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初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械12.3 机械效率练习
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这是一份初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械12.3 机械效率练习，共7页。
当堂达标
1.=如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（ ）
①物体A比物体B轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升A做的有用功较多
A.只有①③B.只有②④
C.只有②③D.只有①④
2. 用如图所示的滑轮组匀速竖直提升物体，不计一切摩擦和绳重。下列判断正确的是（ ）
A.该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的三分之一
B.用该滑轮组提升不同的物体，物体越重，其机械效率越大
C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，其机械效率相等
D.其他条件不变，仅将滑轮组中的动滑轮重力变大，其机械效率变大
3.用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A.4∶3B.3∶4C.5∶4 D.4∶5
4.（多选）如图所示，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（ ）
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
5. 建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊重4.2×103 N的物体时，物体5 s内上升了6 m，此过程中有用功为________J，钢丝绳移动的速度为________m/s；若滑轮组的机械效率为70%，则额外功为________J，拉力F为________N，其功率为________W。
6. 既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是________（选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”）；利用一个效率为90%的杠杆做100 J的总功，其中额外功是________J。
7. 用一个动滑轮在5 s内将一重为300 N的物体匀速向上提升3 m，动滑轮的机械效率是75%，则拉力大小为________N，若忽略绳重与摩擦，动滑轮的重力为________N。
8.如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600 N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3 m，高h=1.5 m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为________J。
9. 如图所示，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。
10. 如图所示，用滑轮组把300 N的重物匀速提升3 m，人所做的有用功是________J；如果用该滑轮组提升400 N的重物，它的机械效率将________。
11.在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为________，根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是________。
12. 小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0 N，每个钩码的重力为0.5 N，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见表格）。
（1）分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组________（选填“省力”或“不省力”）。
（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为________。
（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为50 N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为________cm；若此时绳自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，该滑轮组的机械效率为________。
参考答案
当堂达标
1.B 解析：用同一滑轮组提升两个不同的物体A和B，匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦，提升A的过程机械效率大，由η===可知，物体A比物体B重，故①错误；由题图知n=2，不计绳重和摩擦，GA>GB，G轮相同，据F=可知，提升A的拉力较大，故②正确；由题知同一滑轮组，将两物体提升相同高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮做的功是额外功，所以提升物体A和B所做的额外功相同，故③错误；由题知提升物体做的有用功W有=Gh，GA>GB，h相同，所以提升A做的有用功较多，故④正确。故选B。
2. B 解析：由题图知，n=3，不计一切摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮）>G，所以拉力F的大小大于所提物体重力的三分之一，故A错误；不计一切摩擦和绳重，用该滑轮组提升不同的物体，则η====，可见提升的物体越重，其机械效率越大，故B正确；用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，由于物体在水中受到浮力，就好比用滑轮组提升的物体重力发生变化，所以其机械效率不相等，故C错误；仅将滑轮组中的动滑轮重力变大（其他条件相同），将同一物体提升相同的高度，有用功相同，由W额=G动h可知额外功增大，则总功增大，有用功与总功的比值减小，机械效率减小，故D错误。
3. B 解析：在不计绳重和摩擦的情况下，滑轮组机械效率只与G物和G轮有关，η====，即η甲=80%=，η乙=75%=，解得=。
4.BC 解析：由题图知，n=3，绳子自由端移动的距离s=3s物=3v物t=3×0.1 m/s×10 s=3 m，
由W总=Fs可得拉力：
F===50 N，故A错误，B正确；
由η====得物体与地面间的滑动摩擦力：
F摩=3ηF=3×80%×50 N=120 N，故C正确，D错误。
5. 2.52×104 3.6 1.08×104 2×103 7.2×103
解析：由题图可知，该滑轮组有3段绳子与动滑轮相连，起吊过程中有用功为W有=Gh=4.2×103 N×6 m=2.52×104 J；钢丝绳移动的距离为s=3h=3×6 m=18 m，则钢丝绳移动的速度为v===3.6 m/s；若滑轮组的机械效率η=70%，则总功W总===3.6×104 J，额外功W额=W总−W有=3.6×104 J-2.52×104 J=1.08×104 J；拉力F===2×103 N，拉力的功率P===7.2×103 W。
6.滑轮组 10 解析：使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向；用定滑轮和动滑轮组成滑轮组，既可以省力，又可以改变力的方向；由题知，使用杠杆做的总功W总=100 J，η=90%，由η==90%可得做的有用功：
W有=W总×90%=100 J×90%=90 J，
则利用该杠杆做的额外功：
W额=W总-W有=100 J-90 J=10 J。
7. 200 100 解析：使用一个动滑轮时，承担物重的绳子段数n=2。绳子端自由端移动的距离s=2h，
动滑轮的机械效率η=====75%，
则拉力大小：F===200 N；
若忽略绳重与摩擦，拉力F=（G+G动），则动滑轮的重力：G动=2F-G=2×200 N−300 N=100 N。
8.1 500 解析：该过程克服物体重力做的功为有用功，即W有=Gh=600 N×1.5 m=900 J，推力F所做的功为总功，根据η=可得，推力F所做的功W总===1 500 J。
9. 80% 225 解析：由题图可知，有2段绳子拉着建筑材料，即s=2h，则滑轮组的机械效率η======80%，拉力F的功率P====2Fv物=2×375 N×0.3 m/s=225 W。
10.900 增大 解析：人做的有用功为W=Gh=300 N×3 m=900 J；根据公式η==可知，物重越大，滑轮组的机械效率越高；因为400 N>300 N，所以它的机械效率将增大。
11.（1）80% 如图所示 （2）越高 （3）自重不同的滑轮
解析：（1）第3次实验时，有用功W有=Gh=6.0 N×0.1 m=0.6 J，总功W总=Fs=2.5 N×
0.3 m=0.75 J，滑轮组的机械效率η==×100%=80%；由表中数据可知，绳端移动的距离是钩码提升高度的3倍，因此应该有3段绳子承担钩码，该滑轮组绕线方式如图所示。（2）通过比较三次实验数据知，钩码提升高度和绳端移动的距离相同，钩码的重力不同，且钩码的重力越大，机械效率越高，可以得出：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。（3）为了验证滑轮组的机械效率与动滑轮所受重力有关，必须保证其他因素相同的情况下，改变动滑轮自身的重力，因此还需要的器材是自重不同的滑轮。
12. （1）不省力 （2）F= （3）如图所示 3.10 60%
解析：（1）分析表中序号为1、2的两组数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，弹簧测力计示数F大于所挂钩码的重力G，故此时使用该滑轮组不省力。
（2）由题图可知n=2，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为F=。
（3）用另一组滑轮组将重为50 N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，当绳子的有效段数最多时即n=3时，最省力；
由题图知，物块移动的距离为
44.10 cm−41.00 cm=3.10 cm
若此时绳自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，该滑轮组的机械效率为：
η====60%。
实验次数
钩码所受的重力
G/ N
提升高度h/ m
拉力F/ N
绳端移动的距离
s/ m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
动滑轮重G0/ N
1.0
1.0
1.3
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
所挂钩码的重力G/ N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
弹簧测力计示数F/ N
0.8
1.2
1.3
1.6
1.8
2.2
2.3
2.7
当堂达标
1.=如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（ ）
①物体A比物体B轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升A做的有用功较多
A.只有①③B.只有②④
C.只有②③D.只有①④
2. 用如图所示的滑轮组匀速竖直提升物体，不计一切摩擦和绳重。下列判断正确的是（ ）
A.该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的三分之一
B.用该滑轮组提升不同的物体，物体越重，其机械效率越大
C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，其机械效率相等
D.其他条件不变，仅将滑轮组中的动滑轮重力变大，其机械效率变大
3.用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A.4∶3B.3∶4C.5∶4 D.4∶5
4.（多选）如图所示，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（ ）
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
5. 建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊重4.2×103 N的物体时，物体5 s内上升了6 m，此过程中有用功为________J，钢丝绳移动的速度为________m/s；若滑轮组的机械效率为70%，则额外功为________J，拉力F为________N，其功率为________W。
6. 既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是________（选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”）；利用一个效率为90%的杠杆做100 J的总功，其中额外功是________J。
7. 用一个动滑轮在5 s内将一重为300 N的物体匀速向上提升3 m，动滑轮的机械效率是75%，则拉力大小为________N，若忽略绳重与摩擦，动滑轮的重力为________N。
8.如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600 N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3 m，高h=1.5 m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为________J。
9. 如图所示，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。
10. 如图所示，用滑轮组把300 N的重物匀速提升3 m，人所做的有用功是________J；如果用该滑轮组提升400 N的重物，它的机械效率将________。
11.在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为________，根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是________。
12. 小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0 N，每个钩码的重力为0.5 N，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见表格）。
（1）分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组________（选填“省力”或“不省力”）。
（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为________。
（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为50 N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为________cm；若此时绳自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，该滑轮组的机械效率为________。
参考答案
当堂达标
1.B 解析：用同一滑轮组提升两个不同的物体A和B，匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦，提升A的过程机械效率大，由η===可知，物体A比物体B重，故①错误；由题图知n=2，不计绳重和摩擦，GA>GB，G轮相同，据F=可知，提升A的拉力较大，故②正确；由题知同一滑轮组，将两物体提升相同高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮做的功是额外功，所以提升物体A和B所做的额外功相同，故③错误；由题知提升物体做的有用功W有=Gh，GA>GB，h相同，所以提升A做的有用功较多，故④正确。故选B。
2. B 解析：由题图知，n=3，不计一切摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮）>G，所以拉力F的大小大于所提物体重力的三分之一，故A错误；不计一切摩擦和绳重，用该滑轮组提升不同的物体，则η====，可见提升的物体越重，其机械效率越大，故B正确；用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，由于物体在水中受到浮力，就好比用滑轮组提升的物体重力发生变化，所以其机械效率不相等，故C错误；仅将滑轮组中的动滑轮重力变大（其他条件相同），将同一物体提升相同的高度，有用功相同，由W额=G动h可知额外功增大，则总功增大，有用功与总功的比值减小，机械效率减小，故D错误。
3. B 解析：在不计绳重和摩擦的情况下，滑轮组机械效率只与G物和G轮有关，η====，即η甲=80%=，η乙=75%=，解得=。
4.BC 解析：由题图知，n=3，绳子自由端移动的距离s=3s物=3v物t=3×0.1 m/s×10 s=3 m，
由W总=Fs可得拉力：
F===50 N，故A错误，B正确；
由η====得物体与地面间的滑动摩擦力：
F摩=3ηF=3×80%×50 N=120 N，故C正确，D错误。
5. 2.52×104 3.6 1.08×104 2×103 7.2×103
解析：由题图可知，该滑轮组有3段绳子与动滑轮相连，起吊过程中有用功为W有=Gh=4.2×103 N×6 m=2.52×104 J；钢丝绳移动的距离为s=3h=3×6 m=18 m，则钢丝绳移动的速度为v===3.6 m/s；若滑轮组的机械效率η=70%，则总功W总===3.6×104 J，额外功W额=W总−W有=3.6×104 J-2.52×104 J=1.08×104 J；拉力F===2×103 N，拉力的功率P===7.2×103 W。
6.滑轮组 10 解析：使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向；用定滑轮和动滑轮组成滑轮组，既可以省力，又可以改变力的方向；由题知，使用杠杆做的总功W总=100 J，η=90%，由η==90%可得做的有用功：
W有=W总×90%=100 J×90%=90 J，
则利用该杠杆做的额外功：
W额=W总-W有=100 J-90 J=10 J。
7. 200 100 解析：使用一个动滑轮时，承担物重的绳子段数n=2。绳子端自由端移动的距离s=2h，
动滑轮的机械效率η=====75%，
则拉力大小：F===200 N；
若忽略绳重与摩擦，拉力F=（G+G动），则动滑轮的重力：G动=2F-G=2×200 N−300 N=100 N。
8.1 500 解析：该过程克服物体重力做的功为有用功，即W有=Gh=600 N×1.5 m=900 J，推力F所做的功为总功，根据η=可得，推力F所做的功W总===1 500 J。
9. 80% 225 解析：由题图可知，有2段绳子拉着建筑材料，即s=2h，则滑轮组的机械效率η======80%，拉力F的功率P====2Fv物=2×375 N×0.3 m/s=225 W。
10.900 增大 解析：人做的有用功为W=Gh=300 N×3 m=900 J；根据公式η==可知，物重越大，滑轮组的机械效率越高；因为400 N>300 N，所以它的机械效率将增大。
11.（1）80% 如图所示 （2）越高 （3）自重不同的滑轮
解析：（1）第3次实验时，有用功W有=Gh=6.0 N×0.1 m=0.6 J，总功W总=Fs=2.5 N×
0.3 m=0.75 J，滑轮组的机械效率η==×100%=80%；由表中数据可知，绳端移动的距离是钩码提升高度的3倍，因此应该有3段绳子承担钩码，该滑轮组绕线方式如图所示。（2）通过比较三次实验数据知，钩码提升高度和绳端移动的距离相同，钩码的重力不同，且钩码的重力越大，机械效率越高，可以得出：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。（3）为了验证滑轮组的机械效率与动滑轮所受重力有关，必须保证其他因素相同的情况下，改变动滑轮自身的重力，因此还需要的器材是自重不同的滑轮。
12. （1）不省力 （2）F= （3）如图所示 3.10 60%
解析：（1）分析表中序号为1、2的两组数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，弹簧测力计示数F大于所挂钩码的重力G，故此时使用该滑轮组不省力。
（2）由题图可知n=2，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为F=。
（3）用另一组滑轮组将重为50 N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，当绳子的有效段数最多时即n=3时，最省力；
由题图知，物块移动的距离为
44.10 cm−41.00 cm=3.10 cm
若此时绳自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，该滑轮组的机械效率为：
η====60%。
实验次数
钩码所受的重力
G/ N
提升高度h/ m
拉力F/ N
绳端移动的距离
s/ m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
0.3
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
动滑轮重G0/ N
1.0
1.0
1.3
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
所挂钩码的重力G/ N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
弹簧测力计示数F/ N
0.8
1.2
1.3
1.6
1.8
2.2
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2.7
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