12.3 机械效率 —2020-2021学年人教版八年级物理下册同步分层训练（含答案）

第3节　机械效率
知识点1　有用功、额外功和总功
1、有用功等于为了实现做功目的，不用任何机械而________做的功．
2、________和________的总和叫做总功．
知识点2　机械效率
3、________跟________的比值叫机械效率，机械效率总是________(填“小于”“等于”或“大于”)1.
4、甲、乙两种机械的机械效率分别是80%和65%，则下列说法正确的是(　　)
A．使用甲机械省力 B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多 D．乙机械的额外功在总功中占的比例大
知识点3　滑轮组机械效率的测量
5、测滑轮组的机械效率的实验中，依据的物理原理是__________．
6、做“测滑轮组的机械效率”实验，给你如下器材：铁架台、滑轮、天平、钟表、线、钩码．其中多余的器材是__________，缺少的器材是____________________________________________________．
7、影响动滑轮机械效率的主要因素有______________和______________．
8、我们需要的、对我们有用的功叫________，对于额外负担而不得不做的功叫________．要想提高机械效率，也就是要想办法减少________，增加________．
9、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是(　　)
A．对桶做的功是有用功 B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功 D．克服自身重力做的功是总功
10、利用某机械工作时，动力做的功是400 J，其中额外功是100 J，动力做的有用功是________J，机械效率是________。
11、如图所示，在测动滑轮机械效率的实验中，下列要求不正确的是(　　)
A．弹簧测力计必须先校零 B．弹簧测力计必须竖直向上拉
C．弹簧测力计必须在静止时读数 D．实验时装置旁的直尺(未画出)必须竖直放置
12、在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，林红同学用如图所示甲、乙两个相同的滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与(　　)
A．被提升物体的重力有关 B．动滑轮的重力有关
C．物体被提升的高度有关 D．承重绳子的股数有关
一、选择题
1、如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，物重大于滑轮重，不计摩擦及绳重。则下列说法正确的是(　　)
A．甲较省力，机械效率较低 B．乙较省力，机械效率较低
C．甲较省力，机械效率较高 D．乙较省力，机械效率较高
2、如图所示，使用滑轮组提升重物时，能够提高机械效率的方法是(　　)
A．改变绕绳的方式 B．增大物体被提升的高度
C．减小物体被提升的高度 D．增大被提升物体的重力
3、关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是(　　)
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．做功越少，功率越小，机械效率越小
C．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
D．机械效率越大，表明它做的功越多
4、如图中，使用滑轮组，力F水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s，所用的时间为t.此过程中(　　)
A．有用功为Gh B．总功为Fs
C．力F的功率 D．额外功F×3 s－Gh
5、如图所示，使用同一滑轮的甲、乙两种装置，匀速提升重均为10 N的A、B两物体，已知滑轮重1 N，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，则下列说法中正确的是(　　)
A．手的拉力F乙＝10 N
B．A物体受到的合力与B物体受到的合力相等
C．若A、B两物体都被提升0.5 m，则手的拉力F乙做的有用功比较多
D．若A、B两物体都被提升0.5 m，则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多
6、小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为3 N的物体匀速提高了0.5 m，已知绳子自由端的拉力F为2 N，则绳端移动的距离s及提起重物时滑轮组的机械效率是(　　)
A．s＝1.5 m，η＝50% B．s＝1.5 m，η＝80%
C．s＝1 m，η＝75% D．s＝1 m，η＝37.5%
7、用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是(　　)
A．弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动
B．测量机械效率的原理：η＝×100%
C．机械效率与动滑轮重力的大小有关
D．提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现
8、(宜昌)如图所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率说法正确的是(　　)
A．吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高
B．吊起相同货物，上升速度快机械效率高
C．每次吊起的货物越少，机械效率越高
D．货物升高的高度越高，机械效率越高
9、(常州)如图所示，斜面高2 m、长4 m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400 N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250 N，对此过程，下列结果中正确的是(　　)
A. 有用功为1 000 J
B. 总功为1 600 J
C. 额外功为200 J
D. 机械效率为60%
10、(福建)工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮＝9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为(　　)
A. 10% B. 45% C. 80% D. 90%
11、 (百色)如图所示，用相同滑轮装成的甲、乙两个滑轮组分别将同一个物体在相同时间内匀速提高相同高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是(　　)
A. F甲＝F乙
B. 甲、乙绳子自由端移动的速度相同
C. 甲、乙两个拉力的功率相同
D. 乙滑轮组的额外功多
12、(济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩擦力为9 N．下列选项正确的是(　　)
A. A是定滑轮，B是动滑轮
B. 拉力F做的功为5 J
C. 拉力F的功率为1.8 W
D. 滑轮组的机械效率为90%
二、填空题
1、(沈阳)如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦．若F1＝F2，则G1________G2；若G1＝G2，则它们的机械效率η1________η2.(填“＞”“＝”或“＜”)
2、如图所示是“测定滑轮组机械效率”的装置。实验过程中必须________竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高。林红同学做了3次实验，第3次实验弹簧测力计的示数如图所示，若钩码重3 N，则拉力的大小是________N，第3次实验的机械效率为________。
3、(怀化)如图所示，用滑轮组将重为100 N的物体匀速提升3 m，拉力F所做的总功为400 J，则在这个过程中拉力F做了______J的有用功，该滑轮组的机械效率是______ .
4、有一台水泵，功率为1.5 kW，机械效率为80%，则该水泵每分钟完成有用功____________ J，额外功____________ J，在1 min内能将______kg的水抽到离水面8 m高的水塔上．(g取10 N/kg)
5、(宁夏)如图所示，用滑轮组将重为400 N的物体匀速提升了1 m．已知拉力F为250 N，则提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是______.请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法：__________________．
6、 (吉林)如图所示，用滑轮组把300 N的重物匀速提升3 m，人所做的有用功是______ J；如果用该滑轮组提升400 N的重物，它的机械效率将______．
三、实验探究题
1、(南通)用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表．


(1)沿斜面拉动物体时，应使其做__________运动．
(2)根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为________%.由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，________越小，机械效率越大．
(3)第1次实验中，木块所受摩擦力为________N.
2、测定某滑轮组的机械效率时，得到下表中的两组数据：

(1)完成表格中空格．
(2)该实验采用的实验装置图是图中的______．(选填“甲”或“乙”)
(3)比较实验1、2可得：使用同一滑轮组，增大提升物体的重量，可以______ (选填“增大”或“减小”)滑轮组的机械效率．
(4)小李想到计算机械效率还可用η＝×100%，于是用弹簧测力计测得动滑轮重，代入上式计算后发现比实际测得的机械效率值大，原因是实际测量中还包含克服 __________________做的功．
四、计算题
1、如图所示，工人用滑轮组将重480 N的物体匀速提升1 m，所用的拉力为300 N，问：
(1)他做的有用功为多少？ (2)所做总功为多少？
(3)所做额外功为多少？ (4)该滑轮组的机械效率是多少？
2、如图所示是煤矿井运输煤的工具的装置示意图，坑道呈斜面形状，长约300 m，坑底与坑顶的高度差为30 m，坑顶有一台电动机可以拖动一辆重4×104 N的矿车以2 m/s的速度匀速上坡，若斜面的机械效率为80%，那么电动机的功率是多少？
3、(镇江)如图甲所示，装有0.01 m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2 m2.桶的质量忽略不计，g取10 N/kg.
(1)求桶中水的质量． (2)求这桶水对地面的压强．
(3)某同学用图乙所示的滑轮组将这桶水匀速提升2 m的过程中，所用拉力为40 N．求该滑轮组的机械效率．
1、(乌鲁木齐)为模拟盘山公路，现将连接了重1 N小球的细线穿入一根长1 m的细管，如图，将细管从竖直放置的圆柱体底部a点开始斜向上缠绕5圈后，恰好绕至顶部b点，相邻细管间的高度均为12 cm，在b点处通过细线用0.8 N的拉力(与管的轴线平行)将管口的小球从a点匀速拉至b点，则缠绕在圆柱体上的细管(模拟的盘山公路)的机械效率为(　　)
A．83.3% B．80% C．75% D．60%
2、质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼．已知工人在1 min内将货物匀速提高6 m，作用在钢绳的拉力为400 N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示(机械中摩擦和绳重均不计)．下列说法正确的是(　　)
A．作用在钢绳上的拉力的功率为400 W
B．动滑轮的重力为200 N
C．人对绳子的最大拉力为1 000 N
D．该滑轮组的最大机械效率为83.3%
3、(郴州)如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从底端拉到斜面顶端．F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是(　　)
A. P甲＞P乙、η甲＜η乙　　 B. P甲＜P乙、η甲＜η乙
C. P甲＜P乙、η甲＞η乙 D. P甲＞P乙、η甲＞η乙
4、 (北京改编)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示．已知物体的质量为450 g，所用动滑轮的质量为50 g，绳子自由端的拉力F为1.3 N．g取10 N/kg.在0～2 s的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A. 绳子自由端移动的速度为5.0 cm/s
B. 拉力F的功率为0.26 W
C. 有用功为0.5 J
D. 滑轮组的机械效率为90%
5、(多选)(营口)如图所示，A物体受到的重力是100 N，在拉力F的作用下，能以0.2 m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动．已知拉力F＝5 N，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是( 　　)
A．拉力F的功率是1 W
B．2 s内绳子自由端移动的距离是1.2 m
C．5 s内拉力F所做功的大小是15 J
D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是12 N
6、建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10 m高处．姜荣同学设计安装了如图所示的装置．装置中每个滑轮重100 N，工人利用该装置每次提升一块重900 N的建材，该工人拉绳子的速度是0.8 m/s，在施工过程中：
(1)该工人提升建材时的有用功的功率是多少？
(2)该装置的机械效率是多少？(不计绳重和摩擦)
7、电梯的简化模型如图甲所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过增大、不变和减小的过程，这一过程是通过改变拉力大小来实现的．某次重均为750 N的两个人在乘电梯上升过程中，电梯所受拉力F随上升高度h变化的图像如图乙所示，匀速阶段用时40 s．求在这个过程中：
　
(1)加速阶段拉力做的功． (2)匀速阶段拉力做功的功率．
(3)减速阶段电梯的机械效率．
第3节　机械效率
1．必须　
2.有用功　额外功　
3.有用功　总功　小于　
4.D
5．η＝　
6.天平、钟表　弹簧测力计、刻度尺　
7.动滑轮的重力　所提物体的重力　
8.有用功　额外功　额外功　有用功
9、B
10、300　75%
11、C
12、A
一、选择题
1、B 2、D 3、C 4、C 5、B 6、C 7、D 8、A 9、C 10、D 11、C 12、D
二、填空题
1、＜　＝　
2、匀速　1.2　83.3%
3、 300 ；75%
4、7.2×104； 1.8×104；900
5、 80% ； 增大物体的重力
6、900；变大
三、实验探究题
1、(1)匀速直线　(2)95.2　摩擦力
2、(1)80% (2) 甲 (3)增大 (4)摩擦力和绳重
四、计算题
1、（1）480 J　（2）600 J　（3）120 J　（4）80%
2、解：η＝×100%＝×100%，
所以W总＝＝＝1.5×106 J，
而t＝＝＝＝150 s，
所以P＝＝＝104 W.
3、解：(1)水的体积V＝0.01 m3，
由ρ＝可得水的质量：
m＝ρV＝1×103 kg/m3×0.01 m3＝10 kg.
(2)这桶水所受的重力：
G＝mg＝10 kg×10 N/kg＝100 N，桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：
F＝G＝100 N，
这桶水对地面的压强：
p＝＝＝500 Pa.
(3)由图知，承担物重的绳子股数n＝3，则滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%.
1、C 2、B 3、A 4、B 5、BCD
6、解：(1)提升建材时所做的有用功W有用＝Gh＝900 N×10 m＝9×103 J，建材上升速度v物＝＝＝0.4 m/s，所用时间t＝＝＝25 s，有用功功率P有用＝＝＝360 W.
(2)人的拉力F＝(G＋G动)＝×(900 N＋100 N)＝500 N，绳子自由端移动的距离s绳＝2h＝2×10 m＝20 m，人所做的总功W总＝Fs绳＝500 N×20 m＝1.0×104 J，机械效率η＝×100%＝×100%＝90%.
7、解：(1)根据题意可知加速阶段为0～4 m，在这个过程中拉力做功为W＝Fs＝2.5×104 N×4 m＝1×105 J.
(2)匀速阶段拉力做功为W匀＝F匀s匀＝2.0×104 N×40 m＝8×105 J，
由题可知匀速运动阶段用时40 s，拉力做功的功率为P＝＝＝2.0×104 W.
(3)减速阶段拉力做的总功为W总＝F减s减＝1.5×104 N×4 m＝6×104 J，
W有＝G人h＝750 N×4 m＝3 000 J，
则：η＝×100%＝×100%＝5%.