2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练培优卷：12.3 机械效率同步练习

2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练培优卷：12.3机械效率一、选择题1．如图所示为小艳家新买的一辆小汽车。周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车再1h的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km，消耗汽油6kg。若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.5t，汽油的热值为4.6×107J/kg，g＝10N/kg。则关于上述lh的行驶过程，下列分析正确的是（）A．该汽车对路面的压力大于1.5×104NB．该汽车克服阻力做的功是2.3×104JC．该汽车的牵引力是1.15×104ND．该汽车发动机的效率是30%2．如图1所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓图。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如图2所示。水轮一小时可提升质量为2880kg的水升高3.5m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，下列说法正确的是（）A．水流冲击水轮的功率为2487WB．水轮能连续转动是受到惯性的作用C．水轮旋转一小时提升水的机械效率为70%D．若考虑木杆的自重，将B向左移动时，杠杆的机械效率不变3．如图所示，用F1的力直接将物体A匀速提升h，做功300J；若借助长5m的斜面用F2＝100N的力在3s内把A匀速提升到相同高度，下列说法正确的是（）A．借助斜面做的有用功为500JB．物体克服斜面摩擦力做的额外功是300JC．物体A受到斜面的摩擦力是100ND．斜面的机械效率是60%4．在小区改造工程中，工人师傅用滑轮组提升建筑材料，如图所示。滑轮组挂在固定的钢架上，每个滑轮重为150N。绳子自由端受到的拉力F为500N，材料在30s内匀速上升了3m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．绳子自由端的速度为0.1m/s B．拉力F的功率为50WC．滑轮组的机械效率为90% D．钢架受到的拉力为1500N5．如图所示，分别用拉力F、F2将重为20N的物体匀速提升相同高度，每个滑轮重均为5N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法正确的是（）A．拉力F₁和F₂的大小之比为2：1B．拉力F₁和F2做功的大小之比为4：5C．物重增大10N，F₁和F₂都增大10ND．增大物重，两个滑轮组的机械效率保持不变6．搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（）A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0B．推力所做的功是2500JC．斜面的机械效率为80%D．物体受到斜面的摩擦力为100N7．下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是（）A．物体对外做功越多，功率就越大B．物体做功时功率越大，机械效率越高C．有力作用在物体上，力—定对物体做功D．在做功过程中有用功占得比例越大机械效率越高8．如图甲所示，虛线框内是由两个相同的滑轮装配成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦。（）A．拉力的功率为50WB．滑轮组中动滑轮重10NC．该滑轮组的机械效率为90%D．绳子自由端移动的速度为0.5m/s二、填空题9．如图所示，工人师傅利用斜面将货物装上汽车，已知货物重为2000N，师傅用沿斜面向上1000N的推力将货物从斜面底端匀速推至斜面顶端，斜面长4m、高1.5m，则推力对货物做的功为J，物体与斜面间的摩擦力是N，斜面的机械效率是。10．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC=4OA，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%，不计摩擦，提升该物体做的有用功是J，总功J，木棒重为N。11．如图所示，工人师傅用平行于斜面的推拉力，将质量为80kg的物体从斜面底端匀速拉上斜面，物体移动的距离为10m，上升的高度为3m，在此过程斜面的机械效率是80%，则在斜面上匀速运动过程中推力做的功为J，物体所受摩擦力为N。若斜面倾斜程度不变，只将斜面长度改为15m，仍以同样的方式将此木箱匀速推到斜面顶端，此时斜面的机械效率将。(选填“增大”“不变”或“减小”)12．小明用如图甲所示的装置将物体A匀速提升，绳子B(与A相连)和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N，动滑轮重力为20N，小明施加的拉力F随时间t变化关系图象如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化关系图象如图丙所示。若不计绳重和摩擦，1−2s内拉力F的功率为W；若在绳子不断裂的情况下，此装置的机械效率η的最大值为三、实验探究题13．某兴趣小组对滑轮和杠杆的机械效率进行了实验探究。（1）如图分别用甲、乙两相同滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，滑轮重力小于沙和桶的总重力。甲图中施加的拉力为F1，做的总功为W1，机械效率为η1；乙图中施加的拉力为F2，所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计摩擦和绳重，则：F1F2（选填“>”“<”或“=”），W1W2（选填“>”“<”或“=”），η1η2（选填“>”“<”或“=”）。（2）如图丙所示，用竖直向上的力匀速拉动质量分布均匀的杠杆，杠杆转动过程中，拉力F的大小将（选填“变大”“变小”或“不变”）。现用竖直向上的拉力将重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，此时杠杆的机械效率为。若将重物的悬挂点由A点（为第1次）向右移至B点（为第2次），将重物提升相同的高度，两次有用功（选填“相等”或“不等”）。四、计算题14．汽车总质量为1.8×103kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m2，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30%，汽油的热值为（1）汽车静止时对路面的压强．（2）汽车以90km（3）若汽车按这种方式行驶，某次全程往返250km

答案解析部分1．答案:D解析：A.根据题意可知，汽车的总重力G总=m总g=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N。汽车呈流线型，当汽车行驶时，车上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，产生一个向上的压强差，因此会有一个向上的升力产生，从而使汽车对地面的压力小于车自身的重力，故A错误；

B.该汽车克服阻力做的功等于牵引力做的功：W=Pt=23×103W×1×3600s=8.28×107J，故B错误；

C.该汽车的牵引力为：F=Ws=8.28×107J72×103m=1.15×103N，故C错误；

D.汽油完全燃烧放出的热量为：Q=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J，

该汽车发动机的效率η=2．答案:C解析：A.由每分钟水对水轮做功为2400J，可得水流冲击水轮的功率为：P=Wt=2400J60s=40W，故A错误；

B.水轮能连续转动是因为水流不断冲击水轮做功，惯性是物体的性质，不是作用力，故B错误；

C.水轮旋转一小时提升水做的有用功为：

W有=Gh=mgh=2880kgx10N/kgx3.5m=1.008x105J；

水轮机一小时做的总功为：W总=2400Jx60=1.44x105J；

机械效率为：

η=W有W总=1.008x105J3．答案:D解析：A.借助斜面做的有用功等于克服物体重力直接做的功，即W有用=300J，故A错误；

B.拉力F2所做的总功：W总=Fs=100N×5m=500J，

物体克服斜面摩擦力做的额外功：W额=W总-W有用=500J-300J=200J，故B错误；

C.物体A受到斜面的摩擦力：f=W额s=200J5m=40N，故C错误；

D.斜面的机械效率：η=W有用W总=300J500J×100%=60%，故D正确。

故选D。

分析：A.斜面克服物体重力做有用功；

B.首先根据W总4．答案:C解析：A.根据图可知，承担重力的绳子段数n=3，则自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m；

则自由端绳子的速度为：v=st=9m30s=0.3m/s，故A错误；

B.拉力F的功率P=Fv=500N×0.3m/s=150W，故B错误；

C.根据F=G+G动n得到：500N=G+150N3；

解得：G=1350N；

则滑轮组的机械效率：η=W有W总=GnF=1350N3×500N=90%，

5．答案:B解析：A.根据图片可知，左侧装置由两个定滑轮组成，不省力不费力，所以拉力F1=G=20N，

右侧装置由一个定滑轮和动滑轮组成，此时承担动滑轮绳子的股数n=2，所以绳子自由端的拉力：F2=1n（G+G动）=12×（20N+5N）=12.5N，

则拉力F1和F2的大小之比：F1F2=20N12.5N=85，故A错误；

B.由定滑轮的特点可知，左侧装置绳子自由端移动的距离s1=h，

右侧装置绳子自由端移动的距离：s2=nh=2h，

由W=Fs可知，拉力F1和F2做功的大小之比：W1W2=F1s1F2s2=20N×ℎ12.5N×2ℎ=45，故B正确；

C.物重增大10N时，左侧装置绳子自由端的拉力：F1'=G'=20N+10N=30N，

左侧装置绳子自由端的拉力：F1'=1n（G'+G动）=12×（20N+10N+5N）=17.5N，

则左侧装置绳子自由端拉力的增加量：ΔF1=F1'-F1=30N-20N=10N，

右侧装置绳子自由端拉力的增加量：ΔF26．答案:A解析：物体在斜面上做匀速直线运动，它受到平衡力，即合力为0。它受到沿斜面向上的拉力，向下的摩擦力，斜面对它的支持力和自身的重力，故A错误符合题意；

推力做的总功：W总=Fs=500N×5m=2500J，故B正确不合题意；

推力做的有用功W有=Gh=1000N×2m=2000J；

斜面的机械效率：η=W有W总=2000J2500J=80%，

故C正确不合题意；

克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=2500J-2000J=500J；

则摩擦力为：f=W额s=500J5m=100N，

故D正确不合题意。

故选A。

分析：（1）对物体进行受力分析，确定受力的个数，根据物体的运动状态确定合力的数值。

（2）根据W总=Fs计算推力做的总功；

7．答案:D解析：A.功率的大小考虑做功多少和时间长短，做功多，不一定功率大，故A错误。

B.做功的功率是做功的快慢，机械效率是有用功占总功的比例，二者无关，故B错误。

C.有力作用在物体上，在这个力的方向上移动距离，该力才对物体做功，故C错误。

D.在做功过程中，机械效率是有用功占总功的比例，有用功占的比例越大，机械效率越高，故D正确。

故答案为：D

分析：有力作用在物体上，在这个力的方向上移动距离，该力才对物体做功；功率指做功的快慢，受做功多少和所需时间长短有关；机械效率是有用功占总功的比例。8．答案:C解析：由图乙可知，在t=4s内，物体上升高度h=2m，绳子自由端移动距离s=6m，则滑轮组承担物重的绳子股数n=sℎ=6m2m=3；

拉力F=100N，则4s内拉力做的功为W=Fs=100N×6m=600J，功率为P=Wt=600J4s=150W，故选项A错误；

物体质量为27kg，物重为G=mg=27kg×10N/kg=270N，不计绳重和摩擦，拉力F=13G+G动，则G动=3F−G=3×100N−270N=30N，故选项B错误；

滑轮组的机械效率η=9．答案:4000；250；75%解析：根据题意可知，推力做的总功W总=Fs=1000N×4m=4000J；

推力做的有用功为：W有=Gh=2000N×1.5m=3000J；

则克服摩擦做的额外功为：W额=W总-W有=4000J-3000J=1000J；

物体受到的摩擦力：f=W额s=1000J4m=250N；

斜面的机械效率为：η=W有W总=3000J4000J=75%。

10．答案:36；40；10解析：杠杆做的有用功为：W有=Gh=180N×0.2m=36J；

滑轮组做的总功：W总=W有η=36J90%=40J；

滑轮组做的额外功：W额=W总-W有=40J-36J=4J；

根据图片可知，OB是OA的2倍，则杠杆重心上升高度是物体上升高度的2倍，

即h'=2h=2×0.2m=0.4m；

则木棒的重力为：G木=W额ℎ'=11．答案:3000；60；不变解析：（1）工人师傅做的有用功为：W有=Gh=80kg×10N/kg×3m=2400J，

在斜面上匀速运动过程中推做的功为：W总=W有η=2400J80%=3000J；

摩擦力所做的功为额外功，额外功为：W额=W总-W有=3000J-2400J=600J，

则摩擦力为：f=W额L=600J10m=60N；

（2）斜面的机械效率与斜面的倾斜角度有关，若斜面倾斜程度不变，以同样的方式将此木箱匀速拉到斜面顶端，此时斜面的机械效率不变。12．答案:40；80%解析：1~2s内物体A上升的速度为2m/s，由图甲可知拉力的速度为v=2vA=2×2m/s=4m/s，1~2s内拉力为10N，所以拉力功率为P=Fv=10N×4m/s=40W；