11.3 如何提高机械效率2024—2025学年沪粤版九年级上册物理

2024—2025学年九年级上册物理沪粤版11.1 怎样才叫做功 一、单选题 1．一个人把100N的重物送到20米高的楼上，采用下列三种方法；用手直接提、使用动滑轮、使用滑轮组，若不计摩擦和滑轮重，在上述三种情况下，对重物做的功（ ） A．用手直接提最少 B．使用动滑轮时最少 C．使用滑轮组时最少 D．三种情况一样多 2．用如图所示的滑轮组将重为300N的物体从地面匀速送到2m高处，所用拉力为150N，此过程中克服摩擦做功180J，求： （1）工人做的有用功； （2）此过程中该装置的机械效率。 3．如图所示，小刚用滑轮组匀速提升一个重为400N的物体，物体匀速上升0.2m所用时间为1s，人拉绳的力F为150N，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s B．人拉绳做功的功率为90W C．滑轮组的机械效率为66.7% D．匀速上升过程中物体的机械能不变 4．关于功和功率的说法正确的是（  ） A．做功多的机械，功率一定大 B．机械效率高的机械，功率一定大 C．做相同的功，所用时间短的功率大 D．做功越慢的，功率越大 5．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是 A．任何机械设备的效率总小于1 B．减小机械内部摩擦可以提高其效率 C．提高机械设备的效率可以节能减排 D．用机械设备做功越快，其效率越高 6．如图所示，A 物体受到的重力是 100N，在拉力 F 的作用下，能以 0.2m/s 的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力 F＝5N，滑轮组的机械效率为 80%，则下列说法正确的是（　　） A．拉力 F 的功率是 1W B．2s 内绳子自由端移动的距离是 1.2m C．5s 内拉力所做功的大小是 15J D．物体 A 受到水平地面的摩擦力大小是 8N 7．利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为、，机械效率分别是、（忽略绳重与摩擦），下列关系正确的是（   ） A． B． C． D． 8．如图所示，甲、乙两滑轮组每个滑轮质量相等，所挂重物质量相等。分别把所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度，竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2。（不计绳重和摩擦），则：（　　） A．F1>F2        P1=P2        η1=η2 B．F1>F2        P1<P2        η1<η2 C．F1<F2        P1<P2        η1<η2 D．F1<F2        P1>P2        η1>η2 9．下列关于功、功率和机械效率的说法，错误的是（　　） A．功率越大，做功越快 B．做相同的功，用时越少，做功越快 C．机械的功率大，机械效率一定高 D．生产生活中使用机械，机械效率不能达到 10．利用如图所示的滑轮组，在20s时间内将重为20N的物体匀速提升了2m，所用拉力F为12.5N。下列判断正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.1m/s B．该滑轮组的机械效率为80% C．此段时间内，拉力做功为40J D．拉力做功的功率为1.25W 11．如图所示，将绳的一端固定在天花板上的A点，绳绕过滑轮后，手作用在绳的另一端点，利用滑轮匀速提升重物。若不计摩擦下列说法正确的是（　　） A．重物质量越大，该滑轮机械效率越小 B．手对绳端点拉力所做的功是有用功 C．A点和点绳子受到的拉力大小相同 D．重物被提升得越高，滑轮的机械效率越大 12．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（    ） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，总功与有用功的比值越小 C．功率大的机器比功率小的机器做功多 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 13．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。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重与摩擦）。下列计算结果正确的是（　　） A．0s～1s内，物体对地面的压力为10N B．1s～2s内，额外功是25J C．2s～3s内，拉力做的功是187.5J D．2s～3s 内，滑轮组的机械效率是83.3% 14．以下有关物理量的估测，符合生活实际的是（　　） A．小明把一本物理课本从地面捡起并举过头顶，对书做的功约为4J B．小明在校园里正常步行速度约为5m/s C．小明在中考体育跳绳时平均功率约为300W D．机械改进后，机械效率可以达到100% 15．下列说法中正确的是（　　） A．机械效率不可能大于100% B．机械效率越高，机械做功一定越快 C．功率越大的机械做功一定越多 D．做功时间越少功率越大 二、填空题 16．如图所示，把同一个物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个光滑的斜面匀速拉到顶端A点，比较可知，拉力的大小 ，拉力做的功 （以上两个空均选填“相同”或“不同”）。 17．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）．则拉力的功率为 W,斜面上的摩擦力是 N,斜面的机械效率是 18．如图所示，是使用同一滑轮组将不同数量的钩码提升到相同高度的情景。忽略绳重和摩擦，两次所做额外功的关系是W甲额 W乙额，两次做功的机械效率η甲 η乙。（均选填“>”“<”或“=”） 19．如图所示，工人用200N的拉力将重为300N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400N的物体，动滑轮的机械效率 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 三、计算题 20．图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。某次吊升过程中，工人及工具的总重为2400N，电动机对绳子的拉力为750N，吊篮在30s内匀速上升了6m。若不计滑轮重、绳重和摩擦，求：此次吊升过程中 （1）电动机对吊篮、人及工具所做的功； （2）电动机对吊篮、人及工具做功的功率； （3）电动机对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是多少？    21．中国基础建设能力领先世界，被誉为基建狂魔，如图甲所示是一台塔式起重机，在起重臂上用图乙所示的滑轮组匀速竖直提升物体A的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力F为4000N，物体A在10s内升高2m，在此过程中，滑轮组的机械效率为80%，若滑轮组不计绳重和摩擦。（g=10N/kg）求： （1）拉力F做功的功率； （2）物体A所受的重力； （3）滑轮组提升物体A所做的额外功。      22．如图所示，工人利用滑轮组用力提升重600N的物体，物体匀速上升了2m，已知动滑轮重为30N，不计绳重和摩擦。求： （1）工人做的有用功； （2）工人做的总功； （3）该滑轮组的机械效率（计算结果取整数）。    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 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D （1）<math mathml="PG1hdGg+PG1yb3c+PG10ZXh0PjYwMEo8L210ZXh0PjwvbXJvdz48L21hdGg+" latex="$600\mathrm{J}$"><mrow><mtext>600J</mtext></mrow></math>；（2）<math mathml="PG1hdGg+PG1yb3c+PG1uPjY2Ljc8L21uPjxtaSBtYXRodmFyaWFudD0ibm9ybWFsIj4lPC9taT48L21yb3c+PC9tYXRoPg==" latex="$66.7\mathrm{\% }$"><mrow><mn>66.7</mn><mi mathvariant="normal">%</mi></mrow></math> C C D D D A C B 题号 11 12 13 14 15 答案 C B D A A 1．D 【详解】三种方式都是把重100N的物体送到20m高的楼上，三种方式对物体做的功相同：W＝Gh＝100N×20m＝2000J．  故选D． 2．（1）；（2） 【详解】解：（1）工人做的有用功为 （2）由图可知，由3段绳子吊着动滑轮，绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 此过程中该装置的机械效率为 答：（1）工人做的有用功为； （2）此过程中该装置的机械效率为。 3．C 【详解】A．由图知n=4，拉力端移动距离为 绳子自由端的速度为 故A错误； B．人拉绳做功的功率为 故B错误； C．滑轮组的机械效率为 故C正确； D．匀速上升过程中，物体的质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度变大，重力势能变大，所以机械能变大，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．功率的大小与做功的多少和做功所用的时间有关，做功多的，功率不一定大，故A错误； B．机械效率与功率是两个不同的物理概念，且两者之间没有关系。机械效率高的机械功率不一定大。故B错误； C．由 得，做相同的功，所用时间短的功率大，故C正确； D．功率表示做功的快慢，做功慢的功率小，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．任何机械设备都会有摩擦产生的无用功，故其机械效率不会达到100%，故A正确，A不符合题意； B．减小机械内部摩擦可以减小无用功比例，从而提高其效率，故B正确，B不符合题意； C．提高机械设备的效率可以提高有用功的比例，从而节能减排，故C正确，C不符合题意； D．用机械设备做功越快，其功率越高，与机械效率无关，故D错误，D符合题意。 故选D。 6．D 【详解】A．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，则绳端移动的速度 v绳=nvA=2×0.2m/s=0.4m/s 拉力F的功率 故A错误； B．2s内绳子自由端移动的距离 s绳=v绳t1=0.4m/s×2s=0.8m 故B错误； C．5s内绳子自由端移动的距离 s绳′=v绳t2=0.4m/s×5s=2m 拉力做的功 W=Fs绳′=5N×2m=10J 故C错误； D．由 物体A受到水平地面的摩擦力大小 f=nηF=2×80%×5N=8N 故D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．由图可知，甲滑轮组有效绳子段数，乙滑轮组有效绳子段数，忽略绳重与摩擦，所用的拉力分别为 所以，故A错误； BCD．忽略绳重与摩擦，机械效率为 重物G相同，动滑轮相同，则，故BC错误，D正确。 故选D。 8．A 【详解】图甲中动滑轮与2股绳子相连，而图乙中动滑轮与3股绳子相连，竖直向上的拉力分别为 则F1>F2； 在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度，说明物体上升的速度相同，拉力做功的功率分别为 则P1=P2； 由于装置的机械效率为 则η1=η2；故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 9．C 【详解】A．功率表示做功的快慢，功率越大，做功越快，故A正确，不符合题意； B．做功相同，时间少，说明做功快，也就是功率大，故B正确，不符合题意； C．有用功跟总功的比值叫做机械效率，机械效率越高，说明有用功占总功的比值越大；而功率表示物体做功的快慢，机械效率与功率没有关系，故C错误，符合题意； D．无论科学技术多么发达，任何机械使用时，不可避免地做额外功，机械效率可能提高，但一定小于1，故D正确，不符合题意。 故选C。 10．B 【详解】A．物体上升的速度是0.1m/s，滑轮组的n是2，绳子的自由端移动的速度是0.2m/s，选项错误； B．滑轮组的机械效率，选项正确； C．拉力做的功，选项错误； D．拉力做功的功率，选项错误。 故选B。 11．C 【详解】AD．由图可知，该滑轮为动滑轮，不计摩擦，动滑轮的机械效率 所以，当提升的重物质量越大、重力越大时，动滑轮的机械效率越大，而与提升的高度无关；故AD错误； B．使用动滑轮时，手对绳端B点拉力所做的功是总功，故B错误； C．A、B是绳子的始末端，一根绳子上各处拉力的大小是相同的，则A点和B点绳子受到的拉力大小相同，故C正确。 故选C。 12．B 【详解】A．功率与机械效率是两个相同的物理量，二者没有直接关系，故A错误； B．机械效率为有用功与总功的比值，则机械效率越高，总功与有用功的比值越小，故B正确； C．由得，做功时间未知时，功率大的机器与功率小的机器做功大小无法比较，故C错误； D．由得，机械做功时，总功未知时，做的有用功越多，机械效率不一定越大，故D错误。 故选B。 13．D 【详解】A．由图丁可知，在0～1s内物体上升的高度为0，即物体没有高开地面。由图乙可知，在0～1s内，拉力 F拉＝30N 取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力G和G动，地面施加的竖直向上的支持力F支，及动滑轮对物体的拉力F′作用，处于静止状态，根据力的平衡，地面对物体的支持力为 F支＝G﹣F′＝G﹣3F拉+G动＝100N﹣3×30N+G动＝G动+10N＞10N 由力的相互性，物体对地面的压力大小等于地面对物体的支持力，故A错误； B．在1～2s内，拉力 F2＝50N 由图丁知，重物上升高度 h2＝1.25m 绳子的有效段数为3，拉力F的作用点下降的距离 s2＝3h2＝3×1.25m＝3.75m 拉力做的有用功 W有2＝Gh2＝100N×1.25m＝125J 拉力做的功 W总2＝F2s2＝50N×3.75m＝187.5J 额外功 W额2＝W总2﹣W有2＝187.5J﹣125J＝62.5J 故B错误； C．由图可知在2～3s内，拉力 F3＝40N 重物上升高度 h3＝3.75m﹣1.25m＝2.5m 拉力F的作用点下降的距离 s3＝3h3＝3×2.5m＝7.5m 拉力做的功 W总3＝F3s3＝40N×7.5m＝300J 故C错误； D．2s～3s内滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 14．A 【详解】A．一本物理课本的质量约为200g即0.2kg，小明把一本物理课本从地面捡起并举过头顶对书做的功约为 W=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×2m=4J 故A符合题意； B．中学生正常步行的速度约为1.1m/s，故B不符合题意； C．小华的体重约为500N，1min大约跳120次，跳一次做的功 W=Gh=500N×0.05m=25J 1min做功 W′=W×120=25J×120=3000J 小明同学跳绳时的功率约为 故C不符合题意； D．因为机械之间会有摩擦等，因此机械改进后，机械效率也不可能达到100%，故D不符合题意。 故选A。 15．A 【详解】A．使用任何机械不可避免地做额外功，所以有用功一定小于总功，有用功与总功的比值，即机械效率一定小于100%，故A正确； B．机械效率越高，说明有用功占总功的比例大，不能说明机械做功一定越快，故B错误； C．功率越大的机械做功越快，但不一定做功越多，因为做功时间不确定，故C错误； D．结合可知，功率与功的大小、做功时间有关，故D错误。 故选A。 16． 不同 相同 【详解】[1]由图可知，斜面AB倾斜角度最小，所以沿着AB用的拉力最小，斜面AD倾斜角度最大，沿着AD的拉力最大，所以比较可知，拉力的大小不同。 [2]不考虑摩擦，则额外功为0，利用斜面做的功都等于提升物体做的有用功，所以拉力在三斜面上做功相同。 17． 75 50 66.7% 【分析】（1）利用P=Fv计算该过程拉力的功率；（2）利用=Gh求出有用功，利用=，求出额外功，然后利用=fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（3）利用= 计算该装置的机械效率． 【详解】拉力的功率：P=Fv=150N=75W；拉力做的总功：=Fs=150N3m=450J，拉力做的有用功：Gh=500N，额外功：==450J300JJ，斜面上的摩擦力：f，斜面的机械效率：66.7． 18． = < 【详解】[1][2]根据题意可知，摩擦均不计，额外功为克服动滑轮的重力所做的功，动滑轮的重力相同，上升的高度也相同，则所做的额外功是相同的，即 根据 可知，在动滑轮的重力相同的情况下，物体的重力不同，机械效率不同；物体的重力越大，则机械效率越大，即 19． 75% 变大 【详解】[1]由图知，使用动滑轮时，绳子承重段数n=2，动滑轮的机械效率 即动滑轮的机械效率是75%。 [2]不计绳重和摩擦，用该动滑轮提升重为400N的物体，由W有用=Gh可知，G变大，有用功变大，动滑轮重力不变，则额外功不变，据可知，有用功在总功中所占的比例变大，则机械效率变大。 20．（1）18000J；（2）600W；（3）80% 【详解】解：（1）由题图可知，绳子承重股数为n=4，则绳子移动的距离为 电动机对吊篮、人及工具所做的功是总功 （2）电动机对吊篮、人及工具所做功的功率为 （3）电动机对人及工具所做的有用功为 电动机的机械效率为 答：（1）电动机对吊篮、人及工具所做的功为18000J； （2）电动机对吊篮、人及工具做功的功率600W； （3）电动机对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是80%。 21．（1）1600W；（2）6400N；（3）3200J 【详解】解：（1）由图可知，，卷扬机做的总功为 则拉力做功的功率为 （2）根据 可知，物体A所受的重力为 （3）滑轮组提升物体A所做的额外功为 答：（1）拉力F做功的功率为1600W； （2）物体A所受的重力为6400N； （3）滑轮组提升物体A所做的额外功为3200J。 22．（1）1200J；（2）1260J；（3）95% 【详解】解：（1）工人所做的有用功 W有=Gh=600N×2m=1200J （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力 绳子自由端移动的距离 s=3h=3×2m=6m 工人所做的总功 W总=Fs=210N×6m=1260J （3）该滑轮组的机械效率 答：（1）工人做的有用功为1200J； （2）工人做的总功为1260J； （3）该滑轮组的机械效率为95%。 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 $$