2019_2020学年八年级物理下册12.3机械效率期末复习精练含解析新版新人教版

知识点12.3机械效率

一、机械效率的知识结构导图

二、知识点巩固

12.3     机械效率

1、有用功：定义：对人们有用的功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）＝W总－W额=ηW总

斜面：W有用＝Gh

2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。

公式：W额＝W总－W有用＝G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）

斜面：W额＝fL

3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W总＝W有用＋W额＝FS＝

斜面：W总＝fL+Gh＝FL

4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。

公  式：

斜  面：

定滑轮：

动滑轮：

滑轮组：

5、有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

6、提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

7、机械效率的测量：

（1）原理：

（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

（4）步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

②提升重物越重，做的有用功相对就多。

③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

8、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

三知识点精炼

一．选择题（共8小题）

1．（2020•凤翔县一模）某建筑工地上，工人通过图示装置用250N的竖直向下的拉力拉绳，将重600N的建筑材料匀速提起。已知AOB是轻质杠杆且OA：OB＝1：2，不计绳重与摩擦，则（　　）

A．轻质杠杆AOB为费力杠杆 

B．动滑轮的重力是100N 

C．动滑轮的机械效率为60% 

D．可通过减少所提升建筑材料的重量，来提高动滑轮的机械效率

【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；杠杆的平衡条件；杠杆的分类；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：C

【解析】：A、读图可知，O为支点，动力作用在B点，阻力作用在A点，动力臂大于阻力臂，所以杠杆AOB属于省力杠杆，故A错误。

B、由图知n＝2，用该装置匀速提起600N的物体，不计绳重与摩擦，则杠杆A端施加的拉力：

FA（G+G动）（600N+G动），

由杠杆平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，

即：（600N+G动）×OA＝250N×OB，且OA：OB＝1：2，

解得G动＝400N，故B错误；

C、不计绳重与摩擦，动滑轮的机械效率：

η100%＝60%，故C正确；

D、减小所提升建筑材料的重量，在提升高度相同时，有用功减小，这样有用功在总功中所占的比例减小，则动滑轮的机械效率会降低，即不能提高动滑轮的机械效率，故D错误。

故选：C。

2．（2020•安庆一模）建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组，将500N的重物在5s内匀速提升3m，所用拉力F为300N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．工人做的总功为1800J 

B．动滑轮的重力为50N 

C．滑轮组的机械效率为91.7% 

D．提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小

【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；功的计算；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：A

【解析】：A．由图可知，n＝2，则绳端移动的距离s＝nh＝2×3m＝6m，工人做的总功W总＝Fs＝300N×6m＝1800J，故A正确；

B．不计绳重和摩擦，由F（G+G动）可得，动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝2×300N﹣500N＝100N，故B错误；

C．工人做的有用功W有＝Gh＝500N×3m＝1500J，滑轮组的机械效率η100%100%≈83.3%，故C错误；

D．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η100%100%100%100%，

据此可知提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变大，故D错误。

故选：A。

3．（2020•龙沙区一模）如图所示，用300N的力沿斜面把600N的重物匀速拉到顶端，重物在斜面上移动的距离为4m，上升的高度为1m。下列说法正确的是（　　）

A．运动过程中，重物共受到三个力的作用 

B．重物受到的摩擦力是100N 

C．运动过程中，重物的机械能不变 

D．斜面的机械效率是50%

【考点】：摩擦力的大小；斜面的机械效率；机械能的概念．

【答案】：D

【解析】：（1）运动过程中，重物受到四个力的作用：竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、平行于斜面向上的拉力、平行于斜面向下的摩擦力，故A错误；

（2）重物沿斜面向上匀速运动，质量不变，速度不变，所以动能不变；同时高度增加，则重力势能增大，因机械能等于动能与势能的总和，所以重物的机械能增大，故C错误；

（3）克服物体重力做的有用功：

W有用＝Gh＝600N×1m＝600J，

拉力做的总功：

W总＝Fs＝300N×4m＝1200J，

斜面的机械效率：

η100%＝50%，故D正确；

（4）克服摩擦做的额外功：

W额＝W总﹣W有用＝1200J﹣600J＝600J，

由W额＝fs可得摩擦力：

f150N，故B错误。

故选：D。

4．（2020•常州一模）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重600N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝350N，对此过程，下列结果中错误的是（　　）

A．有用功为1200J B．总功为1400J 

C．额外功为200J D．机械效率为80%

【考点】：有用功和额外功；斜面的机械效率．

【答案】：D

【解析】：A、小明对物体做的有用功：W有用＝Gh＝600N×2m＝1200J，故A正确；

B、拉力F做的总功：W总＝Fs＝350N×4m＝1400J，故B正确；

C、所做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝1400J﹣1200J＝200J，故C正确；

D、斜面的机械效率：

η100%≈85.7%，故D错误。

故选：D。

5．（2020•东营模拟）力F1将物体A匀速提升了s，若改用滑轮组把A匀速提升相同高度s，拉力为F2，此过程滑轮组（　　）

A．总功为F1s 

B．可通过增加动滑轮重力的方法提高滑轮组机械效率 

C．机械效率η 

D．该滑轮组省力同时省距离

【考点】：滑轮组及其工作特点；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：C

【解析】：A、由图知，n＝3，则拉力端移动的距离s′＝3s，拉力做的总功：W总＝F2s′＝F2×3s＝3F2s，故A错误；

B、物重不变，提升高度相同时，有用功不变；增加动滑轮重力，额外功变大，总功变大，根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率会减小；故B错误；

C、使用滑轮组做的有用功（直接对物体做的功）：W有用＝F1s；

则滑轮组的机械效率：

η，故C正确。

D、使用简单机械有时为了省力，有时为了省距离，有时为了改变力的方向，但是不能省功，即不能省力同时省距离，故D错误；

故选：C。

6．（2020•西安模拟）如图所示，2021年全运会吉样物金金正在通过定滑轮将一重物拉上去，她所用的拉力为50N，所拉物体的质量为4kg，物体向上升高了4m（g取10N/kg），则下列说法中错误的是（　　）

A．金金作用在绳子上的拉力做功为400J 

B．绳与滑轮间的摩擦没有被忽略 

C．克服被拉物体的重力做的功为有用功，其大小为160J 

D．此次使用定滑轮的过程中，其机械效率为80%

【考点】：功的计算；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：A

【解析】：A、由于使用的是定滑轮，则绳子自由端移动的距离s＝h＝4m，

所以金金作用在绳子上的拉力做功：W总＝Fs＝50N×4m＝200J．故A错误；

B、物体的重力：G＝mg＝4kg×10N/kg＝40N，

如果不考虑绳重及摩擦，施加的拉力应该等于物重，即F＝G＝40N，而实际施加的拉力是50N，所以绳与滑轮间的摩擦没有被忽略，故B正确；

C、克服被拉物体的重力做的功为有用功，即W有用＝Gh＝40N×4m＝160J，故C正确；

D、定滑轮的机械效率为：η100%100%＝80%．故D正确。

故选：A。

7．（2020•海淀区一模）下列说法中不正确的是（　　）

A．机械效率一定小于100% 

B．机械效率越高，机械做功一定越快 

C．功率越大的机械，做功一定越快 

D．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高

【考点】：机械效率的概念；功率的概念．

【答案】：B

【解析】：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项说法正确。

B、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B项说法不正确。

C、功率是表示物体做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功一定越快，故C项说法正确。

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项说法正确。

故选：B。

8．（2020•东莞市一模）如图所示，把重力为100N的物体从底端匀速推到斜面顶端，斜面长为10m，高为3m，实际推力为50N，则下列选项错误的是（　　）

A．推力做功为500J 

B．克服物体重力做功为300J 

C．斜面的机械效率为60% 

D．物体与斜面之间的摩擦力为50N

【考点】：功的计算；功的计算公式的应用；斜面的机械效率．

【答案】：D

【解析】：由题知，斜面长s＝10m，斜面高h＝3m，物体重G＝100N，推力F＝50N。

A、推力做的总功：W总＝Fs＝50N×10m＝500J，故A正确；B、克服物体重力做的有用功：W有用＝Gh＝100N×3m＝300J，故B正确；C、斜面的机械效率：η100%100%＝60%，故C正确；D、克服摩擦力做的额外功：W额外＝W总﹣W有用＝500J﹣300J＝200J，由W额外＝fs可得摩擦力：f20N，故D错误。

故选：D。

二．填空题（共5小题）

9．（2020•山亭区一模）小明用如图所示的滑轮组提起240N的重物，动滑轮重60N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为　   　N；滑轮组的机械效率为        　。

【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：100;80%

【解析】：（1）由图可知，n＝3，不计绳重及摩擦，则拉力大小：

F（G+G动）（240N+60N）＝100N；

（2）绳端移动的距离：s＝nh，

滑轮组的机械效率：

η100%100%100%100%100%＝80%。

故答案为：100；80%。

10．（2020春•郑州月考）小明用如图所示的动滑轮提起重140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为　 　N；如果向水桶内再加入40N的水，小明拉绳子的动力为　  　N；提起时动滑轮的机械效率　  　（填“变大”“变小”或“不变”）。

【考点】：动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：80；100；变大

【解析】：由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，

不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：F（G+G动）（140N+20N）＝80N；

如果向水桶内再加入40N的水，小明拉绳子的动力为：

F′（G′+G动）（140N+40N+20N）＝100N

使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。

故答案为：80；100；变大。

11．（2020春•淮安期中）如图所示，用滑轮组把300N的重物匀速提升3m，人对绳的拉力为200N，滑轮组的机械效率为　   　；如果用该滑轮组提升400N的重物，机械效率　   　。（选填“增大”、“减小”或“不变”）

【考点】：滑轮（组）的机械效率．

【答案】：75%；增大。

【解析】：（1）人做的有用功：

W有用＝Gh＝300N×3m＝900J；

由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h＝2×3m＝6m，

人做的总功：

W总＝Fs＝200N×6m＝1200J，

滑轮组的机械效率：

η100%＝75%；

（2）当提升重物的重力增加，做的有用功就变大，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变大，滑轮组的机械效率变大。

故答案为：75%；增大。

12．（2020•平房区一模）如图所示，用滑轮在10s内将重为45N的物体匀速提升2m，已知拉力F为30N，则滑轮组的机械效率是　   　；若匀速提升重为90N的物体，则这个滑轮组的机械效率将　   　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【考点】：滑轮（组）的机械效率．

【答案】：75%；变大

【解析】：（1）拉力做的有用功：

W有用＝Gh＝45N×2m＝90J；

由图知，n＝2，拉力端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，

拉力做的总功：

W总＝Fs＝30N×4m＝120J，

滑轮组的机械效率：

η100%＝75%；

（2）动滑轮重力一定，增大滑轮组提升的物重，有用功变大，而额外功几乎不变，总功变大，使得有用功与总功的比值变大，该滑轮组的机械效率将变大。

故答案为：75%；变大。

13．（2020•荔城区校级模拟）如图所示，建筑工地上工人用560N的拉力将一捆重为840N的建筑材料提升2m，不计绳重及各种摩擦，则滑轮组的机械效率为　  　%，动滑轮重为　  　N。

【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：75；280

【解析】：（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离：

s＝2h＝2×2m＝4m，

拉力做的总功：

W总＝Fs＝560N×4m＝2240J，

拉力做的有用功：

W有用＝Gh＝840N×2m＝1680J，

滑轮组的机械效率：

η100%＝75%；

（2）不计绳重及各种摩擦，拉力F（G+G动），据此可得动滑轮重：

G动＝2F﹣G＝2×560N﹣840N＝280N。

故答案为：75；280。

三．实验探究题（共2小题）

14．（2020•乌鲁木齐一模）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如表所示（每个滑轮重0.5N）。

（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是　  　（结果精确到0.1%）。这次数据是用图　 　（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的。

（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率　  　（选填“变大”“不变”或“变小”）。

（3）用甲滑轮组提升不同重物时，绳重和摩擦导致的额外功与总功的比为定值k，根据表格中的数据可求出k＝　　。

【考点】：滑轮（组）机械效率的测量实验．

【答案】：（1）66.7%；乙；（2）变大；（3）

【解析】：（1）第4次实验的机械效率：

η100%≈66.7%；

由s＝nh可得，n2，图乙中承担物重的绳子段数为2，故选择装置乙；

（2）比较第1、2、3次实验数据可知，对于同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高，因此增大物体的重力可以提高滑轮组的机械效率；

（3）根据第1次实验数据可知，有用功为：W有＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J；

总功为：W总＝Fs＝1N×0.3m＝0.3J；

克服动滑轮做的功为：W动＝G轮h＝0.5N×0.1m＝0.05J；

则绳重和摩擦导致的额外功为：W额＝W总﹣W有﹣W动＝0.3J﹣0.2J﹣0.05J＝0.05J；

绳重和摩擦导致的额外功与总功的比值k为：k。

故答案为：（1）66.7%；乙；（2）变大；（3）。

15．（2020•昌邑市一模）小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。

（1）在实验中，小明　             　拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力的值。

（2）第2次实验中滑轮组的机械效率为　   　（结果保留一位小数）。

（3）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为　  　N。

（4）分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，　                             　。

【考点】：滑轮（组）机械效率的测量实验．

【答案】：（1）匀速竖直缓慢；（2）88.9%；（3）2.2；（4）提升物体的重力越大，机械效率越高。

【解析】：（1）在实验中，小明匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力的值。

（2）第2次实验中滑轮组的机械效率为：

η100%≈88.9%

（3）如图丙所示，测力计分度值为0.2N，第3次实验中弹簧测力计的示数为2.2N；

（4）分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。

故答案为：（1）匀速竖直缓慢；（2）88.9%；（3）2.2；（4）提升物体的重力越大，机械效率越高。

四．计算题（共4小题）

16．（2020•昌邑市一模）小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱重为600N，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。在F＝50N的拉力作用下，货箱沿直线匀速运动6m，求：

（1）拉力所做的有用功；

（2）滑轮组的机械效率。

【考点】：有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：720J;80%

【解析】：（1）由题知，地面对货箱的滑动摩擦力：

f＝0.2G＝0.2×600N＝120N，

拉力做的有用功：

W有用＝fs物＝120N×6m＝720J；

（2）由图知，n＝3，拉力端移动距离：

s＝3s物＝3×6m＝18m，

拉力做的总功：

W总＝Fs＝50N×18m＝900J，

滑轮组的机械效率：

η100%＝80%。

答：（1）拉力所做的有用功为720J；

（2）滑轮组的机械效率为80%。

17．（2020•沈河区一模）如图所示为一打捞船的工作示意图，通过电动机和滑轮组将水中的物体提升出水面。图中被打捞物体的体积为0.3m3（不吸水），物体的重力为8000N．已知物体沉在水底10m深度，动滑轮的重力为700N．（不计滑轮组的绳重和摩擦，忽略物体在水中提升时受到的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力。

（2）物体从水底被匀速拉起4m，此时该物体下表面受到的水的压强。

（3）物体出水后仍保持匀速上升，此时该滑轮组的机械效率。

【考点】：液体的压强的计算；浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率．

【答案】：3000N; 6×104Pa;92%

【解析】：（1）物体浸没在水中时，排开水的体积V排＝V＝0.3m3，

此时物体受到的浮力：

F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.3m3＝3000N；

（2）物体从水底被匀速拉起4m，此时该物体下表面在水中所处的深度：

h＝10m﹣4m＝6m，

此时该物体下表面受到的水的压强：

p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×6m＝6×104Pa；

（3）不计滑轮组的绳重和摩擦，克服动滑轮重力做的功是额外功，

物体出水后仍保持匀速上升，此时该滑轮组的机械效率为：

η100%≈92%；

答：（1）物体浸没在水中时受到的浮力是3000N；

（2）该物体下表面受到的水的压强是6×104Pa；

（3）该滑轮组的机械效率是92%。

18．（2020春•龙沙区期中）如图所示，沿斜面将一个质量为6kg的物体匀速由A点拉到B点拉力为40N，升高的高度为0.5m，AB的长度为1m，求：

（1）拉力做的有用功；

（2）物体受到的摩擦力。

【考点】：功的计算公式的应用；有用功和额外功．

【答案】：30J;10N

【解析】：（1）物体重力：

G＝mg＝6kg×10N/kg＝60N，

拉力做的有用功：

W有＝Gh＝60N×0.5m＝30J；

（2）拉力做的总功：

W总＝Fs＝40N×1m＝40J，

额外功：

W额＝W总﹣W有＝40J﹣30J＝10J；

由W额＝fs可得物体受到的摩擦力：

f10N。

答：（1）拉力做的有用功为30J；

（2）物体受到的摩擦力为10N。

19．（2020春•西城区月考）用图所示的装置提升重为600N的物体A，动滑轮受到的重力为200N．在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了1m。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：

（1）物体A上升的速度v。

（2）拉力F。

（3）动滑轮提升物体A的机械效率η。

【考点】：速度的计算；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率．菁

【答案】：（1）0.1m/s；（2）400N；（3）75%。

【解析】：（1）物体A上升的速度：

v0.1m/s；

（2）由图可知，n＝2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，则拉力：

F（G+G动）（600N+200N）＝400N；

（3）动滑轮提升物体A的机械效率：

η100%＝75%。

答：（1）物体A上升的速度为0.1m/s；

（2）拉力为400N；

（3）动滑轮提升物体A的机械效率为75%。