115机械效率-2022-2023学九年级上册物理练习（苏科版）

11.5机械效率如图所示，有一斜面长为L，高为h。现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端，已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（）A． B． C． D．【答案】D。【解析】解：斜面的高为h，物体的重力为G，有用功为：W有用＝Gh，斜面长为L，拉力为F，总功为：W总＝FL，使用斜面的机械效率为：η＝＝，而物体与斜面的摩擦力为f，额外功为：W额外＝fL，则总功为：W总＝W有用+W额外＝Gh+fL，机械效率也可以表达为：η＝＝＝或：η＝＝＝＝1﹣，故D正确；A选项中，是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故A错；B选项中，是有用功与有用功的比值，不是机械效率，故B错；C选项中，分母是总功与额外功之和，则该比值不是机械效率，故C错。如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重为G物，动滑轮的重为G动，此装置的机械效率为η，不计绳重和摩擦。则下列表达式中不能表示工人所用拉力大小的是（）A． B． C． D．【答案】D。【解析】解：从图中可知，n＝3，不计绳重和摩擦时，根据F＝可知拉力F＝，故A正确；绳子自由端移动的距离s＝nh＝3h，根据η＝＝＝可知，拉力F＝，故B正确；根据η＝＝＝＝可知，拉力F＝，故C正确。如图所示，甲、乙杠杆的质量和长度均相同，机械摩擦不计，分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比（）A．甲的大 B．乙的大 C．一样大 D．无法确定【答案】B。【解析】解：使用杠杆提升物体时，克服物体重力做的功是有用功，物体A重力一定，提升相同的高度，根据W＝Gh可知，拉力所做的有用功相比W甲＝W乙；由图知：使用甲装置提起物体时，拉力做的功包括两部分：克服物重、克服杠杆重力；使用乙装置提起物体时，由于杠杆的重心在O点，所以拉力做的功只要克服物重即可。由η＝知：乙装置的机械效率更高。如图所示小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面匀速提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重及摩擦，则（）A．W1＜W2η1＞η2 B．W1＝W2η1＜η2 C．W1＝W2η1＞η2 D．W1＞W2η1＜η2【答案】A。【解析】解：（1）由W有＝Gh知，小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；（2）不计绳重及摩擦；有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，即W1＜W2；乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，由η＝可知甲机械效率较高。即：W1＜W2，η1＞η2。关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（）A．机械效率越高的机械，一定越省力 B．功率大的机器做功一定多 C．做功快的机器其机械效率一定高 D．功率大的机器做功就快【答案】D。【解析】解：A、机械的机械效率越高，表明机械做的有用功与总功的比值大，做的无用功少，与机械省不省力无关，故A错误。B、物体做功多少与功率和时间都有关系。功率大，时间不确定，因此机器做功多少不能确定，故B错误；C、做功快，表明功率大，机械效率是指有用功与总功的比值，功率反应物体做功的快慢，机械效率与机械功率大小没有直接关系，故C错误；D、因为功率就是描述物体做功快慢的物理量。功率大的机器做功一定快，故D正确。分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度，若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为20N。在把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（）A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功为300J C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等 D．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率【答案】A。【解析】解：甲、乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据W＝Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，则W有＝Gh＝100N×1m＝100J；由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲＝2，n乙＝3，动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，根据F拉＝（G物+G动）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等；不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据W＝Gh可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，即W额＝G动h＝20N×1m＝20J；由于W总＝W有+W额，则两滑轮组的总功相同，即W总＝100J+20J＝120J；有用功相同，总功相同，根据η＝可知，两滑轮组的机械效率相等；综上所述，A正确。如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G，每个滑轮的重力为G滑，此装置的机械效率为η，则工人所用的拉力在下述表达中正确的是（）A． B． C． D．【答案】A。【解析】解：设物体上升的高度为h，由图示可知，n＝2，由η＝＝＝＝可知，工人所用的拉力：F＝，故A正确；不计绳子的重力和绳子与滑轮间的摩擦，只计动滑轮的重力时，由（1﹣η）＝＝＝＝可得，F＝，由于实际使用时，绳子的重力和绳子与滑轮间的摩擦是存在的，因此F＞，故BCD错误。如图所示，斜面长s＝10m，高h＝4m，用沿斜面向上的拉力F，将一个重为150N的物体由斜面底端匀速拉到顶端，运动过程中物体克服摩擦力做了200J的功．该过程中物体受到的摩擦力为20N，斜面的机械效率η＝75%；若减小斜面倾斜度，则斜面的机械效率减小（选填“增大”“减小”或“不变”）．【答案】20；75%；减小。【解析】解：根据W＝fs可得，运动过程中物体受到的摩擦力f＝＝＝20N；使用该斜面做的有用功W有＝Gh＝150N×4m＝600J；总功W总＝W有+W额＝600J+200J＝800J，斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%；若减小斜面倾斜度，则克服摩擦力做的额外功增加，有用功所占总功的比例减小，即斜面的机械效率减小。建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊质量为70kg的物体时，物体5s内上升了6m。若滑轮组的机械效率为70%，则有用功为4200J，拉力F做功功率为1200W（g取10N/kg）。【答案】4200；1200。【解析】解：（1）物体的重力：G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N，拉力做的有用功：W有＝Gh＝700N×6m＝4200J；（2）由η＝×100%可知，拉力做的总功：W总＝＝＝6000J，拉力做功的功率：P＝＝＝1200W。用如图所示的滑轮组将重为300N的物体匀速提升了2m，机械效率为75%，动滑轮重60N。则此过程中有用功为600J，额外功为200J，拉力为200N。【答案】600；200；200。【解析】解：（1）此过程中做的有用功为克服物体的重力所做的功，所以有用功为：W有＝Gh＝300N×2m＝600J；（2）由效率公式η＝变形可得总功为：W总＝＝＝800J；所以额外功为：W额＝W总﹣W有＝800J﹣600J＝200J；（3）因为与动滑轮连接的绳子股数为2，所以绳子自由端移动的距离为重物上升高度的2倍，即绳子自由端移动的距离为4m，而拉力做总功，所以拉力为：F＝＝＝200N。如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲＞η乙；若FA＝FB，则GA＜GB。（选填“＞”、“＜”或“＝”）【答案】＞；＜。【解析】解：（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以GA＞GB时，η甲＞η乙；（2）由图可知，n甲＝2，n乙＝3，由F＝（G+G动）可得，提升物体的重力：G＝nF﹣G动，则FA＝FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。探究“斜面机械效率”的某次实验记录如表物重G/N斜面高h/cm沿斜面的拉力F/N斜面长s/cm机械效率η/%3402100（1）实验时应沿斜面拉动物体，应使其做匀速直线运动。（2）表格中的机械效率为60%。（3）木块所受摩擦力为0.8N。【答案】（1）匀速直线；（2）60%；（3）0.8。【解析】解：（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动；（2）沿斜面拉木块做的有用功：W有＝Gh＝3N×0.4m＝1.2J，拉力做的总功W总＝Fs＝2N×1m＝2J；实验时斜面的机械效率η＝＝×100%＝60%；（3）额外功W额＝W总﹣W有＝2J﹣1.2J＝0.8J，由W额＝fs得，木块所受摩擦力f＝＝＝0.8N。如图所示，是探究影响滑轮组的机械效率的因素时，选用相同的器材，组装的多个滑轮组装置。（1）选择a、b装置控制的变量是滑轮组的连接方式，探究的是物体的重力因素对滑轮组机械效率的影响。（2）选择b、d装置控制的变量是物体的重力，探究的是滑轮组的连接方式因素对滑轮组机械效率的影响。（3）多次实验发现，使用滑轮组所做的额外功均相同。则装置b、d的机械效率较高，滑轮组的连接方式因素不影响滑轮组的机械效率。【答案】（1）滑轮组的连接方式；物体的重力；（2）物体的重力；滑轮组的连接方式；（3）b、d；滑轮组的连接方式。【解析】解：（1）根据a、b装置可知，滑轮组的连接方式相同，物体的重力不同，所以探究的是物体重力对滑轮组机械效率的影响；（2）根据b、d装置可知，滑轮组的连接方式不相同，物体的重力相同，所以探究的是滑轮组的连接方式对滑轮组机械效率的影响；（3）使用滑轮组所做的额外功均相同，提升物体的高度相同，物体的重力越大，根据W＝Gh可知，有用功越大，根据η＝＝可知，装置的机械效率就越大，由此可知，b、d的机械效率越大；根据η＝＝可知，滑轮组的连接方式不影响滑轮组机械效率的大小。用如图所示的塔式起重机上的滑轮组匀速提升质量为600kg体积为0.2m³的物体。滑轮组的机械效率时80%，g取10N/kg，求：（1）物体的密度是多少？（2）绳端的拉力F是多大？【答案】（1）物体的密度是3×103kg/m3；（2）绳端的拉力F是2500N。【解析】解：（1）物体的密度：ρ＝＝＝3×103kg/m3；（2）物体的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动距离s＝3h，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，拉力大小：F＝＝＝2500N。如图所示，用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了100J的