9.5 探究使用机械是否省功 同步练-2025-2026学年北师大版物理八年级下册

9.5探究使用机械是否省功 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动：用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（    ） A．物体A所受滑动摩擦力大小为110N B．F的大小为210N C．F做功的功率为42W D．提升物体B时的机械效率约为83% 2．期末考试前，小明整理错题，梳理出几个结论，分析正确的是（　　） A．一个物体受两个力的作用，若这两个力的三要素完全相同，它们一定是平衡力 B．动滑轮省一半力，机械效率一定等于50% C．做功越少，功率越小，机械效率越小 D．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关 3．下列物理量最符合实际的是（    ） A．重庆主城区的大气压约为 B．一名中学生站立不动时对水平地面的压力约为500N C．一名中学生双脚站立时对水平地面的压强约为500Pa D．使用轻便的器材制作机械，使用时的效率就可以达到 4．如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为的货物，电动机的输出功率恒为。内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则内（　　） A．斜面对货物的支持力做功为 B．电动机对绳子的拉力为 C．货物受到斜面的摩擦力为 D．滑轮组的机械效率为 5．如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重360N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40N，不计绳重和摩擦，则（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．拉力F为400N C．该装置可以省功 D．动滑轮的机械效率为90% 6．下列有关机械效率的说法中正确的是（　　） A．越省力的机械，其机械效率就越低 B．使用机械做功越快，其机械效率越高 C．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高 D．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% 7．如图所示，为提升重物，现选用粗细均匀、重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一重物挂在A、B两处，每次用力让重物匀速上升相同高度，下列说法正确的是（   ） A．重物在A处人做的有用功多 B．重物在B处杠杆的机械效率更高 C．重物在A处人做的额外功少 D．提升重物过程中杠杆是费力、省距离的 8．如图所示，是公共场所残疾人专用斜面通道。现将重700N的小车沿4m长的斜面匀速推上0.6m高的平台，用时10s，平行于斜面向上的推力为150N，不计空气阻力，下列说法错误的是（　　） A．该斜面的机械效率为70% B．沿该斜面运动时的摩擦力为45N C．推力做功的功率为60W D．沿该斜面上台阶与直接上台阶相比，可以省功 9．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在拉力作用下使G=24N的重物以1m/s的速度匀速上升。每个滑轮的重都为6N。不计绳重及摩擦，此过程中（　　） ①F甲与F乙的大小分别为12N与8N ②F甲与F乙移动的速度分别为2m/s与3m/s ③两滑轮组效率相等，都等于80% ④F甲与F乙做功的功率相等，都等于24W A．只有①④正确 B．只有①③④正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 10．下列根据现象作出的推论中，合理的是（　　） A．使用动滑轮比定滑轮省力，推论：使用动滑轮时的机械效率更高 B．水的比热容比沙子大，推论：沿海地区白天吹陆风 C．教室中一个开关同时控制三盏日光灯，推论：这三盏灯串联 D．从高处自由落下的“重锤”将木桩打得越深，推论：“重锤”的重力势能越大 二、填空题 11．如图，用滑轮组提升重为900N的物体A，动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦，则滑轮组的机械效率是___________。若提升重力为1000N的物体B，滑轮组的机械效率会___________。（选填“变大”“变小”或“不变”） 12．斜面是一种简单机械，在生活和生产中随处可见。如图所示，小明用平行于斜面的推力将货物从底端匀速推到顶端，已知推力为500N，斜面的长3m，高1m，机械效率为60%。则货物的重力为______N。 13．如图所示，工人将重为600N的货物搬到距地面1m高的车厢。他用长为3m的木板搭成斜面，并用沿着斜面向上大小为400N的力，在15s内，将货物匀速从底端推到顶端。该过程中，推力做功的功率为______W；斜面的机械效率为______%；此坡度摩擦力大小为______N。 14．用滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与_________、________等因素有关。 15．用同一个滑轮组分别按如图甲、乙所示的方法把不同物体提高相同的高度，两次的机械效率分别是η甲、η乙，则η甲______η乙（选填“大于”“小于”或“等于”）。 三、实验题 16．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示（图中每个滑轮重相等）。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率 1 4 10 1.7 30 78.4% 2 4 10 1.6 40 62.5% 3 6 10 2.4 30 (1)实验中，测量绳端拉力F时，应尽量在竖直方向______拉动弹簧测力计； (2)根据表中数据可知，第2次实验用的是________（选填“甲”或“乙”）图所示装置； (3)分析________（填实验次数数字）两次数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低； (4)第3次实验的机械效率________%（结果保留百分号前一位小数），比较1、3两次实验可得出结论：使用同一滑轮组，______机械效率越高； (5)若每个滑轮的质量为100g，第2次实验中克服摩擦力做的额外功为______J（不计绳重）。 四、综合题 17．为了防止小麦被虫蛀，需要把小麦运到二楼顶的平台上进行晾晒，为了节时省力小华设计了如图所示的滑轮组装置，将一袋装有质量为小麦的袋子匀速拉到二楼顶的平台上进行晾晒，用时，已知每层楼房高度均为，滑轮A、B、C的重力分别为30N、15N、15N，（不计绳重、袋子重和摩擦，g取）。 (1)该滑轮组的优点是既可以__________，又可以改变__________。 (2)小华拉力的功率为多少________？ (3)该滑轮组的机械效率是多少_______？（百分号前保留一位小数） 18．如图所示，用的力将物体匀速拉上高为、长为的斜面顶端，用时。求： (1)拉力的功率。 (2)若物体重，求斜面的机械效率。 (3)若物体重为，与斜面之间的摩擦力为，斜面长为，高为，拉力为。很多同学都认为，物体匀速上升的过程中，拉力与摩擦力是一对平衡力，那么这种看法是否正确，请你判断并写出证明过程。 19．假期期间，小广去山区游玩，他发现旅游巴士走过的盘山公路是弯弯曲曲的（如图甲所示），而不是从山下直通山顶，盘山公路修成这样有什么好处呢？ (1)选取一小段盘山公路进行简化处理，可以得到如图乙所示的简化模型，盘山公路主要是利用了___________（选填“杠杆”“斜面”或“滑轮”）。 (2)一辆总重为50000N的旅游巴士沿着盘山公路上山，已知巴士以80kW的恒定功率、用时40s匀速通过长为200m盘旋向上的路段时，竖直高度上升了20m（水平方向移动忽略不计）。求：①发动机做的有用功；②发动机做的总功。 (3)根据计算结果可以得出：盘山公路___________（选填“能”或“不能”）省功。 (4)若一段盘山公路的高度H一定，长度L可以改变，重力为G的汽车在公路上行驶时所受路面的摩擦力恒为f，所需的牵引力为F。物理兴趣小组在仅考虑路面摩擦、不考虑其他能量损耗时，经过推导可得：。根据以上结论，观察如图丙所示的A、B两个螺丝钉，你认为使用___________螺丝钉时更省力。 学科网（北京）股份有限公司 《9.5探究使用机械是否省功》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B C D C B D C D 1．A 【详解】A．物体B的重力为 由图可知，n=3，不计绳重和滑轮的摩擦，A对滑轮组的拉力为 因A物体向右做匀速直线运动，则由二力平衡条件可知A物体所受的滑动摩擦力为 故A正确； B．用水平向左的力F拉动A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，因A对桌面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力大小不变，由力的平衡条件可得，此时水平向左的拉力 故B错误； C．拉力端移动速度 拉力做功的功率为 故C错误； D．匀速提升物体B时，A对滑轮组的拉力 因为滑轮组的机械效率计算公式为 所以此时滑轮组的机械效率为 故D错误。 故选A。 2．D 【详解】A．由于这两个力的三要素完全相同，即大小、方向、作用点都一样，那么这两个力作用在一个物体上时，不可能是平衡力，平衡力是指两个大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的力，故A错误； B．使用动滑轮能省力；由于不能确定有用功和总功的大小，所以不能确定动滑轮的机械效率是多少，故B错误； C．做功多少与功率和机械效率没有直接关系，功率是指单位时间内做的功，机械效率是指有用功与总功的比值，故C错误； D．功率越大，表示做功的速度越快，功率与机械效率没有直接关系，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．重庆主城区的大气压略低于一个标准大气压，约，故A不符合题意； B．一名中学生站立不动时对水平地面的压力大小等于人的重力，约为，故B符合题意； C．一名中学生双脚站立时与水平地面的接触面积约，对地面的压强约为 故C不符合题意； D．使用任何机械时都不可避免地做额外功，效率都小于，故D不符合题意。 故选B。 4．C 【详解】A．支持力的方向垂直于斜面向上，而货物的运动方向是沿斜面向上，支持力与货物的运动方向相互垂直。根据功的计算公式W=Fs，当力的方向与物体运动方向垂直时，力对物体不做功，即支持力做的功为0J，故A不符合题意； B．由图乙可知，10秒内货物匀速移动了4m，因为滑轮组由4段绳子拉动物体，所以绳子自由端移动的距离s绳=4s物=4×4m=16m 电动机的输出功率 P=240W，整个过程的时间 t=10s，可先计算出电动机做的总功W总=Pt=240W×10s=2400J 再根据功的计算公式W=Fs，变形可得电动机对绳子的拉力 故B不符合题意； C．货物的重力G=900N，被提升的高度h=2m，克服货物重力所做的功为有用功W有= Gh=900N×2m=1800J 因为不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，所以额外功仅来自克服货物与斜面之间的摩擦力，即W额= W总－W有= 2400J－1800J=600J 额外功是克服摩擦力所做的功，其计算公式为W额= fs物，变形可得摩擦力 故C符合题意； D．机械效率η是有用功与总功的比值，不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则使用滑轮组时没有做额外功，所以滑轮组的机械效率为100%，故D不符合题意。 故选C。 5．D 【详解】A．由图甲可知，承担物重的绳子段数为2，由图乙可知，0~4s内，货物移动的距离为2.0m，则绳子自由端移动的距离 所以，绳子自由端移动的速度，故A不符合题意； B．不计绳重和摩擦，拉力，故B不符合题意； C．使用该装置可以省力，根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故C不符合题意； D．由题意可得，该动滑轮的机械效率 故D符合题意。 故选D。 6．C 【详解】A．机械效率是指利用机械做功时，有用功与总功的比值，其大小与机械做功是否省力、做功快慢，做的有用功多少，做功的多少无关，故A错误； B．由A可知，机械效率大小与机械做功快慢无关，故B错误； C．机械效率是指利用机械做功时，有用功与总功的比值，有用功与总功的比值越大，机械效率越大，故C正确； D．利用机械做功时，总会有能量损失，因此机械效率不可能达到100%，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．利用杠杆提升重物，有用功，在A、B两处提升的是同一个重物，上升同样的高度， 在A、B两处人做的有用功相同，故A错误； BC．由图可知，在A、B两处提升重物，重物上升同样的高度时，杠杆的重心上升的高度hA>hB，额外功W额外=Gh，所以W额外A>W额外B。 在A、B两处人做的有用功相同，则做的总功W总=W有用+W额外 所以W总A>W总B，由于 ，所以ηA<ηB，故B正确，C错误； D．根据力臂的定义，由图可知，动力臂大于阻力臂，则该杠杆为省力杠杆，提升重物过程中，杠杆是省力、费距离的，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】A．推力做的有用功为W有=Gh=700N×0.6m=420J 推力做的总功为W总=Fs=150N×4m=600J 斜面的机械效率为 故A正确，不符合题意； B．克服摩擦力做的功为额外功，则额外功为W额=W总-W有=600J-420J=180J 小车所受摩擦力为 故B正确，不符合题意； C．推力做功的功率为 故C正确，不符合题意； D．根据功的原理，使用省力的机械会费距离，使用费力的机械会省距离，使用任何机械都不能省功，故D错误，符合题意。 故选D。 9．C 【详解】①由图可知，甲滑轮组中，动滑轮上的绳子股数；乙滑轮组中，动滑轮上的绳子股数，不计绳重及摩擦，根据分别求拉力F甲与F乙的大小。 故①不正确； ②使用滑轮组省力，但是要费距离。滑轮组绳子自由端移动的距离s和物体升高高度h之间的关系是，所以绳端移动的速度与物体升高速度之间的关系是，分别求拉力F甲与F乙移动的速度 故②正确； ③滑轮组的机械效率公式 由此可求出甲乙滑轮组的机械效率 故③正确； ④根据分别求F甲与F乙做功的功率 故④错误。 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 10．D 【详解】A．机械效率的高低与是否省力无关，所以不能由动滑轮比定滑轮更省力来推出使用动滑轮时的机械效率更高的结论，故A不符合题意； B．水的比热容比沙子大，白天在阳光的照射下，水的温度升高得慢，沙子的温度升高得快，陆地的温度高于海水的温度，根据热胀冷缩的规律，则陆地附近的空气密度减小上升，海面上的空气流动过来补足，空气的流动方向为从海面吹向陆地，所以沿海地区在白天吹海风，故B不符合题意； C．教室中的灯可以单独工作，互不影响，它们是并联的，一个开关同时控制三盏日光灯是因为开关接在干路上，可以同时控制三条支路，所以不能得出这三盏灯串联的推论，故C不符合题意； D．“重锤”将木桩打得越深，则它对木桩做的功越多，表示它的做功本领越强，则它的重力势能越大，所以可以推出“重锤”的重力势能越大的结论，故D符合题意。 故选D。 11． 90% 变大 【详解】[1]不计绳重及摩擦，则滑轮组的机械效率是 [2]提升重力为1000N的物体B，由以上分析可知，滑轮组提升的物重增大，但动滑轮重不变，则有用功在总功中所占的比例变大，即滑轮组的机械效率会变大。 12．900 【详解】根据题意可知，小明推力做的功为总功，总功为 克服货物的重力做的功为有用功，根据机械效率 可知，货物的重力为 13． 80 50 200 【详解】[1]推力做功的功 推力做功的功率 [2] 斜面的机械效率 [3]此过程中做的额外功 此坡度摩擦力大小 14． 物重 动滑轮重 【详解】[1][2]用滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重（或摩擦）等因素有关。 物重：在其他条件相同时，提升的物体越重，有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高。 动滑轮重（或摩擦）：动滑轮越重，额外功就越多，有用功在总功中所占的比例越小，机械效率越低。 15．小于 【详解】由图可知，用相同的滑轮组提升不同的重物，所做的额外功是相同的，根据可知，提升的物体越重，所做的有用功就越多，所以乙的有用功要大于甲的有用功，根据 可知，甲的机械效率要小于乙的机械效率。 16．(1)匀速 (2)乙 (3)1、2 (4) 83.3 提升重物重力越大 (5)0.04/ 【详解】（1）为了使拉力稳定且等于实际拉力，需要让弹簧测力计做匀速直线运动，避免加速或减速导致弹簧测力计读数不准。 （2）由表可知，第二次实验，绳端移动距离为40cm，钩码上升的高度为10cm，即 说明承担动滑轮重的绳子段数为4，所以用的是如图乙所示的滑轮组。 （3）要比较“不同滑轮组”、“提升相同重物”，即要动滑轮重不同，也就是使用的动滑轮个数不同，由表可知，1和2实验，钩码重相同，上升高度相同，2使用的是图乙所示滑轮组，1使用的是 即图甲所示滑轮组，2实验使用的滑轮组多一个动滑轮，机械效率更低，因此分析1、2两次数据可得出结论，使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低。 （4）[1][2]由表可知，第3次实验绳端移动距离为30cm，钩码上升的高度为10cm，即 所以使用的是图甲所示滑轮组，其机械效率 与1实验比较，其他相同，提升的重物重力更大，机械效率更大，因此可得出结论，使用同一滑轮组，提升的物重越大，机械效率越高。 （5）在第2次实验中，每个滑轮的质量为100g，即滑轮总重力为 所以第二次实验中，克服动滑轮重所做的额外功 总共做的额外功 所以克服摩擦力所做的额外功 17．(1) 省力 力的方向 (2)45W (3)93.3% 【详解】（1）定滑轮不能省力但可以改变力的方向，动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向。 （2）物体上升速度 如图由3根绳拉着动滑轮，即，绳子自由端速度 一袋小麦的重力 不计绳重、袋子重和摩擦，小华的拉力 拉力的功率 （3）小华做的有用功 小华做的总功 该滑轮组的机械效率 18．(1)20W (2)62.5% (3)见解析 【详解】（1） 拉力做的总功为拉力做功的功率为 （2）克服物体重力做的有用功为 斜面的机械效率为 （3）拉着物体在斜面上匀速运动时，拉力不仅要克服重力做功，而且要克服摩擦力做功。拉力做的总功为W总=Fs 克服重力做的有用功为W有=Gh 克服摩擦力做的额外功为W额=fs 因为W总=W有+W额，所以W总＞W额，即Fs＞fs，所以F＞f，所以拉力F与摩擦力f不是一对平衡力。 19．(1)斜面 (2)1×106J，3.2×106J (3)不能 (4)A 【详解】（1）盘山公路主要是利用了斜面。因为盘山公路可以看作是一个斜面，通过延长路程来减小坡度，从而达到省力的目的。 （2）①发动机做的有用功W有=Gh=50000N×20m=1×106J ②发动机做的总功W总=Pt=80×103W×40s=3.2×106J （3）使根据计算结果，总功3.2×106J大于有用功1×106J，所以盘山公路不能省功。因为使用任何机械都不省功，这是功的原理。 （4）由公式可知摩擦力恒为f，且盘山公路的高度H一定，则公路长度L越长，牵引力越小；由图可知，A、B螺丝钉高度相同，A螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长。因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力。所以A螺丝钉使用起来更省力。 学科网（北京）股份有限公司 $