12.3 机械效率检测卷

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第十二章 功和功率
第3节 机械效率
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
评卷人 得分
一、单选题 （本题共 道题，每小题 分，共计 分 ; ）
1.利用如图所示装置将重为100 N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5 m，高是2 m，拉力为F=50 N，则该装置的机械效率是（ ）
A.40% B.50% C.80% D.100%21cnjy.com
2.在如图所示的滑轮组中，重物G=50 N绳子自由端的拉力F=30 N时，重物恰好匀速上升，绳重及摩擦不计，由此可知（ ）【出处：21教育名师】
A.该装置中动滑轮重5 N
B.该装置中动滑轮重10 N
C.该装置的机械效率为60%
D.该装置的机械效率为556%21教育名师原创作品
3.在生产和生活中经常使用各种机械，使用机械( )
A.可以省力或省距离，但不省功
B.可以省力，同时也可以省功
C.可以省距离，同时也可以省力、省功
D.只有在费力的情况下才能省功
4.甲、乙两台机械，甲的机械效率是80%，乙的机械效率是60%，若提起相同的重物到同一高度，则（ ）
A.使用甲机械做功省力
B.使用甲机械做功多
C.使用甲机械做的额外功少
D.以上说法都不对
5.滑轮组的机械效率为80％，它可用100N的拉力匀速提起重400N的重物，则负担重物和动滑轮总重力的绳子有( )
A.3段 B.4段 C.5段 D.6段
6.如图所示，用滑轮组把重力 G为400 N的石块匀速提高6 m，所用拉力 F为250 N，则滑轮组的机械效率为（ ）。
A.60% B.70% C.80% D.90%
7.用定滑轮、动滑轮及滑轮组提升相同的重物，若不计摩擦和绳子重，则它们的机械效率大小关系是（ ）
A.定滑轮的机械效率最大
B.动滑轮的机械效率最大
C.滑轮组的机械效率最大
D.三者一样大
8.水桶掉进水里，打捞时桶里带些水，下列所述中属于有用功的是（ ）
A.把桶中水提高做的功 B.把桶提高做的功
C.提整个桶做的功 D.手对绳子拉力做的功
9.简单机械的机械效率高是指（ ）。
A.有用功多 B.额外功少 C.总功多 D.有用功占总功的比例高
10.将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计摩擦时 ( )
A.一定增大 B.一定降低
C.一定不变 D.可能不变，可能变化
11.如图所示，用滑轮组提起2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子的自由端下降了4m，下面说法正确的是( )
A.总功是3200J，效率是40％
B.有用功是8000J，效率是40％
C.有用功是3200J，效率是62.5％
D.总功是3200J，效率是62.5％
12.小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来。在这两个情形中水桶中都有水。那么下列分析中正确的是( )。
A.两个情形中，两人对水做的功都是有用功
B.两个情形中，两人对水做的功都是总功
C.两个情形中，两人对水做的功都是额外功
D.小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功
评卷人 得分
二、填空题 （本题共 道题，每小题 分，共计 分 ; ）
13.用如图所示的滑轮组将总质量为500 g的钩码匀速上拉，不计摩擦和绳的重力，弹簧测力计的读数是1.1 N，动滑轮的重力是________N；滑轮组的机械效率为________；若用此滑轮组提升1 000 g的钩码，滑轮组的机械效率_________（填“不变”“变大”或“变小”，取 g=10 m/s 2）.
14.某人用图所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功W 甲__________W 乙，两种装置的机械效率η 甲_________η 乙。(选填“＞”“=”或“＜”)
15.在测定斜面的机械效率的实验中，小明采用了如图所示的装置，正确记录的测量结果如下表：
小车的重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
5
0.4
4
1.0
由上表的数据计算可知：
（1）小明做的有用功为______J；
（2）机械效率为________。
16.一座高达40 m的大桥，总长为8 350 m，其中正桥只有850 m，而两侧引桥却长达7 500 m。一座大桥为什么要有这么长的引桥呢？
小明很奇怪，请教老师后，他明白了引桥相当于一个斜面。
（1）小明用如图所示的斜面进行模拟实验。在保持斜面高度不变的情况下，改变斜面的长度。发现斜面越长，拉动小车匀速上升的力F越小。由此他明白了很长的引桥在汽车上桥是能起到_____________（“省力”或“省功”）的作用。
（2）一辆总质量为2 000 kg的汽车以10 m/s的速度匀速通过一侧引桥（长3 750 m），需要的时间为_____________s，所做的有用功为_____________J。（g 取10 N/kg）
17.工人师傅常利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=1.5 m，斜面长度s=3 m.现用力F沿斜面把重力为G=1 800 N重物匀速推到车上，若不计摩擦，推力F为______N.若实际存在的摩擦力f=400 N，则工人师傅实际用的推力F′=______N，该斜面的机械效率是______.
2·1·c·n·j·y
18.如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，如果没有刻度尺，对于如图15-2-4所示的滑轮组，只要用弹簧测力计测出钩码受到的重力G，然后_____________拉动弹簧测力计使重物升高，读出拉力Ｆ的值就可以算出η＝____________。
19.如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离。工人在2 s时间里，用100 N的力，竖直向下压动摇臂50 cm，把重1 000 N的重物匀速抬高4 cm，则重物上升的速度是________ m/ s，所做的有用功是________ J，千斤顶的机械效率是________。
20.如图所示，将质量为100 kg的木箱，用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长5 m、高1.6 m，在此过程斜面的机械效率为80%。则拉力做的功为________ J，拉力所做的额外功为________ J。(取g＝10 N/ kg)
21.用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400 N的货物抬高20 cm，手向下压杠杆的力是220 N，手下降的高度是_____cm，人做的总功是_____J,有用功是_____J，这根杠杆的机械效率是__________________.
22.用如图所示的滑轮组匀速提升钩码，已知钩码总重8 Ｎ，弹簧测力计的示数为3 Ｎ，绳子自由端被拉上去了30 cm，则使用该滑轮组做的总功为___________Ｊ，额外功为__________Ｊ，这个滑轮组的机械效率是_________________。
评卷人 得分
三、实验探究题 （本题共 道题，每小题 分，共计 分 ; ）
23.在“测滑轮组的机械效率”实验中，定滑轮和动滑轮如图所示，被拉起的钩码重1.96 N,作用在绳子自由端的实际拉力为0.82 N，绳子移动的距离为0.3 m ,钩码升高的距离为0.1 m.
（1）据测量数据，对滑轮组做的总功是_________J；
（2）滑轮组做的有用功是_________J；
（3）该滑轮组的机械效率是________；
（4）在图中画出实验时滑轮组上绳的绕法，并用箭头标出拉力 F的方向.
24.关于探究“斜面的机械效率”的实验，回答下列问题：
（1）有用功是指克服___________力所做的功，表达式为W有用=___________；额外功是指克服___________力所做的功；总功是指___________力所做的功，表达式为W总=___________。
（2）为了测量斜面的机械效率，需要测量的四个物理量分别是___________、___________、___________、___________。
（3）某同学在测量斜面的机械效率实验后发现：用同一斜面、同一物体做实验，斜面越陡，机械效率越高。你猜想，引起机械效率变化的本质原因可能是___________。
评卷人 得分
四、计算题 （本题共 道题，每小题 分，共计 分 ; ）
25.如图所示，用滑轮组提起重900 N的物体，绳子自由端拉力F为400 N，重物在20 s内匀速上升了10 m。求：
（1）物体上升的速度；
（2）提起物体所做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。21世纪教育网版权所有
用如图所示滑轮组拉着一重为100 N的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F为40 N。
（1）不计滑轮和绳子的重力以及摩擦，求物体A所受的摩擦力；
（2）若滑轮组的机械效率为80%，求物体A所受的摩擦力。www.21-cn-jy.com
如图所示，使用滑轮组提升重物，物重G=1 000 N，拉力F=250 N，若将重物提高2 m（绳在提拉过程中不伸长）.求：
（1）有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？
（2）若绳自由端提升的速度为0.5 m/s，在5 s内重物升高多少m？【来源：21·世纪·教育·网】
一台起重机将重3 600 N的货物提高4 m.如果额外功是9 600 J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？
1.【答案】A
【解析】将物体匀速从斜面的底端拉到顶端，有用功就是克服物体重力所做的功，即W 有用=Gh=100 N×2 m=200 J；使用动滑轮，拉力通过的距离应为斜面长的2倍，即10 m，所以总功为W 总=Fs=50 N×10 m=500 J，于是斜面的机械效率为
η= = =40%。2-1-c-n-j-y
2.【答案】B
【解析】由于不计绳子重及摩擦，根据图中滑轮组的绕法可得出绳子的自由端的拉力等于物体和动滑轮总重的1/2，根据这个关系可求出动滑轮重（参考例2）.根据η=W有用/W总=Gh/Fs=G/nF，可求出该滑轮组的机械效率，从而得出正确答案.21*cnjy*com
3.【答案】A
【解析】
4.【答案】C
【解析】机械效率的高低与机械的省力情况无关，故A错误；若提起相同的重物到同一高度时，有用功相同，但甲的效率高，所做总功就较少，额外功也就较少，故B错误C正确.
5.【答案】C
【解析】
6.【答案】C
【解析】
7.【答案】A
【解析】根据W有用=Gh，可确定三种方式做的有用功相等.而再使用动滑轮和滑轮组时，因为不可避免地要把动滑轮也提上去，所以做的额外功比用定滑轮多，根据机械效率的公式可以得出正确答案.【来源：21cnj*y.co*m】
8.【答案】B
【解析】本题的关键是理解有用功的概念，可以从做功的目的入手分析，本题的目的是要从井里把水桶捞上来，在这个做功过程中，克服水桶的重力做的功是达到目的的功，是有用功，但把水桶提上来的同时也把水提上来了，因此对水做的功就是额外功，这些功都是人的手对绳子拉力做的功。所以人手对绳子拉力所做的功为总功，可见总功应等于有用功和额外功之和。因此本题正确选项为B。21*cnjy*com
9.【答案】D
【解析】机械效率是有用功跟总功的比值，所以机械效率越高，说明有用功占总功的比例越高。
10.【答案】B
【解析】
11.【答案】D
【解析】
12.【答案】D
【解析】小红的目的是打水，因此对水做的功是有用功，而小军的目的是将塑料桶打捞上来，对塑料桶做的功才是有用功，此时桶中水是无用的但又不能不提上来，因此对水做的功是额外功。21教育网
13.【答案】0.5 91% 变大
【解析】
14.【答案】=＞
【解析】因为是使同一物体匀速上升，物体上升高度又都相同，所以两次所做的有用功相同。不计绳重与摩擦，甲没有做额外功，所以机械效率为100%，而乙需要克服动滑轮的重力对动滑轮做功，而这部分功是额外功，所以机械效率一定低于100%。于是η甲＞η乙。
15.【答案】（1）2　（2）50%
【解析】解答此题的关键是明确机械效率的含义，明确有用功和总功的计算方法。对于斜面的机械效率，有用功一般用 W 有用＝ Gh进行计算，总功一般用 W 总＝ Fs进行计算，从表格中找出对应的数值代入即可。 W 有用＝ Gh＝5 N×0.4 m＝2 J， W 总＝ Fs＝4 N×1 m＝4 J，
η＝ ＝ ×100%＝50%。
16.【答案】（1）省力 （2）375　　8×105
【解析】(1)在斜面高度确定的条件下，由公式W 有用=Gh可知，两次克服重力对物体所做的功不变，再根据功的原理，使用任何机械都不能省功，即W 有用=W 总，但W 总=Fs，所以斜面越长，沿斜面拉动小车匀速上升的力F越小。由此在很长的引桥上汽车上桥是能起到省力的作用。
(2)由速度公式v= 变形得，t= ==375 s
由W=Gh可求有用功，W=Gh=mgh=2 000 kg×10 N/kg×40 m=8×10 5 J。
17.【答案】900 1 300 69.2%
【解析】在斜面不计摩擦的情况下，根据功的原理W 1=W 2 ，即 Gh=Fs，
F= =900 N.
若考虑摩擦，则工人师傅实际用的推力F′=F+f=900 N+400 N=1 300 N，
机械效率 η= =69.2%.21·世纪*教育网
18.【答案】匀速 G/5F
【解析】对于滑轮组来说，承担重物的绳子的段数为n，那么绳子末端移动的距离就是重物移动距离的n倍，所以η=Ｗ有用/Ｗ总＝Ｇh／Ｆs=Ｇ/nF。
19.【答案】0.02 40 80%
【解析】物体上升的速度 v＝ ＝0.02 m/s；有用功 W 有＝ Gh＝1 000 N×0.04 m＝40 J；总功 W 总＝ Fs＝100 N×0.5 m＝50 J；千斤顶的机械效率 η＝ ＝80%。
20.【答案】2 000 400
【解析】本题考查斜面机械效率的有关计算。根据木箱的质量可以求出木箱的重力： G＝ mg＝100 kg×10 N/kg＝1 000 N；克服木箱的重力所做的功就是有用功，即 W 有＝ Gh＝1 000 N×1.6 m＝1 600 J；拉力 F所做的总功是 W 总＝ ＝2 000 J；所以拉力所做的额外功是 W 额＝ W 总－ W 有＝2 000 J－1 600 J＝400 J。【版权所有：21教育】
21.【答案】40 88 80 90.9%
【解析】使用杠杆做功时，动力作用点下降的高度h 1与阻力作用点上升的高度h 2之比等于杠杆两力臂之比（由几何相似三角形可得）.即h 1 ∶h 2=L 1∶L 2
h 1= ×0.2 m=0.4 m=40 cm
人对杠杆做功是总功W 总=Fh 1=220 N×0.4 m=88 J
杠杆提取重物做功是有用功W 用=Gh 2=400 N×0.2 m=80 J
杠杆的机械效率η= J≈90.9%.21·cn·jy·com
22.【答案】0.9　　0.1　　90%
【解析】根据该滑轮组的组装，可看出有三段绳子承担钩码，那么绳子自由端移动的距离是钩码移动距离的３倍，由Ｗ总＝Ｆs、Ｗ有用＝Ｇh、Ｗ总=Ｗ有用+Ｗ额外可求出使用滑轮组做的总功和额外功，再根据η=Ｗ有用/Ｗ总求出机械效率。
23.【答案】(1)0.246 (2)0.196 (3)80%
(4)如图所示
【解析】
24.【答案】(1)物体的重 Gh 摩擦 拉 Fs
(2)物体的重力 拉力 斜面长度 斜面高度
(3)摩擦力发生了变化
【解析】(1)根据有用功的定义可知，克服物体重力所做的功为有用功，大小等于Gh；根据额外功产生的原因可知，克服摩擦力所做的功为额外功；根据总功的定义可知，动力（即拉力）所做的功为总功，大小等于Fs。
(2)由以上分析可知，在测量斜面机械效率的实验中，需要测量的物理量是物体的重力、拉力、斜面高度、斜面长度。
(3)查找机械效率变化的原因主要从额外功角度思考，而对于斜面来说，额外功是指克服摩擦力所做的功，所以，这里机械效率的变化可能是由斜面的坡度不同而导致摩擦力发生变化引起的。
25.【答案】(1) 0.5 m/s (2)9 000 J (3)75%
【解析】(1) 0.5 m/s (2)9 000 J (3)75%
26.【答案】120 N 96 N
【解析】（1）当滑轮组拉着物体A在水平地面上匀速运动时，不计滑轮和绳子的重力以及摩擦，根据滑轮组的知识，动滑轮和物体的总拉力由几段绳子承担，作用在绳端的拉力应为总拉力的几分之一，f=3F=3×40 N=120 N。
（2）当滑轮组拉着物体A在水平地面上匀速运动时，此时有用功为滑轮组对A物体的拉力所做的功，它的大小等于物体克服地面摩擦力所做的功，即W 有=fs，而总功为拉力F对滑轮组所做的功，据滑轮组知识可知F移动的距离为物体A移动距离的3倍，则W 总=F·3s，据机械效率公式即可求f，
η= = f=3Fη=3×40×0.8 N=96 N。
27.【答案】(1)W 有=Gh=1 000 N×2 m=2 000 J
W 总=Fs=250 N×2 m=2 500 J
η= =80%
(2)υ 物= ×0.5 m/s=0.1 m/s
h 物=υ 物t=0.1 m/s×5 s=0.5 mwww-2-1-cnjy-com
【解析】滑轮组承担重力的绳子的段数n=5，然后确定该滑轮组提升重物时，绳自由端移动的距离s为重物上升高度h的5倍，即s=5 h，因为在相同时间内绳自由端移动的距离为重物上升高度的5倍，根据公式υ= ，所以绳自由端提升速度也是重物上升速度的5倍，即υ 绳=5υ 物，根据分析可知在提升重物的过程中，滑轮组克服重物所做的功Gh是有用功，绳自由端所受的拉力F所做的功Fs=Fg5h是总功.然后根据有用功W 有=Gh，总功W 总=Fs=Fg5h，机械效率η= 分别求解即可.
28.【答案】已知：G=3 600 N,h=4 m ,W额=9 600 J.
求：W有用 W总 η
解：W有用=Gh=3 600 N×4 m =14 400 J.
W总=W有用+W额=14 400 J+9 600 J=24 000 J.
η=W有用/W总=14 400 J/24 000 J×100%=60%
起重机的额外功消耗在提升装货物用的容器所做的功，各部件之间的摩擦所做的功等方面.
【解析】
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