12.4 机械效率 同步练 2025-2026学年人教版物理八年级下册

第2课时　测量机械效率 知识点1　　测量滑轮组的机械效率 1．测量如图所示的滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。 序号 钩码重 G/N 钩码上升 的高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/cm 机械 效率η 1 1.0 5 15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% (1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做________运动。第1次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，为________N。 (2)第2次实验时所做的有用功为________J，滑轮组的机械效率是________。 (3)分析第1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与__________________有关，随其增大而________；分析第3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度________(选填“有关”或“无关”)。 知识点2　　测量斜面的机械效率 2．如表所示是李明用如图所示装置探究斜面机械效率的实验数据。 序号 物块重 力G/N 斜面高 度h/m 沿斜面 拉力F/N 斜面长 s/m 机械 效率η 1 4 0.3 2 1 60% 2 8 0.3 4 1 3 12 0.3 6 1 60% 4 8 0.4 5 1 64% 5 8 0.5 5.6 1 71.4% (1)在第2次实验中，斜面的机械效率为________。 (2)实验1、2、3是探究斜面机械效率与________的关系。由表中数据可知，当斜面粗糙程度和倾斜程度不变时，沿斜面向上均匀拉动不同重力的物体，机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)实验__________是探究斜面机械效率与斜面倾斜角度的关系。由表中数据可知，在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率________。 1. 用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重与摩擦，滑轮重小于物重，则下列说法正确的是(　　) A．使用两种装置拉力不同，机械效率相同 B．使用两种装置，拉力相同，机械效率也相同 C．甲装置比乙装置省力且效率更高 D．乙装置更省力，但甲装置效率更高 2．如图1所示，小明分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M(绳长不变)，做功情况如图2所示，则下列说法正确的是(　　) A．甲的总功大于乙 B．甲的机械效率小于乙 C．甲提升M的高度等于乙 D．甲提升M的速度大于乙 3．(2025西安长安区期末)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小李用同一滑轮组进行了三次实验，实验装置如图所示，实验数据如下表所示(不计绳重)。 序号 动滑轮 重力 G动/N 物体重 力G/N 钩码上 升的高 度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械 效率η 1 0.2 1 0.1 0.6 0.3 55.6% 2 0.2 2 0.1 1.0 0.3 66.7% 3 0.2 4 0.1 1.8 0.3 (1)实验时采用的是装置________(选填“甲”或“乙”)。 (2)第3次实验中，拉力做的总功为________J，滑轮组的机械效率为________(结果精确到0.1%)。 (3)在用同一滑轮组将物体匀速提升相同的高度时，若仅增大被提升物体的重力，则克服摩擦力所做的额外功将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若忽略绳子的重力和摩擦，用另外一组装置做实验，得到机械效率与动滑轮重力关系如图丙所示，分析图像可知被提升物体所受的重力为________N。 (5)另一位同学也用(1)中的装置，提升重力为2 N的物体，测得的机械效率为69.5%。可能的原因是该同学在实验操作中________。 A．提升物体的高度大于0.1 m B．拉着弹簧测力计向上加速运动 C．弹簧测力计使用前未调零，指针指在零刻度线的上方 4．(科学探究)某组同学利用杠杆做了“探究杠杆的机械效率”实验，装置如图所示，每个钩码的质量为m，O为支点。(支点处摩擦忽略不计) (1)他将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，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＝__________________。(用已知物理量的符号表示) (2)他将2个钩码悬挂在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，则弹簧测力计的示数将________F1，此次弹簧测力计做的功将________第一次做的功。(均选填“大于”“等于”或“小于”) (3)该同学实验后，用一根大小外形完全相同的铁质杠杆代替原来的木质杠杆，然后仍然把2个质量为m的钩码挂在B点，用弹簧测力计在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使得A、B两点上升的高度分别为h1和h2，他发现前后两次实验中，拉力所做的__________(选填“有用功”“额外功”或“总功”)是相同的；然后他们经过进一步的分析得出：在其他条件都相同时，杠杆自身重力变大，杠杆的机械效率将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 【详解答案】 基础达标 1．(1)匀速　0.6　(2)0.075　62.5% (3)物体所受的重力　增大　无关 2．(1)60%　(2)物体重力　不变 (3)2、4、5　越大 能力提升 1．A　解析：不计绳重及摩擦，使用滑轮组时的拉力F＝(G物＋G动)，由图知，n甲＝2，n乙＝3，则绳子自由端的拉力：F甲＝(G物＋G动)，F乙＝(G物＋G动)，所以F甲＞F乙，即使用乙装置更省力；因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，且W有用＝G物h，W额外＝G动h，所以利用两滑轮组做的有用功相同、额外功相同，拉力做的总功也相同，由η＝可知，两滑轮组的机械效率相同，故A正确，B、C、D错误。 2．C　解析：分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M，由图2可以看出，甲、乙所做的有用功相等，甲做的额外功小，所以甲做的总功小于乙，故A错误；通过上面分析，甲、乙所做的有用功相等，所以甲做的总功小于乙，根据η＝，η甲大于η乙，故B错误；通过上面分析，甲、乙所做的有用功相等，两次提升的物体质量相等，重力相等，根据W有用＝Gh可知，两次提升物体高度相等，故C正确；题中信息看不出提升物体所用的时间和提升物体的速度，故D错误。 3．(1)甲　(2)0.54　74.1%　(3)变大　(4)1　(5)C 解析：(1)由表格数据可知，当物体上升的高度为0.1 m时，弹簧测力计移动的距离为0.3 m，可知滑轮组绳子承重股数为：n＝＝＝3，由题图可知，甲滑轮组的绳子承重股数为3股，乙滑轮组的绳子承重股数为4股，所以该实验是用甲滑轮组进行操作的。(2)由表格数据可知，第3次实验中，拉力做的总功为：W总3＝F3s3＝1.8 N×0.3 m＝0.54 J，滑轮组的机械效率为：η＝＝＝×100%≈74.1%。(3)由表格数据可知：第一次拉力所做的额外功：W额外1＝W总1－W有用1＝F1s－G1h＝0.6 N×0.3 m－1 N×0.1 m＝0.08 J，第二次拉力所做的额外功：W额外2＝W总2－W有用2＝F2s－G2h＝1.0 N×0.3 m－2 N×0.1 m＝0.1 J，第三次拉力所做的额外功：W额外3＝W总3－W有用3＝F3s－G3h＝1.8 N×0.3 m－4 N×0.1 m＝0.54 J－0.4 J＝0.14 J，根据W动＝G动h可知，钩码的重力不变，提升的高度不变，克服动滑轮重力所做的功不变；由于总的额外功逐渐变大，所以仅增加被提升物体的物重，克服摩擦力所做的额外功变大。(4)乙滑轮组有效绳子股数为4，根据η＝＝＝，由图丙知，当动滑轮重为1 N时，机械效率为50%，则50%＝×100%，故被提升物体所受的重力：G＝1 N。(5)由η＝＝＝＝可知，提升高度的不同，不影响滑轮组的机械效率；拉着弹簧测力计向上加速运动会造成拉力偏大，机械效率将偏小；弹簧测力计使用前未调零，指针指在零刻度线上方会造成拉力的读数偏小，滑轮组的机械效率偏大。故A、B不符合题意，C符合题意。 4．(1)　(2)大于　小于　(3)有用功　变小 解析：(1)探究杠杆的机械效率时，将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，则有用功为W有用＝Gh2＝2mgh2，总功W总＝F1h2，则机械效率的表达式η＝＝。(2)钩码的悬挂点在B点时，由杠杆的平衡条件得F1·OA＝G·OB；悬挂点移至C点时，由杠杆的平衡条件得F2·OA＝G·OC；从图中可以看出，阻力臂变大，所以弹簧测力计的示数大于F1，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，并且有用功与总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大。(3)提升物体所做的功是有用功，把相同的物体提升相同的高度，故有用功是相同的；用一根大小外形完全相同的铁质杠杆代替原来的木质杠杆，则杠杆的重力变大，还把杠杆提升相同的高度，根据W＝Gh可知，额外功变大，故总功变大，根据机械效率公式η＝可知，机械效率变小。 学科网（北京）股份有限公司 $第4节 机械效率 第1课时 机械效率 知识点1 有用功、额外功和总功 1.用水桶从井里提水,对水做的功是_功,对桶做的功是_功,人在整个提水过程中做的功是_功。当桶掉进井里,要把桶捞上来,对桶做的功是_功。 2. 如图所示,小鹏用一个动滑轮把重200 N的大米从地面提到10 m高的阳台上,所用的拉力为120 N,则此动滑轮提升大米所做的总功为_J,有用功为_J,额外功为_J。 3. 小明同学用如图所示的滑轮组拉着物体在水平面上匀速前进了0.1 m,则绳子自由端移动的距离为_m。若物体重20 N,物体与地面的摩擦力为8 N,克服摩擦力所做的有用功为_J,拉力F=4 N,则小明所做的总功为_J。 知识点2 机械效率 4.两台机械,甲的机械效率为80%,乙的机械效率为60%。下列说法正确的是( ) A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的有用功多 B.有用功相同时,甲机械做的总功少 C.甲机械做功一定比乙机械做功快 D.经过改进,甲机械的机械效率可以达到100% 5. 如图所示,工人们用长4 m的斜面,把100 kg的木箱推上2 m高的台面,假设斜面光滑,则需要施加的推力为_N;若实际用力为600 N,则此斜面的机械效率为_。(结果精确到1%)(g取10 N/kg) 6.如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃,所用的竖直拉力为250 N,窗玻璃上升的高度为10 m,用时50 s。求: (1)所做的有用功W有用。 (2)工人所用拉力的功率P。 (3)动滑轮的机械效率 。 易错点 功、功率和机械效率的辨析 7.(2025邢台任泽区期末)关于功率和机械效率,下列说法正确的是( ) A.功率越大的机械,做的功一定越多 B.机械效率越高的机械,功率也越大 C.机械效率越高的机械,做的有用功越多 D.功率大的机械,机械效率不一定高 1. (2025唐山路北区二模)甲、乙两人用如图所示的装置,在相同时间内把质量相等的货物从地面匀速提升到同一高度,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( ) A.乙做的有用功多 B.甲做的总功多 C.乙做总功的功率大 D.甲、乙装置的机械效率相等 2.(2025西安长安区期末)小明要把一个质量为120 kg的重物搬到高度为1 m的车上,为了省力,他用5 m的木板搭了一个斜面,如图所示。小明用400 N的推力用时10 s将重物匀速推到车上,在使用斜面的过程中,下列说法正确的是(g取10 N/kg)( ) A.重物在斜面上受到的摩擦力为400 N B.小明对重物做了2 000 J的功 C.小明对重物做功的功率为120 W D.此简易斜面装置的机械效率为80% 3.如图甲所示,一位同学用滑轮组拉着重700 N的物体A,在水平地面上匀速前进,全过程滑轮组的部分数据如图乙所示,物体A受到阻力为其重力的,下列说法正确的是( ) A.拉力F做功700 J B.物体A移动的距离为1 m C.只增大物体的重力,机械效率不变 D.该滑轮组的机械效率是70% 4. 如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为36 N的物体缓慢升高10 cm,拉力大小F为16 N,拉力移动的距离为25 cm,杠杆的机械效率为_;若将物体的悬挂点A向右移动到B点,将物体提升相同的高度,则杠杆的机械效率将_(选填“变大”“变小”或“不变”)(不考虑摩擦)。 5.如图甲所示,工人用拉力F竖直向上匀速提升重900 N的货物,货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重100 N,不计绳重及摩擦。拉力F的功率为_W,动滑轮的机械效率为_。 6.(2025石家庄藁城区期末)工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼,每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示,滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计,g取10 N/kg。 (1)