中考物理一轮复习课时突破训练17 机械效率 (含解析)

课时训练(十七)　机械效率

(限时:40分钟)

|基础达标|

一、选择题

1.[2019·宜昌]如图K17-1所示的吊车有大、小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是(　　)

图K17-1

A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高

B.吊起相同货物,上升速度快的机械效率高

C.每次吊起的货物越少,机械效率越高

D.货物升高的高度越高,机械效率越高

2.[2019·广安]如图K17-2所示,甲、乙两个滑轮组,其中每个滑轮的质量都相同,分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　)

图K17-2

A.若G1=G2,则拉力F1、F2做的总功相同

B.若G1=G2,则拉力F2做的有用功多

C.若G1>G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率

D.若G1>G2,则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等

3.[2019·鄂州]如图K17-3所示,利用动滑轮将重力为100 N的物体在5 s内匀速竖直提升,拉力F为60 N,绳子自由端移动的距离为2 m,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是(　　)

图K17-3

A.物体移动的速度为0.4 m/s

B.所做的有用功为200 J

C.动滑轮的机械效率为60%

D.拉力F的功率为24 W

4.[2019·通辽]如图K17-4所示,利用滑轮组在2 s内将重400 N的物体匀速提升了1 m,所用拉力F为150 N。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(　　)

图K17-4

A.绳子自由端移动的速度为2 m/s

B.动滑轮的总重为100 N

C.滑轮组的机械效率为83.3%

D.提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变小

5.[2019·荆州]湖北省第二届园林博览会将于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中,采用了如图K17-5所示的装置提升重物,当工人师傅们用1000 N的拉力F向下拉绳,使重1600 N的重物匀速上升了5 m,此过程中克服绳重和摩擦做功500 J,下列说法中正确的是              (　　)

图K17-5

A.拉力F做功为5×103 J

B.缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为800 N

C.动滑轮重为300 N

D.滑轮组的机械效率为75%

6.(多选)[2019·孝感]如图K17-6所示,用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,不计绳重和摩擦,则              (　　)

图K17-6

A.甲、乙的拉力之比是3∶2

B.甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1

C.甲、乙拉力的功率之比是3∶2

D.甲、乙的机械效率之比是1∶1

7.(多选)[2019·宜宾]如图K17-7所示,在拉力F作用下,一个重600 N的物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10 s,已知滑轮组的机械效率为80%,在此过程中拉力F做了150 J的功,则下列说法中正确的是(　　)

图K17-7

A.拉力F的大小为150 N

B.拉力F的大小为50 N

C.物体与地面间的滑动摩擦力为120 N

D.物体与地面间的滑动摩擦力为480 N

8.[2019·绵阳]如图K17-8所示,斜面长20 m、高10 m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40 N的拉力,在20 s内把重60 N的物体沿斜面向上匀速拉动了10 m。在此过程中(　　)

图K17-8

A.斜面的机械效率是66.7%

B.斜面的机械效率是75%

C.该同学对物体做功的功率是10 W

D.该同学对物体做功的功率是30 W

二、填空题

9.[2019·云南]如图K17-9所示,工人用滑轮组将重为600 N的建筑材料以0.3 m/s的速度匀速竖直提升。人对绳子自由端的拉力F=375 N,滑轮组的机械效率为　　　　,拉力F的功率为　　　　W。 

图K17-9

10.将一个重240 N的物体匀速推到斜面顶端,人沿斜面向上的推力为120 N,物体沿斜面移动的距离s=3 m、上升的高度h=1.2 m,则人对物体做的有用功是　　　J,斜面的机械效率是　　　,物体在斜面上所受的摩擦力是　　　　N。若使斜面倾角逐渐增大,此斜面的机械效率将逐渐　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。 

三、实验探究题

11.[2019·绥化]如图K17-10是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如下表。

图K17-10

(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　　　　。(精确到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)若在第三次实验中,物体上升的速度为0.1 m/s,则拉力F的功率为　　　　W。 

(5)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　　　　。(填字母) 

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的

12.[2019·自贡]小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中组装好如图K17-11所示实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。

图K17-11

(1)实验时,小明　　　　竖直向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,弹簧测力计示数为0.5 N;同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm,以上测量结果准确无误,其他被测物理量和计算数据记录如下表所示。 

(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他俩找出错误的原因: 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)该滑轮组的机械效率实际为　　　　　。(精确到0.1%) 

(4)在实验中,若将钩码的重增加到6 N,则该滑轮组的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 

四、计算题

13.[2019·凉山州]如图K17-12所示,用滑轮组匀速提起重1000 N的物体,使物体上升10 m,所用拉力为400 N,绳重和摩擦均忽略不计。

(1)求滑轮组的机械效率。

(2)若用此装置匀速提起1200 N的重物,求此时拉力的大小。

图K17-12

14.[2019·深圳]如图K17-13所示,斜面长s=8 m,高h=3 m。用平行于斜面、大小F=50 N的拉力,将重力为G=100 N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端,用时t=10 s。求:

(1)有用功W有。

(2)拉力做功的功率P。

(3)物体受到的摩擦力f。

(4)该斜面的机械效率η。

图K17-13

|自我挑战|

15.(双选)[2019·河南]工人用如图K17-14所示的滑轮组,在时间t内,将重为G的货物匀速提升了h,人对绳子竖直向下的拉力恒为F。以下说法正确的是              (　　)

图K17-14

A.拉力F的功率为

B.额外功为(2F-G)h

C.滑轮组的机械效率为

D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大

16.[2019·攀枝花]如图K17-15所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2 m/s,经过t=10 s,货物A竖直升高h=10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求:

(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。

(2)汽车对绳的拉力大小。

(3)斜面的机械效率。

图K17-15

【参考答案】

1.A　[解析]用吊车吊起重物时,克服吊钩的重力和摩擦力所做的功为额外功,所以吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高,故A正确;吊车吊起货物的速度和高度与机械效率无关,故B、D错误;每次吊起的货物越少,机械效率越低,故C错误。

2.C　[解析]若G1=G2,且重物被匀速提升的高度相同,由W有=Gh可知,有用功相同,不计绳重及摩擦,则额外功是克服动滑轮自重做的功,即W额=G动h,因每个滑轮质量都相等,提升的高度相同,但乙装置有2个动滑轮,故乙做的额外功多,而W总=W有+W额,所以总功不相同,即F1、F2做的功不相等,故A、B错误。不考虑绳重、摩擦,则滑轮组的机械效率η甲===,η乙===;若G1>G2,则η甲-η乙=-=>0,所以甲的机械效率大于乙的机械效率,故D错误,C正确。

3.D　[解析]物体被提升的高度h=s=×2 m=1 m,物体移动速度v===0.2 m/s,故A错误。所做的有用功W有=G物h=100 N×1 m=100 J,故B错误。拉力做的总功W总=Fs=60 N×2 m=120 J,动滑轮的机械效率η==≈83.3%,故C错误。拉力F的功率P===24 W,故D正确。

4.A　[解析]由图知,滑轮组承担对物体拉力的绳子段数n=4,绳子自由端移动距离s=nh=4×1 m=4 m,速度v===2 m/s,A正确;由F=(G+G动)可得,动滑轮总重为G动=nF-G=4×150 N-400 N=200 N,B错误;滑轮组机械效率η======67%,C错误;由η=可知,提升物重变大,滑轮组机械效率变大,D错误。

5.C

6.AD　[解析]不计绳重及摩擦,拉力F=(G物+G轮),由图知,n甲=2,n乙=3,所以甲、乙绳端的拉力分别为F1=(G物+G轮),F2=(G物+G轮),则甲、乙拉力之比F1∶F2=(G物+G轮)∶(G物+G轮)=3∶2,故A正确。将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,则提升物体的速度相同,则甲、乙绳的自由端速度分别为v甲=2v,v乙=3v,所以,甲、乙绳的自由端速度之比v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3,故B错误。由P===Fv可得,甲、乙拉力的功率之比P甲∶P乙===1∶1,故C错误。不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,由W额=G轮h、W有=G物h可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同,由η=可知,两滑轮组的机械效率相同,即甲、乙的机械效率之比η甲:η乙=1∶1,故D正确。

7.BC　[解析]物体移动的距离s1=v1t=0.1 m/s×10 s=1 m。该滑轮组有3段绳子拉着动滑轮和物体,所以绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍,s2=3s1=3 m。拉力的大小F===50 N。此过程中克服摩擦力做有用功,由η=可知,有用功W有=W总η=150 J×80%=120 J,摩擦力f===120 N。所以,A、D错误,B、C正确。

8.B　[解析]由题知,斜面长20 m、高10 m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10 m时,由几何关系可知物体升高h=5 m。拉力F做的总功W总=Fs=40 N×10 m=400 J;拉力做的有用功W有=Gh=60 N×5 m=300 J;斜面的机械效率η===75%,故A错误,B正确。该同学对物体做功的功率P===15 W,故C、D错误。

9.80%　225

[解析]由图知n=2,拉力端移动距离s=2h,滑轮组的机械效率η======80%;拉力F的功率P====F×2v=375 N×2×0.3 m/s=225 W。

10.288　80%　24　增大

11.(1)匀速缓慢(或匀速)

(2)74.1%　(3)越大(越重)

(4)0.54　(5)C

[解析](1)实验过程中,应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。(2)第3次实验中,滑轮组的机械效率为η===≈74.1%。(3)分析表格中的数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(4)图中物体和动滑轮的总重是由3段绳子承担的,所以绳子自由端移动的速度为v绳=3v物=3×0.1 m/s=0.3 m/s,拉力的功率为P=Fv绳=1.8 N×0.3 m/s=0.54 W。(5)若测量拉力时,弹簧测力计没有调零,指针在零刻度线的下方,会导致所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故A不符合题意;若弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升,所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故B不符合题意;若所使用的动滑轮重力偏小,会导致额外功所占比例偏小,所测量的机械效率偏大,故C符合题意。

12.(1)匀速　(2)弹簧测力计提升的高度s应该是0.3 m,不是0.2 m

(3)66.7%　(4)变大

13.解:(1)由图可知,绕过动滑轮的绳子股数为n=4,则绳子自由端移动的距离

s=nh=4×10 m=40 m,

克服物体重力做的有用功

W有=Gh=1000 N×10 m=10000 J,

拉力做的总功W总=Fs=400 N×40 m=16000 J,

该滑轮组的机械效率η===62.5%。

(2)因绳重和摩擦不计,则提升重物时做的额外功W额=G动h,

动滑轮的总重

G动====600 N。

若用此装置匀速提起1200 N的重物,则此时的拉力

F'=(G'+G动)××(1200 N+600 N)=450 N。

14.解:(1)有用功W有=Gh=100 N×3 m=300 J。

(2)拉力所做的功为W总=Fs=50 N×8 m=400 J,

则拉力的功率P===40 W。

(3)额外功为W额=W总-W有=400 J-300 J=100 J,

由W额=fs得物体受到的摩擦力f===12.5 N。

(4)斜面的机械效率η===75%。

15.AB　[解析]由图可知,承担物重的绳子股数n=2,绳端移动的距离s=nh=2h,拉力F做的功W总=Fs=2Fh,则拉力F的功率P==,故A正确;拉力做的有用功W有=Gh,则额外功W额=W总-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h,故B正确;滑轮组的机械效率η===,故C错误;根据η=可知,滑轮组的机械效率与提升货物的高度h无关,故D错误。

16.解:(1)t时间内汽车对绳的拉力做的功

WF=Pt=120×103 W×10 s=1.2×106 J。

(2)由图可知,承担对A拉力的绳子段数n=3,则拉力端移动速度vF=3v=3×2 m/s=6 m/s,则拉力端移动的距离sF=vF×t=6 m/s×2 s=12 m,

由W=Fs可得,汽车对绳的拉力F===105 N。

(3)该过程做的有用功W有=Gh=9×104 N×10 m=9×105 J,

斜面的机械效率η===75%。