人教版八年级物理下册 12.3《机械效率》分层训练 （解析版）

12.3机械效率A基础过关练填空题（共5小题）1．因为有用功总小于〔填“大于、小于或等于”）总功，所以机械效率总小于1．提高机械效率的途径是减小额外功，滑轮组的机械效率越高，说明额外功在总功中所占的比例越小（填：“越大”或“越小”）【解析】解：（1）使用任何机械都要做额外功，有用功与额外功之和是总功，所以有用功一定小于总功，而机械效率等于有用功与总功之比，所以机械效率总小于1；在有用功一定时，提高机械效率的途径关键是减小额外功；（2）额外功在总功中占的比例越小，也就是有用功在总功中占的比例越大的机械，效率越高。故答案为：小于；额外；越小。2．一台起重机将重3600N的提高4m，如果额外功是9600J，起重机的机械效率是60%；某电动机工作的效率是83%，从能量转化的角度来看，其表示的意思是用来做有用功的机械能占消耗电能总量的83%。【解析】解：（1）起重机做的有用功：W有用＝Gh＝3600N×4m＝1.44×104J。起重机的总功：W总＝W有+W外＝1.44×104J+9.6×103J＝2.4×104J，η＝×100%＝×100%＝60%；（2）电动机工作时主要将电能转化为机械能，电动机的工作效率是83%，表示其用来做有用功的机械能占消耗电能的总量的83%，即将83%的电能转化成机械能。故答案为：60%；用来做有用功的机械能占消耗电能总量的83%。3．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，不计绳重及摩擦。则乙省力，两个滑轮组机械效率η甲＝η乙。【解析】解：由图可知，n甲＝2，n乙＝3，不计绳重及摩擦时，绳端的拉力F＝（G物+G轮），则绳子受的拉力：F甲＝（G物+G轮），F乙＝（G物+G轮），所以，F甲＞F乙，即乙图省力；因动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有＝G物h，所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，由η＝×100%可知，滑轮组的机械效率相同。故答案为：乙；＝。4．用水桶从井中提水的时候，如果桶重10N，水重90N，井深10m，将水提至井口时，所做的有用功等于900J，额外功等于100J，总功等于1000J，机械效率等于90%。【解析】解：（1）此过程中做的有用功：W有＝G水h＝90N×10m＝900J；（2）此过程中做的总功：W总＝（G桶+G水）h＝（10N+90N）×10m＝1000J；（3）此过程中做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1000J﹣900J＝100J；（4）机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。故答案为：900；100；1000；90%。5．如图甲，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为120N的物体匀速提起，在4s内绳子自由端移动的距离为s＝3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。（1）计算物体上升的速度v＝0.25m/s。（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是功，并计算出该物理量大小是150J。（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率是80%。【解析】解：（1）由图可知n＝3，物体上升的高度：h＝＝＝1m，则物体上升的速度：v＝＝＝0.25m/s；（2）纵坐标表示力F，大小为50N，大小不变，横坐标表示距离s，大小为3m，所以阴影部分表示力所做的功：W＝Fs＝50N×3m＝150J；（3）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%。故答案为：（1）0.25；（2）功；150J；（3）80%。选择题（共4小题）6．如图所示，用甲、乙两个完全相同的滑轮组，分别将不同数量的同种钩码匀速提高相同的高度，不计摩擦和绳重，拉力分别为F1、F2，两个滑轮组的机械效率分别为η1、η2，下列关系正确的是（）A．F1＞F2，η1＞η2 B．F1＝F2，η1＝η2 C．F1＜F2，η1＝η2 D．F1＜F2，η1＜η2【解析】解：甲、乙滑轮组完全相同，甲、乙中连接动滑轮绳子的段数相同，动滑轮的重力相同，乙中钩码的重力大，不计摩擦和绳重，根据F＝（G+G动）可知：F1＜F2；动滑轮重力相同，乙中钩码的重力大，根据η＝＝＝＝＝可知，乙滑轮组的机械效率大，即η1＜η2。故选：D。7．空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（）A．动滑轮所受的重力为15N B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J C．此装置最多能匀速运载160N重的货物 D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%【解析】解：A、由图可知n＝2，因为忽略绳重、摩擦、空气阻力时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣GA＝2×20N﹣25N＝15N，故A正确；B、由v＝可知，A移动的距离：h＝vt＝2m/s×1s＝2m，即动滑轮移动的距离h＝2m，所以克服滑轮重做的额外功：W额＝G动h＝15N×2m＝30J，故B正确；C、因为忽略绳重、摩擦、空气阻力时F＝（G+GA+G动），所以货物的最大重力：G最大＝nF最大﹣（GA+G动）＝2×100N﹣（25N+15N）＝160N，故C正确；D、因为此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，所以此装置运载货物最高机械效率：η'＝＝＝＝＝＝80%，故D错误。故选：D。（多选）8．关于功、功率、机械效率说法正确的是（）A．功率越大，做功越快 B．做功越少，功率越小，机械效率越小 C．功率越大，做功越快，与机械效率无关 D．机械效率越大，表示做功越多【解析】解：功率是表示做功快慢的物理量，即功率越大，做功越快，与机械效率无关。机械效率是指有用功在总功中所占的百分比。故选：AC。（多选）9．如图，小王用两个相同的滑轮组（不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦），分别将相同的两个物体匀速提高到相同高度，则所用的拉力分别为F1和F2，其机械效率分别为η1和η2。（）A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．η1＝η2 D．η1＜η2【解析】解：由图示滑轮组的结构可知，两个滑轮组承担物重的绳子股数分别为n1＝2，n2＝3；因摩擦不计，则所用的拉力F1＝（G1+G动），F2＝（G2+G动），由题意知相同物体则有G1＝G2，故F1＞F2，故A正确；物体匀速提高到相同高度，根据W有＝Gh可知：W有1＝W有2，两个相同的滑轮组（绳重和摩擦不计），则两个滑轮组克服动滑轮重力做的额外功W额＝G动h相同，根据，可知η1＝η2。C正确。故选：AC。计算题（共1小题）10．在修建柳州市城市轻轨的施工过程中，起重机在4s内将重量为5×104N的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机做的功是2×105J。求：（1）起重机对钢材所做的有用功；（2）起重机所做的额外功；（3）起重机的机械效率。【解析】解：（1）起重机对钢材所做的有用功：W有用＝Gh＝5×104N×2m＝1×105J；（2）额外功为：W额外＝W总﹣W有用＝2×105J﹣1×105J＝1×105J；（3）由题知，电动机做的总功：W总＝2×105J，则起重机的机械效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）起重机对钢材所做的有用功为1×105J；（2）起重机对钢材所做的额外功为1×105J；（3）起重机的机械效率为50%。B能力提升练填空题（共3小题）1．如图所示，在斜面上将重800N的物体从底端匀速拉到顶端，沿斜面向上的拉力为500N，斜面长2m，高1m，则克服物体重力所做的有用功为800J；斜面的机械效率为80%；物体与斜面的摩擦力为100N。【解析】解：（1）克服物体重力所做的有用功：W有用＝Gh＝800N×1m＝800J；（2）拉力所做的总功：W总＝Fs＝500N×2m＝1000J，斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；（3）克服物体受斜面摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝1000J﹣800J＝200J，由W额＝fs得，物体与斜面的摩擦力：f＝＝＝100N。故答案为：800；80%；100。2．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动质量均匀的杠杆，一重为18N的物体挂在杠杆中点处，现将重物缓慢升高0.1m，拉力大小F＝10N，拉力移动的距离为0.2m，不计转轴处的摩擦。则拉力所做的功为2J，有用功为1.8J，杠杆的机械效率为90%，杠杆自重为2N。【解析】解：拉力做的功W＝Fs＝10N×0.2m＝2J；利用杠杆来提升物体，所以克服物体的重力所做的功是有用功，所以W有用＝Gh＝18N×0.1m＝1.8J；杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%＝90%；额外功W额外＝W﹣W有用＝2J﹣1.8J＝0.2J，因为是不计转轴处的摩擦，所以克服杠杆的自重所做的功是额外功，杠杆的重心提升的高度与物体提升的高度相同，所以杠杆自重G＝＝＝2N。故答案是：2；1.8；90%；2。3．从机械效率的公式可以知道，要提高机械效率，关键在于减小额外功。实际使用机械时，我们可以通过合理设置机械结构、减小摩擦、减小机械自重等方法，来提高机械效率。【解析】解：在使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率，在有用功一定时，减小额外功可以提高机械效率；可以通过合理设置机械结构、减小摩擦、减小机械自重等方法，来提高机械效率。故答案为：额外；摩擦；机械自重。选择题（共4小题）4．如图用一个动滑轮把一个重为100N的沙袋从地面提高到脚手架上，绳子移动了8m，所用的力F是60N，则该动滑轮（）A．可以改变力的方向 B．可以省功 C．做的有用功为540J D．机械效率约为83.3%【解析】解：A、动滑轮可以省力，但不能改变用力的方向，故A错误；B、使用动滑轮不能省功，故B错误；C、有用功：W有＝Gh＝100N×8m＝800J，故C错误；D、动滑轮上有两段绳子，所以拉力移动的距离是物体升高高度的2倍，s＝2h＝2×8m＝16m，总功：W总＝Fs＝60N×16m＝1080J。机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%，故D正确。故选：D。5．如图所示，在斜面上将一个重6N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m。下列说法正确的是（）A．运动过程中，重物共受到三个力的作用 B．运动过程中，重物的机械能保持不变 C．斜面的机械效率为75% D．重物受到的摩擦力为2N【解析】解：A、将物体匀速拉到高处的过程中，物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共4个力的作用，故A错误；B、物体被匀速拉到高处的过程中，重物的质量不变，速度不变，则动能不变，高度增加，重力势能增加，所以重物的机械能增大，故B错误；C、此过程所做有用功为：W有＝Gh＝6N×1m＝6J；所做总功为：W总＝Fs＝2N×4m＝8J；此斜面的机械效率为：η＝＝×100%＝75%，故C正确；D、此过程所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝8J﹣6J＝2J；由W额＝fs可得，物体受到的摩擦力为：f＝＝＝0.5N，故D错误。故选：C。（多选）6．科学中常用数学方法来表示某些量的关系，以下图象中，能用阴影面积表示选项中对应的物理量的是（）A．移动距离 B．有用功 C．时间 D．压力【解析】解：由图象可知，A、横坐标表示力，纵坐标表示功，阴影部分面积等于功和力的乘积，由s＝可知，距离等于功和力的比值。故A错误；B、横坐标表示总功，纵坐标表示机械效率，阴影部分面积等于机械效率和总功的乘积，由W有＝ηW总知，有用功等于机械效率和总功的乘积。故B正确；C、横坐标表示功率，纵坐标表示功，阴影部分面积等于功率和功的乘积，由t＝可知，做功时间等于功和功率的比值。故C错误；D、横坐标表示压强，纵坐标表示受力面积，阴影部分面积等于压强和受力面积的乘积，由F＝pS可知，压强和受力面积的乘积就是压力。故D正确。故选：BD。（多选）7．用水桶向井内打水的过程中，下列关于机械效率的说法正确的是（）A．减少水桶的质量，可提高机械效率 B．减少水桶内的水质量，可提高机械效率 C．增加水桶内水的质量，可提高机械效率 D．不论用什么样的水桶，打多少水，机械效率都是相同的【解析】解：由公式η＝＝可知，在相同情况下减小额外功，故可以提高机械效率，故A符合题意；B、由公式η＝可知，在相同情况下减小有用功，故可以减小机械效率，故B不符合题意；C、由公式η＝可知可知，在相同情况下增大有用功，故可以提高机械效率，故C符合题意；D、由公式η＝＝可知，可以在相同情况下额外功越小的，机械效率越高。故D不符合题意。故选：AC。实验探究题（共1小题）8．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示。序号钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率η12100.83083.3%24101.53036102.23090.9%46152.24590.9%（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。（2）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为0.4N。（3）第2次实验时所做的有用功为0.4J，滑轮组的机械效率是88.9%。（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越大（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高。分析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无关（选填“有关”或“无关”）。（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是B。A.增大绳重B.减轻动滑轮重C.加快物体提升的速度【解析】解：（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动；（2）在第一次实验时，动滑轮上绳子的段数：n＝＝＝3，忽略绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）可得动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N；（3）第2次实验时所做的有用功为：W有用＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；第2次做的总功：W总＝Fs＝1.5N×0.3m＝0.45J；则第2次滑轮组的机械效率：η＝＝×100%≈88.9%；（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析