11.5 机械效率-【暑假大串联】2024-2025学年新教材八年级物理暑假作业教材衔接（苏科版2024）

第五节 机械效率 1.利用机械做功时,对我们有用的那部分功叫有用功;克服机械自身重力、摩擦等不得不额外做 的那部分功叫额外功;动力对机械做的功叫作总功. 2.有力功跟总功的比值叫机械效率,公式为η= W 有用 W 总 ×100%. 由于额外功的存在,有用功总是小 于总功,因此任何机械的效率都小于1.机械效率是反映机械性能的指标之一,与做功多少、快 慢没有直接关系. 例1 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.则下 列说法中正确的是 ( ) A. 拉力的功率为30 W B. 物体重力的功率为360 W C. 该滑轮组的机械效率为75% D. 1 min内所做的有用功为144 J 解析:A. 拉力的功率P=Fv=50 N×0.6 m/s=30 W,故A正确;B. 拉动绳子时,物体在竖直方 向没有移动距离,故物体的重力不做功,故物体重力的功率为0,故B错误;C. 物体与地面间的滑 动摩擦力是自身重力的0.2倍,即物体与地面间的滑动摩擦力f=0.2G=0.2×600 N=120 N, 由图可知,承担绳子的段数n=3,该滑轮组的机械效率η= W 有 W 总×100%= fs物 Fs绳×100%= f nF× 100%= 120 N 3×50 N×100%=80% ,故C错误;D. 物体移动的速度 v物= 1 3v= 1 3×0.6 m/s= 0.2 m/s,物体移动的距离s物=v物t=0.2 m/s×60 s=12 m,1 min内所做的有用功W 有=fs物 =120 N×12 m=1440 J,故D错误.故选A. 答案:A 例2 如图所示,用滑轮组提升重物,下述几种方法中能够提高机械效率的是(不计摩擦 和绳重) ( ) A. 改变绳子的缠绕方法 B. 增加重物提升高度 C. 减少重物提升高度 D. 增加重物的质量 86 解析:A. 改变绳子的缠绕方法,对重物被拉升没有影响,即对有用功没影响;对动滑轮的拉升、动 滑轮转动时的摩擦也没有影响,即不影响额外功.所以改变绕绳方式不影响机械效率,故A错; B. 增加重物提升高度的时候,绳端被拉升的距离也变长了,根据η= W 有用 W 总 = Gh Fnh= G nF' ,可知机 械效率并不受影响,故B错;C. 减少提升高度,与B项是一样的道理,同样机械效率不受影响.故 C错;D. 增加重物的重力,在动滑轮、摩擦不变的情况下,即额外功不变的情况下,有用功增加 了,所以机械效率就提高了.故D正确.故选D. 答案:D 例3 如图所示,斜面高为2 m,长为6 m,用沿斜面向上大小为250 N的拉力F,将重为600 N的 木箱由斜面底端拉到顶端,则物体与斜面间的摩擦力是 N. 解析:木箱由斜面底端拉到顶端的有用功W 有=Gh=600 N×2 m=1200 J,木箱由斜面底端拉到 顶端,拉力做的总功W 总=Fs=250 N×6 m=1500 J,克服斜面摩擦的额外功为W 额=W 总-W 有 =1500 J-1200 J=300 J,由W 额=fs可得,物体与斜面间的摩擦力f= W 额 s = 300 J 6 m =50 N. 答案:50 一、 选择题 1. 某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼,如果分别采用如图所示的两种搬运方式,关于 F1 和F2 做功及相关情况,以下判断正确的是 ( ) 甲 乙 A. 两种方式所做的有用功一定相等 B. 两种方式功率一定相等 C. 两种方式机械效率一定相等 D. 两种方式所做的总功一定相等 2. 工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 ( ) A. 增大提升速度,可以增大有用功 96 B. 增大提升高度,可以提高机械效率 C. 增大定滑轮的重力,可以增大额外功 D. 增大物体的重力,可以提高机械效率 3. 图1中力F1 水平拉动重为G 的物体A 在水平路面匀速移动了s.改用滑轮组拉动A 在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图2).此过程滑轮组 ( ) 图1 图2 A. 总功为F2s B. 额外功为F1s C. 机械效率为 Gs F2·3s D. 额外功为3F2s-F1s 4. 如图所示,小刚用滑轮组匀速提升一个重为400 N的物体,提升重物0.2 m所 用时间为1 s,人拉绳的力F 为250 N,下列说法中正确的是 ( ) ①绳子自由端移动的速度为0.2 m/s;②人拉绳做功的功率为100 W;③滑轮 组的机械效率为80%;④动滑轮重110 N. A. 只有②和③ B. 只有①和④ C. 只有①和② D. 只有②③和④ 5. 下列说法中正确的是 ( ) A. 机械效率越高,机械越省力 B. 机械效率越高,机械做功一定越多 C. 功率越大的机械做功一定越多 D. 有用功在总功中所占的比例越大,机械效率一定越高 6. 如图所示,工人用500 N的拉力将重800 N的物体匀速提升0.5 m,所用时间为1 s, 不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 ( ) A. 绳子自由端移动的速度为0.5 m/s B. 人拉绳做功的功率为500 W C. 滑轮组的机械效率为90% D. 动滑轮重为100 N 7. 关于机械效率,下面说法正确的是 ( ) A. 功率越大的机械,机械效率越高 B. 机械效率大小与功率大小有关 C. 机械效率越低的机械,做的功就越少 D. 由于有用功总小于总功,机械效率总小于1 07 8. 如图所示,用相同的滑轮采用不同的绕绳方法,将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和 摩擦),则 ( ) A. F1<F2 B. F1>F2 C. η甲<η乙 D. η甲>η乙 甲 乙 第8题 第10题 9. 下列数据估测不符合实际的是 ( ) A. 托起两个鸡蛋用的力约1 N B. 起重机的机械效率是100% C. 海平面上的大气压强约1000 hPa D. 中学生站立时对地面的压力约500 N 10. 如图所示,用一个动滑轮在5 s内将一重为200 N的物体向上提起3 m,拉力F 为150 N,在 此过程中 ( ) A. 对物体做的有用功为450 J B. 拉力做的功为600 J C. 拉力的功率为120 W D. 这个动滑轮的机械效率是66.7% 11. 用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重G 的物体匀速提升h,不计摩擦和绳重,滑轮 组的机械效率为η,拉力大小F,绳子移动距离为s,则下列动滑轮重力的表达式错误的是 ( ) A. (1-η)h η G B. s h (1-η)F C. s hF-G D. 1-η η G 12. 用如图所示的滑轮组拉动物体,已知物体质量为40 kg,与地面的 摩擦力为其重力的0.2倍.10 s内物体被拉动了10 m,动滑轮重 20 N.(不计绳重和滑轮间的摩擦)下列说法中正确的是 ( ) A. 自由端的拉力F 为100 N B. 滑轮组所做的有用功为4000 J C. 拉力的功率为150 W D. 滑轮组的机械效率为80% 17 13. 小勇体重600 N,利用如图所示的滑轮组在1 s内使物体A 匀速上升 5 m.已知物体A 重为800 N,小勇作用在绳端的拉力大小为500 N,不 计绳子重力和绳子与滑轮摩擦,在此过程中,下列说法正确的是 ( ) A. 水平地面对小勇的支持力做功为6000 J B. 小勇做的有用功为3000 J C. 小勇拉力的功率为250 W D. 此滑轮组的机械效率为80% 二、 填空题 14. 用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重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,当某次运送2件货物时,绳子 的拉力F 是 N.(不考虑绳重和摩擦) 甲 乙 第14题 第15题 第16题 15. 如图所示,斜面长6 m,高1 m,工人用500 N的力沿斜面把重2400 N的箱子匀速推到车上, 摩擦力大小为 N,斜面的机械效率为 . 16. 如图,小王站在高3 m、长6 m的斜面上,将重200 N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端,拉 力大小恒为120 N,所花时间是10 s.则小王对木箱做功的功为 J,木箱与斜面间的 摩擦力为 N. 三、 实验题 17. 在学习功的原理后,为了验证结论,小明找来杠杆和动滑轮做实验,记录数据如下 记录 实验 提升重物做功 动力做功 物重/N 高度/h 功/J 动力/N 距离/m 功/J 杠杆 10 2 4 0.5 2 动滑轮 4 0.3 1.2 2.2 0.6 1.32 (1) 将表中空的数字补充完整. (2) 他发现提升重物做功和动力做功在滑轮实验中不相等,原因是 . 27 (3) 接着小明又做了探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”的实验,他提出了下列假设: ①滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关; ②滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关; ③滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关; ④滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关. 然后小明同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的假设,则该实 验验证的假设是 . A. ① B. ② C. ③ D. ④ 四、 计算题 18. 某工人站在水平地面上,用如图甲所示装置,将实心长方体A 从井底沿竖直方向匀速拉起. A 体积为0.12 m3,重3600 N,上升的速度始终为0.1 m/s,图乙是人对绳子的拉力F 随时 间t变化的图像.(不计绳与滑轮间的摩擦及绳重,忽略水对物体的阻力,g 取10 N/kg,ρ水= 1×103 kg/m3)求: (1) 井底受到水的压强.(不考虑井中水面高度的变化) (2) 实心长方体A 浸没在水中时受到的浮力. (3) 实心长方体A 露出水面前,在提升过程中滑轮组的机械效率. 甲 乙 19. 某工人利用图甲所示滑轮组将质量为50 kg的建筑材料从地面提升到高为10 m的四楼,已 知每个滑轮受到的重力为10 N.(忽略绳重及摩擦,g 取10 N/kg) (1) 求工人对建筑材料做的有用功. (2) 求工人的拉力F1 的大小. (3) 试判断使用甲、乙两滑轮组提升相同的建筑材料时,机械效率的大小关系,并说明理由. 甲 乙 37 A 移动的速度v物= s物 t = 1 m 2 s=0.5 m/s. 第三节 功 1. C 2. C 3. C 4. B 5. D 6. B 7. 做了功 8. 改变 不做功 做功 9. < = 10. 粗 稀 功 11. 不做功 12. 没做 做了 没做 13. 1800 0 14. 3000 0 15. 等于 16. 0 17. 有用 力 18. = 19. (1) 800 N 800 kg (2) 7.2×107 J 20. (1) 1.12 m/s (2) 168 J 第四节 功 率 1. A 2. A 3. A 4. A 5. D 6. B 7. B 8. 0 5 9. 2∶3 3∶2 甲 10. 10 20 5 50 11. 0 12 12. 大于 6×104 6×105 13. 快 慢 0 30 14. 3500 6.3×107 0 15. 秒表 小明的质量m mgh t 16. 30 75 17. ① mgh t ①②均可 18. 1∶2 2∶1 1∶1 19. 不变 20. 秒表 时间t mg nmgh nmgh t A 第五节 机械效率 1. A 2. D 3. D 4. A 5. D 6. B 7. D 8. B 9. B 10. D 11. A 12. D 13. D 14. 150 15. 100 80% 16. 720 20 17. 0.2 要克服动滑轮重和摩擦做额外功 B 18. (1) 经分析知,0~60 s时A 浸没在水中上升时, A 受到的拉力不变,绳端的拉力F 不变;60~70 s 时A 逐渐露出水面,70 s时A 恰好全部露出水 面,A 受到拉力变大,绳端拉力F 变大.A 上升 的速度始终为0.1 m/s,由v= s t 可得,井中水 深h=vt=0.1 m/s×70 s=7 m,井底受到水的 压强p=ρ水 gh=1×103 kg/m3×10 N/kg× 7 m=7×104 Pa. (2) 实心长方体 A 浸没在水中时受到的浮力 F浮=ρ水 gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg× 0.12 m3=1200 N. (3) 由图知,通过动滑轮绳子的段数n=3,A 浸 没时(露出水面前)绳端拉力F=1000 N,A 受 到滑轮组的拉力F拉 =GA -F浮 =3600 N- 1200 N=2400 N,滑轮组的机械效率η= W 有 W 总= F拉h Fs = F拉 nF= 2400 N 3×1000 N=80%. 19. (1) 建筑材料受到的重力为G=mg=50 kg× 10 N/kg=500 N,则工人克服建筑材料的重力 做的功即对建筑材料做的有用功为W 有用=Gh =500 N×10 m=5000 J. (2) 依题意可知,图甲所示的滑轮组共有3股绳 子承担,由于忽略绳重及摩擦,则可得工人的拉 力为F1= G+G动 n = 500 N+10 N 3 =170 N. (3) 因为忽略绳重及摩擦,所以可得滑轮组的机 械效率为η= G G+G动 ,比较甲、乙两图可看出,当 它们提升相同的建筑材料时,重物的重力相同, 但由于乙图中的动滑轮个数多,动滑轮的重力 更大,所以乙滑轮组的机械效率更低. 第十二章 机械能和内能 第一节 机械能 1. D 2. D 3. D 4. D 5. D 6. A 7. A 8. D 9. D 10. AB 11. A 12. B 13. D 14. 木块移动的距离 15. 减小 增大 不守恒 16. 变小 变小 17. (1) 钢球 (2) 没有控制钢球的速度相同 (3) 速度 18. (1) 推力做功W=Fs =6 N×4 m=24 J. (2) 功率P= W t= 24 J 2 s=12 W. (3) 物体受到向下的重力,在重力方向上没有移 动距离,重力不做功,所以重力做功为0 J.木块 的质量不变,开始木块做匀速直线运动,速度不 变,动能不变;撤去推力后,木块由于惯性又前 进了1 m,木块的速度变小,动能变小;所以整个 过程中动能先不变后变小. 19. (1) 减小 (2) 不平衡 (3) ② (4) 1600 第二节 内 能 热传递 1. D 2. D 3. B 4. A 5. C 6. C 7. C 8. C 9. 0 不为0 10. 增大 引力 11. 两手互搓,克服 摩擦做功,手的内能会增大,温度会升高,是通过做 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 6