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第十二章简单机械第三节机械效率同步练习
(学生用卷)
完成时间:40分钟 全卷g=10N/kg
一、单项选择题
1.下列关于功和机械效率的说法中,正确的是( )
A.有用功大的机械,机械效率一定高
B.机械效率大小与有用功和额外功的比值有关
C.机械效率高的机械,做的有用功一定多
D.做功多的机械,机械效率一定高
2.买茶杯的人,从货架上拿起茶杯;喝茶水的人,从桌面端起盛茶水的茶杯,就两人克服茶杯重力所做的功,下列说法中正确的是( )
A.都是有用功 B.都是额外功
C.对喝茶的人而言是总功 D.对买茶杯的人而言是有用功
3.(武汉中考)如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体,拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为( )
3题图 4题图 7题图
A.45N、50% B.45N、75% C.60N、50% D.60N、75%
4.(兰州中考)如图所示,工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m,在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为( )
A.80% 800J B.80% 1000J C.62.5% 200J D.80% 200J
5.(宜昌中考)甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则下列说法正确的是( )
A.甲吊车的电动机做的有用功较多
B.乙吊车的电动机做的额外功较多
C.甲吊车的电动机做的总功较多
D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
6.(烟台中考)在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项中正确的是( )
A. η组<η动<η定 B. η定<η动<η组
C. η动<η定<η组 D. η定<η组<η动
7.(烟台中考)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,不计绳子与滑轮的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.甲较省力且机械效率较高
B.乙较省力且机械效率较高
C.两个滑轮组省力程度不同,机械效率相同
D.两个滑轮组省力程度相同,机械效率不同
8.(广州中考)用图中甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N,绳重和摩擦不计。则有( )
A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙
B.手的拉力:F甲C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙
D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙
9.(兰州中考)初中中考体育测试跳绳的项目中,某同学在1min内跳了180次,每次跳起的高度大约为5cm。他跳绳时的功率大约为( )
A.1000W B.100W C.10W D.1W
10.(广东湛江中考)如图所示,用动滑轮把一个物体匀速拉起,不计摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.拉起的物体质量越大,机械效率越高
B.动滑轮的质量越大,机械效率越高
C.拉起物体的速度越大,机械效率越高
D.物体被拉起得越高,机械效率越高
二、填空题
11.(重庆中考)如图所示,工人利用动滑轮将沙子匀速向上提升2m,已知沙子重184N,动滑轮重6N,桶重10N,绳重和摩擦均不计。则拉力的大小是 N,此时该装置的机械效率是 。
11题图 12题图 14题图
12.(山西中考)如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是 J,斜面的机械效率是 。
13.(安徽中考)某同学利用斜面匀速提升重为500N的物体,已知沿斜面的拉力做的功为1000J,斜面的机械效率为60%,则提升物体所做的有用功为 J,物体被提升的高度为 m。
14.(长沙中考)用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重100N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象,由图象可知动滑轮重为 N。当某次运送4件货物时,绳子的拉力F是 N,滑轮组的机械效率为 (不考虑绳重和摩擦)。
15.(宜昌中考)质量为56kg的中学生提着一捆质量为8kg的书,从一楼提到4米高的二楼,则他对书做的功为 J,他做功的效率为 。
三、实验探究题
16.(芜湖中考)在“探究有哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中,某小组利用图所示装置测得了四组数据,如下表所示。
(1)前3次实验中,第 次实验数据明显出现错误,应当删除。
(2)第4次实验中,有用功是 J,总功是 J,滑轮组的机械效率为 。
(3)根据以上信息,请判断:该小组设计这4次实验的目的是探究滑轮组的机械效率与 是否有关。
17.(潍坊中考)如图所示的是某同学做“探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时的装置,得到的实验数据如下表。
(1)此探究实验是采用了 的物理研究方法。
(2)请将上表中空格补充完整。
(3)请你根据表中的实验数据,得出要探究的实验结论。
结论一: 。
结论二: 。
四、综合应用题
18.(山东德州中考)如图所示的装置,绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处,人对绳的拉力FA为500N,货物在1min内匀速上升了5m。
(1)请在图甲上画出绳子的绕法。
(2)求滑轮组的机械效率。
(3)如果重物是600N,要把重物提升5m,求拉力做的功。
19.(烟台中考)随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善。小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦)。
(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子能承受的最大拉力。
(2)小明爸爸观察了该装置后,他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(如图乙所示),可能会更省力一些。请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确。
(3)求两种方案的机械效率之比。
(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由。
20.(江苏南通中考)如图所示,工人师傅用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组,把重为500N的箱子匀速提升5m,动滑轮的质量为8kg,不计绳重和摩擦。
(1)在图中用笔画线代替细绳组装图甲滑轮组。
(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大?
(3)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?
第十二章简单机械第三节机械效率同步练习
(教师用卷)
完成时间:40分钟 全卷g=10N/kg
一、单项选择题
1.下列关于功和机械效率的说法中,正确的是( )
A.有用功大的机械,机械效率一定高
B.机械效率大小与有用功和额外功的比值有关
C.机械效率高的机械,做的有用功一定多
D.做功多的机械,机械效率一定高
【解析】:机械效率是有用功与总功的比值,单说有用功大或总功大,机械效率都不一定高,当总功一定时,有用功越大,机械效率越高。错选A的原因是认为有用功大,其机械效率就大。机械效率是有用功与总功的比值,机械效率高并不意味着有用功就多。故本题答案:B
2.买茶杯的人,从货架上拿起茶杯;喝茶水的人,从桌面端起盛茶水的茶杯,就两人克服茶杯重力所做的功,下列说法中正确的是( )
A.都是有用功 B.都是额外功
C.对喝茶的人而言是总功 D.对买茶杯的人而言是有用功
【解析】:买茶杯的人拿起茶杯是直接目的,对茶杯做的功是有用功;喝茶的人的目的是喝茶杯中的茶水,对茶水做的功是有用功,对茶杯做的功是额外功。故本题答案:D
3.(武汉中考)如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体,拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为( )
3题图 4题图 7题图
A.45N、50% B.45N、75% C.60N、50% D.60N、75%
【解析】:由题意可知,物体匀速运动,所以物体受到的力是平衡力,物体在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,所以A处的拉力大小等于摩擦力的大小,即FA=F摩=45N;用滑轮组匀速拉动物体时,所做的有用功是拉动物体所做的功,W有=FAS1,拉力F所做的功是总功,W总=FS2,由题图可知S2=2S1,根据机械效率公式得。故本题答案:B
4.(兰州中考)如图所示,工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m,在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为( )
A.80% 800J B.80% 1000J C.62.5% 200J D.80% 200J
【解析】:工人提升重物做的功是有用功,即W有=Gh=400N×2m=800J。工人拉动绳子所做的功为总功W总=Fs=250N×2m×2=1000J。因为W总=W有十W额,所以所做的额外功W额=W总-W有=1000J-800J=200J。机械效率。故本题答案:D
5.(宜昌中考)甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则下列说法正确的是( )
A.甲吊车的电动机做的有用功较多
B.乙吊车的电动机做的额外功较多
C.甲吊车的电动机做的总功较多
D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
【解析】:甲、乙两吊车做的有用功相同,A错误;两辆吊车做的有用功相同,乙吊车做的额外功较多,所以乙的效率较低,B正确;已知甲吊车的机械效率高,有用功相同,如果甲吊车的总功较多,就与机械效率高矛盾,C错误;两吊车做的有用功相同,如果总功也相同,则机械效率相同,D错误。故本题答案:B
6.(烟台中考)在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项中正确的是( )
A. η组<η动<η定 B. η定<η动<η组
C. η动<η定<η组 D. η定<η组<η动
【解析】:题中说明不计摩擦和绳子质量,则使用简单机械时,所做的额外功就是克服动滑轮的重力所做的功。用定滑轮时没有额外功,用动滑轮时只对一个动滑轮做额外功,用滑轮组时是对两个动滑轮做额外功,由此可判断使用滑轮组时额外功最大,使用定滑轮时额外功最小(为零),由于所提重物的质量和上升的高度相同,则有用功相同,根据机械效率的定义可知定滑轮的机械效率最高,滑轮组的机械效率最低, A正确。本题答案:A
7.(烟台中考)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,不计绳子与滑轮的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.甲较省力且机械效率较高
B.乙较省力且机械效率较高
C.两个滑轮组省力程度不同,机械效率相同
D.两个滑轮组省力程度相同,机械效率不同
【解析】:由题意可知,两滑轮组的滑轮和绳均相同,且不计绳子与滑轮的摩擦,故将相同重物提升相同高度的过程中,所做的有用功相同,额外功也相同,故其机械效率相同;由于提动滑轮和重物的绳的段数不同,乙有三段,甲有两段,故乙相对甲来说更省力。本题答案:C
8.(广州中考)用图中甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N,绳重和摩擦不计。则有( )
A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙
B.手的拉力:F甲C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙
D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙
【解析】:甲为定滑轮,使用定滑轮不能省力,乙为动滑轮,使用动滑轮可以省力,故手的拉力:F甲>F乙;甲、乙两种方式做的有用功是相等的,但乙种方式需要提起动滑轮,多做了额外功,故机械效率:>。故本题答案:D
9.(兰州中考)初中中考体育测试跳绳的项目中,某同学在1min内跳了180次,每次跳起的高度大约为5cm。他跳绳时的功率大约为( )
A.1000W B.100W C.10W D.1W
【解析】:初中生体重大约为600N,h=5cm=0.05m,所以做的总功为:W=Gh=600N×0.05m×180=5400J;因为t=1min=60s,所以跳绳时的功率为:;在四个选项中,只有100W最接近90W,所以B符合题意。本题答案:B
10.(广东湛江中考)如图所示,用动滑轮把一个物体匀速拉起,不计摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.拉起的物体质量越大,机械效率越高
B.动滑轮的质量越大,机械效率越高
C.拉起物体的速度越大,机械效率越高
D.物体被拉起得越高,机械效率越高
【解析】:同一动滑轮,机械效率与提起的物体的重力有关,重力越大,机械效率越高,物体质量越大,重力越大,故A正确;提起动滑轮所做的功为额外功,动滑轮的质量越大,所做额外功越多,机械效率越低,B错误;机械效率与提起物体的速度和高度无关,C、D错误。故本题答案:A
二、填空题
11.(重庆中考)如图所示,工人利用动滑轮将沙子匀速向上提升2m,已知沙子重184N,动滑轮重6N,桶重10N,绳重和摩擦均不计。则拉力的大小是 N,此时该装置的机械效率是 。
11题图 12题图 14题图
【解析】:拉力,此时该装置的机械效率,故本题答案:100 92%
12.(山西中考)如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是 J,斜面的机械效率是 。
【解析】:推力对集装箱做的功W=Fs=400N×5m=2000J,在推集装箱的过程中,对集装箱做的有用功W有=Gh=1600N×1m=1600J,故该斜面的机械效率,故本题答案:2000 80%
13.(安徽中考)某同学利用斜面匀速提升重为500N的物体,已知沿斜面的拉力做的功为1000J,斜面的机械效率为60%,则提升物体所做的有用功为 J,物体被提升的高度为 m。
【解析】:因为拉力做的功为总功W总=1000J,斜面的机械效率η=60%,根据机械效率公式
可知提升物体所做的有用功W有=W总η=1000J×60%=600J,而本题中克服物体重力所做的功就是提升物体所做的有用功,由公式W有=Gh得,故本题答案:600 1.2
14.(长沙中考)用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重100N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象,由图象可知动滑轮重为 N。当某次运送4件货物时,绳子的拉力F是 N,滑轮组的机械效率为 (不考虑绳重和摩擦)。
【解析】:因为滑轮组装置中有2段绳子承担货物和动滑轮,所以拉力作用点沿绳子的自由端移动的距离S等于货物上升高度h的2倍,即S=2h。在不考虑绳重和摩擦时,拉力F=(G+G动)。由题中图象可知当运送货物重100N时,机械效率为50%,则,可求出G动=100N。运送4件货物时,这时滑轮组的机械效率。故本题答案:100 250 80%
15.(宜昌中考)质量为56kg的中学生提着一捆质量为8kg的书,从一楼提到4米高的二楼,则他对书做的功为 J,他做功的效率为 。
【解析】:(1)他对书做的功: W有=Gh=m书gh=8kg×10N/kg×4m=320J;(2)该中学生做的总功:W总=Gh=(m书+m人)gh=(8kg+56kg)×10N/kg×4m=2560J;他做功的效率。故本题答案:320 12.5%
三、实验探究题
16.(芜湖中考)在“探究有哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中,某小组利用图所示装置测得了四组数据,如下表所示。
(1)前3次实验中,第 次实验数据明显出现错误,应当删除。
(2)第4次实验中,有用功是 J,总功是 J,滑轮组的机械效率为 。
(3)根据以上信息,请判断:该小组设计这4次实验的目的是探究滑轮组的机械效率与 是否有关。
【解析】:(1)由图可知,物重由3段绳子承担,测力计移动的距离应是钩码上升高度的3倍,由此可判断第3次实验数据出现错误。
(2)第4次实验中,W有=Gh=3N×0.1m=0.3J,W总=FS=1.2N×0.3m=0.36J,机械效率
(3)表中不变的物理量是钩码重(测力计的示数),变化的量是物体上升的高度(测力计移动的距离),由控制变量法可知,这4次实验的目的是杯究滑轮组的机械效率与钩码上升的高度是否有关。
故本题答案:(1)3 (2)0.3 0.36 83.3% (3)钩码上升的高度
17.(潍坊中考)如图所示的是某同学做“探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时的装置,得到的实验数据如下表。
(1)此探究实验是采用了 的物理研究方法。
(2)请将上表中空格补充完整。
(3)请你根据表中的实验数据,得出要探究的实验结论。
结论一: 。
结论二: 。
【解析】:(1)控制变量
(2)0.756 0.9 84
(3)斜面的光滑程度相同时,斜面的倾斜角越大(小),机械效率越高(低)斜面的倾斜角相同时,斜面的表面越粗糙(光滑),机械效率越低(高)
四、综合应用题
18.(山东德州中考)如图所示的装置,绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处,人对绳的拉力FA为500N,货物在1min内匀速上升了5m。
(1)请在图甲上画出绳子的绕法。
(2)求滑轮组的机械效率。
(3)如果重物是600N,要把重物提升5m,求拉力做的功。
甲 乙
【解析】:
(1)绕法如图所示乙。
(2)滑轮组机械效率
(3)动滑轮重G动=2F1-G物=2×500N-800N=200N,F2=
拉力做功W=Fs=400N×5m×2=4000J。
19.(烟台中考)随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善。小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦)。
(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子能承受的最大拉力。
(2)小明爸爸观察了该装置后,他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(如图乙所示),可能会更省力一些。请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确。
(3)求两种方案的机械效率之比。
(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由。
【解析】:(1)F甲=(G物+G动)=,因为210N<250N,所以没有超过绳子能承受的最大拉力。
(2)绳子绕法如图丙所示。F乙=(G物+2G动)= ,因为165N<210N由此可知小明爸爸的想法是正确的。
(3)根据,可得,同理
所以有η1:η2=22:21
(4)由上述计算可知,小明的方案机械效率高,爸爸的方案较省力,但小明的方案比较安全。综合以上三个因素分析,小明的方案好。
20.(江苏南通中考)如图所示,工人师傅用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组,把重为500N的箱子匀速提升5m,动滑轮的质量为8kg,不计绳重和摩擦。
(1)在图中用笔画线代替细绳组装图甲滑轮组。
(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大?
(3)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?
甲 乙
【解析】:(1)要求用力向下拉,绳子起点从定滑轮开始,承担物重只需要2段绳子,滑轮组绕线如图乙所示。
(2)人对绳子的拉力F=(G箱+G动)= (500N+8kg×10N/kg)=290N。
(3)提升过程的有用功W有=Gh,总功W总=FS=F·2h,机械效率
故答案:(1)绕绳如图乙所示 (2)290 ?(3)86.2%
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