第12.3讲：机械效率及功率、机械综合讲解【教材为纲·探题源】-2024年中考一轮复习讲义

第12-3讲 机械效率及功率、机械综合讲解 知识点1：机械效率 有用功、额外功和总功：必须要做的功，叫做有用功，用W有表示。不得不克服动滑轮本身的重力和摩擦力等因素的影响而做功，这部分功叫做额外功，用W额表示。有用功加额外功是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为 W总=W有+W额 机械效率：在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。如果用η（读作aita）表示机械效率，那么有 使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分数表示。 提高机械效率：提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用，对节能减排，提高经济效益有重要的意义。提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理、更轻巧。在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态，对于保持和提高机械效率也有重要作用。 【典例探究1】下列说法正确的是（　　） A．机械效率可以大于100% B．做功越多的机械，其功率一定越大 C．我国三峡船闸利用了连通器原理 D．只要有动能和势能的变化，机械能就一定守恒 【解题思路】功率和机械效率有何不同？ 这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高，例如内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％~40％，反之，机械效率高的机械功率不一定大。例如，安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80％，但功率却只有几瓦特。 【答案】C 【解析】A．只要使用机械，就要做无用功，因此机械效率不可能达到100%，更不会大于100%，故A错误； B．功率是功和时间的比值，做功越多的机械，时间不确定，其功率不一定越大，故B错误； C．我国三峡船闸利用了连通器原理，是世界上最大的人造连通器，故C正确；        D．物体的动能和势能可以相互转化，如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的，故D错误。 故选C。 【典例探究2】用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s，已知物体A重500N，物体A受到的摩擦力为120N，拉力F的功率为30W，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为2m B．克服物体A与地面间摩擦力做的功是额外功 C．滑轮组的机械效率为80% D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体B，滑轮组的机械效率不变 【解题思路】如何理解机械效率具有“可变性”？ 由公式可知，如果该机械的额外功（W额）一定，有用功（W有）越大，机械效率（η）越高，比如用同一个滑轮组把一块巨石和一个乒乓球提起相同的高度，前者的机械效率高，由此可见对同一个机械，它的机械效率是可变的，而不是某一确定值。 【答案】C 【解析】A．由题意可知，物体移动的距离 s=vt=0.2m/s×10s=2m 动滑轮上有三股绳，绳端移动的距离是物体移动距离的3倍，所以绳端移动的距离为6m，故A错误； B．克服物体A与地面的摩擦力所做的功为有用功，不是额外功，故B错误； C．由题意及前面分析可知，有用功为 总功为拉力所做的功，由功率计算公式变形可知总功为 故C正确； D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体时，物体与地面的摩擦力增大，有用功增大，而系统的额外功不变，有用功占总功的比值增大，滑轮组的机械效率应该增大，故D错误。 故选C。 【典例探究3】如图所示，斜面长s为1.2m，高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端用时2s，若拉力所做的功为6J。则下列说法正确的是（　　） ①拉力为5N ②拉力的功率为3W ③拉力所做的额外功为1.5J ④提升物体所做的有用功为5J A．①② B．①③ C．②③ D．①④ 【解题思路】如何计算有用功？ 求解有用功的关键是明确人们使用机械的目的是什么，为了达到目的所做的那部分“目的功”就是有用功。有用功的大小等效于为了达到目的而直接用手对物体做的功。 甲 乙 丙 如对于图甲、乙两图的目的是提升物体升高h高度。因此，为了达到目的必须克服物重所做的功就是有用功，即W有=Gh。对于图丙图来说，利用滑轮组的目的是水平移动物体一段距离（s）。因此，为了达到目的必须克服摩擦阻力f所做的功就是有用功，即W有=fs。 【答案】A 【解析】①由W=Fs可得拉力 故①正确； ②由可得，拉力的功率为 故②正确； ③④由题意可知，有用功为克服重力所做的功，由得 由得 故③④错误。故选A。 【典例探究4】在斜