2019中考物理二轮练习专项知识练习机械效率 13页

‎2019中考物理二轮练习专项知识练习-机械效率 一.教学内容： ‎ 机械效率 ‎【二】教学重点、难点：‎ ‎1. 知道有用功、额外功、总功的概念 ‎ 2. 知道机械效率的计算公式 ‎ 3. 知道如何提高滑轮组的机械效率。‎ ‎【三】主要知识点分析：‎ ‎1. 有用功：对人们有利用价值的功。如提升钩码是我们的目的，这时我们对钩码所做的功就是有用功。可以用W有用来表示 ‎2. 额外功：并非对我们有利用价值，但是我们却不得不做的功，就叫额外功。用W额外来表示。如在提升钩码时，我们可以用绳子，或者用动滑轮来拉，假设用动滑轮时，我们还要将动滑轮拉起，这是不得不做的功，却没有利用价值。再如吃中餐时，我们用筷子来夹取食物，而吃西餐时，我们用刀钗，我们的目的是取食物但却不得不对筷子和刀钗做功，这部分功就是额外功，而对食物所做的功就是有用功。‎ ‎3. 总功：外力对机械所做的功叫做总功。用W总表示。‎ 如图用动滑轮来提升钩码时，滑轮克服钩码的重力所做的功就是有用功，在这个时候我们有克服滑轮的重力，摩擦及绳子的重力，这部分功就是额外功；我们对绳子的拉力所做的功就是总功。可见这三者之间的关系是：W总＝W有用＋W额外 再比如用辘轳打水时，我们只希望水被提升，对水所做的功就是有用功，但是我们不得不对水桶做功，如图我们还要克服辘轳自身的摩擦力也要做功，这部分功就是额外功。而我们对辘轳的手柄所做的功就是总功。‎ ‎4. 机械效率：‎ A. 定义；物理学中，将有用功与总功的比值，叫做机械效率。‎ B. 物理意义：表示机械性能的好坏与优劣。‎ C. 公式：‎ D. 几点说明：〔1〕η是一个比值，没有单位。‎ ‎　　〔2〕η《1，即：使用任何机械都会有额外功，所以W有用一定小于W总 ‎　　〔3〕使用任何简单机械都不能省功。‎ ‎　　〔4〕如果用机械做功时，要消耗能源的话，那么η越大，完成相同的功需要的能源越少，而η越小，那么需要的能源越多。‎ E. 实验：探究滑轮组的机械效率 如下图的测滑轮组机械效率的实验中对于相同的滑轮组其使用情况不同，滑轮组的机械效率也不同，同样的重物用不同的滑轮组，效率不同。‎ 在不计绳子重及轮与轴间的摩擦时，额外功就仅是提升滑轮所做的功。根据公式＝‎ 从这个推导可以看出要增加滑轮组的机械效率，可以增加重物的重力。〔注意，增加物重不要说成是增加有用功，因为在物重不增加时，‎ 增加物体上升的距离也能增加有用功，但这时，滑轮组的机械效率却并不增加。‎ 这时拉力可以表示成 ‎【典型例题】‎ ‎ 例1. 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表，实验装置如下图。‎ ‎〔1〕通过分析表中数据可知实验1是用 图做的实验，实验2是用 图做的实验，并请将表中空白处填上恰当的数据；‎ ‎〔2〕通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 ；‎ ‎〔3〕比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组提升不同的重物，重物越重，滑轮组的机械效率越 。‎ 分析：在测定滑轮组机械效率的这个实验中，我们往往用滑轮组来提升钩码，来测定滑轮组的机械效率，滑轮组的装配往往不同，从而来比较不同滑轮组的机械效率和同一种滑轮组的不同使用情况下的机械效率。根据滑轮组的绕法与省力及费距离之间的关系，知对于甲图S＝3H，乙图S＝5H，根据这个知识来确定是哪一个滑轮组。并且由实验数据的分析比较我们可以看出在提升的重物相同的情况下，动滑轮越多越重，其机械效率越小。同一个滑轮组提升的重物不同，其机械效率也不同，提升的重物越重，机械效率越大。‎ 答案：‎ ‎〔1〕甲　　　　乙 ‎　　〔2〕越小　‎ ‎　　〔3〕大 说明：这类实验是学习机械效率的一个特别重要的一个实验，也是中考的热点，我们要解决的问题是：弄清滑轮组的省力，与费距离之间的关系，省力的一定费距离，由于存在着机械效率的问题，F＝其中，G应该包括物重和滑轮重绳子重，‎ 而做这个实验时，我们往往不去测量绳子重滑轮重，而只测重物的重力，所以这时的F＝就不好算了，但是绳子移动距离之间的关系却没有改变。从这个知识可以判断滑轮组的安装情况。并且通过计算我们还可以得出一个结论即：F＝，这里的G就是被提升的物体的重力。‎ 例2. 小周学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这一问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验〔如下图〕，并记录实验数据如下：‎ ‎〔1〕根据表中数据，可求出第三次实验的有用功为＿＿＿＿＿＿＿＿＿J， 总功为＿＿＿＿＿＿＿J，机械效率是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；‎ ‎〔2〕通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面的倾斜程度的关系是：斜面越陡，越＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；‎ ‎〔3〕通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是： 。‎ 分析：这个题目是考查对机械效率公式的理解及在测定其它机械效率时的应用，第〔1〕问中用W有用＝GH来求有用功，用W总＝FS来求总功不难求出机械效率。从数据中我们可知斜面越缓，越省力其机械效率越小，斜面越陡，越费力，其机械效率越大。因此我们可以得出的结论是：对于同一个斜面而言，提升同样的重物时，斜面越陡，机械效率越大。‎ 答案：〔1〕1. 25J　　　　　1. 55J　　　　81％‎ ‎〔2〕费力　‎ ‎　　〔3〕对于同一个斜面而言，提升同样的重物时，斜面越陡，机械效率越大。‎ 说明：斜面的问题是我们生活中一种比较常用的简单机械，关于同时此题中所涉及到的一些关于数据处理的方法，是我们经常用到的。也是我们在初中必需学会，必须掌握的一种基本技能。‎ 例3.用如下图装置提升重为900N的物体，加在绳自由端的拉力大小为400N时，恰好可以使物体匀速上升。求：‎ ‎〔1〕此时滑轮组的机械效率；‎ ‎〔2〕假设不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；‎ ‎〔3〕假设提升的重物再增加300N，此时滑轮组的机械效率又为多大？‎ ‎〔4〕在第⑶中，需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速提起？‎ 分析：在计算滑轮组的机械效率时，我们可以用公式：‎ 来进行计算，但是此题中没有告诉我们物体上升的距离，也没有告诉我们绳子自由端移动的距离，这里图中的信息就显得特别重要，即吊起动滑轮绳子的股数是3股即S＝3H，W有用＝GH，W总＝FS＝F3H，代入机械效率的公式可得：；又据W额外＝W总－W有用，而W额外＝G动滑轮H，可求出动滑轮的重；重物增加，有用功增加，机械效率增加可以用来计算其效率；这时的，用这两个式子中的任何一个都可以求出。‎ 答案：〔1〕＝‎ ‎〔2〕因为W额外＝W总－W有用＝FS－GH＝F3H－GH＝〔3F－G〕H 而W额外＝G动滑轮H＝〔3F－G〕H，故G动滑轮＝〔3F－G〕＝300N ‎〔3〕＝＝80％‎ ‎〔4〕得：F＝500N 说明：关于滑轮的机械效率的计算是这一部分的重点内容，也是难点和重要的考点，几乎所有的中考试卷中，都会涉及，因此，同学们要注意以下几点：‎ ‎〔1〕熟悉地记住公式。‎ ‎〔2〕用几分钟时间来推导公式的几种变形，然后记忆，一定要记住！‎ ‎〔3〕理解什么是有用功、总功、额外功，在用滑轮组时分析清楚，额外功除了克服动滑轮重外还是否有摩擦等。再如用如下图的滑轮组拉着一重为500N的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40N。‎ ‎〔1〕不计滑轮和绳子的重力以及摩擦，求物体A所受的摩擦力；‎ ‎〔2〕假设滑轮的机械效率为80％，求物体A所受的摩擦力。‎ 提示：〔1〕F＝〔2〕F＝‎ 例题4.一台抽水机输出功率是10KW，用它来抽水灌农田，1MIN内能把7×104N重的水抽到6M高的水渠里。求这段时间里抽水机所做的功和它的机械效率。‎ 分析：抽水机的作用是将水从较低处抽到较高处，这部分功对我们来说是有用的，故 W有用＝GH＝7×104N×6M＝4.2×105J，总功等于W＝PT＝10000W×60S＝6×105J。利用公式不难求出机械效率。‎ 答案：根据题意：抽水机所做的有用功为：W有用＝GH＝7×104N×6M＝4.2×105J 抽水机所做的总功为：W总＝PT＝10000W×60S＝6×105J 抽水机的机械效率为；＝70％。‎ 说明：机械效率问题是所有机械都有的一个比较实际的问题，对于动力设备如：电动机、汽油机、柴油机等机械也都要考虑它的机械效率。此题仅是就抽水机的效率进行考查。题目提供的输出功率，就是总功的功率，而有用功的计算，要用提升水时所做的功，用GH来计算，有时，题目会只提供水的体积，还要用M＝ρV，及G＝MG来计算。‎ ‎【模拟试题】〔答题时间：60分钟〕‎ ‎【一】选择题〔每题2分，共30分〕‎ ‎1.在“测定滑轮组机械效率”的实验中，如果用同一组滑轮组提升数目不等的钩码时，以下说法正确的选项是〔〕‎ A.钩码的个数越多，机械效率越低 B.钩码的个数越多，机械效率越高 C.机械效率的高低与钩码的个数无关 D.以上说法都不对 ‎2.在“测定滑轮组机械效率”的实验中，如果被提升的钩码数目相等，那么以下说法中正确的选项是〔〕‎ A.动滑轮的个数越多越费力，机械效率越高 B.动滑轮的个数越多越省力，机械效率越高 C.动滑轮的个数越多越省力，机械效率越低 D.动滑轮的个数越多越省力，机械效率与动滑轮的个数无关 ‎3.动滑轮下面挂一重物A，用力F向上拉，下面哪一条措施可以提高其机械效率？〔〕‎ A.增加重物A被提升的高度B.减小拉力F C.减小A的物重D.增大A的物重 ‎4.把一定滑轮改为动滑轮使用来提高重物，这样一定是〔〕‎ A.提高了它的机械效率B.降低了它的机械效率 C.它的机械效率肯定不变D.以上说法都不对 ‎5.在利用水桶从井中提水和捞掉到井里的水桶〔带了一些水〕两个事例中，关于有用功和额外功的说法正确的选项是〔〕‎ A.两种情况下对水做的功都是有用功 B.两种情况下对水桶做的功都是有用功 C.前者对水做的功是有用功，后者对水做的功是额外功 D.前者对水桶做的功是有用功，后者对水桶做的功是额外功 ‎6.使用机械效率越大的简单机械〔〕‎ A.越省力B.做功越快 C.做的有用功越多D.有用功在总功中占的比例越大 ‎7.以下关于机械效率的说法中，正确的选项是〔〕‎ A.做功多的机械，机械效率高 B.做功快的机械，机械效率高 C.做的有用功越多的机械，机械效率高 D.使用任何机械，它的机械效率都要小于1‎ ‎8.甲、乙两机械的效率分别是η甲＝70％、η乙＝50％，那么〔〕‎ A.使用甲机械省力 B.使用甲机械做功快 C.在相同时间内，使用甲机械完成的功多 D.乙机械的额外功在总功中占的比例大 ‎9.以下关于功、功率、机械效率关系的说法中正确的选项是〔〕‎ A.功率大的机器，做的总功就多 B.功率大的机器，机械效率就高 C.机械效率越大的机器，完成的有用功就越多 D.额外功与总功的比值越大，机械效率就越高 ‎10.如下图，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10S内匀速上升了LM，拉绳子的力F为500N，那么提升重物的过程中〔〕‎ A.绳子自由端被拉下3M B.做的有用功是800J D.拉力F的功率是80W D.滑轮组的机械效率是60％‎ ‎11.同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了以下假设：①滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；②滑轮组机械效率高低可能与物体重有关；③滑轮组机械效率高低可能与物体被提升高度有关；④滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。然后一位同学设计了如下图的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，那么该实验验证的假设是〔〕‎ A.①B.②C.③D.④‎ ‎12.关于机械效率的说法中正确的选项是〔〕‎ A.机械效率越高，所做的有用功越多 B.总功少的机械，效率越高 C.额外功少的机械，机械效率高。‎ D.总功一定时，有用功多的机械效率高 ‎13.甲机械的效率比乙机械的效率高，这说明〔〕‎ A.甲的有用功比乙多 B.甲的总功比乙的总功少 C.做相同的总功，甲的有用功比乙的有用功少 D.做相同的总功，甲的有用功比乙的有用功多 ‎14.利用动滑轮、定滑轮、滑轮组来分别提升同一重物时，在不考虑摩擦阻力的情况下，机械效率最高的是〔〕‎ A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.都一样 ‎15.用滑轮组来提升400N的重物时，所用的拉力为100N，假设滑轮组的机械效率是80％，那么承担重物和动滑轮的绳子总股数是〔不计摩擦和绳子重〕〔〕‎ A.4股B.5股C.3股D.6股 ‎【二】填空题〔每空2分〕‎ ‎1.某滑轮组的机械效率是60％，其含义是：。‎ ‎2.从深为5M的井中直接将一桶水提出井口，桶重20N，桶中水重80N。假设此人的目的是为了提水，那么机械效率为，假设此人的目的是为了捞桶，那么机械效率为。‎ ‎3.在物理学中，将，叫做机械效率，用字母表示，计算公式是：。‎ ‎4.如图物体G在拉力F的作用下作匀速直线运动，拉力所做的功是600J，物体向左移动了2M，滑轮组的机械效率是80％，那么额外功是J，拉力F是N，物体所受到的摩擦力是N。‎ ‎5.如图，用1.2N的力沿竖直方向将重为2N的物体匀速拉起，物体上升0.1M所用的时间为4S。那么此过程中拉力的功率是W，动滑轮的机械效率是。将重物由2N不断增加，假设滑轮组还能正常工作，此过程中，它的机械效率范围是。‎ ‎6.用一个定滑轮把重为200N的物体提高了6M，所用的拉力是250N，那么 这个定滑轮的机械效率是。‎ ‎【三】实验与探究〔每题4分共20分〕‎ ‎1.如下图为斜面长1M，高0.3M的斜面，现将重12N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4N。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力做了多少额外功？‎ ‎〔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〔填字母〕可以达到目的；理由是：。‎ ‎2.在做“测定滑轮组机械效率”的实验中，给出了以下器材：①铁架台、②钩码、③天平、④定滑轮和动滑轮各假设干、⑤长约2M的细绳〔如下图〕。‎ ‎〔1〕以上器材中属多余的是〔填序号〕，所缺少的器材是和；‎ ‎〔2〕实验时需测量的物理量有、、、；‎ ‎〔3〕实验过程中，在测量拉力时，弹簧测力计应沿方向作运动；‎ ‎〔4〕该实验中，影响滑轮组机械效率的主要因素是和。‎ ‎3.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组做实验，测得实验数据如下表所示：‎ ‎〔1〕滑轮组至少由个滑轮组成，表中的η1＝；‎ ‎〔2〕由实验数据和计算结果分析可以看出：用同一个滑轮组，，滑轮组机械效率就越高；‎ ‎〔3〕假设不计摩擦力，上述实验中钩码提升高度相同，那么额外功W1W2〔填》、《或＝＝。‎ ‎4.如下图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。‎ ‎〔1〕实验时要竖直向上拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为N，假设钩码上升的高度为8CM，那么弹簧测力计向上移动CM，该滑轮组的机械效率为；‎ ‎〔2〕假设仅增加钩码的个数，该滑轮组机械效率将。〔选填：“增大”、“减小”或 ‎“不变”〕‎ ‎5.在探究“斜面机械效率”实验中，小明同学提出：“机械效率越高的斜面是否越省力”？针对这个问题，他选用了弹簧测力计、长木板、垫木、小车和刻度尺，做了如下的实验：‎ 步骤1：用弹簧测力计测出小车的重力G；‎ 步骤2：用木板和垫木做成斜面，把小车匀速拉上斜面〔如下图〕，测出拉力F；‎ 步骤3：分别测出斜面的长S和斜面的高H；‎ 步骤4：改变斜面的倾斜程度，重复步骤2、3实验。数据记录如下表：‎ ‎〔1〕根据记录的数据，将表格补充完整；‎ ‎〔2〕分析表格中所有数据，可以得到，越省力的斜面其机械效率越。‎ ‎〔3〕完成上述实验后，小丽同学提出“斜面的倾斜程度相同时，表面越光滑的斜面，机械效率是否越高”。针对这个问题，本实验要探究的是与的关系，实验中要保持小车重以及等不变，改变。‎ ‎〔4〕提高斜面的机械效率的办法有和等。‎ ‎【四】计算题〔第1、4题每题6分，第2、3题每题7分共26分〕‎ ‎1.用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G〔如下图〕，物重G＝600N，拉力F＝250N。‎ ‎〔1〕求重物升高0.5M时，拉力所做的有用功、额外功及机械效率。‎ ‎〔2〕假设不计绳重和摩擦力，求动滑轮的重。‎ ‎2.用如下图的滑轮组提升重物A，假设A重6×104N，滑轮组的机械效率为80％，拉力F的功率为2.5KW，要把A匀速提高1M。求：‎ ‎〔1〕拉力F的大小；‎ ‎〔2〕所花的时间；‎ ‎〔3〕做的额外功。‎ ‎3.利用如下图的一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，把重150N的物体匀速提高2M，滑轮组的机械效率是60％，求：有用功、所用向下的拉力以及动滑轮的重〔绳重、摩擦均不计〕。‎ ‎4.如下图，工人用240N的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸，用10MIN将绳子拉下60M，小船重1.8×104N，小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍。求：‎ ‎〔1〕工人拉绳时的功率；‎ ‎〔2〕此装置的机械效率。‎ ‎【试题答案】‎ ‎【一】选择题〔每题2分，共30分〕‎ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15‎ 答案 B C D B C D D D D B B D D A B ‎【二】填空题〔每空2分〕‎ ‎1.有用功占总功的比值是60％‎ ‎2.80％20％‎ ‎3.有用功与总功的比值 ‎4.120200240‎ ‎5.0.0683.3％83.3％≤η《100％‎ ‎6.83.3％‎ ‎【三】实验与探究〔每题4分共20分〕‎ ‎1.〔1〕＝90％‎ ‎〔2〕W额外＝W总－W有用＝4N×1M－12N×0.3M＝0.4J ‎〔3〕C光滑的斜面的摩擦力小，额外功就减小 ‎2.〔1〕③弹簧测力计刻度尺 ‎〔2〕物重G拉力F物体上升的高度H绳子自由端移动的距离S ‎〔3〕竖直向上匀速直线 ‎〔4〕物重滑轮重 ‎3.〔1〕480％‎ ‎〔2〕提升的重物越重 ‎〔3〕《‎ ‎4.〔1〕匀速2.42483.3％‎ ‎〔2〕增大 ‎5.〔1〕75％〔2〕小 ‎〔3〕斜面的光滑程度机械效率斜面的长度和高度表面的光滑程度 ‎〔4〕减小斜面的长度使斜面更光滑 ‎【四】计算题〔第1第4题每题6分，第2、3题每题7分共26分〕‎ ‎1.〔1〕W有用＝GH＝600N×0.5M＝300J W总功＝FS＝250N×1.5M＝375J W额外＝W总功－W有用＝375J－300J＝75J ‎＝80％‎ ‎〔2〕W额外＝G动H得出G动＝＝150N ‎2.〔1〕F＝＝25000N ‎〔2〕T＝＝10S ‎〔3〕＝12000J ‎3.W有用＝GH＝300J F＝＝125N〔应该用2股绳子吊起动滑轮才能符合题意〕‎ F＝那么G动＝NF－G＝100N ‎4.〔1〕P＝＝24W ‎〔2〕＝75％‎ ‎【励志故事】‎ 果断 有一个6岁的小男孩，一天在外面玩耍时，发现了一个鸟巢被风从树上吹掉在地，从里面滚出了一个嗷嗷待哺的小麻雀。小男孩决定把它带回家喂养。‎ 当他托着鸟巢走到家门口的时候，他突然想起妈妈不允许他在家里养小动物。于是，他轻轻地把小麻雀放在门口，急忙走进屋去请求妈妈。在他的哀求下妈妈终于破例答应了。‎ 小男孩兴奋地跑到门口，不料小麻雀已经不见了，他看见一只黑猫正在意犹未尽舔着嘴巴。小男孩为此伤心了很久。但从此他也记住了一个教训：只要是自己认定的事情，决不可优柔寡断。这个小男孩长大后成就了一番事业，他就是华裔电脑名人—王安博士。‎