专题三  有关机械效率计算专题

二、知识储备:

1.对于简单机械来说,提升重物时,克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械效率的计算公式可写作η=_____________.

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2、在力学中,功包含两个必要的因素分别是               ,计算功的公式W=   。克服重力做功的公式为W=      ,克服阻力做功的公式为W=    

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3、计算机械效率的公式是        

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三、典例解析:

1、简单的有关滑轮组的机械效率的计算

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例1:用如图1所示滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m,拉力所做的功为2×103J,所用的时间为20s。求:

(1)有用功;(2)拉力的功率;(3)该滑轮组的机械效率。

 

 

 

 

 

 

 

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跟踪练习:1、如图1是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形,重物的质量为200g,每个滑轮的质量都为50g,不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦,使用滑轮组使钩码匀速直线上升10┩,则人的拉力大小为        N,有用功为        J,额外功为        J,机械效率为       

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2、用如下图所示的滑轮组吊起重物,不计绳重和摩擦。

(1)当物重为150N时,绳端所用的拉力是60N,此时滑轮组的机械效率是多少?

(2)当所吊重物为300N时,10s内重物被匀速提高2m时,绳端拉力做功的功率是多少?

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2、有关斜面的机械效率的计算

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例题:如图所示。斜面长1m,搞0.2m.;将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端,需要用平行于斜面的力2.5N,那么:

(1)斜面的机械效率是多少?

(2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?

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(3)为了提高该斜面的机械效率,同学们提出了一些建议:

A、以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端

B、以较慢的速度将重物匀速拉到斜面顶端

C、改用光滑的、板长和高度均不变的斜面

其中建议____________(填番号)可以达到目的;理由是:______________________

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跟踪练习:1、如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉至顶端。已知斜面的长是5m,高是2m,拉力F=50N,则该装置的机械效率为(  )

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 2、如图所示,将体积为2.0×10-3m3的木块,沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4N,松木沿斜面移动1m,上升的高度为30cm。求:

(1)松木块的重力。

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(2)斜面的机械效率。(g=10N/kg,ρ木=0.5×103kg/m3

 

 

 

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3、关于机械效率的综合计算

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例3.一质量为6kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m,但石块没有露出水面,如图所示,已知绳的自由端拉力为25N,求石块在上升过程中:

(1)石块受到的浮力为多少?

(2)绳的自由端拉力做功为多少?

(3)动滑轮的机械效率为多少? (ρ=3×103kg/m3,g=10N/kg)

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达标测试

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1、如图3所示,物重G为600N,用滑轮组将重物匀速提升5m,所用的拉力F为250N,滑轮组的机械效率为_____________;若不计摩擦,被提升的物重增加时,滑轮组的机械效率将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

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2、一人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上。如图5,汽车车厢高度h=1.5m,斜面长度s=3m,现用力F沿斜面把重箩筐G=1800N的重物匀速拉到车上。若不计摩擦,拉力F为______N;若实际拉力F’=1200N,则该斜面的机械效率是_______%。

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3、如图6所示,用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动,物体A重为20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力为2.5N,则在2s内拉力做的功是_______,滑轮的机械效率是______(不计滑轮重力)

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4、下列关于功率和机械效率的说法中,正确的是(   )

A.功率大的机械,做功一定多      B.做功快的机械,功率一定大

C.效率高的机械,功率一定大      D.做功多的机械,效率一定高

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5、关于机械效率,下列说法正确的是(    )

A.有用功越大,机械的机械效率就越高    B.额外功越大,机械的机械效率就越低

C.总功越大,机械的机械效率就越低

D.有用功与总功的比值越大,机械的机械效率就越高

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6、甲乙两机械,甲的机械效率是70%、乙的机械效率是50%,下列说法中正确的是:

A、使用甲机械做功省力            B、甲机械做功快

C、相同时间内,甲机械完成的功多  D、乙机械的额外功在总功中占的比例大。

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7、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好如图8所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。

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(1)小红____________向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如下表:

钩码重(N)

弹簧测力计提升的高度(m)

有用功(J)

总功(J)

机械效率

2

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0.4

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0.2

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0.2

100%

(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮助找出原因________________________

(3)该滑轮组的机械效率实际为_____

(4)若提升的钩码重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将_______(选填变大、变小、不变)

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8、如图9所示,物体重180N,动滑轮重20N,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下,物体正以0.1m/s的速度匀速上升.求:

(1)拉力F;(2)拉力做功的功率;(3)动滑轮的机械效率.

 

 

 

 

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9、如图10所示,建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物,货物重 103N,电动机的额定电流为 4A,电阻为20Ω;电动机正常工作时,作用在绳子上的拉力为500N,l分钟内将货物匀速提升了6m。求:(1)滑轮组的机械效率是多少?(2)电动机的额定功率是多少?

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10、某人在河岸上,借助岸边的大树,利用滑轮组通过拉绳使停泊在水中的船匀速靠岸.已知滑轮组是由一个定滑轮和两个动滑轮组成的(滑轮和拉绳自重不计),船的总质量为7.92×103kg,船匀速移动时受到水的阻力是船重的0.01倍,船受到滑轮组的拉力与人拉绳子的力始终水平,若人的拉力是220N,船靠岸的速度是0.3m/S,(g=10N/kg)求:

(1)滑轮组的机械效率.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案

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跟踪练习:一、1、0.5N,0.1J,0.05J,66.7%

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              2、(1)83.3% (2)66

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          二、1、40% 2、(1)10 (2)75%

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          三、1、1:5  2、(1)20N,(2)50J (3)80%

达标测试:

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1.80%,变大 2。10,5 3。80%,300J 4。900N,75% 5。5J,80% 6。B 7。D 8。D 9。B 10。(1)匀速竖直(2)弹簧测力计提升的高度应是0.5m(3)80%(4)变大

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11.(1)100N(2)20W(3)90%

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12.(1)66.7%,(2)470W(电动机消耗的电能是所做的机械能和产生的热能的和)

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13.(1)3×104N,最近(根据杠杆的平衡条件)(2)7×104J,50%

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14.7×104Pa,72000J

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15.(1)90%,(2)264W(据推导公式P=Fv计算)

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16.(1)60%,(2)1500W

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17.

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