11.5 机械效率（基础篇）（有答案） -2022-2023学年苏科版九年级物理上册

2023年苏科版九年级物理上册课时练习
11.5 机械效率（基础篇）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、知识梳理
1.有用功：为达到目的必须做的功。
2.额外功：为达到目的不需要做但不得不做的功。
3.总功：为达到目的实际做的功W总= W有+W额。（有用功小于总功，因此机械效率小于百分之一百）
4.机械效率：有用功与总功的比值η= W有/ W总。
5、滑轮组的机械效率与提升物重、滑轮自重、绳的摩擦有关，与提升高度、提升速度与绕线方式无关。
斜面的机械效率与光滑程度、倾斜程度有关。
轮轴的轮越大、轴越细，轮轴的机械效率越大。
二、针对训练
1．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（　　）
A．该装置能够省力 B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功 D．提水时克服水的重力做的功是有用功
2．下列说法中正确的是（　　）
A．机械做功越快，机械效率越高 B．做功时间越长，机械功率越大
C．功率大的机械比功率小的机械做功快 D．做功越多机械效率越高
3．如图所示，小明分别用一个定滑轮和一个动滑轮将同一物体匀速提升相同高度的过程中（　　）
A．使用动滑轮更省力，所以效率高
B．使用定滑轮效率高，但是费力
C．两种情况下做的有用功相同，但是总功一定不同
D．两种情况下做的有用功相同，功率也相同
4．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。两者相比，甲升降机（　　）
A．电动机做的总功较少 B．电动机做的总功较多
C．提升重物做的有用功较少 D．提升重物做的有用功较多
5．关于机械效率，下列说法正确的是(　　)
A．机械效率高的机械做功一定多
B．使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高
C．没有摩擦时，机械效率一定等于100%
D．做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高
6．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
7．用如图所示的滑轮组把重400N的物体提升1m，所用拉力F的大小为220N，下列说法正确的是（　　）
A．这个滑轮组能省距离 B．绳子自由端被拉下了4m
C．拉力F做的功是220J D．该滑轮组的机械效率约为90.9%
8．如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则（　　）
A．斜面的机械效率为75％ B．拉力做的总功为4.8J
C．物体沿斜面的运动速度是0.6m/s D．物体在斜面上受到的摩擦力是5N
9．用动滑轮提起一个重800N的物体，用的拉力是500N，物体升高1m，则人做的总功为_____J，有用功为_____J，额外功为_____J。
10．如图所示，某同学把重为1.5N的物体匀速提升10cm，所用的拉力是0.8N，则他做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________。
11．如图所示，把重为200N的物体匀速提升2m，不计滑轮、绳子的重力及摩擦，所用拉力F为___________N，拉力所做的功为___________J；若拉力为110N，滑轮组的机械效率为___________。
12．如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
13．小华用如图装置使8N的重物以0.3m/s的速度匀速上升，所用拉力为5N，此时动滑轮的机械效率是 _____，拉力的功率是_____W；若用该装置提升10N的重物，其机械效率的大小将_____。（变小、变大或不变）
14．工人师傅常采用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示。汽车车厢底板高度h =3m，斜面长度s=5m，现用力F沿着斜面把重力G=3000N的重物在50s内匀速拉到车上。若摩擦力f =700N，则拉力F的功率为___________W，该斜面的机械效率为___________。
15．在“探究斜面的机械效率”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。
（1）表格中第三次实验的机械效率为 ___________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究 ___________（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；
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
（2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。
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 ___________拉上去，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，即可初步验证猜想是否正确。
16．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同数量的钩码，分别做了甲、乙、丙三组实验，实验数据记录如下：
次数 钩码 重/N 钩码上升 的距离/cm 弹簧测力计 的示数/N 弹簧测力计上 升的距离/cm 机械 效率
1 2 5 1 15 66.7%
2 4 5 1.7 15
3 6 5 15 83.3%
(1)在实验操作中，应该使钩码___________（选填“快速”或“缓慢”）上升。
(2)进行第2次测量时， 滑轮组做的有用功是___________J滑轮组的机械效率约为___________。（保留三位有效数字）
(3)进行第3次测量时，弹簧测力计的示数为___________N，滑轮组做的有用功是___________J。
(4)分析实验数据，实验小组得出实验结论：滑轮组的机械效率与___________有关。
17．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中；
（1）绳子自由端下降速度为多少m/s；
（2）滑轮组的机械效率为多少；
（3）拉力F的功率是多少W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少。
18．某班学生在物理实验室中，探究滑轮组的相关知识，用如图所示的滑轮组将一个重12N的物体匀速提升30cm，所用的拉力为5N，不计绳重及摩擦。求：
（1）克服动滑轮重力做的功？
（2）滑轮组的机械效率？
（3）在绳子承受限度内，若用该滑轮组匀速提升4个同样都是12N的物体，通过计算说明此时滑轮组的效率如何变化？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，A正确，故A不符合题意；
B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，B正确，故B不符合题意；
C．使用任何机械都不省功，C错误，故C符合题意；
D．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，D正确，故D不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】A．机械做功越快，说明机械的功率越大，和机械效率无关，故A错误；
B．功率是用来描述做功快慢的物理量，做功时间长和做功快慢没有直接关系，故B错误；
C．功率是用来描述机械做功快慢的物理量，所以功率大的机械比功率小的机械做功快，故C正确；
D．机械效率是用来描述有用功占总功的比值，所以做功越多机械效率并不一定越高，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】甲图是定滑轮，乙图是动滑轮。
A．使用动滑轮可以省力，克服摩擦和动滑轮的重力做额外功，所以效率低，故A不符合题意；
B．使用定滑轮只克服摩擦做额外功，效率高，但不省力，也不费力，故B不符合题意；
CD．同一物体匀速提升相同高度，根据可知，有用功相同，使用动滑轮做的额外功较多，总功等于有用功和额外功之和，所以使用动滑轮做的总功较大，由于两者速度未知，所用的时间未知，由可知，功率大小未知，故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】AB．有用功相同，甲的机械效率高，根据公式可知，甲升降机电动机做的总功较少，故A正确，B错误；
CD．把相同质量的物体提升相同的高度，所以有用功相同，故CD错误。
故选A。
5．D
【详解】分析：解决此题不仅要知道机械效率的概念，而且要分清使用机械时的总功、额外功与有用功分别是那一部分功．
解答：机械效率等于有用功与总功之比，机械效率的高低与做功的多少无关，所以A. B错误；
使用滑轮组的的时候除了克服摩擦做额外功，更主要的是克服动滑轮的重力做的功，所以C说法错误．
根据有用功、总功、和额外功的关系可知：做同样的有用功，额外功越少，有用功在总功中所占的比值越大，机械效率越高，所以D说法正确．
故选D.
6．D
【详解】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不符合题意；
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不符合题意；
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不符合题意；
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符合题意；
故选D。
7．D
【详解】AB．由图可知n=2，绳子自由端移动的距离
这个滑轮组费距离，故AB错误；
C．拉力F做的总功为故C错误；
D．有用功为
所以滑轮组的机械效率为故D正确。
故选D。
8．C
【详解】A．斜面的机械效率
故A不符合题意；
B．拉力做的总功
故B不符合题意；
C．由公式可得，物体沿斜面的运动速度
故C符合题意；
D．摩擦力所做的功
物体在斜面上受到的摩擦力
故D不符合题意。
故选C。
9． 1000 800 200
【详解】[1]动滑轮由两股绳子承担物重，即n=2
则拉力移动的距离为s=2h=2×1m=2m
总功为W总=Fs=500N×2m=1000J
[2]有用功为W有=Gh=800N×1m=800J
[3]额外功为W额=W总W有=1000J800J=200J
10． 0.15 62.5%
【详解】[1][2]已知物重，动滑轮承重绳的段数 ，自由端拉力是 ，匀速提升高度为
有用功为
总功为
机械效率为
11． 100 400
【详解】[1] 不计滑轮、绳子的重力及摩擦，所用拉力F为
所用拉力F为100N；
[2] 拉力所做的功为
拉力所做的功为。
[3] 若拉力为110N，滑轮组的机械效率为
若拉力为110N，滑轮组的机械效率为。
12． 2 变大
【详解】[1]由图，提着动滑轮的有两股绳，所以有2段绳子承担物重。
[2]当增大下面所提物重时，有用功变大，额外功基本不变，有用功占总功的比例变大，故该滑轮组的机械效率将变大。
13． 80 3 变大
【详解】[1]由图可知，n=2，则动滑轮的机械效率
η==×100%=×100%=×100%=×100%=80%
[2]绳子自由端移动的速度v=nv物=2×0.3m/s=0.6m/s
拉力的功率P===Fv=5N×0.6m/s=3W
[3]该装置没有发生变化，所以在此过程中所做的额外功不变，由于物体的重力增加，所以有用功增大，由公式η=可知，有用功在总功中所占的比值将增大，所以若用该装置提升10N的重物，其机械效率的大小将变大。
14． 250 72%
【详解】[1]由题意知当物体在F作用下从底部到达顶部，F做的功等于克服物体重力做功与克服摩擦力做功的和，故
[2]机械效率
15． 70.6% 小聪 越陡 匀速 倾斜程度 粗糙程度 机械效率
【详解】（1）[1]根据机械效率的知识可知，第三次实验的机械效率为
[2]由表中实验数据可知，斜面的粗糙程度相同而斜面的倾斜程度不同，因此该实验探究的是机械效率与斜面倾斜程度的关系，验证的是小聪的猜想。
[3]由表中实验数据可知，在其它条件不变的情况下，斜面越陡斜面的机械效率越高，斜面越陡越费力。
（2）②[4]根据探究斜面的机械效率的知识可知，用弹簧测力计沿斜面把一木块匀速拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率。
③[5][6]根据控制变量法的知识可知，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[7]根据机械效率的知识可知，实验的最后一步是，根据记录的数值，计算出机械效率的大小，即可验证猜想是否正确。
16． 缓慢 0.2 78.4% 2.4 0.3 物重（或钩码重）
【详解】(1)[1]在实验过程中，应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)[2]第2次测量时，滑轮组做的有用功是
[3]第2次测量时滑轮组的机械效率
(3)[4]由图示测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.4N。
[5]进行第3次测量时，滑轮组做的有用功
(4)[6]实验数据看，钩码上升的高度相同，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的。钩码重力不断增大，机械效率不断提高，得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与物体的重力（或钩码重）有关。
17．（1）0.2m/s；（2）80%；（3）50W，90%
【详解】解：（1）由图知
绳子自由端被拉下的距离
绳子自由端下降的速度
（2）拉力做的有用功
拉力做的总功
滑轮组的机械效率
（3）拉力F的功率是
不计绳重和摩擦，根据公式可知，动滑轮的重力
如果重物为900N，根据公式可知，滑轮组的机械效率是
答：（1）绳子自由端下降速度为0.2m/s；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）拉力F的功率是50W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率为90%。
18．（1）3.6J；（2）80%；（3）变大
【详解】解：（1）将一个重12N的物体匀速提升，做的有用功是
由图知，绳子的有效段数，拉力端移动距离为
拉力做功为
克服动滑轮重力做的功
（2）滑轮组的机械效率
（3）不计绳重及摩擦，作用在绳子自由端的拉力
动滑轮的重力
本实验中，克服动滑轮重力做的功为额外功的唯一来源，若用该滑轮组匀速提升4个同样都是12N的物体，滑轮组的机械效率
故此时滑轮组的效率变大。
答：（1）克服动滑轮重做的功为0.9J；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）在绳子承受限度内，若用该滑轮组匀速提升4个同样都是12N的物体，通过计算可知此时滑轮组的效率变大