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．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组提升钩码，实验数据记录如下表，下列说法正确的是（　　）
序号 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率
① 2 5 1 15 66.7%
② 4 5 1.7 15 78.4%
③ 4 10 1.7 30 78.4%
④ 6 5 2.4 15 83.3%
A．数据④中，滑轮组所做的有用功为30J
B．由数据①可知，实验所用滑轮组承重绳段数n=2
C．研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，可选用数据①②④
D．对比数据③④可知，滑轮组机械效率与钩码上升距离有关
2．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%
3．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%
4．如图所示，斜面长s=3m，高h=0.5m，建筑工人用绳子在5s内将重400N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是120N（忽略绳子的重力）．则下列说法正确的是（　　）
A．克服斜面摩擦力所做的功是160J B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J D．斜面的机械效率是80%
5．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．力F1和F2做的总功相同 B．力F1和F2做功的功率相同
C．两个滑轮组机械效率一样大 D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
6．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
7．甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3，机械效率之比是3:1，则它们所做的有用功之比（　　）
A．2:3 B．2:1 C．2:9 D．9:2
8．如图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．两物体上升的速度相同
B．两种装置的机械效率相等
C．两次提升物体所做的有用功相等
D．两种装置中拉力做功的功率相等
9．用如图所示的滑轮组提升物体，已知物重800N，5s内物体被匀速提升了1m，人对绳自由端的拉力F为450N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．滑轮组所做的有用功为450J
B．动滑轮的重力为350N
C．滑轮组的机械效率为88.9%
D．拉力F的功率为90W
10．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%
11．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
12．下列说法中正确的是（　　）
A．小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大
B．小刚比小明做功多，所用时间比小明多，则小刚的功率一定比小明的率大
C．机械微的有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高
D．机械做功越快，机械效率越高
二、填空题
13．如图甲，用滑轮组将重为120N的物体匀速提起，在5s内绳子自由端移动的距离为3m，图乙是拉力F与绳自由端移动距离s的关系图象，不计绳重和摩擦。则图乙中阴影部分的面积表示的物理量的单位是 _____，拉力F的功率是 _____W，动滑轮的重是 _____N，该滑轮组的机械效率为 _____。
14．如图所示，用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m，拉力F为10N，则有用功为___________J，滑轮组机械效率为___________。若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率___________（变大／变小／不变）。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）
15．如图所示，用8N的力把质量1kg的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，斜面长10m，高6m，则物体受到的摩擦力是______N。
16．一质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m用了1s，此时的机械效率为80%，则有用功为 _____J，动滑轮重力为 _____N，拉力的功率为 _____W，若再用该滑轮提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮的机械效率之比η1∶η2＝4∶5，则重物B的重力为 _____N。（不计绳重和摩擦）
三、综合题
17．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）。
18．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。
19．如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以500N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m，已知该滑轮组的机械效率为60% ，（g = 10N/kg）
（1）按题意画出滑轮组的绕绳.
（2）人所做功的功率多大
（3）被吊起的重物质量多大？
20．如图所示，小明分别使用甲、乙两种不同的机械匀速提升同一物体到同一高度。测得两次拉力和物体所受的重力如表所示。当使用乙机械时，测得绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍。
（1）利用以上数据算出甲提升物体时的机械效率是___________；
（2）根据题意在图乙中正确画出滑轮组的绕法； ( )
（3）使用乙提升物体时___________（选填“省力”、“不省力也不费力”或“费力”）。
21．如图所示是我国设计制造的无人驾驶轿车，该车的相关参数如下表所示；（g取10/kg）
整车质量 2000kg
最高速度 120km/h
以最高速度行驶时受到的水平阻力 200N
与地面的总接触面积 800cm2
（1）在高速公路上疾驰时，轿车对地面的压力 ______（选填“大于”“小于”或“等于”）车的重力；
（2）轿车静止在水平路面上时，对路面的压强为多少？______
（3）若轿车以最高车速沿水平直线匀速行驶30min，则牵引力所做的功为多少？______
（4）若该轿车以速度v匀速爬上长为s的斜坡，已知斜坡的高度为h，此过程中，牵引力的大小恒为F，忽略空气阻力，试推导轿车在此过程中所受阻力f的表达式（轿车的重力大小用G表示）______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．由数据④中可知，钩码的重力为G=6N，钩码上升的高度为
h=5cm=0.05m
故可知滑轮组所做的有用功为
W=Gh=6N×0.05m=0.3J
故A错误；
B．由数据①可知，钩码上升的距离为5cm，弹簧测力计上升的距离为15cm，即弹簧测力计上升的高度为钩码上升高度的3倍，故可知实验所用滑轮组承重绳段数为n=3，故B错误；
C．要研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，应控制其它条件不同，改变钩码的重力，故可选用数据①②④，故C正确；
D．数据③④中，没有控制钩码的重力相同，故无法得出滑轮组的机械效率与钩码上升距离的关系，故D错误。
故选C。
2．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。
3．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。
4．A
【详解】
C．拉力所做的功为
W总=Fs=120N×3m=360J
故C错误；
B．拉力的功率为
故B错误；
A．拉力做的有用功为
W有用=Gh=400N×0.5m=200J
克服斜面摩擦力所做的额外功为
W额外=W总-W有用=360J-200J=160J
故A正确；
D．斜面的机械效率为
故D错误。
故选A。
5．D
【详解】
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB．若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为
s甲=3h，s乙=4h
甲滑轮组中拉力做的总功为
W甲总F13h
乙滑轮组中拉力做的总功为
W乙总F24h
已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P 可知，P甲总＜P乙总，故A错误；
CD．甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为
甲100%
同理可得，乙滑轮组的机械效率为
乙
所以甲＞乙，故C错误，D正确。
故选D。
6．C
【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。
7．B
【详解】
由可得
则它们有用功之比为
故选B。
8．D
【详解】
A．由图可知，甲是定滑轮，乙是动滑轮，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，A物体上升的速度等于绳端移动的速度，B物体上升的速度是绳端移动的速度的一半，故A错误；
BCD．所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由W总=Fs可知总功相等，不计绳重和摩擦，甲图中物体的重力
GA=F
乙图中物体的重力
GB=2F-G动
A物体上升的高度
hA=s
B物体上升的高度
hB=s
A图中有用功
W有甲=GAhA=Fs
乙图中有用功
W有乙=GBhB=(2F-G动)s=Fs-G动s
W有甲＞W有乙
甲图中机械效率
η甲=
乙图中机械效率
η乙=
η甲＞η乙
由P=可知两种装置中拉力做功的功率相等，故D正确，BC错误。
故选D。
9．C
【详解】
A．克服物重所做的有用功为
W有=Gh=800N×1m=800J
故A错误；
B．滑轮组绳子的有效段数为2，人对绳自由端的拉力F为450N，不计绳重和摩擦，作用在绳子自由端的力为
动滑轮的重力为
故B错误；
C．不计绳重和摩擦，克服物重和动滑轮重力所做的功为总功，则拉力做的总功
W总=(G+G动)h=(800N+100N)×1m=900J
滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．拉力F的功率
故D错误。
故选C。
10．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。
11．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。
12．C
【详解】
A．根据可知，功率由做功时间与做功多少共同决定，小刚和小明做功时间未知，功率大小无法确定，故A错误；
B．根据可知，功率由做功时间与做功多少共同决定，小刚比小明做功多，所用时间比小明多，功与时间的比值大小可能变大，也可能变小，或者不变，功率大小无法确定，故B错误；
C．总功包括有用功和额外功，根据，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故C正确；
D．机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故D错误。
故选C。
13． J 30 30 80%
【详解】
[1]图乙中纵坐标表示拉力，且拉力大小为50N不变，横坐标表示绳子自由端移动的距离，所以
阴影部分的面积＝拉力乘以绳子自由端移动的距离
即表示拉力所做的总功，功的单位是J。
[2]由题知，在5s时间内绳子自由端移动的距离为
s＝3m
则拉力做的总功
W＝Fs＝50N×3m＝150J
拉力的功率为
[3]由图知动滑轮接触的绳子段数为n＝3，不计绳重和摩擦，根据可知，动滑轮的重为
G动＝3F﹣G＝3×50N﹣120N＝30N
[4]该滑轮组的机械效率为为
14． 7.5 75% 变大
【详解】
[1]物体的重力为
则有用功为
[2]如图所示，有2根绳子承担总重力，则滑轮组的机械效率为
[3]由效率的公式
可知，即相同条件下，在动滑轮的重力一定时，额外功一定，物体重力越大，有用功变多，故若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率变大。
15．2
【详解】
物体受到的重力
拉力做的总功
有用功
额外功
摩擦力
16． 40 100 50 150
【详解】
[1]重物A的重力
GA＝mAg＝40kg×10N/kg＝400N
有用功为
W有用＝GAh＝400N×0.1m＝40J
[2]绳重和摩擦不计，滑轮组的机械效率
据此可知动滑轮重力
[3]绳重和摩擦不计，总功为
则拉力的功率
[4]绳重和摩擦不计，根据滑轮组的机械效率
可得提升一块重物B时，滑轮组的机械效率
提升两块重物B时，滑轮组的机械效率
由题知
η1∶η2＝4∶5
即
解得重物B的重力
GB＝150N
17． 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。
18． 3.6 75% 1
【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：
。
19．(1) (2)75W；(3)90kg
【详解】
(1)作用在动滑轮上绳子的段数：
n==3，
绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如下图所示：
(2)拉力做的功：
W总=Fs=500N×1.5m=750J，
拉力做功的功率：
P==75W；
(3)有用功：
W有用=W总η=750J×60%=450J，
重物的重力：
G==900N，
重物的质量：
m==90kg。
20． 60% 费力
【详解】
（1）[1]由表格数据和题意可知，的重力，甲提升物体时的拉力，甲机械中绳子的有效股数，则甲提升物体M时的机械效率
η甲=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=60%
（2）[2]已知绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍，即，则提升物重绳子的有效股数为3，因此绳子需从动滑轮开始绕，依次绕过定滑轮和动滑轮，如下图所示：
（3）[3]根据表格数据可知，，所以使用乙提升物体时费力。
21． 小于 2.5×105Pa 1.2×107J
【详解】
（1）[1]在高速公路上疾驰时，轿车上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，大气会对轿车产生向上的压力差，使轿车对地面的压力小于车的重力。
（2）[2]轿车对水平路面的压力
F＝G＝mg＝2000kg×10N/kg＝2×104N
轿车对水平地面的压强
（3）[3]轿车行驶的时间
t＝30min＝0.5h
轿车行驶的路程
s1＝v1t＝120km/h×0.5h＝60km＝6×104m
轿车沿水平直线匀速行驶时，在水平方向上受力平衡，F牵等于阻力为200 N，牵引力做功
W＝F牵s1＝200N×6×104m＝1.2×107J
（4）[4]有用功
W有＝G车h
牵引力做功
W总＝Fs
克服阻力做功
W额＝W总﹣W有＝Fs﹣G车h
轿车在此过程中所受阻力
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页