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
2．如图所示，重600N的物体在大小为100N的水平拉力作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中下列选项正确的是（ ）
A．物体与地面间的滑动摩擦力为100N
B．拉力F做的功为100J
C．额外功的功率是8W
D．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
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．如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。下列说法正确的是（　　）
A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍
B．F1一定大于F2
C．滑轮组的机械效率为
D．F2做功的功率比F1做功的功率大
5．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把质量相同的物体匀速升高相同的高度，两者相比，甲升降机（　　）
A．做的总功较少 B．做的总功较多
C．提升重物做的有用功较少 D．提升重物做的有用功较多
6．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%
7．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
8．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%
9．如图所示，工人用动滑轮匀速提升物体，下列判断正确的是（　　）
A．人的拉力与物体重力是平衡力 B．物体升高的距离等于滑轮左侧绳子减小的长度
C．人的拉力做的功等于克服滑轮重力做的功 D．动滑轮的机械效率一定等于50%
10．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
11．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
12．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
二、填空题
13．如图所示，工人沿斜面用一个大小恒定的力F把一重为 600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m，高h=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，则力F的大小为______N。
14．如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重300N的A物体，使A物体在10s内向右移动了2m，若A物体受到的摩擦力大小为20N，拉力F大小为50N，则：弹簧测力计的示数为______；水平拉力F所做的功为______，功率为______；滑轮的机械效率为_______。
15．如图所示，物体重210N，动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是______J，拉力的功率是______W，滑轮的机械效率是______，克服动滑轮重所做的额外功占总功的______%。
16．如图所示，在拉力F=50N的作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为______N，拉力F做功的功率为______W。
三、综合题
17．如图所示，用滑轮组拉动重量为500N的物体，物体与地面之间的摩擦力为150N，为使物体匀速移动，必须在绳自由端加以60N的水平拉力。
（1）此滑轮组的有用功是 ______所做的功。
（2）此滑轮组的机械效率多大？( )
（3）若物体移动的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功是多少？( )
18．现用如图甲的装置来探究滑轮组的机械效率与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出与G物关系如图乙，若不计绳重和摩擦，则：
（1）动滑轮自重是_______N。
（2）当G物=6N时，重物以v=2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是___________W。
（3）仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的-G物图线与图乙曲线__________（相同/不同）。
19．在某厂房建设中，需要利用牵引机把重为1×105N的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1m/s的速度匀速从底部拉，上坡顶。如图所示，己知斜坡长度为15m，牵引机的牵引功率为6×104W。
(1)斜面是一种_____（省力/省距离/省功）的简单机械；
(2)牵引机把材料从斜面底拉到斜面顶的时间是多少？_____
(3)牵引机把材料拉上斜面顶的过程中的机械效率是多少？ _____（计算结果精确到0.1%）
(4)斜面对物体的摩擦力是多少？_____
20．如图所示装置 ，绳重及摩擦不计，装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F为500N，货物在1min内匀速上升了5m。
(1)请在图上画出绳子的绕法；
(2)求滑轮组的机械效率；
(3)如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。
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．C
【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。
2．C
【详解】
物体运动的距离为
由图可知，绳子的股数为2，则绳子端移动的距离为
绳子端移动的速度为
总功为
滑轮组的机械效率为60%，根据可知，有用功为
因为物体克服摩擦力做功，所以摩擦力为
额外功为
额外功的功率为
故选C。
3．B
【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．C
【详解】
A．由图可知n＝3，则使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍（即s＝3h），故A错误；
B．用F1的力将物体B匀速提升h，由于物体做匀速运动，所以F1＝G，若不计绳重和摩擦，则绳端的拉力为
F2＝
但如果动滑轮很重、摩擦较大，则F1不一定大于F2，故B错误；
C．滑轮组的机械效率为
η＝
故C正确；
D．F2做的功为总功，所以F2比F1做的功多，但不知将物体提升相同高度的时间关系，则根据P＝知无法确定两个拉力做功的功率大小，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
把质量相同的物体匀速升高相同的高度可知根据
W有用＝Gh＝mgh
可知有用功相同，有用功相同，甲的机械效率高，根据公式
甲升降机做的总功较少。
故选A。
6．C
【详解】
有用功
总功
机械效率
故选C。
7．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。
8．D
【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。
9．B
【详解】
A．人的拉力作用在绳子上，物体的重力作用在物体上，二力没有作用在同一物体上，所以人的拉力与物体重力不是平衡力，故A错误；
B．对动滑轮来说，物体上升的高度为h时，左侧绳子和右侧绳子都缩短h，这样才能满足s＝2h，因此物体升高的距离等于滑轮左侧绳子减小的长度，故B正确；
C．人拉力做的功为总功，滑轮对重物做的功为有用功；因为使用动滑轮要克服摩擦、克服动滑轮的重力做额外功，所以总功大于有用功，即人拉力做的功大于滑轮对重物做的功，故C错误；
D．根据选项C中额外功的来源，故可知不能确定有用功和总功及额外功的大小，根据，所以不能确定动滑轮的机械效率是多少，故D错误。
故选B。
10．C
【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。
11．D
【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。
12．C
【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。
13．500
【详解】
工人做的有用功
W有用=Gh=600N×1.5m=900J
由得总功
由W=Fs可得，拉力的大小
14． 20N 50J 5W 80%
【详解】
[1]对A进行受力分析，其受到了绳子向右的拉力和摩擦力，因做匀速运动，绳子拉力与摩擦力是平衡力，故绳子拉力等于摩擦力等于20N，由于同一根绳子拉力处处相同，故弹簧测力计的示数为20N。
[2]拉力F移动的距离是物体的移动距离的一半，故拉力F移动的距离为1m，故拉力做功为
故拉力做功为；
[3] 拉力的功率为
拉力的功率为；
[4] 滑轮的机械效率为
滑轮的机械效率为。
15． 630 75 84% 10
【详解】
[1]此过程中有用功
W有=Gh=210N×3m=630J
[2]拉力做的功
W总=Fs=F×2h=125N×2×3m=750J
拉力的功率
P==75W
[3]滑轮的机械效率
=84%
[4]克服动滑轮重所做的额外功
W额=G动h=25N×3m=75J
克服动滑轮重所做的额外功占总功的
=10%
16． 120 15
【详解】
[1]已知滑轮组的机械效率等于
由此得出物体与地面间的滑动摩擦力为
f=ηFn=80%×50N×3=120N
[2]拉力F做功为
W总=Fs=Fns物=Fnvt=50N×3×0.1m/s×10s=150J
拉力F做功的功率为
17． 克服摩擦 83.3% 2160J
【详解】
[1]水平方向拉滑轮组时，有用功是克服物体与地面摩擦做的功。
[2]如图，绳子的段数为3段，此滑轮组的机械效率
≈83.3%
[3]1min内物体运动的距离
s=vt=0.2m/s×60s=12m
绳子自由端移动的距离
s绳=3s=3×12m=36m
1min内拉力做的功
W=Fs绳=60N×36m=2160J
18． 3 18 相同
【详解】
（1）[1]物重G=12N时，滑轮组的机械效率η=80%，滑轮组的机械效率
解得G动=3N。
（2）[2]有3股绳，当G物=6N时，拉力的大小
绳端移动的速度
v绳=3v=3×2m/s=6m/s
则拉力F做功的功率
P=Fv绳=3N×6m/s=18W
（3）[3]不计绳重和摩擦，用滑轮组提升相同的物体上升相同的高度时，改变图甲中的绕绳方式，所做的有用功相同，克服物体重力和动滑轮重力所做的总功不变，则每次实验时滑轮组的机械效率不变，所以，重复上述实验，所得到的η-G物图线与图乙所示曲线相同。
19． 省力 15s 83.3% 1×104N
【详解】
(1)[1]斜面也是一种常用的机械，使用斜面比较省力。
(2)[2]牵引机把材料从斜坡底拉到顶端的时间
t==15s
(3)[3]斜坡的高度
h=sin30°×s=×15m=7.5m
把材料拉上斜坡顶做的有用功
W有=Gh=1×105N×7.5m=7.5×105J
牵引机对材料做的总功
W总=Pt=6×104W×15s=9×105J
机械效率
η=×100%≈83.3%
(4)[4]额外功
W额=W总-W有=9×105J-7.5×105J=1.5×105J
斜面对物体的摩擦力
f== 1×104N
20．(1)；(2)80%；(3)4000 J
【详解】
(1)要求施力方向向下，从绳子末端开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，这样反复完成，绕法如图所示；
(2)机械效率
(3)动滑轮重为
F1=（G动+G物），G动=2F1-G物=2×500N-800N=200N
挂800N重物时，绳重及摩擦不计，拉力
F2=（G动+G物’）=（600N+200N）=400N
s=2h=2×5m=10m
拉力做功
W=Fs=400N×10m=4000J
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