沪科版物理八年级下册课课练：10.5　机械效率　第2课时　机械效率的测量（有答案）

[第十章　第五节　机械效率　第2课时　机械效率的测量]
一、选择题
1.建筑工地上,工人用如图所示的滑轮组,将500 N的重物在5 s内匀速提升2 m,所用拉力F为300 N,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 (　　)
A.工人做的总功为600 J
B.滑轮组的机械效率为83.3%
C.只更换绕线方式,滑轮组的机械效率会提高
D.提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变小
2.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.F甲>F乙,η甲>η乙 B.F甲C.W甲>W乙,P甲>P乙 D.W甲=W乙,P甲>P乙
3.某同学想通过实验来探究“影响滑轮组机械效率的因素”,他做了如图所示的实验,并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程,下列说法中不正确的是
(　　)
A.根据①②两次实验可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B.根据②③两次实验可知:同一滑轮组提起的物重越大,机械效率越低
C.根据该同学的探究可知,适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率
D.为使实验的结论更具可靠性,应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
二、实验探究题
4.在“探究斜面机械效率”的实验中,小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关,小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图所示是他们设计的实验装置,下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。
实验 序号 斜面的倾 斜程度 物块的重 力G/N 斜面高 度h/m 沿斜面 的拉力 F/N 斜面长 s/m 机械 效率
1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4%
2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1%
3 最陡 10 0.6 8.5 1
(1)表格中第3次实验的机械效率为　　　　,分析表中数据可得该实验是探究　　　　(选填“小明”或“小聪”)的猜想,结论是:在其他条件一定时,斜面　　　　　　　　,机械效率越高。
(2)另一位同学为探究自己的猜想,设计了如图下步骤。
①把一块长木板的一端垫高,构成一个斜面;
②用弹簧测力计沿斜面把一木块　　　　拉到顶端,进行相关测量,计算出斜面的机械效率。
③保持斜面的　　　　　　不变,改变斜面的　　　　　　,再进行相关测量,并计算出斜面的机械效率。
④比较两次　　　　　　的大小,即可验证猜想是否正确。
5.小明和小刚设计了如图甲、乙所示的两种滑轮组来提升同一重物,在讨论滑轮组的机械效率时,两人产生了分歧,小明认为:“甲滑轮组的动滑轮总重小,机械效率高”;小刚却认为:“乙滑轮组更省力,机械效率高”。两人谁也说服不了谁,于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确,他们在实验中得到的数据如图下表所示:
物理量 装置甲 装置乙
钩码重G/N 4 4
钩码上升的高度h/m 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.6 1.4
绳端移动的距离s/m 0.3
机械效率η 71.4%
(1)实验中,应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计,使物体上升。
(2)甲滑轮组的机械效率是　　　　,由计算结果可以确定　　　　(选填“小明”或“小刚”)的说法是正确的。
(3)装置乙中绳端移动的距离为　　　　m,通过提高装置乙钩码上升的高度h,　　　　(选填“能”或“不能”)提高乙滑轮组的机械效率。
(4)根据装置甲所测数据,请计算其动滑轮的重力为　　　　N。(绳重和摩擦忽略不计)
(5)小明又设计了一个方案,如图装置丙所示,和装置甲对比(两装置中每个滑轮重相同),在提升同一重物时,由于装置丙中绳重和摩擦较大,则装置丙的机械效率　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)装置甲的机械效率。若不计绳重和摩擦,则装置丙的机械效率　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)装置甲的机械效率。
三、计算题
6.小明站在地面上用由两个滑轮组成的滑轮组提升重物,每个滑轮重40 N,不计绳重及摩擦。
(1)在中画出滑轮组的组装图。
(2)小明使600 N的重物匀速升高1 m,他做的功是多少
(3)若小明体重为500 N,则用此滑轮组提升重物,机械效率最大是多少
答案
第十章　第五节　机械效率　第2课时　机械效率的测量
B　 由图可知,n=2,拉力端移动的距离s=nh=2×2 m=4 m,工人做的总功:W总=Fs=
300 N×4 m=1200 J,故A错误;拉力做的有用功:W有=Gh=500 N×2 m=1000 J,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%≈83.3%,故B正确;只改变绕线方式,即物重、动滑轮重和上升的高度均不变,如图图所示:
不计绳重和摩擦,两种方式做的额外功都等于提升动滑轮做的功:W额=G动h,可见,只改变绕线方式,拉力做的额外功相同、有用功相同,则拉力做的总功相同,由η=×100%可知,滑轮组的机械效率相同,即滑轮组的机械效率与绕线方式无关,故C错误;不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%,可见,提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变大,故D错误。
2.B　 (1)甲滑轮组中由3段绳子承担重物和动滑轮,则F甲=(G+G动);乙滑轮组中由2段绳子承担重物和动滑轮,则F乙=(G+G动),物体的重力和动滑轮重均相等,所以F甲(2)忽略绳重与摩擦,额外功为提升动滑轮重做的功,所以甲、乙滑轮组中,动滑轮的重力相等,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;(3)甲、乙滑轮组中,所做的有用功均为W有=Gh,物体的重力相等,提升的高度相等,所以有用功相等;由W总=W有+W额得,甲、乙滑轮组的总功相等;(4)由η=×100%可知,有用功和总功均相等,所以甲、乙滑轮组的机械效率相等;(5)由P=可知,总功和时间均相等,所以功率大小相等,故B正确。
3.B
4.(1)70.6%　小聪　倾斜程度越大
(2)②匀速 ③倾斜程度　粗糙程度
④机械效率
(1)第3次实验的有用功:W有=Gh=10 N×0.6 m=6 J;总功:W总=Fs=8.5 N×1 m=8.5 J;斜面的机械效率:η=×100%=×100%≈70.6%;由表中数据知,接触面的粗糙程度不变,物块的重力不变,改变了斜面的倾斜程度,故分析表中数据可得该实验是探究小聪的猜想;纵向比较表中数据知,在其他条件一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高;(2)另一位同学要验证他的猜想:机械效率与粗糙程度的关系,就应控制物块的重力和斜面的倾斜程度不变,改变斜面的粗糙程度;实验步骤:①把一块长木板的一端垫高,构成一个斜面;②用弹簧测力计沿斜面把一木块匀速拉到顶端,进行相关测量,计算出斜面的机械效率;③保持斜面的倾斜程度不变,改变斜面的粗糙程度,再进行相关测量,并计算出斜面的机械效率。④比较两次机械效率的大小,即可验证猜想是否正确。
5.(1)匀速　(2)83.3%　小明
(3)0.4　不能　(4)0.8　(5)小于　等于
6.(1)如图图所示
(2)由图知,n=2,不计绳重及摩擦,拉力为F1=(G1+G动)=×(600 N+40 N)=320 N,
绳子自由端移动的距离为s=2h=2×1 m=2 m,所以他做的功为W=F1s=320 N×2 m=640 J。
(3)小明体重为500 N,所以拉力最大为F2=500 N,根据F=(G+G动)可知,
所提升的最大物重为G2=2F2-G动=2×500 N-40 N=960 N,所以机械效率最大为η=×100%==×100%=×100%=96%。