12.4机械效率 同步习题 --2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册

12.4机械效率 同步习题 2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册 一、单选题 1．日常生活中常用的食品夹如图所示，使用食品夹夹取面包时（　　） A．可以省力 B．可以省距离 C．可以省功 D．既可省力，也可以省功 2．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．力F1和F2做的总功相同 B．力F1和F2做功的功率相同 C．两个滑轮组机械效率一样大 D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高 3．用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作下，重为40N的物体在10s内匀速竖直上升了2m，已知动滑轮重为8N，忽略绳重与摩擦。下列说法中正确的是（　　） A．电动机对绳的拉力为12N B．绳子自由端的移动速度为0.2m/ C．滑轮组的机械效率为80% D．有用功的功率为8W 4．用滑轮组提升物体（如图），2s内物体匀速升高10cm时，绳子自由端被拉下20cm，此过程中人对绳子的拉力为30N，绳子对物体的拉力为48N，则（　　） A．物体上升的速度是0.1m/s B．滑轮组是由一定一动两个滑轮绕成的 C．拉力做功的功率是1.5W D．滑轮组的机械效率为62.5% 5．用如图所示滑轮组匀速提升物体时，保持拉力F对滑轮组的功率不变，动滑轮重为Gm，不计绳重和摩擦。物体重为G、匀速提升物体的速度为v、动滑轮对物体做功的功率为P、滑轮组的机械效率为η。如所示图像可能正确的是（　　） A．拉力F随物重G的变化图像 B．动滑轮对物体做功的功率P随物重G的变化图像 C．物体上升速度v的倒数随物重G的变化图像 D．滑轮组的机械效率随物重G的变化图像 6．一个质量为70 kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装石板的托板）提升石板．已知托板重200N，每块石板重100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人在4s内匀速提升10块石板升高2m时，此装置的机械效率为80%。那么，该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中，下列有关说法错误的是（    ）（取g =10N/kg） A．该工人提升10块石板升高2m做的额外功一定是500J B．该工人在4s内提升10块石板升高2m的有用功率一定是500W C．此装置动滑轮的质量是5 kg D．此装置的机械效率最高可达到82.1%（结果保留1位小数） 二、填空题 7．如图所示，沿斜面把重120N的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力F=100 N，斜面长2 m、高1 m，则其机械效率是 %，物体所受摩擦力是 N。 8．利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体．若滑轮组的机械效率为80%，A处拉力的大小为40N，则物体和地面之间的摩擦力大小为　 N，拉力F的大小为 N． 9．《墨经》是中国战国后期墨家著作，其中记载了对力的认识——“力，形之所以奋也”，最早记述了秤的杠杆原理，论述了小孔成像，还记载了一种斜面引重车等，请回答下面相关问题。 (1)“力，形之所以奋也”的意思是：力是有形之物开始和加快运动的原因所在，这表明力有改变物体 的效果。英国物理学家 总结前人经验得出：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止或匀速直线运动状态； (2)《墨经》中记载的秤的杠杆原理如图甲所示，“标”“本”对应物理学中杠杆的 ；当“权”需向A点移动才能平衡时，说明“重”的质量 （选填“增大”或“减小”）了；若把提纽的位置改到更靠近B点，秤的量程将 （选填“增大”或“减小”），若“权”发生磨损，则测得的物重偏 （选填“大”或“小”）； (3)早在两千多年前，我国古代思想家 就在《墨经》中论述了小孔成像等光学现象，小明将易拉罐的上部剪去并蒙上一张半透明纸，在罐的底部开一个小孔，用它做小孔成像实验，如图乙所示，半透明纸上得到的是烛焰倒立的 （选填“虚像”或“实像”）； (4)斜面引重车如图丙所示，系紧在后轮轴上的绳索，绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物连接。若用该引重车将重为的木箱从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长，高，后轮轴施加在绳子上的力为（不计绳重、滑轮与绳间的摩擦），则该斜面的机械效率为 ，此木箱与斜面之间的摩擦力是 N；经实际测量，发现人施加在车上的推力比绳子上的拉力小很多，说明车子后轮是一种 （选填“省力”“费力”）机械。 10．如图所示，在斜面上，将质量为2kg的物块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为8N，斜面长1.2m，高0.3m，斜面的机械效率为 ，物块与斜面间的摩擦力为 N，在其它条件一定时，斜面变陡，机械效率 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。（g取10N/kg） 11．如图所示，工人利用定滑轮将重500N的物体匀速提升4m，在此过程中有用功是 J,使用定滑轮可以改变力的 。 三、实验题 12．（1）如图甲所示，用作用点不同，分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，使杠杆在水平位置保持平衡，则F1、F2、F3的大小关系是 。 （2）如图乙所示，用两种不同的滑轮将同一重物G提升到相同高度，若不计绳重、摩擦和滑轮重，F1 F2，机械效率1 2（选填“>”“<”或“=”）。 13．小文为探究滑轮组的机械效率设计了如图甲所示的创新实验装置，整个装置固定在带有刻度的支撑背景板上，带绕线轮的电机可通过转动拉起重物，压力传感器可测出绳子自由端拉力。 不同物重对应的滑轮组机械效率实验数据 组别 绳子承担物重段数 G物/N F/N W总/J η 1 n＝3 1.96 0.80 0.120 ▲ 2 3.92 1.51 0.227 86.5% 3 5.88 2.20 0.330 89.1% 4 n＝4 1.96 0.63 0.126 77.8% 5 3.92 1.22 0.244 80.3% 6 5.88 1.75 0.350 84.0% 实验步骤：①在动滑轮下方挂上钩码，记录重力G物，标记物体的位置； ②闭合电机开关，匀速提升重物0.05m，断开开关，记录拉力F和绳子自由端移动的距离s； ③分别改变G物和滑轮组绕线方式（使承担物重绳子段数n不同），重复以上操作，并记录数据结果如表格所示； (1)请将表格中的数据补充完整 ；（计算结果保留到0.1%） (2)根据表中数据可得出的结论是 ； (3)与课本装置（如图乙）相比，该创新实验装置的优点是： 。（写出两点） 14．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 （1）实验中，将杠杆拉至图中实线位置，测力计的示数F为 N。钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m时，杠杆的机械效率为 %。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： ； （2）为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据： 实验序号 钩码挂点 钩码总重G/N 钩码移动的距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的结论? 答： （填“能”或“不能”），请简要说出两条理由：① ；② ； （3）若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将 （填“变大”“变小”或“不变”），理由是 。 四、科普阅读题 15．请阅读《太空快递员》并回答下列各题。 太空快递员 2017年4月20日，天舟一号货运飞船成功进入预定轨道，太阳能帆板展开正常，发射获得圆满成功。因为天舟一号“只运货，不送人”，被人们形象地称为“太空快递员”。天舟一号外观如图所示，部分参数见下表： “天舟一号”部分参数 全长 10.6m 最大直径 3.35m 太阳电池翼展开后最大宽度 14.9m 起飞质量 13.5t 最大上行货物运载量 6.5t 最大推进剂补加量 2t 在近地轨道运行的航天器会由于空气阻力而“掉高度”，为了维持高度，就需要火箭发动机适时启动以保持轨道高度，但是其携带的燃料是有限的，这就对被称为“太空加油”的在轨推进剂补加技术提出了需求。此次天舟一号的一个重要使命就是验证该项技术。此次天舟一号的目标飞行器是天宫二号，为了给天宫二号补给物资，天舟一号必须首先和天宫二号交会对接。早在2011年11月3日，天宫一号目标飞行器就已与神舟八号飞船顺利完成我国的首次交会对接。天舟一号将首次使用我国航天人研发的快速自主交会对接技术。交会对接完毕后，天舟一号就可以向天宫二号补给物资以及为天宫二号“太空加油”。别小看这次的“太空加油”，它是天舟一号和天宫二号在高速飞行中对接锁紧、确保补加装置和管路气密性好的前提下进行，其过程要比汽车加油复杂得多，分为29个步骤，每步都需要精细控制。首先，天宫二号的压气机将手风琴状的膜盒贮箱中的气体压回气瓶，使天宫二号的燃料贮箱的气压低于天舟一号的燃料贮箱的气压；随后，接通天舟一号和天宫二号贮箱，使推进剂自动从天舟一号贮箱“流入”天宫二号贮箱，当两侧贮箱的气压相等时，加注工作完成．目前，我国成为继俄罗斯和美国之后第三个掌握在轨推进剂补加技术的国家。天舟一号任务的圆满成功，标志着我国载人航天工程第二步胜利完成，也正式宣告中国航天迈进“空间站时代”。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）“太空加油”时，天舟一号相对于天宫二号是 的；（选填“静止”或“运动”） （2）“太空加油”时，推进剂自动从天舟一号贮箱“流入”天宫二号贮箱的条件是：天宫二号燃料贮箱的气压 天舟一号燃料贮箱的气压；（选填“高于”或“低于”） （3）欧洲太空局ATV货运飞船最大上行货运能力约7.7t物资，它的起飞质量约为21t。借鉴所学机械效率概念，请你通过计算比较天舟一号与欧洲太空局ATV货运飞船哪个运载效率高 。 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 1．B 【详解】AB．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，费力省距离，故A不不符合题意，B符合题意； CD．使用任何机械都不会省功，省力的机械费距离，费力的机械可以省距离，故CD不符合题意。 故选B。 2．D 【详解】由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。 AB．若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为 s甲=3h，s乙=4h 甲滑轮组中拉力做的总功为 W甲总F13h 乙滑轮组中拉力做的总功为 W乙总F24h 已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误； 已知时间相同，由公式P 可知，P甲总＜P乙总，故A错误； CD．甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为 甲100% 同理可得，乙滑轮组的机械效率为 乙 所以甲＞乙，故C错误，D正确。 故选D。 3．D 【详解】A．电动机对绳的拉力为 故A错误； B．绳子自由端的移动速度为0.2m 故B错误； C．滑轮组的机械效率为 故C错误； D．有用功的功率 故D正确。 故选D。 4．B 【详解】A．物体上升的速度 故A错误； B．滑轮组的动滑轮绕绳子的段数 所以滑轮组是由一定一动两个滑轮绕成的，故B正确； C．拉力做的功 W总=Fs=30N×0.2m=6J 拉力做功的功率 故C错误； D．有用功 W有=F绳h=48N×0.1m=4.8J 滑轮组的机械效率为 故D错误。 故选B。 5．C 【详解】A．不计绳重及摩擦，则拉力 当物重为0时，动滑轮重力不为0，所以拉力不为0，故A错误； B．动滑轮对物体做有用功，其功率 当物体重力为0时，动滑轮对物体做功的功率为0，故B错误； C．拉力F对滑轮组的功率 则 其中P、Gm是定值，故该图像符合物体上升速度v的倒数随物重G的变化图像，故C正确； D．滑轮组的机械效率为 所以随着物体重力的增大，滑轮组的机械效率是增大的，但即使物体重力再大，机械效率始终小于1，故D错误。 故选C。 6．D 【详解】A．工人提升10块石板升高2m做的有用功 由机械效率公式可得，所做的总功 则额外功 故A正确，不符合题意； B．工人的有用功率 故B正确，不符合题意； C．在不计摩擦与绳重时，额外功来自克服托板和动滑轮的总重做的功，故 则动滑轮的重力 此装置动滑轮的质量 故C正确，不符合题意； D．人的质量为70kg,则绳端的最大拉力 由图知承重绳子股数n=2，在不计摩擦与绳重时，提起的最大总重力 可装石板的重为 则最多可装石板的数量 则最多可装石板的重 不计摩擦与绳重，滑轮组可达到的最大机械效率 故D错误，符合题意。 故选D。 7． 60 40 【详解】[1]有用功为 W有用=Gh=120N×1m=120J 拉力做的总功为 W总=Fs=100N×2m=200J 斜面的机械效率为 [2]额外功为 W额外=W总-W有用=200J-120J=80J 由公式W额外=fs可得，物体所受的摩擦力为 8． 40 25 【详解】(1)物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，A处的拉力大小FA＝40N，所以物体和地面之间摩擦力为f＝FA＝40N；(2)由图可知,由2段绳子通过动滑轮,则sF＝2s物，η＝ 所以F＝＝25N. 【点睛】物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，由此得到物体受到的摩擦力大小．由题拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子通过动滑轮，则sF＝2s物，可利用公式η＝可计算出拉力F的大小． 9．(1) 运动状态 牛顿 (2) 力臂 增大 增大 大 (3) 墨子 实像 (4) 80 200 省力 【详解】（1）[1]力是有形之物开始和加快运动的原因所在，这表明力有改变物体运动状态的效果。 [2]英国物理学家牛顿总结前人经验得出：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止或匀速直线运动状态，即牛顿第一定律。 （2）[1]支点到力的作用线的垂线段即为力臂，“标”和“本”对应物理学中杠杆的力臂。 [2]根据杠杆平衡条件则有 权×标=重×本 所以当“权”需向A点移动才能平衡时，标变大，则说明“重”的质量增大。 [3]若把提纽的位置改到更靠近B点，本变小，标最大时，对应的重变大，则秤的量程将增大。 [4]若“权”发生磨损，对应的标变大，则测得的物重偏大。 （3）[1][2]早在两千多年前，我国古代思想家墨子就在《墨经》中论述了小孔成像等光学现象，小孔成像是由于光沿直线传播形成的，成倒立的实像。 （4）[1]拉力做的有用功为 W有用＝Gh＝2000N×0.8m＝1600J 拉力做的总功为 W总＝Fs＝1000N×2m＝2000J 斜面的机械效率为 [2]克服木箱在斜板上受到摩擦力做的额外功为 W额＝W总﹣W有用＝2000J﹣1600J＝400J 由W额＝fs可得，木箱与斜板之间的摩擦力为 [3]车子后轮在该装置中是一个轮轴，人施加在车上的推力作用在轮上，绳子上的拉力作用在轴上，并且施加在车上的推力小于绳子上的拉力，可见车子后轮是一种省力机械。 10． 62.5% 3 增大 【详解】[1]将质量为2kg的物块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为8N，斜面长1.2m，高0.3m，所做的有用功为 W有=Gh=mgh=2kg×10N/kg×0.3m=6J 拉力做的总功为 W总=Fs=8N×1.2m=9.6J 机械效率为 [2]额外功为 W额=W总-W有=9.6J-6J=3.6J 由W额=fs得，摩擦力为 [3]当斜面变陡，摩擦力将变小，所做额外功变小，所以机械效率增大。 11． 2000 方向 【详解】[1]重物上升时克服重力所做的功为有用功，大小为 W=Gh=500N×4m=2000J [2]定滑轮的本质是等臂杠杆，因此使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。 12． F1=F2=F3 ˂ = 【详解】（1）[1]图甲中分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，此时圆心(支点)到力的作用线的距离都是相同的(等 于圆的半径)，根据力臂的定义可知，此时三个力的力臂都相同；由杠杆平衡条件可知：在阻力、阻力臂、动力臂都不变的情况下，动力的大小也不变，即F1=F2=F3，故F1、F2、F3的大小相等。 （2）[2]图乙中第一个图是动滑轮，可以省一半的力，不计绳重、摩擦和滑轮重，则；第二个图是定滑轮，不省力，则F2=G，所以F1˂F2。 [3]若不计绳重、摩擦和滑轮重，则W有用= W总，两种情况下的机械效率为1，即η1 = η2。 13．(1)81.7% (2)滑轮组机械效率与承担物重绳子段数及提升物体重力有关，承担物重绳子段数越少，提升物重越重，滑轮组机械效率越大 (3)见解析 【详解】（1）第一次实验中，滑轮组机械效率为 （2）由1、2、3或4、5、6可知，同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越高；由1、4或2、5或3、6可知，提升物重相同时，绳子受力段数越少，机械效率越高；综合得出：滑轮组机械效率与承担物重绳子段数及提升物体重力有关，承担物重绳子段数越少，提升物重越重，滑轮组机械效率越大。 （3）与课本装置（如图乙）相比，该创新实验装置的优点是：板上有刻度，方便直接读出物体升高高度；电机可匀速提升物体；力传感器可精确测出拉力大小且读数方便。 14． 0.5 66.7 杠杆自身有重力 不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 一次对比实验所得结论是不可靠的 变大 见详解 【详解】（1）[1]弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，示数为0.5N。 [2]用杠杆提起货物，对货物做的功有用功为 W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J 用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功为总功为 W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J 则杠杆的机械效率为 [3]用杠杆提起重物时，杠杆也会同时被提升一定高度，由于杠杆自身有一定重力，此时对杠杆做的功为额外功。 （2）[4][5][6]分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变，多次改变物重；分析多组数据，才能得出正确结论，故实验中重物位置不同，只凭一次实验数据做出结论是不科学的。 （3）[7][8]钩码的悬挂点在A点或B点时，将杠杆提升到相同位置的过程，拉力克服杠杆自身重力所做额外功是一样的，但B点物物体提升的高度更大，所做的有用功更多，根据机械效率的定义，此时的有用功占总功的比例更大，机械效率更高。故若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将变大。 15． 静止 低于 天舟一号的运载效率高 【详解】（1）[1]根据短文知道，当“太空加油”时，天舟一号与天宫二号的位置关系没有发生变化，所以天舟一号相对于天宫二号是静止的。 （2）[2]由题知道，“太空加油”时的步骤是：首先，天宫二号的压气机将手风琴状的膜盒贮箱中的气体压回气瓶，使天宫二号的燃料贮箱的气压低于天舟一号的燃料贮箱的气压；随后，接通天舟一号和天宫二号贮箱，使推进剂自动从天舟一号贮箱“流入”天宫二号贮箱，当两侧贮箱的气压相等时，加注工作完成。 （3）[3]根据机械效率是指有用功与总功的比值知道，货运飞船的运载效率可以是 所以天舟一号的运载效率是 ATV的运载效率 因为η1＞η2，所以天舟一号的运载效率高。 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 $$