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

**基本信息** 本练习通过基础巩固、综合应用、拓展探究三层设计，覆盖机械效率核心知识点，梯度合理，适配新授课知识内化与能力提升，体现物理观念与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|单一概念（有用功、额外功）|单选/填空直接应用公式（如单选1算有用功，填空9区分有用功与额外功）| |综合应用|机械效率计算与影响因素分析|结合滑轮组/杠杆多机械综合（如单选6比较三种机械效率，填空13对比甲、乙机械效率）| |拓展探究|实验探究与综合计算|实验数据处理与多知识点综合（如实验14探究动滑轮效率影响因素，计算18结合功率、压强与机械效率）|

9.5探究使用机械是否省功练习北师大版 一、单选题 1．用一个动滑轮把重为200N的货物匀速提高4m，所用的拉力是125N，则有用功是（    ） A．500J B．1000J C．800J D．1200J 2．小明用两种方法搬相同的书上楼：一是把所有书一起搬上楼；二是分多次先后将所有书搬上楼。若两种方法搬书的时间相同，则两种搬书过程中，他完成的物理量相同的是（      ） A．总功 B．有用功 C．机械效率 D．总功率 3．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升A相比，提升B的过程滑轮组的机械效率较大。不计绳重与摩擦，则提升B的过程（　　） A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大 4．在研学活动中，小明同学看到了如图所示的取水装置——辘轳。通过老师讲解，他知道用辘轳取水时，将桶放入井中装水，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。要提高辘轳取水的机械效率，下列做法可行的是（　　） A．减小桶内水的质量 B．减小桶的质量 C．增大转动摇把的速度 D．使用更粗的绳子 5．使用简单机械做功，下列说法中错误的是（　　） A．可以省力，不能省功 B．若省力，必费距离 C．能省功，也能省距离 D．可以改变力的方向 6．如图所示，用简单机械分别提起同一重物G，滑轮重20N，均质杠杆重10N（OB=2OA），手的拉力始终沿竖直方向，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．如图甲，该装置的机械效率是三者中最高的 B．如图乙，该装置省力，省功，不省距离 C．如图丙，匀速拉动物体上升的过程中，F2逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越低 7．装修师傅用如图所示的装置，将重为150N的建材从地面匀速运送到离地12m高处，所用时间为50s。已知动滑轮重为50N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动距离为36m B．工人做的总功为1800J C．工人的功率为60W D．该滑轮组的机械效率为75% 8．如图所示，使用甲、乙滑轮两套装置（滑轮有质量）分别匀速提升两个质量相等的物体，物体上升的高度相等。若甲、乙的拉力F1︰F2=2︰1，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的绳子自由端移动的距离之比s1︰s2= 1︰1 B．甲、乙的有用功之比W有1︰W有2=1︰2 C．甲、乙的总功之比W总1︰W总2=2︰1 D．甲、乙的机械效率之比︰=1︰1 二、填空题 9．如图所示的是某种塔式起重机，用该起重机搬运建筑材料时，起重机做的有用功是_____________，做的额外功是_____________。（均填序号） ①提起建筑材料做的功　②将挂钩、钢绳、动滑轮等提起做的功　③克服机械之间的摩擦做的功 10．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为的物体缓慢升高，拉力大小，拉力移动的距离为。有用功为_______J，杠杆的机械效率为_______%。 11．小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力f＝600N，小强所用拉力F＝250N，则拉力F的功率为______W，该装置的机械效率是______。 12．如图所示，小明用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度处，测得小车重为，斜面高为，斜面长为，拉力为。则在此过程中，斜面的机械效率为______，小车所受摩擦力为______。 13．甲、乙机械把同样重的物体匀速向上提升。两机械做功情况的部分数据如图所示，则甲机械的总功为_________J，乙机械的有用功为_________J，甲机械的效率_________乙机械的效率（选填“大于”“等于”或“小于”）。 三、实验题 14．小明用如图所示装置做“测动滑轮机械效率”的实验，测得的实验数据如表所示。 实验序号 钩码重 钩码上升高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 1.0 20.0 0.7 40.0 2 2.0 20.0 1.2 40.0 83.3％ 3 3.0 20.0 1.7 40.0 88.2％ 4 3.0 40.0 1.7 80.0 88.2％ (1)实验时，应沿竖直向上的方向______拉动弹簧测力计。 (2)表格中空白处应填入的数据是______。 (3)分析实验数据可得出结论：用同一动滑轮提升物体时，物重越大，动滑轮的机械效率越______（选填“高”或“低”）。 (4)通过实验数据，你还可得出什么结论：______。 15．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，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。 次数 钩码重/N 钩码上升距离 弹簧测力计示数 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 3 6 10 30 90.9% (1)实验时，要竖直向上___________拉动弹簧测力计； (2)第2次实验中额外功为___________J，滑轮组的机械效率为___________（结果保留一位小数）； (3)第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为___________N； (4)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越___________（高/低）； (5)根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升，此时滑轮组的机械效率可能为（　　）（只填序号）； A．71.6% B．82.6% C．92.4% (6)若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功___________（增大/减小）不变），滑轮组的机械效率___________（大于/等于/小于）83.3%； (7)若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率___________（大于/等于/小于）90.9%。 四、计算题 16．一名体重为500N，双脚与地面接触面积为的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。 (1)他站在地面上时对地面的压强多大？ (2)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F多大？ 17．小深想把一个重1600N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小深用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离 s 与拉物体所用时间 t 的图像如图乙所示，则： (1)30s内做的有用功是多少？ (2)若物体与木板间的摩擦力为160N，斜面的机械效率是多少？ (3)30s内拉力的功率是多少？（保留一位小数） 18．某同学用图甲所示装置将水平地面上的重物A提升到高处，A重为540N，该同学质量为50kg，与地面的接触面积为250cm2，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg，求： (1)0~1s内人对地面的压强； (2)2~4s内拉力的功率和此装置的机械效率； (3)该同学用该装置能提升物体的最大重力。 9.5探究使用机械是否省功练习北师大版答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C B D B C A D D 1．C 【详解】有用功是对物体做的功，由题可知，货物重，提高的高度，由可得，有用功 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．B 【详解】由题可知，书的总重量相同，提升的高度相同（从楼下到楼上），所以有用功相同。由 ，可知，时间相同，有用功相同，所以有用功功率也相同。但总功不一定相同，因为分多次搬时，人要多次上下楼，额外功（人自身重力做的功）更多，总功更大，总功功率相应的也更大。有用功相同，但总功不同，所以机械效率不同，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选 B。 3．D 【详解】AB．由题意可知，提起两物体的滑轮组相同，将物体提升的高度相同，不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重力所做的功是额外功，由可知，提升A、B所做的额外功相同，故AB不符合题意； CD．不计绳重和摩擦，滑轮组的效率，额外功相等，提升B的过程滑轮组的机械效率较大，所以提升B物体所做的有用功大，其总功大，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．B 【详解】A．减小桶内水的质量，当提升水的高度不变时，辘轳做的有用功减小，额外功不变，辘轳的机械效率减小，故A不符合题意； B．减小桶的质量，当提升水的高度不变时，辘轳做的有用功不变，额外功减小，辘轳的机械效率增大，故B符合题意； C．辘轳取水的机械效率与转动摇把的速度无关，故C不符合题意； D．使用更粗的绳子，绳子的重力变大，提升水的高度不变时，辘轳做的有用功不变，额外功增大，辘轳的机械效率减小，故D不符合题意。 故选B。 5．C 【详解】A．根据功的原理，使用任何简单机械都不能省功，有些机械如动滑轮可以省力，故A正确，不符合题意； B．根据功的计算公式 ，功 不变时，若要力 减小，距离 必须增大，即若省力，必费距离，故B正确，不符合题意； C．根据功的原理，使用任何简单机械都不能省功，若省距离，则必费力，故C错误，符合题意； D．使用有些简单机械如定滑轮、轮轴等可以改变力的方向，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．A 【详解】A．图甲是定滑轮，不计绳重及摩擦，提起重物的过程中机械效率是100%；图乙是动滑轮，提起重物过程中由于要克服动滑轮重力做功，有额外功，机械效率低于100%；图丁中是杠杆，提起重物过程中由于要克服杠杆重力做功，有额外功，机械效率低于100%，故A正确； B．图乙是动滑轮，省力，不省距离，不省功，故B错误； C．若始终保持拉力的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力保持不变，故C错误； D．若提升的物体越重，所做的有用功越多，而额外功不变，乙、丙的机械效率就会越高，故D错误。 故选A。 7．D 【详解】A．由图可知，承担物重的绳子段数为，则绳子自由端移动的距离为，故A错误； B．不计滑轮组的绳重和摩擦，此时的拉力为 则工人做的总功为，故B错误； C．由可得，工人的功率为，故C错误； D．工人做的有用功为克服建材重力做的功，则有用功为 所以该滑轮组的机械效率为，故D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．由题意可知，甲、乙两滑轮装置所提升物体上升的高度相同均为，由图甲可知，使用定滑轮提升物体，故甲图装置中绳子自由端移动的距离为；由图乙可知，使用动滑轮提升物体，故乙图装置中绳子自由端移动的距离为，所以，甲、乙的绳子自由端移动的距离之比为 故A错误； B．由题意可知，甲、乙两滑轮装置所提升物体的质量相等均为，故所提升物体的重力相等且物重均为，因为甲、乙两装置提升物体上升的高度相同均为，根据功的计算公式可知，利用甲、乙两装置所做的有用功相等，所以，甲、乙的有用功之比W有1︰W有2=1︰1，故B错误； C．已知总功为动力端拉力所做的功，甲、乙的拉力F1︰F2=2︰1，甲图装置中绳子自由端移动的距离为，乙图装置中绳子自由端移动的距离为，所以由功的计算公式可得甲、乙的总功之比为，故C错误； D．根据可知，甲、乙的机械效率相等，即甲、乙的机械效率之比为，故D正确。 故选D。 9． ① ②③ 【详解】[1][2]有用功：为了达到目的必须做的功，是对人们有用的功。额外功：并非我们需要但又不得不做的功。①提起建筑材料做的功是有用功；②将挂钩、钢绳、动滑轮等提起做的功和③克服机械之间的摩擦做的功是额外功。 10． 1.8 90 【详解】[1]有用功为 W有用=Gh=18N×0.1m=1.8J [2]总功为 W总=Fs=8N×0.25m=2J 机械效率为 11． 1500 80% 【详解】[1]由图可知，n=3。拉力移动的距离s1和物体移动的距离s2的关系 拉力F的功率 [2]装置的机械效率 12． 80 0.2 【详解】根据功的定义式，小明对小车做的有用功为 同理，整个过程的总功为 机械效率 根据总功的定义 小明在这个过程中所做的额外功为 小明所做额外功为克服摩擦力所做的功，其大小等于摩擦力乘上斜面长度，根据，小车所受摩擦力为 13． 2000 900 小于 【详解】[1]甲的扇形图显示，有用功占总功的25%，且图中标注有用功为500J，根据机械效率公式，则 [2]乙的扇形图显示，额外功为2100J，且额外功占总功的70%，由得 则乙机械的有用功为 [3]甲的机械效率为，乙的机械效率为 因此 14．(1)匀速 (2)71.4% (3)高 (4)见解析 【详解】（1）匀速拉动拉力稳定，便于准确测量拉力的大小。因此实验时，应沿竖直向上的方向匀速拉动弹簧测力计。 （2）第一次实验的机械效率 （3）对比实验1、2、3，钩码重从1.0 N增加到3.0 N，机械效率从71.4%提高到88.2%。可得结论：用同一动滑轮提升物体时，物重越大，动滑轮的机械效率越高。 （4）对比实验3和4，钩码重G和拉力F相同，高度h和距离s变为原来的二倍，但机械效率η均为 88.2%。说明同一动滑轮提升相同重物时，机械效率与钩码上升的高度无关。 15．(1)匀速 (2) 0.05 88.9% (3)2.2 (4)高 (5)C (6) 增大 等于 (7)小于 【详解】（1）在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于拉力的大小。 （2）第2次实验中拉力的总功为 第2次实验中有用功为 第2次实验中额外功为 滑轮组的机械效率为 （3）由图丙可知弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N （4）由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （5）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，重物更重，滑轮组的机械效率会更高。将6N的物体提升时，效率为90.9%，当提升8N物体时，效率会更高，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （6）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，动滑轮的重力和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，根据知额外功增大； 拉力和物体的重力大小不变，拉力移动距离仍是物体移动距离的3倍，根据机械效率公式，可知滑轮组的机械效率不变，等于83.3% （7）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组的绳子之间没有滑动摩擦力，造成拉力变小，滑轮组的总功比实际总功偏小，造成机械效率变大，所以实际机械效率要小于90.9% 16．(1) (2)400N 【详解】（1）学生站在水平地面上，对地面的压力等于其自身重力，对地面的压力 他站在地面上时对地面的压强为 （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，则绳端移动的距离 拉力做的有用功 拉力做的总功 拉力的大小 17．(1)3200J (2)80% (3)133.3W 【详解】（1）30s内做的有用功为 （2）克服摩擦力做的额外功为 拉力做的总功为 斜面的机械效率为 （3）由图乙可知，拉动物体所用的时间 拉力的功率为 18．(1) (2)1200W，90% (3)1440N 【详解】（1）该同学的重力为 由图乙可知，在0~1s内，人施加的拉力 此时人受到自身重力、地面的支持力和绳子向上的拉力，处于平衡状态。地面对人的支持力为 根据力的作用是相互的，人对地面的压力等于地面对人的支持力，即 人与地面的接触面积 人对地面的压强为 （2）由图甲可知，滑轮组承担物重的绳子段数n =3 由图乙可知，在2~4s内，拉力 由图丙可知，在2~4s内，物体A匀速上升的速度 绳子自由端移动的速度为 拉力的功率为 此装置的机械效率 （3）在2~4s内，忽略绳重及摩擦，拉力 则动滑轮的重力为 该同学能施加的最大拉力等于其自身重力，即 当用最大拉力提升物体时，提升的物体的重力最大，根据可得能提升物体的最大重力为 学科网（北京）股份有限公司 $