2022学年九年级物理抢分秘籍：机械效率（解析版）

1、外装订线内装订线学校:_姓名：_班级：_考号：_2022学年九年级物理抢分秘籍：机械效率（解析版）抢分点1.机械效率 （1）有用功：为达目的，不得不做的功。一般用符号W有表示。（2）总功：动力所做的功。一般用符号W总表示。（3）额外功：对机械所做的功。一般用符号W额表示。（4）三种功之间的关系：W有+ W额=W总 （5）机械效率：有用功与总功的比值。通常用百分数表示。公式表示为：= W有W总 100%。（6）因为使用任何机械做功，都必须要对机械本身做额外功，所以W有始终比W总小，所以一定小于100%。例题精选某机械的机械效率为60%，它所做的额外功是30J，则它完成的总功是_ J，有用功是_J

2、。【答案】75 45【解析】由= W有W总 100% = W有W有+W额 100%可得：60% = W有W有+30J 100%，解得W有=45J。W总=W有+W额=45J+30J=75J。【提分秘诀】灵和运用有用功、额外功、总功这三者之间的关系式W有+ W额=W总进行变式。抢分秘练1.用水桶从井中提水的时候，如果桶重10N，水重90N，井深10m，将水提至井口时，所做的有用功等于_J，额外功等于_J，总功等于_J，机械效率等于 。如果其他条件不变，而目的是从井里捞桶，那么将桶提井口时，所做的有用功等于_J，额外功等于_J，总功等于_J。机械效率为 。【答案】900 100 1000 90% 1

3、00 900 1000 10%【解析】用水桶从井中提水的时候，要将水提至井口时，对水做的功是有用功：W有=G水h=90N10m=900J；对铜做的功是额外功：W额=G桶h=10N10m=100J；总功：W总= W有+W额=900J+100J=1000J;机械效率：= W有W总 100% = 900J1000J 100% =90%。若目的是从井里捞桶，那么将桶提井口时，那么对通做的功为有用功：W有=G桶h=10N10m=100J；对水做的功为额外功功：W额=G水h=90N10m=900J；总功不变；机械效率：= W有W总 100% = 100J1000J 100% =10%。2.甲、乙两台机械，

4、甲的机械效率是80%，乙的机械效率是60%，若提起相同的重物到同一高度，则（ ）A使用甲机械做功省力 B使用甲机械做功多C使用甲机械做的额外功少 D以上说法都不对【答案】C【解析】AB机械效率的高低与有用功在总功中的比值大小有关，比值越大，机械效率越高，与机械是否省力，做功的多少无关，AB错。CD. 提起相同的重物到同一高度，所做的有用功一样，由由= W有W总 100% = W有W有+W额 100%可知：当W有相同时，值越大，W额越小，即做的额外功越少，C正确,D错。选C。3.两台机械完成的有用功之比W1:W24:7，它们的机械效率分别为160，275，则两台机械所做总功之比为（ ）A5:7

5、B7:5 C16:35 D35:16【答案】A【解析】由= W有W总 100%可得：W总= W有 。所以W总1W总2 = W有11 2W有2 = 47 75%60% = 5:7。选A。抢分点2.滑轮组竖直提升物体时的机械效率计算（1）有用功是克服物体重力做功，即：W有=G物h（G物-所提升物体的重力；h-物体竖直上升的高度，单位：m）（2）总功是动力F做的功，即：W总=FS=Fnh（n-绳子绕过动滑轮的股数）（3）机械效率：= W有W总 100% = G物hFS 100%= G物hFnh100%= G物nF100% = G物G物+G动100%（G动-动滑轮自身的重力）。例题精选（2020泰州市

6、）小明利用如图所示的滑轮组，将质量为90kg的物体在1min内匀速提升5m，竖直向上的拉力为360N。求：(1)物体的重力（g取10N/kg）；(2)小明拉力的功率？(3)滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。【答案】(1) 900N (2) 90W (3)83.3%【解析】(1)物体的重力是G=mg=90kg10N/kg=900N。(2)由图可知：承担物重的绳子段数n=3，物体匀速提升5m时，绳端移动的距离是:s=nh=35m=15m,小明拉力做功；W=FS=360N15m=5400J,小明拉力的功率:P= Wt = 5400J60s =90W。(3)有用功：W有=Gh=900N5m=450

7、0J，滑轮组的机械效率：= W有W总 100% = 4500J5400J 100% 83.3%。答：(1) 物体的重力是900N；(2) 小明拉力的功率90W；(3) 滑轮组的机械效率是83.3%。【提分秘诀】计算滑轮组的机械效率的问题，关键是灵和对机械效率公式结合滑轮组中力与距离的关系进行变形；分清距离和力是与哪一个相对应；数正确n值。抢分秘练 1.(2020广东14)如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m， 人需用的拉力为_N，绳子自由端移动的距离为_m，人所做的有用功为_J。【答案】 230 1 200【解析】由图可知：n

8、=2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力F= G+G动2 = 400N+60N2 = 230N。绳子自由端移动的距离s=2h=20.5m=1m。人所做的有用功为W有=Gh=400N0.5m=200J。2.（2020南京16）如图所示，物体重210N，动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是 J，拉力的功率是 W，滑轮的机械效率是 ，克服动滑轮重所做的额外功占总功的 %。【答案】 630 75 84% 10【解析】由图可知：n=2。此过程中有用功：W有=Gh=210N3m=630J。拉力做的功：W总=Fs=F2h=125N23m=750J；拉力的功率：P=

9、W总t = 750J10s = 75W。滑轮的机械效率：= W有W总 100%= 630J750J 100%=84%。克服动滑轮重所做的额外功：W额=G动h=25N3m=75J，克服动滑轮重所做的额外功占总功的百分比：W额W总100%= 75J750J 100%=10%。3.（2020黔西南州）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1_F2，机械效率A_B。（填“”“=”或“”）【答案】 =【解析】由图可知：不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为：F1= G物+G动3；F2= G物+G动2。因为是用同一滑轮组提起等重的建筑材料，所以G物+G动

10、相同，F1F2。不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即A=B。4. (2020达州14)如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m，此时物体A受到水平向左的拉力为240N。在此过程中物体A移动的速度是_m/s，工人师傅拉绳子的力做功的功率是_W，该装置的机械效率=_。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A受到的摩擦力是_N。【答案】0.2 60 80% 240【解析】物体A移动的速度：v= sAt = 12m60s = 0.2m/s。由图可知，n=2，绳子自由端沿

11、移动的距离：s=nsA=212m=24m；拉力F做的功：W总=Fs=150N24m=3600J；拉力F的功率：P= W总t = 3600J60s =60W。做的有用功：W有=FAsA=240N12m=2880J；装置的机械效率：= W有W总 100% = 2880J3600J 100%=80%。物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的摩擦力f=FA= 240N；当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，即物体A受到的摩擦力仍是240N。5.（2020重庆A）滑轮是提升重物时经常用到的一种机械,工人

12、师傅用500N的拉力F,利用图5所示的滑轮将重800N的重物在30S内匀速提高了6m下列判断正确的是（ ）A.绳端移动的速度为0.2m/s B.该滑轮的机械效率为62.5%C.工人师傅拉绳子的功率为200W D.提升重物所做的有用功为3600J【答案】C【解析】A. 绳端移动的速度V=nV物= nht = 26m30s = 0.4m/s，A错。BD. 提升重物所做的有用功：W有=Gh=800N6m=4800J，总功：W总=FS=Fnh=500N26m=6000J，机械效率：= W有W总 100%= 4800J6000J 100%=80%。BD错。C.工人师傅拉绳子的功率：P= Wt = 600

13、0J30s =200W，C正确，选C。6. (2020达州23)如图所示，物体A重200N，圆柱形容器底面积为400cm2，内盛有足够深的水。用图中的滑轮组（定滑轮用轻质细杆固定在水平地面上）将浸没在水中的物体A匀速提出水面，当物体A浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为80%。不计绳重、摩擦及水的阻力，物体A不吸水、不沾水，g=10N/kg。求：(1)物体浸没在水中时受到的浮力；(2)物体完全提出水面后，水对容器底减小的压强；(3)物体完全提出水面后，滑轮组的机械效率。（小数点后保留一位数字）【答案】(1)40N (2)1000Pa (3)83.3%【解析】(1)物体的质量m= Gg =

14、200N10N/kg = 20kg；物体的体积为：V= m物 = 20kg5.0103kg/m310N/kg = 410-3m3。物体浸没在水中时受到的浮力为：F浮=水gv=1.0103kg/m310N/kg410-3m3=40N。(2)物体完全提出水面后，水位降低高度为：h= vS容 = 4103m3400104m2 = 0.1m；水对容器底减小的压强为：p=水gh=1.0103kg/m310N/kg0.1m=1000Pa。 (3)由图可知：n=3。nF=T+G动；当物体A浸没在水中匀速上升时：G物=T+F浮；滑轮组的机械效率为：= W有W总 100% = ThnFh 100% = G物F浮

15、G物F浮+G动 100%，即200N40N200N40N+G动 = 0.8，解得G动=40N。物体完全提出水面后，滑轮组的机械效率为：= W有W总 100% = G物G物+G动 100% = 200N200N+40N 100%=83.3%答：(1)物体浸没在水中时受到的浮力为40N；(2)物体完全提出水面后，水对容器底减小的压强为1000Pa；(3)物体完全提出水面后，滑轮组的机械效率为83.3%。7.用下图所示滑轮组，将480N的物体以0.3m/s的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N，（不计摩擦和绳重）求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若用该滑轮组将重600N的物体匀速提升2m时，拉力

16、做的功。【答案】（1）80% （2）1440J【解析】（1）由图可知： 动滑轮上绳子的段数n=3，= W有W总 100% = G物hFS 100%= G物hFnh100%= G物nF100% = 480N3200N 100%=80%。（2）设动滑轮的重为G动 由（1）题可知：G动 =nF-G物=3200N-480N=120N，则提起600N的物体时的拉力为F= G+G动n = 600N+120N3 =240N；拉力F做的功W=Fnh=240N32m=1440J 。抢分点3.用滑轮组水平拖动物体时的机械效率计算 （1）有用功是克服物体与水平面之间的摩擦力f做的功，即：W有=fs物（S物-物体在水

17、平面上匀速移动的距离，单位：m）（2）总功是动力F做的功，即：W总=FS=FnS物（n-绳子绕过动滑轮的股数；S-拉力移动的距离，单位：m）（3）机械效率：= W有W总 100% = fs物FS 100%= fs物FnS物100%= fnF100%。例题精选（2020滨州市）如图所示，重的物体在水平拉力F的作用下，以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（）A. 拉力F做的功为B. 物体与地面间的滑动摩擦力为C. 额外功的功率为D. 若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低【答案】BC【解析】【详解】A物

18、体移动距离s物=v物t=0.1m/s20s=2m由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离s=3s物=32m=6m拉力F做的功W总=Fs=100N6m=600J故A错误；B有用功:W有= W总= 600J60%=360J, 物体与地面间的滑动摩擦力：f= W有S物=360J2m=180N，B正确。C额外功W额=W总-W有=600J-360J=240J，额外功的功率P= W额t = 24020s =12W,C正确.D若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，故增大了有用功，所以在额外功不变的情况下，滑轮组的机械效率变大，D错。选BC。【提分秘诀】用滑轮组水平拖动物体在水平面上移动时，做有

19、用功的是克服物体与水平面之间的摩擦力做功，此时重力与物体运动方向垂直，不做功。其次，要注意动、定滑轮的区分，与物体相连的哪一个滑轮才是动滑轮，注意绳子绕过动滑轮的股数，这是求解的重要数据，一错全错。抢分秘练1.（2019宁波）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为15N物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为3W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升0.3m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法错误的是（）A拉力F大小为40NB2s内，物体B克服重力做功4.5JC拉力F做的功等于物体B克服重力做的功D物体A向右做匀速直线运动的速度为0.075m/s【答案】C【解析

20、】AD物体上升速度v物ht 0.3m2s0.15m/s，由图知，n2，拉力F端移动速度v V物2 0.15m/s20.075m/s；由PFv可得拉力F PV 3W0.0375m/s40N，AD正确。C物体B克服重力做功W有用G物h15N0.3m4.5J，C正确。D.拉力做的总功W总Pt3W2s6J，所以拉力F做的功大于物体B克服重力做的功，D错。选C。2.（2019宁夏）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长)；物体B静止在地面上，受到水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）A. 物体A受到的摩擦力为10N B

21、. 拉力F的功率为1.5WC. 滑轮组的机械效率为80 D. 拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动【答案】C【解析】A.物体B静止，受力平衡，分析其受力，可知受到向右的弹簧拉力，向左的地面给予的摩擦力、物体A对B的摩擦力，所以两个摩擦力的和为12N，即FAB+4N=12N，所以FAB=8N。根据作用力和反作用力，物体A受到的摩擦力FBA=8N，A错。B.有两股绳拉动动滑轮，所以拉力作用的绳端运动速度为动滑轮运动速度的2倍，即v=2V物=20.1m/s=0.2m/s，拉力F的功率为P=Fv=5N0.2m/s=1W，B错。C.物体A匀速运动，所以受到的拉力与摩擦力大小相等，F拉=FBA=8N，

22、P有=F拉v=8N0.1m/s=0.8W，= P有P = 0.8W1W =80%, C正确。D.拉力F增大，AB之间的摩擦力大小与F大小无关，始终等于其滑动摩擦力大小，所以物体B的状态不会改变，D错。选C。抢分点4.斜面的机械效率计算沿斜面匀速拉动物体上升时：（1）W有=Gh（G-物体的重力；h-斜面的高）（2）W总=FL（F-拉力；L-斜面的长）（3）= W有W总 100% = GhFL 100%例题精选（2020安徽）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m，高h=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为_J。【答案】1500【解析】工人所做的有用功为W有=Gh=600N1.5m=900J，由= W有W总 100%得：W总= W有 = 900J60% =1500J。【提分秘诀】注意计算功时，重力与高度对应；拉力与斜面长对应。抢分秘练1.（2020南充市）如图所示，