粤沪版物理九年级上册同步练习：11.3　如何提高机械效率 第3课时　机械效率综合训练（Word有答案）

第3课时　机械效率综合训练
一、选择题
1.[2020·甘孜州] 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做功的功率相同
B.力F1和F2做的总功相同
C.两个滑轮组的机械效率一样大
D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
2.[2020·阜新] 用如图所示的滑轮组,将5块相同的大理石,分两次从地面匀速提升相同的高度;若每块大理石重为G,第一次运2块,第二次运3块,两次拉力分别为F1、F2,机械效率为η1、η2(不计绳重及摩擦),下列选项正确的是 (　　)
A.F1=G B.F2C.η1=η2 D.η1<η2
3.如图所示,有一斜面长为L、高为h。现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端(不考虑物体的大小),已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是(　　)
A.η=×100% B.η=×100%
C.η=×100% D.η=×100%
4.如图所示,沿竖直方向匀速拉动绳子,使物体缓慢上升,动滑轮的重力不可忽略,现改变物体的重力G,不计绳重与摩擦,则中表示动滑轮的机械效率η与物体重力G关系的可能是 (　　)
二、填空题
5.如图所示,用滑轮组提升重为200 N的物体,动滑轮重为40 N;不计摩擦及绳重。若在5 s内将绳子匀速向上拉6 m,拉力的功率为　　　　,滑轮组的机械效率为　　　　(计算结果精确到0.1%)。
6.[2020·眉山] 如图甲所示,某人用200 N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2 m,则克服物体A的重力做的功为　　　　J。若将此滑轮组用来提升物体A,如图图乙所示(不计绳重和滑轮摩擦),这时滑轮组的机械效率为75%,为了提高机械效率,改用轻质材料的新动滑轮后,再提升同一物体A,此时滑轮组的机械效率提高到80%,那么新的动滑轮是原动滑轮重的　　　　。
7.如图所示,杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升,下表是提升物体时采集到的信息。若不计杠杆自重和摩擦,拉力应为　　　　N;若实际拉力F为90 N,则杠杆的机械效率为　　　　(计算结果精确到0.1%)。
物重 G/N OA/m OB/m A端上升的 高度h/m B端下降的 竖直距离s/m
40 0.8 0.4 0.2 0.1
8.[2020·安徽] 如图所示,工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600 N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=3 m,高h=1.5 m。若该过程中斜面的机械效率为60%,力F所做的功为　　　　J。
三、实验探究题
9.某班同学在探究“滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时,他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮个数、物重和物体上升的高度等因素有关,各小组利用如图所示的装置进行验证,杨阳小组得到的实验数据如图下表所示。
实验次数 物重/N 物体上升的高度/m 拉力/N 绳子自由端移动的距离/m 机械效率η
1 1 0.1 0.6 0.2 83.3%
2 1 0.1 0.4 0.4 62.5%
3 2 0.1 0.65 0.4 76.9%
4 1 0.2 0.6 0.4 83.3%
(1)比较第1、2次实验数据得出结论:用不同的滑轮组提升相同的物体,动滑轮个数越多,　　　　　　;比较第2、3次实验数据得出结论:同一个滑轮组,提升的物体越重,　　　　　　　　;比较第1、4次实验数据得出结论:同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度　　　　。
(2)在测拉力时,某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动,不便读数,就让弹簧测力计处于静止状态时读数,该同学的读数与实际相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”),测得的机械效率　　　　(选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(3)有两个滑轮组所用的动滑轮的质量相同,提升的物体也相同,测得的机械效率却不同,原因可能是绳子与滑轮之间的　　　　不同,影响了测量结果。所以,我们在生活中经常给各种机械加润滑油,是为了　　　　它们的机械效率。
10.小华在探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关时,提出了以下的猜想:
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关;
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾角有关。
小华同学为了验证自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如图下表所示。
实验 次数 斜面 倾角 物块 重力 G/N 斜面 高度 h/m 沿斜面 拉力 F/N 斜面长 s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 斜面的 机械 效率
① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0
② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60%
③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%
(1)在实验操作过程中,应平行于斜面向上　　　　拉动物体;实验时要使木板的倾角变大,应该把木板下面的木块A向　　　　(选填“左”或“右”)移动。
(2)根据表格中数据可知,第①次实验斜面的机械效率为　　　　。
(3)通过对比实验①和②数据,可验证小华的猜想　　　　(填字母)是　　　　(选填“正确”或“错误”)的;通过对比实验②和③数据,可以得出的探究结论是:其他条件一定时,斜面的倾角越　　　,机械效率越高。
四、计算题
11.小明同学用如图甲所示的滑轮组提土,他用80 N的拉力把重为120 N的土从井中匀速提升5 m,所用时间是20 s。其中拉力做功W随时间t变化的图像如图图乙所示。求:
(1)提升土所做的有用功。
(2)滑轮组的机械效率。
(3)拉力的功率。
(4)在图甲中画出小明所用滑轮组的绕线并说出提高其机械效率的方法。
1.D　 由图知,甲滑轮组承担物重的绳子段数n=3,乙滑轮组承担物重的绳子段数n=4。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=F1·3h,乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F2·4h,已知F1=F2,所以W甲总η乙,故C错误,D正确。
2.D　 由图可知,作用在动滑轮上绳子的股数为2;绳重及摩擦均忽略不计,且每块大理石重为G,由F=(G物+G动)可得,两次的拉力分别为F1=(2G+G动)=G+G动>G,F2=(3G+G动)=G+G动>G,故A、B错误;不计绳重及摩擦,动滑轮的重一定,将大理石提升相同的高度,由W额外=G动h可知两次所做的额外功相同;第2次提升大理石的总重力大,由W有用=G物h可知第2次所做的有用功多,则第2次有用功在总功中所占的比例更大,所以第2次的机械效率较高,即η1<η2,故C错误,D正确。
3.D
4.B　 动滑轮的重力不可忽略,不计绳重和摩擦,则克服动滑轮重力所做的功为额外功;物重增大,有用功增大,有用功在总功中所占的比例增大,则机械效率增大,但机械效率不可能增大到100%,只能接近100%,所以机械效率增大得越来越缓慢,且机械效率η与物体重力G的关系并不成正比,故B正确。
5.96 W　83.3%　 由图可知,物体由3段绳子承担,s=3h,物体上升的高度h=s=×6 m=2 m;拉力F:F=(G+G动)=×(200 N+40 N)=80 N;拉力做的功:W=Fs=80 N×6 m=480 J,拉力的功率:P===96 W;机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=83.3%。
6.0　0.75　 物体A沿水平方向匀速直线运动,在重力的方向上没有移动距离,则克服物体A的重力做的功为0 J;用图乙滑轮组提升物体A时,不计绳重和摩擦,则滑轮组的机械效率:η====0.75,
则=G+G动,解得物体A的重力:G=3G动①,
改用轻质材料的新动滑轮后,再提升同一物体A,此时滑轮组的机械效率:
η'====0.8②,
将①代入②可得=0.8,
化简解得G动'=G动=0.75G动。
7.80　88.9%　 (1)不计杠杆自重和摩擦,可由杠杆平衡条件,F×OB=G×OA,即F×0.4 m=40 N×0.8 m,解得F=80 N;
(2)若F=90 N,由表中数据得机械效率:η=×100%=×100%=×100%=88.9%。
8.1500　 有用功:W有用=Gh=600 N×1.5 m=900 J,由η=×100%=60%得,总功:
W总===1500 J,即力F做的功为1500 J。
9.(1)机械效率越低　机械效率越高　无关
(2)偏小　偏高　　(3)摩擦　提高
10.(1)匀速　左　(2)60%　(3)A　错误　大
11.(1)提升土所做的有用功:
W有用=Gh=120 N×5 m=600 J。
(2)把120 N的土提升5 m,用时20 s,由图乙知,拉力做功800 J,所以滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=75%。
(3)拉力的功率:P===40 W。
(4)如图图所示
由机械效率的公式η=×100%=×100%可知:同一滑轮组,额外功相同的情况下,被提升的物体越重,所做的有用功越多,机械效率越高,所以可以通过增加被提升物体的重力来提高滑轮组的机械效率。