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

一、选择题 第 3 节 机械效率 测试时间:25 分钟 1. 做值日时,晓明将一桶水从一楼提到二楼,此过程中,关于做功的说法正确的是( ) A. 对桶做的功是有用功 B. 对水做的功是有用功 C. 对水做的功是额外功 D. 克服自身重力做的功是有用功 1. 答案 B 晓明将一桶水从一楼提到二楼,目的是提水,对水做的功是有用功,将桶和自身提升做的功是额外功,有用功加上额外功是总功。 2. 亮亮和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为 5kg 的大米,从一楼爬到三楼,爸爸用时较短,则亮亮与爸爸所做的( ) A.有用功相等 B.总功相等 C.总功率相等 D.有用功和总功的比值相等 2. 答案 A 亮亮和爸爸的目的都是把 5kg 的大米从一楼扛到三楼,所做的有用功是对米做的功,因此有用功相等,故 A 说法正确;两人在扛米上楼的时候,克服自身重力所做的功为额外功,即 W 额=G 人h,h 相等,爸爸的体重较大,故爸爸做的额外功多,又因有用功相等,故爸爸做的总功多,但有用功与总功的比值小,因此 B、D 说法错误;爸爸做的总功多,用的时间短, 𝑊 由 P= 𝑡 知,爸爸的总功率较大,C 说法错误。 3. 小聪测量了如图所示的滑轮组的机械效率,他先后进行了两次实验,将钩码分别匀速竖直提升 h1 和 h2 的高度(h1>h2)。对两次实验中一些物理量进行比较,正确的是(其中 s 为绳子自由端通过的距离,H 为动滑轮上升的高度,不计绳重和摩擦)( ) A.s1=s2 B.H1=H2 C.η1=η2 D.𝑊有用1=𝑊有用2 3. 答案 C 由图知,该滑轮组由 3 段绳子承担物重,则绳子自由端通过的距离 s=3h(h 为钩码被提升的高度),动滑轮上升 𝑊有用 𝐺h 总 的高度与钩码上升的高度相等,则 h1=H1,h2=H2,由于 h1>h2,则 H1>H2,s1>s2;因 W 有用=Gh,所以𝑊有用1>𝑊有用2;η= 𝑊 =𝐹𝑠= 𝐺h 𝐺 𝐹 × 𝑛h=3𝐹,G、F 不变,则 η1=η2。故选 C。 4.(多选)如图所示,物体重 150N,挂在杠杆中点,人用 100N 的竖直向上的拉力将物体提高 0.5m,在此过程中,下列说法正确的是( ) A. 人用的拉力所做的功为 100J B. 用杠杆提升物体所做的有用功为 50J C. 额外功为 25J D. 杠杆的机械效率为 75% 4. 答案 ACD 人用 100N 的竖直向上的拉力将物体提高 0.5m 时,由相似三角形可知,拉力作用点沿竖直方向移动的距离:H=2h=2×0.5m=1m,人用的拉力所做的功:W 总=FH=100N×1m=100J,故 A 正确;用杠杆提升物体所做的有用功:W 有 =Gh=150N×0.5m=75J,故 B 错误;因总功等于有用功和额外功之和,所以,额外功:W 额=W 总-W 有=100J-75J=25J,故 C 正确;杠 75J 杆的机械效率:η=100J=75%,故 D 正确。 5. 下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( ) A. 做功多的机器机械效率一定高 B. 功率小的机器做功慢 C. 机械效率高的机器功率一定大 D. 功率大的机器做功时间一定短 5. 答案 B 有用功与总功的比值叫机械效率,故机械效率与做功的多少无直接联系,A 错误;功率反映做功的快慢,功率大则做功快,功率小则做功慢,故 B 正确;机械效率与功率之间没有直接关系,故 C 错误;做功多少不确定的情况下,功率大的机器做功时间不一定短,故 D 错误。 6. 如图所示为用瓶起子开启瓶盖的情景,选项图中关于该瓶起子使用时的杠杆示意图正确的是( ) 6. 答案 D 用瓶起子开启瓶盖时,瓶起子绕其前端与瓶盖接触处转动,故该接触点是瓶起子的支点;瓶起子受到瓶盖向下的阻力,D 选项正确。 二、填空题 7. 如图所示的斜面长 6 米,高 1.5 米,不计摩擦时,沿斜面用 牛的拉力可以把重 800 牛的重物拉上去,但因摩擦力的存在,实际用了 225 牛的拉力,那么重物从斜面底部拉至顶部的过程中,有用功为 ,总功为 ,机械效率为 ,摩擦力为 。 7.答案 200 1200J 1350J 88.9% 25N 𝐺h 800N × 1.5m 解析 若不计摩擦,则 W 有用=W 总,即 Gh=Fs,F= 𝑠 = 6m =200N;若实际拉力 F'=225N,有用功 W 有用 𝑊有用 1200J =Gh=800N×1.5m=1200J,总功 W 总=F's=225N×6m=1350J,机械效率为 η= 𝑊总 =1350J≈88.9%,额外功 W 额=W 总-W 有用=1350J- 𝑊 额 150J 1200J=150J,摩擦力 f= 𝑠 = 6m =25N。 1 8. 如图所示,一根均匀的细木棒 OC,OA=4OC,B 为 OC 的中点。在 C 点施力将挂在 A 点的重为 180N 的物体匀速提升 0.2m,木 棒的机械效率为 90%。这里的木棒是一种简单机械,称为 ,提升该物体做的有用功是 J,木棒重为 N(不计摩擦)。 8. 答案 杠杆 36 10 1 解析 根据图示可知,木棒可以绕 O 点转动,故该木棒是杠杆;有用功:W 有=Gh=180N×0.2m=36J;因为 OA=4OC,B 为 OC 的中 总 𝑊有 𝑊有 点,所以 OB=2OA,故当物体上升 0.2m 时,B 点将上升 h'=0.4m;不计摩擦,由 η=𝑊 36J 36J + 𝐺木 × 0.4m,解得 G 木=10N。 =𝑊有 + 𝑊额 和 W 额=G 木h'可得:90%= 三、实验探究题 9. 如图所示是同学们探究“影响滑轮组机械效率因素”的实验装置,请回答以下问题:(忽略摩擦及绳重) (1) 实验中用到的测量工具除刻度尺外还有什么? (2) 下表记录了实验中的部分数据:请算出第 4 次实验中的机械效率。(只写出计算结果) 次数 钩码重 G 物/N 动滑轮重 G 动/N 机械效率 η 1 2 0.5 80.0% 2 3 0.5 85.7% 3 4 0.5 88.9% 4 4 1.0 (3) 分析 1、2、3 次实验数据,你认为他们可以探究滑轮组机械效率与什么因素的关系?并写出你这样认为的理由。 9. 答案 (1)弹簧测力计 (2)80.0% (3)可以探究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系 理由:由表格可知𝐺物1=2N,𝐺物2=3N,𝐺物3=4N,有𝐺物1<𝐺物2<𝐺物3,η1=80.0%,η2=85.7%,η3=88.9%,有 η1<η2<η3,𝐺动1=𝐺动2 =𝐺动3=0.5N,可知:动滑轮重一定时,滑轮组所提升的物体越重机械效率越高。 𝐺ℎ 解析 (1)测量滑轮组机械效率的原理为 η=𝐹𝑠,所以要测量 G、F、h、s 四个量,测量工具为弹簧测力计和刻度尺。(2)G 总 𝑊有  𝐺物h  𝐺物 4N 物=4N,G 动=1.0N,不计绳重和摩擦,则 η=𝑊 =𝐺 物h + 𝐺 动h=𝐺物 + 𝐺动=4N + 1.0N=80%。 10. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙 3 次实验,实验数据记录如下: 实验次数 钩码所受的 重力 G/N 提升高度 h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离 s/m 机械效率 η 1 2 0.05 1.0 0.15 66.7% 2 4 0.05 1.7 0.15 78.4% 3 6 0.05 2.4 0.15 ① (1) 实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计,使钩码升高。 (2) 表格中编号①处数据应为 。 (3) 分析以上实验数据可以得出结论:同一滑轮组的机械效率主要与 有关。 (4) 若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 10.答案 (1)匀速 (2)83.3% (3)提起物体的重力 (4)不变 总 𝑊 有 𝐺ℎ 6N × 0.05m 解析 (1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计;(2)第 3 次实验中,滑轮组的机械效率:η=𝑊 =𝐹𝑠=2.4N × 0.15m ≈83.3%;(3)实验选用的是同一滑轮组,动滑轮的重力不变;由表中实验数据可知,同一滑轮组提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高,所以同一滑轮组的机械效率主要与提起物体的重力有关;(4)若将此滑轮组换一种绕绳方法,动滑轮的重不 总 𝑊有 𝑊有 𝐺ℎ 𝐺 变,不计摩擦及绳重,由 η=𝑊 四、计算题 =𝑊有 + 𝑊额 =𝐺ℎ + 𝐺 动h=𝐺 + 𝐺动 可知,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率不变。 11. 如图所示,搬运工人用滑轮组提升重 540N 的物体,所用的拉力 F 为 200N,物体以 0.2m/s 的速度匀速上升了 10s,(不计绳重及摩擦)求: (1) 物体上升的高度; (2) 拉力 F 所做的功; (3) 若物重只有 240N,滑轮组的机械效率。 11.答案 (1)2m (2)1200J (3)80% 解析 (1)物体上升的高度 h=vt=0.2m/s×10s=2m; (2)由题图可知,物重由 3 段绳子承担,故绳子自由端移动的距离 s=3h=3×2m=6m,拉力 F 所做的功 W 总 1 1 =Fs=200N×6m=1200J;(3)不计绳重及摩擦,F=3G 总=3(G 物+G 动),G 动=3F-G 物=3×200N-540N=60N,若物重只有 240N,则拉力 1 1 𝑊有' 𝐺ℎ 𝐺 F'=3(G+G 动)=3×(240N+60N)=100N,机械效率 η=𝑊总'=𝐹'·3ℎ=3𝐹'=80%。 12. 用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物,如图所示,已知物重 G=600N,拉力 F=250N,则在重物升高 0.5m 的过程中,所做的有用功、额外功及机械效率为多大?若所提升重物重力为 750N,拉力为多大?此时的机械效率为多大?(不计绳重和摩擦) 12.答案 300J 75J 80% 300N 83.3% 解析 由图可知,n=3,绳子自由端移动的距离 s=nh=3×0.5m=1.5m,有用功𝑊有1=Gh=600N×0.5m=300J,总功𝑊总1 𝑊有1 300J 𝐺 + 𝐺动 =Fs=250N×1.5m=375J,额外功𝑊额1=𝑊总1-𝑊有1=375J-300J=75J,滑轮组的机械效率 η1=𝑊总1=375J=80%;根据 F= 𝑛 可求 𝐺' + 𝐺 动 750N + 150N 得动滑轮重:G 动=nF-G=3×250N-600N=150N,提升 750N 重物时的拉力:F'= 𝑛 = 3 =300N,此时滑轮组的机械效 𝑊有2 𝐺'ℎ 𝐺' 750N 率 η2=𝑊总2=𝐹'𝑠=𝑛𝐹'=3 × 300N≈83.3%。