12.3课时 机械效率 同步练习——2021-2022学年八年级物理下册（Word版含答案）

12.3课时 机械效率 同步练习
一、单选题（本大题共12小题）
1．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
2．小明用一竖直向上的力把物体A匀速提到了一定的高度，所做的功为100J。小红利用某种机械把相同的物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功为120J，则下列说法正确的是（　　）
A．小红利用的机械一定是省力的
B．小红所做的有用功为120J
C．小红所做的有用功为100J
D．小红利用的机械其机械效率达到了100%
3．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
4．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%
5．如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。不计绳重与摩擦，则（ ）
A．W1>W2，η1<η2 B．W1η2
C．W1=W2，η1<η2 D．W1=W2，η1=η2
6．利用图所示的滑轮组匀速提升一个重为2N的物体，绳子自由端的拉力F，2s内绳子自由端移动了0.6m。在这个过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．动滑轮受到的重力就是0.4N B．物体上升的速度为0.3m/s
C．该滑轮组的额外功为0.12J D．该滑轮组的机械效率为55.6%
7．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
8．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，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，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%．关于该过程，下列说法正确的是（　　）
A．水平地面对工人的支持力为300N
B．动滑轮重为50N
C．人对绳子拉力的功率为120W
D．支架受到滑轮组的拉力为850N
9．如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）
A．人拉绳做功的功率为75W B．滑轮组的机械效率为80%
C．绳子自由端移动的速度为0.3m/s D．动滑轮重为100N
10．如图所示，质量为24 kg的物体在滑轮组的作用下，以0.2m/s的速度水平移动了1m。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和滑轮间的摩擦。下列物理量计算正确的是（　　）
A．拉力F的大小为10N B．动滑轮重为6N
C．拉力F做功的功率为12W D．该滑轮组对动滑轮所做的功为36J
11．在一次提升重物的过程中，工人利用了如图所示的简单机械。若工人用400N的拉力F将重为600N的重物在10s 内匀速提高了3m，则下列判断正确的是（　　）
A．工人做的有用功为1200J B．滑轮重为100N
C．工人做功的功率为180W D．滑轮的机械效率为75%
12．利用斜面和带滑轮的小车组成的系统将货物匀速运送到高处，已知小车质量为M，装在车里的货物质量m，细绳和拉力均沿斜面方向，斜面倾角30°，小车受到斜面的摩擦力大小f，作用在细绳一端的拉力大小F。下列正确的是（　　）
A．F=f
B．系统的机械效率η=
C．系统的机械效率η=
D．系统的机械效率η=
二、填空题（本大题共5小题）
13．如图所示，固定的斜面长s=1.2m，高h=0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为______W，斜面的机械效率为______。
14．如图所示，用的拉力，把重力为的木箱匀速提升，滑轮组的机械效率为___________﹔假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于___________会继续向上运动一段距离。
15．一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力是300N。则该建筑工人所做的有用功是______J，建筑工人做功的功率是______W，该滑轮组的机械效率是______。
16．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N，若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力___________N，重力做功______J。滑轮组的机械效率是___________。
17．用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，由图可知动滑轮重为 ____ N，当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是 _________ N，滑轮组的机械效率为 _____ ．（不考虑绳重和摩擦）
三、实验题（本大题共2小题）
18．小红和小明用一个滑轮、钩码、弹簧测力计等器材分别做了以下实验：
（1）探究定滑轮工作时的特点如图甲，为了使弹簧测力计的示数尽可能接近绳子受到的实际拉力，实验中提升的钩码质量应取______（填“大”或“小”）些。
（2）探究动滑轮工作时的特点
①测出______重力，然后组装好如图乙所示的装置；
②拉动弹簧测力计，使钩码______上升。
（3）测动滑轮的机械效率
①实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了______；
②小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量， 正确操作，实验数据如下表。
实验序号 钩码重 G/N 钩码上升高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移动的距离 s/cm
① 1.0 20.0 0.7 40.0
② 2.0 20.0 1.2 40.0
③ 3.0 20.0 1.7 40.0
a。第①次实验测得动滑轮的机械效率为______，第②次实验的有用功为______J。
b。第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为______W
c。由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将______（填“变 大”、“变小”或“不变”）。
d。小红进一步研究，测出动滑轮的重力，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值Δ W（Δ W=W 总-W 有用-W 滑轮），发现钩码的重力越大，Δ W________（填“越 大”、“越小”或“不变”），请你用所学知识进行解释：______。
19．在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义、提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在表中；
　　 　　
实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67%
4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83%
5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95%
①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码______，机械效率越高；
②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与______有关；
③第5次实验室利用了图______的装置完成的；
④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力拉起，滑轮组的机械效率为______。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率；
（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持物重和斜面倾斜程度不变，可以采用______的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率；
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是______。
A、焦耳定律　　　　　　B、牛顿第一定律
C、阿基米德原理　　　　D、欧姆定律
四、计算题（本大题共4小题）
20．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC＝4OA，B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2 m，木棒的机械效率为90%，不计摩擦。求：
（1）提升该物体做的有用功。
（2）拉力所做的总功。
（3）木棒的重力。
21．如图所示，滑轮组在向下的拉力F作用下，将重为600N的钢材匀速提起，在20s内物体上移的距离为h＝2m。
（1）计算物体上升的速度；
（2）计算有用功；
（3）如果拉力F为400N，计算滑轮组提升该重物时的机械效率。
（4）拉力的功率。
22．一位工人利用如图所示的滑轮组提升建材他某次以v=0.7m/s的速度匀速提升箱重G=960N的建材，所用拉力的大小F=600N，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg，求：
（1）拉力的功率P；
（2）动滑轮的重力G′；
（3）滑轮组的机械效率。
23．如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在400N的拉力作用下，使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里，匀速竖直上升了2m。不计绳子重力和摩擦，g取10N/kg，求：
（1）拉力的功率P；
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）动滑轮的重力G动。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
2．C
【解析】
A．利用机械可能省力也可能费力，小红利用某种机械不能确定一定省力，故A错误；
B．小红利用某种机械把相同的物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功是为120J，即120J是总功，故B错误；
C．对物体做的功是有用功，所以，小红利用机械做的有用功等于小明做的功，即100J，故C正确；
D．由于利用机械就一定做额外功，所以，机械效率总小于1，机械效率不可能达到了100%，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
由可得
则它们有用功之比为
故选B。
4．C
【解析】
有用功
总功
机械效率
故选C。
5．B
【解析】
因为小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高。因为乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。即W1η2。故 ACD错误； B正确。
故选B。
6．C
【解析】
A．没有说是否忽略摩擦，所以无法计算动滑轮自重，故A错误；
B．有两股绳，物体上升距离
物体上升的速度为
故B错误；
C．有用功
W有=Gh=2N×0.3m=0.6J
总功
W总=Fs=1.2N×0.6m=0.72J
额外功
W额= W总- W有=0.72J-0.6J=0.12J
故C正确；
D．该滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选C。
7．C
【解析】
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。
8．D
【解析】
AB．设动滑轮的重力为，则有
解得
人对绳子的拉力
水平地面对工人的支持力为
故AB错误；
C．绳子自由端上升的速度
人对绳子拉力的功率为
故C错误；
D．支架受到滑轮组的拉力为850N
故D正确。
故选D。
9．D
【解析】
AC．物体上升的速度为0.1 m/s，绳子的股数n＝3，因此绳子自由端的速度为
v＝3×0.1 m/s＝0.3 m/s
拉力的功率为
P＝Fv＝250 N×0.3 m/s＝75 W
故AC正确，AC不符合题意；
D．根据公式，可得动滑轮重为
故D不正确，D符合题意；
B．机械效率为
故B正确，B不符合题意。
故选D。
10．C
【解析】
摩擦力为
f=0.2G=0.2mg=0.2×24kg×10N/kg=48N
滑轮组的n=3，机械效率为
解得F=20N，动滑轮自重为
G1=nF-f=3×20N-48N=12N
拉力做功功率为
P=nFv=3×20N×0.2m/s=12W
该滑轮组对动滑轮所做的功为
W=G1h=12N×1m=12J
故ABD错误，C正确。
故选C。
11．D
【解析】
A．克服重力做的有用功为
W有=Gh=600N×3m=1800J
故A错误；
B．动滑轮绳子段数为2，则可求动滑轮重力为
G动=2F-G物=2×400N-600N=200N
故B错误；
C．动滑轮两段绳子，则绳子拉动距离为物体上升距离两倍，即6m，则工人做功功率为
故C错误；
D．滑轮组机械效率为
故D正确。
故选D。
12．B
【解析】
A．因为小车沿斜面匀速运动，受到沿斜面向上的拉力2F、沿斜面向下的摩擦力f以及重力在斜面的分力，所以2F和摩擦力f不是一对平衡力，F≠f，故A错误；
BCD．由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳端移动的距离s绳=2s车，因为斜面的倾角为30°，所以s车=2h，所以拉力F移动的距离为：s绳=4h，此系统的机械效率为
故B正确，CD错误。
故选B。
13． 3 80%
【解析】
拉力的功率为
斜面的机械效率为
14． 80% 惯性
【解析】
有3股绳，滑轮组的机械效率为
物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于惯性会继续向上运动一段距离。
15． 1800 240 75%
【解析】
将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，该建筑工人所做的有用功是
绳子的有效段数为2，物体匀速提升了4m，则绳子自由端移动的距离
工人所做的总功是
建筑工人做功的功率是
该滑轮组的机械效率是
＝75%
16． 45 0 75%
【解析】
因为物体做匀速直线运动，所以物体A受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，拉力为
F拉=f=45N
作用在A处的拉力大小等于物体受到的拉力，大小也等于45N。
物体在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，即重力做功为0J。
从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，拉力端移动距离s=2s物，滑轮组的机械效率为
17． 100 250 80%
【解析】
（1）由图乙可知，运送一件货物时，机械效率，解得： G动=100N
（2）当某次运送4件货物时，G’=400N，则绳子的拉力，滑轮组的机械效率．
18． 大 滑轮与钩码 匀速 测量钩码和弹簧测力计移动的距离 71.4% 0.4 0.17 变大 不变 见解析
【解析】
（1）钩码越重时，摩擦力和绳子重力在总重中占的比例越小，弹簧测力计的示数越接近绳子受到的实际拉力，故应该取质量较大的钩码。
（2）在使用动滑轮时，不仅要提升物体，而且要提升动滑轮，所以，在探究动滑轮工作时的特点时，先测出滑轮与钩码总重。
只有让钩码匀速上升时，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小，所以，应竖直匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升。
（3）为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功，应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
由表中实验数据可知，第①次实验测得动滑轮的机械效率
第②次实验的有用功
拉力端移动的速度
第③次实验时拉力的功率
根据表格数据，由机械效率公式可得，后面两次动滑轮的机械效率分别为
根据三次的机械效率及物重的变化可得：同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大。第①次实验测得
第②次实验测得
第③次实验测得
故Δ W不变。
提升物体做的总功
在不计空气阻力与绳摩擦，全部用来克服动滑轮的重力做功，而三次实验动滑轮上升的高度不变，动滑轮的重力不变，故克服动滑轮的重力做功相等，故ΔW不变。
19． 重力越大 动滑轮的重力 乙 80% 减小接触面粗糙程度 B
【解析】
（1）①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组相同，提升物体的重力越大，机械效率越高，即所用滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高。
②比较3和4两次实验知，提升物体的重力相同，两滑轮的材质不同，而体积相同，根据，两滑轮的重力不同，机械效率也不同，发现：滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。
③第5次试验绳端移动的距离与物块提升的高度一致，说明使用的是定滑轮，即图乙。
④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，图甲中有三段绳子拉着动滑轮，滑轮组的机械效率为
可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械不省功，这种实验方法是实验推理法。
ACD．焦耳定律、阿基米德原理、欧姆定律可通过实验直接验证，故ACD不符合题意；
B．而牛顿第一定律不能用实验直接验证，是在实验的基础下推理得出的，故B符合题意。
故选B。
20．（1）36J；（2）40J；（3）10N
【解析】
解：（1）有用功是对该物体做的功，故有用功为
（2）由 得到
（3）由于OC＝4OA，B为OC的中点，故OB＝2OC，当物体匀速提升0.2 m时，杠杆的重心B点将上升0.4m，此时对杠杆做的功为额外功，则
由于，，故
答：（1）提升该物体做的有用功为36J；
（2）拉力所做的总功40J；
（3）木棒的重力为10N。
21．（1）0.1m/s；（2）1200J；（3）75%；（4）80W
【解析】
解：（1）物体上升的速度
v 0.1m/s
（2）提起钢材做的有用功
W有G物h600N2m1200J
（3）由图可知n＝2，则绳子自由端移动的距离
s2h2×2m4m
如果拉力F为400N，则拉力做的总功
W总Fs400N×4m1600J
滑轮组提升该重物时的机械效率
η 75%
（4）拉力的功率
P 80W
答：（1）物体上升的速度为0.1m/s；
（2）有用功为1200J；
（3）如果拉力F为400N，滑轮组提升该重物时的机械效率为75%；
（4）拉力的功率为80W。
22．（1）840W；（2）240N；（3）80%
【解析】
解：（1）如图有二段绳子，物体速度0.7m/s，绳子速度
拉力的功率
（2）动滑轮的受力情况
可求得动滑轮的重力
（3）滑轮组的机械效率
答：（1）拉力的功率为；
（2）动滑轮的重力为；
（3）滑轮组的机械效率为80%。
23．（1）160W；（2）；（3）
【解析】
解：（1）由图可知，滑轮组承重绳子根数为2，绳子端移动的距离
绳子端所做的总功
拉力的功率
或者：绳子端的移动速度
拉力的功率
（2）建筑材料的重力
提升建筑材料所做的有用功
滑轮组的机械效率
（3）据滑轮组的特点，有
动滑轮的重力
或者：滑轮组所做的额外功
不计绳子重力和摩擦，据得
答：（1）拉力的功率P为160W；
（2）滑轮组的机械效率η为87.5%；
（3）动滑轮的重力G动为100N。
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