专题07 押选择题(第9题)—机械效率-备战2024年中考物理临考题号押题(湖南通用)
展开《机械效率》是《简单机械》中主要的内容,也是进一步认识简单机械的重要内容,通过对机械效率的理解加深对人类使用的工具发展历程。课标要求:(1)知道机械效率;(2)了解提高机械效率的意义和途径;(3)测量某种简单机械的机械效率。
机械效率考题的主要命题点有:认识有用功、额外功和总功;机械效率的概念及影响机械效率的因素;机械效率的简单计算;常用简单机械的机械效率等。
一、有用功、额外功和总功
1.有用功、额外功和总功
(1)有用功:完成某项工作必须要做的功,叫做有用功,用W有表示。
(2)额外功:不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功,这部分功叫做额外功,用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。
(3)总功:有用功与额外功之和是总共做的功,叫做总功,用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。
(4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。
2.三种简单机械的有用功、额外功和总功
二、机械效率
1.使用机械时额外功不可避免
使用机械做功时,额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的,它白白浪费能量,因此使用不同机械来对物体做功时,人们总是希望额外功越少越好,或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能,在物理学中用机械效率来表示这一性能。
2.机械效率
3.功、功率和机械效率的比较
4.机械效率的计算
机械效率的表达式为,三种简单机械的机械效率总结如下:
1.(2023·衡阳)用如图所示的电动起重机将6000N的重物匀速提升了4m,电动机的功率为5000W,此过程用时10s。下列说法正确的是( )。
A. 起重机对重物做的有用功是
B. 起重机的电动机做的总功是
C. 起重机的机械效率是48%
D. 若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变小
【答案】C。
【解析】A.起重机对重物做的有用功W有=Gh=6000N×4m=2.4×104J,故A错误;
B.起重机的电动机做的总功W总=Pt=5000W×10s=5×104J,故B错误;
C.起重机的机械效率,故C正确;
D.提升同一物体时,减小动滑轮的重力,则所做的有用功相同,额外功减小,总功减小,由公式可知,滑轮组的机械效率变大,故D错误。故选C。
2.(2023·永州)如图所示,将一个重9.0N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为3.6N,在斜面上移动的距离s=1.2m,物体升高的高度h=0.3m,则( )。
A. 物体所受的摩擦力3.6NB. 物体克服重力做功4.32J
C. 拉力做功2.7JD. 斜面的机械效率62.5%
【答案】D。
【解析】ABC.克服物体重力做功即有用功为
拉力做的功即总功为
额外功为
由可得,摩擦力为
故ABC不符合题意;
D.根据可得,斜面的机械效率为
故D符合题意。故选D。
3.(2023·岳阳)小明学习了滑轮知识后,利用滑轮设计了一个升降装置,如图所示。在爸爸的帮助下,通过它把一个重为100N的物体从地面提升到9m高的阳台上,所用拉力F为60N,用时10s,关于提升过程描述正确的是( )。
A. 做的有用功为900JB. 拉力F做功的功率为54W
C. 机械效率为60%D. 用升降装置可以省功
【答案】A。
【解析】A.做的有用功为,故A正确;
B.物体的速度为
由图可知,动滑轮上的绳子根数为n=2,绳子的速度为
拉力F做功的功率为,故B错误;
C.机械效率为
故C错误;
D.使用任何机械都不可避免会有额外功,所以任何机械都不能省功,故D错误。
故选A。
4.(2023·常德)如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是( )。
A. F甲=200N,并向上移动4m B. F甲=100N,并向上移动2m
C. F乙=200N,并向上移动1m D. F乙=400N,并向上移动lm
【答案】D。
【解析】AB.不计绳重、轮重和摩擦,图甲是动滑轮,动滑轮不能改变力的方向,但是可以省一半的力,所以
拉力端移动的距离为s=2h=2×2m=4m,故AB错误;
CD.不计绳重、轮重和摩擦,图乙是动滑轮,拉力作用在动滑轮的轴上,拉力F乙=2G物=400N
拉力端移动的距离为
故C错误,D正确。故选D。
5.(2022·湖南衡阳)小芳用如图所示的滑轮组,在5s内将重为90N的物体匀速提升1m,拉力F为40N,不计轮重及摩擦,下列说法正确的是( )。
A. 滑轮组提升重物所做的有用功是40JB. 该滑轮组的机械效率是75%
C. 动滑轮的重力是50ND. 拉力的功率是24W
【答案】BD。
【解析】A.滑轮组提升重物所做的有用功W有用=Gh=90N×1m=90J
故A错误;
B.拉力所做的总功为W总=Fs=40N×1m×3=120J
滑轮组的机械效率为
故B正确;
C.动滑轮的重力G动=nF-G= 3×40N-90N=30N
故C错误;
D.拉力的功率
故D正确。故选BD。
6.(2022·湖南常德)如图所示,用两滑轮采用不同的绕绳方法,将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法中正确的是( )。
A. F1>F2,F1移动距离多B. F1<F2,F2移动距离多
C. F1所做的额外功多D. 两装置的机械效率相同
【答案】D。
【解析】AB.由图可知,左侧的滑轮组,n=2,则拉力为
F1移动距离为s1=2h
右侧的滑轮组,n=3,则拉力为
F2移动距离s2=3h
因此F1>F2,F2移动距离多,故AB错误;
C.不计绳重和摩擦,提动滑轮做的功为滑轮组的额外功,两个动滑轮相同,提升相同的高度,故两个滑轮组做的额外功相同,故C错误;
D.不计绳重和摩擦滑轮组的机械效率与所提物重和滑轮重有关,与绳子的绕法无关,在提升相同物体到相同的高度,所做的有用功与额外功相同,故两装置的机械效率相同,故D正确。故选D。
7.(2022·邵阳)如图所示,滑轮组下面悬挂一重为12N的物体,在竖直向上的拉力F的作用下,该物体在10s内被匀速提升了0.5m,拉力F的大小为5N。关于该滑轮组,下列计算结果正确的是( )。
A. 绳子自由端移动的距离是1mB. 有用功为0.6J
C. 总功为5JD. 该装置的机械效率为80%
【答案】D。
【解析】A.由图可知,承担物重的绳子段数为n=3,当物体上升0.5m时,绳子自由端移动的距离是
故A错误;
B.有用功为
故B错误;
C.拉力做的总功为
故C错误;
D.该装置的机械效率为,故D正确。故选D。
8.(2022·湖南岳阳)如图,用40N的拉力,在10s内将重100N的物体匀速提升3m,则该滑轮组( )。
A. 绳端移动的距离为6mB. 有用功为120J
C. 拉力做功的功率为36WD. 机械效率为80%
【答案】C。
【解析】A.将物体匀速提升3m,则绳端移动的距离为
故A不符合题意;
B.有用功为
故B不符合题意;
C.拉力做的功为总功,总功为
拉力做功的功率为
故C符合题意;
D.滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。故选C。
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1. (2024·常德市石门县新铺乡泉水教学点中考模拟预测)如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体。若拉力的大小为F,物体和地面之间的摩擦力大小为f,A点的拉力FA,则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( )。
A. B. C. D.
【答案】C。
【解析】由图可知,这个滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,承担摩擦力绳子段数n=2,根据滑轮组机械效率的计算公式,有η=×100%=×100%
而FA=f,因而有η=×100%。
故选C。
2.(2024·湖南湘潭·一模)用如图所示的滑轮组将重4.4N的物体A在5s内匀速提升10cm,绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示,不计绳重和摩擦。关于此过程,下列说法正确的是( )。
A.绳子自由端移动的速度是2cm/s
B.绳子自由端受到的拉力是2.1N
C.该滑轮组中动滑轮重3N
D.该滑轮组的机械效率约为66.7%
【答案】D。
【解析】A.一共有3段绳子分担动滑轮,绳子自由端的速度为
故A错误;
B.如图所示,分度值为0.2N,故读数为2.2N,故B错误;
C.该滑轮组中动滑轮重
故C错误;
D.该滑轮组的机械效率约为
故D正确。故选D。
3.(2024·湖南长沙·一模)如图所示,用滑轮组提升重900N的物体,使它在10s内匀速上升1m。已知所用的拉力F为400N,则在提升重物的过程中(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )。
A.拉力做功的功率为90WB.拉力在这10s内做的功为400J
C.动滑轮的重力为300ND.若用该滑轮组匀速提升更重的物体时,则绳子拉力会变大,但机械效率不变
【答案】C。
【解析】AB.由题意可知,承担物重的绳子段数n为3,则拉力做功
所以,拉力做功的功率
故AB错误;
C.动滑轮的重力
故C正确;
D.该滑轮组的机械效率
若用该滑轮组匀速提升更重的物体时,则绳子拉力会变大,机械效率也会变大,故D错误。
故选C。
4.(2024·湖南岳阳·模拟预测)如图所示某滑轮组,工人用250N的力将重为400N的物体提高2m,则此过程中,工人所做的有用功和机械效率分别是( )。
A.800J和80%B.500J和75%
C.800J和75%D.500J和80%
【答案】A。
【解析】工人所做的有用功为
由图知,由2段绳子吊着动滑轮,绳子自由端移动的距离为
工作做的总功为
滑轮组的机械效率为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.(2024·湖南衡阳·一模)如图所示,当水平拉力时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动.已知物体重为200N,所受地面的摩擦力约为80N,假如在5s时间内,物体水平移动了,不计绳和滑轮的自重,则在此过程中 。
A.拉力F做功为30JB.物体重力做功为120J
C.拉力F做功的功率为12WD.该装置的机械效率约为
【答案】C。
【解析】A.由题知,绳子的股数n=2,绳子自由端移动的距离等于物体移动距离的2倍,即
s=2×0.6m=1.2m
所以拉力F做功W=Fs=50N×1.2m=60J
故A错误;
B.由于物体水平移动,物体在重力的方向上没有通过距离,所以重力不做功,物体重力做功为0J,故B错误;
C.拉力F做功的功率P===12W
故C正确;
D.该装置的机械效率为:
故D错误。故选C。
6.(2024·岳阳市第十八中学中考模拟)如图所示某滑轮组,工人用250N的力将重为400N的物体提高2m,则此过程中,工人所做的有用功和机械效率分别是( )。
A.800J和80%B.500J和75%
C.800J和75%D.500J和80%
【答案】A。
【解析】工人所做的有用功为
由图知,由2段绳子吊着动滑轮,绳子自由端移动的距离为
工作做的总功为
滑轮组的机械效率为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
种类
杠杆
滑轮组
斜面
图示
有用功
W有=Gh
W有=Gh
W有=Gh
额外功
若不计摩擦:W额=G杆·h杆
若不计绳重及摩擦:W额=G动h
W额=fl
总功
W总=Fs
W总=Fs
W总=Fl
三者关系
W总=W有+W额
定义
物理学中,将有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示
公式
(机械效率是一个比值,它没有单位,通常用百分数表示)
物理意义
机械效率越高,做的有用功占总功的比例就越大
可变性
机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中,有用功不同,机械效率也会不同
特点
因为使用机械时,不可避免地要做额外功,故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1
注意
机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关
物理量
意义
定义
符号
公式
单位
说明
功
做功,即能量的转化
力与物体在力的方向上移动距离的乘积
W
W=Fs
J
(1)功率大小由功和时间共同决定,单独强调任何一方面都是错误的。
(2)功率和机械效率是两个不同的物理量,它们之间没有直接关系
功率
表示物体做功的快慢
功与做功时间之比
P
W
机械效率
反映机械做功性能的好坏
有用功与总功之比
η
无
装置图
计算公式
杠杆
滑轮组
竖直提升物体
(1)已知拉力、物重及绳子段数时:
(2)不计绳重及摩擦时:
水平匀速拉动物体
斜面
(1);(2)
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