115机械效率巩固练习

11.5机械效率一、单选题1．简单机械在我们生活中应用非常广泛，好动手的小明同学分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度，做有用功（）A．杠杆最多 B．斜面最多C．滑轮组最多 D．一样多【答案】D【详解】用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，根据公式W有=Gh可知，做的有用功相等。故选D。2．下列说法中正确的是（）A．功率大的机器做功多 B．功率大的机器做功快C．机械效率高的机械做的有用功多 D．机械效率高的机械做的额外功少【答案】B【详解】A．功率在数值上等于功与时间的比，不知道做功的时间，功率大的机器做功不一定多，故A错误；B．功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机器做功快，故B正确；CD．机械效率高的机械有用功占总功的百分比高，但不能说做的有用功多，其做的额外功也不一定少，故CD错误。故选B。3．期末考试前，小明整理错题，梳理出几个结论，分析正确的是（）A．一个物体受两个力的作用，若这两个力的三要素完全相同，它们一定是平衡力B．动滑轮省一半力，机械效率一定等于50%C．做功越少，功率越小，机械效率越小D．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关【答案】D【详解】A．由于这两个力的三要素完全相同，即大小、方向、作用点都一样，那么这两个力作用在一个物体上时，不可能是平衡力，平衡力是指两个大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的力，故A错误；B．使用动滑轮能省力；由于不能确定有用功和总功的大小，所以不能确定动滑轮的机械效率是多少，故B错误；C．做功多少与功率和机械效率没有直接关系，功率是指单位时间内做的功，机械效率是指有用功与总功的比值，故C错误；D．功率越大，表示做功的速度越快，功率与机械效率没有直接关系，故D正确。故选D。4．小明同学用如图所示的滑轮组提升重物。下列说法中不能提高滑轮组的机械效率的方法是（）A．增大物体的重GB．增大物体被提升的高度hC．使用轻质的动滑轮D．在滑轮的轮轴处涂润滑剂【答案】B【详解】A．根据机械效率可知，物体的重力越大，机械效率越高，故A不符合题意；B．根据可知机械效率与物体被提升的高度h无关，故B符合题意；CD．使用轻质的动滑轮或在滑轮的轮轴处涂润滑剂，可以减小克服摩擦所做的额外功，总功减小，由可知，效率会增加，故CD不符合题意。故选B。5．如图所示，用F=50N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200N的物体A水平向右匀速移动了12m，在这个过程中（

）A．拉力F做了300J的功B．拉力F做了1200J的功C．重力做了600J的功D．重力做了1200J的功【答案】B【详解】AB．物体A水平向右匀速移动了12m，由图可知，绳端移动的距离为拉力F=50N，拉力做功故A不符合题意，B符合题意；CD．在重力的方向上没有移动距离，重力做功为0，故CD不符合题意。故选B。6．如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（）A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50NC．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70%【答案】C【详解】A．根据题意，对物体做的有用功为故A不符合题意；B．总功为则额外功为则物体受的摩擦力为故B不符合题意；C．拉力做功的功率为故C符合题意；D．斜面的机械效率为故D不符合题意。故选C。7．如图，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知，施加的力分别为、，拉力做的功为、，则它们的关系正确的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】C【详解】斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有做额外功，拉力F1、F2分别将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，拉力F1、F2做的功均等于物体重力做的功，即依题意得AB>AC，由可知，。故ABD错误，C正确。故选C。8．用图示滑轮组匀速提升不同的重物，不计绳重和摩擦。先定义一个物理量M，将人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值叫作M。则下列图像中可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】AB．人拉绳的力与滑轮组对重物施加的力的比值叫作M，即，不计绳重和摩擦，则，则由此可知，M与的关系线是一条不过原点的一次函数图像，故A正确，B错误；CD．不计绳重和摩擦则是一个定值，是反比例函数的一支，故CD错误。故选A。9．如图，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用、匀速提升重力为、的A、B两个物体。物体提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法一定正确的是（）A．若，则 B．若，则C．若，则 D．若，则【答案】C【详解】A．由图可知，甲滑轮组承重的绳子股数n甲=3，乙滑轮组承重的绳子股数n乙=2，若GA=GB，且动滑轮重相同，根据可知，η甲=η乙，故A错误；B．若GA<GB，且动滑轮重相同，根据可知，η甲<η乙，故B错误；C．由题知各滑轮重相同，且不计绳重和摩擦，由可得，提升物体的重力G=nFG动则两物体的重力分别为GA=3FAG动GB=2FBG动若FA=FB，由上式可知GA>GB，不计绳重和摩擦，根据可知，η甲>η乙，故C正确；D．若FA<FB，GA和GB的大小关系无法确定，因此其效率大小无法确定，故D错误。故选C。二、填空题10．如图所示，古人用桔槔从水井中提水的过程中，对水桶做的功是（选填“有用功”“额外功”或“总功”），使用桔槔可以省（选填“力”或“功”）；人提着水桶在水平路面沿直线匀速行走时，人对水桶（选填“做功”或“不做功”）。【答案】额外功力不做功【详解】[1]从井中提水的过程中，目的是提水，因此对水做的功为有用功，对桶做的功是额外功。[2]使用任何简单机械都不能省功，因此使用桔槔可以省力。[3]人提着水桶在水平路面沿直线匀速行走时，手给水桶一个向上的力，此时力与距离垂直，因此人对水桶不做功。11．在学校的升旗仪式上，升旗手将质量为2.lkg的国旗升高10m做了300J的功，则有用功为J，机械效率为。（g=10N/kg）【答案】21070%【详解】[1][2]升旗手对旗所做的有用功为机械效率为12．如图所示的动滑轮自重为6N，在绳子自由端拉着物体匀速上升时，拉力F＝12N，该滑轮的机械效率是%。（不计绳重和摩擦）【答案】75【详解】由图可知，该滑轮为动滑轮，轮子上的绳子段数为n＝2，根据可得物体的重力为G＝nF﹣G动＝2×12N﹣6N＝18N该滑轮的机械效率为13．如图所示，斜面长4m，高1m，工人用400N沿斜面方向的力把重1200N的货箱匀速推到车上。此过程中，推力做的功为J，斜面的机械效率为，斜面对货箱的摩擦力大小为N。【答案】160075%100【详解】[1]推力做的功为[2]推力做的有用功为斜面的机械效率为[3]推力做的额外功为斜面对货箱的摩擦力大小为14．如题图所示，用质量相同的两滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，且滑轮重G滑小于物体的物重G。(1)拉甲物体的是滑轮，拉乙物体的是滑轮；所用的拉力F甲F乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）；(2)拉甲物体时拉力做的功为W甲，拉乙物体时拉力做的功为，则W甲W乙，两者机械效率的关系η甲η乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】(1)定动大于(2)小于大于【详解】（1）[1]拉甲物体的滑轮不随甲物体一起运动，所以拉甲物体的滑轮是定滑轮。[2]拉乙物体的滑轮与乙物体一起运动，所以拉乙物体的滑轮是动滑轮。[3]甲、乙两物体的质量相同，则甲、乙两物体的重力相同，使用定滑轮拉甲物体时，不省力，则F甲=G甲使用动滑轮拉乙物体时，拉力由于滑轮重G滑小于物体的物重G，所以故F甲>F乙（2）[1]拉甲物体时拉力做的功等于克服甲物体的重力做功W甲=G甲h拉乙物体时拉力做的功等于克服乙物体和动滑轮的重力做功W乙=G乙h+G滑h所以W甲<W乙[2]由于使用定滑轮对甲物体做功时，不计绳重与摩擦，则对甲物体做的功等于总功，没有额外功，即效率为100%；使用动滑轮对乙物体做功时，不计绳重与摩擦，则对乙物体做的功和对动滑轮做的功的和等于总功，则提升动滑轮做的功为额外功，所以机械效率小于100%，故η甲>η乙15．用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中泄轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，由图可知动滑轮重为N；当某次运送3件货物时，滑轮组的机械效率为。（不考虑绳重和摩擦）【答案】10075%【详解】[1]由乙图可知，当物重为100N时滑轮组的机械效率为50%，机械效率解得，动滑轮重为[2]当某次运送3件货物时，滑轮组的机械效率三、实验题16．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）实验次数钩码重力G/N提升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率140.10.3280.13.20.383.3%380.12.00.580.0%(1)在实验中，应沿竖直方向拉动弹簧测力计；(2)第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是N，机械效率是（精确到0.1%）；(3)由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升不同重物，，机械效率越高；(4)由两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越；(5)在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）【答案】(1)匀速(2)1.874.1%(3)重物越重(4)2、3低(5)偏低【详解】（1）在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。（2）[1]由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。[2]分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为（3）比较第1、2次实验数据可知，钩码越重，机械效率越高，故可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。（4）比较第2、3次实验，钩码的重力相同，动滑轮的重力变大，机械效率降低，可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。（5）由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，而有用功不变，根据可得，机械效率偏低。17．小明思考“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”。他在用同一木板做的斜面上，做匀速直线拉动物块的探究实验，如下图，并记录实验数据如下表：实验次数斜面倾斜程度物重G/N物体上升度高度h/m拉力F/N物体移动离距离S/m有用功W有/J总功W总/J机械效率1较缓5.00.101.60.50.500.863%2较陡5.00.152.20.50.751.168%3最陡5.00.253.30.51.65(1)将表格中的空白处数据填上。(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越。(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：；(4)如果小明还想要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，请你与他一起来完成实验：①实验时应控制不变的条件是：、物体移动的距离；②实验时需要的测量仪器有：和刻度尺。【答案】(1)1.25；76%(2)费力(3)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(4)斜面的倾斜程度弹簧测力计【详解】（1）对于第三次实验，有用功W有​可以通过公式计算得出，其中G为物重，h为物体上升的高度。代入数据得有用功为机械效率为（2）从实验数据中可以看出，当斜面越陡时，所需的拉力F也越大。因此，我们可以得出结论：斜面越陡，越费力。（3）通过对比三次实验的数据，可以发现，当斜面的倾斜程度增加时，虽然所需拉力增大，但机械效率也在增大。因此，可以初步得出结论：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。（4）[1]要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，他需要进行额外的实验。在实验时，他应该控制斜面的倾斜程度和物体移动的距离不变，以排除这两个因素对实验结果的影响。[2]需要测量物重和物体上升的高度来计算有用功，以及测量拉力和物体移动的距离来计算总功。因此，他需要的测量仪器有弹簧测力计和刻度尺。四、计算题18．工人用图示的滑轮组提升建材，工人的重力是600N，双脚与地面的接触面积是。他将600N的建材匀速提升了2m，滑轮组的机械效率是75%。试求：(1)工人提升建材所做的有用功是多少？(2)工人对绳子的拉力是多少？(3)提升建材时，工人对地面的压强是多少？【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）工人提升建材所做的有用功（2）由图可知，，则拉力端移动的距离总功为拉力为（3）提升建材时，工人对地面的压力为提升建材时，工人对地面的压强为19．建筑工地上，工人用如图所示装置将重为500N的材料从地面上匀速送到4m高处，所用拉力为200N，用时为12s。不计摩擦和绳重。求：(1)工人做的有用功；(2)工人做功的功率；(3)此过程中该装置的机械效率。（结果保留一位小数）【答案】(1)2000J(2)200W(3)83.3%【详解】（1）装置将重为500N的材料从地面上匀速送到4m高处，则工人做的有用功为（