初中物理人教版八年级下册12.3 机械效率优秀测试题

这是一份初中物理人教版八年级下册12.3 机械效率优秀测试题，共19页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。




一、单选题


1.用四个完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，滑轮重小于物重，则（ ）





A.使用两种装置，拉力相同和机械效率都相同


B.甲装置比乙装置省力且机械效率更高


C.乙装置比甲装置省力且机械效率更高


D.乙装置更省力但两装置机械效率相同


【答案】D


【解析】两滑轮组吊起的重物相同，但动滑轮上的股数不同，乙图有三股绳提升物体和动滑轮，所以相比较甲图而言乙图更省力，即乙图中拉力要小于甲图中的拉力；两滑轮组吊起的重物相同，在把重物提升相同高度的前提下，根据可知，两滑轮组所做的有用功相同；在不考虑绳重和摩擦的前提下，克服动滑轮重力所做的功即为额外功，甲乙滑轮组中动滑轮的个数相等，重量相同，且动滑轮被提起的高度也相同，根据可知甲乙滑轮组的额外功也相同；机械效率的表达式





由上式可知，两滑轮组的机械效率相同。


故选D。


2.一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，总功增加


C.有用功不变，总功不变D.有用功不变，总功减少


【答案】D


【解析】


试题分析：∵把同一物体匀速提升同样的高度，


∴利用滑轮组做的有用功相同，


∵η=×100%，改装后的机械效率高，


∴改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少.故D正确.


故选D.


3.如图，用滑轮组提升重物时，将重60N的物体在10s内匀速提升了3m，已知动滑轮重为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中正确的是（ ）





A.滑轮组的机板效率为60%


B.绳子自由端拉力F的大小为30N


C.提升物体的过程中所做额外功为60J


D.绳子自由端拉力F的功率为21W


【答案】D


【解析】由图可知，n= 3，则绳端移动的距离





B.不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力





故B错误；


D.拉力做的总功





绳子自由端拉力F的功率





故D正确；


C.有用功





提升物体的过程中所做额外功





故C错误；


A.滑轮组的机械效率





故A错误；


故选D。


4.用图中的甲、乙两种方式分别提升同一重物，使它们在相同时间内匀速升高相同的高度，拉力F甲、F乙的作用点移动的速度分别为v甲、v乙，滑轮的机械效率分别为、（不计绳重和摩擦），则（ ）





A.B.


C.D.


【答案】B


【解析】甲、乙两种方式分别提升同一重物，使它们在相同时间内匀速升高相同的高度，物体运动速度相同，甲为定滑轮，绳子的运动速度等于物体的运动速度，乙为动滑轮绳子的运动速度为物体运动速度的2倍，所以拉力F甲、F乙的作用点移动的速度





甲、乙两种方式分别提升同一重物，使它们在相同时间内匀速升高相同的高度，拉力做的有用功相同，不计绳重和摩擦， 甲为定滑轮，拉力做的功为克服物体重力做的功为





乙为动滑轮，拉力做的功为克服物体重力和动滑轮重力做的功为





即应用乙机械时的总功大于应用甲机械时的总功，而有用功相同，由机械效率公式可知甲的机械效率高，即





故选B。


5.如图所示，斜面长20m、离10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物块沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（ ）





A.斜面的机械效率是66.7%


B.该同学对物体做功的功率是10W


C.斜面的对物块的摩擦力是10N


D.在高度和粗糙程度均相同的情况下，斜面越平坦越省力，额外功越少


【答案】C


【解析】由题知，斜面长20m、高10m，则物体沿斜面向上匀速运动s= 10m时，物体升高h= 5m


A.拉力F做的总功





拉力做的有用功





斜面的机械效率





故A错误；


B.该同学对物体做功的功率





故B错误；


C.摩擦力做额外功，额外功为





因为


所以





故C正确；


D.根据机械功原理，费距离可以省力，但不可以省功，故D错误。


故选C。


6.如图所示，用滑轮组提升重物时，将重210N的物体在5s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为90N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中，下列说法中正确的是（ ）





A.滑轮组的机械效率为70%


B.绳子自由端拉力F的大小为150N


C.提升物体的过程中，额外功为540J


D.绳子自由端移动的距离是4m


【答案】A


【解析】重物和动滑轮总重





因为绳子段数n=3，所以拉力





绳子自由端移动的距离是





额外功为





机械效率为





故选A。


7.工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖宜向下的拉力恒为F，以下说法正确的是（ ）





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


【答案】B


【解析】A.由图可知，连接动滑轮绳子的股数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





故A错误；


B.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；


C.滑轮组的机械效率





故C错误；


D.根据可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，故D错误。


故选B。


8.一位建筑工人用如图所示的装置把建筑材料运送到楼上，已知吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（ ）





A.绳子自由端移动的距离为3hB.工人做的有用功为m2gh


C.该滑轮组的机械效率为D.使用该装置一定省力


【答案】BC


【解析】A.由图知：作用在动滑轮上的绳子有2段，绳子拉下的长度是


s=2h


故A错误；


B.有用功为


W有用= Gh= m2gh


故B正确；


C.总功为


W总= Fs= F×2h= 2Fh


机械效率为





故C正确；


D.如果拉力





则装置不省力，故D错误。


故选BC。


9.利用如图所示滑轮组在10s内将重为2000N的物体沿水平方向匀速移动4m，所用的拉力F大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.3倍。在此过程中下列说法正确的是（ ）





A.绳子自由端沿水平方向移动的距离为12m


B.物体受到的摩擦力为750N


C.拉力F的功率为300W


D.滑轮组的机械效率为80%


【答案】CD


【解析】A.由图可知动滑轮上绳子段数n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离





故A错误；


B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的摩擦力





故B错误；


C.拉力F做的功





则拉力F的功率





故C正确；


D.有用功





则滑轮组的机械效率





故D正确；


故选CD。


10.如图所示，用滑轮组拉着重600牛的物体A沿水平方向匀速移动，在40秒内物体移动了8米，拉力F做的功为1280焦，不计绳重及轮与轴间的摩擦。下列分析正确的是（ ）





A.拉力F大小为80N


B.拉力F的功率为32W


C.若动滑轮的重为12N，物体A所受的摩擦力为148N


D.若动滑轮的重为12N，滑轮组的机械效率是80%


【答案】ABC


【解析】A.动滑轮上绳子段数n=2，物体沿水平方向移动8m，所以绳子自由端移动的距离


s=nl=2×8m=16m


拉力的大小为





故A正确；


B.拉力F的功率为





故B正确；


CD.若动滑轮重为12N，则克服动滑轮重力做功为





则物体克服摩擦做的有用功为





则物体所受的摩擦力为





滑轮组的机械效率





故C正确，D错误。


故选ABC。


三、填空题


11.如图所示，用滑轮组拉动重为200N的物体在水平桌面上匀速直线运动。已知F=20N，滑轮组的机械效率为85%，则物体与桌面的之间的摩擦力大小为__________N。





【答案】51


【解析】


由图可知，由3段绳子通过动滑轮，则sF=3s物，滑轮组的机械效率为85%，即


η== ==85%


解得


f=51N


即物体与桌面的之间的摩擦力为51N。


12.如图所示，用滑轮组将重为 3N 的物体匀速提升 0.1m，所用时间为 2s，作用在绳子末端的拉力是 1.5N，则该滑轮组的机械效率为____，拉力做功的功率是____W。





【答案】66.7% 0.225


【解析】[1]该滑轮组的机械效率为





[2]自由端移动的距离





拉力做的功





拉力的功率





13.如图所示，动滑轮重20N，工人用200N的拉力将重为360N的建筑材料匀速提升5m，用时20s，则此过程中做的额外功是____J， 拉力的功率是____W，滑轮组的机械效率是___。





【答案】200 100 90%


【解析】[1]克服重力做的有用功为


W有=Gh=360N×5m=1800J


动滑轮与2股绳子接触，滑轮组n值为2，拉力做的总功为


W总=Fnh=200N×2×5m=2000J


则额外功是


W额= W总-W有Gh=2000J-1800J=200J


[2]拉力的功率为





[3]滑轮组的机械效率是





14.一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货物匀速提高了4 m，起重机做的有用功是______J。若起重机做的额外功是9 600 J，则机械效率是_______，起重机的功率是_________W。


【答案】 1.44×104 60% 2400


【解析】


分析：（1）利用求起重机做的有用功；


（2）总功等于有用功与额外功的和，机械效率等于有用功与总功之比；


（3）利用求起重机的总功率。


解答：（1）起重机做的有用功：；


（2）起重机做的总功：


则机械效率：；


（3）起重机的总功率：。


故答案为：1.44×104J；60%；2400。


15.在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m，所用时间t=30s.则拉力F做功的功率为________W，此过程中物体受到的摩擦力为________N.





【答案】60 160


【解析】根据题意知道，拉力所做的总功是：W总=Fs=400N×4.5m=1800J，拉力F做功的功率是： ；此过程克服重力做的是有用功，且W有=Gh=600N×1.8m=1080J，故克服摩擦力做的额外功是：W额=W总-W有=1800J-1080J=720J，由W额 =fs知道，物体所受斜面的摩擦力是：.





四、实验题


16.巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。





（1）在使用甲弹簧测力计时需要竖直向上______拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会_____ （选填“变大”、“变小”和“不变”）；


（2）从表中数据可分析出实验2是用图_______（选填甲或乙）做的实验，机械效率为___%（结果精确到0.1%）；


（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论∶使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越_____________（选填“高”或“低”）；


（4）比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越_____________（选填“高”或“低”）；


（5）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，测力计的读数变小，测得机械效率______（选填“变大”、“变小”和“不变”）；


（6）通过实验2的数据分析可得出天花板对定滑轮的拉力为_____________N（忽略绳重和摩擦，同一个滑轮组中每个滑轮重力相等）。


【答案】匀速 变大 乙 57.1% 低 高 偏高 8.6N


【解析】（1）[1]在使用弹簧测力计时，要保证匀速直线拉动，才能稳定的读取弹簧测力计的示数。


[2] 竖直是指与水平相垂直的方向。弹簧测力计是测量力的工具，使用时要使测力计内的弹簧轴线方向跟被测力的方向一致，弹簧不要靠在刻度盘上。若斜向上匀速拉动弹簧测力计会导致力臂变小，力变大，弹簧测力计的示数变大。


（2）[3]由表中实验数据可知，实验2中绳子自由端移动的距离是钩码上升高度的5倍，承重绳的股数为5，由图示可知，实验用的是乙图所示的滑轮组。


[4]由表中数据可知，滑轮组机械效率为





（3）[5]由实验1和实验2的数据分析可知，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同，尤其是动滑轮的个数不同，实验2的机械效率低于实验1，因此可得出：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。


（4）[6]实验3的机械效率为83.3%大于实验1的机械效率74.1%，说明使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高。


（5）[7]要正确测量拉力，所以弹簧测力计需要做匀速直线运动。而当弹簧测力计静止读数时，便不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测的拉力偏小，机械效率偏高。


（6）[8] 根据





通过实验2的数据分析可得出，动滑轮的重力等于定滑轮的重力；所以天花板对定滑轮的拉力为








五、计算题


17.用如图所示的滑轮组。小明站在地面上把一件重为400N的材料在30s内匀速提升到12m的楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%。（不计绳重及摩擦）求：





（1）在此过程中小明所做的有用功是多少？


（2）则拉力功率为多大？


（3）提升500N重物时，机械效率是多少？


【答案】（1）4800J；（2） 200W；（3） 83.3%


【解析】（1）材料克服重力做的功为有用功





（2）拉力做的功为总功，由可得总功





则拉力功率





（3）由图可知绳子承担重物的段数n为2，物体上升12m，则绳子末端在拉力的作用下移动





由（2）知拉力做功6000J，由W=Fs可得拉力





由可得动滑轮的重力





提升500N重物时，物体做的有用功





拉力做的有用功





机械效率是





答：（1）在此过程中小明所做的有用功是4800J；


（2）则拉力功率为200W；


（3）提升500N重物时，机械效率是83.3%。


18.小明同学用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：





（1）动滑轮的重力；


（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大；


（3）当物体与地面的摩擦力为1400N时，自由端竖直向下的拉力；


【答案】（1）100N；（2）60W；（3）500N


【解析】（1）假设物体移动距离为s，动滑轮与3股绳子接触，滑轮组n值为3，拉力移动距离为


s绳=ns


克服摩擦力做的有用功为


W有=fs


拉力做的总功为


W总=Fs绳=nFs


滑轮组的机械效率是





不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，由力的平衡可得





当摩擦力为100N时，滑轮机械效率为50%，则





（2）滑轮机械效率为





当滑轮组的机械效率为75%时





则此时摩擦力为





物体以0.2m/s的速度匀速运动时，滑轮组的有用功率为





（3）当物体与地面的摩擦力为1400N时，自由端竖直向下的拉力为





（1）动滑轮的重力为100N；


（2）该滑轮组的有用功率是60W；


（3）自由端竖直向下的拉力为500N。


19.一个重力为640N的建筑工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重为360N的货物，工人所用拉力F的大小为150N，提升时间为20s，重物上升高度为2m。不计绳重和摩擦，求：





（1）工人提升时绳自由端的速度为多少？


（2）拉力F的功率为多少？


（3）此滑轮组的机械效率为多少？


（4） 若工人与地面接触的总面积为4（10-2 m2，则在提升过程中该工人对高台的压强为多少？


【答案】（1）0.3m/s；（2）45W；（3）80%；（4）1.975×104Pa


【解析】（1）重物上升速度为





动滑轮与3股绳子接触，滑轮组n值为3，则绳子自由端移动速度为


v绳=nv=3×0.1m/s=0.3m/s


（2）故拉力的功率是


P=Fv绳=150N×0.3m/s=45W


（3）克服重力做的有用功为


W有=Gs=360N×2m=720J


绳子自由端移动距离为


s绳=ns=3×2m=6m


则拉力做的总功为


W总=Fs绳=150N×6m=900J


即滑轮组的机械效率是





（4）在提升过程中，该工人对高台的压力为


F压= G人+F=640N+150N=790N


工人对高台的压强为





答：（1）工人提升时绳自由端的速度为多少0.3m/s；


（2）拉力F的功率为45W；


（3）此滑轮组的机械效率为80%；


（4）在提升过程中该工人对高台的压强为1.975×104Pa。








实验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率%
74.1
83.3