2023学年春八年级物理下册第十二章简单机械3机械效率拓展同步练习含解析新版（人教版）.docx

第 3 节 机械效率 基础闯关全练拓展训练 1.(2023年 湖南邵阳城步模拟)姚锦煜同学进入初三后非常努力,也非常爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进 水里,在他打捞时桶里带些水。下列所述中属于有用功的是( ) 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 答案 B 我们的目的是将水桶提上来,因此有用功是把桶提高做的动,其他的功都属于无用功,因此答案为B。 2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的货物时,做的( ) A. 有用功减小,总功不变 B. 有用功增加,总功增加 C. 有用功不变,总功减小 D. 有用功减小,总功减小 答案 C 加润滑油前后工人都是提升同样的货物从一楼到五楼,也就是说对货物做的功是不变的,即有用功是不变的,但加了润滑油,工人用的拉力减小了,而同样是把货物拉到五楼,力小了,做的总功自然就少了,即总功是减小的。 3.(2023年 重庆中考 B 卷改编)部分农户在新建住房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用 400N 的拉力,将重 600N 的建材在 10s 内匀速提高 3m。则下列判断正确的是(不计摩擦和绳重)( ) A. 滑轮所做的有用功为 1200J B. 滑轮受到的重力为 100N C. 该滑轮的机械效率η=75% D. 绳子自由端移动的速度大小为 0.3m/s 答案 C 滑轮所做的有用功 W 有=Gh=600N×3m=1800J,A 错;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重 G 动=nF-G=2×400N- W 有 1800J 600N=200N,B 错;由图知,n=2,s=nh=2×3m=6m,W 总=Fs=400N×6m=2400J,滑轮的机械效率η= = =75%,C 正确;绳子自 W 总 2400J s 由端移动的速度大小为 v=t=  6m 10s  =0.6m/s,D 错。 4.(2023年 广东汕头潮阳模拟)如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为 G 的物体,且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是( ) A. 甲的拉力小于乙的拉力 B. 甲、乙绳子自由端移动的速度相等 C. 甲、乙的机械效率相等 D. 拉力甲的功率大于拉力乙的功率 G+G轮 G+G轮 答案 C 甲中承担物重的绳子的段数 n 甲=2,因此 F 甲= 2 ,乙中承担物重的绳子的段数 n 乙=3,因此F 乙= 3 ,F 甲>F 乙,A 选项错误;由图可知,n 甲=2,n 乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度 v 甲=2v 物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度 v 乙=3v 物,所 = ,因为 G 以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B 选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率η=W有用= Gh G W总 (G+G轮)h G+G轮 1 相同,G 轮相同,所以两个滑轮组机械效率相等,C 选项正确;甲的拉力做功的功率 P 甲=F 甲 v 甲=2(G+G 轮)×2v 物=(G+G 轮)×v 1 物,P 乙=F 乙v 乙=3(G+G 轮)×3v 物=(G+G 轮)×v 物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D 选项错误。故答案为 C。 5.(2023年 江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重 85N 的物体匀速提升 2m,拉力 F 为 50N。此过程中有用功为 J,总功为 J,滑轮组机械效率为 。根据已知条件,以下四个物理量:①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、 ③额外功、④拉力的功率,还能求出的有 和 (选填序号)。 答 案 170 200 85% ① ③ 解析 有用功 W 有=Gh=85N×2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功 W 总 =Fs=50N×4m=200J;滑轮组的机械效率η=W有=170J=85%;①因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升 W 总 200J 1 动 的高度,为 2m;②若不计摩擦和绳重,拉力 F= (G+G ),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重”这个条 2 件,无法计算动滑轮的重力;③额外功等于总功减去有用功,W 额=W 总-W 有=200J-170J=30J;④因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有①、③。 6.(2023年 吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率”实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数据如下表所示。 实验次数 物重G/N 物体上升的高度 h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离 s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 15 3 6 8 2.5 24 (1) 请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。 (2) 第三次实验中,滑轮组的机械效率是 。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与 无关。 (3) 小红在上述实验的基础上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重物时,若忽略绳重和摩擦,它们的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)。 答案 (1)见图 (2)80% 物体上升的高度 (3)相同 解析 (1)由表中第一行可知,当物体上升的高度为 3cm 时,测力计移动的距离为 9cm,因此 n=3。(2)第 3 次实验中滑轮组 W 总 的机械效率η=W有用 Gh 6N×0.08m =Fs =2.5N×0.24m ×100%=80%;同理,第 1 次和第 2 次的机械效率也是 80%,因此滑轮组的机械效率与重 物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的基础上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。 能力提升全练拓展训练 1.(2023年 安徽合肥巢湖模拟)在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为 40N,斜面长 2m、高 1m。下列说法正确的是(g=10N/kg)( ) A. 物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B. 做的有用功是 40J C. 此斜面的机械效率为 62.5% D. 物体受到的摩擦力大小为 10N 答案 C 将物体匀速拉到高处的过程中,物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共 4 个力的作用;有用功 W 有 =Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J;总功 W =Fs=40N×2m=80J,此斜面的机械效率η=W有=50J=62.5%,额外功 W =W  -W =80J- 总 W 额 30J W 总 80J 额 总 有 50J=30J;由W 额=fs 可得,物体受到的摩擦力 f= s =2m=15N。 2.(2023年 山东淄博周村二模)小明用同一个滑轮的两种用法,提起同一物体,如图,使用定滑轮时,所用的拉力为 F 甲,机械效率为η甲。使用动滑轮时所用的拉力为 F 乙,机械效率为η乙,则F 甲 F 乙,η甲 η乙(选填“>”、“<”或 “=”),不计绳重和摩擦,动滑轮重小于物重。 答 案 > > 解析 由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F 甲=G 物,F 乙=  G物+G轮 2 ,由于 G 轮<G 物,F 甲>F 乙;η甲 W有用 G物h W有用 G物h G物 W F = = 总 甲 甲 =1,η乙= h W 总乙 =2F = 乙h G物+G轮 <1,因此η甲>η乙。 3.(2023年 四川德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100N,斜面长 2m、高 1m,则其机械效率是 %,物体所受摩擦力是 N。(取 g=10N/kg) 答 案 60 40 解析 有用功 W 有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J;拉力做的总功 W 总=Fs=100N×2m=200J;斜面的机械效率 额 总 有 额 η=W有=120J W额=80J =60%;额外功 W =W -W =200J-120J=80J,由 W =fs 可得,物体所受的摩擦力 f= W总 200J s 2m=40N。 4.(2023年 广西一模)如图,在水平地面上放着物体 A,A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,用滑轮组匀速提升物体 A 时,滑轮组的机械效率是 84%(不计绳重和摩擦)。求: (1) 物体 A 的重力; (2) 动滑轮的重力; (3) 用此滑轮组使物体 A 以 0.2m/s 的速度匀速上升,在 5s 的时间内,人拉力所做的功。答 案 (1)420N (2)80N (3)500J A 有 解析 (1)A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,因此物体 A 的重力 G =pS=3000Pa×0.14m2=420N;(2)W GA+G轮 =G h,F= ,W  =2Fh=(G +G )h,因此η=W有用= GAh = GA  A 轮 ,由于η=84%,G =420N,故 G 用 A 2 总 A 轮 W 总 (GA+G 轮 )h GA+G 轮 =80N;(3)h=vt=0.2m/s×5s=1m,W 总=(GA+G 轮)h=(420N+80N)×1m=500J。 三年模拟全练拓展训练 1.(2023年 江苏无锡江阴模拟,10,★★☆)小明用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高 度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了 4 个结论:①F1 做的功等于 F2 做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1 做功的功率等于 F2 做功的功率。其中正确的为( ) A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④ 答案 D 1 1 由图知,n1=2,n2=3;不计绳重及摩擦,则拉力做的功分别为:W1=F1s1= (G 物+G 动)×2h=(G 物+G 动)h,W2=F2s2= (G 物+G 2 3 动)×3h=(G 物+G 动)h,则 W1=W2,故①正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度均相同,不计绳重及摩擦,则 W 额=G 动h,W 有=G 物 W有 W h,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由η= 可知,两滑轮组的机械效率相同,故②正确;不计绳 总 1 1 1 重及摩擦,拉力 F= (G 物+G 动),n1=2,n2=3,绳端拉力分别为:F1= (G 物+G 动),F2= (G 物+G 动),所以 F1>F2,即使用乙滑轮组比甲滑 n 2 3 W 轮组更加省力,故③正确;因为 W1=W2,且做功时间相同,由 P= t 可知,拉力做功的功率相同,故④正确。综上分析,①②③④ 说法都正确。 2.(2023年 江苏泰州姜堰一模,12,★★★)小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,他将两个钩码悬挂在 B 点,在 A 点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆,使其绕 O 点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度h(不计摩擦)( ) A. 在杠杆转