蘇科版九年級上冊《11.5機械效率》2023年同步練習卷（含解析）

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一、選擇題

1．小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，他將兩個鉤碼懸掛在B點，在A點用彈簧測力計保持豎直方向拉動杠桿，使其繞O點緩慢轉(zhuǎn)動，帶動鉤碼上升一定的高度h（不計摩擦）（）

A．在杠桿轉(zhuǎn)動過程中，彈簧測力計的示數(shù)會變小

B．僅將拉力的作用點從A點移到C點，杠桿的機械效率不變

C．僅增加鉤碼的個數(shù)，拉力所做的額外功增大

D．僅將鉤碼的懸掛點從B點移到C點，拉力做的總功變大

2．如圖所示，工人利用滑輪組先后豎直向上勻速提升物體A和物體B。當提升物體A時，滑輪組的機械效率為75%，工人對地面的壓力為F1；當提升物體B時，工人對地面的壓力為F2。已知工人的質(zhì)量為65kg，物體A的質(zhì)量為90kg，物體B的質(zhì)量為50kg。不計繩重和摩擦。則下列選項正確的是（）

A．壓力F1為60N

B．F1與F2之比為1：5

C．動滑輪質(zhì)量為200kg

D．提升B時，滑輪組的機械效率為70%

3．曉敏在觀看雜技表演，有一項跳板節(jié)目引起了她的注意，如圖所示，兩名質(zhì)量為60kg的男演員同時從5m高處自由下落到跳板的一端，站立于跳板另一端的一名質(zhì)量為40kg的女演員被向上彈起6m高。曉敏利用所學的知識粗略地計算出跳板的機械效率為（）

A．90%B．80%C．60%D．40%

4．建筑工人小明要把建筑材料運送到樓上，他使用了如圖所示的裝置進行提升，第一次小明將質(zhì)量為m的建筑材料放在吊籃中，在拉力為F的作用下勻速送到樓上；為了加快工程進度，第二次小明在吊籃中增加了Δm的建筑材料在繩端施加一定拉力使其勻速送到樓上；那么小明第二次提升建筑材料時滑輪組的機械效率為（不計吊籃質(zhì)量、繩重及摩擦）（）

A．η＝×100%

B．η＝×100%

C．η＝×100%

D．η＝×100%

5．小李同學利用如圖所示的滑輪組勻速提升重物，第一次提升的重物A的重力為GA，加在繩子自由端的拉力為F1，重物上升的速度為v1，運動時間為t1，第二次提升的重物B的重力為GB，加在繩子自由端的拉力為F2，重物上升的速度為v2，運動時間為t2，已知F1：GA＝5：8，GB：GA＝3：2，v1：v2＝2：1，t1：t2＝2：3，動滑輪的重力不能忽略，不計繩重與摩擦的影響，下列對兩個過程的分析中，錯誤的是（）

A．拉力之比為F1：F2＝5：7

B．拉力的功率之比為P1：P2＝10：7

C．機械效率之比為η1：η2＝7：8

D．額外功之比為W1：W2＝4：3

二、多選題

（多選）6．一位建筑工人要把建筑材料運送到樓上，他使用了如圖所示的裝置進行升降，已知吊籃的質(zhì)量為m1，建筑材料的質(zhì)量為m2，人對繩子的拉力為F，吊籃在拉力的作用下勻速上升了h，不計繩重和輪與軸的摩擦。下列表述正確的是（）

A．有用功為m2gh，滑輪組的機械效率為

B．有用功為m2gh，動滑輪重為2F﹣（m1+m2）g

C．有用功為（m1+m2）g，滑輪組的機械效率為

D．額外功為（2F﹣m2g）h，繩子移動的距離為2h

三、填空題

7．在建筑工地上，小明同學利用如圖所示的裝置，用35N的拉力使重為400N的物體A沿著水平地面勻速運動。A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，不計繩重及滑輪組的摩擦，則動滑輪所受重力N；若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運動，則該裝置的機械效率將（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

8．如圖所示，質(zhì)量分布均勻的長方體薄磚，ab＜bc平放在水平地面上，甲圖用豎直向上的力F1作用于ab的中點，乙圖用豎直向上的力F2作用于bc的中點，都使它們在豎直方向上慢慢向上移動，磚的著地端沒有離開地面，兩次都使重心升高了h，此時兩塊薄磚都變成了斜面，則：

（1）在上述過程中，F(xiàn)1F2；

（2）F1所做的功F2所做的功：第一次克服重力所做的功第二次重力所做的功；

（3）若將同一小車分別沿甲、乙兩個薄磚斜面的底端勻速拉到頂端，兩次機械效率η1η2（以上都選填“＜”、“＞”或“＝”）。

9．工人用滑輪組勻速提升重為240N的物體，如圖所示，所用的拉力為150N，在4s內(nèi)物體被提高2m．在此過程中，工人做功的功率為W，滑輪組的機械效率為。

10．體重為700N的小明站在地面上用圖所示的滑輪組提起物體A，當物體A勻速豎直上升時，小明對地面的壓強為p1，滑輪組的機械效率為η1；在物體A的下方再加掛一個質(zhì)量為60kg的物體B后（圖中未畫出），小明繼續(xù)通過繩子使物體A和B一起勻速豎直上升，此時他對地面的壓強為p2，滑輪組的機械效率為η2．若滑輪組的摩擦及繩重均可忽略不計，且p1：p2＝3：1，η1：η2＝9：10，則滑輪組的機械效率η1＝%．（取g＝10N/kg）

四、實驗探究題

11．小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，每個鉤碼的質(zhì)量為m，O為支點。

（1）他將2只鉤碼懸掛在B點，在A點豎直向上拉動彈簧測力計，拉力為F1，測得A、B兩點上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機械效率為η＝（用已知或測量物理量的符號表示）。

（2）他將2只鉤碼懸掛在C點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使C點上升高度為h2，則彈簧測力計的示數(shù)將（大于/等于/小于）F1，此次彈簧測力計做的功將（大于/等于/小于）第一次做的功，杠桿的機械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

（3）他將3只鉤碼懸掛在C點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使C點上升高度仍為h2，則第3次杠桿的機械效率與前兩次相比（最大/最小/三次相等）。

五、解答題

12．如圖所示，物重G為2000N，斜面長5m，高3m，斜面和滑輪組裝置的總機械效率為80%，若將重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上來，求：

（1）所需拉力F是多少？

（2）機械的總功率是多少？

13．圖25是液壓汽車起重機從水中打撈重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機，D是油缸，E是柱塞。作用在動滑輪上共三股鋼絲繩，卷揚機轉(zhuǎn)動使鋼絲繩帶動動滑輪上升提取重物，被打撈的重物體積V＝0.5m3．若在本次打撈前起重機對地面的壓強p0＝2.0×107Pa，當物體在水中勻速上升時起重機對地面的壓強p1＝2.375×107Pa，物體完全出水后起重機對地面的壓強p2＝2.5×107Pa．假設(shè)起重時柱塞沿豎直方向，物體出水前、后柱塞對吊臂的支撐力分別為N1和N2，N1與N2之比為19：24．重物出水后上升的速度v＝0.45m/s．吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計。（g取10N/kg）求：

（1）被打撈物體的重力；

（2）被打撈的物體浸沒在水中上升時，滑輪組AB的機械效率。

14．2023年10月5日考古學家在黃海海域發(fā)現(xiàn)甲午海戰(zhàn)沉船“致遠艦”的消息轟動了整個考古界，隨著水下考古工作的進行，一些重要文物近日陸續(xù)出水重見天日，關(guān)于這艘在海水中沉睡了120余年的戰(zhàn)艦是如何被打撈起的謎題也逐步解開?，F(xiàn)某課外活動小組，照此設(shè)計了如圖所示的簡單機械，模擬打撈沉船，實驗中用實心立方體A代替沉船，已知A的體積為0.1m3，質(zhì)量為280kg（設(shè)整個過程A均為勻速直線運動狀態(tài)，忽略鋼纜繩重及滑輪摩擦，不考慮風浪，水流等因素的影響）

（1）A完全浸沒在水中時受到的浮力是多大？（ρ水＝1.0×103kg/m3）

（2）若A完全浸沒在水中時，滑輪組的機械效率為60%，那么A完全打撈出水面后，岸上鋼繩的拉力F為多大？

（3）若A完全打撈出水面后，以0.1m/s的速度被勻速提升，求岸上鋼繩拉力F的功率。

15．如圖所示，一根長10m粗細不均勻的金屬路燈桿，放在水平地面上。工人豎直向下用力F1拉甲滑輪組的繩端，使路燈桿的A端恰好離開地面時，人對地面的壓力為N1，勻速略微向上提起路燈桿的過程中，滑輪組的機械效率保持不變?yōu)棣?；當該工人豎直向下用力F2拉乙滑輪組的繩端，使路燈桿的B端恰好離開地面時，人對地面的壓力為N2，勻速略微向上提起路燈桿的過程中，滑輪組的機械效率保持不變?yōu)棣?；N1：N2＝4：5，F(xiàn)1：F2＝9：5，η1：η2＝10：9．每個動滑輪重均為50N，滑輪組的繩重、繩的伸長和輪軸間摩擦可以忽略，g＝10N/kg。

求：（1）工人重G人。

（2）路燈桿重G桿。

（3）起重機將路燈桿保持水平狀態(tài)吊起時，鋼纜應系在何處？

六、計算題

16．在些建筑工地、港口常見到各種大型起重機，如圖所示是一種起重機的簡圖，如圖所示是起重機的結(jié)構(gòu)示意圖。用它把質(zhì)量為4×103kg、底面積為1m2的貨箱G勻速提起。問：

（1）當貨物靜止于水平地面時，它對地面的壓強是多少？

（2）吊起貨物時，為使起重機不翻倒，其右邊至少要配一個質(zhì)量為多大的物體？（已知OA＝10m，OB＝5m，設(shè)起重機所受重力的作用線恰好通過O點）

（3）起重機功率為30kW，若起重機的機械效率為80%，則貨箱G沿豎直方向勻速提高15m，需要多少時間？

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參考答案與試題解析

一、選擇題

1．【解答】解：A、若彈簧測力計拉力方向一直豎直向上拉動，阻力不變，動力臂減小，阻力臂變小，如下圖所示：

△OBB′∽△OAA′，所以＝，所以動力臂與阻力臂的比值不變，

因為阻力不變，根據(jù)杠桿的平衡條件知，彈簧測力計的示數(shù)應該不變，故A錯誤；

B、僅將拉力的作用點從A點移到C點，由于將相同的鉤碼提升相同的高度，有用功不變，額外功也不變，杠桿的機械效率不變，故B正確；

C、克服杠桿重力做的功為額外功，僅增加鉤碼的個數(shù)，杠桿重力和杠桿上升的高度不變，拉力所做的額外功不變，故C錯誤；

D、鉤碼的懸掛點在B點時，由杠桿的平衡條件得F1OA＝GOB；懸掛點移至C點時，由杠桿的平衡條件得F2OA＝GOC；從圖中可以看出，由OB到OC力臂變大，所以彈簧測力計的示數(shù)變大，有用功不變，但杠桿提升的高度減小，額外功減小，又因為總功等于額外功與有用功之和，因此此次彈簧測力計做的功將小于第一次做的功，即僅將鉤碼的懸掛點從B點移到C點，拉力做的總功變小，故D錯誤。

故選：B。

2．【解答】解：人的重力G人＝m人g＝65kg×10N/kg＝650N，

物體A的重力GA＝mAg＝90kg×10N/kg＝900N，

物體B的重力GB＝mBg＝50kg×10N/kg＝500N；

由圖知，n＝2，拉力端移動距離s＝2h。

（1）當提升物體A時，滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，

此時工人施加的拉力：

F拉1＝＝＝600N，

不計繩重和摩擦，拉力F拉＝（G+G動），則動滑輪重：

G動＝2F拉1﹣GA＝2×600N﹣900N＝300N，

動滑輪的質(zhì)量：

m動＝＝＝30kg，故C錯誤；

工人對地面的壓力：

F1＝G人﹣F拉1＝650N﹣600N＝50N，故A錯誤；

不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率η＝＝＝，

提升物體B時，滑輪組的機械效率：

η2＝＝×100%＝62.5%，故D錯誤；

不計繩重和摩擦，拉力F拉2＝（GB+G動）＝×（500N+300N）＝400N，

此時工人對地面的壓力：

F2＝G人﹣F拉2＝650N﹣400N＝250N，

F1：F2＝50N：250N＝1：5，故B正確。

故選：B。

3．【解答】解：兩名男演員做的總功：

W總＝2G1h1＝2m1gh1＝2×60kg×9.8N/kg×5m＝5880J，

對女演員做的有用功：

W有＝G2h2＝m2gh2＝40kg×9.8N/kg×6m＝2352J，

跳板的機械效率為：

η＝×100%＝×100%＝40%。

故選：D。

4．【解答】解：

由圖可知n＝2，不計吊籃質(zhì)量、繩重及摩擦，

由F＝（G+G動）可得，動滑輪的重：

G動＝2F﹣G＝2F﹣mg；

第二次建筑材料增加的重力：ΔG＝Δmg，

則第二次建筑材料的重力為：G′＝mg+Δmg，

小明第二次提升建筑材料時滑輪組的機械效率：

η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

5．【解答】解：已知F1：GA＝5：8，GB：GA＝3：2，

假設(shè)GA＝8，則GB＝12，F(xiàn)1＝5，

A、由圖可知n＝2，不計繩重與摩擦的影響，拉力F1＝（GA+G動），

則動滑輪重：G動＝2F1﹣GA＝2×5﹣8＝2，

拉力F2＝（GB+G動）＝（12+2）＝7，

所以F1：F2＝5：7，故A正確，不符合題意；

B、拉力端移動的速度之比等于物體升高速度之比，

因為P＝＝＝Fv，所以拉力的功率之比：

P1：P2＝F1v1：F2v2＝（5×2）：（7×1）＝10：7，故B正確，不符合題意；

C、不計繩重與摩擦的影響，滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，

則η1：η2＝：＝：＝14：15，故C錯誤，符合題意；

D、不計繩重與摩擦的影響，額外功W額＝G動h，

h1：h2＝v1t1：v2t2＝2×2：1×3＝4：3

額外功W1：W2＝G動h1：G動h2＝h1：h2＝4：3，故D正確，不符合題意。

故選：C。

二、多選題

6．【解答】解：由圖知：作用在動滑輪上的繩子有2段，繩子拉下的長度是2h，

①有用功為W有用＝Gh＝m2gh；

②總功為W總＝Fs＝F2h＝2Fh；

③機械效率為η＝＝＝；

④額外功為W額＝W總﹣W有用＝2Fh﹣m2gh＝（2F﹣m2g）h；

⑤對吊籃做的功為W1＝G1h＝m1gh

對動滑輪做的功為W動滑輪＝W額﹣W1＝（2F﹣m2g）h﹣m1gh＝（2F﹣m2g﹣m1g）h

動滑輪的重力為G動滑輪＝＝＝2F﹣（m1+m2）g。

故選：BD。

三、填空題

7．【解答】解：

（1）因為物體A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，

所以物體受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×400N＝80N；

因物體A勻速運動，繩子對物體的拉力和物體受到的摩擦力是一對平衡力，

所以滑輪組對物體的拉力F拉＝f＝80N，

由圖知n＝3，不計繩重與摩擦，由F＝（G動+F拉）可得動滑輪受到的重力：

G動＝nF﹣F拉＝3×35N﹣80N＝25N；

（2）滑輪組的機械效率：η＝＝，

使用此滑輪組水平拉動物體時，克服物體與地面間摩擦力做的功為有用功；

若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運動，因物體對地面的壓力增大，則摩擦力增大，克服物體與地面間摩擦力做的有用功增大，在額外功不變的情況下，有用功在總功中所占的比例增大，則機械效率將增大。

故答案為：25；增大。

8．【解答】解：

（1）第一次以與地面接觸的下邊為支點轉(zhuǎn)動，F(xiàn)1克服重力才能將磚抬起，即F1×cb＝mg×cb；F1＝mg；

第二次同理有：F2×ab＝mg×ab，F(xiàn)2＝mg，所以F1＝F2；

（2）兩次都使重心升高了h，拉力把物體提起，拉力所做的功是克服物體的重力所做的功，根據(jù)W＝Gh可知，克服重力做功相同，拉力做功相也同；

（3）由題意可知，磚的重心上升的高度是相同的，則甲與水平面的傾角要小于乙與水平面的傾角；

若將同一小車分別沿甲、乙兩個薄磚斜面的底端勻速拉到頂端，傾角越小，機械效率越小，所以甲的機械效率小于乙的機械效率，即η1＜η2。

故答案為：（1）＝；（2）＝；＝；（3）＜。

9．【解答】解：（1）由圖可知：n＝2，繩子自由端移動距離S＝2h＝2×2m＝4m，

拉力做的功為：W總＝Fs＝150N×4m＝600J；

做功時間t＝4s，

人的功率：P＝＝＝150W；

（2），

由η＝＝＝＝得，

滑輪組的機械效率η＝×100%＝×100%＝80%。

故答案為：150；80%。

10．【解答】人站在地面上靜止，拉動物體時，受到三個力：重力G人、繩子拉力F1、地面支持力N1，由同一直線力的平衡，G人＝F1+N1，小陽對地面的壓力：

N1＝G人﹣F1，

小陽對地面的壓強：p1＝，η1＝＝；

同理，人站在地面上靜止，拉動水面上的物體時，受到三個力：重力G人、繩子拉力F2、地面支持力N2，如圖

小陽對地面的壓力：N2＝G人﹣F2，

小陽對地面的壓強：p2＝，η2＝，∵η1：η2＝9：10，p1：p2＝3：1，

∴＝9：10…①

（G人﹣F1）：（G人﹣F2）＝3：1…②，又G人＝700N，GB＝60kg×10N/kg＝600N。

解得：η1＝75%

故答案為：75。

四、實驗探究題

11．【解答】解：（1）在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，有用功為W有＝Gh1＝2mgh2，總功W總＝Fh1，則機械效率的表達式η＝×100%＝×100%＝×100%。

（2）鉤碼的懸掛點在B點時，由杠桿的平衡條件得F1OA＝GOB；懸掛點移至C點時，由杠桿的平衡條件得F2OA＝GOC；從圖中可以看出，由OB到OC力臂變大，所以彈簧測力計的示數(shù)變大；

兩次鉤碼上升高度都為h2，有用功不變，但第二次杠桿提升的高度減小，額外功減小，又因為總功等于額外功與有用功之和，所以此次彈簧測力計做的功將小于第一次做的功。

（3）因為第1與第2的有用功相等，并且第2的額外功小，因為機械效率等于有用功與總功的比值，因此第1的機械效率小于第2的機械效率；根據(jù)η＝×100%知機械效率變大。

將3只鉤碼懸掛在C點時，物體升高的高度不變，物重增加，由W有＝Gh2可得，有用功變大，但杠桿提升的高度與第2相同，額外功與第2相同，又因為機械效率等于有用功與總功的比值，因此第3的機械效率大于第2的機械效率。

綜上所述，第3的機械效率最大。

故答案為：（1）勻速；×100%；（2）大于；小于；變大；（3）最大。

五、解答題

12．【解答】解：（1）由題意可知斜面和滑輪組都是為了將物體的位置提高，所以有用功：

W有用＝Gh＝2000N×3m＝6000J

總功：

＝；

總功即拉力做的功等于拉力和拉力作用點移動的距離，拉力作用點移動的距離等于物體移動距離的n倍即：

S′＝nS＝3×5m＝15m

所需拉力

F＝＝

（2）重物上升時間

t＝

機械的總功率：

＝

答：（1）所需拉力F是500N，（2）機械的總功率是300W。

13．【解答】解：（1）設(shè)起重機重為G，被打撈物體重力為G物；

打撈物體前，G＝p0S

在水中勻速提升物體時：F拉＝G物﹣F浮

起重機對地面的壓力：G+F拉＝p1S

F?。溅阉甮V排＝1000kg/m3×10N/kg×0.5m3＝0.5×104N；

物體出水后：G+G物＝p2S

F拉＝（p1﹣p0）S；

G物＝（p2﹣p0）S；

整理可得：＝＝＝＝

可得物體重力為：G物＝2.0×104N。

（2）設(shè)鋼絲繩上的力在出水前后分別為F1、F2，柱塞對吊臂力的力臂為L1，鋼絲繩對吊臂力的力臂為L2．根據(jù)杠桿平衡條件可知：

N1L1＝3F1L2；N2L1＝3F2L2；

＝，

F1＝（G物﹣F浮+G動）

F2＝（G物+G動），

又∵＝，

∴＝＝

將數(shù)據(jù)代入得：G動＝0.4×104N。

物體浸沒在水中上升時，滑輪組AB的機械效率：

η＝＝＝＝＝78.9%。

答：（1）被打撈物體的重力為2.0×104N。

（2）被打撈的物體浸沒在水中上升時，滑輪組AB的機械效率為78.9%。

14．【解答】解：（1）A完全浸沒在水中時受到的浮力：

F?。溅裧V排＝ρgV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1000N；

（2）物體A的重力：

G＝mg＝280kg×10N/kg＝2800N，

A完全浸沒在水中時，總功為W總＝（G+G動﹣F浮）h，有用功為W有＝（G﹣F?。﹉，

所以，滑輪組的機械效率：

η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝60%，

解得：G動＝1200N，

由圖可知，n＝5，

A完全打撈出水面后，岸上鋼繩的拉力：

F＝（G+G動）＝×（2800N+1200N）＝800N；

（