初中物理苏科版九年级全册5 机械效率课前预习课件ppt

11.5 机械效率 同步练习

一、单选题

1.下列关于简单机械的说法中正确的是（   ）           

A. 使用杠杆，是为了省力或者省功      

B. 扫地时，扫帚是个省力杠杆
C. 使用定滑轮不省力，但可以省距离    

D. 用滑轮组竖直吊起货物的机械效率与动滑轮的重力有关

【答案】 D  

【解析】 A、使用杠杆，有的是为了省力，有的是为了省距离，但一定不能省功，故A错误；

B、用扫帚扫地时，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，故B错误；

C、定滑轮的实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，也不能省距离，故C错误；

D、用滑轮组竖直吊起货物的机械效率与动滑轮的重力有关，在物重一定的条件下，动滑轮越重，机械效率越低，故D正确．

故选D．

分析：（1）杠杆的种类有三种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力．（2）判断杠杆是省力杠杆还是费力杠杆，可依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系，若动力臂大于阻力臂，则是省力杠杆，若动力臂小于阻力臂，则是费力杠杆．（3）定滑轮实质上是个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，但能改变动力的方向．（4）滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关．

2.下列数据最符合实际的是（   ）           

A. 成都三环路限速950km/h         B. PM2.5是指空气中直径为2.5cm的固体颗粒
C. 起重机的效率可以达到100%          D. 把1个鸡蛋举高2m，做的功约为1J

【答案】 D  

【解析】A、成都三环路限速约为60km/h，950km/h不符合实际，故A错误； 

B、PM2.5是指空气中直径为2.5μm的固体颗粒，故B错误；

C、起重机的效率不可能达到100%，故C错误；

D、一个鸡蛋的质量约为50g=0.05kg，把一个鸡蛋举高2m做的功约为W=mgh=0.05kg×10N/kg×2=1J，故D正确；

故选D．

3.下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（   ）           

A. 功率小的机器做功一定少           B. 做功多的机器机械效率一定高
C. 机械效率高的机器功率一定大             D. 功率大的机器做功快

【答案】 D  

【解析】A．做功快慢由做功多少和做功所用时间共同决定，只有做功时间相同时，功率小的机器做的功才会一定少，A不符合题意；

B．因为机械效率是指有用功与总功的比值，故做功多的机器效率不一定越高，B不符合题意；

C．机械效率是指有用功与总功的比值，功率是表示做功快慢的，机械效率高的机器功率不一定大，C不符合题意；

D．功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机器做功快，D符合题意。

故答案为：D。
4.如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（   ） 

A. 做的有用功是800J                          B. 拉力F的功率是80W
C. 绳子自由端被拉下3m                        D. 滑轮组的机械效率是60%

【答案】A  

【解析】A、W有用=Gh=800N×1m=800J，故A正确；

B、W总=Fs=500N×2m=1000J，P= = =100W，故B错；

C、由图知，n=2，s=2h=2×1m=2m，故C错；

D、滑轮组的机械效η= = =80%，故D错．

故选A．

B、已知拉力大小，求出拉力端移动距离，利用W=Fs可求总功，知道做功时间，利用P= 求出拉力F的功率；

C、由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2，则s=2h；

D、利用效率公式η= 求滑轮组的机械效率．

5.下列说法正确的是（   ）           

A. 做功多的机械，机械效率高   

B. 做功少的机械，机械效率低
C. 做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高    

D. 做相同的总功时，额外功越多，机械效率越高

【答案】 C  

【解析】A、B、机械效率是有用功在总功中所占的比值，与做功多少没有关系．此两选项均错误； 

C、做相同的总功时，有用功越多，由公式η= 知，机械效率越高．此选项正确；

D、做相同的总功时，额外功越多，说明有用功越少，由公式η= 知，机械效率越低．此选项错误．

故选C．

6.如图，用滑轮组提升重物时，重8N的物体在1s内匀速上升了0.1m。已知拉绳子的力F为5N，则提升重物的过程中 (   )
 

A. 绳子自由端被拉下0.3 m                 B. 做的有用功是0.8J
C. 拉力F的功率是0.8 W                       D. 滑轮组的机械效率是60％

【答案】 B  

【解析】A、由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2，则s=2h；
B、已知物重和物体被提升高度，根据公式W=Gh可计算出有用功；
C、已知拉力大小，求出拉力端移动距离，利用W=Fs可求总功，知道做功时间，利用P=W总/t

求出拉力F的功率；
D、利用效率公式η=W有用/W总 求滑轮组的机械效率．

解答:A、由图知，n=2，s=2h=2×0.1m=0.2m，故A错；
B、W有用=Gh=8N×0.1m=0.8J，故B正确；
（3)W总=Fs=5N×0.2m=1J，P= W总/t=   ， 故C错；
（4)滑轮组的机械效η= W有用/W总 =    ， 故D错．
故选B．
7.用如图所示甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则（）
 

A. 手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙          

B. 手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
C. 手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙         

D. 手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙

【答案】 D  

【解析】（1)由图可知，甲滑轮是定滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力，则F甲=G=100N；

乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则F乙=（G+G动)=×（100N+20N)=60N，所以，F甲＞F乙；
（2)两幅图中的W有是克服物体重力做的功，由于匀速提升相同的物体，则有用功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式η=W有用/W总×100%可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小，所以η甲＞η乙 ．

故选D．

8.如图所示，用F1的力直接将物体B匀速提高h，若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，绳子自由端拉力为F2；关于滑轮组把B匀速提升的过程中，下列说法正确的是（   ） 

1.  滑轮组绳子自由端要移动2h               B. 总功为F2h    

C. 额外功为F1h﹣F2h                      D. 机械效率

【答案】 D  

【解析】AB．由图知，使用的滑轮组n＝3，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，即s＝3h；拉力做的总功W总＝F2s＝F2×3h＝3F2h

AB不符合题意；

CD．使用滑轮组做的有用功等于直接用F1提升h做的功，即W有用＝F1h，拉力做的额外功W额＝W总﹣W有用＝3F2h﹣F1h

滑轮组的机械效率η=

C不符合题意、D符合题意。

故答案为：D。

二、填空题

9.如图所示，物体重180N，动滑轮重IO N．小明用100 N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，用了l0s，则此过程中有用功是________J，额外功是________J，拉力的功率是________W，滑轮组的机械效率是________． 

【答案】 360；40；40；90%  

【解析】滑轮组提升重物时所做的有用功：W有=Gh=360N×2m=720J，由图知道，n=2，所以绳端移动的距离是：s=2h=2×2m=4m，故拉力所做的总功是：W总=Fs=200N×4m=800J，额外功是：W额外=W总-W有用=800J-720J=80J，拉力的功率是：P=W总/t=800J/10s=80W，滑轮组的机械效率是：η=W有/W总×100%=720J/800J×100%=90%。

故答案为：360；40；40；90%.

10.如图所示，物体A重1000N，在力F的作用下物体以0.5m/s的速度沿水平方向匀速前进．若A与水平面间的摩擦力为物重的 ，滑轮组的机械效率为80%，则5s内拉力的有用功是________ J，拉力F是________ N． 
 

【答案】1250；312.5 

【解析】图示滑轮组，n=2，则拉力移动的距离s与物体移动距离s′的关系：s=2s′． 
物体受到的摩擦力：f= G= ×1000N=500N，
∵物体匀速移动，
∴受到滑轮组的拉力：F′=f=500N，
使用滑轮组做的有用功：
W=F′s′=500N×0.5m/s×5s=1250J；
∵η= = = = =80%，
∴F= = =312.5N．
故答案为：1250；312.5．
11.小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F＝50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍，拉力F的功率是________W；滑轮组的机械效率是________． 

【答案】 15；80%  

【解析】（1）由图知n＝3，则绳子自由端移动速度：v绳＝3v＝3×0.1m/s＝0.3m/s，

拉力F的功率： ；（2）货箱所受的重力： ；

由题意可得，地面对货箱的滑动摩擦力： ；

则滑轮组的机械效率： .

 12.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________N，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________%，使用该杠杆做额外功的一个原因是________．

【答案】 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  

【解析】测力计分度值为0．1N，指针指在2到3之间的第五格，故测力计的示数F为2．5N，拉力做的总共为 ，克服重力做的有用功为 ，杠杆的机械效率为 。克服杠杆自重以及克服摩擦力做的功皆为额外功.
故答案为：2.5；90； 克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功.

13.如图所示，小川的质量为50kg，A、B、C处能承受的最大拉力分别为1000N、1300N、600N，每个滑轮重力均为100N，设每段绳子均处于竖直状态，不考虑绳子的质量和摩擦，则用此滑轮组提升重物的最大的机械效率为________，若小川的双脚与地面的接触面积为500cm2  ， 此时小川对地面的压强为________ Pa． 

【答案】 87.5%；2000  

【解析】由图可知，n=2，①当C处绳子的拉力为600N时，由F= （G+G动）可得，A处绳子的拉力： 

FA=2FC﹣G动=2×600N﹣100N=1100N＞1000N，

所以，此种情况不可能；②当A处绳子的拉力为1000N时，

C处绳子的拉力FC= （GA+G动）= ×（1000N+100N）=550N，

以定滑轮为研究对象可知，受到竖直向上B绳子的拉力、竖直向下定滑轮自身的重力和三股绳子的拉力，

由力的平衡条件可得，B处绳子的拉力FB=G定+3FC=100N+3×550N=1750N＞1300N，

所以，此种情况不可能；③当B处绳子的拉力为1300N时，

以定滑轮为研究对象可知，受到竖直向上B绳子的拉力、竖直向下定滑轮自身的重力和三股绳子的拉力，

由力的平衡条件可得，FB=G定+3FC  ，

则FC= （FB﹣G定）= （1300N﹣100N）=400N，

由F= （G+G动）可得，A处绳子的拉力：

FA=2FC﹣G动=2×400N﹣100N=700N，

此种情况可能，滑轮组的机械效率：

η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=87.5%，

小川对地面的压力：

F=G﹣FC=mg﹣FC=50kg×10N/kg﹣400N=100N，

小川对地面的压强：

p= = =2000Pa．

故答案为：87.5%；2000．

分析：由图可知滑轮组绳子的有效股数，当C处绳子的拉力为600N时，根据F= （G+G动）求出C处绳子的拉力判断此种情况不可能；当A处绳子的拉力为1000N时，根据F= （G+G动）求出C处绳子的拉力，以定滑轮为研究对象可知，受到竖直向上B绳子的拉力、竖直向下定滑轮自身的重力和三股绳子的拉力，由力的平衡条件可得B处绳子的拉力，判断出此种情况不可能；当B处绳子的拉力为1300N时，以定滑轮为研究对象，根据力的平衡条件求出FB  ， 根据F= （G+G动）求出A处绳子的拉力，判断出此种情况可能，根据η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%求出滑轮组的机械效率，小川对地面的压力等于自身的重力减去绳子的拉力，利用p= 求出小川对地面的压强．

14.如图所示，小明用一个滑轮组将重为425N的物体在10s内匀速提升4m，人所用的拉力为250N．此过程中有用功是________J，滑轮组的机械效率是________，拉力的功率是________W。

【答案】 1700；85%；200  

【解析】（1）有用功为： ；（2）由图知n=2，则拉力端移动的距离 ，拉力做的总功： ，

滑轮组的机械效率： ；（3）拉力做功的功率： 。

故答案为：1700；85%；200.

15.某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重500N，沿斜面所用拉力400N，则斜面的机械效率是________。若仅使斜面的倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐________，此斜面的机械效率将逐渐________（后两空选填“增大”、“不变”或“减小”）。 

【答案】 75%；增大；增大  

【解析】（1）G＝500N，h＝3m，

做的有用功为：W有用＝Gh＝500N×3m＝1500J，

又因为s＝5m，F＝400N，

所以拉力做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J。

则斜面的机械效率为：η＝ ×100%＝ ×100%＝75%。（2）若仅使倾角θ逐渐增大（即斜面变陡），拉动物体越费力，即沿斜面向上的拉力将逐渐增大；（3）其他条件不变，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。

故答案为：75%；增大；增大。

三、计算题

16.在小型建筑工地常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组。某次将总重为4000N砖块匀速吊运到高为5m的楼上，用时10s，卷扬机提供的拉力F为2500N。求在此过程中： 

（1）滑轮组所做的有用功；   

（2）拉力F所做功的功率；   

（3）滑轮组的机械效率。   

【答案】（1）解：拉力F所做的有用功W有 =Gh=4000N×10m=4×104 J 

答：滑轮组所做的有用功4×104J；
（2）解：拉力F移动的距离s=2h=2×10m=20m 

拉力F所做的总功W总=Fs=2500N×20m=5×104 J

拉力F做功的功率P=

答：拉力F所做功的功率1250W；
（3）解：滑轮组的机械效率    

答：滑轮组的机械效率80%。

【解析】（1）根据重力和高度的乘积计算有用功；（2）拉力和距离的乘积计算总功，功和时间的比值计算功率；（3）有用功和总功的比值计算机械效率。

17.学校新进了一批实验器材准备实验操作考试，同学们帮忙搬运，小明背着10kg的实验器材从一楼走到三楼的实验室。已知小明自身质量为50kg，每只脚与地面的接触面积为150cm2  ， 每层楼高为3m。（g取10N/kg）求：   

（1）小明背着实验器材站立时对水平地面的压强。   

（2）小明搬运实验器材做功的效率（精确到1%）。   

【答案】（1）解：小明背着实验器材站立时对水平地面的压力： 

F＝G总＝G人+G器材＝（m人+m器材）g＝（50kg+10kg）×10N/kg＝600N，

对地面的压强：

p＝ ＝ ＝2×104Pa

答：小明背着实验器材站立时对水平地面的压强为2×104Pa
（2）解：从一楼走到三楼，上升的高度：h＝2×3m＝6m， 

小明搬运实验器材做的有用功：W有用＝G器材h＝m器材gh＝10kg×10N/kg×6m＝600J；

总功：W总＝G总h＝600N×6m＝3600J，

则小明搬运实验器材做功的效率：

η＝ ×100%＝ ×100%≈17%

答：小明搬运实验器材做功的效率为17%

【解析】（1）水平地面上静止的物体，压力与总重力大小相等，再利用 p＝ 求得 对地面的压强 .
（2）利用 W有用＝G器材h 求得有用功，再利用 W总＝G总h 求得总功，使用 η＝ ×100% 求得 小明搬运实验器材做功的效率 .

18.如图甲是一台汽车起重机，相关参数见表格.起重钩通过滑轮组升降，滑轮组如图乙.某次作业，起重机将200kg的货物由地面起吊到5m的高度，用时20s，不计绳重和一切摩擦，g=10N/kg。求： 

（1）拉力F；   

（2）拉力F做功的功率；   

（3）滑轮组的机械效率。   

【答案】（1）解：货物的重为： ；  

起重钩和动滑轮的总重为： ；

由图乙知，n=3，则拉力为：

答：拉力F为800N
（2）解：拉力移动距离：s=3h=3×5m=15m，

拉力做的总功：W总=Fs=800N×15m=12000J，

卷扬机的功率：

答：拉力F做功的功率为600W
（3）解：滑轮组的机械效率：    

答：滑轮组的机械效率为83.3%。

【解析】（1）利用质量计算物体的重力，根据物体重力和动滑轮重力，结合绳子股数计算拉力大小；（2）根据拉力和移动的距离的乘积计算总功，功和时间的比值计算功率；（3）有用功和总功 比值计算机械效率。

四、解答题

19.江南科技馆有一种神奇的装置，如图所示，借助该装置，小明仅用150N的拉力就提起了重量为600N的摩托车．问：此过程中该装置的机械效率为多少？

【答案】 从图上可以看出，承担物重的绳子股数n=5，则s=5h，

该装置的机械效率：

η=  =  =  =  =  =80%．

答：该装置的机械效率为80%

【解析】该装置可看做滑轮组，由图可知承担物重的绳子股数n=5，则s=5h；

已知摩托车重和拉力大小，根据公式W=Gh可求做的有用功，利用W=Fs求总功，有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率．