2019-2020学年八年级物理下册 9.5 探究—使用机械是否省功练习（含解析）（新版）北师大版

9.5探究使用机械是否省功一、选择题1.关于机械效率的说法中正确的是（）。a越省力的机械，效率越高；b做有用功越多的机械，效率越高；c做相同的功，额外功的值越小，则机械效率一定越高；d做功越快的机械，机械效率越高【答案】c。【解析】a、机械效率与省力情况无关，定滑轮不省力，但它的机械效率比动滑轮要高，该选项说法不正确。b、有用功越多的机械效率不一定高，机械效率是有用功在总功中所占的比例，该选项说法不正确。c、做相同的功，额外功的值越小，额外功占的比值越小，效率越高，该选项说法正确。d、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，该选项说法不正确。故选c。2.小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为1、2。下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（）。af1f2，1=2 bf1f2，12 cf1f2，1=2 df1f2，12【答案】a。【解析】因为忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3。所以，两图所用拉力：，因为滑轮相同，提升的物体重相同，所以f1f2；因为两图将同一物体匀速提高相同的高度，所以做的有用功w有相同；因为忽略绳重及摩擦，所做的额外功w额=g轮h，额外功w额相同，又因为w总=w有+w额，所以总功相同，由，所以两图的机械效率相同，即1=2。故选a。3.（2017德州）如图所示的滑轮组中，动滑轮重1n，小强用6n的拉力f通过该滑轮组匀速拉起重10n的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（）。a0.4j、83.3% b0.8j、91.7% c0.8j、83.3% d0.4j、91.7%【答案】c。【解析】（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=20.4m=0.8m，w总=fs=6n0.8=4.8j，w有用=gh=10n0.4m=4j，w额=w总w有用=4.8j4j=0.8j；（2）滑轮组的机械效率：。4.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（）。a甲图省力，机械效率甲图大；b甲图省力，机械效率一样大；c乙图省力，机械效率乙图大；d乙图省力，机械效率一样大【答案】b。【解析】（1）分析左图滑轮组的结构，得出承担物重的绳子股数n=3，则拉力端移动的距离s=3h，因摩擦力可以忽略不计，根据求拉力的大小；利用求机械效率大小；（2）同理，求出右图的拉力和机械效率，通过比较得出答案。（1） 分析左图可知，n=3，则s=3h，因为摩擦力可以忽略不计，所以，。（2）分析右图可知，n=2，则s=2h，因为摩擦力可以忽略不计，所以，由此可知：f1f2，1=2，所以甲图省力，机械效率一样大。5.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）。a绳子受的拉力f1和f2大小相等，滑轮组的机械效率相同；b绳子受的拉力f1和f2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；c绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；d绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等【答案】c。【解析】由图可知，甲滑轮组n=2，乙滑轮组n=3，；货物重相同，故，；甲图中，绳子自由端移动的距离是物体升高h的2倍，乙图中，绳子自由端移动的距离是物体升高h的3倍，所以，两个力对物体做功相同（忽略绳重及摩擦）。所以，正确答案是c。6.如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为w1，机械效率为1；用乙滑轮所做的总功为w2，机械效率为2。若不计绳重与摩擦，则（）。aw1=w2，1=2 bw1=w2，12 cw1w2，12 dw1w2，12【答案】c。【解析】根据总功等于有用功加上额外功，由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，可以比较出两种情况的总功大小；再根据两种情况的有用功相同，利用即可比较出二者机械效率的大小。因为小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高；因为乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。即w1w2，12，所以c选项正确。二、填空题7.滑轮组将重500n物体，举高80cm的过程中，机械效率为80%，则此过程中有用功为j；额外功为j。若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重n；当提升重物为400n时，滑轮组的机械效率为。【答案】400、100、125、76.2%。【解析】w有用1=g1h=500n0.8m=400j，;w额=w总1-w有用1=500j-400j=100j，；w有用2=g2h=400n0.8m=320j，w总2=w有用2+w额=320j+100j=420j，。故答案为：400、100、125、76.2%。8.如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用f1、f2匀速提升重力为ga、gb的a、b两物体，不计绳重和摩擦。若gagb，则甲乙；若fa=fb，则gagb。（选填“”、“”或“=”）【答案】、。【解析】（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：因物体的重力g越大，越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，gagb时，甲乙；（2）由图可知，n甲=2，n乙=3，由f=（g+g动）可得，提升物体的重力：g=nfg动，则fa=fb时，提升物体的重力关系为gagb。9.某人将一物体用f=40n的推力匀速将一个重200 n的物体推上高h=1m、长s=6m的斜面，则此人对物体做的总功为j，额外功为_j，斜面的机械效率_，斜面和物体间的摩擦力是_n。【答案】240；40；6.67；83.3%。【解析】（1）推力做功：w总=fs=40n6m=240j，克服物体的重力做的功：w有用=gh=200n1m=200j。（2）克服摩擦力做功：w额=w总-w有用=240j-200j=40j。（3）所以w额=fs，故，摩擦力。（4）机械效率：。故答案为：240；40；6.67；83.3%。三、计算题10.利用如图所示的滑轮组，用f=1000n的力拉绳子自由端，货物a以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：（1）货物a在10 s内移动的距离；（2）这个过程中拉力f的功率；（3）水平地面对货物a的摩擦力大小。【解析】（1）根据v=可知货物a在10 s内移动的距离：sa=vat=0.1m/s10s=1m；（2）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数：n=2，绳子自由端移动的速度：v绳=nva=20.1m/s=0.2m/s，拉力的功率：；（3）由=得摩擦力：f=nf=275%1000n=1500n。答：（1）货物a在10 s内移动的距离为1m；（2）这个过程中拉力f的功率200w；（3）水平地面对货物a的摩擦力大小1500n。11.小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在f=50n的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。求：（1）货箱的重力是多少？（2）拉力f的功率是多少？（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑轮组的机械效率是多少？【解析】（1）货箱所受重力：g=mg=60kg10n/kg=600n。（2）滑轮组n值为3，绳子自由端移动速度：v绳=3v=30.1m/s=0.3m/s，拉力的功率是p=fv绳=50n0.3m/s=15w。（3）f=0.2g=0.2600n=120n；由v=得，货箱移动距离：s=vt=0.1m/s160s=6m，克服摩擦做功：w有=fs=120n6m=720j。（4）1min内绳子自由端移动距离：s绳=3s=36m=18m，w总=fs绳=50n18m=900j，=100%=100%=80%。答：（1）货箱所受重力为600n；（2）拉力f做功的功率是15w；（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是720j；（4）该滑轮组的机械效率是80%。一、选择题1.（2019海南）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为g的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为f。以下说法正确的是（）。a拉力f的功率为； b额外功为（2f-g）hc滑轮组的机械效率为；d滑轮组的机械效率随h的增大而增大【答案】ab。【解析】a、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，绳端移动的距离s=nh=2h，拉力f做的功：w总=fs=2fh，则拉力f的功率：，故a正确；b、拉力做的有用功：w有=gh，则额外功：w额=w总-w有=2fh-gh=（2f-g）h，故b正确；c、滑轮组的机械效率：，故c错误；d、根据可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，故d错误。故选ab。2.（2019黔南州中考二模）分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在10s内将重为40n的物体g匀速提升1m，每个滑轮的重均为20n，不计绳重及摩擦，下列有关说法正确的是（）。a. 甲和乙两滑轮组所做有用功相等；b. 甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率；c. f甲小于f乙；d. f甲做功的功率小于f乙做功的功率【答案】a。【解析】a、使用甲、乙两个滑轮组，目的都是将重为40n的物体g匀速提升1m，则做的有用功均为：w有用=gh=40n1m=40j；故a正确；b、不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率=，由题知物重相同、动滑轮重也相同，所以甲滑轮组的效率等于乙滑轮组的效率，故b错误；c、使用甲滑轮组时，n=2，所以施加的拉力为f甲=（g物+g轮）=（40n+20n）=30n，使用乙滑轮组时，n=3，所以施加的拉力为f乙=（g物+g轮）=（40n+20n）=20n。则f甲大于f乙，故c错误；d、使用甲滑轮组时，绳端移动的距离为s甲=21m=2m，拉力做的功为w甲总=f甲s甲=30n2m=60j；使用乙滑轮组时，绳端移动的距离为s乙=31m=3m，拉力做的功为w乙总=f乙s乙=20n3m=60j。由于f甲做功的功等于f乙做功，时间相同，由p=可知，f甲做功的功率等于f乙做功的功率，故d错误。故选：a。3.（2019濮阳市中考二模）如图所示，用相同的滑轮分别组成甲、乙两个滑轮组，分别把重为g1、g2的重物以相同的速度v匀速提升相同的高度h=2m。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）。a. 若g1=g2，f1做功的功率大于f2做功的功率；b. 若g1=g2，两滑轮组的机械效率相同；c. 若g1g2，两滑轮组的机械效率相同；d. 若g1=240n，甲的机械效率为80%，则f1做的功是600j【答案】bd。【解析】a、由图知，甲图中由3股绳子承担物重，乙图中由2股绳子承担物重，则绳端的拉力：f1=（g+g动滑轮），f2=（g+g动滑轮），绳端移动的速度：v1=3v，v2=2v，同一动滑轮的重力相同，根据p=fv知，若g1=g2，f1做功的功率等于f2做功的功率，故a错误；b、若不计绳重及摩擦，则额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，即w额外=g动滑轮h，有用功：w有用=g物h，总功：w总=w额外+w有用=g动滑轮h+g物h，则机械效率：=-，由题意，滑轮相同，把重力为g1、g2的重物匀速提升相同的高度，g1=g2，由式可知，两滑轮组的机械效率相同，故b正确；c、将式分子分母同除以g物可得：=-，由可知，在动滑轮自重相同时，滑轮组的机械效率随物体重的增加而增大，因g1g2，所以甲图中滑轮组机械效率高于乙图中的机械效率，故c错误。d、若g1=240n，则有用功：w有1=gh1=240n2m=480j，此时甲的机械效率为80%，根据=可得，f1做的功即总功：w总1=600j，故d正确；故选bd。4.（2019河北）如图所示，重为g的物体在拉力f的作用下，以v的速度匀速运动了s，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一，不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是（）。a使用该滑轮组一定省力；b拉力的功率为2fv；c额外功为（2nfg）s；d滑轮组的机械效率为【答案】bc。【解析】a、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n2，由于不计绳重、轮与轴间的摩擦，所以，绳端的拉力f（f+g动），由于f与g动的大小关系未知，所以无法比较f与f的大小关系，则使用该滑轮组不一定省力，故a错误；b、绳端移动的速度v绳nv2v，则拉力的功率：pfv绳2fv，故b正确；c、由题意可知，物体运动时受到的摩擦阻力fg，克服摩擦阻力做的功为有用功，则：w有fsgs，绳端移动的距离：s绳ns2s，拉力f做的总功：w总fs绳2fs，则额外功：w额w总w有2fsgs（2nfg）s，故c正确；d、滑轮组的机械效率：，故d错误。故选bc。5.（2017益阳）如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为f1和f2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）。下列说法正确的是（）。a拉力f1小于拉力f2；b甲、乙两滑轮组的机械效率相同；c甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械；d甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等【答案】b。【解析】不计绳重及摩擦，因为拉力，n1=2，n2=3，所以绳端的拉力为：，所以，故a正确。因为滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，所以利用滑轮组做的有用功相同，额外功相同，总功相同；因为，所以机械效率相同，故b正确。使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故c错误。因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，则s1s2，故d错误；故应选b。二、填空题6.（2017烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为，若实际用力为500n，斜面的机械效率为，重物受到的摩擦力为。（g取10n/kg）【答案】（1）人做有用功为1200j；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100n。【解析】（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：w有=gh=mgh=120kg10n/kg1m=1200j；fs=mgh=1200j，解得：；（2）人所做的总功：w总=fs=500n3m=1500j，斜面的机械效率：；（3）w总=w有+w额，即：fs=gh+fs，所以；答案为：（1）人做有用功为1200j；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100n。7.（2019达州）救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力f大小为2.5103n时，小车a恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车a的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g10nkg）在小车a由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为j，整个装置的机械效率为，小车a与斜面间的摩擦力大小为n。【答案】2104；80%；1103。【解析】（1）小车质量m1t1000kg，其重力gmg1000kg10n/kg1104n，钢绳做的有用功：w有用gh1104n2m2104j，（2）不计车长、拉力端移动距离s2l25m10m，拉力做的总功：w总fs2.5103n10m2.5104j，整个装置的机械效率：100%80%；（3）不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，克服小车a与斜面间的摩擦做的功为额外功，w额w总w有用2.5104j2104j5103j，由w额fl可得摩擦力：f1103n。故答案为：2104