初中物理粤沪版九年级上册11.3 如何提高机械效率课后复习题

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1．（2022·河南新乡·八年级期末）日常生活中常用的食品夹如图所示，使用食品夹夹取面包时（ ）
A．可以省力B．可以省距离C．可以省功D．既可省力，也可以省功
【答案】B
【解析】AB．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，费力省距离，故A不不符合题意，B符合题意；
CD．使用任何机械都不会省功，省力的机械费距离，费力的机械可以省距离，故CD不符合题意。
故选B。
2．（2022·安徽合肥·八年级期末）如图所示，杠杆重20N，用此杠杆先后两次将挂在同一位置的重为G1＝50N和G2＝100N的重物匀速提升，分别使重物上升了h1＝0.4m和h2＝0.2m，则下列说法正确的是（ ）
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次机械效率大
【答案】D
【解析】A．第一次做的有用功为
第二次做的有用功为
两次做功相等，故A错误；
B．第一次做的额外功
第二次做的额外功为
所以第二次做的额外功少，故B错误；
C．第一次做的总功为
第二次做的总功为
所以第一次做的总功多，故C错误；
D．第一次机械效率为
第二次机械效率为
所以第二次机械效率大，故D正确。
故选D。
3．（2022·湖北随州·中考真题）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（ ）
A．M是动滑轮
B．拉力F=2G
C．拉力F做的功为3Fh
D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同
【答案】B
【解析】A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；
B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为
F=2G
故B正确；
C．拉力F做的功为
故C错误；
D．配重G上升的速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。
故选B。
4．（2022·新疆·中考真题）如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相等。若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，斜面的机械效率为（ ）
A．20%B．25%C．50%D．75%
【答案】C
【解析】设斜面高为h，则斜面长s=4h，物体在斜面上匀速下滑过程中克服重力做的功W有=Gh，由题意知重力做的功和克服阻力做的功相等，即
fs=Gh
用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时所做的总功
W总=W额+W有=fs+Gh=2Gh
斜面的机械效率为
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
5．（2022·湖北武汉·模拟预测）首钢滑雪大跳台在北京冬奥会期间承担了单板和自由式滑雪大跳台等比赛项目。如图所示，是运动员在雪上技巧项目比赛中，从跳台顶端由静止开始自由加速滑下，冲上斜坡，又飞向天空时的精彩瞬间。若不计空气阻力，则下列说法错误的是（ ）
A．加速下滑的过程中，运动员的机械能不断增大
B．飞向天空的运动员，相对于地面始终是运动的
C．运动员能冲上斜坡，是因为运动员具有惯性
D．从跳台顶端到落地之前，运动员的机械能先减小后不变
【答案】A
【解析】A．加速下滑的过程中，重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增大，但克服阻力做功，故运动员的机械能不断减小，故A错误，符合题意；
B．飞向天空的运动员，相对于地面位置不断变化，故相对于地面始终是运动的，故B正确，不符合题意；
C．运动员能冲上斜坡，是因为运动员具有惯性，要保持之前的运动状态继续向前运动，故C正确，不符合题意；
D．运动员在跳台上运动时，克服摩擦力做功，故机械能减小，当运动员跳起后，运动员只受重力，故机械能不变，故D正确，不符合题意。
故选A。
6．（2022·江苏扬州·中考真题）在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A．转轴加润滑油B．增加提升高度C．增大提升速度D．减小物体质量
【答案】A
【解析】A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；
B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
与提升高度高度无关，故B不符合题意；
C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；
D．若减小物体的质量，根据
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。
故选A。
二、填空题
7．（2022·河北廊坊·一模）如图所示，工人用350N的拉力F将质量为60kg的木箱匀速拉到长3m、高1.5m的卡车车厢上。使用该装置______（选填“能”或“不能”）省功；木箱所受斜面对它的摩擦力是_______N；作出木箱所受重力的示意图______。（O为木箱的重心，g取10N/kg）
【答案】 不能 50
【解析】[1]使用任何机械都不省功，使用该装置省力，但费距离，不省功。
[2]拉力做的总功为
W总=Fs=350N×3m=1050J
木箱的重力
G=mg=60kg×10N/kg=600N
工人师傅对木箱做的有用功
W有用=Gh=600N×1.5m=900J
克服摩擦力所做的额外功
W额=W总-W有=1050J-900J=150J
由W额=fs可得，木箱所受斜面对它的摩擦力是
[3]木箱所受重力的方向竖直向下，示意图如下
8．（2020·广东·东莞市东华初级中学二模）图为小敏利用滑轮组匀速提升一头牛犊，已知牛重为，动滑轮和其下端的附属装置共重，小敏在时间内将牛提起了高，不计绳重、绳与滑轮的摩擦，小敏做功的功率为___________，若用该装置匀速提升重量小一些的山羊，该装置的机械效率___________（选填“变大”、“不变”、“变小”），小敏努力拉起牛或羊的过程中，她对水平面的压力___________（选填“大于”、“等于”、“小于”）自己的重力。
【答案】 40 变小 小于
【解析】[1]克服物体重力所做的有用功
所做的额外功为
拉力做的总功
小敏做功的功率为
[2]若用该装置匀速提升重量小一些的山羊，根据
可知，机械效率会变小。
[3]小敏站在水平地面上不拉绳子时，对地面的压力等于其本身的重力；在努力拉起牛或羊的过程中，小敏结绳子施加向下的作用力，由于力的作用是相互的，所以绳子给小敏一个向上的拉力，则她对水平面的压力会变小。
9．（2021·江苏·南通第一初中九年级阶段练习）用如图质量分布均匀的细木棒提升重物，不计摩擦，测力计竖直向上拉木棒的C点使在A点的物体匀速上升时，测得如下表数据，该杠杆的机械效率为 ___________，杠杆的重为 ___________N；如果将物体由A点移到B点，测力计仍然竖直拉C点匀速上升，物体上升的高度不变，则有用功 ___________，机械效率 ___________。（后两空选填“变大”、“不变”或“变小”）
【答案】 80% 1 不变 变大
【解析】[1]有用功
W有用=GhA=4N×0.2m=0.8J
总功
W总=FhC=2.5N×0.4m=1J
该杠杆的机械效率
[2]已知
OA=0.25m
OC=0.5m
故
OC=2OA
即A点为杠杆的重心位置，不计摩擦，克服杠杆自重做的功为额外功，则
W额=W总-W有用=1J-0.8J=0.2J
杠杆的重为

[3][4]如果将物体由A点移到B点，测力计仍然竖直拉C点匀速上升，物体上升的高度不变，根据W有用＝Gh可知有用功不变，从图中可知杠杆重心上升的高度变小，根据W额=G杠杆h可知额外功变小，根据

可知机械效率变大。
10．（2021·江苏连云港·九年级期中）工人把两个相同的货箱分别沿如图所示的斜面A和B以相同的速度匀速推上货车，斜面A和B的粗糙程度和高度相同，斜面A的长度小于斜面B的长度。甲图中工人对货箱做的有用功为W甲，斜面的机械效率为η甲，乙图中工人对货箱做的有用功为W乙，斜面的机械效率为η乙，则W甲_____W乙，η甲_____η乙（两空均选填“＜”、“＞”或“＝”）。
【答案】 ＝ ＞
【解析】[1]由题意可知，两斜面的高度相同，最终上升的高度也相同，由公式W有用＝Gh得，重力做的功相同，即W甲＝W乙。
[2]斜面A和B的粗糙程度和高度相同，斜面A的长度小于斜面B的长度；A中斜面受到的货箱的压力要小于B中斜面受到货箱的压力，则A中货箱受到的摩擦力要小一些。根据W额＝fs可知，甲中所做的额外功小于乙中所做的额外功，则甲中的总功小于乙中的总功，根据可知，有用功相同，甲做的总功小，所以甲的机械效率大于乙的机械效率，即η甲＞η乙。
11．（2021·广西柳州·九年级期中）2021年5月22日，鹤壁第九届环淇河自行车赛激情开赛，结合所学物理知识我们知道，匀速转弯时运动员和自行车作为一个整体处于 _____（选填“平衡”或“非平衡”）状态；进入直线骑行，运动员需要逐渐切换到最高挡位，当运动员高速骑行时自行车的机械效率 _____（选填“大于”或“等于”或“小于”）100%。
【答案】 非平衡 小于
【解析】[1]匀速转弯时运动员和自行车，其运动方向不断改变，受到非平衡力作用，所以整体处于非平衡状态。
[2]使用任何机械都不省功，都需要做额外功，即机械效率总小于100%；所以当运动员高速骑行时自行车的机械效率小于100%。
12．（2021·山东烟台·八年级期末）图中工人用甲、乙、丙三种方法把同样的砂子运上三楼，根据提供的数据算出有用功为______；其中，所做的额外功最多的是______方法；机械效率最高的是______方法（楼层高3m，砂子重100N，工人体重600N，动滑轮重10N，桶重20N，口袋重5N）。
【答案】 600J 甲 丙
【解析】[1]三次运砂子的重力相同，提升的高度相同，即高度
h=3m×2=6m
则三种方法所做的有用功相同，三种方法所做的有用功
W有用=G砂h=100N×6m=600J
[2]甲方法做的额外功
W甲=(G人+G桶)h=(600N+20N)×6m=3720J
乙方法做的额外功
W乙=(G动+G桶)h=(10N+20N)×6m=180J
丙方法做的额外功
W丙=(G袋+G动)h=(5N+10N)×6m=90J
由此可知，所做的额外功最多的是甲方法。
[3]因为三种方法中有用功相同，丙方法的额外功最小，所以机械效率最高。
三、实验题
13．（2022·新疆乌鲁木齐·三模）小敏同学用如图所示装置，测量“滑轮组机械效率”的实验（若绳重及摩擦所做的功始终占总功的10%）。
（1）第一次实验中，小敏同学在绳子自由端施加竖直向上10N的拉力，使20N的重物匀速向上移动了10cm，则绳子自由端移动距离s是________cm，有用功W有为________J，滑轮组的机械效率为________，动滑轮重为_______N；
（2）第二次实验中，小敏同学仍然在绳子自由端施加竖直向上10N的拉力，使20N的重物匀速向上移动，测量出绳子自由端相对于动滑轮移动的竖直距离为30cm，则第二次实验中，拉力所做的功是_______J。
【答案】 30 2 66.7% 7 4.5
【解析】（1）[1]由图可知，滑轮组用3段绳子提起物体，因此，绳子自由端移动距离
s=3h=3×10cm=30cm
[2]滑轮组所做有用功
W有=Gh=20N×0.1m=2J
[3]滑轮组做的总功
W总=Fs=10N×0.3m=3J
机械效率
[4]由题意可知，绳重及摩擦所做的功始终占总功的10%，则拉力对绳重及摩擦所做的功
W1=10%W总=10%×3J=0.3J
拉力对动滑轮所做的功
W动=W总-W1-W有=3J-0.3J-2J=0.7J
由公式W=Gh可知，动滑轮重
（2）[5]若绳子自由端相对于动滑轮移动的竖直距离为30cm，则有
解得绳子移动的距离
s′=45cm
因此，第二次实验中，拉力所做的功
W总′=Fs′=10N×0.45m=4.5J
14．（2021·江苏无锡·九年级期中）小明用如图所示的方法“测量提升物体所做的功”，操作时他将小车先后倒放和正放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，实验记录在如下表中；
（1）分析比较F与G的大小，可得初步结论：用斜面提升物体时，______。
（2）小车倒放时，沿斜面拉比沿竖直提升多做功______J；分析发现，小车正放时沿斜面拉也比沿竖直提升做功多，可得初步结论：用斜面提升物体时，______。
（3）小车正放时比倒放时的斜面机械效率______（选填“大”或“小”），由此可知：用同一斜面提升同一物体时，斜面的机械效率与______有关。
【答案】 可以省力 0.3 不能省功 大 摩擦力大小
【解析】（1）[1]根据表格中的数据可知，使用斜面时，拉力要小于重力，即用斜面提升物体时，可以省力。
（2）[2]小车倒放时，拉力所做的功为
W总=Fs=1N×0.9m=0.9J
竖直提升所做的功为
W有=Gh=4N×0.15m=0.6J
则沿斜面拉比沿竖直提升多做的功为
W=W总-W有=0.9J-0.6J=0.3J
[3]小车正放或倒放时，沿斜面拉也比沿竖直提升做功多，这表明用斜面提升物体时，不能省功。
（3）[4][5]小车正放时，拉力所做的功为
W总'=F's=0.7N×0.9m=0.63J
两次的有用功相同，总功不同，小车正放时受到的摩擦力要小一些，克服摩擦做的额外功要小一些，根据总功等于有用功与额外功之和以及公式可知，小车正放时比倒放时的斜面机械效率大，即总功越大机械效率越低，故斜面的机械效率与摩擦力大小有关。
四、计算题
15．（2022·山东东营·八年级期末）为了优化东营市区位，构建大交通格局，市里组织编制了全市综合交通网中长期发展规划，其中东营高铁的建设对于优化区域路网布局，山东半岛城市群一体化发展和城镇化发展具有重大意义。图甲为高铁建设的施工现场，其中机械部分可以简化为图乙的简易滑轮组。起重机利用滑轮组将重5000N的混凝土一次性匀速提升到离地面4m处，起重机所用拉力为2000N，时间为20s，请计算这次提升混凝土过程中：
（1）提升混凝土的有用功；
（2）起重机做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）不计绳重及摩擦，使用该滑轮组匀速提升重8000N的混凝土时所用的拉力。
【答案】（1）2×104J；（2）1200W；（3）83.3%；（4）3000N
【解析】解：（1）提升混凝土的有用功为
（2）拉力所做的功，即为起重机所做的总功为
起重机做功的功率为
（3）滑轮组的机械效率为
（4）动滑轮的重力为
使用该滑轮组匀速提升重8000N的混凝土时所用的拉力为
答：（1）提升混凝土的有用功为2×104J；
（2）起重机做功的功率为1200W；
（3）滑轮组的机械效率为83.3%；
（4）用该滑轮组匀速提升重8000N的混凝土时所用的拉力为3000N。
16．（2022·湖南怀化·八年级期末）如图为河里打捞沉船里一货箱的模拟图片，问：
（1）用声呐探测到沉船的回声时间是0.03s，沉船在水下的深度为多少？（设v声水=1400m/s）
（2）河水对沉船的压强为多少？（不计沉船的高）
（3）已知动滑轮及附属部件的总重为2000N，将一重为4000N的货箱匀速打捞出水面时，每根钢绳的拉力F为多大？
（4）若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为5000N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少（不计摩擦和绳重，保留一位小数）？
【答案】（1）21m；（2）2.1×105Pa；（3）1500N；（4）88.9%
【解析】解：（1）根据公式可得，沉船在水下的深度为
（2）根据液体压强公式可得，河水对沉船的压强为
（3）由图可知，动滑轮上承受重物的绳子段数为
根据滑轮组拉力的计算公式可得绳子末端的拉力为
（4）若钢绳的最大拉力F1为5000N时，此装置的机构效率可达最高，设此时提起货箱的个数为n个，对动滑轮及附属部件和货箱进行受力分析可得
即
解得
因货箱不可分割，所以应取
即当一次提起4个货箱时，此装置的机械效率可达最高，此时滑轮组提起货箱的总重力
有用功
不计摩擦和绳重，货箱和动滑轮的总重
总功为
此装置的机械效率
答：（1）沉船在水下的深度为21m；
（2）海水对沉船的压强为2.1×105Pa；
（3）每根钢绳的拉力F为1500N；
（4）该滑轮组的机械效率最大可达88.9%。物重G/N
测力计示数F/N
OA/m
OC/m
A点上升的高度hA/m
C点上升的高度hC/m
4
2.5
0.25
0.5
0.2
0.4
小车放法
小车重G/N
提升高度h/cm
沿斜面的拉力F/N
斜面长s/cm
倒放
4
15
1
90
正放
4
15
0.7
90