《1机械效率》同步练习【答案】

《12.3机械效率》同步练习参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（）A．有用功不变，总功减少 B．有用功减少，总功减少 C．有用功不变，总功不变 D．有用功增加，总功增加【解答】解：∵把同一物体匀速提升同样的高度，∴利用滑轮组做的有用功相同，∵η＝×100%，改装后的机械效率高，∴改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。故选：A。2．下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（）A．有用功越多，机械效率越高 B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高 C．额外功越少，机械效率越高 D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高【解答】解：A、机械效率是有用功与总功的比值，由于总功的多少不确定，所以无法判断有用功与总功比值的大小，即机械做的有用功越多，其机械效率不一定高，故A错误；B、起重机提起的货物越重，所做的额外功基本不变，有用功在总功中所占的比重越大，所以它的机械效率越大，故B正确；C、机械效率越高，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，不是做的额外功越少，故C错误；D、使用滑轮组做功越快，说明功率越大，但机械效率与功率没有关系，故D错误。故选：B。3．下列关于机械效率的说法正确的是（）A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越少的机械，机械效率越低 C．做功越慢的机械，机械效率越低 D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高【解答】解：A、机械效率是有用功与总功的比值，机械省力与否与机械效率大小没有关系，故A错误；B、机械效率越低，说明做的功中有用功所占的比例越低，并不一定就是做的功少。故B错误；C、做功越慢的机械功率越小，功率与机械效率是两个没有关系的概念，不能说做功越慢的机械。机械效率越低，故C错误；D、机械效率是有用功与总功的比值，在总功相同时，有用功越大，机械效率就越高，故D正确。故选：D。4．如图所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率说法正确的是（）A．吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高 B．吊起相同货物，上升速度快机械效率高 C．每次吊起的货物越少，机械效率越高 D．货物升高的高度越高，机械效率越高【解答】解：（1）使用小吊钩吊起相同货物时，小吊钩（小动滑轮）的重力小，做的额外功少，在有用功一定的情况下，总功小，其机械效率高，故A正确；（2）由机械效率公式η＝＝＝可知，机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关，故BD错误；（3）每次吊起的货物越少，有用功越少，有用功在总功中所占比例越小，所以机械效率越低，故C错误。故选：A。5．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（）A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙 C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙【解答】解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；根据P＝，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将同一物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；因为W1＞W2，由η＝可得，η甲＜η乙。故选：A。6．如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力。用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%．下列判断正确的是（）A．拉力F1的大小为450N B．用图乙绕法匀速提升400N重物时，机械效率为80% C．分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大 D．分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，F2做功少【解答】解：A、忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，图甲中n＝2，由η＝＝＝＝可得拉力F1的大小：F1＝＝＝500N，故A错误；B、图甲中，根据F1＝（G+G动）可得动滑轮的重力：G动＝2F1﹣G＝2×500N﹣900N＝100N；忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率η＝＝＝，则用图乙绕法匀速提升400N重物时，其机械效率为：η′＝＝×100%＝80%，故B正确；CD、分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同（即F1和F2做功相同），机械效率也相同，故CD错误；故选：B。7．如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F为150N．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2m/s B．动滑轮的总重为100N C．滑轮组的机械效率为83.3% D．提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小【解答】解：A、由图知，n＝4，绳子自由端移动的距离：s＝4h＝4×1m＝4m，绳子自由端移动的速度：v＝＝＝2m/s，故A正确；B、不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动），可得动滑轮所受的重力：G动＝4F﹣G＝4×150N﹣400N＝200N，故B错误；C、拉力做的功：W总＝Fs＝150N×4m＝600J，有用功：W有用＝Gh＝400N×1m＝400J，滑轮组的机械效率：η＝＝×100%≈66.7%，故C错误；D、若用该滑轮组提升所受重力更重的物体，额外功不变，有用功增加，有用功在总功中所占的比例增加，机械效率会变大，故D错误。故选：A。8．如图，用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩檫，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（）A．减小动滑轮的重力 B．增大重物上升的高度 C．减小定滑轮的重力 D．增大重物上升的速度【解答】解：用滑轮组竖直向上提升重物时，有用功：W有＝G物h，不计绳重和摩檫，额外功：W额＝G动h，总功：W总＝W有+W额＝G物h+G动h；则滑轮组的机械效率：η＝＝＝；由此可知，滑轮组机械效率的高低与重物上升的高度、定滑轮的重力和重物上升的速度无关，故BCD错误；由上式可知，减小动滑轮的重力，可减小额外功，能提高滑轮组的机械效率，故A正确；故选：A。9．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．增大提升重物的速度，可以增大有用功 B．减小定滑轮的重力，可以减小额外功 C．增大提升重物的高度，可以提高机械效率 D．减小动滑轮的重力，可以提高机械效率【解答】解：（1）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，所以机械效率的高低与物体被提升的高度和提升速度无关，故A、C不正确；（2）使用滑轮组时，克服动滑轮重所做功为额外功，由滑轮组的机械效率η＝＝＝＝可知，减小动滑轮重力可减小额外功，定滑轮的重力不影响额外功的多少，故B不正确、D正确。故选：D。10．现要利用斜面将木箱拉上汽车，下列做法中可以提高斜面机械效率的是（）A．以较快的速度拉木箱 B．以较慢的速度拉木箱 C．减小斜面的倾斜程度 D．增大斜面的倾斜程度【解答】解：使用斜面时，有用功是克服重力做的功，克服摩擦力做的功为额外功；欲提高斜面的机械效率，就必须在有用功一定时，尽量减少额外功。当斜面的倾角变大时，木箱对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力越小，受到的滑动摩擦力就越小，这样可以有效的减少额外功。故选：D。二．填空题（共6小题）11．在物理学中，把有用功和总功的比值叫做机械效率。由于存在额外功，机械效率总小于（选填“大于”、“等于”、“小于”）1。【解答】解：有用功和总功的比值，叫做机械效率；只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1。故答案为：有用；小于。12．质量为0.5kg的塑料桶装满水后总质量为10kg，小明将其从地面匀速搬到高度为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是100J，有用功是95J，机械效率是95%。（g＝10N/kg）【解答】解：在竖直向上搬水的过程中所做的总功：W总＝G总h＝m总gh＝10kg×10N/kg×1m＝100J，水桶中水的质量：m水＝m总﹣m桶＝10kg﹣0.5kg＝9.5kg，有用功：W有＝G水h＝m水gh＝9.5kg×10N/kg×1m＝95J，机械效率：η＝×100%＝×100%＝95%。故答案为：100；95；95%。13．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA＝OC，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，这里的木棒是一种简单机械，称为杠杆，提升该物体做的有用功是36J，木棒重为10N（不计摩擦）。【解答】解：根据图示可知，木棒可以绕O点转动，故该木棒相当于杠杆；有用功：W有＝Gh＝180N×0.2m＝36J；因为OA＝OC，B为OC的中点（即B点为杠杆的重心），所以，由相似三角形的知识可知，当物体上升0.2m时，重心B点将上升0.4m；不计摩擦，由η＝＝和W额＝G木h′可得：90%＝，解得G木＝10N。故答案为：杠杆；36；10。14．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为2.5N，测力计上升的高度s为0.2m．物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为90%，使用该杠杆做额外功的一个原因是由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功。【解答】解：（1）弹簧测力计的分度值是0.1N，读数是：2.5N；（2）W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J；W总＝FS＝2.5N×0.2m＝0.5J；η＝×100%＝×100%＝90%（3）因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功，就有了额外功；故答案是：2.5；90；由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功。15．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根重为5N、质量均匀的硬棒。他将棒的一端固定，把重为15N的重物挂在棒的中点，然后用手竖直提起棒的另一端，如图所示。若把重物提升了10cm，则小明使用杠杆所做的有用功为1.5J，机械效率是75%。（一切摩擦忽略不计）【解答】解：W有用＝Gh＝15N×0.1m＝1.5JW额＝G杆h＝5N×0.1m＝0.5J。η＝。故答案为：1.5；75%。16．斜面长1m，高0.4m，用大小为10N沿斜面向上的拉力F，将重力为20N的铁块匀速拉到斜面顶端，此过程中斜面的机械效率为80%，铁块受到的摩擦力为2N。【解答】解：（1）使用斜面拉力做的有用功：W有用＝Gh＝20N×0.4m＝8J；拉力做的总功：W总＝Fs＝10N×1m＝10J，斜面的机械效率：η＝＝×100%＝80%；（2）因为W总＝W有用+W额所以额外功W额＝W总﹣W有用＝10J﹣8J＝2J，由W额＝fs得摩擦力：f＝＝＝2N。故答案为：80%；2。三．实验探究题（共2小题）17．小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。次数钩码重/N购码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率12100.83083.8%24101.530？3610？3090.9%（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为88.9%（结果保留一位小数）。（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为2.2N。（3）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。（4）在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会变小（填“变大”、“变小”或“不变”）。【解答】解：（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为：η＝＝＝≈88.9%；（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.2N；（3）纵向分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高；（4）弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向，拉力F变大，拉下的距离s不变，总功变大，有用功不变，则滑轮组效率变小。故答案为：（1）88.9%；（2）2.2；（3）提升物体的重力越大，机械效率越高；（4）变小。18．小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：实验次数斜面的倾斜程度物体重G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物体移动距离S/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η1较缓5.00.101.60.500.500.8063%2较陡5.00.152.20.500.751.1068%3最陡5.00.253.10.501.55（l）沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动。（2）根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为1.25J，机械效率是80.6%。（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越省力。（4）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其它条件不变的情况下，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。【解答】解：（1）为了使弹簧测力计示数稳定，应沿斜面匀速拉动物体；（2）有用功W有＝Gh＝5N×0.25m＝1.25J，总功：W总＝Fs＝3.1N×0.5m＝1.55J，η＝＝×100%＝80.6%；（3）通过比较发现，实验1中力最小，实验3中力最大，而实验1中斜面最缓，实验3中斜面最陡，故可得：在粗糙程度一定时，斜面倾斜程度较缓较省力；（4）由数据分析可知，三次实验中，斜面越陡，机械效率越高；故斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。故答案为：（1）匀速直线；（2）1.25；80.6%；（3）省力；（4）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。四．计算题（共1小题）19．柳州马鞍山竖井电梯是全国第二座山体内部电梯，于2015年春节正式开门迎客，该电梯额定载客1000kg．满载时电梯在50s内把乘客提升150m，送达观光台（g取10N/kg）．求：（1）电梯提升乘客做的有用功；（2）电梯的效率。（假设电梯的电动机以额定功率P＝75kW运行）【解答】解：（1）电梯额定载客的重力：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N，电梯提升乘客做的有用功：W有用＝Gh＝10000N×150m＝1.5×106J；（2）消耗的电能：W电＝Pt＝75×103W×50s＝3.75×106J，电梯的效率：η＝＝×100%＝40%。答：（1）电梯提升乘客做的有用功为1.5×106J；（2）电梯的效率为40%。五．解答题（共2小题）20．如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F＝600N的力，把一个大木厢从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N．求：（1）小张推木箱做了多少功？（2）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）【解答】解：（1）小张推木箱做的功是总功：W总＝Fs＝600N×3m＝1800J；（2）W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J；斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；答：（1）小张推木箱做了1800J的功；（2）这个过程中，斜面的机械效率是83.3%。21．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