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．如图，皮划艇是我国的奥运优势项目之一，比赛中，运动员一手支撑住桨柄的末端（视为支点），另一手用力划桨，此时的船桨是（　　）
A．等臂杠杆 B．费力杠杆 C．省力杠杆 D．省功杠杆
2．如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（　　）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝ C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
3．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为900g，所用动滑轮的质量为100g，绳子自由端的拉力F为2.8N。g取10N/kg。在0~2s的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为5m/s B．拉力F的功率为0.56W
C．有用功为90J D．滑轮组的机械效率为90%
4．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（　　）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
5．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
6．如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，则（　　　）
A．拉力的功率为50W B．滑轮组中动滑轮重10N
C．该滑轮组的机械效率为90% D．绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
7．如图所示，拉力F为20N，物体A以0.1m/s的速度在表面足够长的物体B表面做匀速直线运动；物体B静止在地面上，受到地面水平向右8N的摩擦力，弹簧测力计示数为22N，下列说法正确的是（　　）
A．物体A受到的摩擦力为20N
B．拉力F的功率为1.0W
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大至40N时，弹簧测力计示数为44N
8．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%
9．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
10．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
11．如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重150N的重物G提升4m，则此过程中（　　）
A．该滑轮组的效率为75% B．他做的总功为1200J
C．他做的有用功为800J D．他对滑轮组做功的功率为60W
12．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%
二、填空题
13．如图，甲、乙杠杆的质量和长度均相同．分别使用甲乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比η甲____η乙（选填“>”、“=”或“<”）．
14．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a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为150kg，所用动滑轮的总质量为10kg，绳子自由端的拉力F为500N，g取10N/kg。则在0~2s的过程中，有用功为_______J，拉力F的功率为_______W，滑轮组的机械效率为________。
15．如图，有人利用该滑轮将G=100N的物体匀速提升了20cm（不计绳重G和摩擦），此过程克服物体重力做的功为______J，若动滑轮重10N，则F=______N。
16．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F1、F2将同一物体匀速提升相同的高度，若不计绳重和摩擦，则拉力F1_________ F2；拉力F1、F2做的功分别为W1、W2，则W1___________W2（均选填“<”、“=”或“>”）。
三、综合题
17．（1）如图所示，每个钩码重2N，用滑轮组将这些钩码匀速提升了0.1m，则滑轮组此时的机械效率是_________%（百分数保留一位小数）；
（2）一位同学为了探究浮力的大小与哪些因素有关，找到一块密度大于水的均匀的长方体物体，在其中一个表面上画上十字相交线，把这个面分成面积相等的四份，然后做了如图所示的两次实验。这位同学是想探究浮力的大小与________是否有关系；
（3）如图所示，是某位同学测量一个枇杷（一种水果）密度的实验示意图，根据图中信息，可以计算出枇杷的密度是_________g/cm3。
18．某型号起重机吊臂上的滑轮组如图所示，某工地上需用该滑轮组将一些规格相同的石板匀速提升到2m高的平台上，若每块石板的重力均为1.2×104N，当滑轮组一次提升一块石板时，钢丝绳的拉力F的功率为3000W，此时滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和钢丝绳的重力。
（1）钢丝绳的拉力是由电动机提供的，电动机工作时将________能主要转化为机械能；
（2）在此过程中，石板匀速上升时的速度是________；
（3）若该滑轮组一次匀速提升两块石板到同一平台上，则此时钢丝绳的拉力F是_______；
（4）起重机沿竖直方向吊起同一建材时，如果第一次建材以速度v匀速上升，第二次以速度2v匀速上升，则这两次相比，钢丝绳的拉力________，拉力的功率________（两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
19．如图所示，用力F1拉重物匀速直线上升2m。改用滑轮组时，用力F使同样的重物匀速上升同样的高度。换用不同的重物，重复以上实验，通过计算，作出了该滑轮组的机械效率与重物所受重力的关系图像，如图所示：当提升物体的物重为10N时，所用的时间为10s。求：
(1)力F把绳子自由端拉动的距离是___________m；
(2)利用滑轮组提升物体做的有用功是多少___________？
(3)力F做的功是多少___________？功率是多少___________？
20．一名体重为500N、双脚与地面接触面积为0.05m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在10s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80%，拉力F多大？拉力的功率多大？
21．如图所示，用实验室中的滑轮组将重为60N的物体，以0.5m/s的速度匀速上升1.2m。
（1）若拉力是30N，则此时拉力做功的功率以及滑轮组的机械效率；( )( )
（2）若摩擦和绳重忽略不计，保持物体上升的速度不变，将物体提升到2.0m的高度，则下列物理量没有变化的是______（填写序号）；
①机械效率；②对滑轮组做的额外功；③拉力的总功；④拉力的功率；
（3）动滑轮的重力是20N，若摩擦和绳重产生的额外功始终占总功的10%，要使该滑轮组的机械效率η=60%，则所吊物体的重力是多少？( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．由图可知，船桨可看作一个杠杆，支点在桨柄的末端，用力划桨时动力臂小于阻力臂，费力而省距离，所以船桨是费力杠杆。故AC不符合题意，B符合题意。
D．使用任何机械都不省功，故D不符合题意。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
AB．如图中图线a所示，当时，绳子自由端移动的距离为
所以绳子自由端移动的速度为
拉力F的功率为
故A错误，B正确；
C．如图中图线b所示，在0~2s的过程中，物体上升的高度为
所以有用功为
故C错误；
D．在0~2s的过程中，拉力所做的总功为
所以滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．功率指做功的快慢，取决于做功的多少和做这些功所用的时间；效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系，故A错误；
B．功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的，做功多的机械，功率不一定大，故B错误；
C．效率的高低取决于有用功占总功的比例，做有用功多的机械，效率不一定高，故C错误；
D．功率就是表示机械做功的快慢，功率越大，表示机械做功越快，故D正确。
故选D。
5．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。
6．C
【解析】
【详解】
由乙图可知绳子自由端和物体移动距离比为3，故绳股数n=3。
AD．由乙图可知4s绳子自由端移动了6m，故自由端的速度为1.5m/s，由得拉力的功率为150W，故AD错误；
B．物体的质量是27kg，故重力270N，拉力为100N，当不计绳重和摩擦时，由可得G动=30N，故B错误；
C．由
得
故C正确。
故选C。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体B静止在地面上，受到地面水平向右8N的摩擦力，弹簧测力计示数为22N，A对B有向左30N的摩擦力，B对A的摩擦力为30N，故A错误；
B．有2股绳拉动滑轮，物体A的运动速度为0.1m/s，拉力F的运动速度为0.2m/s，拉力F的功率为
故B错误；
C．滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．拉力F增大至40N时，物体A做加速运动，滑动摩擦力与物体运动速度无关，A、B之间的滑动摩擦力没有变化，弹簧测力计示数仍为22N，故D错误。
故选C。
8．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。
9．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。
10．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。
11．A
【解析】
【详解】
此过程中他做的有用功为
他做的总功为
他对滑轮组做功的功率为
该滑轮组的效率为
A．该滑轮组的效率为75%，故A项符合题意；
B．他做的总功为800J，故B项不符合题意；
C．他做的有用功为600J，故C项不符合题意；
D．他对滑轮组做功的功率为80W，故D项不符合题意。
故选A。
12．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。
13．<
【解析】
【详解】
试题分析：由图知：使用甲装置提起物体时，拉力做的功包括两部分：克服物重、克服杠杆重力；使用乙装置提起物体时，由于杠杆的重心在O点，所以拉力做的功只要克服物重即可．由η=W有用/W总知：乙装置的机械效率更高．
【考点定位】简单机械；机械效率
14． 150 100 75%
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图可知，物体升高的高度为10cm，即0.1m，根据可知，有用功为
[2]绳子端运动的时间为2s，运动的距离为40cm，即0.4m，则总功为
则拉力F的功率为
[3]根据可知，滑轮组的机械效率为
15． 20 210
【解析】
【分析】
【详解】
[1]此过程克服物体重力做的功为
[2]若动滑轮重10N，则
16． < =
【解析】
【分析】
【详解】
[1]如图，甲滑轮组由3段绳子吊着动滑轮，故有
乙滑轮组由2段绳子吊着滑轮组，故有
所以
[2]若不计绳重和摩擦，则拉力F1、F2做的功均为将物体和动滑轮提升一定高度所做的功，所以有
17． 83.3 物体浸没液体的深度 1.15
【解析】
【详解】
(1)[1]从图中可以看到，有三段绳子吊着重物，而物体的位移为0.1m，所以绳子自由端的位移为
每个钩码重2N，一共3个钩码，所以物体总重力为6N，克服重力所做的有用功为
由图中弹簧测力计示数可得拉力为2.4N，所以拉力做的总功为
则滑轮的机械效率为
所以滑轮的机械效率为83.3％。
(2)[2]根据控制变量法的思路，前后两次实验改变的是物体浸入液体的深度，所以这位同学是想探究浮力的大小与物体浸入液体的深度是否有关系。
(3)[3]从图中可以得到枇杷的质量为23.0g，枇杷的体积为
密度为
所以枇杷的密度为1.15g/cm3。
18． 电 0.2m/s 8.5×103N 不变 变大
【解析】
【详解】
（1）[1] 电动机工作时，将电能主要转化为机械能。
（2）[2] 一次提升一块石板时拉力做的有用功
W有用＝Gh＝1.2×104N×2m＝2.4×104J
由得拉力做的总功
＝
由可得做功时间
＝
石板匀速上升时的速度
（3）[3] 拉力做的额外功
W额＝W总﹣W有用＝3×104J﹣2.4×104J＝6×103J
不计摩擦和钢丝绳的重力
W额＝G动h
动滑轮重力
一次匀速提升两块石板的拉力大小
F′＝（G′+G动）＝×（2×1.2×104N+1.5×103N）＝8.5×103N
（4）[4] 起重机沿竖直方向吊起同一建材时，如果第一次建材以速度v匀速上升，第二次以速度2v匀速上升，不计摩擦和钢丝绳的质量，由可知，这两次相比，钢丝绳的拉力与速度无关，不变。
[5] 钢丝绳的拉力不变，第二次以速度2v匀速上升时，由v绳＝nv物可知，电动卷扬机拉钢丝绳的速度变大，由P＝Fv可知，拉力的功率变大。
19． 4 20J 40J 4W
【解析】
【详解】
(1)[1]由图知，承担物重的绳子段数为
绳子自由端移动的距离为
(2)[2]滑轮组提升物体做的有用功为
(3)[3]由图乙知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，由可得力F做的功为
(4)[4]拉力做功的功率为
20．(1)1×104Pa；(2) ；(3)375N，75W
【解析】
【分析】
人站在地面上时对地面的压强利用压强公式求得；一定滑轮一动滑轮，有两种绕法，根据人在地面上，确定绕法；利用求出总功再利用求出F；功率大小等于工人所做功除以时间。
【详解】
解： (1)他站在地面上不拉绳子时对地面的压力为500N，此时他对地面的压强
(2)根据题意可以知道，人站在地面上提升重物，所以绳子自由端的拉力方向应向下，则绳子的起始端应在定滑轮的挂钩上，如图所示


(3)将的重物匀速提升1m，他所做的有用功
由可得总功
由图可知，绳子承担重物的段数为2，则拉力端移动距离为
s=2h=2×1m=2m
由W=Fs可得拉力
拉力的功率
答：(1)他站在地面上时对地面的压强是1×104Pa；
(2)见解析；
(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是80%，拉力F是375N，拉力的功率是75W。
【点睛】
本题考查了学生对压强公式、功率公式、机械效率公式的掌握和运用，前两问基础题，第三问增加点难度。
21． 45W 66.7% ①④ 40N
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图示知，滑轮组的承重绳子的根数为3根，则绳子端移动的速度
v绳=3v物=3×0.5m/s=1.5m/s
拉力做功的功率
P=Fv绳=30N×1.5m/s=45W
[2]该滑轮组的机械效率
（2）[3]将物体提升2.0m的过程中，随着物体升高，绳子端移动的距离也变大，据W总=Fs知，拉力所做的总功增大，在忽略摩擦和绳重时，额外功是克服动滑轮的重所做的功，而动滑轮随物体一起升高，那么额外功也增大。整个过程中，物体上升的速度不变，则绳子端的移动速度也不变，据P=Fv知，拉力的功率不变，而机械效率
所以机械效率也保持不变。
（3）[4] 克服动滑轮所做的额外功
据题意有
而
所以
那么
此时的有用功
所吊物体的重力
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页