重难点18机械效率(原卷版+解析).docxVIP

专项三力学

重难点18机械效率

【重点知识梳理】

18.1机械效率的定义与计算公式

1.有用功：为达目的，必须要做的功。符号：W有，单位：焦耳（J）。

2.额外功：使用机械时，克服机械自重与摩擦等多做的功。符号：W额，单位：焦耳（J）。

3.总功：有用功与额外功之和。即：W总=W有+W额。符号：W总，单位：焦耳（J）。

注意：额外功不等于无用功。额外功是不得不做的功。因为使用机械时，必须克服机械自身的重力、摩擦力等而做功。但是无用功是不需要做的，与完成有用功无任何关系的。

4.机械效率：有用功与总功的比值。通常用百分数表示。符号：η。公式：η=×100%。变形公式：W有=ηW总；W总=。η一定小于100%！

18.2滑轮组的机械效率的计算

滑轮组的机械效率计算主要公式

所求物理量

滑轮组竖直提升重物

滑轮组水平拖动重物

有用功（W有）

W有=G物h（G物-物体的重力；h-物体上升的高度）

W有=fs(f-物体与地面的摩擦力；S-物体移动的距离)

总功（W总）

W总=Fs(F-拉力；S-拉力移动的距离)

W总=Fs拉(F-拉力；S拉-拉力移动的距离)

功率P

P=FV(V-速度，单位：m/s)

机械效率

η=×100%=×100%

=×100%

η=×100%=×100%

18.3测量滑轮组竖直提升重物时的机械效率

1.探究影响滑轮组效率的实验中：要匀速竖直地拉动绳子。因为这样弹簧测力计的示数才等于拉力。

2.结论：同一滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高；提起相同的重物，滑轮组越简单，动滑轮重越小，机械效率越高。

18.4斜面的机械效率

1.斜面：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。若不考虑摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力或推力就是物体所受重力的几分之一，即：F=。

2.在斜面上匀速拉动物体时：W总=FL（F=+f）；W有=Gh；η=×100%；斜面对物体的摩擦力：f=F-。

【难点知识突破】

18.1滑轮组的机械效率

计算滑轮组的机械效率，首先要分析清楚各量具体是什么，特别要区分清楚是物体的，还是拉力的！其次，准确数出（算出）绳子提起重物的股数。第三，注意单位的统一。

【例题分析】

【例1】（2021天津）利用图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时（）

A．机械效率为80% B．机械效率为75%

C．拉力的功率为50W D．拉力的功率为100W

【巩固练习】

1．（2021重庆）如图所示的滑轮组，500N的拉力F在10s内将重800N的箱子匀速提升了2m，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）

A．定滑轮的作用是省力B．滑轮组机械效率为80%

C．动滑轮的重力为100ND．拉力F的功率为100W

2．（2021云南）如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计，下列选项正确的是（）

A．物块的边长为0.6m

B．动滑轮重为300N

C．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%

D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J

3．（2021衡阳）（多选）如图所示，一位同学用滑轮组拉着重的物体A，使它内在水平面上匀速前进，水平拉力，若与地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是（）

A．他做的总功是 B．他做的有用功是

C．拉力做功的功率是 D．该滑轮组的机械效率是

4.（2021成都）（多选）工人用如图所示装置把重为1000N的物体，从斜面底部匀速拉到2m高的平台上（斜面与水平地面的夹角为30°），用时20s。工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列计算结果正确的是（）

A．绳子对物体的拉力为780N B．绳子对物体做的功为4000J

C．工人做功的功率为100W D．整个装置的机械效率为62.5%

5.（2021北京）（多选）如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同时物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（）

A．动滑轮所受的重力为100N B．物体A上升的速度是0.3m/s

C．拉力F的功率是100W