11.5机械效率习题 2021-2022学年苏科版物理九年级（含答案）

苏科版九年级上册第十一章五机械效率习题精练
一、单选题
关于机械效率的下列说法中，正确的是(????)
A. 使用机械越省力，机械效率越高
B. 机械做功越快，机械效率越高
C. 有用功相同、总功越大，机械效率越高
D. 额外功相同、有用功越大，机械效率越高
如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀、重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次让杠杆上升同样的高度，下列说法正确的是? (??? )
A. 重物在A点处做的有用功多，杠杆的机械效率高
B. 重物在A点和B点处杠杆的机械效率相等
C. 重物在B点处做的有用功多，杠杆的机械效率高
D. 重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高
关于功率与机械效率，下列说法正确的是(? ? )
A. 功率大的机械，机械效率一定高
B. 做功多的机械，机械效率一定高
C. 做相同的有用功，额外功少的机械效率高
D. 省力的机械，机械效率一定高
利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是(? ? ?)
A. 重力做的功是有用功 B. 拉力F?1做的功是额外功
C. 绳子自由端的拉力F做的功是总功 D. 该滑轮的机械效率可能等于100%
小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时，猜想I：可能与悬挂重物的位置有关；猜想Ⅱ：可能与物体的质量有关，为此设计了以下三个方案：①在A处悬挂质量不同的钩码，②在A、B两处悬挂质量不同的钩码，③在A、B两处悬挂质量相同的钩码。下列说法正确的是(????)
A. ①方案能探究猜想I B. ②方案能探究猜想I
C. ②方案能探究猜想II D. ③方案能探究猜想I
有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端．已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是(????)
A. η=G?fL×100％ B. η=G?(F?f)L×100％
C. η=G?(F+f)L×100％ D. η=G?G?+fL×100％
如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法错误的是(? ? )
A. 用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速
B. 斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率
C. 斜面的倾斜程度越大，斜面机械效率越低
D. 斜面的倾斜程度越小，沿斜面所用的拉力越小
如图，在测定动滑轮机械效率的实验中，下列要求错误的是(????)
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必须竖直放置
下列几种方法中，可以提高机械效率的是(????)
A. 有用功一定，增大额外功 B. 额外功一定，增大有用功
C. 有用功一定，增大总功 D. 总功一定，增大额外功
通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是(????)
A. 增加提升重物的重力 B. 改用质量小的定滑轮
C. 减小提升高度，减少做功 D. 改变绳子的绕法
二、填空题
如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18?N的物体缓慢升高0.1?m，拉力F=8?N，拉力移动的距离为0.25?m.拉力所做的功为??????????J，有用功为??????????J，杠杆的机械效率为??????????%.
如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA>GB，则η甲______η乙；若FA=FB，则GA______GB.(选填“>”、“<”或“=”)
如图所示，一根质地均匀的细木棒OC，OA=14OC，B为OC的中点．在C点用始终竖直向上的50?N的拉力将挂在A点的重为180?N的物体匀速提升0.1?m.提升该物体做的有用功是??????????J，总功是??????????J，木棒的机械效率是??????????(不计摩擦)．
如图所示，用滑轮组拉动重为70?N的物体A，在10?s内使物体A在水平方向上移动5?m，所用拉力F为20?N，地面对物体A的摩擦力为30?N，则物体A运动的速度是??????????m/s，滑轮组所做的有用功是??????????J，滑轮组的机械效率是??????????．
起重机将重6000?N的建材匀速提升了3?m，电动机做的功是3.6×104J，则起重机的机械效率是??????????；若只增加被提升的建材的重力，则起重机的效率??????????(填“变大”“变小”或“不变”)。
三、实验探究题
小明同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
(1)实验中，使用该杠杆提升钩码做功时，其额外功主要来源是__________________________________(写出一条即可)
(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，小明同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量得到下表所示的两组数据。
次数
钩码悬挂点
钩码总重
G/N
钩码移动距离?/m
拉力
F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
2
B点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
①请计算钩码挂在A点时杠杆的机械效率为__________；
②根据表中数据，不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的实验结论。请简要说明两条理由：
?? a.____________________________________；b.__________________________________。
小明同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想，斜面的机械效率跟：A斜面的倾斜程度有关；B.斜面的粗糙程度有关；C.物体受的重力有关。小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确，设计方案并进行了探究，下表反映了他的探究过程。(参看图7，表中①、③两次实验所用斜面是相同的，设物体在斜面上做匀速直线运动)
实验
次数
斜面
斜面粗糙程度
物重G/N
斜面高度?/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率?η(%)
①
37°
粗糙
2
0.6
1.7
1
1.2
1.7
②
37°
较光滑
2
0.6
1.4
1
1.2
86
③
45°
粗糙
2
0.7
1.8
1
1.4
1.8
78
(1)请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据。
(2)通过对比实验①、②数据，可验证猜想______?(填写字母)。
(3)通过对比实验①、③数据，可以得出的探究结论是：当斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率的值越______。
(4)若要验证猜想C，应控制斜面的倾斜程度和______不改变。
小红用如图甲所示的装置进行“测滑轮组机械效率”的实验(忽略绳重和摩擦)。
(1)实验中，应该在________时，读取测力计示数。(选填以下正确选项前的字母)
A.竖直匀速拉动? B.竖直加速拉动? C.静止? D.任意方向匀速拉动
(2)若重物以0.1?m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向上移动的速度为________m/s。
(3)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________。
(4)分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N。
(5)小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮再次做了实验，如图丙所示。小红多使用一个滑轮，目的是_________。(选填以下正确选项前的字母)
A.省力? B.省功? C.省距离? D.改变拉力的方向
(6)小红同学分别滑轮使用动重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时，甲、丙滑轮组的机械效率_________(选填“相同”或“不相同”)。
如图，小明同学在测量滑轮组机械效率实验的过程中，发现所使用的刻度尺示数模糊不清，但他仍然测出了该滑轮组匀速提升重物时的机械效率。其实验步骤如下：
①用弹簧测力计测出物重G；②按图示组装好滑轮组：③竖直向上匀速拉动弹簧测力计使物体上升，读出此时弹簧测力计示数的大小F。
(1)该滑轮组的机械效率η=______(用题中已知物理量的字母表示，绳子的股数要用具体的数字表示)。
(2)实验过程中，某同学为了实验操作方便，在弹簧测力计静止时读数，则这种操作方法测出的滑轮组机械效率的测量值将比其真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。
(3)为提高滑轮组的机械效率，可以减小轮与轴间的摩擦。若忽略上述摩擦，也不考虑绳重，下列方法中，还能提高滑轮组机械效率的是______(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
A.增加滑轮的个数B.减小动滑轮的重量C.减小钩码升高的高度??D.增大提升钩码的速度
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：机械效率是指有用功与总功之比，它反映了机械的性能，与机械是否省力、做功快慢无关，所以A、B错误；由公式η=W有用W总×100％和W总=W有用+W额外可知，有用功相同、总功越大，机械效率越低；额外功相同、有用功越大，机械效率越高，所以C错误，D正确。选D。
2.【答案】C
【解析】解：利用杠杆提升重物，有用功W有用=G物?，在A、B两点处提升的是同一个重物，每次杠杆上升同样的高度，而重物上升的高度?B>?A，在A、B两处做的有用功不相同，重物在A点处做的有用功少，故A选项错误。
由图可知：在A、B两处提升重物，每次让杠杆上升同样的高度，而杠杆重心上升的高度?'A=?'B，额外功：W额外=G?，W额外A=W额外B，故D错误；
在A、B两处人对重物提升的高度不同，做的有用功不相同，W有用A故选C。
3.【答案】C
【解析】解：功率大的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高；做功多的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高；做相同的有用功，额外功少的机械效率高；省力的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高．
4.【答案】C
【解析】解：水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重做额外功，绳子自由端的拉力F做总功；有用功小于总功，故机械效率总小于100%．
5.【答案】D
【解析】解：探究杠杆的机械效率与哪些因素有关时，若探究杠杆的机械效率与悬挂重物位置是否有关，需控制物体的质量不变，所挂位置发生变化，因此③方案能探究猜想I；
若探究杠杆的机械效率与物体质量是否有关，需控制所挂物体的位置不变，物体的质量发生变化，因此②方案不能探究猜想I。
故选：D。
6.【答案】D
【解析】解：斜面高为h，物重为G，W有用=G?，又斜面长为L，拉力为F，W总=FL，则η=W有用W总×100％=G?FL×100％，而物体与斜面的摩擦力为f，W额外=fL，W总=W有用+W额外=G?+fL，η=W有用W总×100％=G?G?+fL×100％．
7.【答案】C
8.【答案】C
【解析】略
9.【答案】B
【解析】解：A、因为总功等于有用功和额外功之和，所以有用功一定，增大额外功时，总功增大，因此有用功与总功的比值减小；故A错误。
B、额外功不变，增大有用功，总功变大，额外功与总功的比值减小，因此有用功与总功的比值将增大；故B正确。
C、有用功不变，总功增大，则有用功与总功的比值减小，故C错误。
D、因为总功等于有用功和额外功之和，所以总功一定，增大额外功，有用功将减小，因此有用功与总功的比值减小；故D错误。
故选：B。
10.【答案】A
【解析】解：
A、增加提升重物重力，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故A正确；
B、改用质量小的定滑轮，不能减少额外功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故B错误；
C、滑轮组的机械效率η=W有W总=G?Fs=G?Fn?=GnF，所以减少提升高度，减少做功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故C错误；
D、改变绕绳方式，对重物被拉升没有影响，即对有用功没影响；对动滑轮的拉升、动滑轮转动时的摩擦也没有影响，即不影响额外功，所以改变绕绳方式不影响机械效率，故D错误。
故选：A。
11.【答案】2?
1.8?
90
12.【答案】>? ；<
【解析】解：(1)不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，
则滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=G?(G+G动)?×100%=GG+G动×100%=11+G动G×100%，
因物体的重力G越大，1+G动G越小，11+G动G越大，且动滑轮的重力相等，
所以，GA>GB时，η甲>η乙；
(2)由图可知，n甲=2，n乙=3，
由F=1n(G+G动)可得，提升物体的重力：
G=nF?G动，
则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA故答案为：>；<
13.【答案】18
;20
;90%
14.【答案】0.5?
;150?
;75%
15.【答案】50%
;?变大
16.【答案】(1)克服杠杆自重(支点处的摩擦)；
(2)①71.4%；②a.两次应将钩码挂在杠杆上的同一位置处；b.仅凭一次实验得出的结论不可靠
17.【答案】B? 大? 粗糙程度
【解析】解：(1)在实验①中，斜面的机械效率为η=W有W总=1.2J1.7J=70.6%；
在实验②中，W总=Fs=1.4N×1m=1.4J；
(2)观察表格可知：斜面的倾斜程度相同(都是37°)，斜面的粗糙程度不同，斜面的机械效率也不同；根据控制变量法的思想，可看出实验①②是在研究斜面机械效率与粗糙长度的关系。
(3)对照实验①③可看出，当斜面的倾斜程度增大时(由37°增大到45°)，斜面的机械效率在增大；故的结论斜面的倾斜程度越大，机械效率越大；
(4)根据此实验的研究方法--控制变量法，在验证猜想C时，应控制斜面的倾斜程度和粗糙程度不变，只改变物体的重力。
故答案为：(1)70.6、1.4；(2)B；(3)大；(4)粗糙程度。
应用机械效率的计算公式和功的计算公式，可求出实验①的机械效率和实验②的总功；综合分析表格中的数据后，可看出实验的研究方向以及实验的结论；根据实验采用的方法--控制变量法可得到研究猜想C的实验方法。
此题考查了研究斜面机械效率的相关知识，还考查物理实验常采用的研究方法--控制变量法；结合表格提供的数据，再结合机械效率的计算方法，可完成此题。
18.【答案】(1)A?；(2)0.3；(3)低；(4)3?；(5)D；(6)相同。
【解析】(1)实验中，应该竖直匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速上升，并读出弹簧测力计示数，故A正确；
(2)由图甲可知，n=3，则弹簧测力计竖直向上移动的速度v绳=nv物=3×0.1?m/s=0.3?m/s；
(3)根据图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
(4)忽略绳重和摩擦，提升物体所做的功为有用功，提升物体和动滑轮所做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率η=W有用W总×100％=W有用W有用+W额外×100％=G物?(G物+G动)?×100％=G物G物+G动×100％，由图乙可知，G动=1?N，η=75%，则75％=G物G物+1N×100％，解得G物=3?N；
(5)由图丙可知，实验装置中多了一个定滑轮是为了改变拉力的方向，故选D；
(6)小红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，则克服动滑轮重做的功为额外功，额外功相同，做的有用功相同，因此总功相同，由η=W有用W总×100％可知，甲、丙滑轮组的机械效率相同。
19.【答案】(1)G3F×100%；(2)偏大；(3)B
【解析】
【分析】
本题测量滑轮组机械效率实验，考查实验原理、误差分析和提高机械效率的方法。
(1)图中绳子的有效股数为3，s=3?，根据得出滑轮组的机械效率：
(2)实验过程中，某同学为了实验操作方便，在弹簧测力计静止时读数，则测力计没有测量出机械之间的摩擦，故测量的拉力偏小，根据分析；
(3)若忽略上述摩擦，也不考虑绳重，额外功的来源为克服动滑轮重做的功，
由分析。
【解答】
(1)图中绳子的有效股数为3，则滑轮组的机械效率：
；
(2)实验过程中，某同学为了实验操作方便，在弹簧测力计静止时读数，则测力计没有测量出机械之间的摩擦，故测量的拉力偏小，导致总功偏小，根据η=W有W总×100%可知，这种操作方法测出的滑轮组机械效率的测量值将比其真实值偏大；
(3)为提高滑轮组的机械效率，可以减小轮与轴间的摩擦。若忽略上述摩擦，也不考虑绳重，额外功的来源为克服动滑轮重做的功，
则；
由上式知，若提升物体的重力G一定：
A.若增加定滑轮的个数，对机械效率没有影响；若增加动滑轮的个数，动滑轮的总重力增大，机械效率变小；A错误；
B.减小动滑轮的重量，可增大机械效率，B正确；
CD.机械效率与钩码升高的高度和提升钩码的速度均无关，CD错误。
故还能提高滑轮组机械效率的是B。
故答案为：(1)G3F×100%；(2)偏大；(3)B。