2021_2022学年初中物理一轮复习12　机械效率 专题练习

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专题练习12　机械效率 基础训练     1.（2020·辽宁丹东）如图，小明用滑轮组把质量为54 kg的重物匀速提升了1 m。此过程中，绳子自由端的拉力做功为675 J，绳子自由端的拉力为　　　　　 N，该滑轮组的机械效率为　　　　。 2.（2020·安徽芜湖三模）如图所示，用一动滑轮拉一物体A沿水平面匀速运动2 m，物体A重为20 N，受到的摩擦力是物重的0.2，水平拉力F为2.5 N，滑轮的机械效率是　　　（不计滑轮及绳重）。 3.（2020·安徽淮南月考）如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为G的物体缓慢升高h1，拉力大小为F，拉力移动的距离为h2。杠杆的机械效率计算表达式为　　　　　。 4.（2019·宁夏）如图所示，用滑轮组将重为400 N的物体匀速提升了1 m。已知拉力F为250 N，则提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是　　　　。请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法:　　　　　　　　　　　　　　。 5.（2020·贵州黔西南）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1　　　F2，机械效率ηA　　　ηB。（选填“>”“=”或“<”）。 6.（2020·四川眉山）如图甲所示，某人用200 N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2 m，这个人克服物体A的重力做功　　　　 J。若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的　　　　倍。 7.（2020·安徽马鞍山期末）机械效率越高的机械必定（　　）A.做功越快                           B.越省力C.越省功                               D.有用功占总功的比例大8.（2020·江苏盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（　　）A.适当增加木箱重力                                      B.增大木箱上升高度C.增大提升木箱的速度                                  D.换用质量更大的动滑轮9.（2020·山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（　　）A.甲方式可以省力B.乙方式不能改变力的方向C.甲、乙两种方式做的有用功相等D.甲、乙两种方式的机械效率相等10.（2020·辽宁丹东）如图，在斜面上将一个重为15 N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F=6 N，斜面长s=1.2 m，斜面高h=0.3 m。下列说法正确的是（　　）A.克服物体重力做功7.2 JB.额外功为1.8 JC.物体受到的摩擦力为2.25 ND.斜面的机械效率为37.5%11.（2020·湖南永州）如图所示，用力F将重力G=10 N的物体匀速向上提升2 m，动滑轮重2 N（不计绳重摩擦），下列说法正确的是（　　）A.绳子末端移动的距离为1 mB.拉力大小为5 NC.滑轮组的机械效率为100%D.物体克服重力所做的功为20 J12.（2020·广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（　　）  F甲F乙F丙F丁GMGN5.5 N12 N5.5 N8 N5 N10 NA.甲的机械效率比丙的大B.乙、丁的机械效率相同C.使用丙提升物体M时省力D.实验测得的数据无法算出机械效率13.（2020·安徽无为二模）如图所示，小华同学用绳子沿斜面将重为400 N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为250 N，已知斜面倾角为30°，斜面高为2 m，绳重不计。以下说法中正确的是（　　）A.木箱在斜面上受重力、拉力、摩擦力三个力的作用B.小华对木箱做的有用功是1 000 JC.物体受到的摩擦力大小为50 ND.此斜面的机械效率为60%14.（2020·安徽庐江期末）小华用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆，使其绕O点缓慢转动，带动钩码上升一定的高度h（不计摩擦）（　　）A.在杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小B.仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大C.仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变D.仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大15.（2020·湖北咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5 m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（　　）A.动滑轮的重力为5 NB.该滑轮组的机械效率可以达到100%C.滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少D.每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5 J 能力提升16.（2020·安徽宿州一模）智慧小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示。实验次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3 （1）实验过程中，应竖直向上　　　　　拉动弹簧测力计。 （2）第三次实验中滑轮组的机械效率是　　　　（结果保留到0.1%）。 （3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重　　　　　，滑轮组的机械效率越高。 （4）创新小组也利用重为1 N、2 N、4 N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是　　　　。 A.测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组17.（2019·四川眉山）在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30 s时间，将水平路面上质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，地面对故障车的摩擦力为车重力的，g取10 N/kg。求:（1）拉力F在30 s内所做的功；（2）整个装置的机械效率。18.（2020·湖南邵阳）如图所示，用一个滑轮组匀速提升重0.9 N的物体，在物体匀速上升5 cm的过程中，弹簧测力计的示数为0.4 N。（不计摩擦及绳重）求:（1）在此过程中拉力做的功。（2）该滑轮组的机械效率。（3）动滑轮受到的重力。         参考答案1.【答案】 225　80%【解析】 由图知，n=3，绳子自由端移动的距离:s=nh=3×1 m=3 m，由W=Fs可得，绳子自由端的拉力F==225 N；拉力做的有用功:W有用=Gh=mgh=54 kg×10 N/kg×1 m=540 J，该滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%。2.【答案】 80%【解析】 图中使用的是动滑轮，拉力移动的距离:s'=2s=2×2 m=4 m，拉力做的总功:W总=Fs'=2.5 N×4 m=10 J；由题知，物体受到的摩擦力是物重的0.2，f=0.2G=0.2×20 N=4 N，克服摩擦力做的有用功:W有用=fs=4 N×2 m=8 J；滑轮的机械效率:η=×100%=80%。3.【答案】 【解析】 所做的有用功:W有=Gh1，拉力所做的总功:W总=Fh2，则杠杆的机械效率:η=。4.【答案】 80%　减轻动滑轮的质量【解析】 由图可知滑轮组绳子的有效股数n=2，则该滑轮组的机械效率:η=×100%=80%；要提高此滑轮组机械效率，可采用的方法如下:方法一:减轻动滑轮的质量、加润滑油来减小摩擦，可以减少额外功，在有用功一定时，减小总功，使得有用功和总功的比值增大，机械效率增大；方法二:增加提升物体的重力，在额外功不变的情况下，使得有用功和总功的比值增大，机械效率增大。5.【答案】 <　=【解析】 工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，由图知，n分别为3、2，不计摩擦及绳重，提升等重的建筑材料时拉力分别为:F1=（G物+G动），F2=（G物+G动），比较可知F1<F2；因不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，滑轮组的机械效率η=，因动滑轮的重力不变，提起物体的重力相同，故ηA=ηB。6.【答案】 0　0.75【解析】 物体A沿水平方向做匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这个人克服物体A的重力做功为0 J；用如图乙的滑轮组提升物体A时，不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率:η==75%则=G+G动，解得物体A的重力:G=3G动； ①改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率:η'==80%， ②将①代入②可得:=80%，化简解得:G动'=G动=0.75G动。7.D　【解析】 机械效率等于有用功与总功的比值，功率是表示做功快慢的物理量；机械效率与功率无直接联系，所以机械效率越高的机械，其做功不一定越快，故A错误；机械效率与是否省力无关，所以机械效率越高的机械，不一定越省力，故B错误；使用机械可以省力或省距离，但不能省功，故C错误；机械效率等于有用功与总功的比值，机械效率越高，说明有用功占总功的比例越大，故D正确。8.A　【解析】 动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。9.C　【解析】 由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有=Gh可知W甲有=W乙有，故C正确；由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，有用功相同、总功不相同，根据η=×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。10.C　【解析】 克服物体重力做功（即有用功）:W有用=Gh=15 N×0.3 m=4.5 J，故A错误；拉力做的总功:W总=Fs=6 N×1.2 m=7.2 J，则额外功:W额=W总-W有=7.2 J-4.5 J=2.7 J，故B错误；由W额=fs可得，物体受到的摩擦力:f==2.25 N，故C正确；斜面的机械效率:η=×100%=62.5%，故D错误。11.D　【解析】 由图可知，n=2，绳子末端移动的距离:s=2h=2×2 m=4 m，故A错误；不计绳重、摩擦，拉力F=（G+G动）=×（10 N+2 N）=6 N，故B错误；拉力做的总功:W总=Fs=6 N×4 m=24 J，所做的有用功，即物体克服重力所做的功:W有用=Gh=10 N×2 m=20 J，该滑轮组的机械效率:η=×100%≈83.3%，故C错误，D正确。12.A　【解析】 设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s=nh，拉力做的有用功W有用=Gh，拉力做的总功W总=Fs=F×nh=nFh，机械效率η=。甲图中，使用的是定滑轮，n甲=1，机械效率η甲=×100%≈90.9%；乙图中，使用的是定滑轮，n乙=1，机械效率η乙=×100%≈83.3%；丙图中，使用的是动滑轮，n丙=2，机械效率η丙=×100%≈45.5%；丁图中，使用的是滑轮组，n丁=2，机械效率η丁=×100%=62.5%。由上面计算可知，甲的机械效率比丙的大，故A正确；乙的机械效率比丁的大，故B错误；使用丙提升物体M时，GM=5 N，F丙=5.5 N，F丙>GM，是费力的，故C错误；由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。13.C　【解析】 沿斜面向上拉木箱时，木箱受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；小华对木箱做的有用功W有=Gh=400 N×2 m=800 J，故B错误；斜面倾角为30°，斜面高为2 m，所以斜面长s=2h=2×2 m=4 m，拉力F对木箱做的总功:W总=Fs=250 N×4 m=1 000 J；克服摩擦力所做的额外功:W额=W总-W有=1 000 J-800 J=200 J，由W额=fs可得，物体受到的摩擦力:f==50 N，故C正确；此斜面的机械效率为:η=×100%=×100%=80%，故D错误。14.C　【解析】 若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动，阻力不变，动力臂减小，阻力臂变小，如下图所示:△OBB'∽△OAA'，所以，所以动力臂与阻力臂的比值不变，因为阻力不变，根据杠杆的平衡条件知，弹簧测力计的示数应该不变，故A错误；克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重力和杠杆上升的高度不变，拉力所做的额外功不变，故B错误；仅将拉力的作用点从A点移到C点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，则有用功不变，额外功也不变，总功不变，效率不变，故C正确；仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，有用功不变；钩码由B到C，上升高度不变，根据数学关系可知，杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，所以拉力做的总功变小，故D错误。15.D　【解析】 由图乙可知，提升物重G=10 N时，滑轮组的机械效率η=50%，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η==50%，解得动滑轮重力:G动=10 N，故A错误；使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；由题知，利用滑轮组物体每次被提升的高度均为0.5 m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5 m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为:W额=G动h=10 N×0.5 m=5 J，故D正确。16.【答案】 （1）匀速缓慢　（2）74.1%　（3）越大　（4）C【解析】 （1）实验过程中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是:η=≈74.1%；（3）由纵向分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；（4）测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量大了，机械效率变小，不符合题意；弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，不符合题意；使用的动滑轮的重力小于智慧小组的，克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机械效率变大，符合题意。故选C。17.【答案】 （1）2.25×105 J　（2）80%【解析】 （1）故障车在30 s内通过的路程s车=v车t=5 m/s×30 s=150 m，由图知，n=3，拉力端移动距离s=3s车=3×150 m=450 m，拉力F在30 s内所做的功W总=Fs=500 N×450 m=2.25×105 J；（2）地面对故障车的摩擦力f=G=mg=×1 500 kg×10 N/kg=1 200 N；滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功W有用=fs车=1 200 N×150 m=1.8×105 J，整个装置的机械效率η=×100%=80%。18.【答案】 （1）0.06 J　（2）75%　（3）0.3 N【解析】 （1）已知h=5 cm=0.05 m，则绳子移动的距离s=3h=3×0.05 m=0.15 m；在此过程中拉力做的功W总=Fs=0.4 N×0.15 m=0.06 J；（2）有用功W有用=Gh=0.9 N×0.05 m=0.045 J，该滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=75%；（3）由F=（G+G动）可得，动滑轮受到的重力G动=3F-G=3×0.4 N-0.9 N=0.3 N。