物理人教版八年级下册-第12章第3节-机械效率-练习题(带解析)

('第3节机械效率一、单选题1.在生产和生活中经常使用各种机械，下列说法正确的是（）A.使用机械可以省功B.功率越大的机械，做功越快C.机械做功越快，机械效率越高D.机械做功越多，机械效率越高2.如图所示，在大小为400N的拉力F作用下，滑轮组将600N的重物提升了0.6m，在此过程中，下列说法错误的是（）①做的有用功是500J②做的总功是800J③滑轮组的机械效率是62.5%④滑轮组的机械效率是75%A.①③④B.③①C.②③D.①②③3.如图所示，张伟同学通过斜面用平行于斜面F=200N的推力，将质量为20kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s=2m，（g取10N/kg）则以下说法正确的是（）①推力的功率为80W②斜面的机械效率为75%③推力做的总功300J④斜面对物体的摩擦力200NA.①B.②④C.①②④D.②③④4.用一个动滑轮把重100N的沙袋从地面提到9m高的脚手架上，所用的力是60N，若不计滑轮及绳重，下列说法正确的是（）A.所做的有用功是540JB.所做的总功是900JC.所做的额外功是90JD.动滑轮的机械效率是83.3%5.用同一滑轮组提起不同的重物（设摩擦力大小不变），则所提起的重物越重，机械效率就（）A.越小B.越大C.一样大D.无法确定6.小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.5m（钩码重不变）则下列说法正确的是（）A.此时杠杆的机械效率η为60%B.B.实验过程中测力计拉力的力臂长短不变C.C.若将钩码移动到Q点，测力计的示数将增大D.D.若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变二、多选题1.如图所示，在水平拉力F的作用下，物体沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s。若物重为G，桌面对物体的摩擦力为f，下列说法正确的是（）A.物体受到的拉力和重力是平衡力B.物体对地面的压力是由于物体发生形变而产生的C.装置的机械效率为D.额外功为（3F-f）s2.为运送物体搭制的斜面如图所示，斜面长为S，高为h，用沿斜面向上的力F把一个重为G的物体由斜面底端匀速拉到顶端。下列说法中正确的是（）A.整个过程中对物体所做的有用功W有=GhB.整个过程中拉力F所做的总功W总=Gh+FsC.若斜面的机械效率为η，则拉力F=D.若斜面的机械效率为η，则物体与斜面间的摩擦力f=3.如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力约为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中（）A.拉力F做功为30JB.物体重力做功为120JC.拉力F做功的功率为12WD.该装置的机械效率约为80%4.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（）A.有用功减少，总功减少B.有用功增加，额外功增加C.有用功不变，额外功减少D.额外功减少，总功减少5.下列说法中正确的是（）A.在实际使用中，机械效率都小于100%B.做功越多的机械功率也一定越大C.机械效率越高，表明机械做功越快D.有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高三、填空题1.用动滑轮水平匀速拉动物体沿水平面运动，物体运动的s-t图象如图所示。已知物体重50N，在0-6s内，弹簧测力计示数为8.4N，作用在绳子末端的拉力F为5N，此时动滑轮的效率是______，与之前相比，6-12s内该动滑轮的机械效率______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。2.利用一个动滑轮以0.2m/s的速度将重力为10N的物体提升0.1m，拉力F为6N，拉力的功率是______，动滑轮的机械效率是______。3.同一物体（质量为m）先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升。两次提升高度为h，两次拉力大小均为F．斜面长AB=2h。则比较这两次提升物体的机械效率______。4.某同学用水桶从井中打水，他对桶所做的功是______功，对水做的功是______功。若他不小心把桶掉进井里，他在捞桶时桶里带了一些水，此时他对桶所做的功是______功，对水所做的功是______功。5.如图所示，用相同的5N的推力将质量相同的甲乙两物体分别沿斜面L1和L2从底端推至顶端。已知L1斜面长5m，L2斜面长8m，推力对甲物体做的功大小为______，将甲物体从底端推上顶端做的有用功与将乙物体从底端推上顶端做的有用功比较W甲有用______W乙有用（选填“大于”、“小于”或“等于”），η甲______η乙．（选填“大于”、“小于”或“等于”）斜面的倾斜程度物块重（N）斜面高（m）沿斜面拉力（N）斜面长（m）机械效率较缓100.15.01较陡100.36.7145%最陡100.5162.55%第3节机械效率【单选题答案】1.B2.D3.A4.D5.B6.C【解析】1.解：A、我们使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误；B、功率是表示做功快慢的物体量，功率越大的机械，做功越快，故B正确；C、机械做功越快，表示功率越大，但不能说明机械效率越高，故C错误；D、机械效率反映有用功占总功的比例或额外功占总功的比例，机械做功越多，机械效率不一定越高，故D错误。故选：B。使用任何机械都不省功；机械效率反映有用功占总功的比例或额外功占总功的比例；功率是指做功的快慢。此题主要考查了功的原理的理解、功率、机械效率的含义等，深入理解相关概念或原理，是正确判断的关键。2.解：①拉力做的有用功为：W有用=Gh=600N×0.6m=360J，故①错误；②由图知，n=2，拉力端移动的距离s=2h=2×0.6m=1.2m，拉力做的总功：W总=Fs=400N×1.2m=480J，故②错误；③④滑轮组的机械效率：η=75%，③错误，④正确。故选：D。本题考查了使用滑轮组时有用功、总功和滑轮组机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。3.解：（1）推力做的总功：W总=Fs=200N×2m=400J；推力的功率：P=80W；故①正确、③错误；（2）推力做的有用功：W有=Gh=mgh=20kg×10N/kg×1m=200J，斜面的机械效率：η=50%；故②错误；（3）由W总=W有+W额可得，额外功：W额=W总-W有=400J-200J=200J，由W额=fs可得摩擦力：f=100N，故④错误。可见①正确、②③④错误。故选：A。（1）利用W=Fs求出推力做的总功，再求出推力的功率；（2）利用G=mg求物体重力，再利用W=Gh求推力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）先根据W总=W有+W额求出额外功，然后根据W额=fs求出斜面对物体的摩擦力。本题考查了使用斜面时有用功、总功、功率、机械效率和摩擦力的计算，明确使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功是关键。4.解：A、所做的有用功：W有=Gh=100N×9m=900J，故A错误；B、动滑轮有两段绳子承担总重，绳子自由端移动的距离s=2h=2×9m=18m，这一过程所做的总功：W总=Fs=60N×18m=1080J，故B错误；C、根据W总=W有+W额可知，所做的额外功为：W额=W总-W有=1080J-900J=180J，故C错误；D、滑轮组的机械效率：η≈83.3%，故D正确。故选：D。（1）利用W有=Gh求提起重物所做的有用功；（2）使用一个动滑轮提升重物时，绳子自由端移动的距离s=2h，利用W总=Fs求总功；（2）根据W总=W有+W额计算额外功；（4）利用机械效率的公式求滑轮组的机械效率。本题考查了对有用功、总功、机械效率公式、滑轮组s=nh的理解和运用，明确有用功和总功概念是关键。5.解：对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重、摩擦不变时，物体升高一定高度时，额外功是相同的，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比值越大，滑轮组的机械效率越高；所以，同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。故选：B。滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系；同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。掌握滑轮组机械效率高低的影响因素，掌握滑轮组机械效率高低跟各因素之间的关系。6.解：A、根据题意可知，G=100N，h=0.2m，F=50N，s=0.5m则杠杆的机械效率：η=80%；故A错误；B、根据图示可知，杠杆在水平位置时，拉力与OP垂直，则此时的力臂最长，当竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不再与OP垂直，则力臂会减小，故B错误；C、根据原图示可知，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点时，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，故C正确；D、若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，则杠杆的机械效率将变大，故D错误。故选：C。（1）由已知条件，求杠杆的机械效率；（2）当拉力的方向与OP垂直时，拉力的力臂最大，据此判断竖直向上匀速拉力弹簧测力计时力臂的变化；（3）将弹簧测力计移动到Q点时，分析阻力、阻力臂、动力臂的变化，由F1L1=F2L2分析动力变化；（4）若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，确定有用功和额外功不变，分析杠杆的机械效率变化。本题研究杠杆的机械效率，考查杠杆的平衡条件、机械效率的测量及其大小的变化，关键是明确题中变化的量和不变的量。有一定难度。【答案】1.BD2.ACD3.CD4.CD5.AD【解析】1.解：A、物体受到的拉力在水平方向上，重力在竖直方向上，物体受到的拉力和重力不在一条直线上，所以二力不是平衡力，故A错误；B、物体对地面的压力是由于物体发生形变而产生的，故B正确；CD、由图知，动滑轮上绳子的段数n=3，用滑轮组水平拉动物体时，所做的有用功W有=fs，拉力所做的总功W总=F×3s=3Fs，则滑轮组的机械效率为η=，故C错误；所做的额外功W额=W总-W有=3Fs-fs=（3F-f）s，故D正确。故选：BD。（1）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上，缺一不可；（2）压力是由于物体的形变而产生的；（3）用滑轮组水平拉动物体时，克服摩擦力做的功为有用功；已知动滑轮上绳子的段数可求拉力F移动的距离，根据公式W=Fs可求拉力F做的总功，有用功和总功的比值就是滑轮组的机械效率；知道有用功和总功，根据W额=W总-W有求出额外功。本题考查有用功、总功和机械效率的计算，克服摩擦力做的功为有用功是本题的关键，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。2.解：A、使用斜面的目的是提升重物，因此克服物体重力所做的功为有用功，即W有=Gh，故A正确；B、使用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面间的摩擦力做的功，即W额=fs，拉力所做的功为总功，即W总=Fs；根据总功、有用功和额外功之间的关系可得，总功：W总=W有+W额=Gh+fs，故B错误；C、斜面的机械效率η=，变形可得拉力：F=，故C正确；D、斜面的机械效率还可以表示为η=，整理可得物体与斜面间的摩擦力：f=，故D正确。故选：ACD。（1）使用斜面的目的是提升重物，因此克服物体重力所做的功为有用功，即W有=Gh；（2）用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面间的摩擦力做的功，即W额=fs，拉力所做的功为总功，即W总=Fs；总功等于有用功和额外功之和，即W总=W有+W额；（3）斜面的机械效率η=，据此可推出拉力的表达式；（4）斜面的机械效率还可以表示为η=，据此可推出摩擦力的表达式。此题考查的是斜面机械效率的计算、拉力与摩擦力的计算，关键要知道求解总功、有用功和额外功的3种方法：一是根据使用目的来求解，二是根据总功、有用功和额外功之间的关系来求解，三是根据机械效率的定义式求解；本题对数学推导能力有较高的要求，难度较大。3.解：（1）由于物体沿水平地面移动，物体在重力的方向上（竖直向下）没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J，故B错误；（2）由图可知，该滑轮为动滑轮，绳子的有效股数n=2，则绳端移动的距离：s绳=ns物=2×0.6m=1.2m，拉力F做的功：W总=Fs绳=50N×1.2m=60J，故A错误；拉力F做功的功率：P==12W，故C正确；物体所受地面的摩擦力约为80N，则有用功约为：W有=fs物=80N×0.6m=48J，该装置的机械效率约为：η==80%，故D正确。故选：CD。（1）物体水平运动，在重力的方向（竖直向下）上没有移动距离，据此判断重力是否做功；（2）由图可知，该滑轮为动滑轮，绳子的有效股数n=2，根据s绳=ns物求出绳端移动的距离，根据W总=Fs绳求出拉力F做的功，根据P=求出拉力F做功的功率，根据W有=fs求出拉力做的有用功，利用η=求出该装置的机械效率。本题考查了力是否做功的判断和做功公式、功率公式、机械效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。4.解：把同一物体匀速提升同样的高度，则利用滑轮组做的有用功相同；根据η=×100%可知改装后机械效率提高，有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。故CD正确。故选：CD。用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此分析判断。本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一物体匀速提升同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。5.解：A、由于使用简单机械时，总会做一些额外功，所以机械效率总小于100%，故A正确；B、有用功与总功的比值叫机械效率，做功多，但有用功和总功不确定，机械效率不能确定，故B不正确；C、有用功与总功的比值叫机械效率，功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大小与机械效率的高低无关。故C不正确；D、有用功与总功的比值叫机械效率，所以有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高，故D正确。故选：AD。（1）有用功与总功的比值叫机械效率，由于使用简单机械时，总会做一些额外功，故机械效率总小于100%；（2）功率是表示物体做功快慢的物理量；（3）机械效率的大小取决于有用功在总功中所占的比例。深入理解机械效率、功率概念，是解答此题的关键。【填空题答案】1.84%不变2.2.4W83.3%3.η甲=η乙4.额外有用有用额外5.25J等于大于【解析】1.解：（1）由物体的s-t图象可知在0～6s内物体移动的距离s物=3m，因为使用动滑轮时，n=2，拉力端移动的距离s=2s物=2×3m=6m，拉力做的总功：W总=Fs=5N×6m=30J；因为物体匀速运动，物体受到摩擦力的大小等于拉力（弹簧测力计的示数）大小，则物体受到的摩擦力：f=F拉=8.4N，拉力做的有用功：W有用=fs物=8.4N×3m=25.2J；动滑轮的效率：η=84%；（2）由物体的s-t图象可知在6-12s内物体移动的距离s物2=1m，则物体水平移动的速度减小；由η=可知，动滑轮的机械效率与物体水平移动的速度无关，因此如果物体水平移动的速度变小，动滑轮的机械效率不变。故答案为：84%；不变。（1）由物体的s-t图象可知在0～6s内物体移动的距离；由于使用动滑轮时，n=2，拉力端移动的距离等于物体移动距离的2倍，利用W=Fs求拉力做的总功；由于物体匀速运动，物体受到摩擦力的大小等于拉力（弹簧测力计的示数）大小，可求物体受到的摩擦力，利用W=Fs求拉力做的有用功；动滑轮的效率等于有用功与总功之比。（2）根据η=分析机械效率的变化。本题考查了水平使用动滑轮时有用功、总功、机械效率的计算，要知道水平使用动滑轮时克服物体受到的摩擦力做的功为有用功是关键。2.解：（1）使用动滑轮时，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=2×0.1m=0.2m，拉力做的总功：W总=Fs=6N×0.2m=1.2J，做功时间t=0.5s，拉力F做功的功率：P=2.4W；（2）所做的有用功：W有用=Gh=10N×0.1m=1J，动滑轮的机械效率：η≈83.3%。故答案为：2.4W；83.3%。（1）使用动滑轮时，n=2，拉力端移动的距离s=2h，利用W=Fs求拉力做的总功；利用速度公式求做功时间，再求拉力做功功率；（2）利用W=Gh求所做的有用功，动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比。本题考查了使用动滑轮时有用功、总功、功率和机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。3.解：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有=Gh可知，有用功相同；由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s=2h；物体在斜面通过的距离为AB=2h，根据W总=Fs可知，拉力做的总功相同；两次提升物体的机械效率相等，即η甲=η乙。故答案为：η甲=η乙。根据W有=Gh、W总=Fs和η=求出滑轮组的机械效率。本题考查了有用功、总功、机械效率的求法，明确公式的应用是解题的关键，属于基础知识。4.解：（1）当用桶从井中打水时，我们的目的就是为了把水提上来，所以对水做的功为有用功；但水是盛在水桶里面的，又不得不对水桶做功，所以对水桶做的功为额外功；（2）若桶掉到井里而将桶打捞上来时，我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功；但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功。故答案为：额外；有用；有用；额外。有用功是完成一件事情而不得不做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；其他无实用价值而又不得不做的功，叫额外功；据此分析解答。本题考查学生对有用功和额外功的定义的理解和掌握，是一道基础题。5.解：（1）推力对甲物体做的功：W总甲=Fs甲=5N×5m=25J；（2）已知甲乙质量相同，则甲乙的重力相同，斜面高度相同，由W有=Gh可知，将甲、乙两物体从底端推上顶端做的有用功相等；（3）推力对甲物体做的功：W总乙=Fs乙=5N×8m=40J，故W总甲＜W总乙；由η=×100%可得，物体甲通过斜面的效率高，即η甲＞η乙。故答案为：25J；等于；大于。（1）根据W=Fs求出推力对甲物体做的功；（2）根据W有=Gh比较对甲乙两物体做的有用功；（3）根据W=Fs求出推力对乙物体做的总功，利用η=×100%比较两斜面效率的高低。本题考查有用功、总功以及效率的计算，关键熟悉功和效率的计算公式，注意力与距离的对应。【探究题答案】1.88.9C匀速在动滑轮重力一定时，物体越重，机械效率越高物体重力和动滑轮重力一定时，滑轮组的效率与升高的高度没有关系动滑轮的重力不正确在动滑轮重力一定时，物体越重，机械效率越高=滑轮组的机械效率与滑轮组的绕法无关2.匀速直线20%8.0斜面的倾斜程度在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高33沿斜面拉力省力【解析】1.解：（1）第3次实验中滑轮组的机械效率：η=≈88.9%；（2）根据数据记录表中的信息，根据s=nh，动滑轮和钩码有几段绳子承担，n==3，由图可知，甲是3段绳子，乙也是3段绳子，故甲、乙滑轮组均可以，故C正确；故选：C；（3）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；（4）根据1、3、6知滑轮组的机械效率与物体重力有关，结论为在动滑轮重力一定时，物体越重，机械效率越高；由1、2或3、4或5、6知在物体重力和动滑轮重力一定时，滑轮组的效率与升高的高度没有关系；（5）滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力、摩擦、绳重有关；（6）根据（4）知，在动滑轮重力一定时，物体越重，机械效率越高，当物体重力为4N时，机械效率为88.9%，所以当物体的重力为5N时，机械效率应该大于88.9%，故乙同学测量结果错误；（7）由乙图到丙图，动滑轮的重力不变，物体的重力不变，绳子的拉力不变，根据η=知机械效率不变，也就是说滑轮组的机械效率与滑轮组的绕法无关，即η1=η2。故答案为：（1）88.9；（2）C；（3）匀速；（4）在动滑轮重力一定时，物体越重，机械效率越高；物体重力和动滑轮重力一定时，滑轮组的效率与升高的高度没有关系；（5）动滑轮的重力；（6）不正确；在动滑轮重力一定时，物体越重，机械效率越高；（7）=；滑轮组的机械效率与滑轮组的绕法无关。（1）根据η=得出第3次实验中滑轮组的机械效率；（2）根据s=nh，可求动滑轮和钩码有几段绳子承担，据此判断；（3）为准确地测出拉力，需竖直向上匀速拉动测力计；（4）（5）（6）（7）滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系。本题测滑轮组机械效率，考查注意事项、操作方法、机械效率的计算、绳子自由端移动的距离与物体升高的高度的关系s=nh、控制变量法的运用、数据分析及影响机械效率的因素等知识。2.解：（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动；第一次的机械效率为：η1==20%；根据η=可知，第三次的拉力为：F3=≈8.0N；（2）由表中实验数据可知，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面成像程度对斜面机械效率的影响，由表中实验数据可知：在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高；（3）由表中第3组实验数据可知，W总=Fs=8N×1m=8J，W有=Gh=10N×0.5m=5J，额外功：W额=W总-W有=8J-5J=3J，因为W额=fs，所以摩擦力f=3N；（4）比较表中“物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械。故答案为：（1）匀速直线；20%；8.0；（2）斜面的倾斜程度；在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高；（3）3；3；（4）沿斜面拉力；省力。（1）应沿斜面匀速拉动木块，让木块做匀速直线运动；根据公式η=求出第一次的机械效率和第三次的拉力；（2）分析表中实验数据，根据实验所控制的变量与实验数据，得出实验结论；（3）根据表中实验数据求出额外功，然后由功的计算公式求出摩擦力；（4）分析表中实验数据，根据所控制的变量与实验现象分析答题。本题考查了实验注意事项、实验数据分析、求摩擦力，应用控制变量法、认真分析实验数据、应用功的计算公式即可正确解题。',)