11.5 机械效率 同步练习 2021－2022学年苏科版物理九年级上册（word解析版）

第十一章
简单机械和功
11.5
机械效率
一．选择题（共12小题）
1．用如图重为的均匀杠杆，先后把同一重物挂在、两处匀速提升相同高度，支点处的摩擦不计，下列说法正确的是　　
A．重物在点处人做的有用功多
B．在提升重物时杠杆可节省距离
C．重物在点处杠杆的机械效率更高
D．重物在点处杠杆的机械效率更高
2．如图所示，用滑轮组提升重物时，重的重物在内匀速上升了，知拉绳子的力为，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中　　
A．滑轮组的机械效率是
B．动滑轮的重力为
C．拉力的功率是
D．绳子自由端下降速度为
3．小明用动滑轮竖直向上提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是　　
A．减小动滑轮的重力
B．增大重物上升的高度
C．减小物体的重力
D．增大重物上升的速度
4．在5秒时间内，将一个重为的物体沿着如图长、高的斜面从底端匀速拉到顶端，物体受到摩擦力为。则下列说法正确的是　　
A．使用斜面可以省力也能省功
B．沿斜面向上的拉力
C．拉力做功的功率为
D．此时斜面的机械效率为
5．用如图所示的动滑轮两次匀速提升不同的物体，第二次的拉力比第一次大，不计绳重和摩擦，则　　
A．第一次的机械效率大
B．第二次的机械效率大
C．因为是同一个动滑轮，所以两次机械效率相同
D．由于提起的物重与提升高度不确定，所以无法比较两次机械效率
6．滑轮是提升重物时经常用到的一种机械，工人师傅用的拉力，利用图所示的滑轮将重的重物在内匀速提高了下列判断正确的是　　
A．绳端移动的速度为
B．该滑轮的机械效率为
C．工人师傅拉绳子的功率为
D．提升重物所做的有用功为
7．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。在内将重为的物体匀速提升，滑轮组的机械效率是，不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是　　
A．所做的总功是
B．所使用的动滑轮重为
C．绳子自由端移动的速度是
D．绳端的拉力的功率是
8．某人将一箱书用两种方式搬上楼，第一种方式是把所有的书一起搬上楼，第二种方式是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分，假设他上楼的速度相同，用这两种方式搬书的功率分别为和，机械效率分别为和，下列关系式正确的是　　
A．，
B．，
C．，
D．，
9．如图所示，小华用滑轮组将重为的物体在内匀速提升，作用在绳端的拉力为，利用以上信息不能求解的物理量是　　
A．拉力的功率
B．动滑轮的重力
C．滑轮组的额外功
D．滑轮组的机械效率
10．小明用如图所示的装置研究“杠杆的机械效率时，将重为的钩码挂在铁质杠杆上点，弹簧测力计作用于点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升高度，杠杆的机械效率为；在小明的装置基础上，小红仅改为将弹簧测力计作用于点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，仍使钩码上升高度，杠杆的机械效率为：在小明的装置基础上，小华仅改为将钩码挂到点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，仍使钩码上升高度，杠杆的机械效率为；则　　
A．，
B．，
C．，
D．，
11．如图所示，用一个重为的动滑轮，在内将一重为的物体匀速竖直向上提起，利用以上的信息确定可求得的物理量是　　
A．拉力大小
B．做的功
C．有用功率
D．机械效率
12．如图所示，用滑轮组提升重物时，重的重物在内匀速上升了。已知拉绳子的力为，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中　　
A．绳子自由端下降速度为
B．动滑轮的重力为
C．拉力的功率是
D．滑轮组的机械效率是
二．填空题（共7小题）
13．如图所示，物体重，小明用的拉力（方向不变）将物体匀速提升，用了，则此过程中有用功
　　，拉力的功率
　　，滑轮组的机械效率
　　。
14．如图所示的滑轮组中，动滑轮重，用的拉力匀速提升重的物体，内物体上升，则拉力所做的有用功是
　　，额外功是
　　，拉力的功率是
　　，滑轮组的机械效率是
　　。
15．如图所示，用一个滑轮组匀速提升重为的物体，物体在内上升，人所用的拉力为此过程中，人做的有用功是
　　，拉力的功率是
　　，滑轮组的机械效率是
　　。
16．如图所示，物体重为，在的拉力作用下，内将物体匀速提升了，则有用功为
　　，拉力的功率为
　　，滑轮组的机械效率是
　　。
17．小明用滑轮组提升物体，绳子自由端在竖直方向上移动的距离随时间变化的关系如图中图线所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线所示。已知物体的质量为，所用动滑轮的总质量为，绳子自由端的拉力为，取．则在的过程中，有用功为　　，拉力的功率为　　，滑轮组的机械效率为　　
18．如图是小明做“测量提升物体所做功”的实验装置图，他用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速上升，拉力，木块重，斜面高，长。小明将木块从斜面底部匀速拉到顶部，则拉力做的功是　　，斜面的机械效率是　　。
19．如图所示甲、乙两装置中所用滑轮相同，现分别用拉力、匀速提升重为、的两物体，不计绳重和摩擦。
（1）若，，则甲装置的机械效率是：　　。
（2）若，则甲装置的机械效率　　乙装置的机械效率。（选填“大于”、“小于”或“等于”
三．实验探究题（共3小题）
20．如图所示，“测滑轮组机械效率”的实验，实验得到的数据如表。
钩码重
钩码上升高度
绳端拉力
绳端移动距离
机械效率
4
0.1
1.8
0.3
2
4
0.1
1.4
0.5
3
6
0.1
2.4
0.3
（1）实验中应沿
　　拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）从表中数据可分析出第1次是用
　　图的装置进行的实验；
（3）通过分析1，2次实验数据，可得结论：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
　　（填“高”“低”
；
（4）在第1次实验基础上，做了第3次实验，通过对比分析第1和第3次两次实验数据，可得结论：使用同一滑轮组，　　可以提高滑轮组的机械效率。
21．为探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，某探究小组的同学利用木块、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如下表：
实验次数
侧面倾斜程度
木块重力
斜面高度
沿斜面拉力
斜面长度
机械效率
1
较缓
3
0.2
1.6
1
2
较陡
3
0.3
1.8
1
3
最陡
3
0.4
2.0
1
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做
　　运动，若木块沿斜面加速运动，则测得的机械效率
　　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”
。
（2）第2次实验中，斜面的机械效率为
　　。
（3）当斜面长度一定时，斜面的机械效率与斜面的高度之间的关系大概如图
　　所示。
（4）从表格中我们还可以看出斜面的倾斜程度越
　　（选填“缓”或“陡”
越省力。
22．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为，为支点。
（1）他将2只钩码悬挂在点，在点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为，测得、两点上升的高度分别为、，则此次杠杆的机械效率　　（用物理量的符号表示）。
（2）他将2只钩码悬挂在点，在点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使点上升高度为，则弹簧测力计的示数将　　（大于小于等于，下同），此次弹簧测力计做的功将　　第一次做的功。
（3）他将3只钩码悬挂在点，在点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使点上升高度仍为，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比　　（选填“最大”、“最小”或“三次相等”
。
四．计算题（共5小题）
23．如图所示，工人用的拉力把重的重物在内匀速提升，求：
（1）工人做的有用功；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
24．如图所示，工人用滑轮组在内匀速提起一个的物体，物体上升了，拉力为，不计绳重与摩擦，求：
（1）工人做的有用功；
（2）动滑轮的重力；
（3）滑轮组的机械效率
25．底面积的物体静止在水平地面上，对地面的压强为。用如图所示的滑轮组在内将物体匀速竖直提升，已知滑轮组的机械效率为，不计绳重和摩擦。求：
（1）物体的质量；
（2）拉力的功率；
（3）用此滑轮组匀速竖直提升的重物，需要多大的拉力？
26．如图所示，某同学用的拉力将一质量为的正方体物块在内匀速提升，（不计绳重和摩擦）求：
（1）拉力做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）正方体物块的边长为，将该物块投入水中静止时，物块受到的浮力。
27．在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用的拉力将的材料以匀速提升了，（不计绳重和摩擦，。求：
（1）内拉力所做的功；
（2）提升材料时，此滑轮组的机械效率是多少；
（3）若绳子能承受的最大拉力为时，设该最大拉力小于人的重力，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少。
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．【解答】解：
、利用杠杆提升重物时，所做的有用功为，在、两处提升的是同一个重物，上升同样的高度，所以在、两处人做的有用功相同，故错误；
、根据力臂的定义，由图可知，动力臂大于阻力臂，则该杠杆为省力杠杆，费距离，故错误；
、由图可知，在、两处提升重物，重物上升同样的高度时，杠杆的重心上升的高度，
由可知，，
在、两处人做的有用功相同，而，所以，
由可知．故错误，正确。
故选：。
2．【解答】解：、由图知，，绳子自由端被拉下的距离：
，
拉力做的有用功：
，
拉力做的总功：，
滑轮组的机械效率：
，故正确。
、不计绳重和摩擦，拉力，则动滑轮的重力：
，故错误；
、拉力做功的功率：
，故错误；
、绳子自由端下降的速度：
，故错误；
故选：。
3．【解答】解：
、减小动滑轮的重力，需要做的额外功减少，在有用功不变时，能提高动滑轮的机械效率，故符合题意；
、动滑轮的机械效率，说明机械效率的高低与物体被提升的高度及上升速度无关，故不符合题意；
、减小重物的重力，在其他条件不变时，做的有用功会减少，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会降低，即动滑轮的机械效率降低，故不符合题意。
故选：。
4．【解答】解：
、使用斜面可以省力，但不能省功，故错误；
、有用功，额外功，
则总功为：，
根据可得拉力为：，故错误；
、拉力做功的功率为：，故正确；
、斜面的机械效率为：，故错误。
故选：。
5．【解答】解：
使用动滑轮时，承担物重的绳子股数，不计绳重和摩擦，拉力，因为第二次的拉力比第一次大，所以第二次提升的物体重力比第一次提升物体的重力大；
因为不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率，
所以，第二次动滑轮的机械效率比第一次动滑轮的机械效率大；
并且，动滑轮的机械效率与物体被提升的高度无关，故正确、错误。
故选：。
6．【解答】解：动滑轮绳子的有效股数，则绳端移动的距离，绳端移动的速度，故错误；
提升重物所做的有用功，故错误；
工人师傅做的总功，工人师傅拉绳子的功率，故正确；
该滑轮的机械效率，故错误。
故选：。
7．【解答】解：、有用功：。
由得，所做的总功，故错误；
、由图可知：，不计绳重与摩擦时，，
则有：即，解得动滑轮的重力：，故错误；
、绳子自由端移动的距离，，所以绳子自由端移动的速度：，故错误；
、拉力的功率：，故正确。
故选：。
8．【解答】解：当把所有的书一起搬上楼时，书受到人的支持力等于书的总重力；先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分时，书受到人的支持力等于书总重力的一半，而上楼的速度相同，由可知，把所有的书一起搬上楼的功率大，即；
两种搬法的有用功相同，第一次的额外功等于克服人重力做的功；第二次的额外功等于克服人两次重力做的功，因此第一次的总功小于第二次的总功，由可知，第一次的效率高，即。
故选：。
9．【解答】解：、由图知，，绳子自由端移动的距离，
拉力做的功（总功）
，
拉力的功率：
，所以拉力的功率可求，故不符合题意；
、不计绳重和摩擦，拉力，
动滑轮的重力：，
因为题目没有提供“不计绳重和摩擦”的条件，所以动滑轮重力不可求，故符合题意；
、拉力做的有用功：，
额外功：，所以滑轮组的额外功可求，故不符合题意；
、滑轮组的机械效率：
，所以滑轮组的机械效率可求，故不符合题意，
故选：。
10．【解答】解：
（1）原来弹簧测力计作用于点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，测得杠杆的机械效率；将弹簧测力计移动到点时，仍将钩码竖直向上匀速提升相同的高度，根据可知有用功不变；
因杠杆的偏转角度不变，则杠杆重心上升的高度不变，根据可知，克服杠杆重和摩擦所做额外功不变；由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，根据可知杠杆的机械效率不变，即；
；
（2）根据图示可知，将钩码移动到点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由可知，动力将增大，即；将钩码移至点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即。
故选：。
11．【解答】解：由图示可知，动滑轮绳子的有效股数为2；
、若不计摩擦和绳重，由可求出拉力的大小，由于摩擦和绳重是客观存在的，所以无法求出拉力的大小，故错误；
、绳子自由端移动的距离：，
由于无法计算拉力的大小，所以由可知，无法计算拉力所做的功，故错误；
、有用功：，
有用功率：，
因此可以求出有用功率，故正确；
、由于不能求出拉力的大小，所以由可知，无法计算动滑轮的机械效率，故错误。
故选：。
12．【解答】解：
、由图知，，绳子自由端被拉下的距离：，
绳子自由端下降的速度：，故错误；
、不计绳重和摩擦，拉力，则动滑轮的重力：，故错误；
、拉力做的总功：，
拉力做功的功率：，故错误；
、拉力做的有用功：
，
滑轮组的机械效率：
，故正确。
故选：。
二．填空题（共7小题）
13．【解答】解：（1）有用功：；
（2）由图可知，绳子自由端移动的距离，
拉力做的总功：，
则拉力做功的功率：；
（3）滑轮组的机械效率：。
故答案为：360；40；。
14．【解答】解：（1）拉力所做的有用功：；
（2）由图可知，绳子自由端移动的距离，
则拉力做的总功：总，
所以额外功：；
（3）拉力做功的功率：；
（4）滑轮组的机械效率：。
故答案为：500；100；60；。
15．【解答】解：（1）有用功：；
（2）由图可知，绳子自由端移动的距离，则拉力做的总功：，拉力的功率：；
（3）滑轮组的机械效率：。
故答案为：800；220；。
16．【解答】解：
（1）此过程中有用功：
；
（2）由图可知，，绳子自由端移动的距离：
，
拉力做的总功：
，
拉力的功率：
；
（3）滑轮组的机械效率：
。
故答案为：240；64；75。
17．【解答】解：
（1）由图象可知，在的过程中，物体上升的高度，
拉力做的有用功：
；
（2）由图象可知，在的过程中，绳子自由端移动的距离，
拉力做的总功：
，
拉力的功率：
；
（3）滑轮组的机械效率：
。
故答案为：150；100；。
18．【解答】解：
（1）拉力做的功：
；
（2）所做的有用功：
，
斜面的机械效率：
。
答故答案为：1.6；。
19．【解答】解：
（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数，不计绳重和摩擦，甲装置的机械效率：
（2）由图可知，乙图承担物重的绳子股数，若，由题知两装置中动滑轮重相同，不计绳重及摩擦，由拉力，可知，，
由可知甲装置的机械效率大于乙装置的机械效率。
故答案为：；大于。
三．实验探究题（共3小题）
20．【解答】解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；
（2）实验1中，，，所以，所以实验1是用甲图做的实验；
（3）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；
（4）比较实验数据1和3可知，使用同一滑轮组，其他条件相同时，增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：（1）竖直匀速；（2）甲；（3）低；（4）增加物重。
21．【解答】解：（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动，若物块沿斜面加速运动，则拉力变大，
由可知，在物体重力和斜面高度、斜面长度不变的情况下，斜面的机械效率偏小；
（2）第2次实验中斜面的机械效率为：；
（3）由表格数据可知，斜面长度为不变时，当斜面高度分别为、、时，斜面的机械效率依次为、、，
所以，斜面的高度越大时斜面的机械效率越大，且斜面的机械效率先急剧增大，后缓慢增大，与的关系大概如图所示；
（4）由表格数据可知，木块的重力和斜面长度为不变时，当斜面高度分别为、、时，拉力依次为、、，
所以，斜面的倾斜程度越缓越省力。
故答案为：（1）匀速直线；偏小；（2）；（3）；（4）缓。
22．【解答】解：（1）有用功为，总功，则机械效率的表达式。
（2）钩码的悬挂点在点时，由杠杆的平衡条件得；悬挂点移至点时，由杠杆的平衡条件得；从图中可以看出，由到力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功。
（3）因为第1与第2的有用功相等，并且第2的额外功小，因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第1的机械效率小于第2的机械效率；
将3只钩码悬挂在点时，物体升高的高度不变，物重增加，由可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第2相同，额外功与第2相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第3的机械效率大于第2的机械效率。
综上所述，第3的机械效率最大。
故答案为：（1）；（2）大于；小于；（3）最大。
四．计算题（共5小题）
23．【解答】解：（1）工人做的有用功：；
（2）由图可知，绳子自由端移动的距离，
则拉力做的总功：，
所以拉力的功率：；
（3）滑轮组的机械效率：。
答：（1）工人做的有用功为；
（2）拉力做功的功率为；
（3）滑轮组的机械效率。
24．【解答】解：（1）工人做的有用功：
；
（2）由图可知，，不计绳重和摩擦，拉力，
则动滑轮的重力；
；
（3）拉力端移动的距离：
，
拉力做的总功：
，
滑轮组的机械效率：
。
答：（1）工人做的有用功为；
（2）动滑轮的重力为；
（3）滑轮组的机械效率为。
25．【解答】解：（1）因为，所以物体对地面的压力：
，
由于物体静止在水平地面上，则物体重力：
，
所以，质量；
（2）由图可知，，因为，所以拉力：
；
拉力做功：；
所以功率：；
（3）因为不计绳重和摩擦时，，所以动滑轮的重力：
；
竖直提升的重物时的拉力：
；
答：（1）物体的质量为；
（2）拉力的功率为；
（3）用此滑轮组匀速竖直提升的重物，需要的拉力。
26．【解答】解：
（1）由图知，，拉力端移动的距离，
拉力做的总功：
，
拉力做功功率：
；
（2）物块的重力：
，
拉力做的有用功：
，
滑轮组的机械效率：
；
（3）正方体物块的体积：
，
物块的密度：
，
因为，
所以物块投入水中静止后将漂浮在水面上，
物块受到的浮力：
。
答：（1）拉力做功的功率为；
（2）滑轮组的机械效率为；
（3）物块受到的浮力为。
27．【解答】解：（1）由可得，内材料匀速提升的高度：
，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离：
，
内拉力所做的功：
；
（2）所做的有用功：
，
此滑轮组的机械效率：
；
（3）不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力：
，
若绳子能承受的最大拉力为时，则提升物体的最大重力：
，
此滑轮组的最大机械效率：
。
答：（1）内拉力所做的功为；
（2）提升材料时，此滑轮组的机械效率是；
（3）若绳子能承受的最大拉力为时，此滑轮组的机械效率最大可提高到。