人教版八年级下12.3机械效率 同步练习（含解析）

人教版八年级下 12.3 机械效率
一、单选题
1．为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如图所示两种方式拉升重物。下面关于实验探究的做法和认识正确的是（　　）
A．若用定滑轮拉重物，拉力竖直向下最省力
B．用动滑轮提升重物，测力计与物体上升的高度相同
C．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D．若将同一重物提升相同高度，用动滑轮更省力且做功更少
2．如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
3．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%
4．如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法正确的是（　　）
A．做的功越多，效率越高 B．做功多的工程车，功率大
C．延长工作时间，可提高效率 D．做功越快的工程车，功率越大
5．如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
6．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%
7．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
8．仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的（　　）
A．机械效率 B．功率 C．功 D．有用功
9．利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（　　）
A．W甲＜W乙 P甲=P乙
B．F甲＜F乙 η甲=η乙
C．W甲＞W乙 P甲＞P乙
D．F甲＞F乙 η甲＞η乙
10．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
11．如图所示，两个斜面粗糙程度相同，现将甲、乙两个相同的物体分别从斜面的底端以相同速度匀速拉到顶端，拉力分别为和，下列说法正确的是（　　）
A．拉力大于
B．两斜面的机械效率相同
C．拉力的总功率小于的总功率
D．上升过程中物体的动能转化为重力势能
12．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%
二、填空题
13．利用斜面把重60N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面长1.5m，高0.4m，机械效率为80%，则拉力的大小为______N。
14．用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，所做的总功为12000J，此时滑轮组的机械效率为_______；用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会_______（选填“变小”、“不变”或“变大”）．
15．如图所示，用滑轮组拉着质量为50kg的物体A在10s内匀速直线运动了4m，已知水平拉力F=40N，物体A运动时受到地面的阻力是物体重力的0.2倍，则拉力端运动的速度为______m/s，滑轮组的机械效率为_______（结果保留一位小数）。
16．在如图所示的斜面上，一工人用200N的拉力，将一重为250N的物体，从底端匀速拉到顶端，用时6s，拉力做功的功率为______W，克服斜面对物体的摩擦力做的功为______J。
三、综合题
17．如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，是转动轴，不计绳重及摩擦：
(1)若为轻质杠杆，质量为150kg的重物挂在中点处，加在点拉力的方向始终竖直向上。为维持平衡，力的大小为多少？
(2)若是重为的均匀杠杆，挂在中点的重物为，请你推导出该机械工作时机械效率的表达式。
18．河南历史悠久，“一部河南史，半部中国史”形象概括和评价了河南历史文化在中国历史文化发展进程中的地位和作用。如图，在登封市嵩阳书院门口西面有一座唐碑，碑身高9m，宽2m，厚1m，碑身的质量为70t，碑帽质量为10t。古时人们是怎样将这么重的碑帽装上去的呢？在民间，“智立唐碑”这个充满智慧的传说故事，讲述的就是工匠们先在碑身四周堆土，然后沿土坡将碑帽从底部拉上碑顶。后将黄土移走，完成了全部竖碑任务。
（1）计算石碑对基座的压强______；
（2）小明画出一个古人安装碑帽方法的简易图，该土坡可以看作为一个______（填一种简单机械），利用它可以______（选填“省力”、“省距离”或“既不省力也不省距离”），生产、生活中这样的机械还有______（列举一种）；
（3）如图碑身高9m，土坡长30m。若用大小为4×104N的拉力将碑帽匀速拉上碑身顶，此过程中的机械效率为多少______
19．如图所示为某种型号的剪叉式果园采摘升降机。该机采用电驱动、双履带式行走方式，利用起升电机升降作业平台，方便采摘工人高空作业，该机器的部分数据如下表所示。请回答下列问题：（g取10N/kg）
整机质量（空载）/kg 700 每条履带接地面积/m2 0.4
起升电机额定电压/V 24 平台升起最大高度/m 2.2
起升电机额定功率/kW 2.0 平台初始高度/m 0.7
(1)这台机器空载且静止在水平地面时，对水平地面的压强是多大______？
(2)在一次采摘作业中，机器（作业平台在初始高度）先沿斜坡路面匀速爬行一段，然后沿水平的路面到达采摘果树下静止。闭合起升电机开关，起升电机以额定功率工作，驱动作业平台，将总重为1000N的人和采摘工具以0.2m/s的速度从平台的初始高度匀速举高到升起的最大高度；
①下列说法正确的是_____。
A．机器在斜坡路面匀速行驶时，机器受到的重力不做功
B．作业平台匀速上升过程中，地面受到的压力逐渐增大
C．作业平台匀速上升过程中，以平台为参照物，采摘工人向上运动
D．作业平台匀速上升过程中，采摘工人的机械能不断增大
②求该机器在举升过程中做的有用功和机械效率______。
20．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．
21．小明用图示滑轮组在5s内将重为60N的重物匀速提升了3m，所用拉力为50N，该滑轮组的机械效率为______%，拉力的功率为______。若其他条件不变，将重物匀速提升5m，该滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。小明根据公式F=算出此滑轮组中动滑轮重力为40N，实际的动滑轮重力______（选填“大于”“小于”或“等于”）40N。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．用定滑轮拉重物，只能改变力的方向，不能省力，且改变拉力方向，力的大小不变，故A错误；
B．动滑轮提升重物时，能省力，但费距离，且测力计通过的距离是物体上升高度的2倍，故B错误；
C．减小动滑轮的质量，可以减小提高重物时所做的额外功，而所做的有用功不变，所以机械效率得到提高，故C正确；
D．使用机械可以省力，但不能省功，那么使用动滑轮是更省力，不能省功，故D错误。
故选D。
2．C
【详解】
A．由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B．乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C．由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由可知；故C正确；
D．由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，有用功相同、总功不相同，根据可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
故选C。
3．D
【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。
4．D
【详解】
A．效率是指有用功与总功的比值，那么做功多，其效率不一定高，故A错误；
B．功率是指做功快慢的物理量，所以做功多，其功率不一定大，故B错误；
C．在总功不变时，有用功越大，效率越高，但与工作时间无关，故C错误；
D．功率是指做功快慢的物理量，那么工程车做功越快其功率越大，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．物体移动距离
s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3s物=3×2m=6m
故A错误；
B．拉力做功为
W总=Fs=100N×6m=600J
由η=得有用功
W有用=ηW总=60%×600J=360J
由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力
f===180N
故B错误；
C．拉力做的额外功
W额=W总-W有用=600J-360J=240J
额外功的功率
P===12W
故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
6．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。
7．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。
8．B
【详解】
建成一所医院所做的有用功是相同的，为了减小做功的时间（缩短工期），根据P=可知，需要增大挖掘机的功率，所以，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功率，故B正确，ACD错误。
故选B。
9．B
【详解】
甲滑轮组中重物和动滑轮由3段绳子承担，因忽略绳重与摩擦则有
F甲＝(G+G动)
乙滑轮组中重物和动滑轮由2段绳子承担，则有
F乙＝(G+G动)
已知物体的重力和动滑轮重力均相等，所以
F甲＜F乙……①
忽略绳重与摩擦，故克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，因甲、乙滑轮组中，动滑轮重力相等，提升高度相等，所做的额外功均为
W额＝G动h
即额外功相等。甲、乙滑轮组中，所做的有用功均为
W有＝Gh
而物体重力相等，提升高度相等，所以做的有用功也相等；由
W总＝W有+W额
可知甲、乙滑轮组做的总功相等，即
W甲＝W乙
根据可知，因为有用功和总功均相等，所以机械效率大小相等，即
η甲=η乙……②
由可知，总功和时间均相等，所以功率大小相等
P甲=P乙
综上，ACD不符合题意，结合①②，故B符合题意。
故选B。
10．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。
11．C
【详解】
A．沿粗糙的斜面将物体由底端拉到顶端的过程中，拉力与斜面的长度有关，斜面越长越省力，所以拉力小于，故A错误；
B．在斜面中，斜面粗糙程度相同，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，两斜面的倾斜程度不同，故机械效率不同，故B错误；
C．由功率
P===Fv
可知，速度相同时，拉力越大，功率越大，因甲、乙两个相同的物体分别从斜面的底端以相同速度匀速拉到顶端，拉力小于，故拉力的总功率小于的总功率，故C正确；
D．上升过程中，物体匀速上升，速度不发生变化，故动能不变；高度上升，则重力势能增大，但不是动能转化为重力势能，故D错误。
故选C。
12．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。
13．20
【详解】
[1]有用功等于克服物体的重力做的功为
W=Gh=60N×0.4m=24J
由
可得，拉力做的功为
又由
W=Fs
可知，拉力的大小为
14． 60% 变大
【详解】
用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，做的有用功为：
；
此时滑轮组的机械效率为：
；
用该滑轮组提升更重的物体时，有用功增加，而动滑轮的重不变，即额外功不变，根据知，机械效率会变大．
15． 1.2 83.3%
【详解】
[1]由题意可知，动滑轮上有三股绳子承重，故10s内拉力端运动的距离为
s=3s0=4m×3=12m
故拉力端运动的速度为
[2]由题意可知，拉力端的水平拉力大小为F=40N，故滑轮组所做的总功为
W总=Fs=40N×12m=480J
由题意可知，物体A所受地面的阻力为
f=0.2G=0.2mg=0.2×50kg×10N/kg=100N
因物体A做匀速直线运动，处于受力平衡状态，故由二力平衡可知，物体A所受水平拉力为
F拉=f=100N
故滑轮组所做的有用功为
W有=F拉s0=100N×4m=400J
得到滑轮组的机械效率为
16． 100 100
【详解】
[1]由图可知，在拉力作用下物体移动了3m，拉力所做的功为
W总=Fs=200N×3m=600J
拉力做功的功率为
[2]由图可知，一重为250N的物体被提升了2m，所做的有用功为
W有=Gh=250N×2m=500J
克服摩擦力做的额外功为
W额=W总-W有=600J-500J=100J
17．(1)750N；(2)
【详解】
解：(1)此机械绕点转动，机械可视为杠杆，阻力
由题意知，加在点拉力的方向始终竖直向上，阻力方向与物体重力方向相同始终竖直向下，所以其力臂之比
根据杠杆平衡条件：，可得
(2)设该机械工作时将重物提高，不计绳重及摩擦，，，所以
答：(1)为维持平衡，力的大小为750N；
(2)若是重为的均匀杠杆，该机械工作时机械效率的表达式为。
18． 4×105Pa 斜面 省力 楼梯或盘山公路 75%
【详解】
（1）[1]石碑的总质量为
m=m身+m帽=70t+10t=80t=8×104kg
石碑对基座的压力等于自身的重力，所以石碑对基座的压力为
F=G=mg=8×104kg×10N/kg=8×105N
石碑与基座的接触面积为
S=1m×2m=2m2
石碑对基座的压强为
故石碑对基座的压强为4×105Pa。
（2）[2][3][4]由简易图可知，该土坡呈三角形，可以看做是斜面这种简单机械；由图可知，斜面长度大于高度。利用斜面可以省力但要费距离；生产、生活中利用斜面省力的特点的机械还有楼梯、盘山公路等，都是通过增大距离来省力。
（3）[5]将碑帽匀速拉上碑身做的有用功为
W有=G帽h=m帽gh=10×103kg×10N/kg×9m=9×105J
将碑帽匀速拉上碑身做的总功为
W总=F拉s=4×104N×30m=1.2×106J
将碑帽匀速拉上碑身的机械效率为
故将碑帽匀速拉上碑身，此过程中的机械效率为75%。
19． 8750Pa D 2.2×103J，10%
【详解】
(1)[1]这台机器空载且静止时，对水平地面的压力
F=G=mg=700kg×10N/kg=7×103N
对水平地面的压强
(2)①[2]A．根据W=Gh可知，机器在斜坡路面匀速行驶时，机器在竖直方向上移动了距离，因此重力做了功，故A错误；
B．作业平台匀速上升过程中，地面受到的压力始终等于重力，即地面受到的压力不变，故B错误；
C．作业平台匀速上升过程中，以平台为参照物，采摘工人相对于平台位置没有改变，因此以平台为参照物，采摘工人静止，故C错误；
D．作业平台匀速上升过程中，质量、速度均不变，高度增加，因此动能不变，重力势能变大，则机械能变大，故D正确；
故选：D。
②[3]该机器做的有用功
W有=Gh＝1000N×2.2m=2.2×103J
由可得，该机器工作的时间
由可得，起升电机做的总功
W总=Pt=2000W×11s=2.2×104J
机器的机械效率
20．（1）（2）100N（3）240W（4）5×103Pa
【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．
21． 60 60W 不变 小于
【详解】
[1]小明用图示滑轮组在5s内将重为60N的重物匀速提升了3m，所用拉力为50N，由图可知绳子的股数为2，该滑轮组的机械效率为
[2] 拉力的功率为
[3]由推导公式
可知，该滑轮组的机械效率与物体的重力和拉力的大小有关，与重物提升的高度无关，所以，若其他条件不变，将重物匀速提升5m，该滑轮组的机械效率将不变。
[4]小明的推导是错误的忽略了摩擦等阻力的影响，所以实际动滑轮的重力应该小于40N。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页