素养综合练测10 机械效率 机械能（课件PPT）-【中考总动员】2024年中考物理练测（达州专用）

素养综合练测10　 机械效率　机械能 (建议用时：45分钟) 2024达州物理 目 录 1 素 养 达 标 2 素 养 提 优 1 素 养 达 标 一、选择题 1．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提 升相同高度时，则(　　) A．甲吊车的电动机做的有用功较多 B．乙吊车的电动机做的额外功较多 C．甲吊车的电动机做的总功较多 D．甲、乙两吊车的电动机做的总功相同 B 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2．将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、 乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳子 自由端施加的拉力分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下 列判断正确的是(　　) A．拉力F1一定大于F2 B．乙滑轮组的机械效率较高 C．甲、乙滑轮组的有用功相同 D．甲的额外功与有用功的比值较小 D 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 3．如图所示，在50 N的水平拉力F的作用下，重600 N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子 自由端向前移动的速度为0.6 m/s。下列说法正确的是(　　) C A．拉力F的功率为3 W B．1 min内物体移动的距离为36 m C．1 min内所做的有用功为1 440 J D．该滑轮组的机械效率为85% 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 4．如图所示，斜面长10 m、高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将 重100 N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(　　) D 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50 N C．对物体所做的有用功为500 J D．该斜面的机械效率为80% 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 5．用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知物体M的重力为550 N，卷 扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M在20 s内沿竖直方向匀速提升10 m， 拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，忽略绳重及摩擦，下列 说法正确的是(　　) A．拉力F为350 N B．绳子自由端移动的速度为0.5 m/s C．动滑轮重为50 N D．该滑轮组的机械效率为83.3% C 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 6．伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处静止滚下，由于 不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，如 果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况，其模拟实验如图所示，则下 列说法中正确的是(　　) A．小球在运动过程中只受重力作用 B．在滚下斜面的过程中，小球的动能 转化为重力势能，机械能减少 C．另一斜面越平缓，小球在它上面运动的距离越小 D．如果另一斜面变成水平面，则小球达不到同样的高度而会永远运动 下去 D 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 二、填空题 7．如图所示，工人用200 N的拉力将重为300 N的物体匀速提升一定高 度，不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率是__________。如果用该动滑 轮提升重为400 N的物体，动滑轮的机械效率__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 75% 变大 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 8．如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是____________ ________；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑轮 组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为__________N。 改变力的 方向 1 600 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 9．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重为100 N，每次运 送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增 加而变化的图像，则动滑轮重为__________N；当某次运送4件货物时， 滑轮组的机械效率为__________%。(不考虑绳重和摩擦) 100 80 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 10．盘山公路相当于斜面，能够使汽车以较小的牵引力驶上山顶。若一 条从山底到山顶的盘山公路长200 m，山高30 m，一辆5 t的小型货车从山 底开上山顶，牵引力保持2.5×104 N不变，则行驶过程中牵引力所做的功 为__________J，盘山公路的机械效率为__________，汽车行驶过程中受 到的阻力为____________N。(g取10 N/kg) 5×106 30% 1.75×104 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 11．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的轻质杠杆，使重16 N 的物体缓慢升高0.1 m，拉力F＝8 N，拉力移动的距离为0.25 m，这是________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆，拉力所做的功为______J， 有用功为_______J，杠杆的机械效率为_______。 省力 2 1.6 80% 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 12．《天工开物》中记载的筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械， 如图所示。若接水槽离取水处高4 m，水轮上约有30个取水筒，一个取水 筒每次可取水2 kg，筒车旋转一周所用时间为60 s，筒车工作时，把水流 的动能转化为筒车和取水筒内水的动能和__________能，筒车旋转一周 对进入接水槽的水所做的功为__________J。(设接水槽距离倒水处的高度 忽略不计，g取10 N/kg) 重力势 2 400 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 三、创新设计与实验探究题 13．用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：(忽略绳重和摩擦) (1)实验时，应__________竖直向下拉动弹簧 测力计。 (2)若重物以0.1 m/s的速度匀速上升，则弹簧 测力计竖直向下移动的速度为__________m/s。 匀速 0.2 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (3)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获 得数据并绘制出如图乙所示的图像，分析可知：被 提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组 的机械效率越__________。 (4)分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为__________N。 (5)某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关，请在图丙中画出最省力的绳子的绕法。 低 3 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 素 养 提 优 14．工人利用滑轮组吊起重为2 400 N的路灯杆(质量分布均匀)。如图所示是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1 m，绳 端拉力F＝1 000 N。下列说法正确的是(　　) A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆 B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2 400 N C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1 000 J D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80% D 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [解析]　路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作 用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的 左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆， 故A错误；路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一 对平衡力，则拉力：F拉＝G＝2 400 N，故B错误；由图可知，承担物重的绳子 段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1 m，则绳子自由端移动距离：s＝nh＝ 3×1 m＝3 m，绳端拉力F做的功：W总＝Fs＝1 000 N×3 m＝3 000 J，故C错 误；路灯杆离地后，所做有用功：W有＝Gh＝2 400 N×1 m＝2 400 J，则滑轮 组的机 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 15．工人用如图所示装置把重为1 000 N的物体，从斜面底部匀速拉到2 m高的平台上(斜面与水平地面的夹角为30°)，用时20 s。工人对绳子的拉力为400 N，动滑轮重为20 N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列计算结 果正确的是(　　) A．绳子对物体的拉力为780 N B．绳子对物体做的功为4 000 J C．工人做功的功率为100 W D．整个装置的机械效率为64.1% A 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [解析]　从图中可知绳子的有效股数n＝2，工人对绳子的拉 力F＝400 N，对动滑轮进行受力分析，它受到上面的两段 绳子对其竖直向上的拉力、竖直向下的重力和下面的绳子 对其竖直向下的拉力F绳，则nF＝G动＋F绳，得出F绳＝nF－ G动＝2×400 N－20 N＝780 N，故绳子对物体的拉力也为 780 N，故A正确；斜面与水平地面的夹角为30°，平台高2 m，根据数学知识可知斜面的长s＝4 m，绳子对物体做的功：W＝F绳s＝780 N× 4 m＝3 120 J，故B错误；绳子自由端移动的距离：s′＝2×4 m＝8 m， 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 16．如图所示是建筑工地上常用的吊装工具，物体M是底面积为0.9 m2、 重为5 000 N的配重，杠杆AB的支点为O，已知长度OA∶OB＝1∶2，滑 轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100 N，工人体重为700 N，杠杆与绳 的自重、滑轮组摩擦均不计。当工人用300 N的力竖直向下匀速拉动绳子 时，建筑材料P以0.3 m/s的速度上升。则(　　) A．物体M对地面的压强为5 000 Pa B．滑轮组的机械效率为88.9% C．工人对地面的压力为1 000 N D．工人拉绳的功率为270 W A 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [解析]　定滑轮受到向下的重力、3段绳子向下的拉力、 杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得：F′A ＝3F＋G定＝3×300 N＋100 N＝1 000 N；杠杆对定滑 轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力， 大小相等，即FA＝F′A＝1 000 N；根据杠杆的平衡条件：FA×OA＝FB×OB，且OA∶OB＝1∶2，所以，FB＝ 因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对 杠杆的拉力，即F′B＝FB＝500 N；物体M受到竖直向下的重力、竖直向 上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力：FM支＝GM－ 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 F′B＝5 000 N－500 N＝4 500 N，因为物体间力的作用 是相互的，所以物体M对地面的压力：FM压＝FM支＝ 4 500 N，则物体M对地面的压强： 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 的力竖直向下拉绳子时，因为力的作用是相互的，则 绳子对工人施加竖直向上的拉力F′＝F＝300 N，此时 人受到竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F′、竖直 向上的支持力F人支，由力的平衡条件可得：F′＋F人支 ＝G，则F人支＝G－F′＝700 N－300 N＝400 N，因为地面对人的支持力 和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压 力：F人压＝F人支＝400 N，故C错误；工人拉绳子的速度：v＝nvP＝2×0.3 m/s＝0.6 m/s，则工人做功的功率：P＝Fv＝300 N×0.6 m/s＝ 180 W，故D错误。故选A。 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 17．如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空 气阻力，则小球(　　) A．运动至最高点时，受平衡力作用 B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力 C．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小 D．从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能 C 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [解析]　不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状 态，故A错误。小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间， 所受重力小于弹簧弹力，故B错误。不计空气阻力，小球在从A点向 上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力， 一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受 合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小；当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小；故其速度先增大后减小，故C正确。从O点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，故动能减小，重力势能增大，所以动能转化为重力势能，故D错误。故选C。 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 18．如图所示是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便 晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。 已知晾衣架上所挂衣服质量为4 kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1 kg。 小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5 s时间内使衣服匀速上移0.5 m，则 在这个过程中绳子自由端拉力F的大小是__________N，拉力的功率是 ________W，整个过程中的机械效率是__________。(g取10 N/kg，不计 绳重和摩擦) 12.5 5 80% 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 19．如图所示，一个质量为600 kg、体积为0.2 m3的箱子沉入5 m深的水底， 水面距离地面2 m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5 m/s的 速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100 N。(不计绳重、摩擦和 水的阻力，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求： (1)箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强； 解：箱子在水底时，箱子下表面受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5 m＝5×104 Pa； 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (2)箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力； 解：箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m3＝2×103 N； 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (3)物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑 轮组的机械效率；(结果保留至0.1%) 解：不计绳重、摩擦和水的阻力，物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功，箱子的重力：G＝mg＝600 kg×10 N/kg＝6×103 N， 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (4)整个打捞过程中，请你分析哪个阶段电动机的输出功 率最大，并计算出这个最大值。 解：由于箱子从水底匀速提到地面，根据P＝Fv可判断出拉力最大时，功率最大， 箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大， ＋100 N)＝3.05×103 N，电动机上绳子的提升速度：v′＝2v＝2×0.5 m/s＝ 1 m/s， 则电动机的最大输出功率：Pmax＝Fmaxv′＝3.05×103 N×1 m/s＝3.05×103 W。 返回首页 素养综合练测10　机械效率　机械能 首页 1 2 3 4 6 7 5 9 10 8 总目录 11 12 13 14 15 16 17 18 19 本讲内容结束 械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。故选D。 工人做的功：W总＝Fs′＝400 N×8 m＝3 200 J，工人做功 的功率：P＝＝＝160 W，故C错误；有用功： W有＝Gh＝1 000 N×2 m＝2 000 J，整个装置的机械效率： η＝×100%＝×100%＝62.5%，故D错误。故选A。 ×FA＝×1 000 N＝500 N； p＝＝＝ 5 000 Pa，故A正确；由图可知，滑轮组有效的绳子股数：n＝2，且滑轮组摩擦均不计，由F＝(G＋G动)可得，建筑材料P的重力：G＝nF－ G动＝2×300 N－100 N＝500 N，则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%，故B错误；当工人用300 N 出水后，由η＝＝可得，滑轮组的机械效率： η＝×100%＝×100%≈98.4%； 由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则Fmax＝(G＋G动)＝×(6×103 N $$