第3章能量的轉化與守恒第4節簡單機械上冊第4課時機械效率A.做功越多,機械效率越高B.做功的功率越大,機械效率越高C.延長工作時間,可提高機械效率D.能量利用率越高,機械效率越高1.(學科素養·科學觀念)(2024浙江溫嶺三中期中改編)“建設美麗城市,優化市內交通”,臺州市在建設輕軌S1號線時使用了大型機械——盾構機。如圖是輕軌建設施工挖隧道的盾構機正面,下列關于工作中的盾構機說法正確的是(S9103001)

(

)

D解析機械效率與做功的多少、做功的時間、做功的功率

無關,它表示機械對能量的利用率,故選D。2.(學科素養·科學觀念)如圖所示的甲、乙兩套裝置,每個滑輪的質量均相等且繩重和摩擦不計。用它們分別將重力為200N和100N的重物勻速提升相同高度,若拉力均豎直向上,兩裝置中,相同的是(S9103001)

(

)A.拉力B.有用功C.額外功D.機械效率C解析甲裝置中F1=

G總=

(200N+G輪),乙裝置中F2=

G總'=

(100N+G輪),所以兩拉力不相等,A錯;W有用=G物h,被提升的物

體重力不相等,提升的高度相等,故兩裝置所做的有用功不相

等,B錯;兩裝置所做的額外功都是克服動滑輪重做的功,動滑

輪重相等,提升高度相等,故兩裝置所做的額外功相等,C對;η

=

×100%,有用功不等,兩裝置所做的額外功相等,根據計算式可知機械效率一定不相等,D錯。故選C。3.(學科素養·科學觀念)(2022甘肅蘭州中考)如圖所示,斜面長10m,高4m。用平行于斜面F=50N的拉力,將重100N的物體,從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過程中,下列說法正確的是

(

)A.利用此裝置既可以省力,也可以省功B.物體受到的摩擦力為50NC.對物體所做的有用功為500JD.該斜面的機械效率為80%D解析使用任何機械都不能省功,故A錯;使用斜面時:W有用=Gh=100N×4m=400J,W總=Fs=50N×10m=500J,η=

×100%=

×100%=80%,W額外=W總-W有用=100J,f=

=

=10N,故B、C錯,D對。故選D。4.(學科素養·科學觀念)(2023浙江杭州上城開元中學期中)如圖所示,把同一物體分別沿斜面BA和CA拉到頂端A,若沿斜面的拉力F1=F2,則斜面兩邊的機械效率ηB、ηC的大小關系是(S9103001)(

)

CA.ηB<ηC

B.ηB=ηCC.ηB>ηC

D.不能確定解析同一物體升高的高度相同,根據公式W=Gh可知有用

功相同;因為CA>BA且拉力相同,根據公式W=Fs可知F2做的

功大;因為η=

×100%,所以有用功相同時總功越大,機械效率越低,即ηB>ηC,故選C。5.(學科素養·科學觀念)(2024浙江杭州郁達夫中學段考)如圖所示,

(填“A”或“B”)是動滑輪。若小宛用10N的力提升重為16N的物體,使物體在6s內提升3m。若不計繩重和摩擦,則動滑輪的重力為

N,機械效率為

。若他想用該滑輪組提高機械效率,可以采取什么措施?

。A

4

80%增加物體重力(或減小A的重力)解析由圖可知,A滑輪的軸隨鉤碼一起移動屬于動滑輪,B

屬于定滑輪;由圖可知,n=2,若不計繩重和摩擦,動滑輪的重力

為:G動=nF-G物=2×10N-16N=4N;該滑輪組的機械效率為η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%=80%;提高該滑輪組機械效率的方法:減輕動滑輪重,或增加被提升的物體重力。6.(2022黑龍江哈爾濱中考,11,★★☆)如圖所示,用一個動滑輪把重100N的沙袋從地面勻速提到6m高的樓上,所用拉力60N(繩重和摩擦不計),下列說法正確的是

(

)A.動滑輪重40NB.繩子自由端通過的距離為12mC.拉力做的有用功為720JD.動滑輪的機械效率為8.3%B能力提升全練解析由圖知,n=2,因為不計繩重和摩擦,F=

(G+G動),所以動滑輪的重力:G動=2F-G=2×60N-100N=20N,A錯;由圖可知n=2,繩子自由端移動的距離s=nh=2×6m=12m,B正確;拉力做的有用功:W有用=Gh=100N×6m=600J,C錯;η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%=83.3%,D錯;故選B。7.(學科素養·科學思維)(2024浙江杭州郁達夫中學段考,15,★★☆)如圖所示,將重為100N的物體勻速從斜面的底端拉到頂端。已知斜面長5m,高2m,拉力F=50N,則該裝置的機械效率為

(

)AA.40%B.50%C.80%D.100%解析拉力做的有用功為W有用=Gh=100N×2m=200J;斜面上裝一個動滑輪,斜面的長是5m,所以繩子自由端移動的距離為s=nl=2×5m=10m,拉力做的總功為W總=Fs=50N×10m=500J;則機械效率為η=

×100%=

×100%=40%。故選A。8.(學科素養·科學思維)(2024浙江杭州翠苑中學期中,16,★★★)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物體M,已知被提升物體M質量為76kg,M的體積為3×10-3m3,在物體M上升但未露出水面的過程中,繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升了10m的高度,此過程中,拉力F做的功W隨時間t的變化圖像如圖乙所示,不計繩重和摩擦(g取10N/kg)。下面分析不正確的是(

)

A.此過程中,繩子自由端的拉力F大小為400NB.動滑輪重力為70NC.此過程中,動滑輪下端掛鉤上繩子的拉力為730ND.此過程中,該滑輪組提升貨物的機械效率為95%答案

D解析物體M受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×

3×10-3m3=30N,則動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力:F拉=G-F浮=

760N-30N=730N;由乙圖可知,繩子自由端拉力F的功率P=

=

=400W,所以F=

=

=400N,G動=2F-F拉=2×400N-730N=70N,η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%=91.25%,A、B、C選項說法正確,D選項說法錯。故選D。9.(學科素養·科學思維)(2024浙江杭州余杭聯盟學校月考,21,

★★☆)如圖甲所示,小科分別將A、B兩個完全相同的物體,

沿左右兩邊斜面拉到頂端,做功情況如圖乙所示。(S910300

1)(1)小科對B做的額外功是

焦;0.5

(2)

(填“左”或“右”)側斜面的機械效率更高。右解析

(1)由題知,A、B是完全相同的物體,上升的高度相同,

由W有用=Gh可知,拉力做的有用功相同,從乙圖可知,對A做的

有用功W有用=W總A-W額外A=3J-1J=2J,故小科對B做的額外功為

=

-W有用=2.5J-2J=0.5J;(2)由題可知ηB=

×100%=

×100%=80%,ηA=

×100%=

×100%=66.7%,所以右側斜面的機械效率更高。10.(學科素養·探究實踐)(2024浙江杭州翠苑中學期中)為了研究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系,曉龍同學利用長木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊、小車等器材設計了如圖所示的實驗裝置,并進行了實驗。

素養探究全練實驗次數斜面傾斜程度小車重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長度s/m機械效率1較緩30.21.6137.5%2較陡30.31.81

3最陡30.42.0160%實驗測量的數據如表:請你根據表中的數據解答下列問題:(1)在第2次實驗中,物體受到的摩擦力f

=

。(2)斜面的機械效率與斜面傾斜程度間的關系是

。(3)斜面的機械效率還可能與

有關。斜面的粗糙程度(斜面材料)斜面傾斜程度越大,斜面的機械效率越高(斜面越陡,斜面的機械效率越高)

0.9N解析

(1)在第2次實驗中的有用功為W有用=Gh=3N×0.3m=0.9J,總功為W總=Fs=1.8N×1m=1.8J,克服