春人教版八年级物理下册课后同步练习题卷123机械效率.docx
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春人教版八年级物理下册课后同步练习题卷123机械效率
12.3机械效率
一、选择题
1.下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是( )
A.指甲剪是省力省功的机械
B.定滑轮不省力,但能改变力的方向
C.滑轮组既省力,又省距离,还省功
D.斜面的机械效率可以达到100%
2.(2019湖北宜昌)如图所示的吊车有大小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是( )
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
3.(2019湖南株洲)在测量图甲所示滑轮组机械效率η的实验中,通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验,得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系,图中纵轴表示机械效率的倒数η﹣1,若不计绳重与摩擦,则橫轴可能表示( )
A.GB.G﹣1C.G动D.
4.如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦).下列说法正确的是( )
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C.甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D.甲、乙两滑轮
组中绳子自由端移动的距离相等
5.(2019内蒙古巴彦淖尔市)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N.下列说法正确的是( )
A.物体A受到的摩擦力为10N
B.拉力F的功率为1.5W
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动
6.建筑工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍.在此过程中下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了6m
B.物体受到的拉力为750N
C.拉力F的功率为750W
D.滑轮组的机械效率为80%
二、填空题
7.(2019湖南娄底)既可以省力,又可以改变用力方向的滑轮是____(选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”);利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功,其中额外功是____J。
8.(2019江苏南京)建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重4.2×103N的物体时,物体5s内上升了6m,此过程中有用功为 J,钢丝绳移动的速度为 m/s;若滑轮组的机械效率为70%,则额外功为 J,拉力F为 N,其功率为 W。
9.(2019四川达州)救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时,
小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。
已知小车A的质量为1t,斜面高为2m,斜面长为5m(不计车长、钢
绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g=10Nkg)在小车A由水平路面被拖上救
援车的过程中,钢绳所做的有用功为 J,整个装置的机械效率为 ,小车A与斜面间的摩擦
力大小为 N.
10.往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图所示,工人用3m长的斜面,把120kg的重物提高1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 ,若实际用力为500N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 .(g取10N/kg).
11.如图,在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。
沿斜面向上的拉力为2N,斜面长4m,高1m。
则拉力做的有用功为 J,斜面的机械效率为 。
三、实验探究题
12.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组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组实验,实验数据记录如下
(1)在实验操作中应该使钩码(选填“快速”或“缓慢”)上升;
(2)进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为(保留三位有效数字);
(3)进行第3次测量时,弹簧测力计示数为
N,滑轮组做的有用功是J;
(4)分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:
滑轮组的机械效率与有关.
四、计算题
13.(2019•德州)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m,此过程中拉力F的功率为120W。
求:
(1)提升装置所做的有用功;
(2)拉力F做的功;(3)该滑轮组的机械效率。
14.(2019四川南充)如图,杠杆在水平位置平衡,物体M1重为500N,OA:
OB=2:
3,每个滑轮重为20N,滑轮组的机械效率为80%,在拉力F的作用下,物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。
(杠杆与绳的自重、摩擦均不计)
求:
(1)物体M2的重力;
(2)拉力F的功率;
(3)物体M1对水平面的压力。
15.如图所示,已知斜面长5m,高3m,绳端拉力为50N。
利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。
在此过程中:
(1)物体沿斜面向上运动的速度为多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
(3)拉力的功和功率各是多少?
(4)拉力的机械效率是多少?
16.利用如图所示的滑轮组,用F=1000N的力
拉绳子自由端,货物A以0.1m/s的速度匀速直线运动l0s,整个过程中,滑轮组的机械效率为75%.求:
(1)货物A在10s内移动的距离:
(2)这个过程中拉力F的功率:
(3)水平地面对货物A的摩擦力大小.
17.(2019山东泰安)如图所示,人的重力为850N,双脚与地面接触面积为250cm2,用滑轮组拉着重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。
人对绳子竖直向下的拉力为100N,求:
(1)物体上升的高度;
(2)滑轮组的机械效率;(3)人对地面的压强。
18.(2019四川巴中)利用如图所示的滑轮组,将一边长为0.2m,密度为2.5×103kg/m3的正方体石块,匀速从水中提起,已知动滑轮重力为40N,(不计纯重、摩擦和水的阻力)。
求:
(1)物体浸没在水中时所受到的浮力大小;
(2)物体浸没在水中匀速上升时,动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小;
(3)物体完全离开水面后,继续匀速向上提升,此时滑轮组的机械效率大小。
(计算结果保留一位小数)
19.(2019贵州黔东南)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图,每个滑轮重为100N,均匀实心金属块的密度为8×103kg/m3,金属块的质量为80kg。
绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计,金属块一直匀速上升。
(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时,求此时金属块所受到的浮力;
(2)在金属块未露出水面时,求人的拉力F;
(3)金属块在水中匀速上升2m,且金属块未露出水面时,求人的拉力所做的功。
20.(2019四川达州)如图所示,工人准备用一根最多能承受400N力的绳子(若超过绳子将断裂)绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B.完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。
已知动滑轮的质量为20kg(绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计,连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂,g=10N/kg)。
求:
(1)物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时,物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少。
(2)在物体A浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组的机械效率为75%,物体A的密度是多少。
(3)若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时,物体B最多露出多少体积时绳子将断裂。
参考答案
一、选择题
1.下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是( )
A.指甲剪是省力省功的机械
B.定滑轮不省力,但能改变力的方向
C.滑轮组既省力,又省距离,还省功
D.斜面的机械效率可以达到100%
【答案】B.
【解析】
(1)根据指甲剪的结构和功的原理分析;
(2)定滑轮的实质是等臂杠杆;
(3)根据滑轮组的特点可做出判断;
(4)机械效率永远小于1.
A.指甲剪由三条杠杆组成,其中既有省力杠杆也有费力杠杆,但其最终可以达到省力的目的,所以为省力机械,但使用任何机械都不省功,故A错误;
B.定滑轮的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变力的方向,故B正确;
C.滑轮组可以省力,但费距离,且不可能省功,故C错误;
D.使用任何机械都要做额外功,所以机械效率不可能达到100%,故D错误.
2.(2019湖北宜昌)如图所示的吊车有大小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是( )
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
【答案】A
【解析】在物理学中,我们把有用功与总功的比值称为机械效率,即机械效率的高低与有用功的大小、总
功的大小或额外功的大小有关;故利用控制变量的方法分析判断即可。
(1)使用小吊钩吊起相同货物时,小吊钩(小动滑轮)的重力小,做的额外功少,在有用功一定的情况下,总功小,其机械效率高,故A正确;
(2)由机械效率公式η可知,机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关,故BD错误;
(3)每次吊起的货物越少,有用功越少,有用功在总功中所占比例越小,所以机械效率越低,故C错误。
3.(2019湖南株洲)在测量图甲所示滑轮组机械效率η的实验中,通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验,得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系,图中纵轴表示机械效率的倒数η﹣1,若不计绳重与摩擦,则橫轴可能表示( )
A.GB.G﹣1C.G动D.
【答案】BC
【解析】由图可知,物体由3段绳子承担,
此滑轮组的机械效率η=
=
=
=
=1+
则η﹣1=1+
=1+(G﹣1×G动),
已知图中纵轴表示机械效率的倒数η﹣1,由此可知,若不计纯重与摩擦,则橫轴可能表示G﹣1或G动
4.如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦).下列说法正确的是( )
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C.甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D.甲、乙两滑轮
组中绳子自由端移动的距离相等
【答案】B.
【解析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系.
A.不计绳重及摩擦,因为拉力F=
(G物+G动),n1=2,n2=3,
所以绳端的拉力:
F1=
(G物+G动),F2=
(G物+G动),所以F1>F2,故A错误;
B.因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G动h,W有用=G物h,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则总功相同;因为η=
,所以两滑轮组的机械效率相同,故B正确;
C.使用动滑轮能够省力,动滑轮为省力杠杆,故C错误;
D.因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度h相同,所以s1=2h,s2=3h,则s1≠s2,故D错误。
5.(2019内蒙古巴彦淖尔市)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N.下列说法正确的是( )
A.物体A受到的摩擦力为10N
B.拉力F的功率为1.5W
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动
【答案】C
【解析】A.物体B静止在地面上,所以受力平衡;水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力,所以两个摩擦力之和为12N,即fAB+4N=12N,则fAB=8N;根据相互作用力的知识可知,物体A受到的摩擦力为f=fAB=8N;故A错误;
B.由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,
则拉力做功的功率:
P=
=
=Fv=5N×0.2m/s=1W;故B错误;
C.滑轮组的机械效率:
η=
×100%=
=80%,故C正确;
D.若拉力F增大到15N时,A在运动过程中,A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则A和B之间的摩擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静止,不会向左运动,故D错误。
6.建筑工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍.在此过程中下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了6m
B.物体受到的拉力为750N
C.拉力F的功率为750W
D.滑轮组的机械效率为80%
【答案】D.
【解析】
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=nsA求出绳子自由端沿水平方向移动;
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力;
(3)根据W=Fs求出拉力F做的功,根据P=
求出拉力F的功率;
(4)根据W有=FAsA求出拉力做的有用功,根据η=
×100%求出滑轮组的机械效率.
二、填空题
7.(2019湖南娄底)既可以省力,又可以改变用力方向的滑轮是____(选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”);利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功,其中额外功是____J。
【答案】滑轮组;10。
【解析】
(1)使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向;使用动滑轮可以省力,但不可以改变力的方向;用定滑轮和动滑轮组成滑轮组,既可以省力,又可以改变力的方向;
(2)由题知,使用杠杆做的总功W总=100J,η=90%,
可得做的有用功:
W有用=W总×90%=100J×90%=90J,
则利用杠杆做的额外功:
W额=W总-W有用=100J-90J=10J。
8.(2019江苏南京)建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重4.2×103N的物体时,物体5s内上升了6m,此过程中有用功为 J,钢丝绳移动的速度为 m/s;若滑轮组的机械效率为70%,则额外功为 J,拉力F为 N,其功率为 W。
【答案】2.52×104;3.6;1.08×104;2000;7.2×103。
【解析】根据有用功等于物重与物体升高的高度的积;根据速度公式可求物体上升的速度,由v绳=nv物可求钢丝绳移动的速度,根据η=
可求总功,额外功等于总功减去有用功,再根据W=Fs=Fnh可求拉力;根据P=Fv可求功率。
有用功:
W有用=Gh=4.2×103N×6m=2.52×104J;
由图可知,n=3,钢丝绳移动的速度:
v绳=nv物=n×
=3×
=3.6m/s;
由η=
可的总功,
W总=
,
额外功:
W额=W总﹣W有用=
﹣W有用=W有用(
﹣1)=2.52×104J×(
﹣1)=1.08×104J;
总功:
W总=Fs,
拉力:
F=
=
=
=
=2000N;
拉力的功率:
P=Fv=2000N×3.6m/s=7.2×103W。
9.(2019四川达州)救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时,
小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。
已知小车A的质量为1t,斜面高为2m,斜面长为5m(不计车长、钢
绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g=10Nkg)在小车A由水平路面被拖上救
援车的过程中,钢绳所做的有用功为 J,整个装置的机械效率为 ,小车A与斜面间的摩擦
力大小为 N.
【答案】2×104;80%;1×103。
【解析】
(1)小车质量m=1t=1000kg,
其重力G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N,
钢绳做的有用功:
W有用=Gh=1×104N×2m=2×104J,
(2)不计车长、拉力端移动距离s=2L=2×5m=10m,
拉力做的总功:
W总=Fs=2.5×103N×10m=2.5×104J,
整个装置的机械效率:
η=
=
×100%=80%;
(3)不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功,
W额=W总﹣W有用=2.5×104J﹣2×104J=5×103J,
由W额=fL可得摩擦力:
f=
=
=1×103N。
10.往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图所示,工人用3m长的斜面,把120kg的重物提高1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 ,若实际用力为500N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 .(g取10N/kg).
【答案】
(1)人做有用功为1200J;
(2)斜面的机械效率为80%;(3)摩擦力为100N.
【解析】
(1)人做的有用功是将物体沿斜面推上小车,即将物体升高了h,故有用功为人克服重力做功,利用功的原理由W=mgh=Fs,可求得施加的推力;
(2)利用已求得的有用功和总功,由机械效率公式可求得斜面的机械效率;
(3)人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功,则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力.
解析:
(1)人做的有用功等于用斜面所做的功:
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J;Fs=mgh=1200J,
解得:
F=
=400N;
(2)人所做的总功:
W总=Fs=500N×3m=1500J;
斜面的机械效率:
η=
×100%=
×100%=80%;
(3)W总=W有+W额即:
Fs=Gh+fs
所以f=
=
=100N;
11.如图,在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。
沿斜面向上的拉力为2N,斜面长4m,高1m。
则拉力做的有用功为 J,斜面的机械效率为 。
【答案】5;62.5%。
【解析】知道物体重力和斜面高,利用W=Gh求拉力做的有用功;知道拉力和斜面长,利用W=Fs求拉力F对物体做的总功,斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
(1)拉力做的有用功:
W有用=Gh=5N×1m=5J;
(2)拉力F对物体做的总功:
W总=Fs=2N×4m=8J,
斜面的机械效率:
η=W有用/W总=5J/8J×100%=62.5%。
三、实验探究题
12.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组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组实验,实验数据记录如下
(1)在实验操作中应该使钩码(选填“快速”或“缓慢”)上升;
(2)进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为(保留三位有效数字);
(3)进行第3次测量时,弹簧测力计示数为
N,滑轮组做的有用功是J;
(4)分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:
滑轮组的机械效率与有关.
【答案】
(1)缓慢;
(2)78.4%;(3)2.4;0.3.(4)物重(或钩码重)
【解析】
(1)在实验中要向上缓慢、匀速拉动测力计;
(2)掌握机械效率的定义式η=W有用/W总,很容易结合表格数据求解机械效率;
(3)根据W有用=Gh计算有用功;根据η=W有用/W总=Gh/Fs计算弹簧测力计的示数.
(4)在分析数据时,要注意机械效率的变化是由哪个
物理量的变化引起的,从而得出结论.从实验数据看,钩码上升的高度无规律的变化,所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的.钩码重不断增大,机械效率不断提高.所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率.
四、计算题
13.(2019•德州)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m,此过程中拉力F的功率为120W。
求:
(1)提升装置所做的有用功;
(2)拉力F做的功;(3)该滑轮组的机械效率。
【答案】
(1)提升装置所做的有用功是900J;
(2)拉力F做的功是1200J;
(3)该滑轮组的机械效率是75%。
【解析】
(1)提升装置所做的有用功:
W有用=Gh=450N×2m=900J;
(2)根据P=W/t可得拉力F做的功:
W总=Pt=120W×10s=1200J;
(3)滑轮组的机械效率:
η=W有用/W总×100%=75%。
14.(2019四川南充)如图,杠杆在水平位置平衡,物体M1重为500N,OA:
OB=2:
3,每个滑轮重为20N,滑轮组的机械效率为80%,在拉力F的作用下,物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。
(杠杆与绳的自重、摩擦均不计)
求:
(1)物体M2的重力;
(2)拉力F的功率;
(3)物体M1对水平面的压力。
【答案】
(1)物体M2的重力为80N;
(2)拉力F的功率为50W;
(3)物体M1对水平面的压力为245N。
【解析】
(1)因杠杆与绳的自重、摩擦均不计,故克服动滑轮重力做的功为额外功,
则滑轮组的机械效率:
η=80%,
解得物体M2的重力:
G=80N;
(2)由图知,绳子的有效段数为2,绳的自重、摩擦均不计,则作用在绳子自由端的拉力:
F=50N;
物体M2以0.5m/s速度匀速上升了h,绳子自由端移动的距离为:
s=2h,
由v可得绳子自由端的速度为:
v绳=2v=2×0.5m/s=1m/s;
拉力F的功率:
P=Fv绳=50N×1m/s=50W;
(3)由力的平衡条件可得,B端对定滑轮向上的拉力:
F′B=3F+G定=3×50N+20N=170N,
根据力的作用是相互的,则定滑轮对杠杆B端的拉力为:
FB=F′B=170N,
根据杠杆的平衡条件可得:
FA×OA=FB×OB,
故绳子对杠杆A端的拉力为:
FA=255N,
力的作用是相互的,则绳子对M1向上的拉力为FA′=FA=255N,
根据力的平衡,地面对M1的支持力:
F支=G1﹣FA′=500N﹣255N=245N;
由力的相互性可知,物体M1对水平面的压力:
F压=F支=245N。
15.如图所示,已知斜面长5m,高3m,绳端拉力为50N。
利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。
在此过程中:
(1)物体沿斜面向上运动的速度为多少?
(2)绳端移动的距离是多少?
(3)拉力的功和功率各是多少?
(4)拉力的机械效率是多少?
【答案】见解析。
【解析】
(1)v物=
=
=1m/s;
(2)s绳=2s物=2×5m=10m;
(3)W总=Fs绳=50N×10m=500J;P总=
=
=100W;
(4)W有用=Gh=100N×3m=300J;η=
=
=60%。
16.利用如图所示的滑轮组,用F=1000N的力
拉绳子自由端,货物A以0.1m/s的速度匀速直线运动l0s,整个过程中,滑轮组的机械效率为75%.求:
(1)货物A在10s内移动的距离:
(2)这个过程
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- 春人教版八 年级 物理 下册 课后 同步 练习题 123 机械效率