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第11.5节 机械效率
一、填空题
1.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是( )
A.效率越高的机械,功率越大
B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高
D.功率越大的机械,做功越快
【答案】D
【解析】
A.功率指做功的快慢,取决于做功的多少和做这些功所用的时间;效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系,故A错误;
B.功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的,做功多的机械,功率不一定大,故B错误;
C.效率的高低取决于有用功占总功的比例,做有用功多的机械,效率不一定高,故C错误;
D.功率就是表示机械做功的快慢,功率越大,表示机械做功越快,故D正确。
故选D。
2.关于功的原理,下列说法正确的是( )
A.简单机械不能省功,复杂机械能省功
B.功的原理只适用于杠杆和滑轮
C.既省力又省距离的机械是不可能造出来的
D.省力的机械可以省功,但一定费距离
【答案】C
【解析】
AD.使用任何机械都不能省功,故AD错误;
B.功的原理适用于任何机械,不仅仅是杠杆和滑轮,故B错误;
C.根据功的原理可知,任何机械都不省功,所以既省力又省距离的机械是不存在的,故C正确。
故选C。
3.小明用动滑轮竖直向上提升重物,下列措施能提高动滑轮机械效率的是( )
A.减小动滑轮的重力
B.增大重物上升的高度
C.减小物体的重力
D.增大重物上升的速度
【答案】A
【解析】
用滑轮组竖直向上提升重物时,有用功大小W有=G物h
不计绳重和摩擦,额外功W额=G动h
总功W总=W有+W额=G物h+G动h
则滑轮组的机械效率
由此可知,滑轮组机械效率的高低与重物上升的速度、重物上升的高度、定滑轮的重力无关, 而减小动滑轮的重力,可减小额外功,能提高滑轮组的机械效率,故A正确。
故选A。
4.如图所示,用甲、乙、丙三种方式匀速提升相同物体,物体上升速度相同。已知每个滑轮组均相同,不计绳重和摩擦力。则下列说法正确的是( )
A.丙方式最省功
B.乙方式拉力的功率最大
C.甲方式机械效率最高
D.三种方式拉力做功相同
【答案】C
【解析】
由图可知,甲方式F甲=G物
乙方式F乙=
(G物+G动)
丙方式F丙=
(G物+G动)
故F甲>F乙>F丙。
A.甲方式只对物体做功,乙装置和丙装置同时对物体和滑轮做功,则甲方式最省功,故A错误;
B.因为物体提升速度相同,由P=Fv可知,甲方式的功率P甲=F甲v甲=G物v
乙方式的功率P乙=F乙v乙=
(G物+G动)×2v物=(G物+G动) v物
丙方式的功率P丙=F丙v丙=
(G物+G动)×3v物=(G物+G动) v物
故乙方式的功率与丙方式的功率相等,故B错误;
C.甲方式拉物体时,没有额外功产生,此时有用功等于总功;乙和丙两种方式拉物体时,都有对动滑轮做的额外功,此时有用功小于总功;故甲方式机械效率最高,故C正确;
D.由W=Fs可得,没有提供移动的距离,无法得到做功的多少,故无法比较,故D错误。
故选C。
5.为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如图所示两种方式拉升重物。下面关于实验探究的做法和认识正确的是( )
A.若用定滑轮拉重物,拉力竖直向下最省力
B.用动滑轮提升重物,测力计与物体上升的高度相同
C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D.若将同一重物提升相同高度,用动滑轮更省力且做功更少
【答案】C
【解析】
A.用定滑轮拉重物,只能改变力的方向,不能省力,且改变拉力方向,力的大小不变,故A错误;
B.动滑轮提升重物时,能省力,但费距离,且测力计通过的距离是物体上升高度的2倍,故B错误;
C.减小动滑轮的质量,可以减小提高重物时所做的额外功,而所做的有用功不变,所以机械效率得到提高,故C正确;
D.使用机械可以省力,但不能省功,那么使用动滑轮是更省力,不能省功,故D错误。
故选D。
6.为提升重物,某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组,如图所示,忽略绳重及摩擦,下列对两滑轮组的比较,正确的是( )
A.使用甲滑轮组更省力,乙滑轮组的效率更高
B.使用甲滑轮组更省力,甲滑轮组的效率更高
C.使用乙滑轮组更省力,乙滑轮组的效率更高
D.使用乙滑轮组更省力,两滑轮组的效率一样高
【答案】D
【解析】
设重物重为G重,动滑轮重为G动,观察图甲和图乙,忽略绳重及摩擦,可知图甲中有两条绳子托着动滑轮,图乙中有三条绳子托着动滑轮,则可得到
对比可知,
,即使用乙滑轮组更省力;
设图甲中,重物上升的高度为h甲,绳端移动的距离是s甲,那么图甲中甲滑轮组的机械效率
同理,图乙中,设重物上升的高度为h乙,绳端移动的距离是s乙,那么图乙中乙滑轮组的机械效率
由上述可知,
,两滑轮组的机械效率大小一样;