内容正文:
物 理
八年级下册 JK
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第11章 机械与功
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机械效率
课时2 计算和测量简单机械的机械效率
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基础
知识点1 计算机械效率
1.【2025河南南阳模拟】用如图所示的电动起重机将 的重物匀速竖直提升了
,电动机的功率为,此过程用时 。下列说法正确的是( )
C
A.起重机对重物做的有用功是
B.起重机的电动机做的总功是
C.起重机的机械效率是
D.若只减小动滑轮重,则起重机的机械效率将变小
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【解析】起重机对重物做的有用功 ,故A错
误;电动机所做的总功 ,故B错误;起重机的
机械效率 ,故C正确;提升同一物体时,
若只减小动滑轮的重力,则提升的高度相同时所做的有用功不变,额外功减小,则
总功减小,由 可知,机械效率将变大,故D错误。故选C。
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2.【2025湖南岳阳调研】如图所示,重的物体在的水平拉力 的作用下,
以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了,滑轮组的机械效率为 ,
则在此过程中,下列说法正确的是( )
D
A.绳子自由端移动的距离为 B.有用功为
C.拉力做功的功率为 D.物体与地面间的滑动摩擦力为
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【解析】由可得物体移动的距离 ,由图知,
,绳子自由端移动的距离 ,故A错误;拉力做的总功
,由 可知拉力做的有用功
,故B错误;拉力做功的功率 ,
故C错误;由可知,物体与地面间的滑动摩擦力 ,
故D正确。
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3.【2024河南信阳模拟,中】用如图所示的实验装置测量杠
杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使
挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中,将杠杆拉至图
中虚线位置,测力计的示数始终如图所示,钩码总重 为
0.15
【解析】从图示可知,弹簧测力计的示数为 ,弹簧测力计对杠杆的拉力所做的
功 ;利用杠杆做的有用功
;杠杆的机械效率为
。
,钩码上升的高度为,测力计移动的距离为 。则弹簧测力计对杠
杆的拉力所做的功为______ ;杠杆的机械效率为_______(百分号前保留1位小数)。
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4.工人用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至距地面高为 的楼
层,如图所示。若工人所用拉力为,水泥重为,桶重为 ,动滑轮重
为 ,不计绳重和摩擦,忽略空气阻力,此过程中该装置的机械效率为
,则有用功_____,总功_______________,机械效率
_ _______________。(均用、、和 表示)
【解析】克服水泥重力做的功是有用功, ;由于不计绳重和摩擦,则克
服桶和动滑轮的重力做的功为额外功,则拉力做的总功为
;机械效率为
。
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知识点2 测量滑轮组的机械效率
5.【2025天津模拟,中】用如图所示的装置探究滑轮组机械效率,下列说
法不正确的是( )
A
A.实验时可以在弹簧测力计静止时读数
B.测量机械效率的原理为
C.此装置可以探究滑轮组机械效率与承担物重的绳子的股数的关系
D.实验测量工具可以不用刻度尺
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【解析】若在弹簧测力计静止时读数,则忽略了绳子与滑轮间摩擦的影响,所以不
能在测力计静止时读数,故A错误;测量机械效率的原理为 ,故B
正确;改变绳子的缠绕方式从而改变动滑轮上绳子的股数,可以探究滑轮组机械效
率与承担物重的绳子的股数的关系,故C正确;因 ,则滑轮组的机械效率
,所以实验中可以不测
量和 ,即可以不用刻度尺,故D正确。故选A。
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关键点拨
明确实验时弹簧测力计需在匀速拉动时读数;理解滑轮组机械效率公式中物体被提
升的高度可被约去,故本实验可不用刻度尺。
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刷易错
易错点 误认为机械效率的高低与滑轮组绳子的绕法和重物被提升
的高度有关
6.用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦),下列做法能提高滑
轮组机械效率的是( )
B
A.增加重物被提升的高度
B.减小动滑轮的重力
C.改变绳子的绕法,减少承担重物的绳子的段数
D.减小重物的重力
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【解析】不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率
,由表达式可
知,滑轮组的机械效率与重物被提升的高度无关,故A错误;由表达式可知,减小动
滑轮的重力, 变小,则滑轮组的机械效率变大,故B正确;由表达式可知,
滑轮组的机械效率与承担重物的绳子的段数无关,故C错误;由表达式可知,减小重
物的重力, 变大,则滑轮组的机械效率变小,故D错误。故选B。
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易错警示
竖直滑轮组的机械效率不是固定不变的,它与被提升物体的质量、绳重、动滑轮重
以及绳与滑轮之间的摩擦有关,与滑轮组绳子的绕法和物体被提升的高度无关。
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提升
1.【2025陕西西安期末】如图是塔式起重机提升钢材的示意图,吊臂前端是滑轮组。
起重机提升钢材的过程中,下列有关说法正确的是( )
B
A.克服动滑轮重力做的功是有用功
B.只增大提升钢材的速度,不能提高滑轮组的机械效率
C.随着科技的发展,滑轮组的机械效率可以达到
D.水平匀速移动钢材时,起重机对钢材做功
【解析】克服动滑轮重力做的功是额外功,故A错误;只增大提升钢材的速度,对有
用功和额外功都没有影响,不能提高滑轮组的机械效率,故B正确;滑轮组的机械效
率不可能达到 ,故C错误;水平匀速移动钢材时,起重机对钢材有力的作用但
钢材在该力的方向上没有移动距离,故起重机对钢材没有做功,故D错误。故选B。
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2.【2024四川成都中考,中】(多选)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实
验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为,动滑轮的重力为 ,再
使用组装好的滑轮组在内将质量为的钩码竖直匀速提升 ,此过程中
弹簧测力计的示数为。取 ,下列说法正确的是( )
AC
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为
B.滑轮组的机械效率为
C.克服绳重和摩擦做的额外功为
D.若增大被提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
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【解析】由图可知绳子的有效段数 ,绳子自由端移动的距离
,拉力所做的功为
,拉力的功率为 ,故A正确;
钩码的重力为 ,有用功为
,滑轮组的机械效率为
,故B错误;克服动滑轮重力所做的额外
功为 ,克服绳重和摩擦做的额外功为
,故C正确;若增大被提升
钩码的质量,则在提升高度相同时,有用功增大,额外功几乎不变,因此滑轮组的
机械效率将变大,故D错误。故选 。
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3.【2025江苏镇江期中,中】如图所示的甲、乙两装置所用的滑轮的质量均相等,
用甲、乙两装置分别将重为、 的两物体匀速提升相同的高度。所用竖直方向上
的拉力分别为和,拉力所做的功分别为和,两装置的机械效率分别为 和
,(不计绳重和摩擦),则下列判断正确的是( )
D
甲
乙
A.若,则一定有 B.若,则一定有
C.若,则一定有 D.若,则一定有
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【解析】不计绳重和摩擦,则机械效率
;
甲、乙两装置所用的滑轮的质量均相等,由上式可知物体重力越大,机械效率越高。
所以若,则一定有 ,故A错误;不计绳重和摩擦,绳子自由端的拉力
;由题图可知,甲中,,乙中 ,
,若,不一定有,故B错误;根据 可
推得,若,由于 ,所以物体重力无法比较,则不一定有
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,若,由于,则可得,根据 可得,一定有
,故C错误,D正确。故选D。
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4.[中]工人用一均匀杠杆将重为 的货物匀速提高 ,如果动力臂与阻力
臂之比为,而工人所用的拉力为,则在此过程中有用功为_______ ,总功
为_______,杠杆的机械效率为_______精确到,如果克服摩擦做功 , 则
此杠杆的自重为_____ 。
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(第4题图)
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【解析】有用功 ;由题知,动力臂与阻力臂之
比为,即 ,则根据数学知识可知拉力移动的距离
,拉力做的总功 ,杠杆的
机械效率;根据 可知,
拉力做的总额外功 ,已知克服摩擦做
的功 ,则克服杠杆自重做的额外功
,由 可知,杠杆的自重
为 。
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关键点拨
根据力臂之比求出拉力移动的距离,再根据 求出拉力做的总功,根据
求出机械效率;根据 求出克服杠杆自重做的额
外功,再根据 求出杠杆的自重。
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(第5题图)
5.【2024四川泸州中考,偏难】如图所示的滑轮组忽略绳重及绳
与滑轮间的摩擦,将物体放在水平粗糙桌面上。物体受到水平向
左的恒力,滑轮组绳子自由端受到的拉力为 。当绳
子自由端的拉力为 时,物体处于静止状态,物体与桌面
间的摩擦力恰好为0,则动滑轮的重力为____ ;当绳子自由端拉
力为 时,物体水平向右匀速运动,物体与桌面之间的滑
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动摩擦力为____;撤去水平向左的恒力,改变绳子自由端拉力 的大小,仍使物
体水平向右匀速运动时,滑轮组的机械效率为_____。
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【解析】当绳子自由端的拉力 时,物体处于静止状态,物体与桌面间的摩
擦力恰好为0,则滑轮组对物体的拉力 ,动滑轮下端所受拉力
,由图知,忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦, ,
则动滑轮的重力 。当绳子自由端拉力为
时,物体水平向右匀速运动,忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦,
,则物体与桌面之间的滑动摩擦力
。撤去水平向左的恒力 ,改
变绳子自由端拉力大小,仍使物体水平向右匀速运动时,滑轮组做的有用功等于克
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服物体受到的滑动摩擦力做的功,物体对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,
则物体所受滑动摩擦力大小不变,忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦,克服动滑轮重力
做的功为额外功,滑轮组的机械效率
。
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刷素养 走向重高
6.核心素养 科学探究 [偏难]为了送人道主义援助到荒山野地,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上升,到所需地点上方卸货后,被人用绳牵
引缓慢向下降落,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为_ ___________(气球尺寸与上升高度
【解析】球囊受到的浮力,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 。
相比可不计)。
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