B+4N=12N,所以FM,=8N0根據
作用力和反作用力,物體A受到的摩擦力F“=8N,A錯。
B,有兩股繩拉動動滑輪,所以拉力作用的繩端運動速度為動滑輪運動速度的2倍,即v=2V物=2X0.
lm/s=0.2m/s,拉力F的功率為P=Fv=5NX0.2m/s=lW,B錯。
C.物體A勻速運動,所以受到的拉力與摩擦力大小相等,F(xiàn)R=FM=8N,P產F拉v=8NX0.lm/s=0.8W,
"?=鬻=80%,C正確。
D.拉力F增大,AB之間的摩擦力大小與F大小無關,始終等于其滑動摩擦力大小,所以物體B的狀
態(tài)不會改變,D錯。選C。
V。/搶分點4.斜面的機械效率計算
沿斜面勻速拉動物體上升時:
(1)、'有=611(G-物體的重力;h-斜面的高)
(2)W總、=FL(F-拉力;L-斜面的長)
W,,品
(3)n=—xioo%=—xioo%
w總FL
乜例題精選
(2021?安徽)如圖所示,工人沿斜面用一定大小的力F把一重為600N的物體從斜面底部勻速推到頂
部(不考慮物體的大?。?。已知斜面長L=3m,高〃=1.5m。若該過程中斜面的效率為60%,力F所
做的功為Jo
【答案解析】1500
【試題解答】工人所做的有用功為Wft-Gh=600NX1.5ni=900J,由n=>X100%得:W總=*=黑
W總X]60%
=1500Jo
【提分秘訣】注意計算功時,重力與高度對應;拉力與斜面長對應。
L搶分秘練
1.(2021?南充市)如圖所示,用沿斜面向上大小為4N的拉力,將一個重5
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