12.4　机械效率 -2024-2025学年物理人教版八年级下册

第十二章　简单机械 第4节　机械效率 第1课时　认识机械效率 有用功、额外功和总功 1. 升旗过程中，克服旗的重力做的功是 ，克服摩擦力做的功是 ⁠ ，人拉绳子的拉力做的功是 .（均填“有用功”“额外功”或“总功”） 有用功　 额 外功　 总功　 2. 用如图所示的滑轮组将重为10 N的物体匀速提升2 m，绳子自由端的拉力F＝4 N，拉力所做的总功为 J，有用功为 J，额外功为 J. （不计绳重和摩擦） 24　 20　 4　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 机械效率 3. 下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（　B　） A. 做的有用功越多，机械效率越高 B. 同一起重机提起的货物越重，机械效率越高 C. 做的额外功越少，机械效率越高 D. 同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 4. （2024·连云港中考）用如图所示的滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m，拉力F大小为120 N，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 （百分号前保留一位小数）. 300　 83.3％ 5. 如图所示，在斜面上将一个重5 N的物体匀速拉到顶端.沿斜面向上的拉力为2 N，斜面长4 m，高1 m.则拉力做的有用功为 J，斜面的机械效率为 ⁠ ⁠. 5　 62.5％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 6. （2024·广州中考节选）如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建筑材料沿竖直方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×103 N. （1）求钢丝绳自由端的移动速度. 解：（1）由图知，物体由3段绳子承担，n＝3，钢丝绳自由端移动的距离s＝nh＝3×1 m＝3 m，钢丝绳自由端移动的速度v＝＝＝3 m/s. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 （2）此时该滑轮组做的总功W总＝Fs＝5×103 N×3 m＝1.5×104 J. 拉力F的功率P＝＝＝1.5×104 W. 使用该滑轮组做的有用功W有用＝Gh＝9×103 N×1 m＝9×103 J. 此时该滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝60％. （2）求拉力F的功率和滑轮组的机械效率. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 7. （2024·河南中考）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的是（　C　） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8. （2024·无锡中考）如图所示，用滑轮组匀速提升重为200 N的物体，拉力F为125 N，物体升高的高度为4 m，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法正确的是（　D　） A. 总功为800 J B. 动滑轮重为5 N C. 绳端移动的距离为4 m D. 滑轮组的机械效率为80％ D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 9. （多选）（2024·滨州中考）如图所示装置，工人用250 N的拉力，在30 s内将重为400 N的物体匀速提高了6 m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　BC　） A. 绳子自由端移动的速度是0.2 m/s B. 拉力做的有用功为2 400 J C. 拉力做功的功率为100 W D. 若用此滑轮提升重500 N的物体，滑轮的机械效率为80％ BC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 10. 如图所示，用力F1将物体B匀速提升h，F1做功600 J；若借助滑轮组用力F2把物体B匀速提升相同高度，F2做功为1 000 J. 下列说法正确的是（　D　） A. 两个过程中的拉力F1＝3F2 B. F1做功的功率比F2做功的功率小 C. 滑轮组的机械效率为40％ D. F2做功的距离为3h D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 11. 一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体，使物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N，滑轮组的机械效率为60％，在此过程中下列选项正确的是（　D　） A. 绳子自由端移动的距离为3 m B. 拉力做的有用功为500 J C. 拉力做的额外功为150 J D. 拉力做功的功率为25 W D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 12. （2024·聊城期末）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为800 N的工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子，使重为900 N的物体以0.2 m/s的速度匀速上升.在这个过程中，人施加的拉力F为500 N，不计绳重和摩擦.g取10 N/kg下列说法正确的是（　D　） A. 10 s内绳子自由端移动的距离是2 m B. 拉力F的功率为400 W C. 该滑轮组的机械效率为75％ D. 该工人利用此滑轮组能提升货物的最大质量为150 kg D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 13. （多选）（2024·北京中考）用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20 s内绳子自由端竖直匀速移动16 m，重物竖直匀速上升4 m.已知动滑轮总重100 N，提升的物体重800 N. 关于该过程，下列说法正确的是（　AC　） A. 绳子自由端拉力的功率为200 W B. 额外功为400 J C. 绳子自由端拉力的大小为250 N D. 滑轮组的机械效率约为88.9％ AC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 14. 如图所示，图甲装置中，空吊篮A重25 N，绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力为100 N. 小李将空吊篮A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系的F－t图像如图乙所示，空吊篮A上升速度随时间变化关系的v－t图像如图丙所示.忽略绳重、摩擦、空气阻力等.下列说法正确的是（　D　） A. 此装置动滑轮所受的重力为10 N B. 此装置1～2 s内克服滑轮重力做功为15 J C. 此装置最多能匀速运载200 N的货物 D. 此装置运载货物的最高机械效率为80％ D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 15. （2024·潍坊期末）起重机吊臂上的滑轮组如图所示.在匀速起吊重2.4×104 N的物体时，物体在5 s内上升了5 m，若滑轮组的机械效率为80％，则拉力F等于 N；若克服绳重和摩擦所做的功为2.4×104 J，则动滑轮重 ⁠N. 1×104　 1 200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 16. 如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度.不计绳重和摩擦，则甲、乙的拉力之比为 ，绳自由端的速度之比为 ，机械效率之比为 ⁠ 3∶2　 2∶3　 1∶1　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 17. 小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图所示.用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80 cm，B点距水平地面的高度h为20 cm.沿斜面向上用0.8 N的拉力F将重为2 N的木块匀速拉到B点，用时2 s，则这段过程中拉力F做功的功率P＝ W，斜面的机械效率η＝ ％，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f＝ N. 第17题图 0.32　 62.5　 0.3　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 18. 如图所示，工人用一均匀杠杆将重为1 000 N的货物匀速提高1 m，如果动力臂与阻力臂之比为2∶1，而工人所用的拉力为600 N. 则在此过程中有用功为 ⁠ J，总功为 J，杠杆的机械效率为 （结果保留3位有效数字），如果克服摩擦做功40 J，则此杠杆的自重为 N. 第18题图 1 000 1 200　 83.3％　 160　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 19. （2024·泸州中考）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙的桌面上.受到水平向左的恒力F＝100 N，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳.当绳子自由端的拉力F绳为60 N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力F绳为90 N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力F绳的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 ⁠. 20　 60　 75％　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20. （2024·苏州中考）某起重机的滑轮组结构示意图如图所示，其最大载重为5 t.起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80％.不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10 N/kg.求 （1）克服钢板重力做的功W有用. 解：（1）克服钢板重力做的功W有用＝Gh＝mgh＝3 600 kg×10 N/kg×10 m＝3.6×105 J. （2）钢丝绳的拉力F. （2）起重机的滑轮组做的总功W总＝＝＝4.5×105 J. 由图可知，有4段绳子承重，则钢丝绳的拉力F＝＝＝＝1.125×104 N. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）. （3）起重机的滑轮组做的额外功W额外＝W总－W有用＝4.5×105 J－3.6×105 J＝9×104 J. 动滑轮的重力G动＝＝＝9×103 N. 滑轮组满载时的机械效率η最大＝×100％＝×100％＝×100％≈84.7％. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 $$第十二章　简单机械 第4节　机械效率 第2课时　测量机械效率 测量滑轮组的机械效率 1. （2024·济宁期末）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义.某科技小组进行了“影响滑轮组机械效率的因素”的实验探究，用到的装置如图所示，数据记录如表所示. 1 2 3 4 5 实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 绳子拉 力F/N 绳子移动 距离s/m 机械 效率η 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6％ 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6％ 3 4 0.1 1.9 0.3 4 ？ 0.1 1.3 0.5 61.5％ 1 2 3 4 5 （1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应 拉动弹簧测力计. （2）第3次实验中，滑轮组的机械效率为 （保留一位小数）. （3）分析表中数据可知：第4次实验是用图 （选填“甲”“乙”或“丙”）所示装置来完成的. 竖直向上匀速　 70.2％　 丙　 1 2 3 4 5 （4）通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与钩码上升高度 （选填“有关”或“无关”）；通过比较 两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高. （5）为提高滑轮组机械效率，根据以上结论和生活经验，你认为可采取的措施有 （多选，选填字母）. A. 减轻动滑轮质量 B. 增加所提物体质量 C. 给机械加润滑油 D. 增加重物上升高度 无关　 1、3　 ABC　 1 2 3 4 5 测量斜面的机械效率 2. 小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想： A. 同一个斜面，所推的物体越重，机械效率越高； B. 斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关. 为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如表： 1 2 3 4 5 实验 次序 斜面 倾角 物重 G/N 拉力 F/N 斜面高度h/m 斜面长 度s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 斜面机械 效率η ① 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60％ ② 30° 5 4.2 0.6 1.2 3 5.04 ③ 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71％ 1 2 3 4 5 （2）第②次实验中斜面的机械效率约为 .（百分号前结果保留整数） （3）对比①③两次实验数据，可初步得出的结论是 ⁠ ⁠. （4）对比实验①②的数据可以用来验证猜想 ，细心的小明发现第②次实验中的额外功大于第①次实验中的额外功，你认为可能是 ⁠ 的原因造成的.第①次实验中物块与斜面间的摩擦力是 ⁠N. 60％　 当物体的重力相同时，斜 面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大　 A　 物体对斜面的压力较 大，导致摩擦力变大　 1　 （1）在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块. 匀速直线　 1 2 3 4 5 3. 小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表. 实验 次数 物重 G/N 物体上升的 高度h/cm 测力计的 示数F/N 测力计移动 的距离s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 17 3 6 8 2.5 24 1 2 3 4 5 （1）分析表中数据，回答以下问题： ①在测量测力计移动的距离时，有一个数据的记录错误，错误的数据是 ⁠，应改为 ⁠. ②第3次实验中滑轮组的机械效率是 ⁠. ③由表格中的数据可知：滑轮组的机械效率与 无关. 17　 15　 80％　 物体上升的高度　 实验 次数 物重 G/N 物体上升的 高度h/cm 测力计的 示数F/N 测力计移动 的距离s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 17 3 6 8 2.5 24 1 2 3 4 5 （2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示. ①小红多使用一个滑轮，目的是改变 ⁠. ②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 （选填“相同”或“不相同”）. 拉力的方向　 相同　 1 2 3 4 5 4. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小彤用同一滑轮组进行了三次实验如图所示，实验数据记录如表. 1 2 3 4 5 次数 物重 /N 物体上升 距离/cm 测力计 示数/N 测力计上 升距离/cm 机械效 率 1 2 10 0.8 30 83.3％ 2 4 10 1.5 30 88.9％ 3 6 10 2.2 30 1 2 3 4 5 （1）实验中要沿 方向，向上 拉动弹簧测力计，使物体升高. （2）表格中第3次实验的机械效率为 .（百分号前保留一位小数） （3）分析表中数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 ⁠有关. （4）根据实验结论，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1％，物体的重力可能为 （选填字母）. A. 1 N B. 3 N C. 5 N D. 8 N 竖直　 匀速　 90.9％　 物体的重力　 D 1 2 3 4 5 （5）小彤改变动滑轮重，提升同一物体多次实验，根据所测数据绘制出图像丁.由图像可知，被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越 ⁠（选填“高”或“低”）. （6）根据所学知识，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图像丁中的A点可知，被提升物体所受的重力一定 （选填“小于”“等于”或“大于”）40 N. 低　 大于　 1 2 3 4 5 5. 小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点. （1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上 拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η＝ （用已知量和测量量的符号表示）. 匀速　 ×100％　 1 2 3 4 5 （2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将 （选填“大于”“等于”或“小于”，下同）F1，此次弹簧测力计做的功将 第一次做的功，杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）. （3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比 （选填“最大”“最小”或“三次相等”）. 大于　 小于　 变大　 最大　 1 2 3 4 5 $$