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．利用如图所示的滑轮组提起一个重为210N的物体，绳子自由端的拉力。5s内物体被匀速提升2m。不可忽略绳重和机械部件间的摩擦，则下列说法中正确的是（　　）
A．滑轮组的机械效率为70% B．动滑轮重力大小为90N
C．绳子自由端移动的距离是0.67m D．提升物体的过程中，拉力F功率为40W
2．体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（　　）
A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
3．如图所示，用完全相同的滑轮组成甲、乙两装置，分别将重1N的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2N，不计摩擦和绳重，机械效率分别是甲、乙，所用的拉力分别是F甲和F乙，则（　　）
A．甲>乙 B．甲<乙 C．F甲>F乙 D．F甲=F乙
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
5．2022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
6．在新农村改造住房时，常用如图所示的简易滑轮组提升建材。工人师傅用400N的拉力，利用该滑轮组将重600N的重物在10s内匀速提高了4m。下列判断正确的是（　　）
A．绳端移动的速度为0.4m/s B．提升重物做的有用功为1600J
C．工人拉绳子的功率为240W D．该滑轮组的机械效率为75%
7．图中甲、乙两套装置滑轮质量均相等。用它们分别将质量相同的重物匀速竖直提升，在相等时间内绳端A、B移动相同的距离，若不计绳重和摩擦，下列判断正确的是（　　）
A．两重物上升的速度相等
B．两滑轮组绳端的拉力相等
C．甲滑轮组的总功比乙少
D．两滑轮组的机械效率相等
8．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
9．工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（　　）
A．工人做的总功为900J B．工人做的额外功为300J
C．工人做功的功率为60W D．此斜面的机械效率为80%
10．下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（　　）
A．功率大的机械，做功一定多 B．做功快的机械，功率一定大
C．机械效率高的机械，功率一定大 D．做功多的机械，机械效率一定高
11．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%
12．甲装置中，空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图内。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（　　）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
二、填空题
13．如图所示，用4N的拉力将重为30N的物体匀速向左动0.2m，此时滑轮组的机械效率为75%，此过程中绳子自由端移动的距离为___________m，物体与地面的摩擦力为___________N；加速拉动物体，物体所受的摩擦力___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．如图所示，用三个均重10N的滑轮组成的滑轮组以1m/s的速度匀速起吊重470N的物体，物体上升5m，不计绳的重力及一切摩擦，绳的拉力F=______N；滑轮组的机械效率为______。
15．一粗糙斜面长4m，高1m，把重为4000N的物体匀速地推向斜面顶端，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为______%，利用斜面所做的额外功为______J，物体受到斜面对它的摩擦力为______N。
16．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
三、综合题
17．如图所示，利用轻质滑轮组拉动水平地面上的物体，使物体以0.1m/s的速度匀速向左运动。已知物体重400N，拉力F=50N，物体和地面之间的摩擦力f=80N。则：
(1)B滑轮的作用是______；
(2)A处的拉力大小为______N；
(3)滑轮组在10s内做的有用功为______J；滑轮组的机械效率为______。
18．如图，斜面的长度为L，高度为H，利用该斜面将重物A从斜面底端提升至顶端，现在重物的上面添加重物B，A与B之间不滑动，每次提升，重物B的重力不断增加，随着B的重力的不断增加，请分析：（已知重物与斜面之间的摩擦力与重物总重力之间的比值为常数）
(1)拉力F的大小将___________（填写“变大”、或“不变”或“变小”）；
(2)斜面的机械效率将___________（填写同上），并证明之___________。
19．工人师傅利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。不计摩擦和绳重，请完成下列问题：
（1）请画出滑轮组的绕线图；
（2）当重物重为G=160N时，绳中的拉力F=50N，求动滑轮组重是多少 滑轮组的机械效率为多少
（3）如果工人的体重是500N，则该滑轮组的机械效率最大可达到多少
20．建筑工地上，工人师傅用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为300N，耗用的时间为20s。不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，g取10N/kg。
（1）在提升重物的过程中，重物的_______（填“动”、“重力势”或“机械”）能不变。
（2）求工人师傅做功的功率_______；
（3）求此过程中该装置的机械效率_______；
（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大的拉力_______？和原来提起500N的建材相比，该滑轮组的机械效率如何变化_______？
21．探究物体运动
质量为m的物体,在外力F的作用下,从静止开始经过时间t后,物体获得的速度v．速度v与质量时间t的关系,如表中的数据所示．
m/kg 1 2 1 2
F/N 0.5 0.5 1.5 1
t/s 2 2 2 1
v/m/s 1 0.5 3 0.5
（1）在外力F作用下,与质量为m的物体,经过时间后的t后的速度v的表达式为v= ______ (比例常数用具体数表示)
（2）质量为m、速度为v的物体具有的动能EK大小为:EK=,物体受到外力作用时,物体的动能会发生改变,且动能的改变量与外力对物体做的功大小相等,外力方向与物体运动方向相同时,物体的动能增大,外力方向与物体运动方向相反时,物体的动能减小,高速运动的子弹射入木板,从木板中穿过后,子弹的动能会 ______ (增大或减小)．
（3）质量为m的子弹,在枪膛内受到火药爆炸的平均推力为F,在枪膛内运动时间为t,子弹飞出枪膛后射入厚度为d的薄木板,木板对子弹的平均阻力为f，若子弹能够穿透木板,请推导子弹穿过木板后的速度表达式 ____ ．(用m、推力F、时间t、阻力f、厚度d表示)
测量浮力
小雨想要知道用图示滑轮组向上提起一个金属块时的机械效率．身边只有一个不可拆卸的滑轮组(如图)和一个形状不规则的金属块,一个底面积较大的长方体木块,一把轻质硬木刻度尺，一个盛有适量水的水槽和线绳．
（1）测量步骤(配图说明) ______
（2）写出计算机械效率大小的推导过程 _____
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．滑轮组的机械效率为
故A选项正确；
B．动滑轮重力大小
因为不可忽略绳重和机械部件间的摩擦，故动滑轮重力大小一定不是90N，故B选项错误；
C．绳子自由端移动的距离是重物移动距离的3倍，为6m，故C选项错误；
D．提升物体的过程中，拉力F功率为
故D选项错误。
故选A。
2．C
【详解】
由题意物体所受的重力
物体上升的高度，此时滑轮组做的有用功为
根据机械效率公式有，总功为
而有
又因为可得
①②均正确。
机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，③正确。
若要滑轮组的机械效率达到，由效率公式有
化解可得当时，滑轮组的效率能到达，则若增大重物A的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，④错误。
故选C。
3．B
【详解】
CD．甲图中，动滑轮省一半力，则
即
，
乙图中，定滑轮不省力，则F乙=G=1N，所以，F甲AB．不计绳重与摩擦，使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，由
可知，η甲<η乙，故A不符合题意，B符合题意。
故选B。
4．C
【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．C
【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。
6．D
【详解】
A．由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×4m＝8m
则绳子自由端移动的速度
v＝＝0.8m/s
故A错误；
B．有用功
W有＝Gh＝600N×4m＝2400J
故B错误；
C．拉力做功的功率
P＝＝Fv＝400N×0.8m/s＝320W
故C错误；
D．滑轮组的机械效率
η＝＝75%
故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．由图示知，甲滑轮的承重绳子为2根，乙滑轮组承重绳子为3根，在相等时间内两装置绳端移动的距离相等，则绳端移动的速度相等，据v绳端=nv重物知，甲重物移动的速度快，故A错误；
B．两个重物的质量相等，装置中滑轮的质量相等，不计绳重和摩擦，据知，乙滑轮组绳端的拉力小，故AB错误；
CD．由题意知
s甲=s乙，F甲>F乙，G甲=G乙
据W总=Fs知
W甲总>W乙总
在不计绳重及摩擦时，据
所以
η甲=η乙
故C错误，D正确。
故选D。
8．D
【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。
9．B
【详解】
A．工人做的总功为
W总=Fs=400N×3m=1200J
故A错误；
B．做的有用功为
W有=Gh=mgh=60kg×10N/kg×1.5m=900J
所做额外功为
W额=W总﹣W有=1200J﹣900J=300J
故B正确；
C．工人做功的功率为
P==80W
故C错误；
D．斜面的机械效率为
η=×100%=75%
故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．功率是功与时间的比值，即，功率大的机械，做功不一定多，因为做功的多少还要看做功时间的长短，故A错误；
B．功率是表示做功快慢的物理量，因此做功快的机械，功率一定大，故B正确；
C．机械效率高的机械，说明有用功占总功的比值大，但功率不一定大，功率与效率无关，故C错误；
D．机械效率是指有用功占总功的比值，与做功多少没有直接关系，故做功多的机械，机械效率不一定高，故D错误。
故选B。
11．D
【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。
12．D
【详解】
A．由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F=20N，由图知，n=2，忽略绳重及摩擦，动滑轮重力
G动=2F-GA=2×20N-25N=15N
故A正确，不符合题意；
B．由图丙可知，第2s内A上升的速度vA=2m/s，第2s内滑轮上升的高度
h=vAt=2m/s×1s=2m
第2秒内克服滑轮重做的额外功为
W额=G动h=15N×2m=30J
故B正确，不符合题意；
C．忽略绳重及摩擦，绳子拉力
G =2F最大-GA-G动=2×100N-25N-15N=160N
故C正确，不符合题意；
D．此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
13． 0.6m 9N 不变
【详解】
[1]如图，有三股绳拉着动滑轮，所以此过程中绳子自由端移动的距离
[2] 此过程中拉力做的功
此过程中的有用功
物体与地面的摩擦力
[3]滑动摩擦力的大小与物体对接触面的压力、接触面的粗糙程度有关，加速拉动物体，两个因素都不发生变化，所以物体所受的摩擦力不变。
14． 125 94%
【详解】
[1]对最下面的滑轮受力分析可知，滑轮受向下的重物的拉力，等于重物的重力和滑轮的重力，则向上两段绳子的拉力，即
2F′=G＋G动=470N＋10N
解得F′=240N，对中间的滑轮受力分析，受向下的拉力F′和动滑轮的重力，向上两段绳子的拉力，即
2F=F′＋G动=240N＋10N=250N
解得：F=125N，因为定滑轮不省力，所以通过定滑轮绳子上的力相等F=125N。
[2]因为动滑轮省一半力，所以当物体上升5m时，右端F′处移动
s′=nh′=2×5m=10m
同理F处移动的距离
s=nh=2×10m=20m
滑轮组的机械效率
15． 80 1000 250
【详解】
[1][2][3]所做有用功为
总功为
额外功为
由得，摩擦力为
机械效率为
16． 费力 等于 80%
【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
17． 改变力的方向 80 80 80%
【详解】
(1)[1]图中B滑轮的轴固定不动，因此它是定滑轮，其作用是改变力的方向。
(2)[2]因为物体水平向左做匀速直线运动，则物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，所以A处的拉力
FA=f=80N
(3)[3][4]由图可知，n=2，已知物体移动的速度为0.1m/s，滑轮组在10s内做的有用功为
W有=fs=fvt=80N×0.1m/s×10s=80J
滑轮组的机械效率
18． 变大 不变 ，由于h、a、L都是常数，所以机械效率不变。
【详解】
(1)[1]使用斜面提升重物，总功为
W总=FL
有用功为
W有用=GH
额外功为
W额=fL
由W总=W有用+W额可得
FL=GH+fL
重物与斜面之间的摩擦力与重物总重力之间的比值为常数，则
f=aG（a为常数）
即
FL=GH+aGL
则
由于H、a、L都是常数，重力变大，F变大。
(2)[2][3]斜面的机械效率为
由于H、a、L都是常数，所以机械效率不变。
19．（1）；（2）40N，80%；（3）98%
【详解】
解：（1）由图可知，绳子末端的拉力方向向下，逆着绕绳，发现绳子依次经过大的定滑轮、大动滑轮、小定滑轮、小动滑轮，最后在小定滑轮的挂钩上，可知绳子承担重物的段数n为4。连线方式如图所示
（2）当重物重为G=160N时，绳中的拉力F=50N，根据可得动滑轮组重
不计摩擦和绳重，根据
可得滑轮组的机械效率
（3）工人的体重是500N，则绳子能承受的最大拉力
根据可得提升的最大物重
故由
可知该滑轮组的机械效率最大可达到
答：（1）如解析中图所示；
（2）当重物重为G=160N时，绳中的拉力F=50N，动滑轮组重是40N，滑轮组的机械效率为80%；
（3）工人的体重是500N，则该滑轮组的机械效率最大可达到98%。
20． 动 180W 83.3% 250N 提起400N的重物和原来提起500N的建材相比，因不计绳重及摩擦，而且动滑轮重不变但货物重减小，故该滑轮组的机械效率将降低（或变小）
【详解】
（1）[1]在提升重物的过程中，物体的高度增加，重力势能变大，物体的速度不变，动能不变，机械能增大。
（2）[2]由图可知，n2，则绳端移动的距离
s2h26m12m
工人做的总功
W总Fs300N12m3600J
工人做功的功率
（3）[3]在提升重物的过程中，对物体做的有用功
此过程中该装置的机械效率
（4）[4]不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，则绳端的拉力（G物G动），所以，动滑轮的重
匀速提起400N的重物，此时绳端的拉力：
250N
[5]提起400N的重物和原来提起500N的建材相比，因不计绳重及摩擦
.
可知，动滑轮重不变但货物重减小时，该滑轮组的机械效率将降低（或变小）。
21． 减小 见解析
【详解】
探究物体运动
（1）[1]分析1、3列数据，在质量和时间时，速度与外力成正比；分析1、2列数据，在外力和时间相同时，速度与质量成反比；分析第2、4列数据，第4列的外力是第2列的2倍，第2列的时间是第4列的2倍，两速度相等，说明速度与时间成正比，则速度v的表达式为：
；
将第1列数据代入得：
；
所以表达式为：
；
（2）[2]根据题意知，外力方向与物体运动方向相同时，物体的动能增大，外力方向与物体运动方向相反时，物体的动能减小；当高速运动的子弹射入木板时，子弹克服阻力做功，即子弹受到的外力与运动方向相反，所以子弹的动能会减小；
（3）[3]根据上面的表达式得，子弹飞出枪膛后的速度为：
，
根据题意得，子弹的动能为：
；
若子弹穿过木板后的速度为v’，其动能为：
；
根据动能做功，动能减小可得：
；
故得，子弹穿过木板后的速度表达式为：
．
测量浮力：
（1）[4]测量步骤：
①将刻度尺作为杠杆，左端挂金属块，右端挂长方体木块，选择适当支点位置使杠杆平衡，记录力臂L1、L2，如图：
②将刻度尺作为杠杆，一端与滑轮组绳子自由端相连，另一端连接长方体木块，选择适当支点位置使杠杆在水平位置平衡且恰能提起金属块，再记录力臂L3、L4，如图：
（2）[5]推导机械效率：
第一步中根据杠杆的平衡条件得：
G金属块L1=G木块L2；
金属块的重：
；
第二步中根据杠杆的平衡条件得：
FL3=G木块L4；
拉力的大小为：
；
根据得滑轮组的机械效率为：
．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页