内容正文:
物 理
八年级下册 沪科版
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第十一章 简单机械
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第三节
机械效率
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刷基础
刷提升
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基础
知识点1 有用功、额外功和总功
1.【2024陕西咸阳质检】小明从超市货架上拿起一个水杯并购买。到家后他用这个
水杯喝水,在水杯里倒满水后,他从桌面上拿起水杯。则小明两次拿起水杯的过程
中( )
C
A.对水杯所做的功都是有用功
B.对水杯所做的功都是额外功
C.从货架上拿起水杯时,对水杯所做的功是有用功
D.喝水时,对水杯所做的功是有用功
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【解析】小明从超市货架上拿起一个水杯,克服水杯重力做的功是有用功;他用这个
水杯喝水,在水杯里倒满水后,他从桌面上拿起水杯,其目的是喝水,因此对水做的
功为有用功,克服水杯重力做的功是额外功,综上分析可知,A、B、D错误,C正确。
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刷有所得
总功等于有用功与额外功之和;有用功是指必须做的功,额外功是指并非需要但又
不得不做的功。
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2.【2024湖南长沙模拟】实验课中,小王同学利用如图所示的滑轮组提升重为 的
物品,物品匀速上升过程中,拉力的大小始终为 ,则( )
D
A.绳子自由端移动 B.有用功为
C.拉力做功为 D.额外功为
【解析】由图可知,,则绳子自由端移动的距离 ,
故A不正确;克服物品重力做的功为有用功,则有用功
,故B不正确;拉力做的总功为
,故C不正确;额外功为
,故D正确。故选D。
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3.【2024甘肃定西期末】如图所示,斜面长,高 ,用
大小为沿斜面向上的拉力,将重 的铁块从斜面底端匀
速拉到顶端。下列说法正确的是( )
C
A.拉力做功 B.有用功为
C.额外功为 D.铁块受到的摩擦力为
【解析】拉力做的总功 ,故A错误;有用功
,故B错误;额外功
,故C正确;由 可得,铁块受到的摩擦力
,故D错误。故选C。
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知识点2 机械效率的大小
4.【2025湖北武汉期末】在生活和生产中,简单机械随
处可见,甲、乙两个不同的简单机械分别将、 两个物
体匀速提升的有关信息如图所示,物体、 所受的
重力分别为、,甲、乙的机械效率分别为、 。
下列结论中正确的是( )
A
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
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【解析】由图可知,,则 的重力
;同理, ,
则的重力,则 ,故①正确,②错误。甲的
机械效率 ;乙的机械效率
,则 ,故③正确,④错误。故选A。
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5.[中]利用如图所示的滑轮组提起一个重为 的物体,绳子自由端的
拉力,内物体被匀速提升 。若不计绳重和摩擦,绳子自由端
移动的距离是___,动滑轮的重力为____ ,滑轮组的机械效率为_____,
提升物体的过程中,拉力的功率为_____ 。
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【解析】由图可知,绳子自由端移动的距离: ;因为
不计绳重和摩擦时 ,所以动滑轮的重力:
;拉力做的有用功:
,拉力做的总功: ,
滑轮组的机械效率: ;拉力做功的功率:
。
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知识点3 如何提高机械效率
6.【2025陕西咸阳期中】如图所示,装修工人正在利用动滑轮和塑料桶
匀速向上搬运水泥。以下方法可以提高动滑轮机械效率的是( )
B
A.提高拉动绳子的速度 B.在滑轮转轴处涂润滑油
C.将桶换成质量更大的金属桶 D.减小每次桶中所装水泥的质量
【解析】由 可知,要想提高动滑轮的机械效率,
可增大有用功或减小额外功。动滑轮机械效率的高低与拉动绳子的速度无关,故A错
误;在滑轮转轴处涂润滑油,可减小克服摩擦所做的额外功,故B正确;将桶换成质
量更大的金属桶,则增大了提升桶时所做的额外功,故C错误;减小每次桶中所装水
泥的质量,在其他条件不变时,减小了有用功,故D错误。
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刷易错
易错点 对机械效率的概念认识不清
7.【2025河北保定期末】两台机械,甲的机械效率为,乙的机械效率为 。
下列说法正确的是( )
B
A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的有用功多
B.有用功相同时,甲机械做的总功少
C.甲机械做功一定比乙机械做功快
D.经过改进,甲机械的机械效率可以达到
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【解析】机械效率表示有用功与总功的比值。甲机械的机械效率较大,说明甲机械
做的有用功与总功的比值较大,不能说明甲机械做的有用功一定比乙机械做的有用
功多,故A错误;甲的机械效率较大,有用功相同时,甲机械做的总功少,故B正确;
功率表示物体做功快慢,机械效率与功率无关,通过机械效率大小关系无法得出功
率大小关系,故C错误;使用任何机械时,都不可避免地做额外功,所以机械效率不
可能达到 ,故D错误。故选B。
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易错警示
功率由功和时间共同决定,而机械效率由有用功与总功决定,功率和机械效率是两
个完全不同的物理量。功率表示物体做功的快慢,机械效率表示有用功在总功中占
的比例,是表示机械性能的重要指标。另外,无论科技怎么发展,机械效率永远都
是小于1的,因为机械会克服摩擦或克服自身重力等做功,所以永远都存在额外功。
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提升
1.【2024江苏南京模拟,中】如图所示,均匀杠杆重 ,用此杠杆先后两次将挂
在同一位置的重为和 的重物匀速提升,分别使重物上升了
和 ,则下列说法正确的是( )
D
A.第1次做的有用功多 B.第2次做的额外功多
C.第1次做的总功少 D.第2次机械效率高
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【解析】第1次做的有用功 ,第2次做的有用功
,则第1次做的有用功和第2次做的有用功相同,
故A错误;提升杠杆做的功为额外功,由题意可知,第1次将杠杆提升的高度大于第2
次将杠杆提升的高度,故第1次做的额外功多,根据 可得第1次做
的总功多,故B、C错误;两次做的有用功相同,根据 可知,第2次
机械效率高,故D正确。
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2.【2025广东揭阳期末,中】如图所示,利用轻质滑轮匀速拉动水平地面
(粗糙程度相同)上重的物体,使物体在内向右移动了,若 物体
所受地面的摩擦力为重力的,拉力的大小为 ,则( )
D
(第2题图)
A.物体受到的摩擦力大小为 B.水平拉力所做的功为
C.拉力的功率为 D.滑轮的机械效率为
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【解析】由题可得物体受到的摩擦力 ,故A错误;由
图可知,拉力端移动的距离,水平拉力 所做的功
,故B错误;拉力做功的功率 ,故
C错误;拉力做的有用功 ,滑轮的机械效率
,故D正确。故选D。
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(第3题图)
3.【2025山东德州期末,中】如图甲所示,虚线框内是两个滑轮连
成的滑轮组(未画出),工人利用该滑轮组,用 竖直向上的
拉力,将物体匀速提高 ,物体和绳子自由端运动的路程随时间
变化的图像如图乙所示,已知动滑轮重 ,不计绳重和摩擦,
下列说法正确的是( )
C
A.绳子自由端移动的速度为 B.工人做的有用功为
C.该滑轮组的机械效率为 D.拉力的功率为
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【解析】由绳子自由端移动的距离 可知,绳子自由端移动的距离大于物体上
升的高度,由图乙可知,时间为时,绳子自由端移动的距离为 ,物体上升的
高度为,所以滑轮组绳子的有效段数 ,则绳子自由端移动的速度:
,故A错误;不计绳重和摩擦,则 ,可得
,工人做的有用功
,故B错误;工人做的总功
,该滑轮组的机械效率
,故C正确;拉力 的功率
,故D错误。
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关键点拨
竖直滑轮组中有用功:;竖直滑轮组中总功: ;竖直滑轮组中
额外功: ;竖直滑轮组中若不计绳重、摩擦力,额外功为
。
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4.【2024重庆模拟,中】图甲是《墨经》中记载的古代提升物体的工具“车梯”,
图乙是其等效图。当重为的工人利用此“车梯”在内将重为 的物体
匀速提升了时,工人对绳子施加的拉力为 ,忽略绳重和绳与滑轮间的摩
擦,则此时工人做功的功率为 _____。若点绳子能承受的最大拉力为,
点绳子能承受的最大拉力为 ,该滑轮组的最大机械效率为 ________。
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【解析】由图乙可知滑轮组上绳子的有效承重段数 ,绳子自由端移动的距离
,工人对绳子施加的拉力为 ,工人做的总功
,工人做功的功率: ;不
计绳重和绳与滑轮间的摩擦,根据 可得,动滑轮的重力
,工人向下拉绳子的拉力不能超过自己
的重力,否则工人会被拉离地面,则当工人向下拉绳子的最大拉力 时,
物重,由于 点的绳子能承受的最大
拉力为 ,则此种情况与题干条件不符,舍去;不计绳重、绳与滑
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轮间的摩擦时,点绳子能提起物体的最大重力为 ,此时绳子自由端
最大拉力为,由于 点绳子能承受的最大拉
力为, ,则此时符合题干条件,故当提起的物体重力
时,该滑轮组的机械效率最大,为 。
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5.【四川泸州中考,中】小聪探究斜面的机械效率时,将粗糙程度均匀的长木板用
支架支撑构成斜面,如图所示。用刻度尺测量出斜面底端点到斜面上点的距离
为,点距水平地面的高度为。 沿斜面向上用的拉力将重为
的木块匀速拉到点,用时,则这段过程中拉力做功的功率______ ,斜面的
机械效率______,木块在该斜面上受到的滑动摩擦力_____ 。
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【解析】拉力做的总功 ,拉力做功的功率
;拉力做的有用功 ,斜面
的机械效率 ;克服滑动摩擦力做的额外
功,由 可得木块受到的滑动摩擦
力 。
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关键点拨
斜面上的有用功: ;
斜面上的额外功(克服摩擦力做功) ;斜面上的总功(拉力做功)
。
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刷素养 走向重高
6.核心素养 物理观念 [偏难]为了将人道主义援助送到荒山野地,采用
备有轻篮筐和球囊的气球,充满密度为 的气体的球囊体积为 ,筐里
载有质量为 的重物(其尺寸与气球相比很小,可忽略)。气球在空气
的浮力作用下开始匀速上升,到所需高度卸货后,被人用绳缓慢向下降
落,球囊不漏气,空气的密度不随高度变化,恒为(大于 )。则该运送方式的效
率 _______________(气球尺寸与上升高度相比可不计)。
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【解析】由和可得,球囊内气体的重力: ,球囊受到
的浮力 ,因为气球在空气的浮力作用下匀速上升,所以重物对
球囊的拉力 ,因为力的作用是相互的,则
球囊对重物的拉力,设重物上升的高度为 ,则该运送方式做的
总功,有用功 ,所以,该运送方式的效率
。
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