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人教版八年级下册12.3 机械效率课后复习题
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这是一份人教版八年级下册12.3 机械效率课后复习题，共11页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第1课时 有用功、额外功和机械效率
测试时间:20分钟
一、选择题
1.下列说法中正确的是 ( )
A.机械效率可能大于100%
B.机械效率越高,机械做功一定越快
C.功率越大的机械做功一定越多
D.有用功在总功中所占的比例越大,机械效率一定越高
2.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)。下列判断正确的是 ( )
A.两滑轮组绳子自由端移动的距离相等 B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小 D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
3.姚锦同学进入八年级之后非常努力,也爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进了水里,他打捞时桶里带了水。下列属于有用功的是 ( )
A.把桶中水提高所做的功 B.把桶提高做的功
C.提桶和桶中的水做的功 D.手对绳子拉力做的功
4.用某滑轮组匀速提升重物,改进后提高了机械效率,若用它把同一物体匀速提到同样的高度,改进后与改进前相比较,下列说法中错误的是 ( )
A.做的总功减少了 B.做的额外功减少了
C.做的有用功增加了 D.做的有用功跟总功的比值增大了
5.如图所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中,甲、乙两图中的拉力及机械效率的大小关系为 ( )
A.F1η2 B.F1
6.工人用如图所示的甲、乙两种滑轮把同样一袋沙提升相同的高度,已知沙和袋总重为100 N,滑轮重20 N(绳重和摩擦力不计),则下列说法正确的是 ( )
A.甲比乙更省力 B.甲做的总功比乙的多
C.甲做的有用功比乙的多 D.甲的机械效率比乙的高
二、填空题
7.如图所示是工人装车的场景,已知斜面高为1 m,长为3 m,工人用400 N沿斜面方向的力将重为840 N的箱子匀速推到车上,在这一过程中工人的推力做的功是 J,其中有用功是 J,此时斜面的机械效率是 ,箱子与斜面间的摩擦力为 N。
8.建筑施工中,一建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶,不计摩擦及绳重(如图a所示)。若工人用80 N的力将泥桶在5 s内匀速提高2 m。工人使用滑轮组时做的有用功为 J,该滑轮组的机械效率为 。另一工人用木板搭成斜面将建筑材料拉到高处,利用图b中甲、乙两个倾角不同的斜面匀速拉同一建筑材料时,所用的力分别是F甲和F乙,方向沿斜面向上,若甲、乙斜面均光滑,则拉力F甲 F乙。
三、计算题
9.如图,一个质量为60 kg的建筑工人,用400 N的力,将重700 N的建筑材料用一个动滑轮在20 s内匀速向上提升了4 m(不计绳子重力和摩擦),工人每只脚与地面的接触面积为250 cm2。(g取10 N/kg)求:
(1)建筑材料上升的速度;
(2)动滑轮的机械效率;
(3)工人对地面的压强。
10.如图所示,斜面长s=2 m,斜面高h=1 m。现用F=400 N的推力把重为G=600 N的物体沿着斜面从斜面底端匀速推至顶端,求:
(1)斜面的机械效率为多大;
(2)物体所受的摩擦力为多大。
5年中考3年模拟·初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第2课时 测量滑轮组的机械效率
测试时间:30分钟
一、选择题
1.小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时,猜想滑轮组机械效率与下列因素有关:①被提升的物体的重力;②物体被提升的高度;③动滑轮的重力;④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组,将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想,该实验验证的猜想是 ( )
A.① B.①② C.①②③ D.①②③④
2.为了研究机械效率与哪些因素有关,小明同学提出两个猜想。猜想一:机械效率与G物有关。猜想二:机械效率与G动有关。为了验证猜想,小明先用如图甲所示的装置不断改变G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙a所示;然后换另一个重力不同的动滑轮,不断改变G物,计算并绘出η与G物关系如图乙b所示。根据图象他 ( )
A.只能验证猜想一
B.只能验证猜想二
C.既不能验证猜想一,也不能验证猜想二
D.既能验证猜想一,也能验证猜想二
二、填空题
3.小强用如图所示的实验器材,做测滑轮机械效率的实验。要得出机械效率,必须要测量的两个物理量是 和 。
4.用如图所示装置测滑轮组的机械效率,已知物体重为5.4 N,那么:
(1)实验时拉动弹簧测力计应注意 。
(2)若物体上升高度为10 cm,弹簧测力计的示数如图所示,则拉力做的功为 J。
(3)这时滑轮组的机械效率是 。
三、实验探究题
5.在“测滑轮组机械效率”的实验中:
(1)图甲是小强实验中的情景,如表是他记录的数据。
钩码总重G/N
钩码上升高度h/m
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
2
0.05
0.4
0.15
①由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J,人做的总功为 J。
②对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 ,结合弹簧测力计放大图,可知小强的错误是 。
(2)小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图乙所示。小红多使用一个滑轮的好处是 。
(3)这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率相同,理由是 。
(4)如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升,测得滑轮组的机械效率将会 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(5)如果将图甲中钩码更换为重大于2 N的钩码挂在滑轮组下方,此时滑轮组提升钩码的机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
6.在“探究影响滑轮组机械效率因素”的实验中,康维佳用滑轮组做了3组实验,实验数据记录如下:
实验序号
钩码重/N
动滑轮重/N
钩码上升的高度/m
拉力/N
测力计移动距离/m
机械效率/%
1
3
1.2
0.1
1.4
0.3
71.4
2
3
0.6
0.1
1.2
0.3
83.3
3
6
0.6
0.1
2.2
0.3
(1)请根据实验数据在图中完成滑轮组的绕线。
(2)实验过程中,应竖直向上 拉动绳子自由端的弹簧测力计。
(3)在进行第3组数据测量时,滑轮组的机械效率为 。
(4)分析表中数据可知,同一滑轮组,物重 ,滑轮组的机械效率越高,影响该滑轮组机械效率的因素还有 (写出一个)。
(5)在进行第2组数据测量时,物体上升的速度为0.1 m/s,则拉力F的功率为 W,滑轮组做的额外功为 J。
7.小明同学利用如图所示的实验装置探究杠杆的机械效率。请你完成下列问题:
(1)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 。
(2)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格中所示的两组实验数据:
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
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:① ;② 。
(3)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,钩码越重其机械效率越高”的实验结论。其理由是:① ;② 。
(4)小明在上述实验中,如果保持钩码的重力及其悬挂点不变,只将弹簧测力计改为始终垂直杠杆向上匀速拉动,则在钩码从图中位置不断被提升的过程中,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”“不变”)。
8.某小组用如图所示的实验装置“测滑轮组的机械效率”,实验中得到的数据如表所示。
实验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.2
绳端拉力F/N
1.8
1.6
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
机械效率η
74.1%
62.5%
(1)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的。
(2)通过第1、2次实验的数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮质量越大,滑轮组的机械效率越 。
(3)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离s= m,机械效率η= 。
(4)只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的有n股细绳,测滑轮组机械效率的实验器材就可以不需要 这一测量工具。
(5)小组同学采用如图丙的装置,改变动滑轮重G动,提升同一物体进行多次实验,根据获得的数据绘制出如图丁的图象,分析图象中的A点可知,被提升物体的重力为 N(忽略绳重和摩擦)。
5年中考3年模拟·初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第1课时 有用功、额外功和机械效率
测试时间:20分钟
一、选择题
1.D 使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功一定小于总功,机械效率一定小于100%,故A错误;机械效率越高,说明有用功占总功的比例越大,不能说明机械做功一定越快,故B错误,D正确;功率越大的机械做功越快,但不一定做功越多,因为做功时间不确定,故C错误。
2.D 由图可知,n甲=3,n乙=2,因此s甲=3h,s乙=2h,甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离不相等,A选项错误;利用滑轮组做的有用功为使物体上升所做的功,W有用甲=GAh,W有用乙=GBh,GA>GB,因此W有用甲>W有用乙,B选项错误;由于W有用甲>W有用乙,η甲<η乙,由η=W有用W总,可知W总甲>W总乙,由于时间相同,故P总甲>P总乙,C选项错误。
3.B 我们的目的是把水桶提上来,所以对水桶做的功为有用功;但水桶里面有一些水,又不得不对水做功,所以对水做的功为额外功,故B正确。
4.C 把同一物体匀速提到同样的高度,利用滑轮组做的有用功W有相同,故C错;在有用功相同时,机械效率η增大,即有用功跟总功的比值增大,额外功W额减小,利用滑轮组做的总功W总减小,故A、B、D正确。
5.B 由题知,两图中每个滑轮重相同,物重也相同;分析图甲可知,n=3,则拉力端移动的距离s=3h,因摩擦力和绳重忽略不计,则拉力F1=13(G+G动),其机械效率η1=W有用1W总1=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动;分析图乙可知,n=2,则拉力端移动的距离s=2h,因摩擦力和绳重忽略不计,则拉力F2=12(G+G动),其机械效率η2=W有用2W总2=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动;由此可知F1
二、填空题
7.答案 1 200 840 70% 120
解析 人对箱子所做的总功W总=FL=400 N×3 m=1 200 J;人对箱子所做的有用功为W有=Gh=840 N×1 m=840 J;斜面的机械效率η=W有W总=840J1 200 J=70%。额外功W额=W总-W有=1 200 J-840 J=360 J,则箱子与斜面间的摩擦力f=W额L=360J3 m=120 N。
8.答案 440 91.7% <
解析 工人使用滑轮组时做的有用功W有=Gh=220 N×2 m=440 J;拉力做的总功W总=Fs=80 N×6 m=480 J;滑轮组的机械效率η=W有W总=440J480J≈91.7%。因为甲、乙斜面均光滑(不会克服摩擦做额外功),所以拉力做的功等于克服建筑材料的重力做的功,即Fs=Gh,由于甲斜面的长度较大,所以使用甲斜面时所用拉力较小,即F甲
9.答案 (1)0.2 m/s (2)87.5% (3)2×104 Pa
解析 (1)建筑材料上升的速度v=ℎt=4m20 s=0.2 m/s;
(2)工人做的有用功W有用=Gh=700 N×4 m=2 800 J,由图可知,n=2,拉力端移动的距离s=2h=2×4 m=8 m,拉力做的总功W总=Fs=400 N×8 m=3 200 J,动滑轮的机械效率η=W有用W总=2 800J3 200 J×100%=87.5%;
(3)工人的重力G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,此时工人对地面的压力F压=G人+F=600 N+400 N=1 000 N,受力面积S=250 cm2×2=500 cm2=0.05 m2,工人对地面的压强p=F压S=1 000N0.05m2=2×104 Pa。
10.答案 (1)75% (2)100 N
解析 (1)推力做的总功W总=Fs=400 N×2 m=800 J,推力做的有用功W有=Gh=600 N×1 m=600 J,斜面的机械效率η=W有W总=600J800J=75%;(2)克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=800 J-600 J=200 J,物体所受的摩擦力f=W额s=200J2 m=100 N。
5年中考3年模拟·初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第2课时 测量滑轮组的机械效率
测试时间:30分钟
一、选择题
1.A 图中使用相同的滑轮组,将不同的重物提升相同高度,因此这两个图研究的是滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系;图中物体被提升的高度、承重绳子的段数都相同,所以不是研究滑轮组机械效率与动滑轮的重力、物体被提升的高度、承重绳子的段数的关系,故A正确。
2.D 由图乙可知,当甲图中动滑轮的重力一定时,滑轮组的机械效率随提升物体重力的增大而增大,故可以验证猜想一;提升物体的重力相同时,动滑轮的重力不同,滑轮组的机械效率不同,故可验证猜想二。
二、填空题
3.答案 拉力F 物体的重力G
解析 由图可知,承重绳子的股数n=2,绳自由端移动距离s=nh,滑轮的机械效率η=W有W总×100%=GℎFs×100%=GℎFnℎ×100%=G2F×100%;因此实验中需要测量拉力F、物体的重力G。
4.答案 (1)竖直匀速 (2)0.72 (3)75%
解析 (1)实验时拉动弹簧测力计应注意竖直匀速,此时系统处于平衡状态,测力计示数等于拉力大小;(2)若物体上升高度为10 cm,因绳子的有效段数为3,根据s=nh,绳子通过的距离为s=3×10 cm=30 cm,弹簧测力计的示数如图所示,测力计分度值为0.2 N,示数为2.4 N,则拉力做的功为W=Fs=2.4 N×0.3 m=0.72 J;(3)这时滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎFs=5.4N×0.1 m2.4 N×0.3 m=75%。
三、实验探究题
5.答案 (1)①0.06 ②总功小于有用功 测力计拉力F的示数读错了 (2)能改变拉力的方向 (3)动滑轮重力相同,提升重物也相同 (4)偏低 (5)增大
解析 (1)①由表中实验数据可知,人做的总功W总=Fs=0.4 N×0.15 m=0.06 J;
②由表中实验数据可知,有用功W有=Gh=2 N×0.05 m=0.1 J,比较可知,总功小于有用功,不合理;由弹簧测力计放大图可知,弹簧测力计的分度值是0.2 N,示数应为0.8 N,由表中实验数据可知,弹簧测力计示数为0.4 N,可知小强的错误是测力计拉力F的示数读错了;
(2)由图乙可知,增加了一个定滑轮后,拉力的作用方向改变了,省力情况不变;
(3)在忽略绳重及摩擦时,滑轮组的额外功来自动滑轮,比较甲、乙两图可知,动滑轮个数相同,提升的重物也相同,滑轮组做的有用功、额外功相同,因此,它们的机械效率相同;
(4)当用弹簧测力计拉着物体加速上升时,绳子自由端受的是不平衡的力,测力计的示数大于绳子自由端受到的拉力,因此,所求得的总功偏大,机械效率会偏低;
(5)整个滑轮组保持不变,即额外功不变,钩码重力增大,即有用功增大,机械效率增大。
6.答案 (1)见解析 (2)匀速 (3)90.9% (4)越重 动滑轮重(或绳重或摩擦) (5)0.36 0.06
解析 (1)由表格中数据知,物体上升的高度h=0.1 m,绳子自由端移动的距离s=0.3 m,绳子自由端通过的距离为物体上升高度的3倍,则滑轮组的绕线如图所示:
(2)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升;
(3)第3次实验时,滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎFs=6N×0.1m2.2 N×0.3 m≈90.9%;
(4)分析1、2、3次实验数据可得出结论:用同一滑轮组提升重物时,重物的重力越大,滑轮组的机械效率越高;影响该滑轮组机械效率的因素还有动滑轮重(或绳重或摩擦);
(5)物体上升的速度为0.1 m/s,则绳子自由端的速度v=3×0.1 m/s=0.3 m/s,则拉力F的功率为P=Fv=1.2 N×0.3 m/s=0.36 W;滑轮组做的额外功W额=G动h'=0.6 N×0.1 m=0.06 J。
7.答案 (1)使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等 (2)①杠杆自重 ②杠杆支点处的摩擦 (3)①两次实验钩码没有挂在同一位置 ②通过一次实验所得结论是不可靠的 (4)先变大后变小
解析 (1)实验时,要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等;(2)额外功产生的原因主要是克服机械的重做功、克服摩擦做功;(3)分析机械效率的影响因素采取控制变量法,研究提起的钩码的重力和机械效率的关系时,应保持钩码位置不变;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的结论是不科学的;(4)若弹簧测力计拉力方向一直垂直于杠杆向上,阻力不变,动力臂不变,阻力臂先变大后变小,所以测力计示数先变大后变小。
8.答案 (1)乙 (2)低 (3)0.6 83.3% (4)刻度尺 (5)3
解析 (1)实验2中,s2=0.4 m,h2=0.1 m,所以n=s2ℎ2=0.4m0.1 m=4,实验2是用乙图装置做的;(2)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的质量越大,滑轮组的机械效率越低;(3)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,则第1次实验使用的是甲装置,第3次实验使用同样的装置,则第3次实验中,绳端移动距离s3=3h3=3×0.2 m=0.6 m,机械效率η=W有W总=Gℎ3Fs3=6N×0.2 m2.4N×0.6 m≈83.3%;(4)只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的有n股细绳,根据η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动可知,测滑轮组机械效率的实验器材可以不需要刻度尺;(5)忽略绳重和摩擦,根据图丁可知,当动滑轮重为1 N时,滑轮组的机械效率为75%;据η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动,得物重G=ηG动1-η=75%×1N1-75%=3 N。
初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第1课时 有用功、额外功和机械效率
测试时间:20分钟
一、选择题
1.下列说法中正确的是 ( )
A.机械效率可能大于100%
B.机械效率越高,机械做功一定越快
C.功率越大的机械做功一定越多
D.有用功在总功中所占的比例越大,机械效率一定越高
2.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)。下列判断正确的是 ( )
A.两滑轮组绳子自由端移动的距离相等 B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小 D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
3.姚锦同学进入八年级之后非常努力,也爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进了水里,他打捞时桶里带了水。下列属于有用功的是 ( )
A.把桶中水提高所做的功 B.把桶提高做的功
C.提桶和桶中的水做的功 D.手对绳子拉力做的功
4.用某滑轮组匀速提升重物,改进后提高了机械效率,若用它把同一物体匀速提到同样的高度,改进后与改进前相比较,下列说法中错误的是 ( )
A.做的总功减少了 B.做的额外功减少了
C.做的有用功增加了 D.做的有用功跟总功的比值增大了
5.如图所示,用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物,摩擦力和绳重忽略不计。在物体匀速上升过程中,甲、乙两图中的拉力及机械效率的大小关系为 ( )
A.F1
6.工人用如图所示的甲、乙两种滑轮把同样一袋沙提升相同的高度,已知沙和袋总重为100 N,滑轮重20 N(绳重和摩擦力不计),则下列说法正确的是 ( )
A.甲比乙更省力 B.甲做的总功比乙的多
C.甲做的有用功比乙的多 D.甲的机械效率比乙的高
二、填空题
7.如图所示是工人装车的场景,已知斜面高为1 m,长为3 m,工人用400 N沿斜面方向的力将重为840 N的箱子匀速推到车上,在这一过程中工人的推力做的功是 J,其中有用功是 J,此时斜面的机械效率是 ,箱子与斜面间的摩擦力为 N。
8.建筑施工中,一建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶,不计摩擦及绳重(如图a所示)。若工人用80 N的力将泥桶在5 s内匀速提高2 m。工人使用滑轮组时做的有用功为 J,该滑轮组的机械效率为 。另一工人用木板搭成斜面将建筑材料拉到高处,利用图b中甲、乙两个倾角不同的斜面匀速拉同一建筑材料时,所用的力分别是F甲和F乙,方向沿斜面向上,若甲、乙斜面均光滑,则拉力F甲 F乙。
三、计算题
9.如图,一个质量为60 kg的建筑工人,用400 N的力,将重700 N的建筑材料用一个动滑轮在20 s内匀速向上提升了4 m(不计绳子重力和摩擦),工人每只脚与地面的接触面积为250 cm2。(g取10 N/kg)求:
(1)建筑材料上升的速度;
(2)动滑轮的机械效率;
(3)工人对地面的压强。
10.如图所示,斜面长s=2 m,斜面高h=1 m。现用F=400 N的推力把重为G=600 N的物体沿着斜面从斜面底端匀速推至顶端,求:
(1)斜面的机械效率为多大;
(2)物体所受的摩擦力为多大。
5年中考3年模拟·初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第2课时 测量滑轮组的机械效率
测试时间:30分钟
一、选择题
1.小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时,猜想滑轮组机械效率与下列因素有关:①被提升的物体的重力;②物体被提升的高度;③动滑轮的重力;④承重绳子的段数。他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组,将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想,该实验验证的猜想是 ( )
A.① B.①② C.①②③ D.①②③④
2.为了研究机械效率与哪些因素有关,小明同学提出两个猜想。猜想一:机械效率与G物有关。猜想二:机械效率与G动有关。为了验证猜想,小明先用如图甲所示的装置不断改变G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙a所示;然后换另一个重力不同的动滑轮,不断改变G物,计算并绘出η与G物关系如图乙b所示。根据图象他 ( )
A.只能验证猜想一
B.只能验证猜想二
C.既不能验证猜想一,也不能验证猜想二
D.既能验证猜想一,也能验证猜想二
二、填空题
3.小强用如图所示的实验器材,做测滑轮机械效率的实验。要得出机械效率,必须要测量的两个物理量是 和 。
4.用如图所示装置测滑轮组的机械效率,已知物体重为5.4 N,那么:
(1)实验时拉动弹簧测力计应注意 。
(2)若物体上升高度为10 cm,弹簧测力计的示数如图所示,则拉力做的功为 J。
(3)这时滑轮组的机械效率是 。
三、实验探究题
5.在“测滑轮组机械效率”的实验中:
(1)图甲是小强实验中的情景,如表是他记录的数据。
钩码总重G/N
钩码上升高度h/m
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
2
0.05
0.4
0.15
①由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J,人做的总功为 J。
②对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 ,结合弹簧测力计放大图,可知小强的错误是 。
(2)小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图乙所示。小红多使用一个滑轮的好处是 。
(3)这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率相同,理由是 。
(4)如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升,测得滑轮组的机械效率将会 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(5)如果将图甲中钩码更换为重大于2 N的钩码挂在滑轮组下方,此时滑轮组提升钩码的机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
6.在“探究影响滑轮组机械效率因素”的实验中,康维佳用滑轮组做了3组实验,实验数据记录如下:
实验序号
钩码重/N
动滑轮重/N
钩码上升的高度/m
拉力/N
测力计移动距离/m
机械效率/%
1
3
1.2
0.1
1.4
0.3
71.4
2
3
0.6
0.1
1.2
0.3
83.3
3
6
0.6
0.1
2.2
0.3
(1)请根据实验数据在图中完成滑轮组的绕线。
(2)实验过程中,应竖直向上 拉动绳子自由端的弹簧测力计。
(3)在进行第3组数据测量时,滑轮组的机械效率为 。
(4)分析表中数据可知,同一滑轮组,物重 ,滑轮组的机械效率越高,影响该滑轮组机械效率的因素还有 (写出一个)。
(5)在进行第2组数据测量时,物体上升的速度为0.1 m/s,则拉力F的功率为 W,滑轮组做的额外功为 J。
7.小明同学利用如图所示的实验装置探究杠杆的机械效率。请你完成下列问题:
(1)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 。
(2)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格中所示的两组实验数据:
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
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:① ;② 。
(3)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,钩码越重其机械效率越高”的实验结论。其理由是:① ;② 。
(4)小明在上述实验中,如果保持钩码的重力及其悬挂点不变,只将弹簧测力计改为始终垂直杠杆向上匀速拉动,则在钩码从图中位置不断被提升的过程中,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”“先变大后变小”“不变”)。
8.某小组用如图所示的实验装置“测滑轮组的机械效率”,实验中得到的数据如表所示。
实验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.2
绳端拉力F/N
1.8
1.6
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
机械效率η
74.1%
62.5%
(1)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的。
(2)通过第1、2次实验的数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮质量越大,滑轮组的机械效率越 。
(3)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离s= m,机械效率η= 。
(4)只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的有n股细绳,测滑轮组机械效率的实验器材就可以不需要 这一测量工具。
(5)小组同学采用如图丙的装置,改变动滑轮重G动,提升同一物体进行多次实验,根据获得的数据绘制出如图丁的图象,分析图象中的A点可知,被提升物体的重力为 N(忽略绳重和摩擦)。
5年中考3年模拟·初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第1课时 有用功、额外功和机械效率
测试时间:20分钟
一、选择题
1.D 使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功一定小于总功,机械效率一定小于100%,故A错误;机械效率越高,说明有用功占总功的比例越大,不能说明机械做功一定越快,故B错误,D正确;功率越大的机械做功越快,但不一定做功越多,因为做功时间不确定,故C错误。
2.D 由图可知,n甲=3,n乙=2,因此s甲=3h,s乙=2h,甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离不相等,A选项错误;利用滑轮组做的有用功为使物体上升所做的功,W有用甲=GAh,W有用乙=GBh,GA>GB,因此W有用甲>W有用乙,B选项错误;由于W有用甲>W有用乙,η甲<η乙,由η=W有用W总,可知W总甲>W总乙,由于时间相同,故P总甲>P总乙,C选项错误。
3.B 我们的目的是把水桶提上来,所以对水桶做的功为有用功;但水桶里面有一些水,又不得不对水做功,所以对水做的功为额外功,故B正确。
4.C 把同一物体匀速提到同样的高度,利用滑轮组做的有用功W有相同,故C错;在有用功相同时,机械效率η增大,即有用功跟总功的比值增大,额外功W额减小,利用滑轮组做的总功W总减小,故A、B、D正确。
5.B 由题知,两图中每个滑轮重相同,物重也相同;分析图甲可知,n=3,则拉力端移动的距离s=3h,因摩擦力和绳重忽略不计,则拉力F1=13(G+G动),其机械效率η1=W有用1W总1=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动;分析图乙可知,n=2,则拉力端移动的距离s=2h,因摩擦力和绳重忽略不计,则拉力F2=12(G+G动),其机械效率η2=W有用2W总2=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动;由此可知F1
二、填空题
7.答案 1 200 840 70% 120
解析 人对箱子所做的总功W总=FL=400 N×3 m=1 200 J;人对箱子所做的有用功为W有=Gh=840 N×1 m=840 J;斜面的机械效率η=W有W总=840J1 200 J=70%。额外功W额=W总-W有=1 200 J-840 J=360 J,则箱子与斜面间的摩擦力f=W额L=360J3 m=120 N。
8.答案 440 91.7% <
解析 工人使用滑轮组时做的有用功W有=Gh=220 N×2 m=440 J;拉力做的总功W总=Fs=80 N×6 m=480 J;滑轮组的机械效率η=W有W总=440J480J≈91.7%。因为甲、乙斜面均光滑(不会克服摩擦做额外功),所以拉力做的功等于克服建筑材料的重力做的功,即Fs=Gh,由于甲斜面的长度较大,所以使用甲斜面时所用拉力较小,即F甲
9.答案 (1)0.2 m/s (2)87.5% (3)2×104 Pa
解析 (1)建筑材料上升的速度v=ℎt=4m20 s=0.2 m/s;
(2)工人做的有用功W有用=Gh=700 N×4 m=2 800 J,由图可知,n=2,拉力端移动的距离s=2h=2×4 m=8 m,拉力做的总功W总=Fs=400 N×8 m=3 200 J,动滑轮的机械效率η=W有用W总=2 800J3 200 J×100%=87.5%;
(3)工人的重力G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,此时工人对地面的压力F压=G人+F=600 N+400 N=1 000 N,受力面积S=250 cm2×2=500 cm2=0.05 m2,工人对地面的压强p=F压S=1 000N0.05m2=2×104 Pa。
10.答案 (1)75% (2)100 N
解析 (1)推力做的总功W总=Fs=400 N×2 m=800 J,推力做的有用功W有=Gh=600 N×1 m=600 J,斜面的机械效率η=W有W总=600J800J=75%;(2)克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=800 J-600 J=200 J,物体所受的摩擦力f=W额s=200J2 m=100 N。
5年中考3年模拟·初中物理·人教版·八年级下册——第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第2课时 测量滑轮组的机械效率
测试时间:30分钟
一、选择题
1.A 图中使用相同的滑轮组,将不同的重物提升相同高度,因此这两个图研究的是滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系;图中物体被提升的高度、承重绳子的段数都相同,所以不是研究滑轮组机械效率与动滑轮的重力、物体被提升的高度、承重绳子的段数的关系,故A正确。
2.D 由图乙可知,当甲图中动滑轮的重力一定时,滑轮组的机械效率随提升物体重力的增大而增大,故可以验证猜想一;提升物体的重力相同时,动滑轮的重力不同,滑轮组的机械效率不同,故可验证猜想二。
二、填空题
3.答案 拉力F 物体的重力G
解析 由图可知,承重绳子的股数n=2,绳自由端移动距离s=nh,滑轮的机械效率η=W有W总×100%=GℎFs×100%=GℎFnℎ×100%=G2F×100%;因此实验中需要测量拉力F、物体的重力G。
4.答案 (1)竖直匀速 (2)0.72 (3)75%
解析 (1)实验时拉动弹簧测力计应注意竖直匀速,此时系统处于平衡状态,测力计示数等于拉力大小;(2)若物体上升高度为10 cm,因绳子的有效段数为3,根据s=nh,绳子通过的距离为s=3×10 cm=30 cm,弹簧测力计的示数如图所示,测力计分度值为0.2 N,示数为2.4 N,则拉力做的功为W=Fs=2.4 N×0.3 m=0.72 J;(3)这时滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎFs=5.4N×0.1 m2.4 N×0.3 m=75%。
三、实验探究题
5.答案 (1)①0.06 ②总功小于有用功 测力计拉力F的示数读错了 (2)能改变拉力的方向 (3)动滑轮重力相同,提升重物也相同 (4)偏低 (5)增大
解析 (1)①由表中实验数据可知,人做的总功W总=Fs=0.4 N×0.15 m=0.06 J;
②由表中实验数据可知,有用功W有=Gh=2 N×0.05 m=0.1 J,比较可知,总功小于有用功,不合理;由弹簧测力计放大图可知,弹簧测力计的分度值是0.2 N,示数应为0.8 N,由表中实验数据可知,弹簧测力计示数为0.4 N,可知小强的错误是测力计拉力F的示数读错了;
(2)由图乙可知,增加了一个定滑轮后,拉力的作用方向改变了,省力情况不变;
(3)在忽略绳重及摩擦时,滑轮组的额外功来自动滑轮,比较甲、乙两图可知,动滑轮个数相同,提升的重物也相同,滑轮组做的有用功、额外功相同,因此,它们的机械效率相同;
(4)当用弹簧测力计拉着物体加速上升时,绳子自由端受的是不平衡的力,测力计的示数大于绳子自由端受到的拉力,因此,所求得的总功偏大,机械效率会偏低;
(5)整个滑轮组保持不变,即额外功不变,钩码重力增大,即有用功增大,机械效率增大。
6.答案 (1)见解析 (2)匀速 (3)90.9% (4)越重 动滑轮重(或绳重或摩擦) (5)0.36 0.06
解析 (1)由表格中数据知,物体上升的高度h=0.1 m,绳子自由端移动的距离s=0.3 m,绳子自由端通过的距离为物体上升高度的3倍,则滑轮组的绕线如图所示:
(2)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升;
(3)第3次实验时,滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎFs=6N×0.1m2.2 N×0.3 m≈90.9%;
(4)分析1、2、3次实验数据可得出结论:用同一滑轮组提升重物时,重物的重力越大,滑轮组的机械效率越高;影响该滑轮组机械效率的因素还有动滑轮重(或绳重或摩擦);
(5)物体上升的速度为0.1 m/s,则绳子自由端的速度v=3×0.1 m/s=0.3 m/s,则拉力F的功率为P=Fv=1.2 N×0.3 m/s=0.36 W;滑轮组做的额外功W额=G动h'=0.6 N×0.1 m=0.06 J。
7.答案 (1)使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等 (2)①杠杆自重 ②杠杆支点处的摩擦 (3)①两次实验钩码没有挂在同一位置 ②通过一次实验所得结论是不可靠的 (4)先变大后变小
解析 (1)实验时,要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等;(2)额外功产生的原因主要是克服机械的重做功、克服摩擦做功;(3)分析机械效率的影响因素采取控制变量法,研究提起的钩码的重力和机械效率的关系时,应保持钩码位置不变;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的结论是不科学的;(4)若弹簧测力计拉力方向一直垂直于杠杆向上,阻力不变,动力臂不变,阻力臂先变大后变小,所以测力计示数先变大后变小。
8.答案 (1)乙 (2)低 (3)0.6 83.3% (4)刻度尺 (5)3
解析 (1)实验2中,s2=0.4 m,h2=0.1 m,所以n=s2ℎ2=0.4m0.1 m=4,实验2是用乙图装置做的;(2)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的质量越大,滑轮组的机械效率越低;(3)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,则第1次实验使用的是甲装置,第3次实验使用同样的装置,则第3次实验中,绳端移动距离s3=3h3=3×0.2 m=0.6 m,机械效率η=W有W总=Gℎ3Fs3=6N×0.2 m2.4N×0.6 m≈83.3%;(4)只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的有n股细绳,根据η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动可知,测滑轮组机械效率的实验器材可以不需要刻度尺;(5)忽略绳重和摩擦,根据图丁可知,当动滑轮重为1 N时,滑轮组的机械效率为75%;据η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动,得物重G=ηG动1-η=75%×1N1-75%=3 N。
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