12.3 机械效率 课后练习（有答案）

12.3 机械效率 课后练习
一、单选题
1. 用水桶从井里提水时，需要对桶和水都做功；水桶掉进井里，从井里捞起水桶时，也需要对桶和水都做功。对以上两种情况，下列说法中正确的是( )
A. 第一种情况对桶做的功是有用功 B. 第一种情况对水做的功是总功
C. 第二种情况对桶做的功是有用功 D. 第二种情况对桶和水做的功是有用功
2. 利用如图所示的杠杆将重为的物体缓慢匀速提高，手的拉力为，手移动的距离为则杠杆的机械效率为( )
A. B. C. D.
3. 下列几种方法中，可以提高机械效率的是( )
A. 有用功一定，增大额外功
B. 额外功一定，增大有用功
C. 有用功一定，增大总功
D. 总功一定，增大额外功
4. 如图所示，小聪用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中( )
A. 小聪克服自身重力所做的功是总功
B. 小聪克服沙子重力所做的功是有用功
C. 小聪克服沙子重力所做的功是额外功
D. 小聪克服桶的重力所做的功是有用功
5. 下列说法中正确的是( )
A. 机械效率越大的机械，则其功率就越大，做功就越快
B. 某机械工作时功率为，表示该机械每秒钟做功大小为
C. 越省力的机械，其功率就越小
D. 减小了额外功，就能提高机械效率
6. 小明在剪纸时，所用剪刀的机械效率为，这表示( )
A. 若作用在剪刀的动力是，则阻力是
B. 若作用在剪刀的阻力是，则动力是
C. 若作用在剪刀的动力做功，则有的功用于剪纸
D. 若作用在剪刀的动力做功，则有的功用于剪纸
7. 如图所示，由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是( )
A. 甲的拉力是乙的拉力的倍
B. 乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的倍
C. 甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D. 左图装置的机械效率比右图的小
8. 某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”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、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、两次实验可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C. 根据该同学的探究结论可知，通过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
9. 如图所示，拉力，物体重力，不计摩擦和绳重。若将物体匀速提高，以下说法不正确的是( )
A. 动滑轮的重力为 B. 拉力做的总功为
C. 该滑轮组的机械效率为 D. 拉力做的有用功为
10. 如图所示，使用滑轮组提升重物时不计绳重和摩擦，能提高机械效率的是( )
A. 减小提升重物的高度 B. 减小被提升物的质量
C. 减小定滑轮的重力 D. 减小动滑轮的重力
11. 用一个定滑轮和一动滑轮组成的滑轮组把重的物体匀速提升米，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为，则下列选项正确的是( )
A. 总功一定是 B. 有用功一定是
C. 动滑轮重定是 D. 拉力大小一定是
12. 将一个重为的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端如图所示，斜面长，高，斜面对物体的摩擦力为物体大小可忽略。则下列说法正确的是( )
A. 沿斜面向上的拉力 B. 有用功，机械效率
C. 有用功，机械效率 D. 总功，机械效率
13. 如图所示，小凯用拉力提着重为的物体匀速缓慢上升，下列关于杠杆的有关说法正确的是( )
A. 拉力所做的总功为
B. 杠杆的机械效率是
C. 若把悬挂点从点移至点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同
D. 若把悬挂点从点移至点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，杠杆的机械效率提高
14. 如图所示，用的拉力沿水平方向拉绳子的一端，使重的物体以的速度沿水平地面向左匀速运动了，已知滑轮组的机械效率为不计滑轮自重，则此过程中( )
A. 绳子自由端移动的距离为 B. 滑轮组对物体的水平拉力为
C. 拉力的功率为 D. 拉力所做的有用功为
二、填空题
15. 如图所示，工人用平行于斜面的推力，把一个重为的物体，沿着长、高的斜面由底端匀速推到顶端，推力的大小为，则推力所做的有用功为______，物体与斜面的摩擦力为______。
16. 如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的轻质杠杆，使重为的物体缓慢升高，拉力大小，拉力移动的距离为拉力所做的功______，有用功为______，杠杆的机械效率为______。
三、实验探究题
17. 如图甲，质量为的货物在拉力作用下，沿粗糙斜面向上运动不考虑空气的阻力，斜面长、高物块上升高度与时间关系图像如图乙，至时间内的拉力为，至时间内拉力为已知，，不计速度变化时的时间，斜面粗糙程度不变。
至时间内拉力做的有用功是______
至时间内的拉力做功的功率为，至时间内的拉力做功的功率为，则______时斜面的机械效率为，时斜面的机械效率为，则______注：两空均填“”、“”或“”。
18. 如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中：
在实验操作中拉力的方向应______，且匀速直线拉动弹簧测力计。用滑轮组做了三次实验，实验数据记录如下表：
根据第次实验数据计算出的机械效率为______。
表中第次实验数据有错误，改正后计算出总功为______。
实验
次数 钩码
重
钩码上
升的距
离 有用
功
弹簧测
力计的
读数 弹簧测力
计上升的
距离 总功
机械
效率
比较次实验数据分析得出：使用同一滑轮组，增大______可以提高滑轮组的机械效率。
若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率将______选填“变大”“变小”或“不变”。
滑轮组的机械效率还与滑轮与轴间的摩擦及动滑轮重有关，同一个滑轮组，提升钩码重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______选填“高”或“低”，且与提升钩码的高度无关。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：区分有用功与额外功的关键是看我们需要达到什么做功目的。在同一做功过程中，目的不同，功的性质就不一样。例如：用桶将水从水井中提出来，提水是我们需要的，而提桶是不需要，但又不得不做的功，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是一只桶掉入水井里，我们要将桶从井中提出来，则克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能带出来的水的重力所做的功就是额外功了。用力将一桶水从井里提上来，因为我们的目的是提水，对水做的功是有用功，对桶所做的功是额外功；如果桶掉到井里，捞桶时桶里带了一些水，克服水的重力做的功是额外功，因为我们的目的是捞桶，对桶所做的功是有用功。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：有用功为
拉力所做的功为；
杠杆的机械效率为。
故选：。
3.【答案】
【解析】解：、因为总功等于有用功和额外功之和，所以有用功一定，增大额外功时，总功增大，因此有用功与总功的比值减小；故A错误。
B、额外功不变，增大有用功，总功变大，额外功与总功的比值减小，因此有用功与总功的比值将增大；故B正确。
C、有用功不变，总功增大，则有用功与总功的比值减小，故C错误。
D、因为总功等于有用功和额外功之和，所以总功一定，增大额外功，有用功将减小，因此有用功与总功的比值减小；故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：
小聪用桶把一些沙子运上三楼，对克服沙子重力做的功为有用功；为了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功为额外功；
克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和为总功。
可见，B正确、错。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：、机械效率是指有用功与总功的比值，与功率大小无关。故A错误；
B、某机械工作时功率为，表示该机械每秒钟做功。故B正确；
C、功率与做功的大小和做功的时间有关，但与是否使用省力的机械无关。故C错误；
D、在有用功一定时，减少额外功，由公式知，机械效率增大；但有用功不确定，所以机械效率不能确定如何变化。故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：
、剪刀可以看做是一个杠杆，根据杠杆的平衡条件知，要比较动力或阻力大小，必须知道动力臂和阻力臂，故AB选项都错误；
、利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功。由机械效率为知，如果动力做功，有是用于剪纸，故C正确、D错误。
故选：。
7.【答案】
【解答】
解：
由题知，重物重力相同设其大小为，物体升高的速度相同设其大小为，
对于左图，因为两个都是定滑轮，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，
所以，
绳子的速度；
拉力功率；
如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功为，
；
对于右图，因为是一个定滑轮、一个动滑轮，，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，
所以，
绳子的速度；
拉力功率；
空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，但因克服动滑轮做额外功，该装置的额外功，；
由以上分析可知：
A、甲的拉力是乙的拉力的倍，故A错误；
B、乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的倍，故B正确；
C、甲拉力的功率等于乙拉力的功率，故C错误；
D、左图装置的机械效率比右图的大，故D错误．
故选B．
8.【答案】
【解析】解：、、两次实验中绳子绕法不同，提升物重相同，机械效率都是，因此，说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，是正确的；
B、、两次实验是同一滑轮组，提升的物重不同，的机械效率小于，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，因此，是错误的，符合题意；
C、通过比较、两次实验可以看出，适当增大物重可提高机械效率，是正确的；
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，这种做法是值得提倡的，是正确的．
故选B．
9.【答案】
【解析】解：
A、由图可知，，不计摩擦和绳重，拉力，则动滑轮的重力：
；故A正确；
B、拉力端移动距离，
拉力做的总功：
；故B正确；
、拉力做的有用功：
，
滑轮组的机械效率：
；故C正确、D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：
A、减小提升重物的高度时，绳端移动的距离也变短了，根据可知机械效率并不受影响。故A错误；
B、减小被提升物的质量，就减小了重物的重力，不计绳重和摩擦，动滑轮不变，即额外功不变的情况下，有用功减小了，所以机械效率就降低了。故B错误；
C、不计绳重和摩擦，减小定滑轮重力，有用功、额外功、总功均不受影响，所以机械效率不变。故C错误；
D、减小动滑轮的重力，在提升物体重力不变的情况下，即有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故D正确；
故选：。
11.【答案】
【解析】解：
用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组可能有下面两种绕法：
对左图滑轮组，承担物重的绳子股数，
对物体做的有用功：，
根据可知，总功为：，
额外功：；
因为不计绳重和摩擦，，
所以动滑轮重：，
拉力的大小：；
对右图滑轮组，承担物重的绳子股数，
对物体做的有用功：，
根据可知，总功为：，
额外功：；
因为不计绳重和摩擦，，
所以动滑轮重：，
拉力的大小：；
由以上计算可知，对物体做的有用功都是，总功都是，动滑轮重都是，故ACD错误，B正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】解：此过程所做额外功为：；
有用功为：；
所做总功为：；
斜面的机械效率为：；
除了摩擦力，拉力还需要克服重力做功，所以拉力大于。
故ABC错误，D正确；
故选：。
13.【答案】
【解析】解：、拉力所做的总功为，其中为拉力移动的距离，故A错误；
B、杠杆的机械效率，故B错误；
C、根据杠杆的平衡条件，动力动力臂阻力阻力臂可知，若把悬挂点从点移至点，阻力的大小为不变，阻力臂变大，动力臂不变，则拉力变大，故C错误；
D、若把悬挂点从点移至点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，此时拉力变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据可知，杠杆的机械效率提高，故D正确。
故选：。
14.【答案】
【解析】解：
A、由图可知，连接动滑轮绳子的股数，绳子自由端移动的速度，
则绳子自由端移动的距离，故A错误；
B、由可得，物体受到的摩擦力，由于物体匀速运动，所以滑轮组对物体的水平拉力等于物体受到的摩擦力，大小为，故B错误；
C、因为，所以拉力做功的功率：，故C错误；
D、拉力所做的有用功，即克服物体与水平面之间的摩擦力做的功，故D正确。
故选：。
15.【答案】
【解析】解：推力所做的有用功：；
推力所做的总功：，
推力所做的额外功：，
由可得，物体与斜面的摩擦力：
。
故答案为：；。
16.【答案】
【解析】解：
拉力所做的功：；
有用功：；
杠杆的机械效率：。
故答案为：；；。
17.【答案】
【解析】解：由图乙可知，在至时间内物体上升的高度，
则至时间内拉力做的有用功：
；
因斜面的倾角一定，则物体沿斜面运动的路程与上升高度成正比；
由图乙知，在至时间内、至时间内物体上升高度与时间成正比，
所以在至时间内、至时间内物体通过路程与运动时间也成正比，
即物体在至时间内、至时间内都做匀速直线运动；
由图乙可知物体在至内、在至内的时间内，所用时间相同，
上升的高度，，所以，则物体在斜面上通过的路程，
由可知，，
斜面倾角一定，所以物体沿斜面运动的路程与上升高度的比值是一定的，即为定值；
根据功的原理可得：，
即：，
可得拉力：------，
斜面的粗糙程度不变，物体对斜面的压力不变，则物体在运动过程中摩擦力不变，所以由式可知，拉力的大小不变，即：；
至时间内的拉力做功的功率为，至时间内的拉力做功的功率为，
由可知：；
斜面的机械效率：
，
由于拉力和重力均不变，为定值，故斜面的机械效率相等，即；
故答案为：；；。
18.【答案】竖直向上 物重 不变 低
【解析】解：探究滑轮组机械效率时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数稳定，方便读数；
第次实验滑轮组的机械效率为：
；
由、两次知绳子的有效段数为：
，
所以第次实验绳子移动的距离为，
总功为：
；
分析、、次实验的数据可知，使用相同滑轮组提升重物时，提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，即使用同一滑轮组，增大物体的重力可以提高滑轮组的机械效率；
若不计摩擦及绳重，克服动滑轮重做的功为额外功，则总功：，
滑轮组的机械效率，如果仅改变绕绳的方法，因动滑轮重力和提升物体的重力不变，所以机械效率将不变；
滑轮组的机械效率还与滑轮与轴间的摩擦及动滑轮重有关，同一个滑轮组，提升钩码重相同时，动滑轮越重，额外功越大，滑轮组的机械效率越低，且与提升钩码的高度无关。
故答案为：竖直向上；；；物重；不变；低。