北师大版八年级下册五、探究——使用机械是否省功精品课堂检测

9.5探究——使用机械是否省功同步练习北师大版初中物理八年级下册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是

A. 功率越大的机械，做的功越多
B. 做功越多的机械，机械效率越高
C. 功率不同的机械，它们做的功有可能相等
D. 增大功率可以提高机械效率

2. 下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是

A. 做功越慢的机械，功率一定越小
B. 越省力的机械，其机械效率一定越高
C. 做有用功越多的机械，其机械效率越高
D. 功率不同的机器，做的功一定不相等

3. 起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系正确的是

A. 做功越快的机器，功率一定越大 B. 做功越多，机械效率一定越高
C. 功率越大的机器做功一定越多 D. 机械效率越高，做功一定越快

4. 如图所示，利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为G的物体，物体移动的距离为，绳子自由端移动的距离为，A点的拉力为，滑轮组的机械效率为，下列说法正确的是

A.  B. 有用功为
C. 物体受到地面的摩擦力为 D. 额外功为

5. 如图所示，把重力为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点的过程中，绳的拉力对甲做的功为；用平行于斜面的拉力把重力也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点，在此过程中绳的拉力对乙做的功为，斜面的机械效率为
    

A.  B.
C.  D.

6. 在学习物理的过程中，对知识的整理和理解非常重要。以下说法错误的是

A. 有些物理量只有大小没有方向，如质量、功率等，有些物理量既有大小又有方向，如速度、力等
B. 滑动摩擦力的大小和压强的大小都与压力的大小有关
C. 功率大的机械，做功一定多
D. 如果没有重力，就不会出现大瀑布

7. 如图，斜面长为L、高为h，物体重为G，用一个水平推力F将物体匀速推上斜面的顶端。则下列说法正确的是

A. 斜面的效率为
B. 斜面的效率为
C. 斜面对物体的摩擦力为
D. 力F对物体所做的功，等于物体机械能的增加值

8. 简单机械的机械效率高是指

A. 所做的有用功多 B. 所做的额外功少
C. 所做的总功多 D. 所做的有用功占总功的比例高

9. 如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知在这个过程中，物体受到斜面的摩擦力大小为f，则斜面的机械效率为

A.  B.
C.  D.

10. 关于功、功率、机械效率的说法正确的是

A. 机械效率可以大于1 B. 功率越大，做功越快
C. 机械效率越大，功率越大 D. 有用功越多，机械效率越大

二、填空题（本大题共5小题，共10.0分）

11. 如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000N的推力，将重为2000N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高，则此过程中的有用功为______ J，斜面的机械效率为______ 。使用斜面可以______ 选填“省力”或“省功”。
12. 用水桶从井中提水的时候，对______做的功是有用功，对______做的功是额外功；如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，会把桶中的水一同提上来，在这种情况下，______是有用功，______是额外功。
13. 在学校附近的建设工地上，工人把重1200N的物体沿着长、高的斜面从底部以的速度匀速推上斜面的顶端，沿斜面所用的推力为不计空气阻力，那么工人做的有用功为______J，推力做功的功率是______W。
14. 如图所示，手用的力直接将物体A匀速提升h，做功300J； 若借助长的斜面用力把A匀速提升相同高度，斜面的机械效率是，借助斜面做的有用功为______J，额外功是______J，物体A受到斜面的摩擦力是______N。

15. 如图所示，小明将重为20N的物体G悬挂在一粗细相同、质量分布均匀的长硬棒的中点，在棒的另一端用竖直向上的拉力F，将重物提升，若杠杆的机械效率为，不计摩擦，杠杆自重为______N。
     

三、作图题（本大题共1小题，共2.0分）

16. 如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 小明同学利用如图所示的实验装置探究杠杆的机械效率。请你回答下列问题。
    实验过程中，要竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样做的目的是______。
    为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，小明同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组实验数据。

根据表格中的实验数据可知：使用该杠杆提升钩码做功时，也存在额外功。不计空气阻力，其额外功的主要来源是：______；______。
根据表格中的实验数据不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的实验结论。理由是：______；______。

18. 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
    用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平。
    竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升保持O点位置不变，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出两点上升的高度为、。
    回答下列问题：
    杠杆水平平衡时，我们发现弹簧测力计的示数F ______。填“大于”、“小于”或“等于”
    若将测力计的悬挂点由B移至C，O、A位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______选填“变大”、“变小”或“不变”。
    若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______选填“变大”、“变小”或“不变”。

五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

19. 将重为90kg的物体从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端。已知沿斜面所用的推力是300N，则：
    提升物体所做的有用功？
    推力所做的总功？
    物体运动时受到的摩擦力？
    
    
    
    
    
    
     
20. 如图示，质量为60kg的杂技运动员A，从距离跳板5m高处平台跳下，用时1s落到跳板一端，借助跳板的杠杆作用，可以将站在另端的杂技运动员B弹到4m高处，已知运动员B的质量为40kg。求：
    运动员A的重力做功的功率。
    跳板的机械效率。

六、综合题（本大题共2小题，共20.0分）

21. 如图所示的电动升降台机械效率是，升降台用60s把300kg的重物匀速提升求这过程中：
    升降台对重物做的功。
    升降台对重物做功的功率。
    升降台电动机做的总功。
     

22. 体重为600N的小亮，用如图所示的滑轮组将一个重为400N的木箱从水平地面匀速提高
    2m，所用的拉力为250N，不计绳重和摩擦。求这个过程中：
    滑轮组做的有用功；
    动滑轮的重力；
    若绳子能承受的最大拉力为700N，在环境可变的情况下，可改变绕线方式，求小亮利用这个滑轮组工作时能提起的最大物重。
     

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】解：机器的功率越大，做功越快，但是由于时间不确定，做功多少就不确定，故A错误；
有用功与总功的比值叫机械效率，功率反映做功的快慢，故机械效率与机械功率大小没有直接关系，故BD错误；
C.功与功率的关系：，可知功率不同的机械，做功的时间也不相等时，做的功可能相等，故C正确。
故选：C。
根据功、功率、机械效率的关系分析。功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值。
深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，适当运用公式等方法。
 

2.【答案】A
 

【解析】解：A、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小说明做功慢。故A正确；
B、机械效率是有用功与总功的比值，与机械的省力情况无关。故B错误；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故C错误；
D、功率不同的机械，做的功有可能相等。如功率为5000W的机械60s做的功与功率为1000W的机械300s做的功相同。故D错误。
故选：A。
功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；
机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；
机械效率与做功功率和机械的省力情况无关。
深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键，要充分考虑选项中的条件，有些情况要适当运用公式说明。
 

3.【答案】A
 

【解析】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，机器的功率就越大。故A正确；
B、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高低与做功多少无关。故B错误；
C、机器的功率大，说明做功快，但不能说明做功多。故C错误；
D、机械效率越大，说明有用功与总功的比值大，做功不一定快，功率不一定大。故D错误。
故选：A。
根据功、功率、机械效率的关系分析。功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值。
本题考查了功、功率、机械效率的关系。功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定。
 

4.【答案】C
 

【解析】解：
A、由图可知，，轻质滑轮组说明不计滑轮的重力；若不计绳重、绳和轮之间的摩擦理想情况下，拉力，但绳重、绳和轮之间的摩擦是存在的，所以，，即，故A错误；
B、因物体做匀速直线运动，所以拉力和摩擦力f是一对平衡力，即，该滑轮组的有用功是克服物体与地面的摩擦力做功，即，跟重力G无关，故B错误；
C、由图可知，有2段绳子与动滑轮相连，则绳端移动的距离，
滑轮组的机械效率：，所以故C正确；
D、额外功等于总功减去有用功，，跟重力G无关，故D错误。
故选：C。
使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则，可利用公式滑轮组的机械效率计算出摩擦力；物体做匀速直线运动时处于平衡状态，绳子的拉力和物体受到的摩擦力是一道平衡力，二力大小相等。
此题主要考查了滑轮组绳子拉力的计算以及滑轮组的机械效率，在计算过程中，要注意弄清哪些力是平衡力，不要被多余的条件所迷惑。
 

5.【答案】A
 

【解析】解：
直接提升物体所做的功是有用功，所以，沿斜面将等重的乙拉到等高处所做的有用功等于用绳子把物体甲从A点拉到B点时绳的拉力做的功；
沿斜面把物体乙从C点拉到D点，绳的拉力对乙做的功是总功，
则斜面的机械效率：，故A正确、BCD错误。
故选：A。
沿斜面将等重的乙拉到等高处所做的有用功等于用绳子把物体甲从A点拉到B点时绳的拉力做的功；沿斜面把物体乙从C点拉到D点，绳的拉力对乙做的功是总功，则斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了使用斜面时机械效率的计算，明确有用功与总功的含义是关键。
 

6.【答案】C
 

【解析】解：
A、有些物理量既有大小，又有方向，如力、速度；有些物理量只有大小，没有方向的物理量是标量，如长度、路程、时间、质量等，故A正确；
B、滑动摩擦力与压力大小和接触粗糙程度有关，压强的大小与压力大小和受力面积有关，故B正确；
C、功率是反映物体做功快慢的物理量，功率大的机械，只能说明它做功快；故C错误；
D、瀑布是由于水受到重力而形成的，如果没有重力，瀑布就会从此消失，故D正确。
故选：C。
有些物理量既有大小，又有方向，如力、速度；有些物理量只有大小，没有方向的物理量是标量，如长度、路程、时间、质量等。
滑动摩擦力的大小跟物体间接触表面的粗糙程度及压力大小有关，压强的大小与压力和受力面积有关；
功率是反映物体做功快慢的物理量；
地球附近的一切物体都要受到重力的作用，且重力的方向总是竖直向下的；我们生活在重力的世界里，如果重力消失，只有不利用重力的才可以存在，利用重力的都将不存在。
此题涉及到多个知识点，是一道综合性较强的题目，但都属于基础题，难度不大。
 

7.【答案】B
 

【解析】解：斜面的高为h，物体的重力为G，
有用功为：，
又斜面长为L，高为h，所以物体移动的距离为，推力为F，
总功为：，
则机械效率为：，故A错误，B正确；
，
克服摩擦做的额外功：
，
，
斜面对物体的摩擦力为，故C错误；
力对物体做的功为总功，等于物体机械能的增加和克服摩擦做的额外功之和，故D错误。
故选：B。
斜面是用来提高物体位置的，有用功等于物体重力和斜面高度的乘积，即；总功等于推力和在推力方向上移动距离的乘积，即；机械效率就是有用功和总功的比值。
拉力做的功W等于克服物体重力所做的功Gh和克服物体受到的摩擦力所做的功fL之和，从而求出物体所受摩擦力大小。
力对物体做的功为总功，等于物体机械能的增加和克服摩擦做的额外功之和。
本题考查的是功的计算和有关斜面机械效率的计算，弄清楚在水平力的方向上移动的距离是解决此题的关键关键，知道使用斜面时克服摩擦力做的功就是额外功，关键在于明确总功应等于有用功与额外功之和。
 

8.【答案】D
 

【解析】略
 

9.【答案】A
 

【解析】解：此过程中，拉力做的有用功，拉力做的总功为，拉力做的额外功，
A、斜面的机械效率：，故A正确；
B、，故B错误；
C、，故C错误；
D、，故D错误。
故选：A。
把物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力做的有用功，拉力做的总功为，拉力做的额外功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了使用斜面时机械效率的计算，明确有用功、总功、额外功的含义是关键。
 

10.【答案】B
 

【解析】解：A、使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于1。故A错误；
B、功率是表示做功快慢的物理量，功率越大、做功就越快。故B正确；
C、机械效率越大，说明有用功与总功的比值大，做功不一定快，功率不一定大。故C错误；
D、机械效率是有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故D错误。
故选：B。
根据功、功率、机械效率的意义分析。功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值。
本题考查了功、功率、机械效率的关系。功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定。
 

11.【答案】3000    省力
 

【解析】解：此过程所做有用功为：；
所做总功为：；
故机械效率为：；
使用斜面能够省力，但不能省功。
故答案为：3000；；省力。
根据功的计算公式可求出推力做的功，即总功；再根据求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。
使用斜面的好处是能够省力，使用任何机械都不省功。
熟练运用计算功、机械效率的公式，明确斜面能够省力的特点，是解答此题的关键。
 

12.【答案】水  桶  对桶做的功  对水做的功
 

【解析】解：用力将一桶水从井里提上来，他对水做的功是有用功，因为我们的目的是提水，对桶做的功是额外功；
如果桶掉到井里，对桶做的功是有用功，因为我们的目的是捞桶，捞桶时桶里带了一些水，克服水的重力做的功是额外功。
故答案为：水；桶；对桶做的功；对水做的功。
从我们的目的出发，我们必须要做的功叫有用功；并非我们需要，但又不得不做的功叫额外功。
此题考查我们对有用功和额外功的理解。
 

13.【答案】1200  150
 

【解析】解：
工人做的有用功：；
推力做功的功率：
；
故答案为：1200；  150。
已知物体的重力和提升的高度，利用求重力做的功，即有用功；
利用求推力的功率。
本题考查了使用斜面有用功、功率的计算，常见题目。
 

14.【答案】300  450  300
 

【解析】解：借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，则，
由可得，拉力所做的总功：
；
额外功：，
因额外功为克服摩擦力所做的功，即，
所以，物体A受到斜面的摩擦力：
。
故答案为：300；450；300。
借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，根据求出总功，总功减去有用功即为额外功，额外功即为克服摩擦力所做的功，根据求出其大小。
本题考查了做功公式和效率公式的应用，明确有用功和总功以及额外功是关键。
 

15.【答案】5
 

【解析】解：小明所做的有用功：，
由可得，小明所做的总功：，
由可得，额外功：，
不计摩擦，克服杠杆自身重力所做的功为额外功，由可得，杠杆自重：。
故答案为：5。
先根据求出有用功，然后根据求出总功，再根据求出额外功，最后根据求出杠杆自重。
解决本题的关键是知道在用杠杆提升重物时，不计摩擦，额外功就是因为杠杆自身重力引起的。
 

16.【答案】解：由题意可知，推力把箱子推动到斜面的顶部，所以推力所做的功是总功；
推力的大小为100N，推力作用在手与物体接触的地方，推力的方向是沿斜面向上，如图所示：

 

【解析】推力推动物体，则推力所做的功为总功；力的示意图是用一个带箭头的线段把力的大小、方向、作用点三个要素表示出来，线段的长短表示力的大小、箭头表示力的方向、线段起点或终点表示力的作用点。
正确确定推力的作用点及方向是本题的解题关键所在，会用力的示意图正确表示力的三要素。
 

17.【答案】使杠杆处于平衡状态且使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小  杠杆自重  杠杆支点处的摩擦  两次实验钩码没有挂在同一位置  一次对比实验所得结论是不可靠的
 

【解析】解：实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆处于平衡状态且使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小；
在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功，所以额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功；
分析机械效率的影响因素要采用控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持悬挂位置不变；
应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论，只凭一次实验数据得出结论是不科学的。
故答案为：使杠杆处于平衡状态且使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小；杠杆自重；杠杆支点处的摩擦；两次实验钩码没有挂在同一位置；一次对比实验所得结论是不可靠的。
实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆处于平衡状态且使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小；
在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；
通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论；
分析机械效率的影响因素采取控制变量法。
本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，知道提高机械效率的方法。
 

18.【答案】大于  不变  变大
 

【解析】解：若不计杠杆自身重力，根据杠杆平衡条件可知：，杠杆自身受到一定的重力，所以杠杆水平平衡时，我们发现弹簧测力计的示数F要大于；
杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，，
设杠杆重心升高的距离为h，所以，，G不变，不变，不变，
若只将测力计的悬挂点由B移至C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度不变，杠杆升高的距离h不变，所以不变，所以也不变。
根据，分母不变，分子不变，所以不变；
钩码的悬挂点由A点移至C点，钩码升高相同的高度，有用功不变，根据三角形的知识可知：杠杆重心提升的高度减小，所以根据可知额外功减小，因此在有用功相同的条件下，杠杆的机械效率变大，即。
故答案为：大于；不变；变大。
根据杠杆的自重分析；
将钩码的悬挂点从A移至C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度虽然减小，克服杠杆重做功不变，有用功不变，额外功不变，总功不变，机械效率不变。
将钩码的悬挂点从A点移至C点，钩码还升高相同的高度，改变杠杆重心被提升的高度，改变了额外功，改变了机械效率的高低。
本题考查了杠杆平衡条件的实验及其应用，明确有用功、额外功和总功的变化是解题的关键。
 

19.【答案】解：
推力做的有用功：
；
推力做的总功：
；
由得克服摩擦做的额外功：
，
由得物体所受摩擦力：
。
答：提升物体所做的有用功为900J；
推力所做的总功为1200J；
物体运动时受到的摩擦力为75N。
 

【解析】利用求推力做的有用功；
利用求推力做的总功；
由得克服摩擦做的额外功，再利用求物体所受摩擦力。
本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功的计算，属于基础题目。
 

20.【答案】解：运动员A的重力，
运动员A的重力做的功，
运动员A的重力做功的功率；
运动员B的重力，
运动员B克服重力做的功，
跳板的机械效率。
答：运动员A的重力做功的功率为3000W；
跳板的机械效率为。
 

【解析】根据得出运动员A的重力，根据得出运动员A的重力做的功，根据得出运动员A的重力做功的功率；
根据得出运动员B的重力，根据得出运动员B克服重力做的功，根据得出跳板的机械效率。
本题考查功、功率、机械效率的有关计算，难点是机械效率的计算。
 

21.【答案】解：升降台对重物做的功，
答：升降台对重物做的功为。
升降台对重物做功的功率，
答：升降台对重物做功的功率500W。
根据机械效率公式得，
答：升降台电动机做的总功为。
 

【解析】根据重力公式与做功公式就可算出升降台对重物做的功；
根据功率公式就可算出升降台对重物做功的功率；
根据机械效率公式就可求出升降台电动机做的总功。
本题考查的知识点较多，包括功和重力的计算、功率和机械效率的计算，解题过程中注意所求物理量的单位。
 

22.【答案】解：
小亮做的有用功：；
由图知，，不计绳重和摩擦，绳端的拉力，
则动滑轮的重力：；
改变滑轮组的绕线方式，当为  时，可提升物重最大，由于绳子能承受的最大拉力；
不计绳重和摩擦，由可得能提升的最大物重：
。
答：
滑轮组做的有用功为800J；
动滑轮的重力为100N；
若绳子能承受的最大拉力为700N，在可改变绕线方式下，小亮利用这个滑轮组工作时能提起的最大物重为2000N。
 

【解析】知道木箱重力和提升的高度，利用求小亮做的有用功；
由图知，，不计绳重和摩擦，绳端的拉力，据此求动滑轮的重力；
由于绳子能承受的最大拉力为700N，此滑轮组最多可以绕3段绳子，不计绳重和摩擦，利用求能提升的最大物重。
本题考查了使用动滑轮时有用功、动滑轮重力、能提升的最大物重的计算，利用好关系式：不计绳重和摩擦，绳端的拉力。