苏科版物理九年级上册课课练：11.5 机械效率　第2课时　机械效率的测量及拓展　（含答案）

[第十一章　五、 机械效率　第2课时　机械效率的测量及拓展]　
一、选择题
1.小聪测量了如图图所示的滑轮组的机械效率,他先后进行了两次实验,将钩码分别匀速竖直提升h1和h2的高度(h1>h2).对两次实验中一些物理量进行比较,正确的是(其中s为绳子自由端通过的距离,H为动滑轮上升的高度) (　　)
A.s1=s2 B.H1=H2 C.η1=η2 D.W有用1=W有用2
2.[2020·盐城] 如图图所示,小明利用动滑轮匀速提升木箱.以下做法可以提高动滑轮机械效率的是 (　　)
A.适当增加木箱重力 B.增大木箱上升高度
C.增大提升木箱的速度 D.换用质量更大的动滑轮
3.某实验小组分别用如图图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重力相同)匀速提升相同的重物,所用的拉力分别为F1和F2,机械效率分别为η1和η2,不计绳重及摩擦,下列说法中正确的是 (　　)
A.F1>F2,η1=η2 B.F1η2 D.F1>F2,η1<η2
4.[2019·荆门] 如图图所示,用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦,提升A的过程中滑轮组的机械效率较高,则下列判断中正确的是(　　)
①A物体比B物体轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升A做的有用功较多
A.①③ 　 B.②④ C.②③ D.①④
5.[2019·常州] 如图图所示,斜面高2 m、长4 m,小明用平行于斜面的拉力F,将重400 N的物体从斜面底端拉到顶端,已知拉力F=250 N,对此过程,下列结果中正确的是 (　　)
A.小明做的有用功为1000 J
B.小明做的总功为1600 J
C.小明做的额外功为200 J
D.斜面的机械效率为60%
二、填空题
6.使用如图图所示的两种方法提起相同的物体,则:
(1)使用图　　　　所示的方法省力,机械效率高的是图　　　　所示的方法.
(2)使用滑轮装置提升物体时,提高机械效率的方法有:
①　 ;
②　 .
7.[2019·哈尔滨改编] 如图图所示,用2 N的拉力匀速竖直向上拉绳子自由端,将重为3.5 N的物体提升0.1 m,动滑轮的机械效率为　　　　　;若物体的重力变大,不计绳重与摩擦,则动滑轮的机械效率将　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”).
8.[2020·扬州] 如图图所示,在“测动滑轮机械效率”的实验中必须沿　　　　方向匀速向上拉动弹簧测力计.钩码重为1 N,弹簧测力计的示数为　　　　N,动滑轮的机械效率是　　　　.
9.[2020-2021学年扬州市校级期中] 小明用如图图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”.实验时,将总重为G=10 N的钩码挂在杠杆上的A点,用竖直向上5 N的力拉杠杆一端,使钩码上升0.2 m,弹簧测力计移动的距离为0.5 m,则杠杆的机械效率η=　　　　;若增加钩码的重力,重复实验,则杠杆的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”);若钩码的重力不变,将弹簧测力计移动到B点竖直向上拉,仍将钩码匀速提升相同的高度,设此时弹簧测力计的示数为F',杠杆的机械效率为η',则F'　　　　F,η'　　　　η.(不计转轴O处的摩擦,后两空均选填“>”“=”或“<”)
三、解答题
10.某实验小组用如图图所示的装置做“测量滑轮组的机械效率”的实验,实验中获得的数据如图图下表所示.
实验 序号 物重 G/N 物体上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 测力计移动 的距离s/m 机械效 率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.5 0.4 66.7%
3 6 0.1 2.4 0.3
(1)在实验操作中应竖直向上　　　　缓慢拉动弹簧测力计.
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用　　　　(选填“甲”或“乙”)装置做的实验,表中第3次实验测得的机械效率为　　　　.
(3)对比1、3两次实验的数据,可得出结论:使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越　　　　;有两个小组所用动滑轮、绳子和提升物体的重力均相同,测得的机械效率却不同,原因可能是滑轮与轴之间的　　　　　不同.
(4)在测量拉力时,某同学觉得弹簧测力计运动时不便于读数,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”).
11.用如图图所示装置探究“斜面的机械效率”,实验数据记录如图图下表.
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η
1 木块 4 15 1.1 90 60.6%
2 小车 4 15 90
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做　运动.
(2)根据图中测力计的示数,可知第2次实验的机械效率为　　　　.由实验可得初步结论:斜面倾斜程度相同时,　　　　　越小,机械效率越高.
(3)第1次实验中,木块所受摩擦力为　　　　　N.
　　　　　　　　　　　
12.用如图图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重100 N,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发生变化的关系,由图可知,动滑轮重为　　　　N.当某次运送3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)
答案
1.C　 使用同一滑轮组提升重物,n值一定,由s=nh可知,在h1>h2时,s1>s2,故A错误;使用滑轮组提升重物,动滑轮与重物上升高度相同,在h1>h2时,H1>H2,故B错误;使用相同的滑轮组提升同一重物时,只改变物体被提升的高度,机械效率不变,故C正确;由W有用=Gh可知,物重G一定,h1>h2,W有用1>W有用2,故D错误.
2.A　 动滑轮重力不变,所以额外功基本不变;如图图果增加木箱重力,有用功会增大,有用功在总功中所占的比例将增大,机械效率会增大,故A符合题意;动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关,故B、C不符合题意;换用质量更大的动滑轮,额外功增加,有用功不变,有用功在总功中所占的比例将减小,机械效率降低,故D不符合题意.
3.A　 不计绳重及摩擦,则拉力F=(G+G动),由图可知n1=2,n2=3,则绳子受到的拉力:F1=(G+G动),F2=(G+G动),由于滑轮重和物重相同,故F1>F2;动滑轮重相同,提升的物重相同,不计绳重和摩擦,则由η=×100%=×100%可知,滑轮组的机械效率相同,即η1=η2.
4.B　 用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦,提升A的过程中滑轮组的机械效率较高,由η=×100%=×100%=×100%=×100%可知,A物体比B物体重,故①错误;由图知n=2,因不计绳重和摩擦,A物体比B物体重,G动相同,则由F=(G+G动)可知,提升A时拉力较大,故②正确;由题知,提升两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W=Gh知,提升A和B所做的额外功相同,故③错误;由题知,提升两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,A物体比B物体重,由W=Gh知,提升A做的有用功较多,故④正确.
5.C　 小明对物体做的有用功:W有用=Gh=400 N×2 m=800 J,故A错;
拉力F做的总功:W总=Fs=250 N×4 m=1000 J,故B错;
额外功:W额外=W总-W有用=1000 J-800 J=200 J,故C正确;
斜面的机械效率:η=×100%=×100%=80%,故D错.
6.(1)乙　甲
(2)①减小动滑轮重(或加润滑油以减小摩擦)
②增加物重(在可承受范围内)
7.87.5%　增大
动滑轮由2段绳子吊着,即n=2,动滑轮的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=87.5%;在不计绳重与摩擦时,物体的重力变大,将物体提升相同的高度,有用功变大,额外功不变,所以动滑轮的机械效率会增大.
8.竖直　0.6　83.3%　 (1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,这样才能准确测出拉力的大小;
(2)由图知,弹簧测力计的分度值为0.1 N,其示数为0.6 N;
(3)动滑轮的机械效率:
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%.
9.80%　变大　>　=
(1)将重G=10 N的钩码挂在杠杆上,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h=0.2 m,弹簧测力计的示数为F=5 N,其移动的距离为s=0.5 m,杠杆的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=80%.(2)若增加钩码的重力,重复实验,因不计转轴O处的摩擦,克服杠杆重力做的功为额外功,则有用功增大,额外功不变,根据η=×100%知,杠杆的机械效率将变大.(3)根据图示可知,若钩码的重力不变,将弹簧测力计移动到B点时,阻力和阻力臂都不变,动力臂减小,由F1l1=F2l2可知,动力将增大,即F'>F;
不计转轴O处的摩擦,克服杠杆重力做的功为额外功,仍将钩码匀速提升h的高度,由于有用功和额外功均不变,则总功也不变,根据η=×100%知,杠杆的机械效率不变,即η'=η.
10.(1)匀速　(2)乙　83.3%
(3)高　摩擦力　(4)偏小　偏高
(1)在实验操作中应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样弹簧测力计处于平衡状态,其示数稳定,便于读数.
(2)实验2中,h2=0.1 m,s2=0.4 m,则动滑轮上绳子的段数:n2===4,所以实验2是用乙装置做的实验;第3次实验的机械效率:η3=×100%=×100%=×100%≈83.3%.
(3)比较1、3两次实验数据得出:使用同一滑轮组,提升的物体越重,它的机械效率越高;有两个小组所用动滑轮、绳子和提升物体的重力均相同,测得的机械效率却不同,原因可能是滑轮与轴之间的摩擦力不同.
(4)要正确测量拉力,应在弹簧测力计匀速运动时读数,而当弹簧测力计处于静止状态时读数,不会存在摩擦力的影响,所以所测拉力偏小,由η=×100%=×100%=×100%可知,测得的机械效率会偏高.
11.(1)匀速直线　
(2)95.2%　摩擦力
(3)0.43
12.300　300　50%
(1)由图可知,当物体重100 N时,机械效率为25%,不考虑绳重和摩擦,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%,则G动=-G=-100 N=300 N.
(2)由图可知,n=2,当某次运送3件货物时,绳子的拉力:F=(G'+G动)=×(300 N+300 N)=300 N,
滑轮组的机械效率:η'=×100%=×100%=50%.