12.3机械效率 同步习题 2024-2025学年人教版物理八年级下册

12.3机械效率 同步习题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示 （不计绳重和绳与轮之间的摩擦） 。下列计算结果正确的是 （    ） A．0s~1s内， 地面对物体的支持力是20N B．1s~2s内， 拉力F做的功是62.5J C．2s~3s内， 拉力F的功率是300W D．2s~3s内， 滑轮组的机械效率是62.5% 2．如图，某滑轮组在水平拉力 F1的作用下，拉着重 150N 的物体 A 以 3m/s 的速度在水平面上匀速移动， 滑轮组的机械效率为 90%，物体 A 匀速运动时受到的阻力为 60N，拉力 F1的功率为 P1；该滑轮组在水 平拉力 F2 的作用下，拉着物体 A 以 1m/s 的速度在此水平面上匀速移动，拉力 F2的功率为 P2，滑轮自重和绳重忽略不计，则下列说法中正确的是（　　） ① F1=150N，P1=450W ② F2=200N，P2=W ③ 3F1= F2， P1=P2 ④ F1=F2，P1=3P2 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 3．如图所示，一固定斜面倾角为30°，高为1m。现用一个平行于斜面向上的50N的拉力F刚好使重为80N的物体沿斜面向上做匀速直线运动，物体的大小忽略不计，则将物体从斜面底端拉到顶端的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．物体受到的摩擦力为50N B．拉力F做的功为80J C．克服摩擦力做的功为20J D．斜面的机械效率为62.5% 4．关于功率和机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，做功一定多 B．做功多的机械，机械效率一定高 C．效率高的机械，功率一定 D．做功快的机械，功率一定大 5．某建筑工地采用了如图所示的装置提升重700N的物体，该物体在10s内匀速上升了2m。已知绳子的拉力F为500N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端被拉下6m B．拉力F的功率是100W C．滑轮组的机械效率是60% D．拉力所做的额外功是600J 二、填空题 6．如图所示，把重80N的物体匀速提高2m，所用拉力为50N，则克服物体重力做的功为 J，滑轮组的机械效率是 。若用该滑轮组提升50N的重物，则滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、  “不变”或“减小”）。  （不计绳重和摩擦） 7．小明借助图所示的滑轮组用100N的拉力把重为200N的物块匀速提升1m，绳子自由端移动了3m。 （1）请根据该信息在图上画出正确的绕线方式 ； （2）拉力所做的功的大小为 ； （3）滑轮组的机械效率为 ；（保留一位小数） （4）小明在对整个滑轮组进行受力分析时，得出以下关系式：G动＝3F拉﹣G物，并利用该关系式求出该动滑轮的重力为100N。你觉得求出的结果符合实际吗 ？请说明理由。 8．如图所示是某建筑公司的电动高空升降作业平台，其宽大的平台和较高的承载能力使高空作业范围更大；但是工作人员反应此类机器机械效率较低，主要原因是 ，若要提高该平台的机械效率，你认为可以采取什么措施？ 。    9．如图甲所示，交警部门对道路两旁违停车辆进行拖移，工作原理图如图乙所示，当钢绳对违停车辆施加沿斜面向上的拉力时，在50s内可将违停车辆沿斜面底端匀速拉至斜面顶端，违停车辆的重量为，斜面高为1m，斜面长为5m。不计违停车辆的车长，g取10N/kg，在违停车辆由斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，滑轮A的作用是 ；拉力F做的有用功为 J；斜面的机械效率为 ；使用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。 10．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根质量均匀、重为5 N的硬棒，他将棒的一端固定，把重为15 N的物体挂在棒的中点，然后用手缓慢竖直向上提起棒的另一端，如图所示，若把物体提升了10 cm，则小明作用在杠杆上的拉力是 N，此过程中杠杆的机械效率是 。 三、简答题 11．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？ 12．某物理小组的同学在社会实践活动中， 通过实际调查和网上查询， 绘制了一辆某种普通型号轿车在额定功率下行驶时单位时间内的能量流向图， 请你参与讨论有关问题． (1)根据图中的能量流向，说明该轿车行驶时能量损耗有： 、 、 、 ． (2)若将机器转化为有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“ 能量转化效率”，由图中提供的数据可得， 该轿车的能量转化效率为 ．( 精确至0.1%) (3)为减少汽车行驶中的能量损耗，写出一条建议．(不作解释) ． 13．如图所示，将相同重物提升相同高度时，两小儿发生争辩，关于机械省力、省功以及机械效率的辩论，你支持小芳还是小明的说法？不支持另外一方的原因是什么？   14．实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力是否有关。 （1）写出实验步骤（可用画图或文字表述）和判断猜想是否正确的依据； （2）画出实验数据记录表格。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 答案 C D C D D 1．C 【详解】A．由左图可知，绳子的有效段数n=3，由图乙可知，在2～3s内，重物做匀速运动，由图甲可知此时拉力F3=40N，不计绳重和绳与轮之间的摩擦，则绳端拉力 所以 G动=3F3-G=3×40N-100N=20N 由图甲可知，在0s～1s内，拉力F1=30N，绳子自由端的拉力 滑轮组对物体的拉力 F拉=3F1-G动=3×30N- 20N=70N 物体对地面的压力 F压=G-F拉=100N-70N=30N 由于力的作用是相互的，地面对重物的支持力 F支=F压=30N 故A错误； B．由图甲可知，在1～2s内，拉力F2=50N，由图丙可知，重物上升高度h2=1.25m，拉力F端移动距离 s2=3 h2=3×1.25m=3.75m 拉力做的功 W2=F2s2=50N×3.75m=187.5J 故B错误； C．由图乙可知，在2～3s内，重物做匀速运动，由图甲可知，拉力F3=40N，由图丙可知，重物上升高度 h3=3.75m-1.25m=2.5m 拉力F端移动距离 s3=3h3=3×2.5m=7.5m 拉力做功 W总=F3s3=40N×7.5m=300J 拉力做功功率 故C正确； D．拉力做的有用功 W有用=Gh3=100N×2.5m=250J 滑轮组的机械效率 故D错误。 故选C。 2．D 【详解】如图，有三段绳子拉着动滑轮，即n=3，滑轮组的机械效率 故拉力F1大小为 拉力移动的速度为 拉力 F1 的功率为 该滑轮组在水 平拉力 F2 的作用下，拉着物体 A 以 1m/s 的速度在此水平面上匀速移动时，由于物体受到的阻力不变，且滑轮自重和绳重忽略不计，所以拉力不变，即F2=F1。拉力移动的速度为 拉力 F2 的功率为 所以P1=3P2，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．C 【详解】斜面倾角为30°，高为1m，所以斜面长为2m，物体从斜面底端运动到顶端的过程中，克服重力做功 拉力F做的功 则克服摩擦力做的功 由得，摩擦力 斜面的机械效率 故C正确，ABD错误。 故选C。 4．D 【详解】AD．功率表示做功的快慢，功率大，说明做功快，做功不一定多；做功快的机械，功率大，故A错误，D正确； B．由于机械效率是有用功与总功的比值，做功多，不一定机械效率就大，故B错误； C．机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例大，功率、机械效率两者没有必然的联系，故C错误。 故选D。 5．D 【详解】A．从图中可知承担物重绳子的股数为n=2，绳子自由端被拉下的距离为 故A错误； B．拉力做的功为 故拉力的功率为 故B错误； C．有用功为 则机械效率为 故C错误； D．拉力所做的额外功为 故D正确。 故选D。 6． 160 80% 减小 【详解】[1]克服物体重力做的有用功为 [2]由图知道，n=2，该滑轮组的机械效率为 [3]若用该滑轮组提升50N的重物，重物的重力减小，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，故机械效率减小。 7． 见解析 300J 66.7% 不符合 没有考虑绳子重和机械之间的摩擦 【详解】（1）[1]物块匀速提升1m，绳子自由端移动了3m，绳子的有效段数为 滑轮组的连接如下 （2）用100N的拉力把绳子自由端移动了3m，拉力所做的功的大小为 （3）把重为200N的物块匀速提升1m，做的有用功为 滑轮组的机械效率为 （4）在不考虑绳子重和机械之间的摩擦的条件下，作用在绳子自由端的拉力为 即 利用该关系式可求出该动滑轮的重力为100N不符合实际，因为这个式子是理想状态下的关系式，是没有考虑绳子重和机械之间的摩擦的情况下的关系。 8． 机器提升起升架所做额外功较多 增加工人及工具的重力/加润滑油 【详解】[1]此类机器的起升架笨重，机器提升起升架所做额外功较多，由于 W总=W有用+W额外 则根据 可知，机器的机械效率一般较低。 [2]提高该平台的机械效率的措施：由于平台各器材不可替换，因此可以通过增加工人及工具的重力，再额外功不变的情况下，提高有用功在总功中的占比，从而达到提高机械效率的目的；或者给机械加润滑油减小摩擦，从而减少额外功，进而提高该平台使用时的机械效率。 9． 改变力的方向 省力 【详解】[1]滑轮A为定滑轮，定滑轮的作用为改变力的方向。 [2] 由可知，小车A的重力 由可知，拉力所做的有用功 [3] 由可知，拉力所做的总功 由可知，整个装置的机械效率 [4]由拉力为，物体重力为可知使用斜面可以省力；总功大于有用功可知，不能省功。 10． 10 75% 【详解】[1]由题意可知，阻力为 F2=GG杆=15N5N=20N 阻力作用在杠杆中点上，动力竖直作用在杠杆的末端，动力臂是阻力臂的2倍，所以动力是阻力的，所以动力大小为 [2]使用任何机械都不省功，动力是阻力的，所以动力移动的距离是阻力移动距离的2倍，所以机械效率为 11．将物体提升到一定高度所做的功是有用功，克服摩擦力及动滑轮的重力所做的功是额外功． 【详解】用动滑轮提升物体时，对重物和动滑轮都做了功，人的目的是使物体上升，但同时动滑轮也上升了，将物体提升到一定高度所做的功是有用功，对动滑轮的重力所做的功是额外功，同时还克服摩擦力做了功，克服摩擦力做的功也属于额外功． 点睛：有用功是指对人有用的功，额外功是指对人无用却又不得不做的功． 12． 克服摩擦做功 散热损耗 排放废气损耗 燃料损耗 12.5% 给机器加润滑油，改进油箱的密闭性；对排放的尾气进行收集再利用等 【详解】(1)从能量流程图上可以读出,有用功之外的能量损耗为:摩擦损耗、散热损耗、排放废气损耗、燃料损耗、克服摩擦做功; (2)轿车的能量转化效率为 (3)减少摩擦损耗、散热损耗、排放废气损耗、燃料损耗等方面综合考虑; 因此，本题正确答案是:给机器加润滑油,减少有害摩擦;改进油箱的密闭性,减少蒸发损耗;控制汽车数量;提高汽油质量;对排放的尾气进行收集、再利用等. 故答案为：(1). 克服摩擦做功   散热损耗      排放废气损耗   燃料损耗    (2). 12.5%    (3). 给机器加润滑油，改进油箱的密闭性；对排放的尾气进行收集再利用等 13．支持小明的说法；理由：①使用任何机械都不省功；②使用机械要多做额外功，机械效率会更低 【详解】根据功的原理，使用任何机械都不省功，因此无论使用哪种机械，都不省功，所以小芳的说法不正确；而小芳的提升方案中，额外功存在且很大，故机械效率不会很高，小明的提升方案中，额外功很小，故机械效率高；所以我们应支持小明的说法。 14．见解析 【详解】答：（1）①将弹簧测力计调零，按示意图组装实验器材； ②用调好的弹簧测力计分别测出一个钩码、一个动滑轮所受的重力，分别用G、G动表示。按如图所示组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h。并把测量数据记录在表格中； ③用弹簧测力计测出另一动滑轮所受重力G动，并替换实验装置中的第一个动滑轮，保持被提升钩码数量和钩码上升的高度h不变，仿照步骤①分别测量对应的F、s，并把测量数据记录在表格中。 ④利用公式 计算出两次实验动滑轮的机械效率η，并记录在表格中。 ⑤分析比较两组数据，如果两次的机械效率相同，则说明机械效率与动滑轮重力无关，反之则有关。 （2）根据机械效率的表达式，表格中应包括动滑轮重力G动，钩码重力G、拉力F、上升高度h、绳子自由端移动距离s以及机械效率η，并注意单位，表格如下所示： 实验次数 滑轮重G动/N 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$