人教版八年级下12.3机械效率 练习（有解析）

人教版八年级下 12.3 机械效率
一、单选题
1．如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m，他对绳的拉力F为200N。不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（　　）
A．动滑轮的重力为20N
B．拉力所做的功为200J
C．拉力做功的功率为40W
D．滑轮组的机械效率为90%
2．图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是（　　）
A．绳端移动的距离是物体上升距离的5倍
B．被提升的物重是绳子拉力的4倍
C．增大物重，所做的有用功增大
D．增大物重，“车梯”的机械效率变高
3．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度。若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为10N。在把物体匀速提升1m的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是110J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功300J
C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲、乙滑轮组的机械效率均为90.9%
4．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（　　）
A．用动滑轮提升重物上升h高度，测力计也上升h高度
B．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力
C．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D．若拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮拉力更小，且做功更少
5．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度，若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为20N。在把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功为300J
C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率
6．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m．已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%．关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．水平地面对工人的支持力为300N
B．动滑轮重为50N
C．人对绳子拉力的功率为120W
D．支架受到滑轮组的拉力为850N
7．小波用如图所示的滑轮组提升300N重物，在绳子自由端施加的拉力为125N，2s内重物匀速上升1m，不计绳重和轮、轴间摩擦。则下列判断中正确的是（ ）
A．拉力做功的功率为125W B．拉力所做的总功为250J
C．动滑轮的重力为50N D．此过程滑轮组的机械效率为80%
8．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是
A．任何机械设备的效率总小于1 B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排 D．用机械设备做功越快，其效率越高
9．如图所示，分别用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，将重为100N的物体在5s内匀速提升2m。不计绳重及摩擦，此过程中（　　）
A．使用甲滑轮组时更省力
B．两滑轮组机械效率不同
C．甲滑轮组的绳子末端移动速度为0.4m/s
D．乙滑轮组提升重物所做的有用功是200J
10．如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
11．如图所示，用20N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重400N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s， 已知滑轮组的机械效率为90%，则此过程中（　　）
A．绳子自由端移动的距离为2m B．滑轮组对物体A的水平拉力为54N
C．拉力F的功率为4W D．拉力F所做的有用功为120J
12．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长s＝1.2m、高h＝0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则（　　）
A．有用功为1.35J，机械效率为75%
B．有用功为2.16J，机械效率为62.5%
C．有用功为1.35J，机械效率为62.5%
D．有用功为1.35J，机械效率为100%
二、填空题
13．如图所示是一种小型千斤项的示意图，往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在2s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高8cm。则物体上升的速度是______m/s，人做的功为______J，千斤项的效率是______%。
14．用定滑轮匀速提升质量为10kg的物体，所用的拉力为110N，物体在2s内升高0.5m，此过程中的有用功是______J，定滑轮的机械效率是______%，拉力的功率是______W。（g取10N/kg）
15．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用、匀速提升重力为、的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若，则______；若，则______选填“”、“”或“
16．如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小南同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。小兵对木箱做的有用功______J；斜面的机械效率为______；斜面对物体施加的摩擦力为______N。
三、综合题
17．如图所示，物体重100N，用110N的拉力将物体在2s内匀速提升1m，则：
（1）请你回答下面的问题：
①使用这个滑轮有什么优点？
②使用时，这个滑轮相当于什么杠杆？
（2）物体上升的速度？
（3）拉力做的有用功？
（4）拉力的功率？
（5）滑轮的机械效率？（保留到0.1%）
18．如图所示是某海湾大桥效果图，高架桥限速60km/h，主桥长340m，引桥总长1449m．
为监控大桥上行驶的车辆是否超速，可以在桥面布点安装工作原理如图所示的传感电路．传感器A、B采集车辆经过它们正上方时的时间间隔t给计算机系统进行处理，若超速，则启动违章拍照．若L0=10m，试计算t小于多少秒时，系统会启动架设在桥面上方的照相机C对超速车辆拍照．
____________
假设一辆轿车从一侧引桥驶入大桥．若轿车在正桥水平桥面上急速行驶，则根据轿车呈现的流线型外形可判断，比较轿车对桥面的压力与轿车的总重，其解释原理是气体的流速越大的地方，气体的压强就会怎么样．
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物理学中常把实际的研究对象抽象为“物理模型”，引桥可以看作是斜面机械模型．如图所示，若斜面的高度H一定，斜面的长度L可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端，L越长，F越小．
____________
19．如图是提升货物的某升降机示意图，货厢内所装货物的重力是6000N，货厢电动机的重力是2000N，若不计钢丝绳和动滑轮的重力，不计摩擦求
（1）若升降机在30s内将货厢和货物匀速提升6m，则钢丝绳自由端拉力的功率是______？
（2）在（1）的情景中，若电动机的功率为2kW，则该装置的效率为______
（3）若用此装置提升的货物质量变大时，它的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”），请说明理由______。
20．如图所示，分别用图甲、乙两种形式滑轮组合，把重为400N的物体以0.5m/s的速度匀速向上提起2m，忽略摩擦、绳重。
(1)图甲中车对绳子的拉力为_________N；
(2)图乙中，若该滑轮组的机械效率为80%，绳子自由端移动的距离为______m，人对绳子的拉力为______N，所用的时间为_____________s。图乙中人拉绳子时做功的功率为_________W。

21．小明体重为500N、双脚与地面总接触面积为0.04m2，他站在水平地面上，用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m：
(1)他站在地面上时对地面的压强多大____？
(2)画出滑轮组的绕线方式；
( )
(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F是多大___？拉力的功率是多大___？
(4)提升重物时与没拉绳子时相比，他对地面的压强_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．重物的重力
G=mg=36kg×10N/kg=360N
由图可知，重物由2段绳子承担，即n=2，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力
G动=2F-G=2×200N-360N=40N
故A错误；
B．绳子自由端移动的距离
s=2h=2×1m=2m
拉力所做的总功
W总=Fs=200N×2m=400J
故B错误；
C．拉力做功的功率
故C错误；
D．有用功
W有=Gh=360N×1m=360J
滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，n=4，s=4h， 即绳端移动的距离是物体上升距离的4倍，故A错误；
B．由于动滑轮自身有重力及克服绳和轮间的摩擦， 被提升的物重小于绳子拉力的4倍，故B错误；
C．增大物重，重物提升的高度不一定，所做的有用功不一定增大，故C错误；
D．增大物重，在动滑轮、摩擦不变的情况下（即额外功不变的情况下），有用功在总功中所占比例增大，所以机械效率增大，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
AB．因为两个滑轮组均是把重100N的物体提升1m，故做的有用功均是
故A、B均不符合题意；
C．不考虑绳重与摩擦，甲滑轮组2段绳子与动滑轮接触，匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力为
不考虑绳重与摩擦，乙滑轮组3段绳子与动滑轮接触，匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力为
两个滑轮组在匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力并不相等。故C不符合题意；
D．在不考虑绳重与摩擦时，用滑轮组提升物体，滑轮组的机械效率为
因为两个滑轮组提升的物重、滑轮重均是相同的，即物重、总重是相同的，所以，二者的机械效率也是相等的，均为
故D符合题意。
故选D。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．使用动滑轮时，拉力端移动的距离等于提升物体升高高度的2倍，所以用动滑轮提升重物上升h高度，测力计上升2h高度，故A错误；
B．用定滑轮拉重物，向各个方向的拉力都等于物重，故B错误；
C．减小动滑轮质量，可以减小额外功，可以提高动滑轮的机械效率，故C正确；
D．使用动滑轮能省力；拉升同一物体上升相同高度，有用功相同，用动滑轮时，提起动滑轮需要多做额外功，所以做功较多，故D错误。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
AB．甲、乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据可知两滑轮组所做的有用功相同，则
故A正确，B错误；
C．由图可知滑轮组绳子的有效股数，，动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，根据可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C错误；
D．不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，即
由于
则两滑轮组的总功相同，即
有用功相同，总功相同，根据可知，两滑轮组的机械效率相等；故D错误。
故选A。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．设动滑轮的重力为，则有
解得
人对绳子的拉力
水平地面对工人的支持力为
故AB错误；
C．绳子自由端上升的速度
人对绳子拉力的功率为
故C错误；
D．支架受到滑轮组的拉力为850N
故D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
AB．由图可知，3段绳子提升动滑轮，重物上升1米，绳子移动3米，拉力所做的总功为
拉力功率为
故AB错误；
C．物重300N，绳子拉力125N，3段绳子提升动滑轮，则
动滑轮的重力为
故C错误；
D．此过程滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【详解】
A．任何机械设备都会有摩擦产生的无用功，故其机械效率不会达到100%，故A正确，A不符合题意；
B．减小机械内部摩擦可以减小无用功比例，从而提高其效率，故B正确，B不符合题意；
C．提高机械设备的效率可以提高有用功的比例，从而节能减排，故C正确，C不符合题意；
D．用机械设备做功越快，其功率越高，与机械效率无关，故D错误，D符合题意。
故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，n甲=2，n乙=3，不计绳重及摩擦，则绳端的拉力分别为
又因为物重均为100N，动滑轮重相同，所以绳子受的拉力
F甲＞F乙
故A不符合题意；
B．因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，且W额=G动h，W有用=G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功（拉力做的功）相同，即
W甲=W乙
由可知，两滑轮组的机械效率相同，即
η甲=η乙
故B不符合题意；
C．物体上升的速度
甲滑轮组的绳子股数n甲=2，甲滑轮组的绳子末端移动速度为
故C不符合题意；
D．乙滑轮组提升重物所做的有用功是
W有用=G物h=100N×2m=200J
故D符合题意。
故选D。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体移动距离
s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3s物=3×2m=6m
故A错误；
B．拉力做功为
W总=Fs=100N×6m=600J
由η=得有用功
W有用=ηW总=60%×600J=360J
由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力
f===180N
故B错误；
C．拉力做的额外功
W额=W总-W有用=600J-360J=240J
额外功的功率
P===12W
故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，绳子自由端移动的速度为
v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s
则绳子自由端移动的距离为
s绳=v绳t=0.6m/s×10s=6m
故A不符合题意；
B．由公式
可得物体A受到的摩擦力为
f=3ηF=3×90%×20N=54N
由于物体A匀速运动，所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力，大小为54N，故B符合题意；
C．因为
所以拉力F做功的功率为
P=Fv绳=20N×0.6m/s=12W
故C不符合题意；
D．拉力所做的有用功，即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功为
W有=fs=fv物t=54N×0.2m/s×10s=108J
故D不符合题意。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
有用功
总功
机械效率
故选C。
13． 0.04 100 80
【解析】
【详解】
[1]由题知，2s时间内重物被匀速抬高
h=8cm=0.08m
所以重物上升的速度
[2]所做的有用功
W有=Gh=1000N×0.08m=80J
人做的功是总功
W总=Fs=100N×1m=100J
[3]所以千斤顶的机械效率
14． 50 90.91 27.5
【解析】
【分析】
【详解】
[1]有用功是
W有=Gh=mgh=10kg×10N/kg×0.5m=50J
[2]因为是定滑轮，所以总功为
W总=Fh=110N×0.5m=55J
则机械效率是
η=90.91%
[3]拉力的功率是
15．
【解析】
【详解】
[1][2]若不计绳重和摩擦，则只有克服动滑轮的重力做额外功。甲、乙两图中的滑轮是相同的，则将物体提升同一高度时，克服动滑轮的重力做的额外功相同，而甲图中被提升的物体较重，克服重力做的有用功较大，因此有用功在总功中所占的比值即机械效率较大，若作用在绳子上的拉力相同，甲图中有
乙图中有
则
所以
16． 3200 66.7% 200
【解析】
【详解】
[1][2][3]由图可知，有用功为
做的总功为
则机械效率为
做的额外功为
则斜面对物体施加的摩擦力为
17．（1）①可以改变用力的方向；②等臂；（2）0.5m/s；（3）100J；（4）90.9%
【解析】
【详解】
解：（1）①这个滑轮为定滑轮，使用时不省力，可以改变用力的方向。
②使用时，定滑轮相当于等臂杠杆。
（2）物体上升的速度
（3）拉力做的有用功
W有用=Gh=100N×1m=100J
（4）绳子自由端移动的距离
s=h=1m
拉力做的总功
W总=Fs=110N×1m=110J
拉力的功率
（5）滑轮的机械效率
答：（1）①这个滑轮为定滑轮，使用时不省力，可以改变用力的方向；
②使用时，这个滑轮相当于等臂杠杆；
（2）物体上升的速度为0.5m/s；
（3）拉力做的有用功为100J；
（4）拉力的功率为55W；
（5）滑轮的机械效率为90.9%。
18． 0.6s 轿车对桥面的压力小于轿车的总重；气体的流速越大的地方，气体的压强就越小； 因为W总=FL，W有用=GH，所以在不计摩擦的情况下，W总=W有用， 即：FL=GH，所以，由此可知：当G、H一定时，L越大，F就越小．
【解析】
【分析】
（1）根据速度的公式求出正常行驶的时间即可判断；
（2）流体压强与流速的关系，在流速小的地方压强大；
（3）已知物体上升的高度H，斜面的长度L，又知道拉力大小，根据W=Fs求拉力F做的功；利用W=Gh求出有用功，在不考虑摩擦时，有用功等于总功，即Gh=FL，得出F与L、H的关系式．
【详解】
（1）车速不能超过60km/h，则，，即：时间间隔应小于0.6s，即可启动违章拍照；
（2）轿车在快速行驶过程中，车子上方空气的流速大于车子下方空气的流速，由于气体在流速大的地方压强小，因而车子上方气体的压强小于车子下方气体的压强，轿车上下方所受到的压力差形成向上的升力，从而使得轿车对地面的压力小于车的重力；
（3）拉力做的总功： W总=FL，对物体做的有用功：W有用=GH，在不计摩擦的情况下，总功等于有用功，W总=W有用， 即：FL=GH，可以得到，由：当F与L、H的关系式可以得到G、H一定时，L越大，F就越小．
19． 1600W 60% 变大 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]钢丝绳的拉力为
钢丝绳的拉力做的功为
拉力的功率为
（2）[2]有用功为
总功为
该装置的机械效率为
（3）[3][4]该装置的机械效率为
所以该货箱的机械效率和所提升物体重力即货箱的重力有关，所提升物体质量越大，重力越大，效率越高。
20． 400 4 250 4 250
【解析】
【详解】
(1)[1]图甲两个滑轮的轴都固定不动，是定滑轮，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，车对绳子的拉力
(2)[2]乙图中的滑轮中有一个是动滑轮，且由图可知绳子的段数n=2，则人拉绳子的距离为
[3]滑轮组对物体做的有用功
若该装置的机械效率为80%，绳自由端的拉力做的总功是
拉力F为
[4]物体匀速上升2m所用时间为
t===4s
则人拉绳子的作用时间也是4s。
[5]人拉绳子时做功的功率
P===250W
21． 1.25×104Pa 400N 40W 减小
【解析】
【详解】
(1)[1]他站在地面上时对地面的压力
对地面的压强
他站在地面上时对地面的压强1.25×104Pa。
(2)[2]因为滑轮组要求站在地面上提升重物，所以，最终的绳子自由端方向向下，则绳子的起始端应在定滑轮上，如图所示：
。
(3)[3]由图可知，n=2，则绳端移动的距离
拉力做的有用功
由可得，拉力做的总功
由可得，拉力的大小
拉力F是400N。
[4]拉力的功率
拉力的功率是40W。
(4)[5]没拉绳子时，他对地面的压力等于其自身重力等于500N，提升重物时，他对地面的压力等于他的重力减去绳子对他的拉力，即
提升重物时与没拉绳子时相比他对地面的压力减小，而受力面积不变，根据可知，他对地面的压强减小。
答：(1)他站在地面上时对地面的压强为1.25×104Pa。
(2)滑轮组的绕线方式如上图所示。
(3)拉力F为400N，拉力的功率为40W。
(4)他对地面的压强减小。
答案第1页，共2页
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