人教版八年级下12.3机械效率 同步练习（有解析）

人教版八年级下 12.3 机械效率
一、单选题
1．用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作下，重为40N的物体在10s内匀速竖直上升了2m，已知动滑轮重为8N，忽略绳重与摩擦。下列说法中正确的是（　　）
A．电动机对绳的拉力为12N
B．绳子自由端的移动速度为0.2m/
C．滑轮组的机械效率为80%
D．有用功的功率为8W
2．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
3．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（　　）
A．力做功的功率大 B．甲滑轮组做的有用功较大
C．乙滑轮组的机械效率高 D．乙滑轮组做的总功较大
4．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（　　）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
5．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M是重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶ OB=1∶2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N ，杠杆与绳的自重滑轮组摩擦均不计。当工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，建筑材料P以0.3m/s的速度上升。则（　　）
A．滑轮组的机械效率为88. 9% B．物体M对地面的压力为4500N
C．工人对地面的压力为1000N D．工人拉绳的功率为270W
6．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40kg的重物在10s内匀速提升5m，他对绳的拉力F为250N。不计绳重和摩擦，则下列判断不正确的是（　　）
A．拉力所做的功为2500J
B．动滑轮的重力为100N
C．拉力做功的功率为20W
D．滑轮组的机械效率为80%
7．汽车上坡，一般都是低挡减速，其原因是（　　）
A．汽车功率一定，减速可以增大牵引力
B．有用功一定，减速能提高机械效率
C．减速上坡，安全第一
D．减速上坡可增大摩擦，防止车下滑
8．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
9．用如图所示的滑轮组拉动物体，已知物体质量为40kg，与地面的摩擦力为其重力的0.2倍。10s内物体被拉动了10m，动滑轮重20N。（不计绳重和滑轮间的摩擦）下列说法中正确的是（　　）
A．自由端的拉力F为100N
B．滑轮组所做的有用功为4000J
C．拉力的功率为150W
D．滑轮组的机械效率为80%
10．在斜面上将一个质量为6kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m，高1m，则下列说法正确的是（　　）
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B．物体受到的摩擦力大小为40N
C．做的有用功是40J
D．此斜面的机械效率为75%
11．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
12．甲、乙两台塔吊机器的功率分别为P甲=25kW和P乙=40kW。则下列判断正确的是（　　）
A．乙一定比甲做功快
B．乙一定比甲做功多
C．相同时间内两机器做功样多
D．乙的机械效率一定比甲的机械效率大
二、填空题
13．如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m用时4s，人需用的拉力为 _____N，人所做的有用功为 _____J，拉力做功的功率为 _____W。
14．如图所示，斜面长度为4m，高度为1.5m，用平行于斜面的拉力F=50N，将重为100N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端，拉力对物体做的有用功为______J，拉力做总功______J，物体受到的摩擦力______N。
15．如图所示，小明分别使用甲、乙图中两种不同的机械将同一物体M匀速提升同样高度。测得两次拉力F甲、F乙和物体M所受的重力G如下表所示。当使用乙机械时，测得绳子自由端移动的距离是物体M上升高度的2倍。
（1）从表中数据可知：甲机械________（选填“省力”“费力”或“不省力也不费力”），甲机械所做的有用功_______（选填“大于”“等于”或“小于”）乙机械所做的有用功：
（2）乙提升物体M时的机械效率是________
F甲 F乙 GM
10N 5N 8N
16．如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
三、综合题
17．工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上．如图,汽车车厢高度h=1m,斜面长度s=2m,工人师傅用平行于斜面F=500N的力把G=700N的重物匀速推到车上．求
(1)重物在斜面上受到的摩擦力方向是______(选填“平行于斜面向下”“平行于斜面向上”或“垂直于斜面”)
(2)把重物由底端推至顶端,用了5s,推力的功率是多大______
(3)在推重物的过程中,斜面的机械效率是多大______
(4)重物在斜面上受到的摩擦力是多大______
18．（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。
19．图示为某种型号的剪叉式高空作业平台．这台机器利用起升电机升降作业平台，方便工人高空作业．该机器的部分数据如下表所示．
整机质量（空载）/kg 3200
安全工作载荷/kg 200
起升电机额定电压/V 24
起升电机额定功率/kW 4.0
轮胎接地总面积/m2 0.08
（1）这台机器空载且静止时，对水平地面的压强是多大？____
（2）起升电机以额定功率工作时，将总重为1000N的人和作业工具以0.2m/s的速度举高8m．该机器做的有用功是多少？____机械效率是多少？____
（3）此类机器机械效率一般较低的主要原因是：____．
20．在斜面上将一个重 12N 的物体匀速拉到高处如图所示，沿斜面向上的拉力为 4N，斜面长 1.2m，高0.3m，若把重物直接提升0.3m，所做的功为有用功
(1)则有用功是_____J；
(2)这个斜面的机械效率是_____；
(3)物体与斜面的摩擦力是_____N。
21．质量为60kg的建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示．工人在10s内将货物匀速提高了3m，双脚与地面的接触面积为0.04m2．工人对钢绳拉力的方向始终竖直向下，不计摩擦与绳重，g取10N/kg．则
（1）画出工人所受到的各个力的示意图；
（2）求动滑轮的重力；
（3）若工人对钢绳的拉力为400N，求此时工人的功率和他对地面的压强．
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电动机对绳的拉力为
故A错误；
B．绳子自由端的移动速度为0.2m
故B错误；
C．滑轮组的机械效率为
故C错误；
D．有用功的功率
故D正确。
故选D。
2．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。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图知，甲滑轮组由3段绳子承担物重（即n1=3），乙滑轮组由2段绳子承担物重（即n2=2），在相同的时间内两物体提升的高度相同，则两物体上升速度相同，由v绳=nv物可知，甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同，甲绳端移动速度大，根据
可知，F1做功的功率大，故A错误；
B．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式
W有用=Gh=mgh
知，两个滑轮组做的有用功相同；故B错误；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s1=3h，则甲滑轮组的机械效率为
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s2=2h，则乙滑轮组的机械效率为
由于两拉力相同、物重相同，所以比较可知乙滑轮组的机械效率高，故C正确；
D．由于两拉力相同，且绳端移动的距离
s1＞s2
所以，由W总=Fs可知甲滑轮组做的总功较大，故D错误。
故选C。
4．A
【解析】
【详解】
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，故机械效率
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率
当使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故BCD错误，A正确。
故选A。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知n=2，且滑轮组摩擦均不计，建筑材料P重
G=2F-G动=2×300N-100N=500N
滑轮组的机械效率为
≈83.3%
故A错误；
B．定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得
FA′=3F+G定=3×300N+100N=1000N
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即
FA=FA′=1000N
根据杠杆的平衡条件
FA×OA=FB×OB
FB=
因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力
FB′=FB=500N
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为
FM支持=GM-FB′=5000N-500N=4500N
因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力
FM压=FM支持=4500N
故B正确；
C．当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得
F支=G-F=700N-300N=400N
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力
F压=F支=400N
故C错误；
D．建筑材料P以0.3m/s的速度上升，绳子自由端的速度
v绳=2×0.3m/s=0.6m/s
工人拉绳的功率
=Fv绳=300N×0.6m/s=180W
故D错误。
故选B。
6．C
【解析】
【详解】
A．由图可知，重物由2段绳子承担，即n=2，重物在10s内匀速提升5m，则绳子自由端移动的距离为
拉力做的功为
故A正确，不符合题意；
B．重物的重力
不计绳重和摩擦，动滑轮的重力
故B正确，不符合题意；
C．拉力做功的功率
故C错误，符合题意；
D．有用功
滑轮组的机械效率为
故D正确，不符合题意。
故选C。
7．A
【解析】
【详解】
A．汽车功率一定，根据P=Fv可知，减速可以增大牵引力，故A符合题意；
B．有用功一定，减速是为了增大牵引力，由W=Fs可知其总功也会增大，其机械效率会减小，故B不符合题意；
C．减速上坡的主要目的是为了增大牵引力，故C不符合题意；
D．摩擦力的大小和压力、接触面的粗糙程度有关，在上坡时，压力和接触面的粗糙程度都不变，所以摩擦力不变，故D不符合题意。
故选A。
8．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。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知滑轮组中有一个动滑轮，且n=2，物体与地面的摩擦力为
不计绳重和滑轮间的摩擦，由受力平衡可知
则自由端的拉力F为
滑轮组所做的有用功为
拉力做功为
则拉力的功率为
滑轮组的机械效率为
故选D。
10．D
【解析】
【详解】
A．物体对斜面有压力的作用，根据力的作用是相互的，斜面也会对木块有支持力，所以斜面受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，故A错误；
B．根据题意，由
1=
可得
故B错误；
C．根据功的计算公式可得有用功为
故C错误；
D．由机械效率的公式可得
故D正确。
故选D。
11．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。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．功率是指单位时间内做功的多少，是表示做功快慢的物理量，甲的功率比乙的功率小，说明乙做功一定比甲做功快，故A正确；
B．不知道做功的时间，所以功率大的乙不一定比甲做功多，故B错误；
C．由可知，相同时间内乙做功更多，故C错误；
D．机械效率是指有用功占总功之比，功率的大小与机械效率大小无关，所以由题目条件无法比较甲、乙机械效率的大小，故D错误。
故选A。
13． 230 200 57.5
【解析】
【详解】
[1]一共有两段绳子分担动滑轮的重力，故人需用的拉力为
[2]人所做的有用功为
[3]拉力做功的功率为
14． 150 200 12.5
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]拉力对物体做的有用功
W有用=Gh=100N×1.5m=150J
拉力做的总功
W总=Fs=50N×4m=200J
克服摩擦力所做的额外功
W额=W总-W有用=200J﹣150J=50J
由W额=fs可得物体受到的摩擦力
f===12.5N
15． 费力 等于 80%
【解析】
【详解】
（1）[1]根据表格数据可知
F甲＞GM，F乙＜GM
所以使用甲提升物体M时费力。
[2]将同一物体M匀速提升同样高度，由
W有=Gh
可知，甲乙机械做的有用功相等。
（2）[3]由图乙可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳子，乙提升物体M时的机械效率
16． 2 变大
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图，提着动滑轮的有两股绳，所以有2段绳子承担物重。
[2]当增大下面所提物重时，有用功变大，额外功基本不变，有用功占总功的比例变大，故该滑轮组的机械效率将变大。
17． 平行于斜面向下 200W 70% 150N
【解析】
【详解】
第一空．摩擦力与物体运动方向相反，所以把重物匀速推到车上时，摩擦力方向平行于斜面向下；
第二空．推力做的总功：W总=Fs=500N×2m=1000J；
推力做功的功率是：；
第三空．推力做的有用功：W有=Gh=700N×1m=700J，
推力做功的机械效率：；
第四空．根据W总=W有+W额得额外功为：
W额= W总-W有=1000J-700J=300J，
再根据W额= fs得，重物在斜面上受到的摩擦力是：
．
18． 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
19． 4×105Pa 8×103J 5% 机器所做的额外功较多（或机器自重较大）
【解析】
【详解】
（1）．机器放在水平面上静止时，对地面的压力等于机器自身的重力，即压力为：
F＝G＝mg=3200kg×10N/kg＝3.2×104N
机器对地面的压强：
；
（2）．起升电机在工作时所做的有用功即是克服人和作业工具的重力所做的功：
W有＝Gh＝1000N×8m＝8×103J；
由公式得，把人和作业工具举高8m所用的时间：，
机器的额定功率P＝4kW=4×103W，
机器的做的总功：W总＝Pt=4×103W×40s＝1.6×105J，
机器的机械效率：；
（3）．由于机器自重远大于有效提升物体的重，所以效率低的原因是机器所做的额外功较多，额外功远大于有用功，或机器自重较大．
20． 3.6 75% 1
【解析】
【详解】
(1)[1]把重物直接提升0.3m，所做的有用功：
；
(2)[2] 斜面向上的拉力所做的总功：
；
斜面的机械效率：
；
(3)[3]斜面的额外功：
；
由可得，摩擦力：
。
21．（1）（2）100N（3）240W（4）5×103Pa
【解析】
【详解】
（1）工人站在地面上，受到重力、拉力、地面对他的支持力作用，示意图如下：
；
（2）由图乙可知，当物重G=300N时，滑轮组的机械效率是75%，根据可得：
（3）绕过动滑轮的绳子n=2，货物匀速提高了3m，所以绳端移动的距离是s=3m×2=6m，则工人的功率：；
他对地面的压强：．
答：（1）工人所受到的各个力的示意图；
（2）动滑轮的重力100N；
（3）工人的功率240W，他对地面的压强5×103Pa．