初中物理特长生丛书物理三.docx

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初中物理特长生丛书物理三

初中物理特长生丛书（物理三）2005年4月12日

第三单元机械效率

基础过关版

【双基扫描】

1．有用功、额外功和总功

⑴为实现某种目的（如将重为G的物体搬上h高的地方）而对物体所做的功（Gh），称为有用功。

⑵在通过机械对物体做功的过程中，常常还须克服机械的摩擦、机械的自重等因素做功，这部分功有时是我们不需要但又不得不做的功，所以称为额外功。

⑶有用功和额外功的总和，称为总功。

2．机械效率

⑴机械效率是表示通过机械对物体做功有效程度的物理量。

效率越高，所做总功中有用功的比例就越大。

⑵在物理学中，将有用功跟总功的比值，称为机械效率。

注意：

机械效率与功率并无什么直接的联系。

⑶用公式表示为

η=或η=

对于滑轮组有：

η=（如图3-1所示）

图3-1

对于斜面也有：

η=（在前面我们已经讲到）

⑷几点说明：

①对于实际中的机械，由于W总=W有用+W额外>W有用，所以机械效率永远小于1。

机械效率等于1的机械称为理想机械。

②对于一个确定的机械，它的机械效率并不是一个固定不变的数，而与使用它所从事的工作有关。

一般地说，当滑轮组的摩擦不计时，在将物体提升高度一定的情况下，使用滑轮组所做的额外功是一定的，而滑轮组所承担的物重不同，有用功的多少也就不同，因此滑轮组的机械效率就不同。

滑轮组所承担的物重越大，额外功占总功的比例就越小（有用功占总功的比例就越大），滑轮组的机械效率就越高。

③关于组合机械的机械效率与每个机械单独使用时机械效率的关系

在实际生产中，人们往往将两个或更多个简单机械组合在一起使用，此时的组合机械的效率与其中每一个简单机械的效率都有关。

如图3-2所示是由斜面和滑轮组组成的一个组合机械，若物体所受的重力为G，斜面长为L、高为h，斜面的机械效率为η1，滑轮组的机械效率为η2。

设动滑轮作用于物体沿斜面向上的拉力为F1，

由η1=得：

图3-2

F1=

对滑轮来说：

。

所以F=。

因此这个组合机械的机械效率为η=η1η2。

可见，组合机械的总机械效率等于各简单机械效率的乘积。

这个结论虽然是通过具体的实例得出来的，但对于其他组合机械也是适用的。

【过关训练】

一、选择题

1．下列判断中正确的是（）

A．省力时一定能省距离B．省力时一定能省功

C．省力时一定不能省功D．费力时一定能省功

2．如图3-3所示，将同一物体G分别沿光滑斜面由B、C匀速提升到A时，如若沿斜面的拉力分别为FB、Fc；各个过程拉力做功力为WB、Wc，则它们的大小关系正确的是（）

A．WB＞Wc，FB＜FcB．WB=Wc，FB＜Fc

图3-3

C．WB＞Wc，FB=FcD．WB=Wc，FB=Fc

3．下列简单机械在使用时肯定能省力的是（）

A．斜面B滑轮C．轮轴D．杠杆

4．关于机械效率，下列说法中正确的是（）

A．做功越多的机械，效率越高

B．越省力的机械，其机械效率越高

C．总功相同的情况下，额外功越多的，机械效率越低

D．只要设计合理，对机械精密加工，效率可达100％

5．下列说法中正确的是（）

A．用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是有用功

B．用水桶从井中提水的时候，对水做的功是总功

C．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功

D．桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功

6．图3-4是工人师傅提升重物的示意图，图中滑轮质量相同．若把同一货物匀速提升相同的高度（不计摩擦），下列说法正确的是（）

A．使用定滑轮比使用动滑轮费力，且机械效率也较低

B．使用定滑轮比使用动滑轮费力，但它们的机械效率相同

C．使用定滑轮和使用动滑轮的功率一定相同

图3-4

D．工人师傅使用定滑轮比使用动滑轮做功少

7．在“测定滑轮组机械效率”实验中，下列措施能提高机械效率的是（）

A．增加动滑轮以减小拉力B．减少钩码数以减小总功

C，减少提升高度以减小总功D．减少动滑轮个数以减小总功

8．下列说法中正确的是（）

A．功率越大的机械．机械效率一定越高

B．做有用功越多的机械，机械效率一定越高

C．越省力的简单机械，机械效率一定越高

D．有用功一定，额外功越少的机械，机械效率一定越高

9．下列说法中正确的是（）

A．功率大的机械做功多B．机械效率大的机械做功多

C．功率大的机械其效率高D．机械效率越高，额外功与有用功之比越小

10．使用滑轮组提升重物，能提高机械效率的做法是（　）

Ａ．增加提升高度　　　　　　　　Ｂ．增加滑轮的重量

Ｃ．提起更重的物体　　　　　　　Ｄ．三种说法都对

二、填空题：

11．在物理学中，把＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿叫做有用功，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿叫额外功，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之和叫总功。

12．机械效率是＿＿＿＿跟＿＿＿＿的比值．机械效率高表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

任何机械的机械效率总＿＿＿1，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．

图3-8

13．在机械效率的有关计算中，如果用W总=F·S计算总功，F表示＿＿＿＿＿，s表示＿＿＿＿＿＿＿；图3-5中用W有用=G·h来计算有用功时，G表示＿＿＿＿，h表示＿＿＿＿＿＿；图3-6中用W有用=f·s’计算有用功时，f表示＿＿＿＿，s′表示＿＿＿＿＿＿＿＿。

这也说明克服摩擦做功不一定是额外功．

图3-7

14．提高机械效率的途径是：

有用功一定时，减少＿＿＿＿功；额外功一定时，增大＿＿＿＿功．

图3-5图3-6图3-7图3-8图3-9

15．用图3-7所示滑轮组把重240N的货物升高4m．若拉力大小为150N，则拉力所做的总功为＿＿＿J，有用功为＿＿＿J，此时滑轮组的机械效率为＿＿＿＿。

16．用一杠杆提升一桶水，工人用300N的向下的拉力拉了1.8m，水桶升高了0.6m．若杠杆的机械效率为80%，则水与桶的总重为＿＿＿＿N．

三、实验与探究题：

17．用如图3-8所示滑轮组拉起重200N的物体，

（l）若不计摩擦和滑轮重，则拉力为＿＿＿＿N，机械效率为＿＿＿；

（2）若不计摩擦，每个滑轮重20N，则拉力为＿＿＿N，机械效率为＿＿＿；

（3）若实际所用拉力为100N，把物体提高2m，则有用功为＿＿＿J，总功为＿＿＿J，额外功为＿＿＿J，机械效率为＿＿＿．（选填“增大”、‘减少”或“不变”）

18．测定滑轮组的机械效率，除了需要动滑轮、定滑轮、铁架台和钩码外，还需要＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。

（1）测机械效率依据的公式是＿＿＿＿＿＿。

（2）填写实验记录表格中缺少的数据。

钩码重

（N）

拉绳子力

（N）

钩码上升高度（m）

绳子自由端移动距离（m）

有用功

（J）

总功

（J）

机械效率

8.4

4

0.1

0.3

（3）提升相同的砝码时，若增加动滑轮的个数，机械效率将＿＿＿＿。

（选填“增大”，“不变”，“减小”）

五、计算与应用题：

19．工人利用图3-9所示的滑轮组提升重物，设绳和滑轮轴处的摩擦不计．

（1）若用250N的拉力将重400N的物体匀速提起，滑轮组的机械效率多大？

（2）仍用此滑轮组，将重1000N的物体匀速提高5m，拉力所做的功是多少？

20．用如图3-10所示滑轮组（绳重及摩擦不计），把重为600N的物体匀这提高2m的过程中拉力F1做的功为1440J．若用此滑轮组以3m／s的速度匀速提高重为1200N的物体，这时拉力为F2．求：

（1）拉力F2的功率为多少？

（2）用这个滑轮组提升600N重物和1200N重物两种情况下，机械效率之比为多少

图3-10

拓展升级版

【拓展训练】

一、选择题：

1．如图3-11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；用乙滑轮所做的总动为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则（）

A．W1=W2η1=η2B．W1=W2η1＜η2

C．W1＜W2η1＞η2D．W1＞W2η1＜η2

2．在图3-12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（）

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5ND．该装置中动滑轮重为10N

3．两名运动员，甲比乙高，如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等，则（）

A．甲做功较多，功率较大B．甲做功较多，功率较小

C．甲做功较多，甲、乙功率相等D．甲、乙做功相等，乙的功率较大

图3-11图3-12图3-13图3-14

4．某人用如图3-13所示的滑轮组匀速提起260N的物体，所用的力为100N，物体提高1m。

则下列说法中正确的是（）

A．拉力做的有用功是100JB．拉力做的总功是260J

C．滑轮组的机械效率是65%D．物体上升过程中动能转化为势能

5．用甲、乙不同的两个斜面将等重的物体匀速拉上同一高度，已知甲、乙斜面长度之比为5：

3，η甲：

η乙=3：

4，则拉力之比F甲：

F乙为（B）

A．5：

4B．4：

5C．20：

9D．9：

20

6．如图3-14所示，在相同的时间内，用相同的力F将相同重的物体G提升相同的高度，两种机械中，力做功的功率与机械效率的比较是（）

A．η1>η2P1>P2B．η1>η2P1=P2

C．η1<η2P1

7．一台水泵每分钟可把把4.8吨的水扬高10米，若水泵效率为80%，带动水泵的电动机效率为85%，则电动机与水泵的配套功率应为（）

A．8千瓦B．12千瓦C．10千瓦D．6千瓦

8．用滑轮组提升重物，下列哪种方法可以提高滑轮组的机械效率？

（）

A．改变绳的绕法。

B．增加重物的提升高度。

C．减少重物的提升高度。

D．增加重物的自重。

9．一个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较。

（）

A．做的有用功减少了B．总功不变，有用功增加了

C．总功不变．额外功减少了D．有用功不变，总功减少了

10．用沿斜面方向的力F，作用在重为G的物体上，使物体在斜面上移动s后，升高到h处，则斜面的机械效率应为（B）

A．η=×100%B．η=×100%

C．η=×100%D．η=×100%

二、填空题：

11．用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升重物时，人对绳的拉力为70N．每个滑轮重为10N．则至少可匀速提＿＿＿N的重物，至多可匀速提起＿＿＿N的重物．机械效率最大可达＿＿＿。

（不计绳重和摩擦）

12．如图3-15所示，人利用滑轮组匀速提升重960N的重物，所用拉力为600N，物体升高1m；若动滑轮的重为40N，不计绳重和摩擦，则人做的总功为____J，人做的额外功为________J，滑轮组的机械效率为____________。

图3-15

13．用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600N的货物抬高30㎝，

手向下压杠杆的力是250N，手下降的高度是㎝，人做的总功是，有用功是，这根杠杆的机械效率是