初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械12.3 机械效率同步练习题

这是一份初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械12.3 机械效率同步练习题，共14页。


第十二章 简单机械
第3节 机械效率
第1部分 有用功和额外功 机械效率
知识能力全练
知识点一 有用功和额外功
1.卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯，就两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是 ( )
A.都是有用功 B.都是额外功
C.对喝茶的人而言是有用功 D.对卖茶杯的人而言是有用功
2.(2021江苏淮安淮安区期中)用滑轮组提升重物，滑轮组和重物一起上升，手拉绳对________做功的同时要对滑轮组做功，手对滑轮组做的功是________功；用笤帚扫地，用力将灰尘向前推动的同时，笤帚沿力的方向也要向前运动，推力对灰尘做的功是________功。
3.(2021独家原创试题)如图所示，小明用200N沿斜面向上的力，将装有物理仪器的包装箱沿斜面匀速推到2m高处，推力做功800J。已知物理仪器的质量为30kg,包装箱的质量为5kg,g=10N/kg。则：
(1)该斜面的长度是多少？
(2)该过程中小明做的有用功是多少？额外功是多少？
(3)该过程中包装箱受到斜面的摩擦力多大？




知识点二 机械效率
4.生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是________
A.任何机械设备的效率总小于1 B.减小机械内部摩擦可以提高其效率
C.提高机械设备的效率可以节能减排 D.用机械设备做功越快，其效率越高
5.(2021河南焦作解放模拟)如图所示，分别用三个大小相同、方向分别沿A、B、C三个斜面的力将同一物体推上同一高度，则 ( )

A.三个斜面的机械效率相同，所做有用功一样多 B.斜面A的机械效率最高，所做有用功一样多
C.斜面B的机械效率最高，所做有用功一样多 D.斜面C的机械效率最高，所做有用功一样多
6.(2021黑龙江哈尔滨五常一模)如图所示，用2N的力匀速竖直向下拉绳子自由端，将重为3.5N的物体提升0.1m,不计摩擦和绳重，在此过程中，滑轮组的机械效率为________；若增大物体重力，则滑轮组的机械效率将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

7.(2021山东东营模拟)如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中物体受水平地面的滑动摩擦力为________N。

8.(2021内蒙古呼和浩特一模)工人用如图所示的滑轮组提升建材，工人的重力是700N。他将540N的建材匀速提升了3m,滑轮组的机械效率是90%。(g取10N/kg)

(1)求提升建材所做的有用功；
(2)不计一切摩擦与绳的质量，求动滑轮质量。
第2部分 测量滑轮组的机械效率
知识能力全练
知识点三 测量滑轮组的机械效率
9.(2021安徽芜湖南陵期末)小华用如图所示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：

(1)实验中应竖直向上________拉动弹簧测力计。
(2)分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是____________________。
(3)小华所用动滑轮的重至少小于________N。
(4)小华用该滑轮组再次匀速提高同样重的物体，但物体上升的高度比原来高，则该滑轮组的机械效率将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10.(2021山东济宁仿真)如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置图。

(1)小明用弹簧测力计沿竖直方向匀速提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。第3次拉力示数如图所示，则表格中①处的数据是________,②处的数据是________。
(2)从表中可得结论：用相同滑轮组提升钩码时，滑轮组的机械效率与________有关。
(3)小红想对上述机械效率取平均值，并认为它是这个滑轮组准确的机械效率。这种做法是错误的，原因是________________________________________。
(4)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。请你指出以下三种提高效率的方法中，方法________是与本实验同理的。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重力。
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。
三年模拟全练
11.(2021山西中考导向卷，8，★☆☆)质量相同的小红、小明和小亮三位同学用了如图所示的三种方法将沙子从一楼运上三楼，小红用桶提着上楼，小明用滑轮提升桶，小亮用滑轮提升口袋的方法。由图中提供的信息，判断以下说法正确的是 ( )

A.小红同学做的有用功为900J B.小明同学使用的滑轮是定滑轮
C.小亮同学的方法机械效率最低 D.三位同学的有用功相同
12.重为30N的A物体用如图所示甲、乙两种方法被提升和水平移动。若A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为20N,F1=18N,F2=8N,A物体在5s内匀速移动的距离均为0.3m,则在该过程中，下列分析正确的是 ( )

A.绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度大 B.F1做功比F2做功少
C.两种方法中所做的有用功一样多 D.两种方法中机械效率相同
13.(2021新疆乌鲁木齐五校联考，17，★★☆)如图所示，一根质量分布均匀的细棒OA,C是它的中点，现在A点竖直向上施力将挂在C点的重为180N的物体匀速提升0.3m,木棒的机械效率为90%，不计摩擦，提升该物体做的总功是________J,木棒重为________N。

14.(2021江苏南通启东期末，21，★★☆)小明用如图所示装置探究“斜面的机械效率”。实验前他有如
下猜想：
A.斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关； B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
(1)实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做________运动。

(2)下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据：

①第2次实验时斜面的机械效率为________%；
②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与________的关系；
③第1次实验中，木块所受摩擦力为________N。
(3)小明进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把重为5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，额外功W额外与斜面的水平长度L(木板在水平面上的正投影长度)有如下关系：

①由表格中信息可知：W额外与L成________比；
②当斜面的水平长度L=0.40m时，拉力做的总功为________J；
③若将木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为________N。
15.小明用如图所示的滑轮组匀速提升重为300N的物体，此时人对绳的拉力为200N,不计绳重和轮与轴、轮与绳间摩擦。问：
(1)此过程中，滑轮组的机械效率？
(2)如果小明的体重为900N,那么他用此滑轮组所提升的最大物重是多少牛？



五年中考全练
16.(2021四川自贡中考，13，★☆☆)将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2,物重G1>G2,不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是 ( )

A.拉力F1一定大于F2 B.乙滑轮组的机械效率较高
C.甲、乙滑轮组的有用功相同 D.甲的额外功与有用功的比值较小
17.工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆(质量分布均匀)。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m,绳端拉力F=10O0N。下列说法正确的是 ( )

A.路灯杆一端刚被匀速拉起时.相当于费力杠杆 B.路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C.路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J D.路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
18.如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N.动滑轮重60N,不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m,人需用的拉力为N,绳子自由端移动的距离为________m,人所做的有用功为________J。


19.(2021湖南湘潭中考，28，★★☆)测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如表。

(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做________运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为________N。
(2)第2次实验时所做的有用功为________J,滑轮组的机械效率是________。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越________(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度________(选填“有关”或“无关”)。
(4)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是________。
A.增大绳重 B.减轻动滑轮重 C.加快物体提升的速度
20.用如图所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的物体，已知G物=300N,圆柱形容器底面积S=600cm2,物体浸没在水中时水面高度为90cm,当物体完全离开水面后，水面高度为80cm,已知物体浸没在水中被提升时此装置的机械效率为80%(不计绳重和摩擦及水的阻力)，ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求：
(1)物体浸没在水中时，水对容器底的压强；
(2)物体浸没在水中时受到的浮力；
(3)物体完全离开水面后匀速提升时所需拉力F。




核心素养全练
21.如图所示两小儿之辩，关于机械省力、省功以及机械效率的辩论，你支持哪一方的说法？不支持另外一方的原因是什么？




22.小明使用斜面将物体提升一定高度，对此他猜想：“提升物体离地面一定高度时，斜面坡度越大，机械效率越高”。请你设计实验验证其猜想。

(1)除了图上的器材，还需要补充________________(实验仪器)。
(2)请写出实验步骤：_____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)根据你的实验过程，用所测得物理量表示斜面的机械效率：________


【参考答案及解析】
第3节 机械效率
第1部分 有用功和额外功 机械效率
知识能力全练
1.D 卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯，克服茶杯重力做的功是有用功；喝茶水的人，目的是喝水，因此对水做的功是有用功，克服茶杯重力做的功是额外功。
2.【答案】重物 额外 有用
【解析】用滑轮组提升重物，滑轮组和重物一起上升，手拉绳对重物做功的同时要对滑轮组做功，手对滑轮组做的功是额外功；用笤帚扫地，用力将灰尘向前推动的同时，笤帚沿力的方向也要向前运动，推力对灰尘做的功是人们要做的功，是有用功。
3.【答案】(1)4m (2)600J 200J (3)25N
【解析】
(1)斜面长度s=＝=4m；
(2)物理仪器受到的重力G仪器=m仪器g=30kg×10N/kg=300N,W有用=G仪器h=300N×2m=600J,该过程做的额外功W额外=W总－W有用=800J－600J=200J；
(3)包装箱受到的重力G箱=m箱g=5kg×10N/kg=50N,对包装箱做的功W箱=G箱h=50N×2m=100J,该过程克服摩擦力做的功W摩擦＝W额外－W箱=200J－100J=100J,包装箱受到的摩擦力f=＝=25N。
4.D 任何机械设备都会有摩擦产生的无用功，故其机械效率不会达到100%,故A不符合题意；减小机械内部摩擦可以减小无用功所占总功的比例，从而提高其效率，故不符合题意；提高机械设备的效率可以提高有用功所占总功的比例，从而节能减排，故不符合题意；用机械设备做功越快，其功率越高，与机械效率无关，故D符合题意。
5.D 由题图可知，三个过程中物体上升的高度相同，根据W有=G可知，三个过程所做的有用功相同；三个过程中推力大小相等，物体在三个推力方向上移动的距离sA>sB>sC,根据W总=Fs可知，沿C斜面所做的总功最小,由η＝可知,沿C斜面的机械效率最高。
6.【答案】87.5% 变大
【解析】由题图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2,则滑轮组的机械效率：η=＝＝＝＝=87.5%；由滑轮组的特点可知，在相同的情况下，增大物体的重力，滑轮组的机械效率将变大。
7.【答案】48
【解析】水平滑轮组的机械效率为η＝＝＝＝,所以物体与地面间的滑动摩擦力：f=η×3F=80%×3×20N=48N。
8.【答案】(1)1620J (2)6kg
【解析】
(1)提升建材所做的有用功：W有=Gh=540N×3m=1620J；
(2)拉力做的总功：W总=＝=1800J,不计一切摩擦与绳的质量，克服动滑轮重力做的额外功：
W额=W总－W有=1800J－1620J=180J,动滑轮的重力：G动＝＝＝60N,动滑轮质量：m动＝=6kg.
第2部分 测量滑轮组的机械效率
知识能力全练…
9.【答案】(1)匀速 (2)增加物重 (3)1 (4)不变
【解析】
(1)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；
(2)由1、2、3次数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高，故增加物重可以提高同一滑轮组的机械效率；
(3)当物体越重时，绳对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，若不计摩擦，此时滑轮的重力为：G动=nF－G物=3×1N－2N=1N,所以动滑轮的重至少小于1N；
(4)对于同一滑轮组提升相同的重物时，其机械效率η=＝＝＝,由此可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
10.【答案】(1)2.3 87 (2)钩码重力 见解析 一
【解析】
(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.3N；第三次的机械效率为η=＝=≈87%；
(2)由表格数据可知，同一滑轮组将不同钩码提升相同的高度，提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高，由此可知滑轮组的机械效率与钩码重力有关；
(3)因为滑轮组的机械效率不是一个定值，所以求平均值无意义；
(4)由表格数据可知，同一滑轮组将不同重物提升相同的高度，提升的物体越重，机械效率越高；方法一是额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意；方法二是通过减小额外功来增加机械效率的，故不符合题意；方法三是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意，故方法一是与本实验同理的。
三年模拟全练…
11.D 三种情况下，对沙子做的功为有用功，沙子的重力相同，上升的高度相同，所以三种情况下的有用功相同，即W有=G沙h=100N×2×3m=600J,故A错误，D正确；由图示可知，小明和小亮使用的滑轮都是动滑轮，故B错误；因滑轮和口袋的总重力最小，所以小亮的方法所做的额外功最小，由于三种方法中有用功相同，所以小亮同学的方法机械效率最高，故C错误。
12.D 物体移动的速度v物===0.06m/s.甲图中n1=2.乙图中n2=3,则绳子自由端F1移动的速度：
v绳1=2v物=2×0.06m/s=0.12m/s,绳子自由端F2移动的速度：v绳2=3v物=3×0.06m/s=0.18m/s,所以，绳子自由端F1移动的速度比F2移动的速度小，故A错误；甲图中绳子自由端移动的距离：s1=2s=2×0.3m=0.6m,乙图中绳子自由端移动的距离：s2=3s=3×0.3m=0.9m,则F1做功：W总1=F1s1=18N×0.6m=10.8J,F2做功：
W总2=F2s2=8N×0.9m=7.2J,所以，F1做功比F2做功多，故B错误；甲图中的有用功：W有1=Gs=30N×0.3m=9J,乙图中的有用功：W有2=fs=20N×0.3m=6J,所以，甲方法中做的有用功大，故C错误；甲图中的机械效率为：
η1=＝≈83.3%.乙图中的机械效率为：η2=＝≈83.3%,所以两种方法中机械效率相同，故D正确。
13.【答案】60 20
【解析】不计摩擦，提升该物体做的有用功：W有用=G物h=180N×0.3m=54J；总功：W总=＝=60J；由图可知，C为OA的中点，故当物体上升0.3m时，C点(杠杆的重心)上升0.3m；不计摩擦η==,且W额外=G木h′,可得：90%=,解得G木=20N。
14.【答案】(1)匀速直线 (2)①80 ②摩擦力 ③0.6 (3)①正 ②2.3 ③2
【解析】
(1)为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，应尽量使物体做匀速直线运动；
(2)①第2次实验时斜面的机械效率η=＝＝=80%；②由题图可知，物体的重力是相同的，小车与斜面间的摩擦是滚动摩擦，而木块与斜面间的摩擦是滑动摩擦，它们受到的摩擦力不同，故探究的是斜面的机械效率与摩擦力的关系；③第1次实验沿斜面拉木块做的有用功W有1=G1h1=6N×0.1m=0.6J,拉力做的总功W总1=F1s1=1.2N×1m=1.2J,则额外功W额1=W总1－W有1=1.2J－0.6J=0.6J,木块所受摩擦力f=＝=0.6N；
(3)①由表中实验数据可知，W额与L成正比；②当斜面的水平长度L=0.40m时，斜面高度h===0.3m,此时有用功W有=Gh=5N×0.3m=1.5J,总功W总=W有+W额=1.5J+0.8J=2.3J,③当木板平放在水平桌面上，斜面的水平长度L=s=0.50m,设此时的额外功为W,因额外功与L成正比，则＝,即W=1J,f===2N,此时木块做匀速运动，由平衡条件得弹簧测力计的拉力F=f=2N。
15.【答案】(1)75% (2)1700N
【解析】
(1)滑轮组的机械效率：η=＝＝＝＝＝=75%；
(2)拉力F=(G物+G动)，则动滑轮的重力：G动=2F－G物=2×200N－300N=100N,因为人站在地面上，所以小明施加的最大拉力：F最大=G小明=900N,而最大拉力F最大=(G最大+G动)，则能提升的最大物重：G最大=2F最大－G动=2×900N－100N=1700N。
五年中考全练…
16.D甲、乙动滑轮上绳子股数分别为3和2，且物重G1>G2,动滑轮重G动相同，由F=(G+G动)可知：F1与F2的大小关系不能确定，故A错误；已知物体上升的高度h相同，且物重G1>G2,动滑轮重G动相同，由公式：W有用=G、W额外=G动h可知：甲的有用功大于乙的有用功，两者的额外功相同，则甲的额外功与有用功的比值较小，故C错误、D正确；由公式：η=＝可知：在额外功相同时，甲的有用功大，其机械效率就高，故B错误。
17.D 路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G,绳子对路灯杆的拉力是动力F,支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以此时路灯杆相当于省力杠杆，故A错误；路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉=G=2400N,故B错误；由题图可知承担物重的绳子段数n=3,路灯杆离地后被匀速提升1m,则绳子自由端移动距离为：s=3h=3×1m=3m,绳端拉力F做的功为：W=Fs=1000N×3m=3000J,故C错误；路灯杆离地后，所做有用功为：W有用=Gh=2400N×1m=2400J,滑轮组的机械效率为：η=＝=80%,故D正确。
18.【答案】230 1 200
【解析】由题图知，n=2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力F=＝=230N。绳子自由端移动的距离s=2h=2×0.5m=1m；人所做的有用功为W有=Gh=400N×0.5m=200J。
19.【答案】(1)匀速 0.6 (2)0.075 62.5% (3)大 无关 (4)B
【解析】
(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动；由题图知弹簧测力计分度值为0.1N,示数为0.6N；
(2)第2次实验时所做的有用功W有2=G2h2=1.5N×0.05m=0.075J,第2次做的总功W总2=F2s2=0.8N×0.15m=0.12J,滑轮组的机械效率是η=＝=62.5%；
(3)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析34次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关：
(4)增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意；减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故B符合题意；滑轮组的机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。
20.【答案】(1)9000Pa (2)60N (3)120N
【解析】
(1)物体浸没在水中时水面高度为90cm,则水对容器底的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×90×10－2m=9000Pa；
(2)物体的体积V物=Sh=600cm2×(90cm－80cm)=6000cm3=6×10－3m3；物体浸没在水中时受到的浮力
F浮＝ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－3m3=60N；
(3)浸没时，由于不计绳重和摩擦及水的阻力，则有η=＝＝；代入相关数据解得：G动=60N；完全拉出水面后，与动滑轮相连的绳子段数是3.此时所需拉力F=(G物+G动)=×(300N+60N)=120N。
核心素养全练·
21.【答案】支持乙的说法。
原因：(1)使用任何机械都不能省功；
(2)使用机械要多做额外功，效率更低。
【解析】正确解答本题需要从题干中获取有效信息，对物理观念、科学思维、科学探究等素养进行了综合考查。使用任何机械都不能省功，同时因为要多做一些额外功，使用机械比直接做功时，机械效率会更低一些。
22.【答案】
(1)刻度尺、弹簧测力计
(2)①用弹簧测力计测量滑块的重力G；②用弹簧测力计匀速直线缓慢拉动滑块，使滑块从底端开始运动，运动到高为h的位置，用刻度尺测量出运动距离为s,弹簧测力计的示数为F；③改变木块的位置，重复以上步骤，将滑块拉到同样的高度；④计算出三次的机械效率并进行比较，验证猜想
(3)n=
【解析】本题以探究斜面的机械效率与斜面坡度的关系为问题情景，重点考查了“形成猜想和假设、设计实验与制订方案”的科学探究素养。
(1)根据斜面的机械效率公式η=＝可知，需要的测量工具有弹簧测力计、刻度尺；
(2)实验过程中，应保持滑块所受重力G不变，提升高度h不变，改变斜面的坡度，实验步骤见答案；
(3)斜面的机械效率为：η=＝