物理八年级下册12.3 机械效率精品同步练习题

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1．竖直提升物体时W有=__________；水平拉动物体时W有=__________；用滑轮提升物体时W额=__________。因为用滑轮的目的是提升物体，所以克服动滑轮重力做功就是额外功。
【答案】 G物h fs G动h
【解析】[1][2][3]竖直方向上提升重物时，有用功W有=Gh，水平拉动物体是有用功W有= fs，用滑轮提升物体时，有用功W有=Gh。
2．用动滑轮提起一个重800N的物体，用的拉力是500N，物体升高1m，则人做的总功为_____J，有用功为_____J，额外功为_____J。
【答案】 1000 800 200
【解析】[1]动滑轮由两股绳子承担物重，即
n=2
则拉力移动的距离为
s=2h=2×1m=2m
总功为
W总=Fs=500N×2m=1000J
[2]有用功为
W有=Gh=800N×1m=800J
[3]额外功为
W额=W总W有=1000J800J=200J
3．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000 N的物体A，使物体A在4 s内匀速前进了4 m，物体A受到地面的摩擦力，所用拉力，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦．则A物体克服摩擦力所做的功是________．绳子拉力所做的功是________．（以上均选填“有用功”、“额外功”或“总功”）
【答案】有用功 总功
【解析】[1]物体匀速运动，滑轮对物体的拉力大小等于地面对物体的摩擦力大小，拉动物体即克服摩擦力做功，所以A物体克服摩擦力所做的功是有用功；
[2]绳子拉力所做的功是全部的功，为总功．
4．清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中，下列关于做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功B．对桶所做的功是总功
C．对水所做的功是总功D．对桶所做的功是有用功
【答案】D
【解析】师傅不小心把水桶弄进水里，目的是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功；但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；手对绳子拉力做的功，包括对水做的功、对桶做的功、对绳子做的功为总功，故ABC错误；D正确。
故选D。
5．小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来．在这两个情形中水桶中都有水．那么下列分析中正确的是
A．两个情形中，两人对水做的功都是有用功
B．两个情形中，两人对水做的功都是总功
C．两个情形中，两人对水做的功都是额外功
D．小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功
【答案】D
【解析】用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功；桶掉到井里，从井里把桶捞上来，目的是捞桶，所以对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功；有用功和额外功之和是总功，故D正确.
知识点2 机械效率
6．下列说法中正确的是（ ）
A．有力作用在物体上，力一定对物体做功
B．物体做功越多，功率就越大
C．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，功率为零
D．额外功越少，机械效率越低
【答案】C
【解析】A．有力作用在物体上，物体没有在力的方向上通过距离，力对物体没有做功，故A错误；
B．根据可知，功率大小同时跟做功多少和做功时间有关，做功多可能时间也长，功率不一定大，故B错误；
C．在光滑的水平面上，物体由于惯性做匀速直线运动，水平方向上没有受到力的作用，没有力对物体做功，功率为零，故C正确；
D．机械效率越高说明有用功在总功中占的比例越大，也就是额外功在总功中占的比例较小，因不知道总功的多少，所以不能说额外功越少，机械效率越低，故D错误。
故选C。
7．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．任何机械设备的效率总小于1
D．做有用功越多的机械，其效率就越高
【答案】C
【解析】A．效率越高的机械，表示有用功占总功的比例越大，与做功的快慢无关，故A错误；
B．机械是否省力与功率大小无关，故B错误；
C．任何机械设备的效率总小于1，因为任何机械设备都要做一部分额外功，故C正确；
D．在总功相同时，做有用功越多的机械，其效率就越高，故D错误。
故选C。
8．下列说法符合实际情况的是（ ）
A．托起两个鸡蛋的力约为10N
B．起重机的机械效率可高达100%
C．中学生的体重约为50N
D．中学生双脚站立时对地面的压强约为104Pa
【答案】D
【解析】A．两个鸡蛋的重力约为1N，所以托起两个鸡蛋的力约为1N，故A不符合题意；
B．使用任何机械，总避免不了额外功的产生，所以机械效率一定小于100%，故B不符合题意；
C．中学生的体重约为500N，故C不符合题意；
D．中学生的体重约为500N，双脚站立时与水平地面的接触面积约为0.05m2，所以中学生双脚站立时对地面的压强约为
故D符合题意。
故选D。
9．如图所示，使用滑轮组提升重物时（不计绳重和摩擦），能提高机械效率的是（ ）
A．减小提升重物的高度B．减小被提升物的质量
C．减小定滑轮的重力D．减小动滑轮的重力
【答案】D
【解析】A．减小提升重物的高度时，绳端移动的距离也变短了，根据
可知机械效率并不受影响，故A不符合题意；
B．减小被提升物的质量，就减小了重物的重力，不计绳重和摩擦，动滑轮不变，即额外功不变的情况下，有用功减小了，所以机械效率就降低了，故B不符合题意；
C．不计绳重和摩擦，减小定滑轮重力，有用功、额外功、总功均不受影响，所以机械效率不变，故C不符合题意；
D．减小动滑轮的重力，在提升物体重力不变的情况下，即有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故D符合题意；
故选D。
10．如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做的功是有用功
B．拉力对物体做的功是额外功
C．绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍
D．增加物体的重力可以增加滑轮组的机械效率
【答案】D
【解析】A．拉力F做的功是总功，故A错误；
B．拉力对物体做的功是有用功，故B错误；
C．因为动滑轮上绳子根数为2根，所以绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故C错误；
D．由机械效率公式可知，增加物体的重力可以增加有用功，额外功不变，增加滑轮组的机械效率，故D正确。
故选D。
11．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重100N，滑轮重25N，绳重和摩擦不计。图甲中F甲＝______N，图乙装置的机械效率η乙＝______，图甲装置的机械效率η甲______η乙。
【答案】100 80% ＞
【解析】[1]图甲中滑轮是定滑轮，绳重和摩擦不计，所需拉力
[2][3]在图甲中绳重和摩擦不计，拉力做的额外功为0J，定滑轮的机械效率
①
图乙中滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，动滑轮的机械效率
②
由①②可见，绳重和摩擦不计，机械效率
12．如图所示，通过定滑轮，在竖直向下的力F3作用下，将装满沙子的盒子水平匀速拉动。盒子重为G，受到的水平拉力为F1，经过的路程为s1（绳长不可伸缩），此过程，定滑轮做的有用功W有用=________；机械效率η=______（用题目中的符号，写出表达式）。
【答案】 F1s1
【解析】[1]由题意知，定滑轮所做的有用功
W有用=F1s1
[2]定滑轮所做的总功
W总=F3s1
所以定滑轮的机械效率
13．有一根重，粗细均匀的木棒OD，平均分成四个等份，如图所示。在A点悬挂一重300N的物体，在D点施加一竖直向上的力F，把物体匀速提升0.2m，不计摩擦，则木棒的机械效率为______。
【答案】75%
【解析】提升物体做的有用功
粗细均匀的木棒OD，平均分成四个等分，如图所示
所以
所以，由相似三角形的知识可知，当物体上升0.2m时，B点（重心）将上升的高度
克服木棒重力做的额外功
木棒做的总功
木棒的机械效率
14．工人师傅常采用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示。汽车车厢底板高度h =3m，斜面长度s=5m，现用力F沿着斜面把重力G=3000N的重物在50s内匀速拉到车上。若摩擦力f =700N，则拉力F的功率为___________W，该斜面的机械效率为___________。
【答案】 250 72%
【解析】[1]由题意知当物体在F作用下从底部到达顶部，F做的功等于克服物体重力做功与克服摩擦力做功的和，故
[2]机械效率
15．提高机械效率的方法：当动滑轮重力不变时，提高_________可以提高机械效率；当物体重力不变时，减小_________可以提高机械效率；减少______，涂润滑油，减小机械自重。
【答案】 物体重力 动滑轮重力 摩擦
【解析】[1][2][3]由机械效率公式可得
当动滑轮重力不变时，提高物体重力可以提高机械效率；当物体重力不变时，减小动滑轮的重力可以提高机械效率；减小机械间的摩擦，涂润滑油，减小机械自重都可以减小机械效率。
知识点3 测量滑轮组的机械效率
16．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验时，某小组利用重力不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下:
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上______拉动弹簧测力计；
（2）第②次实验中的机械效率是______；
（3）通过比较______两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重______（选填“有关”或“无关”）；
（4）小明认为“同一个机械,它的机械效率是不变的”，通过比较______两次实验数据（选填实验序号）。可知他的观点是______的（选填“正确”或“错误”）。
【答案】匀速 80% ① ② 有关 ① ③ 错误
【解析】（1）[1]在实验中，测绳端拉力F时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
（2）[2]由表可知，第二次实验的机械效率为80%。
（3）[3][4]通过对比①、②两次实验可知，用同一装置将相同的物体提升相同的高度，动滑轮越重，机械效率越低，故动滑轮的机械效率与动滑轮自重有关。
（4）[5][6]通过对比①、③两次实验可知，用同一装置提升不同的重物到相同的高度，物体越重机械效率越高，故小明的观点是错误的。
17．某实验小组在做“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
（1）补充表格中的数据；
（2）在实验操作中应竖直向上______拉动弹簧测力计；
（3）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，______可以提高滑轮组的机械效率；
（4）由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），滑轮组的机械效率______。
【答案】 0.3 83.3% 匀速 增加物重 低
【解析】（1）[1]根据图乙可知n=3
[2]第2次实验做的总功为
有用功为
机械效率
（2）[3]在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（3）[4]比较第1次实验和第2次实验，可以得到使用同样的滑轮组，提起的重物越重，滑轮组的机械效率越高。
（4）[5]由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），额外功在总功中的比值越大，机械效率越低，即滑轮组机械效率可能跟动滑轮重力有关。
[能力提升练]
18．如图所示，小明分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为m1的物体，滑轮的质量均相等且为m2，在相同的时间内物体被提升的高度均为h，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ）
A．甲、乙、丙三种装置做的有用功都为m1gh
B．绳子自由端移动的速度关系为
C．绳子自由端的拉力大小为
D．乙、丙两种装置的机械效率均为
【答案】C
【解析】A．克服物体重力做的功为有用功，甲、乙、丙三种装置做的有用功都为
W有用=G1h=m1gh
故A正确；
B．从图中可知，甲为定滑轮（n=1），乙为动滑轮（n=2），丙为滑轮组（n=3），在相同的时间内物体被提升的高度均为h，则绳子自由端移动的距离s甲=h，s乙=2h，s丙=3h，因此
s甲＜s乙＜s丙
运动时间相同，根据可知，绳子自由端移动的速度关系为
v甲＜v乙＜v丙
故B正确；
C．不计绳重和摩擦，甲乙丙的拉力大小分别为
F甲=G1=m1g
由于物体的质量m1与动滑轮质量m2的关系不知道，无法比较F甲与F乙的大小关系，但
F乙＞F丙
故C错误；
D．不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功
W额=G动h=m2gh
乙、丙两种装置的机械效率
故D正确。
故选C。
19．如图，用同一滑轮组在相同时间内分别使物体A、B以相同速度匀速上升，发现提升A比提升B时，滑轮组的机械效率更大。若不计绳重和摩擦，以下四个判断中，正确的是（ ）
①物体A与物体B的重力更小
②提升A比提升B时的有用功更大
③提升A比提升B时的额外功更小
④提升A比提升B时，人做功的功率更大
A．①②B．①③C．②③D．②④
【答案】D
【解析】不计绳重和摩擦的影响，滑轮组的机械效率
因同一滑轮组中动滑轮的重力相等，物体的重力G越大时，滑轮组的机械效率越高。所以，由提升A的过程滑轮组的机械效率较大可知，物体A的重力较大，故①错误；拉力的功率为
由上式可知，用相同的速度分别匀速提升物体A和B时，提升A的过程中拉力的功率较大，故④正确；因在相同时间内分别使物体A、B以相同速度匀速上升，由可知，物体A和物体B的高度相等；由W有＝Gh可知，提升A比提升B时的有用功更大，故②正确；由不计绳重和摩擦时W额＝G动h可知，提升物体A和物体B时的额外功相等，故③错误。综上可知，只有②④正确，故D正确，ABC错误。
故选D。
20．如图所示，拉力F为10N，物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到物体B的摩擦力为20N
B．此时拉力F的功率为2W
C．此时滑轮组的机械效率为70%
D．当拉力F增大到20N时，物体B将向左运动
【答案】C
【解析】A．对B进行受力分析，B受到A对B水平向左的摩擦力，地面对B向左的摩擦力为6N，弹簧测力计的拉力为20N，这三个力平衡，则B受到A对B的摩擦力为
根据力的作用是相互的，则物体A受到物体B的摩擦力也为16N，故A错误；
B．由n=2可知，绳子自由端移动的速度
此时拉力F的功率为
故B错误；
C．此时滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．当拉力F增大到20N时，物体A受到B给A的滑动摩擦力不变，所以B受到A对B的摩擦力也不变，依然为14N，B受力平衡，仍保持静止，故D错误。
故选C。
21．工人师傅用如图所示的装置将水泥从地面匀速运至高处，若水泥重为G0，桶重为G1，动滑轮重为G2，该装置的机械效率为η（不计绳重和摩擦），求工人师傅作用在绳子自由端的拉力F。下列表达式中正确的是（ ）
A．F＝B．C．D．F＝
【答案】D
【解析】A．由图知，承担重物绳子的段数n=3，根据题意，不计绳重和摩擦，工人师傅作用在绳子自由端的拉力
故A错误；
BCD．克服水泥重力做的有用功W有=G0h，绳子自由端的拉力做的总功
滑轮组的机械效率
所以绳子自由端拉力
综上分析知，故BC错误，D正确。
故选D。
22．如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ）
A．人拉绳做功的功率为75WB．滑轮组的机械效率为80%
C．动滑轮重为100ND．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
【答案】C
【解析】AD．因为物体上升的速度为
，
所以绳子移动的速度为
人拉绳做功的功率为
故AD正确，AD不符合题意；
B．滑轮组的机械效率为
故B正确，B不符合题意；
C．由
得
故C错误，C符合题意。
故选C。
23．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30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场，若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍，拉力F在30s内所做的功为______J，整个装置的机械效率为______（）。
【答案】 2.25×105 80%
【解析】[1]由可知，车移动的距离
由图可知，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
[2]车的重力
因为摩擦力为车重力的0.08倍，所以车受到地面的摩擦力
有用功
滑轮组的机械效率
24．如图所示的滑轮组在10 s内将一重为400 N的物体向上匀速提升2 m，绳自由端受到的拉力F为250 N，若不计绳重及摩擦，则在这个过程中绳自由端下降的速度是___________ m/s，该滑轮组的机械效率是___________% 。
【答案】 0.4 80
【解析】[1]由图可知此滑轮组承载动滑轮的绳的股数为
如图所示的滑轮组在10 s内将一重为400 N的物体向上匀速提升2 m，故物体上升的速度为
故绳自由端下降的速度为
[2]根据机械效率的公式
25．如图所示，已知斜面长5m，高2m，拉力为50N。利用这个装置将重为100N的物体在5s内匀速从斜面的底端拉到顶端，功率为______W，总功为______，该装置的机械效率为______。
【答案】 100 500J 40%
【解析】[1][2]根据图示可知，n＝2；则拉力做功的功
W总＝Fs＝50N×2×5m＝500J
拉力做功的功率为
W有用＝Gh＝100N×2m＝200J
[3]装置的机械效率
26．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力F为8N，拉力移动的距离为0.25m。拉力所做的功为 _____J，杠杆的机械效率为 _____%。若保持杠杆在如图所示位置不动，F绕动力作用点顺时针转动至水平向右的过程中，F _____。
【答案】 2 90 先变小后变大
【解析】[1]拉力所做的功为
W总＝Fs＝8N×0.25m＝2J
[2]有用功为
W有＝Gh＝18N×0.1m＝1.8J
杠杆的机械效率为
[3]若保持杠杆在如图所示位置不动，F绕动力作用点顺时针转动至水平向右的过程中动力臂先不断变长，当F与杠杆垂直时，力臂最长，然后再继续转动到水平向右，力臂又逐渐变短，此过程中阻力、阻力臂不变，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，动力F先变小后变大。
27．小明和小刚设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小明认为：“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高”；小刚却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高”，两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确（所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计），他们在实验中得到的数据如表所示：
（1）实验中，沿竖直方向_______拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，且在_______（选填“静止”或“拉动”）时读数；
（2）甲滑轮组的机械效率是_______（保留一位小数）。由计算结果可以确定_______的说法是正确的（选填“小明”或“小刚”），由实验可得结论_______；
（3）随后小明又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率_______（选填“大于”“等于”或“小于”）装置甲的机械效率。
【答案】 匀速 拉动 83.3% 小明 滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 等于
【解析】（1）[1][2]实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，此时绳端受力平衡，拉力大小等于弹簧测力计示数，拉动时读数，这样才能准确测出拉力的值。
（2）[3]甲滑轮组的机械效率
[4][5]乙滑轮组的机械效率为71.4%<83.3%；由表格数据可知，甲、乙装置中，甲的拉力较大，动滑轮的个数较少，动滑轮重力小，额外功少，滑轮组的机械效率较高，故小明的说法正确；这个实验说明滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关。
（3）[6]不计绳重和摩擦忽略，故克服动滑轮自重做的功为额外功的唯一来源，根据
可知，两实验中提升物体的重力相同，动滑轮重力相同，故装置丙的机械效率等于装置甲的机械效率。
28．习近平总书记强调，要把老百姓对幸福生活的向往作为政府工作的头等大事。因此，某北方城市开展了暖房子工程，以改善老旧住宅楼的保温效果，图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（）求：
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F的功率；
（3）该装置的机械效率。
【答案】（1）2×104J；（2）2500W；（3）
【解析】解：（1）建筑材料的重力
所做的有用功
（2）由图知道，，不计绳重及摩擦，绳端的拉力
拉力端移动距离
，
拉力做的总功
拉力做功的功率
（3）该装置的机械效率
答：（1）提升装置所做的有用功为2×104J；
（2）拉力F的功率为2500W；
（3）该装置的机械效率为。
[高频考题实战练]
29．（2022·广西桂林·统考中考真题）下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（ ）
A．增大摩擦B．增大定滑轮重力
C．增大动滑轮重力D．增大被提升物体重力
【答案】D
【解析】A．增大摩擦，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故A不符合题意；
B．增大定滑轮重力，不会改变额外功和有用功，即机械效率不变，故B不符合题意；
C．增大动滑轮重力，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故C不符合题意；
D．增大被提升物体重力，增大有用功在总功所占比值，使机械效率增大，故D符合题意。
故选D。
30．（2022·内蒙古通辽·统考中考真题）用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知物体M所受的重力为550N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M在20s内沿竖直方向匀速提升10m，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F为350NB．绳子自由端移动的速度为0.5m/s
C．动滑轮重为50ND．该滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】C
【解析】A．如图甲是由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，动滑轮上有二段绳子，则在20s内拉力移动的距离为
由图乙可知拉力为
故A错误；
B．绳子自由端移动的速度为
故B错误；
C．忽略绳重及摩擦，由
得动滑轮的重为
故C正确；
D．在20s内克服物重做的有用功为
该滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选C。
实验序号
钩码重/N
动滑轮重/N
拉力/N
钩码上升的高度/m
测力计移动的距离/m
有用功/J
总功/J
机械效率/%
①
4
0.5
2.3
0.2
0.4
0.8
0.92
87.0
②
4
0.9
2.5
0.2
0.4
0.8
1.0
80.0
③
6
0.5
3.3
0.2
0.4
1.2
1.32
90.9
次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.9
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.6
______
______
3
4
0.1
1.1
0.5
72.7%
装置甲
装置乙
钩码重G/N
4
4
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.6
1.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.4
机械效率η
71.4%