第14講 機(jī)械效率（原卷版）

第14講機(jī)械效率[知識(shí)目錄](méi)模塊一：機(jī)械效率的概念 b.在無(wú)法減小額外功的情況下，采用來(lái)提高機(jī)械效率（2022秋?余姚市校級(jí)期末）關(guān)于機(jī)械效率，下列說(shuō)法正確的是（）A．機(jī)械效率越大，越省力 B．機(jī)械效率越大，做功越多 C．機(jī)械效率越大，功率越大。 D．機(jī)械效率越大，額外功在總功中所占的比例越?。?022秋?余姚市期末）“建設(shè)美麗城市，優(yōu)化市內(nèi)交通”，寧波市計(jì)劃建設(shè)地鐵五號(hào)線。地鐵的建造過(guò)程需要大型機(jī)械——盾構(gòu)機(jī)。如圖是地鐵建設(shè)施工挖隧道的盾構(gòu)機(jī)正面，下列關(guān)于工作中的盾構(gòu)機(jī)說(shuō)法正確的是（）A．做的功越多，機(jī)械效率越高 B．做功多的盾構(gòu)機(jī)，功率大 C．延長(zhǎng)工作時(shí)間，可提高機(jī)械效率 D．做功越快的盾構(gòu)機(jī)，功率越大（2020秋?富陽(yáng)區(qū)校級(jí)期中）下列關(guān)于功率的說(shuō)法正確的是（）A．功率大的機(jī)器做的功一定多 B．功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短 C．功率大的機(jī)器做功一定快 D．功率大的機(jī)器機(jī)械效率一定高（2021?溫州一模）下列關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（）A．越省力的機(jī)械，機(jī)械效率越高 B．做功越少的機(jī)械，機(jī)械效率越低 C．做功越慢的機(jī)械，機(jī)械效率越低 D．總功相同，有用功越大的機(jī)械，機(jī)械效率越高（2021秋?北侖區(qū)校級(jí)期末）小科同學(xué)家裝修新房，看到工人師傅使用如圖所示的一種自制的簡(jiǎn)易起重裝置向樓上吊裝笨重的裝修材料，該裝置簡(jiǎn)單易制、方便快捷，大大減少了工人搬運(yùn)材料的勞動(dòng)強(qiáng)度。小科觀察到電動(dòng)機(jī)的輸出功率800W，將質(zhì)量為100kg的水泥勻速提升到10m高的位置用時(shí)15s。假設(shè)電動(dòng)機(jī)的輸出功率恒定不變。請(qǐng)幫小科完成下列問(wèn)題：（1）此次吊裝過(guò)程中繩子自由端移動(dòng)的速度是多大？（2）電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力多大？（3）該滑輪組的機(jī)械效率多大？（2021秋?西湖區(qū)校級(jí)期中）如圖1所示是小型建筑工地上使用的“罐籠式”提升機(jī)，用它能將放在罐籠A中的建筑材料提升到高處。已知被提升的建筑材料重為2800N，拉力F將它以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度。拉力做的功W隨時(shí)間t的變化圖象如圖2所示。不計(jì)動(dòng)滑輪及鋼絲繩的重、摩擦。求：（1）有用功是多少？（2）提升機(jī)在提升建筑材料時(shí)的機(jī)械效率是多少？（3）罐籠A的重力是多少？（2022秋?西湖區(qū)期末）在“研究滑輪的機(jī)械效率與所拉物體重力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，小金用如圖所示的動(dòng)滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：序號(hào)鉤碼重GN鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/cm機(jī)械效率①1.010.00.720.071.4%②2.010.01.220.0③3.010.01.720.088.2%（1）第②次實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為。（2）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：同一動(dòng)滑輪，所提升的物重增大，機(jī)械效率將。（選填“增大”、“減小”或“不變”）（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，小金認(rèn)為動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與繩端移動(dòng)距離無(wú)關(guān)，原因是。模塊二：斜面的機(jī)械效率1.對(duì)光滑程度相同的斜面，斜面的傾斜程度越大，斜面的機(jī)械效率。2.測(cè)量斜面機(jī)械效率的注意事項(xiàng)：（1）；（2）。（2022秋?嵊州市期末）如圖所示，建筑工人用輕繩將重500N的物體沿斜面從底端為速拉到頂端，拉力大小為150N，已知斜面長(zhǎng)3m，高0.6m，下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力所做的總功是1500焦 B．拉力所做的有用功是450焦 C．物體受到斜面的摩擦力是50牛 D．物體上升過(guò)程中克服摩擦所做功是750焦（2022春?江干區(qū)月考）如圖所示，AC、BC為同一水平面上的兩個(gè)光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等時(shí)間內(nèi)把重為80N的同一物體從斜面底端分別沿AC、BC以相同的速度勻速推至C點(diǎn)，物體的機(jī)械能（選填“增大”“減少“不變”），若推力分別為F1、F2，斜面的機(jī)械效率分別為η1、η2，則F1F2，η1η2（選填“＞”“＜”或“＝”）。（2022秋?椒江區(qū)校級(jí)期中）在碼頭，小?？吹焦と死眯泵姘沿浳锿频杰嚿?，想探究“斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)”。他用同一塊木板組成如圖所示的裝置，拉著物體沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)比較拉力F與物體重力G的比值大小來(lái)判定，比值越小，越省力。記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾角物塊重G/N沿斜面拉力F/N拉力F與物體重力G的比值1305.04.20.842303.02.50.833453.02.80.934455.04.60.92（1）通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可知，斜面傾角相同時(shí)，使用斜面省力的情況與物體重力無(wú)關(guān)；（2）通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和4（或2和3）中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：。（2021秋?奉化區(qū)期末）2021年10月16日0時(shí)23分，長(zhǎng)征二號(hào)F遙十三運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火起飛，將載有翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員的“神舟十三號(hào)”飛船送入太空。11月8日，經(jīng)過(guò)約6.5小時(shí)的出艙活動(dòng)，“神舟十三號(hào)”航天員乘組圓滿完成機(jī)械臂懸掛裝置的安裝等全部既定任務(wù)。據(jù)了解，懸掛裝置的下端通過(guò)6根螺絲擰緊固定到核心艙艙壁基座上，通過(guò)3根矩形電纜接插件與控制系統(tǒng)建立電數(shù)據(jù)連接。（1）“神舟十三號(hào)”飛船屬于（選填“無(wú)人”或“載人”）航天器。（2）懸掛裝置中，螺絲上的螺紋（如圖）是應(yīng)用了可以省力的原理?！眷柟逃?xùn)練】一．選擇題（共2小題）1．（2021秋?上城區(qū)校級(jí)期中）將同一個(gè)物體G分別沿斜面由底端A、C勻速地拉到頂點(diǎn)B（兩斜面粗糙程度相同），如圖所示，若沿斜面的拉力F1、F2大小相同，兩個(gè)過(guò)程中所受的摩擦力分別為f1，f2，拉力所做的功分別為W1，W2，則它們的大小關(guān)系正確的是（）A．f1＜f2，W1＞W(wǎng)2 B．f1＝f2，W1＜W2 C．f1＞f2，W1＞W(wǎng)2 D．f1＜f2，W1＝W22．（2022秋?杭州期末）如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升同一物體，滑輪質(zhì)量均相等且G動(dòng)小于G物，在相同的時(shí)間內(nèi)物體被提升的高度也相等，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法不正確的是（）A．三個(gè)裝置所做的有用功為W甲＝W乙＝W丙 B．繩子自由端移動(dòng)的速度關(guān)系為v甲＜v乙＜v丙 C．繩子自由端的拉力大小為F甲＞F乙＝F丙 D．三個(gè)裝置的機(jī)械效率為η甲＞η乙＝η丙二．填空題（共5小題）3．（2021?拱墅區(qū)二模）如圖甲，質(zhì)量為m的物體A從高度為h、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的斜面上以v1速度勻速下滑；如圖乙，在斜面的頂端固定滑輪將物體A與物體P用輕繩連結(jié)，物體A以v2速度（v1＜v2）勻速沿斜面上升。（1）圖甲中，物體A受到的重力GA物體A對(duì)斜面的壓力F（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）圖甲中物體A所受摩擦力f甲圖乙中物體A受到的摩擦力f乙（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（3）當(dāng)圖乙中物體A從斜面底部上升到頂端時(shí)，物體P的重力做的功為。（用相關(guān)字母表示）4．（2020秋?下城區(qū)期末）如圖所示，用平行于斜面的拉力F，將一個(gè)重為10牛的物體由粗糙斜面底端勻速拉到頂端，斜面高度h＝4米，長(zhǎng)度L＝8米，則拉力所做的有用功是焦；若在這個(gè)過(guò)程中物體受到的摩擦力為1.25牛，則拉力F的大小為牛。5．（2023?杭州模擬）用兩個(gè)完全相同的滑輪，分別以圖中兩種方式將重為G的物體勻速提升相同高度（繩重、摩擦不計(jì)），使用（選填“甲”或“乙”）滑輪可以改變用力方向，所用拉力F甲F乙（選填“大于”“等于”或“小于”，下同），滑輪的機(jī)械效率η甲η乙。6．（2022秋?秀洲區(qū)期末）如圖所示，當(dāng)重為10牛的物體G靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)a的讀數(shù)是6N。試回答下列問(wèn)題：（不計(jì)繩重及摩擦）（1）彈簧測(cè)力計(jì)b的讀數(shù)是。（2）2秒內(nèi)將重物勻速拉升10厘米，拉力的功率為瓦。（3）若重物G增大為12牛，仍將其勻速拉升10厘米，則裝置的機(jī)械效率會(huì)（選填“變小”、“不變”或“變大”）。7．（2020?臨海市一模）用如圖甲所示的裝置進(jìn)行“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)（忽略繩重和摩擦）。實(shí)驗(yàn)中，向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)并讀數(shù)。改變動(dòng)滑輪重，提升同一物體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙所示的圖像。分析可知：（1）被提升的物體重力相同時(shí)，增加動(dòng)滑輪的重力，滑輪組的機(jī)械效率將。（填“不變”、“增大”或“減小”）（2）分析乙圖像中的A點(diǎn)可知，被提升的物體重力為N。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）8．（2019秋?西湖區(qū)期末）小金猜想斜面的機(jī)械效率與被拉物體的重力有關(guān)，為了驗(yàn)證猜想他進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重力G，用刻度尺測(cè)出斜面的長(zhǎng)度s和高度h。②用彈簧測(cè)力計(jì)沿著該斜面把木塊從底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F。③換用重力不同的木塊，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，共測(cè)出三組數(shù)據(jù)，記入下表中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)木塊重力G/N斜面高度h/m彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F/N斜面長(zhǎng)度s/m機(jī)械效率140.321280.3413120.361（1）在第一次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率為；（2）在第二次實(shí)驗(yàn)中，木塊所受斜面的摩擦力為N；（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析可知，小金的猜想是的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）。四．計(jì)算題（共1小題）9．（2022秋?濱江區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，杠桿MN可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B、C、D是四個(gè)供人娛樂(lè)的吊環(huán)、B環(huán)到O點(diǎn)的距離為D環(huán)O點(diǎn)距離的一半，父子倆在吊環(huán)上做游戲，質(zhì)量為40kg的兒子吊在B環(huán)上，父親站在地面上抓著D環(huán)。（g＝10N/kg）求：（1）若不計(jì)杠桿和吊環(huán)的重以及轉(zhuǎn)軸間的摩擦，為使杠桿在水平位置平衡，父親要用多大的力拉吊環(huán)D？（2）若父親實(shí)際使用豎直向下的拉力為250N，在4s內(nèi)將兒子勻速拉高0.5m，父親要做多少功？做功的功率多大？（3）父親提升兒子的過(guò)程中，該器材的機(jī)械效率為多少？五．解答題（共1小題）10．（2023?西湖區(qū)二模）“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器成功完成萬(wàn)米海試并勝利返航