1、第五节 机械效率 测试时间:35 分钟 一、选择题 1.甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则 ()A.乙吊车做的总功较多 B.乙吊车做的有用功较多 C.甲吊车做的有用功较多 D.甲、乙两吊车做的总功相同 2.小明同学的体重为 500 N,他用重为 10 N 的水桶提着重 100 N 的水登上 5 m 高的教室,在这 一过程中,他做的有用功和额外功分别是()A.500 J 50 J B.500 J 2 550 J C.550 J 2 500 J D.3 000 J 50 J 3.关于功,以下说法错误的是()A.有用功有时候比额外功小 B.把碗从水中捞起时有
2、用功等于克服碗的重力所做的功 C.总功等于有用功与额外功之和 D.用桶把水提起来时额外功等于克服水的重力所做的功 4.下列关于机械效率的说法正确的是()A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越少的机械,机械效率越低 C.做功越慢的机械,机械效率越低 D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高 5.(2017 福建福州闽侯期末)不考虑摩擦及绳重,提升同一重物时,将一定滑轮改为动滑轮使 用,其机械效率将()A.提高 B.降低 C.不变 D.无法判断 6.小王用滑轮组提升重物,下列关于提高机械效率的做法中正确的是()A.把物体提得更高 B.使提升重物的速度更大 C.提升更重的物体 D.增加滑轮个
3、数 7.(2017 重庆中考 B 卷)工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为 300 N 的货物从图示位 置向上缓慢提升一段距离。F1、F2 始终沿竖直方向;图甲中 OB=2OA,图乙中动滑轮重为 60 N,重物上升速度为 0.01 m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是()A.甲、乙两种方式都省一半的力 B.甲方式 F1 由 150 N 逐渐变大 C.乙方式机械效率约为 83.3%D.乙方式 F2 的功率为 3 W 8.工人用如图所示的动滑轮,将重 1 000 N 的物体在 5 s 内匀速竖直提升了 1 m,人对绳自由端 的拉力 F 为 600 N,不计绳重和摩擦。以下结论正确
4、的是()A.有用功为 600 J B.动滑轮的重力为 400 N C.动滑轮的机械效率为 83.3%D.拉力 F 的功率为 120 W 9.(2018 黑龙江哈尔滨中考)如图所示,利用滑轮组将重力为 2 N 的物体,以 0.2 m/s 的速度提 升 0.1 m,拉力 F 为 1.2 N,下列说法正确的是()A.绳自由端移动的速度为 0.6 m/s B.这个滑轮组是费力机械 C.滑轮组的机械效率为 83.3%D.F 所做的有用功为 0.24 J 二、填空题 10.(2018 江苏南京中考)用如图所示的滑轮组将重 85 N 的物体匀速提升 2 m,拉力 F 为 50 N。此过程中有用功为 J,总功
5、为 J,滑轮组机械效率为 。根据已知条 件,以下四个物理量:动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率,还 能求出的有 和 (选填序号)。11.用一个动滑轮把重 80 N 的沙袋从地面提到 6 m 高的脚手架上,所用的力是 50 N,这一过程 所做的有用功是 J,这个动滑轮的机械效率是 。12.(2017 天津中考)利用如图所示的滑轮组,在 5 s 内将重为 360 N 的物体匀速向上提起 2 m,作用在绳端竖直向上的拉力 F 为 150 N,该滑轮组的机械效率是 ,拉力 F 的功率是 W。13.(2018 山东临沂中考)小明用如图所示的动滑轮提起 140 N 的水桶,动滑轮重 20
6、N(不计绳 重和摩擦),小明拉绳子的动力为 N;如果向水桶内再加入 40 N 的水,提起时动滑轮的 机械效率 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。三、实验探究题 14.如图为测量滑轮组机械效率的实验装置,钩码总重为 6 N。(1)实验时要竖直向上拉动弹簧测力计,由图可知拉力大小为 N,若钩码上升的高度为 10 cm,则有用功是 J,滑轮组的机械效率为 。(2)若减少钩码的个数,该滑轮组的机械效率将 。(填“变大”“变小”或“不 变”)(3)当被提起的重物变重时,滑轮组的机械效率将 。(填“变大”“变小”或“不变”)四、计算题 15.(2018 吉林中考)如图所示,用 400 N 的拉力 F,
7、将重为 900 N 的木箱匀速提升 1 m,求:(1)拉力所做的功;(2)该滑轮组的机械效率。16.(2018 内蒙古呼和浩特中考)如图所示,用甲、乙两种滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一 重物,从相同位置开始提升至同一高度处。求:(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力 F1 和 F2 大小之比;(2)若不计绳重及摩擦,重物质量为 400 g,动滑轮质量为 100 g,匀速拉动过程中甲、乙两装置 的机械效率。17.(2017 山东济南槐荫期末)某建筑工人用大小为 300 N 的拉力 F,通过动滑轮将 500 N 的重 物匀速提升 2 m。求:(1)这名建筑工人做的有用功是多少?(2)这名建筑工
8、人做的总功是多少?(3)此动滑轮的机械效率是多少?第五节 机械效率 一、选择题 1.答案 A 根据公式 W 有用=Gh=mgh 可知,甲、乙吊车做的有用功相同,B、C 错误;两辆吊车做 的有用功相同,乙的机械效率较低,所以乙吊车做的总功较多,A 正确,D 错误。故选 A。2.答案 B 有用功为 W 有用=Gh=100 N5 m=500 J;额外功为 W 额=G0h=(500 N+10 N)5 m=2 550 =为 有 J。故选 B。3.答案 D 有用功是指对人们有用的功,额外功是没有用但又不得不做的功。有用功可能大 于、等于甚至小于额外功,A 正确;把碗从水中捞起时,目的是把碗捞起来,所以有用
9、功等于克 服碗的重力所做的功,B 正确;总功等于有用功与额外功之和,C 正确;用桶把水提起来时,额 外功等于克服桶的重力所做的功,D 错误。故选 D。4.答案 D 机械效率是有用功与总功的比值,与省力情况、做功多少、做功快慢均没有关 系,A、B、C 错误;总功相同时,有用功越大,机械效率就越高,D 正确。故选 D。5.答案 B 不考虑摩擦及绳重,提升同一重物时,将一定滑轮改为动滑轮使用,要多克服滑 轮重做额外功,所以机械效率降低。故选 B。6.答案 C 由 有用=可知,把物体提得更高,不会改变滑轮组的机械效率,A 错 总 误;增大重物的提升速度,既不影响有用功,也不影响额外功,因此增大重物的提
10、升速度不影 响机械效率,B 错误;提升更重的物体,在动滑轮、摩擦不变的情况下,即额外功不变的情况下,有用功增加了,所以机械效率就提高了,C 正确;增加滑轮个数,会增加额外功,在有用功一定 的情况下,滑轮组的机械效率会降低,D 错误。故选 C。7.答案 C 由甲图可知,OB=2OA,即动力臂为阻力臂的 2 倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠 杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即 F1=150 N;由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦,则 1 1 F2=(G+G 动)=(300 N+60 N)=120 N,故 A 错误;甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,3 3 动力的方向也是竖直向下的,在提升重物
11、的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力 F1 的 大小不变,故 B 错误;不计绳重和摩擦,则乙方式机械效率 :=有 =300N 83.3%,故 C 正确;乙方式中 F2=120 N,绳子的自 总 有+额+轮 h+轮 300N+60N 由端的速度为 v 绳=0.01 m/s3=0.03 m/s,则乙方式 F2 的功率为:P=F2v 绳=120 N0.03 m/s=3.6 W,故 D 错误。故选 C。有 物 动 物 动 物 率 有用 P=:=8.答案 CW =G h=1 000 N1 m=1 000 J,A 项错误;F=1(G+G ),G =2F-G=2600 N-12 物 h 000 N=2
12、00 N,B 项错误;=1 000J 83.3%,C 项正确;P=600N2m=240 W,D 项错误。600N2m 5s 9.答案 C 由图可知,承担物重的绳子股数 n=2,绳自由端移动的速度 v=2v 物=20.2 m/s=0.4 m/s,故 A 选项错误;由题知拉力 F=1.2 N,G=2 N,因为 FG,所以这个滑轮组是省力机 械,故 B 选项错误;拉力做的有用功 W 有用=Gh=2 N0.1 m=0.2 J,拉力端移动距离 s=2h=20.1 m=0.2 m,拉力做的总功 W 总=Fs=1.2 N0.2 m=0.24 J,滑轮组的机械效 :=100%=0.2J 100%83.3%,故
13、 C 选项正确、D 选项错误。总 二、填空题 0.24J 10.答案 170 20085%有用 170J 解析 W 有用=Gh=85 N2 m=170 J,W 总=Fs=50 N22 m=200 J,=总=200J=85%。动滑轮 上升的高度等于物体上升的高度,故可求;W 额外=W 总-W 有用=200 J-170 J=30 J,即可求;由 于不知道克服摩擦做了多少功,题目中又没有说明不计摩擦,故无法求出动滑轮重,即不可 求;由 总 可知,不知道做功时间,无法求出功率,即不可求。11.答案 480 80%解析 所做的有用功:W 有用=Gh=80 N6 m=480 J,因为沙袋重由 2 段绳子承
14、担,所以绳端移动 的距离:s=2h=26 m=12 m,则拉力所做的总功为:W 总=Fs=50 N12 m=600 J,动滑轮的机械 效率为 有用 总=480J 600J =80%。12.答案 80%180解析=360N2 m =80%150 N32m W=Fs=150 N32 m=900 J 动 P=900J=180 W 5 s 13.答案 80 变大 解析 由图可知,该滑轮为动滑轮,有两段绳子拉着动滑轮,不计绳重和摩擦,则拉绳子的动 力 F=1(G+G)=1(140 N+20 N)=80 N;使用同一动滑轮,在提升高度相同时,所做的额外功不 2 变,增加水的重力,增大了有用功,所以有用功在
15、总功中所占的比例变大,机械效率会变大。三、实验探究题 14.答案 (1)2.40.683.3%(2)变小 (3)变大=解析(1)弹簧测力计的分度值是 0.2 N,所以拉力大小是 2.4 N。由图知,滑轮组由 3 段绳子 承担物重,所以 s=3h=310 cm=30 cm=0.3 m,有用功:W 有用=Gh=6 N0.1 m=0.6 J;总功:W总=Fs=2.4 N0.3 m=0.72 J;该滑轮组的机械效率:有用=0.6J 83.3%。(2)若减少钩码的 总 0.72J 个数,所做的有用功减小,而额外功不变,所以有用功在总功中所占的比例变小,则滑轮组的 机械效率变小。(3)当被提起的重物变重时
16、,该滑轮组所做的有用功就变大,而额外功一定(因 为动滑轮重是不变的),有用功在总功中所占的比例就变大,机械效率就变大。四、计算题 15.答案 (1)1 200 J(2)75%解析(1)由题图可知,滑轮组中承担物重的绳子股数为 3,则拉力所做的功 W 总=Fs=400 N1 m3=1 200 J;(2)滑轮组的机械效率 有用=100%=100%=100%=900N 100%=75%。总 3400N 16.答案 (1)32(2)80%80%物 物 1 3 解析(1)F1=2,F2=3,则 =。2 2 (2)甲=乙=物gh 100%=400g 100%=80%。物gh+动gh 400g+100g 17.答案 (1)1 000 J(2)1 200 J(3)83.3%解析(1)这名建筑工人做的有用功:W 有用=Gh=500 N2 m=1 000 J (2)由题知,使用的是动滑轮,n=2,则拉力端移动距离:s=2h=22 m=4 m 这名建筑工人做的总功:W 总=Fs=300 N4 m=1 200 J=(3)动滑轮的机械效率:有用 总=1 000J 1 200J 83.3%
