第3节 机械效率-【追梦之旅·初中物理铺路卷】2023-2024学年八年级下册物理（人教版 河南专版）

— 97 — — 98 — — 99 — 第 3 节　 机械效率 考点 1　 有用功和额外功 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　1. (5 分)村民们用水桶从水井提水过程中,对　 　 　 　 做的功是有用功,对　 　 　 　 做的功是额外功,对　 　 　 　 　 　 　 　 做的功是总功。 有时水桶不小心掉 到水井里,需要从水井里把桶捞起,在此过程中,对　 　 　 　 做的功是有用功,对　 　 　 　 做的功是额外功,对　 　 　 　 做的功是总功。 2. (2 分)(许昌期末)质量为 0. 5 kg 的塑料桶装满水后总质量为 10 kg,小明将其从地面匀速搬到高度为 1 m 的桌面上,在竖直 向上搬水的过程中所做的总功是　 　 　 　 　 J,有用功是　 　 　 　 　 J。 (g 取 10 N / kg) 3. (2 分)分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度,做 的有用功(　 　 ) A. 杠杆最多 B. 斜面最多 C. 滑轮组最多 D. 一样多 4. (2 分)如图所示,小明利用两个倾角不同的斜 面进行实验,将同一木块分别从两斜面底端匀 速拉至斜面顶端,下列说法正确的是(　 　 ) A. 若斜面粗糙程度相同,拉力所做的额外功 W甲额 =W乙额 B. 若甲、乙斜面光滑,则拉力所做的总功 W甲总<W乙总 C. 若甲、乙斜面光滑,则拉力 F甲>F乙 D. 若斜面粗糙程度相同,拉力所做的额外功 W甲额>W乙额 考点 2　 机械效率 5. (3 分)如图所示,用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物 体,物体重 100 N,滑轮重 25 N,绳重和摩擦不计。 图甲中 F甲 =　 　 　 　 N,图乙装置的机械效率 η乙 = 　 　 　 　 ,图甲装置的机械 效率 η甲　 　 　 　 η乙。 第 5 题图 　 　 第 6 题图 6. (3 分)如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的粗细和质量 分布都均匀的杠杆,使重为 36 N 的物体缓慢升高 0. 1 m,拉力 大小 F 为 16 N,拉力移动的距离为 0. 25 m,杠杆的机械效率为 　 　 　 　 ,杠杆的重为　 　 　 　 ;若将重物的悬挂点 A 向右移动 到 B 点,将重物仍提升相同的高度,则杠杆的机械效率将　 　 　 　 (填“变大”“变小”或“不变”)(不考虑摩擦)。 7. (2 分)关于机械效率的下列说法中,正确的是(　 　 ) A. 利用机械越省力,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,有用功越大的机械效率越高 8. (2 分)(漯河期末)建筑工地上起重机几分钟内就把所需砖送 到楼顶,如果人直接用滑轮组来提升,则需要几个小时,其原因 是(　 　 ) A. 起重机功率大,做功快 B. 起重机机械效率高,做功慢 C. 起重机功率大,做有用功多 D. 起重机机械效率高,做功多 9. (2 分)(衡阳期末)(双选)如图所示,小豪家工厂正在装载一车 货物,他帮忙将一箱货物从地上沿斜面匀速推上车厢,已知货物 重 180 N,斜面长度 s 为 2. 4 m,车厢高度 h 为 0. 6 m,小豪施加 的推力 F 为 72 N,小豪通过所学知识计算出了下列物理量,其 中正确的是(　 　 ) A. 货物在上升过程中所受的支持力做功为 108 J B. 此过程中小豪所做的总功为 172. 8 J C. 整个过程中机械效率为 62. 5% D. 货物在斜面上受到的摩擦力大小为 108 N 10. (7 分)(平顶山期末)小明利用如图所示的滑轮组把重 480 N 的物体提高 5 m,已知滑轮组的机械效率是 80%(不计绳重和 摩擦),求:(结果保留一位小数) (1)小明做的有用功、总功; (2)动滑轮的重力; (3)用此滑轮组吊起 600 N 的物体,滑轮组的机械效率。 11. (7 分)一辆质量是 3. 5×103 kg 的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车 司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。 已知整个过 程中,水平拉力 F 是 1 × 103 N,汽车沿水平方向匀速移动了 2 m,滑轮组的机械效率为 90%。 求: (1)拉力 F 做的总功; (2)有用功为多大; (3)汽车受到的阻力大小。 — 100 — — 101 — — 102 — 考点 3　 测量机械效率 12. (2 分)滑轮组如图所示,想要增大此滑轮组的机械效率,下列 做法中可行的是(不计绳重与摩擦)(　 　 ) A. 用更快的速度拉绳子 B. 改变该滑轮组绳子的绕法 C. 提升更重的物体 D. 提升更轻的物体 13. (2 分)(南京期末)施工工地上,一个滑轮组经改进后提高了 机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度,改进后和改 进前相比(　 　 ) A. 总功不变,有用功变大 B. 总功不变,额外功减小 C. 有用功不变,总功减小 D. 总功不变,有用功减小 14. (2 分)用同一滑轮组提升同一重物,第一次将重物提高 h,第二 次将重物提高 2h。 不考虑摩擦,比较两次实验滑轮组的机械效 率,则(　 　 ) A. 第二次有用功是第一次的 2 倍,因此机械效率增大一倍 B. 第二次总功是第一次的 2 倍,因此机械效率减为一半 C. 第二次提升动滑轮做的额外功增大一倍,所以机械效率减 为一半 D. 两次实验滑轮组机械效率相同 15. (7 分)(漯河期末)小明同学做“测量滑轮组机 械效率” 的实验。 如图所示,用相同的滑轮组 提升不同数量的钩码,记录数据如表所示: (1)在实验过程中,应 　 　 　 　 　 　 拉动弹簧 测力计。 (2)第三次实验时,拉力的大小如图所示,观察 弹簧测力计的示数,则表格中编号①的数值是　 　 　 　 , ②的数值是　 　 　 　 ,若提升钩码用时 3 s,则钩码移动速 度为　 　 　 　 ,弹簧测力计对绳子拉力做功的功率是 　 　 　 　 W。 实验 次数 钩码的重 力 G / N 钩码提升的 高度 h / m 拉力 F / N 绳端移动的 距离 s / m 机械效率 η 1 2 0. 1 0. 9 0. 3 74% 2 4 0. 1 1. 6 0. 3 83% 3 6 0. 1 ① 0. 3 ② (3)小明通过分析表格中的数据,若想提高滑轮组机械效率, 可进行的操作是 　 。 (4)汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义, 请你指出以下三种提高效率的方法中,方法与本实验同理 的是(　 　 ) A. 方法一:鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员 B. 方法二:汽车制造厂用新材料减轻汽车重量 C. 方法三:经常给汽车做保养,保持良好的润滑 16. (2 分)(洛阳一模)如图所示,工人用 15 N 的力将重 30 N 的物 体匀速提升 3 m,用时 10 s,不计绳重和摩擦,下列说法正确的 是(　 　 ) A. 动滑轮的重力为 5 N B. 绳子自由端移动的速度为 0. 3 m / s C. 拉力的功率为 4. 5 W D. 滑轮组的机械效率为 66. 7% 17. (2 分) (西安中考)如图,这是一种塔式起重机。 已知起重机 上的滑轮组在匀速起吊 330 kg 的物体时,滑轮组的机械效率 是 60%,g 取 10 N / kg。 下列分析和计算错误的是(　 　 ) A. 起重机的吊臂 AOB 可视为杠杆 B. 物体上升 2 m,滑轮组所做有用功是 6. 6×103 J C. 物体上升 2 m,滑轮组所做总功是 1. 1×104 J D. 增加起吊物体的质量,滑轮组的机械效率将减小 第 17 题图 　 　 第 18 题图 18. (2 分)(成都中考)(双选)在劳动实践中,小孙在水平地面与 车厢间用木板搭一斜面,并用平行于斜面的推力将重 G = 600 N 的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢,如图所示。 已知 斜面长 L = 6 m,斜面高 h = 1. 5 m,斜面的机械效率 η = 60%。 下列叙述中正确的是(　 　 ) A. 小孙推动货物所用推力大小为 150 N B. 货物受到斜面的摩擦力大小为 100 N C. 若增大推行速度,则货物受到的摩擦力将变大 D. 若 h 不变、减小 L,则斜面的机械效率将变大 19. (2 分)(齐齐哈尔模拟)(双选)如图甲所示,用该滑轮组提升放 置在水平地面上重为 90 N 的物体到高处。 用竖直向下的拉力 拉绳的自由端,拉力 F 随时间 t 变化的图象如图乙所示,重物上 升的速度 v 随时间 t 变化的图象如图丙所示。 已知在 2 s~4 s 内 重物上升的竖直高度为 2 m,不计绳重和摩擦。 下列说法正确的 是(　 　 ) 甲 　 乙 　 丙 A. 在 0~ 2 s 内,重物对地面的压力大小为 90 N B. 在 2 s~ 4 s 内,拉力做功的大小为 220 J C. 在 4 s~ 6 s 内,绳子自由端移动的速度为 2 m / s D. 在 4 s~ 6 s 内,滑轮组的机械效率为 90% 20. (2 分)关于功、功率、机械效率的说法中,正确的是(　 　 ) A. 功率大的机械,机械效率一定大 B. 机械做的有用功越多,机械效率越大 C. 利用机械时可以省力或省距离,但不能省功 D. 功率大的机器比功率小的机器做功多 以物体为研究对象,物体相对于小车的速度:v = v车 + v物 = 0. 3m / s+0. 2m / s = 0. 5m / s,2s 后物体相对于车移 动的距离:s1 = vt = 0. 5m / s×2s = 1m,绳子自由端移动 距离:s2 = 3s1 = 3×1m = 3m。 9. 斜面　 力　 乙　 拧 10. 轮轴　 省力 11. 解:(1)由图可知,n = 3,因为不计绳重和绳与滑轮 间的摩擦,由 F = 1 n ( f+G动 )得,物体受到的 摩擦力 f= nF-G动 = 3×80N-40N = 200N; (2)物体的速度 v = s t = 2m 10s = 0. 2m / s,拉绳的速 度 v绳 = nv= 3×0. 2m / s = 0. 6m / s。 12. 改变力的方向　 变小　 【解析】图中使用定滑轮的 作用是改变力的方向,吊桥的重心在中点,重力的 方向是竖直向下的,在拉起吊桥的过程中,从支点 O 到重力的作用线的距离变小,即阻力臂变小。 13. 滑轮组　 省力 　 150　 【解析】提升物体时,上面的 滚轴的轴固定不动,属于定滑轮;下面的滚轴和物 体一起移动,属于动滑轮,所以把该装置看成由定 滑轮和动滑轮组成的滑轮组;利用该装置既能省 力,又能改变力的方向;不计摩擦和装置的自重,人 对绳的拉力:F= 1 5 G= 300N,所以 G= 1 500N,则 m= G g = 1 500N 10N / kg = 150kg。 14. B　 【解析】两个物体的质量相等,所以受到的重力 大小相等,即 GA = GB = G,图中左边的是定滑轮,右 边的是动滑轮,不计绳子、滑轮的重力和摩擦,根据 动滑轮可以省一半力,对 A 物体受力分析可知,受 到向下的重力为 G,向上的拉力为 G 2 ,因为 G> G 2 ,所 以 A 下降,故选 B。 15. B　 【解析】不计滑轮重、绳重及摩擦,则 F1 = 1 2 G,F2 = 1 3 G,F3 =G,F4 = 1 2 G,B 正确,故选 B。 第 3 节　 机械效率 1. 水　 水桶　 水和水桶　 水桶　 水　 水和水桶 2. 100　 95　 【解析】在竖直向上搬水的过程中所做的 总功:W总 = G总 h = m总 gh = 10kg×10N / kg×1m = 100J; 水桶 中 水 的 质 量:m水 = m总 - m桶 = 10kg - 0. 5kg = 9. 5kg,有用功:W有 = G水 h = m水 gh = 9. 5kg×10N / kg× 1m = 95J。 3. D 4. D　 【解析】BC. 若甲、乙斜面光滑,将木块从斜面底 端匀速拉至斜面顶端,拉力做的功等于克服重力做 的功,即 Fs=Gh,将同一木块分别从两斜面底端匀速 拉至斜面顶端,拉力做的功相等,即 W甲总 = W乙总;由 于甲斜面的长度较大,s甲 >s乙,由 W = Fs 可知甲的拉 力较小,即 F甲 <F乙,BC 错误;AD. 若斜面粗糙程度相 同,斜面的高度相同,甲斜面的倾斜程度较小,木块 对该斜面的压力较大,所以甲斜面对木块的摩擦力 较大,同时甲斜面的长度较大,由公式 W额 = fs 可知, 拉力做的额外功 W甲额 >W乙额,A 错误,D 正确。 故 选 D。 5. 100　 80%　 >　 【解析】图甲中滑轮是定滑轮,绳重 和摩擦不计,F甲 =G= 100N,拉力做的额外功为 0J,定 滑轮的机械效率 η甲 = 100%;图乙中滑轮是动滑轮, 绳重和摩擦不计,动滑轮的机械效率 η = W有用 W有用 +W额 = Gh Gh+G动 h = G G+G动 = 100N 100N+25N = 80%;可见,绳重和摩 擦不计,机械效率 η甲 >η乙。 6. 90%　 3. 2N　 变大　 【解析】拉力所做的功:W总 = Fs = 16N×0. 25m = 4J,有用功:W有用 = Gh = 36N× 0. 1m = 3. 6J,杠杆的机械效率:η = W有用 W总 = 3. 6J 4J = 90%;由于杠 杆的粗细和质量分布都均匀,因此杠杆重力作用点 移动的距离为拉力移动距离的一半,即 h′= 1 2 s = 1 2 × 0. 25m = 0. 125m,由 W总 =W有用 +W额 可得,额外功:W额 =W总 -W有用 = 4J-3. 6J = 0. 4J,由 W额 =G杠杆 h′可得,杠 杆的重:G杠杆 = W额 h′ = 0. 4J 0. 125m = 3. 2N;杠杆提升钩码 时,对钩码做有用功,克服杠杆重做额外功,并且 W有用 +W额 = W总;设杠杆重心升高的距离为 h,所以, Gh1 +G杠杆 h=Fh2,G 不变,h1 不变,G杠杆不变,重物从 A 点移到 B 点,还升高相同的高度,有用功不变;杠杆 上旋的角度减小,杠杆升高的距离 h 变小,克服杠杆 重力所做的额外功变小;则 Gh1 +G杠杆 h 变小,所以 Fh2 也变小;根据 η= W有用 W总 = Gh1 Fh2 可知,总功变小,有用 功不变,所以机械效率变大。 7. D 8. A　 【解析】起重机和人用滑轮组把相同的砖运到楼 顶,对砖做功相同,起重机用时少,做功快,功率大; 起重机和人对砖做的有用功相同,起重机做的额外 功比人做的额外功多,做的总功多,有用功在总功中 的比值小,起重机机械效率低,A 正确,BCD 错误,故 选 A。 9. BC　 【解析】A. 货物在斜面上受到的支持力垂直斜 面向上,货物在支持力的方向上没有移动距离,支持 力不做功,即支持力做功为 0J,A 错误;B. 推力所做 总功:W总 = Fs = 72N×2. 4m = 172. 8J,B 正确;C. 推力 做的有用功:W有 = Gh = 180N×0. 6m = 108J,整个过程 中机械效率为 η= W有 W总 = 108J 172. 8J = 62. 5%,C 正确;D. 此 过程的额外功:W额 =W总 -W有 = 172. 8J-108J = 64. 8J, 由 W额 = fs 得摩擦力: f = W额 s = 64. 8J 2. 4m = 27N,D 错误。 故选 BC。 10. 解:( 1) 小明做的有用功:W有 = Gh = 480N × 5m = 2 400J,由 η = W有 W总 可得,小明做的总功:W总 = W有 η = 2 400J 80% = 3 000J; 81 (2)由图可知,n = 3,由 η = W有 W总 = Gh Fs = Gh Fnh = G nF 可 得,拉力的大小:F = G nη = 480N 3×80% = 200N,不 计绳重和摩擦,由 F = 1 n (G物 +G动 )可得,动 滑轮的重:G动 = nF - G物 = 3 × 200N - 480N = 120N; (3)用此滑轮组吊起 600N 的物体时,所用的拉 力:F′ = 1 n (G′+G动 ) = 1 3 ×(600N+ 120N) = 240N,此时滑轮组的机械效率:η′ = W有 ′ W总 ′ = G′h′ F′nh′ = G′ nF′ = 600N 3×240N ≈83. 3%。 11. 解:(1) 拉力移动距离 s = 3 × 2m = 6m,拉力做的总 功:W总 =Fs= 1×10 3N×6m = 6×103J; (2)因为 η= W有 W总 ,所以 W有 = ηW总 = 90% ×6×10 3J = 5. 4×103J; (3)因为 W有 =F′s,所以绳子对车的拉力 F′= W有 s = 5. 4 ×103J 2m = 2. 7×103N,因为汽车做的是匀 速运动,所以汽车受的拉力和阻力是一对平 衡力,大小相等,即汽车受到的阻力 f = F′ = 2. 7×103N。 12. C 13. C　 【解析】把同一物体匀速提升同样的高度,由 W有 =Gh 可知,前后两次做的有用功不变;一个滑轮组 经改进后提高了机械效率,是因为额外功减少了, 总功减少了,故 ABD 错误,C 正确。 故选 C。 14. D　 【解析】因 η= W有 W总 =Gh Fs = Gh Fnh = G F ,所以同一滑轮 组提升同一物体,在不考虑摩擦时,滑轮组的机械 效率不变。 故选 D。 15. (1)匀速竖直 (2)2. 3　 87%　 0. 03m / s　 0. 23 (3)增加提升物体的重力　 (4)A 16. D　 【解析】A. 由图可知,滑轮组绳子的有效股数 n = 3,不计绳重和摩擦,由 F = 1 n (G+G动)可得,动滑 轮的重力 G动 = nF-G = 3×15N- 30N = 15N,A 错误; B. 绳子自由端移动的距离 s = nh = 3×3m = 9m,绳子 自由端移动的速度 v = s t = 9m 10s = 0. 9m / s,B 错误;C. 拉力做的功 W总 =Fs= 15N×9m = 135J,拉力的功率 P = W总 t = 135J 10s = 13. 5W,C 错误;D. 拉力做的有用功 W有 =Gh= 30N×3m = 90J,滑轮组的机械效率 η = W有 W总 = 90J 135J ≈66. 7%,D 正确。 故选 D。 17. D　 【解析】A. 吊臂 AOB 是可以在力的作用下绕 O 点转动的硬棒,因此吊臂 AOB 可视为杠杆,A 正确; B. 物体的重力 G = mg = 330kg×10N / kg = 3 300N,滑 轮组所做有用功 W有 =Gh= 3 300N×2m = 6. 6×103J,B 正确;C. 由 η = W有 W总 可知,滑轮组所做总功:W总 = W有 η = 6. 6 ×103 60% = 1. 1×104J,C 正确;D. 若仅增加起吊物 体的质量,起吊物体的重力变大,额外功不变,有用 功变大,有用功在总功中所占的比例变大,则滑轮 组的机械效率变大,D 错误。 故选 D。 18. BD 　 【解析】 A. 有用功 W有 = Gh = 600N × 1. 5m = 900J,总功 W总 = W有 η = 900J 60% = 1 500J,小孙推动货物 所用推力 F推 = W总 L = 1 500J 6m = 250N,A 错误;B. 额外 功 W额外 =W总 -W有 = 1 500J-900J = 600J,货物受到斜 面的摩擦力 f = W额外 L = 600J 6m = 100N,B 正确;C. 滑动 摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有 关,若增大推行速度,货物对斜面的压力大小和接 触面的粗糙程度均不变,则货物受到的摩擦力将不 变,C 错误;D. 若 h 不变、减小 L,物体对斜面的压力 减小,斜面对物体的摩擦力减小,额外功减小,有用 功不变,根据 W总 =W有 +W额外可知,总功减小,根据 η = W有 W总 可 知 斜 面 的 机 械 效 率 将 变 大, D 正 确。 故 选 BD。 19. BD　 【解析】由图甲可知,连接动滑轮绳子的股数 n = 2,由图丙可知,物体在 4s~ 6s 内做匀速直线运动, 由图乙可知此时的拉力 F3 = 50N,不计绳重和摩擦, 则由 F = 1 n (G物 +G动)得,动滑轮的重力:G动 = nF3 - G物 = 2×50N-90N = 10N;A. 在 0 ~ 2s 内,物体静止在 地面上,由图乙可知此时的拉力 F1 = 30N,把动滑轮 和重物看成整体,由力的平衡条件得:F支 +2F1 = G物 +G动,则地面对物体的支持力:F支 = G动 +G物 - 2F1 = 10N+90N-2×30N = 40N,根据力的作用是相互的可 知,则 F压 =F支 = 40N,A 错误;B. 在 2s ~ 4s 内,W拉 = F2 ×s绳 =F2 ×2s物 = 55N×2×2m = 220J,B 正确;C. 由图 丙知在 4s~ 6s 内重物上升的速度为 v物 = 2m / s,则绳 自由端下降的速度:v绳 = 2v物 = 2×2m / s = 4m / s,C 错 误;D. 由图丙可知,在 4s ~ 6s 内,重物做匀速直线运 动,滑轮组的机械效率:η = W有用 W总 = G物 h F3 ×2h = 90N 2×50N = 90%,D 正确。 故选 BD。 20. C 第十二章追梦综合演练卷 一、1. 费力　 增大　 2. 变小　 变大 3. 1. 6　 300　 加长车把　 【解析】重力 G 是阻力,支 点到重 力 作 用 线 距 离 是 阻 力 臂,故 阻 力 臂 是 0. 4m;力 F 是动力,支点到力 F 作用线的距离是 动力臂,故动力臂是 1. 6m;杠杆平衡的条件是 F× 91