12.4机械效率 课时练习（含解析）八年级下册物理人教版 (2024)

第PAGE"pagenumber"pagenumber页，共NUMPAGES"numberofpages"numberofpages页第PAGE"pagenumber"pagenumber页，共NUMPAGES"numberofpages"numberofpages页12.4机械效率课时练习一、填空题（本大题共5小题）1．如图所示，弹簧测力计的示数为N，钩码的总重为1N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直匀速向上移动的距离s为0.4m，此时杠杆的机械效率为。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若钩码被提升的高度相同，额外功与有用功的比值将(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，杠杆的机械效率将。2．斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为N；如果斜面不光滑，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为。利用斜面所做的额外功为J，物体受到斜面对它的摩擦力为N。3．用如图的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.5m（不计转轴O处的摩擦，钩码重不变），则此时杠杆的机械效率η为；若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η′，η′η（填“大于”、“小于”或“等于”）。4．用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功是J；它的电动机功率为3000W，此过程用时10s，起重机的机械效率为%；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变。5．如图所示，建筑工人用滑轮组匀速提升重物，已知物重，动滑轮重，不计绳重及摩擦，则拉力大小为．若重物匀速上升，则此过程中拉力做的功为，机械效率为．二、单选题（本大题共8小题）6．如图所示，甲、乙杠杆的质量和长度均相同，机械摩擦不计，分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比（）A．甲的大 B．乙的大 C．一样大 D．无法确定7．如图斜面长为2m、高为0.4m，现将重为20N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端﹐若拉力F为5N，则（）A．拉力所做的功为2J B．斜面的机械效率为80%C．物体受到的摩擦力为5N D．有用功为40J8．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度，若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为20N。在把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（）A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100JB．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功为300JC．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等D．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率9．工人用如图所示的甲、乙两种滑轮把同样一袋沙提升相同的高度，已知沙和袋总重为100N，滑轮重20N（绳重和摩擦力不计），则下列说法正确的是（）A．甲比乙更省力B．甲做的总功比乙的多C．甲做的有用功比乙的多D．甲的机械效率比乙的高10．利用图所示的滑轮组匀速提升一个重为2N的物体，绳子自由端的拉力F，2s内绳子自由端移动了0.6m。在这个过程中，下列说法中正确的是（）A．动滑轮受到的重力就是0.4N B．物体上升的速度为0.3m/sC．该滑轮组的额外功为0.12J D．该滑轮组的机械效率为55.6%11．下列物理数值最接近实际的是（）A．标准大气压强为1.013×108PaB．成人标准体重为600kgC．滑轮组的机械效率可以达100%D．人体最适宜的环境温度约为20℃12．小波用如图所示的滑轮组提升300N重物，在绳子自由端施加的拉力为125N，2s内重物匀速上升1m，不计绳重和轮、轴间摩擦。则下列判断中正确的是（

）A．拉力做功的功率为125W B．拉力所做的总功为250JC．动滑轮的重力为50N D．此过程滑轮组的机械效率为80%13．如右图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N．下列说法正确的是A．机械效率是80% B．有用功是1800JC．额外功是300J D．总功是2100J三、实验题（本大题共2小题）14．小明同学用如图所示的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，他首先测出木块重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动木块，调节斜面倾斜角度的大小多次测量，得到下表所示的数据：实验次数斜面倾角θ木块重G/N斜面高h/m斜面长s/m拉力F/N有用功W有/J总功W总/J机械效率η/%115°100.10.43.6230°100.20.4315°200.10.47.2（1）实验中，小明的拉力方向应与斜面，拉着木块做运动；（2）当斜面倾斜角为30度时，弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力F＝N；（3）分析表中数据可以得出结论：使用斜面力，但距离（选填“省”或“费”），使用机械（能/不能）省功；（4）通过对比实验的数据（选填实验次数），可以得出的探究结论是：其他条件相同时，斜面倾斜角度越大，斜面的机械效率越（选填“高”或“低”）；（5）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持不变，斜面的粗糙程度不变，只改变物重。通过对比实验的数据（选填实验次数），得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力。（有关/无关）15．在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中,某小组利用如图A所示装置测得了四组数据,如下表所示.(1)前三次实验中,第次实验数据明显出现错误,应当剔除.(2)第四次实验中,有用功是J,滑轮组的机械效率为．(3)根据以上信息,请判断:该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与是否有关.(4)小红在以上实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图B所示.①小红多使用一个滑轮,目的是为了；②当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率(填“相同”或“不相同”),理由是:．四、综合题（本大题共1小题）16．图甲为玩具“跳跳杆”及组成部件（相关信息见下表）．杆内的弹簧可以自由伸缩，人站上踏板后弹簧受拉伸长，随后收缩将人向上弹起，带动跳跳杆一起向上运动．由于重力作用，人和跳跳杆在到达最高处后会下落，杆着地后，人继续往下运动拉长弹簧，接着弹簧又收缩将人向上弹起，……所以人就和杆一起连续跳．（1）人站在踏板弹簧向下伸长的过程中，下列说法正确的是．A．人的重力势能减小

B．弹簧的弹性势能增大

C．人的机械能守恒（2）玩跳跳杆需要保持身体的平衡和动作的协调，这主要是（选填“大脑”、“小脑”或“脑干”）的功能．（3）如图乙，质量为60kg、双脚面积为0.04m2的同学在玩跳跳杆，当弹簧的长度为56cm时，踏板与他的双脚完全接触，此时弹簧的弹力通过踏板对脚的压强是多少（踏板的重力忽略不计，弹簧的长度与所受拉力关系如图丙）？．（4）上题中的同学在水平地面上连续跳了20次，杆每次上升的高度平均为0.2m，则弹簧克服杆本身重力做功J（假设杆始终竖直），从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该．五、计算题（本大题共2小题）17．如图所示，工人师傅用150N的拉力，以0.2m/s的速度匀速提升重为200N的物体。（不计绳重及摩擦）求：（1）求工人师傅拉力的功率；（2）求动滑轮的重；（3）若物重增大到400N，则滑轮组的机械效率是多少？18．如图1所示，某打捞船打捞水中重物，A是重为600N的动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的重物。如图2所示，体积为0.3m3的重物浸没在水中，此时钢丝绳拉力F的大小1000N。摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。求：（1）当重物底部位于水面下5m深处时，水对重物底部的压强是多少Pa？（2）物体浸没在水中时受到的浮力为多少？（3）物体的密度多大？（4）重物全部露出水面后再匀速上升了1m，此过程中滑轮组的机械效率是多少？

参考答案1．【答案】0.5；50%；减小；增大【详解】由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以示数是0.5N；在实验过程中，通过已知条件可知有用功：W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J，总功：W总＝Fs＝0.5N×0.4m＝0.2J，所以杠杆的机械效率：η＝W有W总×100%＝0.1J0.2J×100%＝50%；用杠杆提升钩码时，对钩码做的功为有用功，克服杠杆重力做的功为额外功，并且W有＋W额＝W总；设杠杆重心升高的距离为h杠，则有Gh＋G杠h杠＝Fs，将钩码的悬挂点从A移到B，G不变，h不变，G杠不变，杠杆重心升高的高度变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值减小；因为Gh＋G杠h杠变小，所以Fs也变小，根据：η＝2．【答案】1000；80%；1250；250【分析】【详解】[1]所做的有用功为W有＝Gh＝5000N×1m＝5000J若斜面光滑，则没有额外功，即推力做的功W总＝W有＝5000J推力的大小F＝＝1000N[2]如果斜面不光滑，推力为1250N，则推力的功为W总′＝Fs＝1250N×5m＝6250J斜面的机械效率η＝＝80%[3]额外功W额＝W总′﹣W有＝6250J﹣5000J＝1250J[4]根据W额＝fs可得摩擦力的大小f＝＝250N3．【答案】80%；大于【详解】[1]杠杆的机械效率[2]若将钩码移动到Q点，且仍匀速提升h的高度，则有用功不变，当不计转轴摩擦时，克服杠杆重力做功为额外功，由于杠杆重心移动的距离变小，额外功减小，由知，当有用功不变，额外功减小时，机械效率变大，所以η′大于η。4．【答案】1.2×104；40；大【详解】起重机对货物做的有用功W有＝Gh＝3000N×4m＝1.2×104J；电动机所做的总功W总＝Pt＝3000W×10s＝3×104J；起重机的机械效率η＝W有W总×100%＝1.2×1045．【答案】；；；【详解】(1)由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2，不计绳重及摩擦，所以拉力为：F＝(G+G动)＝×(270N+30N)＝150N；(2)绳子拉下的长度为：s＝2h＝2×1m＝2m，拉力做的功为：W＝Fs＝150N×2m＝300J；(3)机械效率：η＝＝90%6．【答案】B【详解】由图甲可知，动力臂是阻力臂的二倍，所以省力，而乙杠杆是等臂杠杆，不省力；当甲杠杆提升物体时，会提升杠杆，即对杠杆做额外功，机械效率低；乙杠杆支点在中间，杠杆两侧等重，即不需要对杠杆做额外功，不计摩擦时，机械效率100%，所以乙杠杆的机械效率更大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。7．【答案】B【分析】【详解】A．拉力做的总功W总=Fs=5N×2m=10J故A不符合题意；BD．有用功W有=Gh=20N×0.4m=8J斜面的机械效率故B符合题意，D不符合题意；C．物体克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=10J-8J=2J物体与斜面间的摩擦力故C不符合题意。故选B。8．【答案】A【详解】AB．甲、乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据可知两滑轮组所做的有用功相同，则故A正确，B错误；C．由图可知滑轮组绳子的有效股数，，动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，根据可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C错误；D．不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，即由于则两滑轮组的总功相同，即有用功相同，总功相同，根据可知，两滑轮组的机械效率相等；故D错误。故选A。9．【答案】D【详解】A．由图可知，甲滑轮是定滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力，为100N；乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则所以F甲＞F乙故A错误；BCD．把同样一袋沙提升相同的高度，由W有=Gh可知有用功是相同的，绳重和摩擦不计，甲做的总功等于有用功，乙做的总功等于有用功和克服动滑轮的重力做功之和，乙做的总功较多，由可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小，所以η甲＞η乙故BC错误，D正确。故选D。10．【答案】C【分析】【详解】A．没有说是否忽略摩擦，所以无法计算动滑轮自重，故A错误；B．有两股绳，物体上升距离物体上升的速度为故B错误；C．有用功W有=Gh=2N×0.3m=0.6J总功W总=Fs=1.2N×0.6m=0.72J额外功W额=W总-W有=0.72J-0.6J=0.12J故C正确；D．该滑轮组的机械效率为故D错误。故选C。11．【答案】D【详解】A．标准大气压强为1.013×103Pa，故A不符合题意；B．成人标准体重约为60kg，故B不符合题意；C．通过滑轮组做功，不可避免要做额外功，则它的机械效率不会达到100%，故C不符合题意；D．20摄氏度是人体最适宜的环境温度，故D符合题意。故选D。12．【答案】D【详解】AB．由图可知，3段绳子提升动滑轮，重物上升1米，绳子移动3米，拉力所做的总功为拉力功率为故AB错误；C．物重300N，绳子拉力125N，3段绳子提升动滑轮，则动滑轮的重力为故C错误；D．此过程滑轮组的机械效率为故D正确。故选D。13．【答案】B【详解】分析：已知物体的重力和升高的高度，根据公式可求有用功；已知物体上升的高度和动滑轮上绳子的段数以及拉力的大小，根据公式可求拉力做的总功；有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率．解答：有用功；故B正确；拉力做的总功为故D错误；，故C错误；动滑轮的机械效率故A错误．故选B．14．【答案】；平行；匀速直线；6；省；费；不能；1、2；高；斜面倾斜角度；1、3；无关【分析】【详解】（1）[1][2]测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做匀速直线运动，并读出弹簧测力计的示数。（2）[3]当斜面倾斜角为30度时，弹簧测力计的示数如图所示，分度值为0.2N，则此时拉力F=6N。（3）[4][5][6]由数据分析可知，使用斜面时，拉力小于重力，拉力移动的距离大于物体上升的高度，使用斜面费距离，三次实验的有用功和总功W有1=G1h1=10N×0.1m=1JW总1=F1s1=3.6N×0.4m=1.44JW有2=G2h2=10N×0.2m=2JW总2=F2s2=6N×0.4m=2.4JW有3=G3h3=20N×0.1m=2JW总3=F3s3=7.2N×0.4m=2.88J总功大于有用功，即使用斜面可以省力，但不可以省功。（4）[7][8]三次实验的机械效率由实验1和2可知，其他条件相同时，斜面倾斜角度越大，斜面的机械效率越高。（5）[9]探究斜面的机械效率与物重的关系，保持斜面的倾斜角度相同，只改变物重，探究斜面的机械效率与物重的关系。[10][11]比较1和3数据，对于同一斜面，物体的重力不同，斜面的机械效率相同，机械效率与所拉物体的重力无关。15．【答案】；3；0.3；83.3%；钩码上升的高度；改变力的方向；相同；若将物体提升相同的高度所做的有用功和额外功都相同【详解】（1）前三次实验中，1、2两次实验绳端移动距离都是物体上升高度的3倍，可知此滑轮组由3段绳子承担物重，而第三次绳端移动距离与钩码上升高度的关系错误，所以应当剔除．（2）第四次实验的钩码重G＝3N，钩码上升高度h＝10cm＝0.1m．所以有用功为：W有用＝Gh＝3N×0.1m＝0.3J；测力计示数即拉力为F＝1.2N，绳端移动距离为s＝30cm＝0.3m所以总功为：W总＝Fs＝1.2N×0.3m＝0.36J；所以机械效率为：η＝≈83.3%．（3）由表格中数据可以看出，在4次实验中钩码上升的高度不断发生变化，所以是探究滑轮组机械效率与钩码上升的高度是否有关．（4）①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变力的方向；②在忽略绳重及摩擦的前提下，滑轮组的机械效率与提升物体的重力和动滑轮的重力有关，因此当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时，机械效率是相同的．16．【答案】（1）AB；（2）小脑；（3）当弹簧长度56cmm时，弹簧的弹力F=800N，受力面积S=0.004m2×2＝0.008m2，P＝F/S="800N"/0.008m2=1×105Pa；（4）100；小一点（或轻一点）【详解】试题分析：（1）人站在踏板弹簧向下伸长的过程中，人的高度下降，人的重力势能与高度有关，高度越低重力势能越小，所以人的重力势能减小，A正确；弹簧的长度增加，弹簧的弹性势能与弹簧的伸长量有关，弹