人教版八年级下册物理 12.3机械效率 同步练习（有解析）
文档属性
| 名称 | 人教版八年级下册物理 12.3机械效率 同步练习（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-31 15:24:39 | ||
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文档简介
12.3 机械效率
一、单选题
1．如图为某种吊车的工作示意图。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动；伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列关于这个吊车的有关说法正确的是（ ）
A．吊臂是一个省力杠杆
B．使用这种吊车，好处是可以少做功
C．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂逐渐变小
D．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
2．光头强用如图所示的装置将200N的蜂蜜匀速提高3m，送给楼上的熊大、熊二，所用的拉力是125N，不计桶重、绳重和摩擦。下列说法不正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为6m B．拉力做的功为750J
C．动滑轮重50N D．该滑轮组的机械效率为75%
3．2022年北京冬季奥林匹克运动会某场馆建设中，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，两个滑轮重都为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦。关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．水平地面对工人的支持为300N B．滑轮组的机械效率为80%
C．支架受到滑轮组的拉力大小为700N D．人对绳子拉力的功为120W
4．科技馆里小明和爸爸正在体验升降座椅装置，其简图如图所示。图中爸爸手握绳子，小明坐在升降座椅上。爸爸对绳子施加拉力，小明被匀速拉升，已知爸爸的质量大于小明的质量，则（ ）
A．使用该装置可以省功
B．爸爸拉动绳子时，拉力做的功是有用功
C．若小明和爸爸的位置互换，匀速拉动绳子时拉力不变
D．若小明和爸爸的位置互换，该装置的机械效率会变高
5．用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示 不计摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
6．关于机械效率的说法，正确的是（ ）
A．机械效率越高的机械越省功
B．机械效率越高的机械越省力
C．机械效率越高的机械，额外功与有用功的比值越小
D．机械效率越高的机械，机械的功率越大
7．为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较，正确的是（ ）
A．使用甲滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高
B．使用甲滑轮组更省力，甲滑轮组的效率更高
C．使用乙滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高
D．使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高
8．图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的（ ）
A．总功较大 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较低
9．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
10．利用如图所示的滑轮组分别提升物体A、B，动滑轮重力相同，摩擦和绳重不计，两次拉力F大小相同，则以下分析正确的是（ ）
A．两物体的重力GAC．提升物体过程中的机械效率 D．提升物体过程中的机械效率
11．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）
A．甲、乙的拉力之比是3：2 B．甲、乙绳的自由端速度之比是 1：1
C．甲、乙拉力的功率之比是 3：2 D．甲、乙的机械效率之比是1：1
12．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
二、填空题
13．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）
14．如图甲所示的装置，A 是重 15N 的空吊篮，绳子 B 和 C 能承受的最大拉力分别为 100N 和 50N，质量为 50kg 的小明同学将 A 提升到高处，施加的拉力 F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度随时间变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦，则第 2s 内拉力 F 的功率为______W，动滑轮重为______N，此装置提升货物的最大机械效率为______％。
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．小明用如图所示的滑轮组匀速提升600N的物体上升1m，绳子自由端施加的拉力为250N，不计绳重和一切摩擦，则克服物体重力做的功为______J，滑轮组的机械效率为______。
三、综合题
17．（1）图是小喻弯腰从地面提起用绳子系住的重物的情景，脊桂可绕骶骨（轴）O转动，腰背部肉对脊椎的拉力作用沿图中ab线
①画出绳子对手的拉力___________
②画出肌肉对脊柱的拉力方向，并画出这个力的力臂___________：
③判断肌肉对脊柱的拉力___________绳子对手的拉力（选填“大于”、“等于”、“小于”）
（2）如图，手用F1的力直接将物体匀速提升h，若借助滑轮组把物体匀速提升相同高度，F2做功为100J，若滑轮组机械率是30%，则F1做的功为___________J。
18．如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）．求：
（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强；
（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；
（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；
（4）整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值．
19．小刚同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是小刚建议采用如图所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼。若某次搬运的材料重800N，被提升的高度10m，人所用的拉力为500N，求：
喷气发动机 16%﹣24%
起重机 40%﹣50%
汽油机 22%﹣27%
柴油机 28%﹣30%
抽水机 60%﹣80%
（1）请你帮助小刚画出滑轮组的绕线示意图；
（2）用滑轮组提升材料时做的有用功；
（3）该滑轮组的机械效率；
（4）随后，小刚同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到右表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点。
20．如图甲所示，建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶，动滑轮重为90N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中，水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系如图乙所示。求：
（1）水泥桶上升的速度；( )
（2）0~10s内建筑工人对绳子的拉力的功率；( )
（3）滑轮组的机械效率；( )
（4）当所提升的水泥桶总重力增加时，滑轮组的机械效率_______，人对平台的压强_______。（两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）
21．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。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．如图：
画出动力臂和阻力臂，动力臂l1小于阻力臂l2，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，是费力杠杆，故A错误；
B．杠杆是一种机械，使用任何机械都不省功，故B错误；
CD．吊车吊起货物的过程中，阻力G不变，阻力臂减小，动力臂不变（因为支持力始终与吊臂垂直），由杠杆平衡条件可知，动力减小，即支持力逐渐变小，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×3m=6m
故A正确，不符合题意；
B．拉力做的功
W总=Fs=125N×6m=750J
故B正确，不符合题意；
C．不计桶重、绳重和摩擦时，据滑轮组的特点得，动滑轮的重力
故C正确，不符合题意；
D．提升蜂蜜所做的有用功
W有=Gh=200N×3m=600J
该滑轮组的机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
由图得，工人对绳子拉力为
由力的作用是相互的得，绳子对工人的拉力为
A．工人静止在水平地面上，水平地面对工人的支持为
故A错误；
B．滑轮组的机械效率为
故B错误；
C．支架受到滑轮组的拉力为小为
故C正确；
D．人对绳子拉力的功为
故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．使用图中机械（滑轮组），可以省力、可以改变用力的方向，但不能省功，故A不符合题意；
B．使用图中机械（滑轮组），爸爸拉动绳子时，拉力做的功为总功，故B不符合题意；
C．使用图中机械（滑轮组），若小明和爸爸的位置互换，由于爸爸的质量大于小明的质量，则爸爸的重力大于小明的重力，提升“物体”的重力增大，拉力增大，故C不符合题意；
D．使用图中机械（滑轮组），若小明和爸爸的位置互换，由于爸爸的质量大于小明的质量，则爸爸的重力大于小明的重力，提升“物体”的重力增大，在提升高度相同时有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，所以机械效率增大，故D符合题意。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率
η=
动滑轮重力为
G动=
故A错误；
B．使用滑轮组时，不计摩擦，由η可知机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．由图可知，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，与拉力做功的多少无关，故C错误；
D．每次提升重物时，不计摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组做的额外功为
W额=G动h=10N×0.5m=5J
故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
A．使用任何简单机械都不能省功，故A错误；
B．机械效率高的机械不一定省力，比如分别用一个定滑轮和一个动滑轮提升同一物体，虽然动滑轮省力，但需要克服动滑轮的重力做额外功，动滑轮的机械效率反而低，故B错误；
C．机械效率越高的机械，有用功与总功的比值越大，即有用功一定时，额外功越小，或额外功一定时，有用功越大，所以额外功机械效率越高的机械，额外功与有用功的比值越小，故C正确；
D．功率是指做功的快慢，与机械效率的高低无关，故D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
设重物重为G重，动滑轮重为G动，观察图甲和图乙，忽略绳重及摩擦，可知图甲中有两条绳子托着动滑轮，图乙中有三条绳子托着动滑轮，则可得到
对比可知，，即使用乙滑轮组更省力；
设图甲中，重物上升的高度为h甲，绳端移动的距离是s甲，那么图甲中甲滑轮组的机械效率
同理，图乙中，设重物上升的高度为h乙，绳端移动的距离是s乙，那么图乙中乙滑轮组的机械效率
由上述可知，，两滑轮组的机械效率大小一样；
综上所述，使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高。
故选D。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图可知，甲机械的有用功是1500J，所占的比例是75%，总功
W甲总==2000J
乙机械的额外功是900J，所占的比例是30%，总功
W乙总==3000J
甲的总功小，乙机械的有用功
W乙有=W乙总-W乙额=3000J-900J=2100J
甲的有用功小，故A不符合题意，B符合题意；
C．甲机械的额外功
W甲额=W甲总-W甲有=2000J-1500J=500J
乙机械的额外功是900J，甲的额外功较小，故C不符合题意；
D．由图可知，甲的机械效率是75%，乙的机械效率是70%，甲的机械效率较大，故D不符合题意。
故选B。
9．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。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图示知，两个滑轮组承重绳子的根数分别为3和2根，而两次拉力相同、动滑轮的重力相同，在不计摩擦和绳重时，据得，物体A、B的重力分别为
GA=3F-G动，GB=2F-G动
所以
GA>GB
故AB错误；
CD．据知，提升物体过程的机械效率
，
所以
故D错误，C正确。
故选C。
11．D
【解析】
【详解】
A．不计绳重及摩擦，拉力
由图知道，n甲=3，n乙=2，所以绳端的拉力分别为
则甲乙拉力之比
故A错误；
D．不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额=G轮h、W有用=G物h知道，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由知道，两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比
η甲：η乙=1：1
故D正确；
B．将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由于n甲=3，n乙=2，所以，甲、乙绳的自由端速度分别为
v甲=3v
v乙=2v
所以，甲、乙绳的自由端速度之比
故B错误；
C．由于F甲∶F乙=3∶2，由知道，甲、乙拉力的功率之比
故C错误。
故选D。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
用滑轮组竖直向上提升重物时，有用功大小
W有=G物h
不计绳重和摩擦，额外功
W额=G动h
总功
W总=W有+W额=G物h+G动h
则滑轮组的机械效率
由此可知，滑轮组机械效率的高低与重物上升的速度、重物上升的高度、定滑轮的重力无关， 而减小动滑轮的重力，可减小额外功，能提高滑轮组的机械效率，故A正确。
故选A。
13． 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
14． 40 5 80%
【解析】
【详解】
[2]由图丙知道，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙知道,拉力F=10N，由图甲知道，n=2，忽略绳重及摩擦，拉力
则动滑轮重力
G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
[1]由图丙知道，第2s内A上升的速度vA=2m/s，拉力端移动速度
v=2vA=2×2m/s=4m/s
第2s内拉力F的功率
[3]此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，且此装置提升重物的最大机械效率
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． 600J 80%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]克服物体重力做的功为
故克服物体重力做的功为600J。
[2] 滑轮组的机械效率为
故滑轮组的机械效率为。
17． 大于 30
【解析】
【分析】
【详解】
(1)①②[1][2]绳子对手的拉力方向竖直向下，作用点在手上，由此画出对手的拉力示意图，腰背部肌肉对脊柱的拉力作用沿图中ab线，作用点在脊柱，物体向下的拉力使脊柱顺时针转动，则背部肌肉产生拉力应让脊柱逆时针转动，所以方向向左，由此画出这个力F1；由题知，O为支点，从O点作拉力F1作用线的垂线段，可得这个力的力臂l1，如图所示：
③[3]画出绳子对手拉力的力臂l2，由图知
l1＜l2
根据杠杆的平衡条件可知，肌肉对脊柱的拉力大于绳子对手的拉力。
(2)[4]借助滑轮组把物体匀速提升相同高度，F2做功是总功，即W总=100J，使用滑轮组做的有用功
W有用=ηW总=30%×100J=30J
手用F1的力直接将物体匀速提升h，此过程是克服物体的重力做功，且物重和提升高度不变，所以F1做功等于用滑轮组做的有用功，即
W1=W有用=30J
18．（1）5×104Pa（2）2×103N（3）98.4%（4）3.05×103W
【解析】
【详解】
（1）．箱子在水底时下表面的深度h=5m，此处水产生的压强：
．
（2）．箱子沉入水底，则V排=V=0.2m3，则浮力
=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N．
（3）．物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功；箱子的重力：
=600kg×10N/kg=6×103N；
出水后，根据可得：机械效率：
．
（4）．由于箱子从水底匀速提到地面，根据即可判断出拉力最大时，功率最大；箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大；由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则
；
电动机上绳子的提升速度为v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，则
=3.05×103N×1m/s=3.05×103W．
答：（1）．箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强为5×104Pa；
（2）．箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力为2×103N；
（3）．物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率为98.4%；
（4）．整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为3.05×103W．
19．（1）；（2）8000J；（3）80%；（4）这些机械设备效率的共同特点是机械效率总小于1
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）站在地上把材料运上楼，绳端拉力的方向应向下，则应从定滑轮开始绕线，如图所示
（2）用滑轮组提升材料时做的有用功
（3）由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离
则拉力做的总功
滑轮组的机械效率
（4）根据表中数据分析可知，机械效率总小于1。
答： （2）用滑轮组提升材料时做的有用功为；
（3）滑轮组的机械效率为80%；
（4）这些机械设备效率的共同特点是机械效率总小于1。
20． 0.3m/s 112.5W 76 变大 变小
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）[1]由图像可知，水泥桶上升的速度
即水泥桶上升的速度为0.3m/s。
（2）[2]由图知，n=3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，则绳端的拉力
绳端上升的速度
拉力的功率
即拉力的功率为112.5W。
（3）[3]滑轮组的机械效率
即滑轮组的机械效率为76。
（4）[4]提升相同的高度时，增加水泥桶的总重力，则增大了有用功，而额外功不变，所以滑轮组的机械效率变大。
[5]水泥桶总重力增加时，人的拉力增加，根据力的作用的相互性，绳对人的拉力增加，人对平台的压力减小，脚与平台的接触面积不变，据p=可知，人对平台的压强变小。
答：（1）水泥桶上升的速度为0.3m/s；
（2）0~10s内建筑工人对绳子的拉力的功率为112.5W；
（3）滑轮组的机械效率为76；
（4）当所提升的水泥桶总重力增加时，滑轮组的机械效率变大，人对平台的压强 变小。
21． 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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图为某种吊车的工作示意图。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动；伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列关于这个吊车的有关说法正确的是（ ）
A．吊臂是一个省力杠杆
B．使用这种吊车，好处是可以少做功
C．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂逐渐变小
D．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
2．光头强用如图所示的装置将200N的蜂蜜匀速提高3m，送给楼上的熊大、熊二，所用的拉力是125N，不计桶重、绳重和摩擦。下列说法不正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为6m B．拉力做的功为750J
C．动滑轮重50N D．该滑轮组的机械效率为75%
3．2022年北京冬季奥林匹克运动会某场馆建设中，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，两个滑轮重都为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦。关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．水平地面对工人的支持为300N B．滑轮组的机械效率为80%
C．支架受到滑轮组的拉力大小为700N D．人对绳子拉力的功为120W
4．科技馆里小明和爸爸正在体验升降座椅装置，其简图如图所示。图中爸爸手握绳子，小明坐在升降座椅上。爸爸对绳子施加拉力，小明被匀速拉升，已知爸爸的质量大于小明的质量，则（ ）
A．使用该装置可以省功
B．爸爸拉动绳子时，拉力做的功是有用功
C．若小明和爸爸的位置互换，匀速拉动绳子时拉力不变
D．若小明和爸爸的位置互换，该装置的机械效率会变高
5．用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示 不计摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
6．关于机械效率的说法，正确的是（ ）
A．机械效率越高的机械越省功
B．机械效率越高的机械越省力
C．机械效率越高的机械，额外功与有用功的比值越小
D．机械效率越高的机械，机械的功率越大
7．为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较，正确的是（ ）
A．使用甲滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高
B．使用甲滑轮组更省力，甲滑轮组的效率更高
C．使用乙滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高
D．使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高
8．图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的（ ）
A．总功较大 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较低
9．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
10．利用如图所示的滑轮组分别提升物体A、B，动滑轮重力相同，摩擦和绳重不计，两次拉力F大小相同，则以下分析正确的是（ ）
A．两物体的重力GA
11．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（ ）
A．甲、乙的拉力之比是3：2 B．甲、乙绳的自由端速度之比是 1：1
C．甲、乙拉力的功率之比是 3：2 D．甲、乙的机械效率之比是1：1
12．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
二、填空题
13．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）
14．如图甲所示的装置，A 是重 15N 的空吊篮，绳子 B 和 C 能承受的最大拉力分别为 100N 和 50N，质量为 50kg 的小明同学将 A 提升到高处，施加的拉力 F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度随时间变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦，则第 2s 内拉力 F 的功率为______W，动滑轮重为______N，此装置提升货物的最大机械效率为______％。
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．小明用如图所示的滑轮组匀速提升600N的物体上升1m，绳子自由端施加的拉力为250N，不计绳重和一切摩擦，则克服物体重力做的功为______J，滑轮组的机械效率为______。
三、综合题
17．（1）图是小喻弯腰从地面提起用绳子系住的重物的情景，脊桂可绕骶骨（轴）O转动，腰背部肉对脊椎的拉力作用沿图中ab线
①画出绳子对手的拉力___________
②画出肌肉对脊柱的拉力方向，并画出这个力的力臂___________：
③判断肌肉对脊柱的拉力___________绳子对手的拉力（选填“大于”、“等于”、“小于”）
（2）如图，手用F1的力直接将物体匀速提升h，若借助滑轮组把物体匀速提升相同高度，F2做功为100J，若滑轮组机械率是30%，则F1做的功为___________J。
18．如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）．求：
（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强；
（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；
（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；
（4）整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值．
19．小刚同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是小刚建议采用如图所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼。若某次搬运的材料重800N，被提升的高度10m，人所用的拉力为500N，求：
喷气发动机 16%﹣24%
起重机 40%﹣50%
汽油机 22%﹣27%
柴油机 28%﹣30%
抽水机 60%﹣80%
（1）请你帮助小刚画出滑轮组的绕线示意图；
（2）用滑轮组提升材料时做的有用功；
（3）该滑轮组的机械效率；
（4）随后，小刚同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到右表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点。
20．如图甲所示，建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶，动滑轮重为90N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中，水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系如图乙所示。求：
（1）水泥桶上升的速度；( )
（2）0~10s内建筑工人对绳子的拉力的功率；( )
（3）滑轮组的机械效率；( )
（4）当所提升的水泥桶总重力增加时，滑轮组的机械效率_______，人对平台的压强_______。（两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）
21．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．如图：
画出动力臂和阻力臂，动力臂l1小于阻力臂l2，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，是费力杠杆，故A错误；
B．杠杆是一种机械，使用任何机械都不省功，故B错误；
CD．吊车吊起货物的过程中，阻力G不变，阻力臂减小，动力臂不变（因为支持力始终与吊臂垂直），由杠杆平衡条件可知，动力减小，即支持力逐渐变小，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×3m=6m
故A正确，不符合题意；
B．拉力做的功
W总=Fs=125N×6m=750J
故B正确，不符合题意；
C．不计桶重、绳重和摩擦时，据滑轮组的特点得，动滑轮的重力
故C正确，不符合题意；
D．提升蜂蜜所做的有用功
W有=Gh=200N×3m=600J
该滑轮组的机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
由图得，工人对绳子拉力为
由力的作用是相互的得，绳子对工人的拉力为
A．工人静止在水平地面上，水平地面对工人的支持为
故A错误；
B．滑轮组的机械效率为
故B错误；
C．支架受到滑轮组的拉力为小为
故C正确；
D．人对绳子拉力的功为
故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【详解】
A．使用图中机械（滑轮组），可以省力、可以改变用力的方向，但不能省功，故A不符合题意；
B．使用图中机械（滑轮组），爸爸拉动绳子时，拉力做的功为总功，故B不符合题意；
C．使用图中机械（滑轮组），若小明和爸爸的位置互换，由于爸爸的质量大于小明的质量，则爸爸的重力大于小明的重力，提升“物体”的重力增大，拉力增大，故C不符合题意；
D．使用图中机械（滑轮组），若小明和爸爸的位置互换，由于爸爸的质量大于小明的质量，则爸爸的重力大于小明的重力，提升“物体”的重力增大，在提升高度相同时有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，所以机械效率增大，故D符合题意。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率
η=
动滑轮重力为
G动=
故A错误；
B．使用滑轮组时，不计摩擦，由η可知机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．由图可知，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，与拉力做功的多少无关，故C错误；
D．每次提升重物时，不计摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组做的额外功为
W额=G动h=10N×0.5m=5J
故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
A．使用任何简单机械都不能省功，故A错误；
B．机械效率高的机械不一定省力，比如分别用一个定滑轮和一个动滑轮提升同一物体，虽然动滑轮省力，但需要克服动滑轮的重力做额外功，动滑轮的机械效率反而低，故B错误；
C．机械效率越高的机械，有用功与总功的比值越大，即有用功一定时，额外功越小，或额外功一定时，有用功越大，所以额外功机械效率越高的机械，额外功与有用功的比值越小，故C正确；
D．功率是指做功的快慢，与机械效率的高低无关，故D错误。
故选C。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
设重物重为G重，动滑轮重为G动，观察图甲和图乙，忽略绳重及摩擦，可知图甲中有两条绳子托着动滑轮，图乙中有三条绳子托着动滑轮，则可得到
对比可知，，即使用乙滑轮组更省力；
设图甲中，重物上升的高度为h甲，绳端移动的距离是s甲，那么图甲中甲滑轮组的机械效率
同理，图乙中，设重物上升的高度为h乙，绳端移动的距离是s乙，那么图乙中乙滑轮组的机械效率
由上述可知，，两滑轮组的机械效率大小一样；
综上所述，使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高。
故选D。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图可知，甲机械的有用功是1500J，所占的比例是75%，总功
W甲总==2000J
乙机械的额外功是900J，所占的比例是30%，总功
W乙总==3000J
甲的总功小，乙机械的有用功
W乙有=W乙总-W乙额=3000J-900J=2100J
甲的有用功小，故A不符合题意，B符合题意；
C．甲机械的额外功
W甲额=W甲总-W甲有=2000J-1500J=500J
乙机械的额外功是900J，甲的额外功较小，故C不符合题意；
D．由图可知，甲的机械效率是75%，乙的机械效率是70%，甲的机械效率较大，故D不符合题意。
故选B。
9．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。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图示知，两个滑轮组承重绳子的根数分别为3和2根，而两次拉力相同、动滑轮的重力相同，在不计摩擦和绳重时，据得，物体A、B的重力分别为
GA=3F-G动，GB=2F-G动
所以
GA>GB
故AB错误；
CD．据知，提升物体过程的机械效率
，
所以
故D错误，C正确。
故选C。
11．D
【解析】
【详解】
A．不计绳重及摩擦，拉力
由图知道，n甲=3，n乙=2，所以绳端的拉力分别为
则甲乙拉力之比
故A错误；
D．不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额=G轮h、W有用=G物h知道，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则拉力做的总功相同，由知道，两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比
η甲：η乙=1：1
故D正确；
B．将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，由于n甲=3，n乙=2，所以，甲、乙绳的自由端速度分别为
v甲=3v
v乙=2v
所以，甲、乙绳的自由端速度之比
故B错误；
C．由于F甲∶F乙=3∶2，由知道，甲、乙拉力的功率之比
故C错误。
故选D。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
用滑轮组竖直向上提升重物时，有用功大小
W有=G物h
不计绳重和摩擦，额外功
W额=G动h
总功
W总=W有+W额=G物h+G动h
则滑轮组的机械效率
由此可知，滑轮组机械效率的高低与重物上升的速度、重物上升的高度、定滑轮的重力无关， 而减小动滑轮的重力，可减小额外功，能提高滑轮组的机械效率，故A正确。
故选A。
13． 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
14． 40 5 80%
【解析】
【详解】
[2]由图丙知道，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙知道,拉力F=10N，由图甲知道，n=2，忽略绳重及摩擦，拉力
则动滑轮重力
G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
[1]由图丙知道，第2s内A上升的速度vA=2m/s，拉力端移动速度
v=2vA=2×2m/s=4m/s
第2s内拉力F的功率
[3]此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，且此装置提升重物的最大机械效率
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． 600J 80%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]克服物体重力做的功为
故克服物体重力做的功为600J。
[2] 滑轮组的机械效率为
故滑轮组的机械效率为。
17． 大于 30
【解析】
【分析】
【详解】
(1)①②[1][2]绳子对手的拉力方向竖直向下，作用点在手上，由此画出对手的拉力示意图，腰背部肌肉对脊柱的拉力作用沿图中ab线，作用点在脊柱，物体向下的拉力使脊柱顺时针转动，则背部肌肉产生拉力应让脊柱逆时针转动，所以方向向左，由此画出这个力F1；由题知，O为支点，从O点作拉力F1作用线的垂线段，可得这个力的力臂l1，如图所示：
③[3]画出绳子对手拉力的力臂l2，由图知
l1＜l2
根据杠杆的平衡条件可知，肌肉对脊柱的拉力大于绳子对手的拉力。
(2)[4]借助滑轮组把物体匀速提升相同高度，F2做功是总功，即W总=100J，使用滑轮组做的有用功
W有用=ηW总=30%×100J=30J
手用F1的力直接将物体匀速提升h，此过程是克服物体的重力做功，且物重和提升高度不变，所以F1做功等于用滑轮组做的有用功，即
W1=W有用=30J
18．（1）5×104Pa（2）2×103N（3）98.4%（4）3.05×103W
【解析】
【详解】
（1）．箱子在水底时下表面的深度h=5m，此处水产生的压强：
．
（2）．箱子沉入水底，则V排=V=0.2m3，则浮力
=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N．
（3）．物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功；箱子的重力：
=600kg×10N/kg=6×103N；
出水后，根据可得：机械效率：
．
（4）．由于箱子从水底匀速提到地面，根据即可判断出拉力最大时，功率最大；箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大；由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则
；
电动机上绳子的提升速度为v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，则
=3.05×103N×1m/s=3.05×103W．
答：（1）．箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强为5×104Pa；
（2）．箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力为2×103N；
（3）．物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率为98.4%；
（4）．整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为3.05×103W．
19．（1）；（2）8000J；（3）80%；（4）这些机械设备效率的共同特点是机械效率总小于1
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）站在地上把材料运上楼，绳端拉力的方向应向下，则应从定滑轮开始绕线，如图所示
（2）用滑轮组提升材料时做的有用功
（3）由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离
则拉力做的总功
滑轮组的机械效率
（4）根据表中数据分析可知，机械效率总小于1。
答： （2）用滑轮组提升材料时做的有用功为；
（3）滑轮组的机械效率为80%；
（4）这些机械设备效率的共同特点是机械效率总小于1。
20． 0.3m/s 112.5W 76 变大 变小
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）[1]由图像可知，水泥桶上升的速度
即水泥桶上升的速度为0.3m/s。
（2）[2]由图知，n=3，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，则绳端的拉力
绳端上升的速度
拉力的功率
即拉力的功率为112.5W。
（3）[3]滑轮组的机械效率
即滑轮组的机械效率为76。
（4）[4]提升相同的高度时，增加水泥桶的总重力，则增大了有用功，而额外功不变，所以滑轮组的机械效率变大。
[5]水泥桶总重力增加时，人的拉力增加，根据力的作用的相互性，绳对人的拉力增加，人对平台的压力减小，脚与平台的接触面积不变，据p=可知，人对平台的压强变小。
答：（1）水泥桶上升的速度为0.3m/s；
（2）0~10s内建筑工人对绳子的拉力的功率为112.5W；
（3）滑轮组的机械效率为76；
（4）当所提升的水泥桶总重力增加时，滑轮组的机械效率变大，人对平台的压强 变小。
21． 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
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