拔尖专训14 机械效率（课件）2024-2025学年下学期人教版物理（2025）八年级下册

拔尖专训14 机械效率 1 培优点1 杠杆的机械效率 例1 文化广场某健身器材如图所示， 杠杆可绕点转动，、、、 是四 个供人们娱乐的吊环， 环到竖直杆 的距离始终为环到竖直杆 距离的一半。一对父子俩在 吊环上做游戏，质量为的儿子吊在 环上，父亲站在地 面上抓着环用 的竖直向下的力 同步拔尖专训 2 在内将儿子拉高了 ,那么，父亲 所做的总功为_____ ，父亲做功的功率 为_____，机械效率为_____。 取 250 62.5 同步拔尖专训 【点拨】孩子所受的重力 ； 横杆 可视为杠杆，孩子升高 的高度为；环到点的距离为环到 点距离的一 半，拉力移动的距离 ,父亲所做总功 ；做功所用时间 ,故父 亲做功 同步拔尖专训 4 的功率为 ; 父亲做的有用功 ； 机械效率 。 返回 同步拔尖专训 培优点2 滑轮、滑轮组的机械效率 例2 [2024·惠州期中] 如图所示，同一个滑 轮分别用甲、乙两种方式匀速提升物体 ，假设所用的拉力分别为、 ， 机械效率为、 ，不计绳重和摩擦，则 ( ) B A. ； B. ； C. ； D. ； 同步拔尖专训 6 【点拨】不计绳重与摩擦，甲中使用定滑 轮，拉力等于物体的重力，提升过程中不 做额外功，机械效率为 。乙中利用动 滑轮提升物体，拉力等于物体与动滑轮总 重的二分之一，因为滑轮重小于物重，所 以拉力小于物重；提升过程中提升动滑轮做了额外功，机械 效率小于 。故 错误，B正确。故选B。 返回 同步拔尖专训 7 培优点3 其他机械的机械效率 例3 [2024·广州二模] 如图所示， ，把同一物体分别沿斜面 从底端匀速推上顶端，推力分别为 、，摩擦力分别为、，机械效率分别为、 ，则 下列说法正确的是 ( ) 同步拔尖专训 8 A. 若，则 B. 若，则 C. 若，则 D. 若，则 √ 同步拔尖专训 【点拨】将物体沿斜面、 推上 顶端，由题可知有用功相等，若 ，因为，则 段的 总功要大于 段的总功，根据 可知 ，故A错误； 若，因为，则段额外功大于 段额外 同步拔尖专训 10 功，段的总功要大于 段的总 功，根据 可知 ，故B错误； 将物体沿斜面、 推上顶端， 由题可知有用功相等，若机械效率 相等，则总功也相等，也就是 段 额外功等于 段额外功，因为 同步拔尖专训 ，根据 ，可知 ， ，故C正确，D错 误。故选C。 返回 同步拔尖专训 巩固训练 1. 如图所示装置是实验室用轻绳绕成的滑轮组 （不计绳重）。悬挂的重物 ，当重物静止 于任意位置时，手对轻绳的拉力均为 ；当 重物匀速上升时，摩擦导致的额外功始终占总功的 。重物上升过程中滑轮组的机械效率为( ) B A. B. C. D. 返回 同步拔尖专训 13 2. 如图所示，有一斜面长为、高为，现用力 沿斜面将重 力为的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 。 则下列关于斜面对物体的摩擦力 的表达式中不正确的是 ( ) A A. B. C. D. 返回 同步拔尖专训 14 3. 如图所示，为质量分布均匀的金属杆， 端通过铰链固 定在墙上，端可以绕点无摩擦地转动，点为金属杆 的 中点，点为段的中点，将一重物悬挂于点，在 端施加 竖直向上的力，使金属杆绕 点缓慢向上转动一小段距离， 该过程中，机械效率为；若将重物悬挂于点，仍然在 端施加竖直向上的力，使金属杆绕 点缓慢向上转动同样的 距离，则金属杆的机械效率约为( ) C A. B. C. D. 返回 同步拔尖专训 15 （第4题） 4. [2024·北京二模] 如图所示，工人站在水平台 面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用 的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第 二次用 的力竖直向上拉动绳子，使货物以 的速度匀速上升。已知工人体重为 ，货物重为，货物与地面的接触面积为 。 不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是( ) 同步拔尖专训 16 A. 第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为 B. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为 C. 第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为 D. 第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 （第4题） √ 同步拔尖专训 17 （第4题） 【点拨】因为力的作用是相互的，则工人受到绳 子的拉力等于工人施加的拉力，第一次拉动绳子 时，工人对水平台面的压力 ，故A 错误；由图知 ，不计绳重和摩擦，第二次 匀速拉动绳子时，绳端的拉力 同步拔尖专训 18 ，动滑轮重力 ， 第一次拉绳子时，货物未离开水平地面，设地面 对货物的支持力为 ，根据 可得，地面对货物的支持 （第4题） 同步拔尖专训 力 ， 因为力的作用是相互的，则此时货物对地面的压力 ，第一次拉动绳子时，货 物对地面的压强 ，故 B错误；不计绳重和摩擦，第二次拉绳子过程中， 该滑轮组的机械效率 （第4题） 同步拔尖专训 ， 故C正确；第二次拉绳子的过程中，绳子自由端的速度 ，此时 工人拉力的功率 ，故 D错误。 （第4题） 返回 同步拔尖专训 5. 、是体积相同材料不同的实心物体。将数量不同的、 物体放 在已经调节好的天平上，天平再次平衡，如图1所示。现将、 两物 体分别挂在如图2所示滑轮组下，在物体的作用下，物体在 内匀 速上升了 。（不考虑绳重及绳与滑轮间摩擦）则下列说法正确的 是( ) A （第5题） A. 物体 与乙滑轮的质量相等 B. 物体移动的速度是 C. 该过程中滑轮组的机械效率约为 D. 物体与物体的密度之比为 同步拔尖专训 22 （第5题） 【点拨】在如图2所示滑轮组中，甲为定 滑轮，乙为动滑轮；根据图1可知，天平 平衡时，根据 可得 ①,不考虑绳重及摩擦，根据图2 和物体受力平衡可知 ②， 联立①②可得，即物体 与乙滑轮的质量相等，故A 正确；物体移动的速度 ，根据图2滑轮 同步拔尖专训 23 组的结构可知，乙滑轮上方绳子的拉力作 用在乙滑轮的轴上，此时动滑轮费力但省 一半的距离，即相同时间内物体 移动的 距离是物体 移动距离的一半，所以可得 ，故B 错误；由B选项分析可知，当物体 上升高 度为时，物体移动的距离为 ，滑轮组 （第5题） 同步拔尖专训 的机械效率 ， 故C错误；物体与物体 的密度之比 ，故D错 误。故选A。 （第5题） 返回 同步拔尖专训 6. [2024·广州一模] 用滑轮组甲、斜面乙等装置分别匀速提 升重力为的同一物块。如图所示，其中是， 是 ，是，是 ，则( ) A （第6题） A. 机械效率 B. 做的功小于 做的功 C. 两电动机输出的机械能相等 D. 甲的有用功小于乙的有用功 同步拔尖专训 26 （第6题） 【点拨】由题可知，甲和乙提起相同的 重物到相同的高度，所以甲和乙的有用 功相同，为 ， 由题可知，动滑轮承担物重的绳子段数 为3，做的功 ， 做 的功，所以做的功大于 做 同步拔尖专训 27 的功。两电动机输出的机械能表现为做 的总功，因为做的功大于 做的功， 所以甲电动机输出的机械能小于乙电动 机输出的机械能。甲电动机的机械效率 ，乙 电动机的机械效率 ，所以机械 效率，故A符合题意， 不符 合题意。故选A。 （第6题） 返回 同步拔尖专训 7. 某建筑工地上，用滑轮组将质量相同 的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦， 同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的效 率为 ，再多吊起一块水泥板时，滑 C A. 5块 B. 7块 C. 9块 D. 11块 轮组的效率为 。若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于 ，应至少同时吊起水泥板的块数是( ) 同步拔尖专训 29 【点拨】不计绳子重和摩擦，滑轮组的 机械效率为 ， 设每一块水泥板的重力为，同时吊起 块水泥板，滑轮组的机械效率为 , ①；再多吊起一块水 泥板，滑轮组的效率为 ， 同步拔尖专训 30 ②；由①②可得 ， 若要使滑轮组吊起水泥板的效 率不低于 ，则 ，解得 ， 应吊起至少9块水泥板。故 不符合题 意，C符合题意。故选C。 返回 同步拔尖专训 （第8题） 8.如图所示，现将 的实心铝块在水 中匀速上提 （未露出水面），已知每个 滑轮重 ，不计绳重和各种摩擦，不计 水的阻力。已知铝的密度 ， 水的密度，取 。 则铝块所受的浮力是_______ ，滑轮组的机械 效率是_____。 3 000 返回 同步拔尖专训 32 9.如图所示，将绳子的一端系在斜面的顶端，让绳子绕过圆 筒用力拉绳，使圆筒沿斜面匀速向上滚动。已知斜面高 ，长，圆筒重 。若该装置机械效率为 ，则拉力____ 。 28 （第9题） 同步拔尖专训 33 【点拨】由题意知，圆筒相当于一个动滑轮，所以圆筒滚上 斜面后拉力通过的路程为，由 得， 。 （第9题） 返回 同步拔尖专训 34 10.用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率 与动滑轮重 的关系（忽略绳重和摩擦）： 同步拔尖专训 35 （1）改变动滑轮重，提升同一物体进行 多次实验，获得数据并绘制出如图乙的 图像。分析可知：被提升物体所受的重 力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械 效率越____（填“高”或“低”）。 低 【点拨】由图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑 轮越重，滑轮组的机械效率越低。 同步拔尖专训 36 （2）分析图像中的 点可知，此时被提 升物体所受的重力为___ 。 3 【点拨】根据图像可知，当动滑轮重为 时，滑轮组的机械效率为 ，忽 略绳重和摩擦，根据 ，得 。 同步拔尖专训 37 （3）当被提升物体的重力为 ，动滑 轮重力为 时，滑轮组的机械效率为 ______。 【点拨】当被提升物体的重力 ， 动滑轮重力 时，滑轮组的机械 效率为 。 返回 同步拔尖专训 38 11.用如图所示的实验装置测量杠杆的机 械效率（不考虑摩擦）。 （1）实验时，弹簧测力计挂在 点，竖 直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠 杆下面的钩码缓缓上升。 同步拔尖专训 39 ①实验中，将一个质量为的钩码悬挂在 点，匀速将杠杆 拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为，钩码上升高度 ， 弹簧测力计移动距离，则杠杆的机械效率 _____ （用字母表示）。 ②取下质量为的钩码，将一个质量为的钩码悬挂在 点， 匀速提升相同的高度，杠杆的机械效率为，则___ 。 ③若将同一物体分别悬挂在、 两点，匀速提升相同的高度， 杠杆机械效率分别为和，则___ 。 同步拔尖专训 40 （2）若将同一物体悬挂在点，弹簧测力计分别挂在 点和 点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时，杠杆的机械 效率分别为和，则___ 。 返回 同步拔尖专训 41 12.[2024·无锡三模] 如图甲所示是我国古人使用绞车和滑轮 吊起石材时的模拟图，其简化结构图如图乙所示。绞盘横杆 长度与滚轴直径之比为 。已知大理石的密度是 / ，每块大理石板的规格为 ，吊筐的重力为 。不计绳重和机 械间的所有摩擦，取 。 同步拔尖专训 42 （1）绞车可以看作______（填“轮轴”“斜面”或“杠杆”）。 轮轴 【点拨】通过转动绞盘使绳子绕滚轴转，从而拉起物体，绞 盘相当于轮，滚轴相当于轴，所以绞车可以看作轮轴。 同步拔尖专训 43 （2）大理石板按照如图丙方式平放在地面上时，对地面的 压强为_________。 同步拔尖专训 44 【点拨】大理石板的体积 ,大 理石板按照如图丙方式平放在地面上时，对地面的压力 ，对地面的压强为 。 同步拔尖专训 45 （3）一位工匠的最大推力为 ，在某次工作中，该工匠 匀速推动绞车提升大理石板。在绳子最大拉力足够的情况下 该工匠最多一次能够借助绞车吊起___块大理板，此时绞车 的机械效率为_______（百分号前保留1位小数）。 5 同步拔尖专训 46 【点拨】由于横杆长度与滚轴直径之比为 ，当用推力 最大时，拉起大理石的重力 ， 吊起大理石的块数为 ；此时绞车提起的 大理石的重力 ，不计绳重和 机械间的所有摩擦，机械效率 同步拔尖专训 47 。 返回 同步拔尖专训 13.每到国庆节，园林工人都要在广场上放置 鲜花，为城市增添一抹亮丽的风景。小明想 到可以用自己所学知识组装一个提升装置来 帮助园林工人，装置如图所示：木棒放置在 栏杆、上始终保持水平，与栏杆接触点为 ；用沙袋将 木棒端压在栏杆上，在木棒 端吊装滑轮组。 ，每个滑轮重 。（木棒和绳的重力、滑轮 与轴的摩擦均忽略不计） 同步拔尖专训 49 （1）若 点受到竖直向下的拉力为 ，为了保持木棒水平平衡，在 端 至少需要放个多重的沙袋？ 【解】由图可知，为杠杆 的支点，由杠杆平衡条件可得 ，解得 ，因为杠杆始终保持水 平，所以， 点的压力大小等于沙袋的重力，则沙袋的重力 。 同步拔尖专训 50 （2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉 绳子，将重为的花架匀速提升 ， 用时 ，求： ①滑轮组的机械效率； 因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械 效率 。 同步拔尖专训 51 ②人对绳拉力的功率。 由图可知绳子承重段数 ，因为不计 绳重和摩擦，所以，绳子自由端的拉力 ， 人对绳拉力的功率 。 返回 同步拔尖专训 52 $$