苏科版物理九年级全册11.5机械效率素养提升练含解析

第第页苏科版物理九年级全册11.5机械效率素养提升练（含解析）第十一章简单机械和功

五、机械效率

基础过关全练

知识点1有用功、额外功、总功

1.(2022陕西西安汇知中学月考)清晨,清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者,若某位师傅不小心把水桶掉进了水里,捞上水桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中,下列关于做功的说法中正确的是()

A.对水所做的功是有用功

B.对水桶所做的功是总功

C.对水所做的功是总功

D.对水桶所做的功是有用功

2.如图所示,人向下拉绳提升重物。已知物体重400N,动滑轮重60N,不计绳重及摩擦,将重物匀速提升0.5m,人施加的拉力为N,绳子自由端移动的距离为m,人所做的有用功为J,总功为J,额外功为J。

知识点2机械效率

3.(2022江苏扬州中考)在测量滑轮组机械效率的活动中,装置如图所示,欲使所测机械效率提高,下列措施可行的是()

A.转轴加润滑油B.增加提升高度

C.增大提升速度D.减小物体质量

4.(2022江苏南京秦淮外国语学校期中)在某场馆建设中,采用了如图所示的装置提升重物,当工人师傅们用800N的拉力F向下拉绳时,重1200N的重物匀速上升了5m,下列说法中不正确的是()

A.绕在动滑轮上每股绳的拉力为600N

B.拉力F做功为8×103J

C.滑轮组的机械效率为75%

D.动滑轮的重可能为380N

5.【中华优秀传统文化】【新独家原创】如图所示是一项称为跳板的杂技表演。可以将它看作杠杆,支点在跳板的上都,此时跳板右端距离地面1m,当质量为80kg的甲表演者从距离跳板右端2m高的位置由静止落到跳板的右端时,这时会将质量为40kg的乙表演者弹起5m,恰好落在另一位表演者肩上扛的杆的座椅上。在这个过程中,总功为J,额外功为J,跳板的机械效率为。(g=10N/kg)

6.(2023江苏苏州立达中学期中)如图,塔式起重机的滑轮组将重为1.2×104N的重物在5s内匀速吊起2m,滑轮组的机械效率为80%。求:

(1)提升重物做的有用功;

(2)绳端的拉力F;

(3)拉力的功率。

能力提升全练

7.(2022甘肃兰州中考,8,★★☆)如图所示,斜面长10m,高4m。用平行于斜面F=50N的拉力,将重100N的物体,从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中,下列说法正确的是()

A.利用此装置既可以省力,也可以省功

B.物体受到的摩擦力为50N

C.对物体所做的有用功为500J

D.该斜面的机械效率为80%

8.(2022四川达州中考,6,★★☆)如图所示,小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体,A物体5s内移动了100cm,且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N,已知滑轮组的机械效率为80%,则下列说法错误的是()

A.拉力F大小为4N

B.绳子自由端移动的速度为0.6m/s

C.拉力F做功的功率为3W

D.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J

9.(2023江苏南通中考,10,★★★)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η与机械效益MA的关系图线中,可能正确的是()

ABCD

10.(2022江苏盐城中考,17改编,★★☆)在“再探动滑轮”的实验中,小明用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在它下面重为3N的钩码缓缓上升0.2m,钩码上升的时间为4s。绳受到的拉力为2N,此过程中钩码上升的速度为m/s,拉力的功率为W,动滑轮的机械效率为。

11.(2022江苏南通中考,22,★★☆)用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重,每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重,实验数据如表。

次数G物/NG动/NF/Nη

16.00.32.290.9%

26.01.0

36.01.92.969.0%

46.03.23.458.8%

(1)每次实验绳端移动距离为cm;

(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙,读数为N,第2次实验滑轮组的机械效率为%。分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重滑轮组的机械效率越;

(3)实验中若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将;

(4)本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例(选填“变大”“变小”或“不变”)。

12.(2022江苏镇江中考,28改编,★★☆)如图所示,用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m,动滑轮的机械效率为90%。不计绳重及滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩擦,求:

(1)上述过程中的有用功W有。

(2)上述过程中拉力所做的功WF。

(3)动滑轮所受的重力G动。

素养探究全练

13.【科学探究】小明、小红和小华在学习完机械效率后,他们无意中发现重建的“红星桥”的引桥倾斜程度比“蓉湖大桥”的倾斜程度更小。关于这一现象,结合所学知识他们提出了自己的猜想。

猜想一:引桥倾斜程度较小是为了增大斜面的机械效率;

猜想二:引桥的倾斜程度较小是为了更省力,但无法增大机械效率;

猜想三:斜面的机械效率还与提升物体的重力有关。

为了验证自己的猜想,他们用木板搭成了如图所示的装置,并以倾角α的大小表示斜面的倾斜程度,进行了实验探究,记录数据如表:

次数斜面倾角α物重G/N斜面高度H/m拉力F/N斜面长度L/m机械效率η

130°60.65.01.260%

230°30.62.51.260%

342°30.82.61.2

(1)分析表中的数据发现:物重相同时,斜面倾角越小,越;

(2)第3次实验中斜面的机械效率η=;

(3)比较两次实验数据可以验证猜想三是(选填“正确”或“错误”)的;对比2、3两次实验数据,可以初步得出斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系:。

答案全解全析

基础过关全练

1.D师傅不小心把水桶掉进水里,目的是把水桶提上来,所以对水桶做的功为有用功。

2.230120023030

解析由图知,n=2,不计绳重及摩擦,人施加的拉力F=(G+G动)=×(400N+60N)=230N;

绳子自由端移动的距离s=nh=2×0.5m=1m;

人所做的有用功W有=Gh=400N×0.5m=200J;

总功W总=Fs=230N×1m=230J;

不计绳重及摩擦,额外功为克服动滑轮自重做的功W额=G动h=60N×0.5m=30J。

3.A转轴加润滑油,可以减小滑轮与轴之间的摩擦力,从而减小额外功占总功的比例,机械效率变高,故A正确;增加提升高度,根据η=可知机械效率不受影响,故B错误;根据η=可知,增大提升物体的速度不影响滑轮组的机械效率,故C错误;根据机械效率η=可知,在动滑轮重一定时,被提升物体的重力越小,机械效率越低,故D错误。

4.A绳子末端的拉力F为800N,同一根绳子上的拉力相同,则绕在动滑轮上每股绳的拉力都为800N,故A符合题意;由图知,滑轮组绳子的有效股数n=2,拉力端移动的距离s=nh=2×5m=10m,拉力F做功W总=Fs=800N×10m=8×103J,故B不符合题意;拉力做的有用功W有=Gh=1200N×5m=6×103J,滑轮组的机械效率η=×100%=75%,故C不符合题意;拉力做的额外功W额=W总-W有=8×103J-6×103J=2×103J,若不计摩擦和绳重,由W额=G动h可得,动滑轮的重力G动==400N,而题目中未说明不计摩擦和绳重,则克服动滑轮的重力做的额外功应该小于2×103J,故动滑轮的重力应小于400N,可能为380N,故D不符合题意。

5.240040083%

解析甲表演者做的总功W总=G1h1=m1gh1=80kg×10N/kg×(2m+1m)=2400J;对乙表演者做的有用功W有用=G2h2=m2gh2=40kg×10N/kg×5m=2000J;额外功W额外=W总-W有用=2400J-2000J=400J;跳板的机械效率η=≈83%。

6.解析(1)提升重物做的有用功W有用=Gh=1.2×104N×2m=2.4×104J;(2)由η=可得,拉力做的总功W总==3×104J,由图知,滑轮组绳子有效股数n=3,则绳端移动距离s=nh=3×2m=6m,由W=Fs可得,绳端拉力F==5×103N;(3)拉力的功率P==6000W。

能力提升全练

7.D此装置为斜面,可以省力,根据功的原理可知,使用任何机械都不省功,故A错误;有用功W有用=Gh=100N×4m=400J,故C错误;总功W总=Fs=50N×10m=500J,机械效率η==80%,故D正确;额外功W额外=W总-W有用=500J-400J=100J,物体受到的摩擦力f==10N,故B错误。

8.A由图可知n=3,由η=可知,绳子自由端的拉力F==5N,故A错误;物体移动的距离s物=100cm=1m,绳子自由端移动的距离s=ns物=3×1m=3m,则绳子自由端移动的速度v==0.6m/s,故B正确;拉力做的总功W总=Fs=5N×3m=15J,拉力做功的功率P==3W,故C正确;有用功W有=fs物=12N×1m=12J,额外功W额=W总-W有=15J-12J=3J,故D正确。

9.C由题知MA=,n=3,不计绳重和摩擦,则F=(G+G动),则MA=,可知,随着G的增大,MA增大,但逐渐趋于零,所以MA逐渐趋于不变,故MA与G的关系图线是一条向MA轴凸的曲线,A、B错误;MA=,不计绳重和摩擦,η=,则,即η与MA是成正比的,故C正确,D错误。

10.0.050.275%

解析钩码上升的速度v==0.5m/s;拉力的功率P==0.2W;动滑轮的机械效率η==75%。

11.(1)30(2)2.580低(3)不变(4)变小

解析(1)从图中可知n=3,每次实验绳端移动距离s=nh=3×10cm=30cm=0.3m;(2)弹簧测力计的分度值为0.1N,读数为2.5N,第2次实验滑轮组的机械效率η==80%;分析数据可知:在物重不变的情况下,从实验1至实验4,动滑轮的重力逐渐变大,滑轮组的机械效率逐渐变低,故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低;(3)实验中若仅增大绳端移动的距离,根据η=可知滑轮组的机械效率将不变;(4)四次实验中,物体上升的高度h=10cm=0.1m,有用功W有用=Gh=6.0N×0.1m=0.6J,第1次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功W动1=G动1h=0.3N×0.1m=0.03J,总功W总1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J,摩擦引起的额外功W摩1=W总1-W有用-W动1=0.66J-0.6J-0.03J=0.03J,摩擦引起的额外功占总额外功的比例=50%……第4次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功W动4=G动4h=3.2N×0.1m=0.32J,总功W总4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J,摩擦引起的额外功W摩4=W总4-W有用-W动4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J,摩擦引起的额外功占总额外功的比例≈24%;本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。

12.解析(1)上述过程中的有用功W有=Gh=90N×1m=90J;(2)由η==100J;(3)由图知,绳子的有效股数n=2,则s=nh=2×1m=2m,由W=Fs得,绳端的拉力F==50N,不计绳重及滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力G动=nF-G=2×50N-90N=10N。

素养探究全练

13.(1)省力(2)77%(3)1、2错误斜面的倾斜程度越大,机械效率越高

解析(1)由表中第2、3次实验数据可知,物