粤沪版物理九年级上册课课练：11.3　如图何提高机械效率　第1课时　机械效率的概念和计算（含答案）

[11.3　如图何提高机械效率　第1课时　机械效率的概念和计算]　　　　　　
一、填空题
1.升旗过程中,克服旗的重力做的功是　　　　,克服绳子的重力做的功是　　　　　;克服摩擦力做的功是　　　　　。(均选填“有用功”“额外功”或“总功”)
2.利用机械工作时,因为额外功是不可避免的,故总功总是　　　　有用功,所以机械效率总是
　　　　100%。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
3.从深为5 m的井中直接将一桶水提出井口,已知桶重20 N,桶中水重80 N。若此人的目的是提水,则有用功为　　　　J,总功为　　　　J,额外功为　　　　J,机械效率为　　　　;若此人的目的是捞桶,则有用功为　　　　J,总功为　　　　J,额外功为　　　　J,机械效率为　　　　。
4.用一个动滑轮提升重物,已知该动滑轮做的总功是200 J,机械效率是80%,则有用功是
　　　　　J,额外功是　　　　　J。
5.如图所示,用滑轮组将重为5 N的物体匀速提升0.2 m,则绳端受到的拉力为　　　　
N,绳子自由端移动的距离为　　　　m,有用功为　　　J,总功为　　　　J,该滑轮组的机械效率为　　　　。
6.如图所示,当工人师傅用400 N的拉力向下拉绳子时,可使重680 N的重物匀速上升,此过程中滑轮组的机械效率为　　　　。
7.如图所示,起重机将重6×103 N的货物匀速提升10 m,再水平移动10 m后静止,起重机在整个过程中对货物做的有用功为　　　　J;若起重机的机械效率为80%,则起重机做的额外功为　　　　J。
8.[2019·鞍山] 如图所示,用滑轮组拉动重70 N的物体A,在10 s内使A在水平方向上移动5 m,所用拉力F为20 N,地面对A的摩擦力为30 N,则A移动的速度是　　　　m/s,滑轮组所做的有用功是　　　　J,滑轮组的机械效率是　　　　。
9.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为18 N的物体缓慢升高0.1 m,拉力大小F=8 N,拉力移动的距离为0.25 m。拉力所做的功为　　　　J,有用功为　　　　J,额外功为　　　　J,杠杆的机械效率为　　　　%。
10.某同学家装修新房时,在地面与窗台间放置了一斜木板,工人将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示,已知窗台高3 m,木板长6 m,瓷砖重600 N,沿斜面所用的拉力为400 N,则工人做的有用功是　　　　J,额外功是　　　　J。
11.[2019·枣庄] 用一个动滑轮在5 s内将一重为300 N的物体匀速向上提升3 m,动滑轮的机械效率是75%,则拉力大小为　　　　N,若忽略绳重与摩擦,则动滑轮的重力为　　　　N。
二、选择题
12.工人师傅用动滑轮提升重物,下列有关他做功的说法中正确的是(　　)
A.他提起动滑轮所做的功是有用功
B.他提起重物时,克服摩擦力所做的功是有用功
C.动滑轮对重物做的功是有用功
D.他的拉力做的功是有用功
13.[2020·凉山州] 关于功率、机械效率,下列说法正确的是 (　　)
A.做功越多的机械,其功率就越大
B.越省力的机械,其功率就越小
C.做功越慢的机械,其机械效率就越低
D.有用功与总功的比值越大的机械,其机械效率就越高
14.甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%,则下列说法中正确的是 (　　)
A.使用甲机械省力 B.使用甲机械做功快
C.在相同的时间内,使用甲机械完成的功多 D.乙机械的额外功在总功中占的比例大
15.值日时,小阳将一桶水从一楼提到二楼,已知一楼到二楼的高度是h,水的重力是3G,桶的重力是G,小阳的重力是6G,则在上楼的整个过程中,下列关于做功的说法中正确的是 (　　)
A.做的有用功是4Gh B.做的额外功是6Gh
C.做的总功是6Gh D.机械效率是30%
16.亮亮和体重较大的爸爸各拎一袋质量为5 kg的大米,从一楼爬到三楼,爸爸用时较短。则亮亮与爸爸所做的 (　　)
A.有用功相等　　 B.总功相等
C.总功的功率相等　 D.有用功和总功的比值相等
17.[2020·永州] 如图所示,用力F将重力G=10 N的物体匀速向上提升2 m,动滑轮重2 N,下列说法正确的是(不计绳重和摩擦) (　　)
A.绳端移动的距离为1 m B.拉力大小为5 N
C.滑轮组的机械效率为100% D.物体克服重力所做的功为20 J
18.[2019·绵阳] 如图所示,斜面长20 m、高10 m,固定在水平地面上。一名同学用平行于斜面向上的40 N的拉力,在20 s内把重为60 N的物体沿斜面向上匀速拉动了10 m。在此过程中 (　　)
A.斜面的机械效率是66.7%
B.斜面的机械效率是75%
C.该同学对物体做功的功率是10 W
D.该同学对物体做功的功率是30 W
三、计算题
19.[2020·黑龙江] 如图所示,人用滑轮组拉着重810 N的物体使其沿竖直方向以0.1 m/s的速度匀速向上运动了5 s,人对绳子向下的拉力为300 N。求:
(1)物体上升的高度。
(2)滑轮组的机械效率。
(3)拉力的功率。
20.用一台功率为40 kW的抽水机把河水抽到5 m高的地方,需工作1 h,若抽水机的机械效率为60%,g取10 N/kg,求:
(1)抽水机做的有用功。
(2)所抽水的质量。
　　　　　　　　　　　
21.如图所示,小丽家阳台上有一种简易升降晾衣架,它由四个定滑轮和两个动滑轮组成,拉动绳子的自由端可以使晾衣架升降。假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平,晾晒衣服时,若将重70 N的衣物匀速提升0.8 m,小丽需要做功64 J,问:
(1)小丽对绳子的拉力是多大
(2)晾衣架的机械效率是多少
答案
1.有用功　额外功　额外功　2.大于　小于
3.400　500　100　80%
100　500　400　20%
4.160　40　 由η=×100%可知,动滑轮做的有用功为W有用=W总η=200 J×80%=160 J;额外功W额外=W总-W有用=200 J-160 J=40 J。
5.2　0.6　1　1.2　83.3%
由图可知,承重绳子的股数为3,所以绳子自由端移动的距离为s=3h=3×0.2 m=0.6 m。有用功为克服物体重力做的功,即W有用=Gh=5 N×0.2 m=1 J,拉力做的总功:W总=Fs=2 N×0.6 m=1.2 J,所以机械效率:η=×100%=×100%≈83.3%。
6.85%　 由图可知,滑轮组承担总重的绳子股数:n=2,由η=×100%=×100%=
×100%=×100%=×100%=85%。
7.6×104　1.5×104
因为货物在水平方向上移动时拉力不做功,所以起重机在整个过程中对货物做功:W有用=Gh=6×103 N×10 m=6×104 J,由η=×100%得W总===7.5×104 J,W额外=W总-W有用=7.5×104 J-6×104 J=1.5×104 J。
8.0.5　150　75%　 (1)A移动的速度:v===0.5 m/s;(2)滑轮组做的有用功为W有用=fs=30 N×5 m=150 J;(3)由图可知:n=2,绳子自由端移动的距离sF=2s=2×5 m=10 m,拉力F做的总功为W总=FsF=20 N×10 m=200 J,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=75%。
9.2　1.8　0.2　90　
有用功为W有用=Gh=18 N×0.1 m=1.8 J;拉力所做的功为W总=Fs=8 N×0.25 m=2 J,额外功为W额外=W总-W有用=2 J-1.8 J=0.2 J;杠杆的机械效率为η=×100%=×100%=90%。
10.1800　600　 工人所做的有用功:W有用=Gh=600 N×3 m=1800 J;总功:W总=Fs=400 N×6 m=2400 J;由W总=W有用+W额外得,额外功:W额外=W总-W有用=2400 J-1800 J=600 J。
11.200　100　 (1)使用动滑轮时,承担物重的绳子股数n=2,拉力端移动距离s=2h,动滑轮的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=75%,
则拉力大小:F===200 N。
(2)若忽略绳重与摩擦,拉力F=(G+G动),则动滑轮的重力:
G动=2F-G=2×200 N-300 N=100 N。
12.C
13.D　 由公式P=知,功率与做功多少和所用时间都有关,做功多,时间不确定,则功率不能确定,故A错误;功率与机械的省力情况无关,故B错误;功率是描述物体做功快慢的物理量,做功慢的机械,其功率小,机械效率是指有用功与总功的比值,两者没有必然的联系,故C错误;机械效率是指有用功与总功的比值,所以有用功与总功的比值越大的机械,其机械效率就越高,故D正确。
14.D　 机械效率高是指有用功占总功的比例大,与是否省力和做功多少无关,故A、C错误;功率表示做功的快慢,而功率与机械效率没有必然的联系,故B错误;乙的机械效率较低,说明有用功占总功的比例小,则额外功占总功的比例大,故D正确。
15.D
16.A　 已知二人所提大米的质量相同,提升大米的高度相同,由W=Gh可知,二人做的有用功相等,故A正确;由于爸爸体重较大,克服自重上楼所做的额外功多,即爸爸所做的总功多,故B错误;由功率P=可知,爸爸所用的时间短,爸爸所做的总功的功率大,故C错误;由η=×100%可知,有用功相同,爸爸做的总功多,则爸爸的机械效率低,故D错误。
17.D　 由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=2×2 m=4 m,故A错误;不计绳重和摩擦,拉力F=(G+G动)=×(10 N+2 N)=6 N,故B错误;拉力做的总功:W总=Fs=6 N×4 m=24 J,所做的有用功即克服物体重力所做的功:W有用=Gh=10 N×2 m=20 J,该滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%≈83.3%,故C错误,D正确。
18.B　 由题知,斜面长20 m、高10 m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10 m时,物体升高h=5 m;拉力F做的总功为W总=Fs=40 N×10 m=400 J,拉力做的有用功为W有用=Gh=60 N×5 m=300 J,斜面的机械效率为η=×100%=×100%=75%,故A错误,B正确;该同学对物体做功的功率:P===20 W,故C、D错误。
19.(1)由v=可得,物体上升的高度:
h=vt=0.1 m/s×5 s=0.5 m。
(2)由图可知,滑轮组承重的绳子股数n=3,滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=90%。
(3)拉力端移动的距离:s=3h=3×0.5 m=1.5 m,
总功:W总=Fs=300 N×1.5 m=450 J,
拉力的功率:P===90 W。
20.(1)抽水机做的总功:W总=Pt=4×104 W×3600 s=1.44×108 J,由η=得,有用功:W有用=ηW总=60%×1.44×108 J=8.64×107 J。
(2)所抽水的重力:
G===1.728×107 N,
所抽水的质量:
m===1.728×106 kg。
21.(1)由图知,滑轮组承担衣物重力的绳子股数n=4,则拉力端移动的距离:s=4h=4×0.8 m=3.2 m,由W总=Fs可得,小丽对绳子的拉力:F===20 N。
(2)晾衣架的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=87.5%。