专题3 机械效率综合运算专练 同步课时训练作业 2021-2022学年苏科版物理九年级上册（word版含答案）

2021-2022年九年级（上）物理同步课时训练作业
专题3 机械效率综合运算专练
一、单选题
1．在建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组提升重物，已知动滑轮重为G0，物体A重为G，在匀速竖直提升的过程中，物体A上升的速度为v，忽略绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　）
A．绳端拉力为falseG B．滑轮组的机械效率为false
C．滑轮组的机械效率随v的增大而增大 D．滑轮组的机械效率随G的增大而减小
2．如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重800N的物体A，当他所用的拉力F=500N时，物体A在10s内匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，下列说法中正确的是（　　）
A．滑轮组的机械效率为85% B．动滑轮的重力为100N
C．拉力的功率为200W D．拉力所做的额外功是1000J
3．如图所示，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（　　）
A．false B．false C．false D．false
4．小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在1s内使物体A匀速上升5m。已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，不计绳子重力和绳子与滑轮摩擦，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．水平地面对小勇的支持力做功为6000J
B．小勇做的有用功为3000J
C．小勇拉力的功率为250W
D．此滑轮组的机械效率为false
5．物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用图示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率false与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（　　）
A．B．C．D．
二、填空题
6．小明用如图所示的滑轮组将重为400N的物体匀速提升了1m，拉动过程中小明对绳子的拉力F为250N，在此过程中有用功为______J，该滑轮组的机械效率为______。
7．某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重为600N，斜面的机械效率为90%，则瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为______N。
8．小明利用如图所示滑轮组，使重为 180N 的物体匀速直线运动了 2m，所用的拉力 F=40N，物体受到地面的滑动摩擦力为 60N．则此过程中，绳子自由端移动了______m、有用功是______J，滑轮组的机械效率为______。
9．某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重50N，斜面的机械效率为75%，则沿斜面所施加的拉力为______N。
10．如图，一个重为20N的物体在大小不变的力F作用下先后经过光滑水平面和粗糙斜面，其中AB和CD段距离均为s，物体在false和false段运动时，拉力false所做的功分别为W1和W2，则其大小关系是：W1______ W2。若物体在斜面上匀速通过距离s=20cm，所受拉力F为15N，斜面倾角为30false，则斜面CD段物体所受的摩擦力为______N，斜面CD段的机械效率是______%（结果保留一位小数）。
三、计算题
11．小明用如图所示滑轮组把重false的物体匀速提高false，所用时间为9s。
（1）若不计滑轮重、绳重及轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力大小false；
（2）求小明提升该物体的过程中，所做有用功的功率大小false；
（3）若动滑轮所受重力为false，不计绳重及轴与轴间物摩擦，求此过程中滑轮组的机械效率false。
12．工人师傅利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。不计摩擦和绳重，请完成下列问题：
（1）请画出滑轮组的绕线图；
（2）当重物重为G=160N时，绳中的拉力F=50N，求动滑轮组重是多少?滑轮组的机械效率为多少?
（3）如果工人的体重是500N，则该滑轮组的机械效率最大可达到多少?
13．某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N，g取10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求：
（1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石的体积是1.0×10-2m3，则每块大理石的重力是多少？
（2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是200N，则该升降机一次最多能匀速提升多重的大理石？
（3）某次提升中，升降机在1min内将货物匀速提升了15m，钢丝绳的拉力是2000N。则升降机的机械效率是多少？
14．如图所示，某同学用50N的拉力将一质量为12.0kg的正方体物块在10s内匀速提升2m，（不计绳重和摩擦）求：
（1）拉力做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）正方体物块的边长为0.3m，将该物块投入水中静止时，物块受到的浮力。
15．如图所示，工人用滑轮组在20s内匀速提起一个150N的物体，物体上升了10m，拉力F为100N，不计绳重与摩擦，求：
（1）工人做的有用功；
（2）动滑轮的重力 ；
（3）滑轮组的机械效率。
16．开福北金霞的长沙港是湖南重要的港口，滑轮组在港口机械设备中有广泛的应用，机械设备在设计制造过程中需要进行静态模拟实验，某科研室用实心实验物体进行静态模拟实验，如图所示，已知实验物体的质量为20kg，底面积为400cm2。当实验员用150N的力拉绳时，物体被匀速提升起来，忽略绳重及滑轮摩擦，求：
（1）实验物体没有被提拉时，对水平地面的压强；
（2）匀速提升物体时，滑轮组的机械效率。
17．用如图所示的滑轮组，将重为500N的重物匀速提高3m，所用的拉力为200N。不计绳重和滑轮组的摩擦。
（1）此过程中人通过滑轮组所做的总功是多少？机械效率是多少？
（2）求动滑轮的重。
（3）若小明用此滑轮组以0.1m/s的速度提升某重物，知此时机械效率为60%，求此时拉力的功率。
参考答案
1．B
【解析】A．绳端拉力为
false
故A错误；
B．滑轮组的机械效率为
false
故B正确；
C D．提高滑轮组的机械效率的方法有：增大重物的重力或者减小动滑轮的重力，滑轮组的机械效率不随v的改变而改变，故CD错误。
故选B。
2．C
【解析】A．滑轮组机械效率
false
故A不正确；
B．由
false
得，动滑轮重力
false
故B不正确；
C．拉力的功率
false
故C正确；
D．拉力做的额外功
false
故D不正确。
故选C。
3．A
【解析】斜面的机械效率为
false
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4．D
【解析】A．水平地面对小勇的支持力与小勇运动的方向是垂直的，支持力不做功，故A错误；
B．小勇做的有用功就是克服物体的重力做的功
W有=Gh=800N×5m=4000J
故B错误；
C．由图可知绳子承担重物的段数n为2，则小勇做的总功为
W总=Fs= Fnh=500N×2×5m=5000J
拉力的功率为
false
故C错误；
D．滑轮组的机械效率
false
故D正确。
故选D。
5．C
【解析】A．物重为G，动滑轮重力为G动，人对机械施加的力为F，动滑轮上绳子的段数为n。不计绳重和摩擦，整个过程只克服动滑轮重力做额外功。则机械效益
false
由以上关系式可知，MA与G不成正比，故A错误；
B．由A推导的关系式可知，物体重力G增大时，机械效益MA也随之增大，但随着物重G增大，MA应变化得越来越慢，故B错误；
CD．由false可知
false
滑轮组的机械效率
false
由以上关系式可知η与MA成正比，故C正确，D错误。
故选C。
6．400 80％
【解析】[1]用该滑轮组提升物体，做的有用功就是克服物体重力做的功，即
false
[2]分析图可知，该滑轮组动滑轮上有两段绳子承载物重，滑轮组的机械效率
false
7．40
【解析】已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重为600N，将瓷砖拉上窗台做的有用功
false
斜面的机械效率为90%，则做的总功
false
在这个过程中，克服瓷砖与斜木板上之间所受的摩擦力做的额外功
false
则瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为
false
8．4 120 75%
【解析】[1]由图可知，承重绳子段数n=2，绳子自由端移动距离
false
[2]有用功
false
[3]拉力F做的总功
false
机械效率
false
9．40
【解析】因为G=50N，h=3m，所以做的有用功
W有用=Gh=50Nfalse3m=150J
因为斜面的机械效率为75%，所以由公式false=false100%可得
W总=false100%false100%false200J
又因为W总=Fs，所以沿斜面所施加的拉力
Ffalse40N
10．＝ 5 66.7
【解析】[1]先后用的力大小相等，先后经过光滑水平面和粗糙斜面运动的距离也相同，根据W=Fs可知，拉力所做的功W1=W2；
[2]若物体在斜面上受到的拉力为15N，s=20cm，所以做的总功
W总falseFsfalse15Nfalse0.2mfalse3J
斜面倾角为30false，根据数学知识：直角三角形中30false角所对的直角边等于斜边的一半，可求得物体上升的高度为h=10cm，则有用功为
W有falseGhfalse
额外功
W额=W总-W有=3J-2J=1J
根据W额falsefs，得
ffalse5N
[3]机械效率
false
11．（1）300N；（2）100W；（3）96%
【解析】解：（1）不计滑轮重、绳重及轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力大小
false
（2）小明提升该物体的过程中，所做有用功
false
所做有用功的功率
false
（3）若动滑轮所受重力为false，不计绳重及轴与轴间物摩擦，滑轮组的机械效率
false
答：（1）若不计滑轮重、绳重及轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力大小false是300N；
（2）所做有用功的功率大小是100W；
（3）若动滑轮所受重力为false，不计绳重及轴与轴间物摩擦，此过程中滑轮组的机械效率是96%。
12．（1）；（2）40N，80%；（3）98%
【解析】解：（1）由图可知，绳子末端的拉力方向向下，逆着绕绳，发现绳子依次经过大的定滑轮、大动滑轮、小定滑轮、小动滑轮，最后在小定滑轮的挂钩上，可知绳子承担重物的段数n为4。连线方式如图所示
（2）当重物重为G=160N时，绳中的拉力F=50N，根据false可得动滑轮组重
false
不计摩擦和绳重，根据
false
可得滑轮组的机械效率
false
（3）工人的体重是500N，则绳子能承受的最大拉力
false
根据false可得提升的最大物重
false
故由
false
可知该滑轮组的机械效率最大可达到
false
答：（1）如解析中图所示；
（2）当重物重为G=160N时，绳中的拉力F=50N，动滑轮组重是40N，滑轮组的机械效率为80%；
（3）工人的体重是500N，则该滑轮组的机械效率最大可达到98%。
13．（1）280N；（2）320N；（3）93.3%
【解析】解：（1）每块大理石重
false
（2）由图可知，承担重物的绳子段数为3，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是200N时，则升降机提起一次货箱的总重
false
则该升降机一次最多能匀速提升的大理石重
false
（3）钢丝绳端移动的距离
false
把货物提升15 m拉力做的总功
false
货箱克服重力做的额外功
false
则有用功
false
则升降机的机械效率
false
答：（1）每块大理石的重力是280N；
（2）该升降机一次最多能匀速提升320N的大理石；
（3）则升降机的机械效率是93.3%。
14．（1）30W；（2）80%；（3）120N
【解析】解：（1）拉力做功的功率
false
（2）物块的重力
false
滑轮组的机械效率
false
（3）正方体物块的体积
false
正方体物块的密度
false
则物体在水中将处于漂浮状态，则物体受到的浮力
false
答：（1）拉力做功的功率为30W；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）物块受到的浮力为120N。
15．（1）1500 J；（2）50N；（3）75%
【解析】解：（1）使用滑轮组是为了将物体提升，所以克服物体重力做的功为有用功，所以工人做的有用功为
false
（2）由滑轮组图像可以看出，挂住动滑轮的绳子股数为2股，所以根据滑轮组省力分析可知
false
所以动滑轮重力为
false
（3）因为挂住动滑轮的绳子股数为2股，所以当物体上升10米时，绳子自由端移动距离为20米，拉力所做的功为总功，所以总功为
false
所以滑轮组的机械效率为
false
答：（1）工人做的有用功为1500J；
（2）动滑轮的重力为50N；
（3）滑轮组的机械效率为75%。
16．（1）5×103Pa （2）66.7%
【解析】解：（1）物体重力
G=mg=20kg×10N/kg=200N
物体对水平地面的压力
F压=G=200N
实验物体没有被提拉时，对地面的压强
false
（2）匀速提升物体时，工人做的有用功
W有=Gh
由图知道，n=2，绳端移动的距离
s=2h
工人拉力做的总功
W总=Fs
滑轮组的机械效率
false
答：（1）实验物体没有被提拉时，对水平地面的压强是5×103Pa；
（2）匀速提升物体时，滑轮组的机械效率是66.7%。
17．（1）1800J；83.3%；（2）100N；（3）25W
【解析】解：（1）观察图中的滑轮组，三条绳子托着动滑轮，重物匀速提高3m，那么绳子自由端移动的距离是
false
绳子自由端移动的距离是9m，所用的拉力为200N，拉力所做的功是总功，这个总功大小是
false
这个总功大小是1800J；滑轮组所做的有用功，是克服重物自身的重力所做的功，重物重为500N，匀速提高3m，这个有用功的大小是
false
这个有用功的大小是1500J；根据机械效率的公式，可知滑轮组机械效率的大小是
false
滑轮组机械效率的大小约是83.3%。
（2）由（1）解析可知，此过程中总功大小是1800J，有用功的大小是1500J，总功等于有用功和额外功之和，那么额外功的大小是
false
额外功是300J，不计绳重和滑轮组的摩擦，那么克服动滑轮自身的重力所做的功，就是额外功，可得到
false
解得false，动滑轮的重力是100N。
（3）若小明用此滑轮组以0.1m/s的速度提升某重物，匀速提升，三条绳子托着动滑轮，那么绳子自由端移动的速度是
false
绳子自由端移动的速度是0.3m/s；还可知道，绳子自由端的拉力
false
知此时机械效率为60%，根据机械效率的公式可知
false
false，那么可解得false，代入这式子
false
可解得
false
绳端的拉力可求出，而绳子自由端移动的速度是0.3m/s，速度不变，匀速运动，那么根据false可解得此时拉力的功率是
false
此时拉力的功率是25W。
答：（1）此过程中人通过滑轮组所做的总功是1800J；机械效率约是83.3%；
（2）动滑轮的重力是100N；
（3）若小明用此滑轮组以0.1m/s的速度提升某重物，知此时机械效率为60%，此时拉力的功率是25W。