苏科版九年级上册11.5机械效率 同步练习（有解析）

苏科版九年级上册 11.5 机械效率 同步练习
一、单选题
1．小明用如图所示的两种方式，分别将相同的物体以相同的速度匀速提升相同的高度，两个滑轮完全相同，不计摩擦和绳重。下列说法正确的是（　　）
A．两次绳端移动的速度相等
B．F1做的功等于F2所做的功
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．两装置的机械效率相等
2．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
3．如图所示，用300N的力沿斜面把600N的重物匀速拉到顶端，物体在斜面上移动的距离为3m，共用时10s，上升的高度为1m。下列说法正确的是（　　）
A．木块受到的摩擦力是300N B．运动过程中，木块受到三个力的作用
C．运动过程中，拉力的功率为90W D．斜面的机械效率是50%
4．如图所示，斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是（　　）
A．1000J B．2000J C．1600J D．8000J
5．如图所示，物体重为50N，小明用这个滑轮组3s内将物体匀速提升0.3m。拉力为20N，不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　）
A．动滑轮的重力为10N
B．拉力F的功率为2W
C．该滑轮组的机械效率约为83.3%
D．提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高
6．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
7．对同一滑轮组，下列各措施中不能提高机械效率的是（　　）
A．增加提升重物的重力 B．改用质量小的动滑轮
C．减少提升高度，减少做功 D．在轮轴处加润滑油，减小摩擦
8．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%
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．小红用滑轮组将重力为1.5 N的物体匀速提升10 cm的过程中，绳子拉力为1.0 N，绳子自由端移动的距离为30 cm，则滑轮组的机械效率为（　　）
A．50 % B．60 % C．70 % D．80 %
11．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
12．如图所示，甲、乙杠杆的质量和长度均相同，机械摩擦不计，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（　　）
A．甲的大 B．乙的大 C．一样大 D．无法确定
13．如图所示，用20N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重400N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s， 已知滑轮组的机械效率为90%，则此过程中（　　）
A．绳子自由端移动的距离为2m B．滑轮组对物体A的水平拉力为54N
C．拉力F的功率为4W D．拉力F所做的有用功为120J
14．用如图所示的滑轮组提起重4.5N的物体，使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了2s，绳子自由端的拉力为2N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为0.2m B．动滑轮重为1N
C．滑轮组的机械效率为75% D．拉力的功率为0.2W
15．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
二、填空题
16．如图所示，用力F1直接将物体A匀速提高h，若借助滑轮组把物体A匀速提升相同高度，绳子自由端拉力为F2，滑轮组把物体A匀速提升的过程中，拉力做的有用功为______，滑轮组的机械效率为______。
17．一架起重机在1min内把质量为5t的物体举高10m，起重机做的有用功是______，起重机的机械效率是80%，总功是______J。（g取10N/kg）
18．用竖直向上的力F1直接将物体A匀速提升h，做功200J，若借助长1m的斜面用力F2把A匀速提升相同高度，斜面的机械效率是40%，则借助斜面做的有用功为________J，拉力F2所做的功是________J，物体A受到斜面的摩擦力是________N。
19．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）
20．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货匀速提高6m，作用在钢绳的力为400N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）作用在钢绳上的拉力的功率为__________W，动滑轮的重力为_________N，提起货物的最大重力为_________N。
三、综合题
21．2009年入夏以来，我省滇西地区出现了百年不遇的特大旱灾，某校为保障师生的生活用水，紧急调来一台功率为15kw的抽水机，把水抽到距水面10m高的蓄水池中，抽水机30分钟刚好将容积为18m3的蓄水池抽满，求：
（1）抽水机对水做的功；
（2）抽水机的效率；
（3）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施．
22．如图所示，在科普节目《加油，向未来》中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg，乙的质量为45kg。平衡板质量为900kg，且质量分布均匀，重心在点。
(1)当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上，与板的接触面积为，则甲对平衡板的压强为______？
(2)甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面的高度处，提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力为6250N，求在此过程中：
①平衡板提升两人所做的功为______？
②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为______？
(3)当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左，右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至、竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离和之比为______。
23．如图所示，小明使用滑轮组提升物体，他在5s内沿竖直方向匀速拉动绳端使钩码上升，测得的实验数据如下表所示。
钩码的重G/N 手的拉力F/N 钩码上升高度h/m 绳端移动距离s/m
20 15 0.3 0.6
请你解答如下问题：
（1）根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式；
（2）这个滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。
24．某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，绳子自由端移动的距离为6m，物体A与地面间的滑动摩擦力大小600N，求：
(1)根据题意，在图中画出滑轮组的绕线？
(2)工人对物体所做的有用功是多少？
(3)拉力做的功是多少？
(4)该滑轮组的机械效率是多少？
(5)拉力做功的功率是多少？
25．某同学在研究滑动摩擦力时，先后做了如下两次实验：
实验一：将重为G的物块A放在一水平溥木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它在木板上匀速运动，如图甲所示．读出弹簧测力计示数为F0；
实验二：再将上述木板一端垫起，构成一个长为s、高为h的斜面；然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A，使它在斜面上匀速向上运动，如图乙所示．读出弹簧测力计的示数为F1，请你结合实验过程，运用所学知识解答如下问题（阅读图丙）
（1）画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图；
（2）求出物块A对斜面的压力FN．
26．图甲是用滑轮组提升货物的示意图。在拉力F的作用下，货物被匀速竖直提升，此滑轮组的机械效率η随货物所受重力G物的变化关系如图乙所示，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计。求：
(1)由图像可知，G物越大，滑轮组的机械效率越______；
(2)当绳子自由端的拉力F为400N，货物以0.3m/s的速度被匀速提升时，拉力F的功率是______W；
(3)动滑轮的质量m动是多少千克？ ( )
(4)若绳子能承受的最大拉力是600N，小李体重550N，他站在地面竖直向下拉绳子使物体匀速上升，最大能提升重力为多少牛的物体？ ( )
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．甲图为定滑轮，绳端移动的速度
v1=v物
乙图为动滑轮，动滑轮上的绳子段数是2根，所以绳端移动的速度
v2=2v物
则两次绳端移动的速度不相等，故A错误；
B．F1、F2将重力相同的物体匀速提升相同的高度，根据W有用=Gh可知，两种情况下做的有用功相同；不计摩擦和绳重，由于乙图需要对动滑轮做额外功，根据W总=W有用+W额外可知，F1做的功小于F2做的功，故B错误；
C．以相同的速度匀速提升相同的高度，所用时间相同，F1做的功小于F2做的功，根据可知，F1做功的功率小于F2做功的功率，故C正确；
D．不计摩擦和绳重，因甲图中拉力做的功等于克服物体重力做的功，故甲图中没有做额外功，故机械效率为100%，而乙图中由于要拉动动滑轮，故克服动滑轮重力所做的功为额外功，效率小于100%，故甲图的机械效率大于乙图的机械效率，故D错误。
故选C。
2．B
【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。
3．C
【详解】
B．运动过程中，重物受到四个力的作用：竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、平行于斜面向上的拉力、平行于斜面向下的摩擦力，故B错误；
D．此过程所做有用功
W有=Gh=600N×1m=600J
所做总功
W总=Fs=300N×3m=900J
故机械效率
故D错误；
C．拉力的功率
故C正确；
A．此过程所做额外功
W额=W总-W有=900J-600J=300J
由W额=fs得，摩擦力
木块受到的摩擦力是100N，故A错误。
故选C。
4．B
【详解】
由题意可知，推力对集装箱做的功是
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
5．B
【详解】
A．由图像可知绳子股数n=3，则动滑轮的重力为
故正确，不符合题意；
B．绳子自由端移动的距离为
s=3h=3×0.3m=0.9m
拉力F的功率为
故错误，符合题意；
C．该滑轮组的机械效率约为
故正确，不符合题意；
D．由
可知提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高，故正确，不符合题意。
故选B。
6．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。
7．C
【详解】
A．增加提升重物的重力，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故A不符合题意；
B．改用质量小的动滑轮，所做的额外功减少，机械效率提高，故B不符合题意；
C．由可知，减少提升高度，减少做功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故C符合题意；
D．在轮轴处加润滑油，减小摩擦，可以减少所做的额外功，可以提高机械效率，故D不符合题意。
故选C。
8．C
【详解】
有用功
总功
机械效率
故选C。
9．D
【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
【详解】
物体克服重力做的功为有用功
绳子拉力做的功为总功
则滑轮组的机械效率
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．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。
12．B
【详解】
由图甲可知，动力臂是阻力臂的二倍，所以省力，而乙杠杆是等臂杠杆，不省力；当甲杠杆提升物体时，会提升杠杆，即对杠杆做额外功，机械效率低；乙杠杆支点在中间，杠杆两侧等重，即不需要对杠杆做额外功，不计摩擦时，机械效率100%，所以乙杠杆的机械效率更大，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
13．B
【详解】
A．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，绳子自由端移动的速度为
v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s
则绳子自由端移动的距离为
s绳=v绳t=0.6m/s×10s=6m
故A不符合题意；
B．由公式
可得物体A受到的摩擦力为
f=3ηF=3×90%×20N=54N
由于物体A匀速运动，所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力，大小为54N，故B符合题意；
C．因为
所以拉力F做功的功率为
P=Fv绳=20N×0.6m/s=12W
故C不符合题意；
D．拉力所做的有用功，即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功为
W有=fs=fv物t=54N×0.2m/s×10s=108J
故D不符合题意。
故选B。
14．C
【详解】
A．由
可知，物体上升的高度为
h=vt=0.1m/s×2s=0.2m
由图可知，绳子承担重物的段数
n=3
绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×0.2m=0.6m
故A错误；
B．因为不计绳重和摩擦时，有
所以动滑轮的重力为
G动=nF-G=3×2N-4.5N=1.5N
故B错误；
C．根据机械效率的计算公式可得，滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．绳子自由端移动的速度为
v=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s
由功率的计算公式可得，拉力的功率为
故D错误。
故选C。
15．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。
16． F1h
【详解】
[1]两次有用功一样，用力F1直接将物体A匀速提高h，拉力做的有用功为
[2]滑轮组绳子的有效段数n=3，绳子自由端移动的距离s=3h，做的总功
滑轮组的机械效率为
17． 5×105 6.25×105
【详解】
[1]有用功
W有=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×10m=5×105J
[2]总功
18． 200 500 300
【详解】
[1][2][3]借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，则W有用＝200J；由可得，拉力所做的总功
额外功
因为额外功为克服摩擦力所做的功，所以，由得物体A受到斜面的摩擦力
19． 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。
20． 120 200 1600
【详解】
[1]由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则钢绳自由端移动的距离
s=nh=3×6m=18m
作用在钢绳上的拉力做的功
W总=Fs=400N×18m=7200J
作用在钢绳上的拉力的功率
P==120W
[2]由图乙可知，当物体的重力G=300N时，滑轮组的机械效率为60%，机械中摩擦和绳重均不计，滑轮组的机械效率为
解得
G动=200N
[3]工人作用在钢绳上的最大拉力
F大=G人=mg=60kg×10N/kg=600N
由nF=G+G动可得提起货物的最大重力为
G大=nF大-G动=3×600N-200N=1600N
21．1.8×105J；67%；随手关水龙头；一水多用等
【详解】
(1)m＝ρV＝1×103kg/m3×18m3＝1.8×104kg，G＝mg＝1.8×104kg×10N/kg＝1.8×105N，对水做的有用功：W有＝Gh＝1.8×105N×10m＝1.8×106J，(2)W总＝Pt＝15000W×30×60s＝2.7×107J，η＝＝6.7%；(3)节水措施：随手关水龙头、一水多用(洗脸水拖地)．
【点睛】
（1）知道要抽水的体积可以求水的质量、重力，进一步利用功的公式计算对水做的有用功；（2）知道抽水机的功率和做功时间可以求总功，进一步计算抽水机的效率；（3）从日常生活中，自己能做到的，找出节水措施，例如循环利用、不浪费等．
22． 5000J 80% 9:11
【详解】
(1)[1]当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上对板的压力
则甲对平衡板的压强
(2)[2]乙的重力
平衡板提升两人所做的功
[3]平衡板的重力
在提升平衡板和人的过程中，拉力做的有用功
由图可知
则拉力做的总功
滑轮组的机械效率
(3)[4]当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时，平衡板在空中处于水平平衡，由杠杆的平衡条件可得
①
当甲、乙两人分别位于、竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，由杠杆的平衡条件可得
②
由可得
整理可得
③
由①③可得
23．（１）；（２）；（３）
【详解】
解：（1）根据题意，承担物重的绳子段数
故滑轮组绕线如图所示：
（2）滑轮组的机械效率
（3）拉力的功率
答：（1）该滑轮组的绕线方式如解析；
（2）这个滑轮组的机械效率为；
（3）拉力的功率为。
24．(1) ；
(2)1200J；(3)1500J；(4)80%；(5)300W
【详解】
(1)根据题意可知，拉力F=250N，摩擦力为f=600N，则
所以需要三段绳子拉着动滑轮；如图所示
(2)工人对物体所做的有用功为
(3)拉力所做的总功为
(4)滑轮组的机械效率为
(5)根据速度公式可知，物体运动的时间为
拉力做功的功率是
答： (2)工人对物体所做的有用功是1200J；
(3)拉力做的功是1500J；
(4)该滑轮组的机械效率是80%；
(5)拉力 做功的功率是300W。
25．（1）；（2）．
【详解】
解：（1）物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的作用点在斜面上，方向垂直于斜面竖直向下，过压力的作用点，沿压力的方向画一条有向线段，即为其压力示意图．如下图所示：
（2）设物块在平面和斜面上受到的滑动摩擦力分别为f0和f，
由W总=W有+W额得，F1s=Gh+fs，
所以，f=，
由题意可知，f=μFN，f0=F0=μG，
综上可得FN=．
答：（1）见解答图；
（2）物块A对斜面的压力FN为．
点睛：此题考查力的示意图的画法、压力的大小计算，难点在第（2）小题，关键是利用好题目中的f=μFN．
26． 高 240W 20kg 900N
【详解】
(1)[1]由图乙可知，被提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。
(2)[2]由图甲可知，n=2，拉力端移动的速度
拉力做功的功率
(3)[3]由图像可知，货物所受重力为600N时，该滑轮组的机械效率为75%；绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计，滑轮组的机械效率
可得动滑轮的重力
则动滑轮的质量
(4)[4]绳子能承受的最大拉力是600N，要想站在地面向下拉绳子，绳子的最大拉力为550N，物体的最大重力为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页