14.4專題14機械效率

專題14機械效率（測試）（解析版）（滿分100分，時間90分鐘）一、選擇題（8小題，每小題3分，共24分）1.關(guān)于功率、機械效率的說法正確的是（）。A．功率大的機器做功一定多

B．額外功占總功比值小的機器機械效率高C．做功多的機器機械效率一定高D．功率大的機器做功時間一定短【答案】B。【解析】A．功率是指做功的快慢，功率大的機器做功并不一定多，故A錯誤；B．根據(jù)機械效率公式可知額外功占總功比值小的機器，有用功占比大，則其機械效率高，故B正確；C．功率大的機械、做功多的機械，額外功不一定小，機械效率不一定高，故C錯誤；D．功率大的機器說明做功快，但做功時間不一定短，故D錯誤。故選B。2.關(guān)于功的原理和機械效率的說法正確的是（）。A．使用機械提升物體可以省功；B．提升同一物體，使用省力杠桿一定比用等臂杠桿的機械效率大；C．提升同一物體，使用動滑輪一定比用定滑輪的機械效率大；D．使用任何機械提升物體，機械效率都不可能達到100%【答案】D?！窘馕觥緼．根據(jù)功的原理，使用任何機械提升物體時，都不能省功，因為不可避免的會做額外功，故A錯誤；B．提升同一物體，使用省力杠桿不一定比用等臂杠桿的機械效率大，機械效率指的是有用功與總功之比，與是否省力無關(guān)，故B錯誤；C．提升同一物體，使用動滑輪不一定比用定滑輪的機械效率大，機械效率指的是有用功與總功之比，與是否省力無關(guān)，故C錯誤；D．使用任何一個機械提升物體時，不可避免的會做額外功，故D正確。故選D。3.如圖所示，小華用滑輪組水平向左勻速拉動A物體，A物體5s內(nèi)移動了100cm，且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N，已知滑輪組的機械效率為80%，則下列說法錯誤的是（）。A．拉力F大小為4NB．繩子自由端移動的速度為0.6m/s；C．拉力F做功的功率為3WD．拉力F在5s內(nèi)對滑輪組做的額外功為3J【答案】A?！窘馕觥緽．動滑輪上有三段繩子，則n=3，5s內(nèi)繩子自由端移動的距離s繩=ns物=3×100×102m=3m繩子自由端移動的速度，故B正確，不符合題意；AC．物體克服摩擦力做的有用功W有=fs物=12N×100×102m=12J拉力做的總功拉力F大小拉力F做功的功率故A錯誤，符合題意；C正確，不符合題意。D．拉力F在5s內(nèi)對滑輪組做的額外功W額=W總W有=15J12J=3J故D正確，不符合題意。故選A。4.利用四個相同的滑輪，組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，用同樣的時間，把質(zhì)量相等的物體提升相同的高度，則關(guān)于所用的拉力F甲和F乙，拉力做的功W甲和W乙，拉力的功率P甲和P乙，機械效率分別η甲=η乙（忽略繩重與摩擦），下列關(guān)系式正確的是（）。A．F甲＜F乙η甲＞η乙

B．F甲＞F乙η甲=η乙C．W甲＞W(wǎng)乙

P甲＞P乙D．W甲=W乙

P甲=P乙【答案】D?！窘馕觥坑蓤D可知，滑輪組中，由受力平衡可知所用拉力為即，則F甲＜F乙滑輪組的機械效率為則η甲=η乙拉力做功為則W甲=W乙因所有時間相同，則拉力做功的功率為則P甲=P乙故ABC錯誤、D正確。故選D。5.如圖所示，斜面長10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，將重100N的物體，從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過程中，下列說法正確的是（）。A．利用此裝置既可以省力，也可以省功B．物體受到的摩擦力為50NC．對物體所做的有用功為500JD．該斜面的機械效率為【答案】D?！窘馕觥緼．使用任何機械都不省功，所以利用此裝置不能省功，故A錯誤；BC．由題意知，將物體從斜面底端勻速拉到頂端所做的有用功W有=Gh=100N×4m=400J所做的總功W總=Fs=50N×10m=500J額外功W額=W總W有=500J400J=100J物體所受的摩擦力，故BC錯誤；D．該斜面的機械效率；故D正確。故選D。6.如圖所示，小凱用拉力F提著重為G的物體勻速緩慢上升h，下列關(guān)于杠桿的有關(guān)說法正確的是（）。A．拉力F所做的總功為Fh；B．杠桿的機械效率是Gh/Fh×100%；C．若把懸掛點從A點移至B點，把同一物體勻速緩慢提升相同的高度，拉力的大小與原來相同；D．若把懸掛點從A點移至B點，把同一物體勻速緩慢提升相同的高度，拉力所做的總功與原來相同【答案】D。【解析】A．重為G的物體勻速緩慢上升h，總功應(yīng)為拉力F與力的方向上的位移s的乘積，由圖可知s>h則總功，故A項錯誤；B．物體重力做的功為有用功是，而拉力做的功大于Fh，故B項錯誤；C．懸掛點從A點移至B點，阻力臂增大，根據(jù)公式，阻力不變，阻力臂增大，動力臂不變則動力增大即拉力F變大，故C項錯誤；D．把懸掛點從A點移至B點，把同一物體勻速緩慢提升相同的高度，理想狀態(tài)下，沒有額外功，所以拉力所做的總功與原來相同，故D項正確。故選D。7.如圖所示的滑輪組，動滑輪重3N，物體A在5s內(nèi)被勻速提升0.5m的過程中，圖中繩的拉力均沿豎直方向，滑輪組的機械效率為90%，不計繩重和摩擦，則在本次實驗中（）。A．若提升更重的物體，滑輪組的機械效率降低；B．物體A的重力為27N；C．繩子自由端的拉力F大小為8N；D．繩子自由端拉力的功率為3W【答案】BD?！窘馕觥緼．用同一滑輪組提升重物時，物重越重，滑輪組機械效率越高，若提升更重的物體，滑輪組的機械效率提高，故A不符合題意；B．物體A在5s內(nèi)被勻速提升0.5m的過程中，做的額外功由滑輪組的機械效率為90%，可知總功有用功物體A的重力，故B符合題意；C．繩子自由端的拉力F大小為，故C不符合題意；D．繩子自由端拉力的功率故D符合題意。故選BD。8.用如圖所示的滑輪組，在時間t內(nèi)，將重為G的貨物勻速提升了h，人對繩子豎直向下的拉力恒為F，以下說法正確的是（）。A．額外功為(2FG)hB．滑輪組的機械效率為C．滑輪組的機械效率隨h的增大而增大D．拉力F的功率為【答案】AD。【詳解】A．由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n=2繩子自由端移動的距離s=nh=2h，拉力F做的功W總=Fs=2Fh拉力做的有用功W有=Gh，則額外功W額=W總W有=2FhGh=(2FG)h，故A正確；B．由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n=2繩子自由端移動的距離s=nh=2h，滑輪組的機械效率故B錯誤；C．由可知，滑輪組的機械效率與提升的高度h無關(guān)，故C錯誤；D．由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n=2繩子自由端移動的距離s=nh=2h，拉力F做的功W總=Fs=2Fh則拉力F的功率P故D正確。故選AD。二、填空題（5小題，每空2分，共32分）9.工人師傅用如圖所示的滑輪組將重為400N的貨物勻速提升了1m，動滑輪重為100N，不考慮繩重和摩擦，工人師傅做的額外功為____________J，該滑輪組的機械效率為____________?！敬鸢浮?00；80%。【解析】[1]由題意可知，不考慮繩重和摩擦，則工人師傅做的額外功，就是克服動滑輪的重力所做的功，動滑輪重為100N，動滑輪被勻速提升了1m，根據(jù)公式可知，工人師傅做的額外功，工人師傅做的額外功為100J。[2]由題意可知，貨物重為400N，被勻速提升了1m，所做的有用功所做的有用功為400J，則總功該滑輪組的機械效率該滑輪組的機械效率為80%。10.如圖所示，把重力為600N的物體勻速推到斜面頂端，斜面長為3m，高為0.9m，實際推力為300N，那么提升物體做的有用功是_____J，推力做的總功是_____J，斜面的機械效率是_____%，物體與斜面之間的摩擦力是_____N?！敬鸢浮?40；900；60%；120?！窘馕觥縖1]提升物體做的有用功W有=Gh=600N×0.9m=540J[2]推力做的總功W總=Fs=300N×3m=900J[3]斜面的機械效率[4]額外功W額=W總W有=900J540J=360J摩擦力。11.一輛汽車不小心開進了泥水坑中，司機取來一套滑輪組將汽車從泥水坑中拉出，如圖所示。若汽車重為1.2×104N，受的阻力為車重的0.15倍，司機用800N的拉力，經(jīng)過30s拉著滑輪組自由端勻速前進了6m，則司機做功的功率是___________W，司機拉動該滑輪組的機械效率是___________，寫出該滑輪組的一個優(yōu)點：___________?！敬鸢浮?60；75%；省力?！窘馕觥縖1]由圖示可知，與動滑輪相連繩子的股數(shù)n=3，拉力的功W總=Fs=800N×6m=4.8×103J拉力的功率[2]由題意可知，汽車受到的阻力f=0.15G=0.15×1.2×104N=1.8×103N由圖示可知，與動滑輪相連繩子的股數(shù)n=3，則汽車移動的距離有用功W有用=fs車=1.8×103N×2m=3.6×103J滑輪組的效率[3]由題意可知，繩子自由端的拉力小于汽車受到的阻力，因此使用該滑輪組可以省力。12.如圖所示，用滑輪組拉動重70N的物體A，在10s內(nèi)使A在水平方向上移動5m，所用拉力F為20N，地面對A的摩擦力為30N，則A運動速度是________m/s，滑輪組所做的有用功是________J，滑輪組的機械效率是________?！敬鸢浮?.5；150；75%?！窘馕觥浚?）A運動的速度v＝＝＝0.5m/s；（2）滑輪組做的有用功： W有用＝fs＝30N×5m＝150J；（3）由圖可知：n＝2，繩子自由端移動的距離sF＝2s＝2×5m＝10m，拉力F做的總功：W總＝FsF＝20N×10m＝200J，滑輪組的機械效率：η＝＝×100%＝75%。13.小明用圖中的動滑輪勻速拉動水平地面上的物體A，測出A移動的距離s、水平拉力F和A的重力G。（1）以上條件能否求出此時滑輪的機械效率η？_______如果能，寫出η的表達式；如果條件不足，寫出還需要補充的物理量的測量步驟和符號，并寫出η的表達式______（η用題目已知及補充的物理量符號表示）；（2）若A在10s內(nèi)運動了4m，A的速度為______________?！敬鸢浮坎荒?；用彈簧測力計測出物體A在水平面上勻速移動時所受的摩擦力f；；0.4m/s?！窘馕觥浚?）由機械效率的公式可知單獨根據(jù)以上條件不能求出此時滑輪的機械效率；要想求出滑輪組的機械效率還需知道物體在水平面上勻速移動時受到的摩擦力f的大小，設(shè)摩擦力為f,則A物體在拉力F的作用下移動距離為s時，所做的有用功W有＝fs,W總＝F,所以；（2）若A在10s內(nèi)運動了4m，A的速度為v＝＝0.4m/s。四、實驗題（3小題，共32分）14.（6分）某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率，實驗的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的D點作為支點，在A點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在占點用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計，使杠桿保持水平；②豎直向上拉動彈簧測力計緩慢勻速上升(保持0點位置不變)，在此過程中彈簧測力計的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h1、h2?；卮鹣铝袉栴}：(1)杠桿機械效率的表達式為η=____________。(用已知或測量的物理量符號表示)(2)本次實驗中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機械效率的主要因素是:___________；(3)若只將鉤碼的懸掛點由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將_________(選填“變大”、“變小”或“不變”)。【答案】；杠桿的自重；變大?！窘馕觥浚?）有用功為W有=Gh1，總功W總=Fh2，則機械效率的表達式η=×100%=×100%．（2）有用功是提升鉤碼所做的功，額外功主要是克服杠桿重力做的功，影響機械效率的因素主要是有用功和總功所占的比例；提升的鉤碼重一定說明有用功一定，所以影響杠桿機械效率的主要因素是杠桿自身的重力．（3）鉤碼的懸掛點在A點時，由杠杠的平衡條件得G?OA=F?OB；懸掛點移至C點時，由杠杠的平衡條件得G?OC=F?OB，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)，由OA到OC力臂變大，所以拉力F也變大，杠桿提升的高度減小，額外功減小，因此杠桿的機械效率變大。15.（12分）在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，實驗小組用如圖所示的裝置進行了實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如表所示，第三次實驗時的拉力如圖所示。實驗次數(shù)鉤碼所受的重力G/N鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩自由端移動的距離s/cm機械效率η12100.83083.3%24101.530②3610①30*（1）實驗中應(yīng)豎直向上___________拉動彈簧測力計使鉤碼上升；（2）表格中編號①的數(shù)據(jù)應(yīng)為___________；編號②的數(shù)據(jù)應(yīng)為___________；（3）比較實驗數(shù)據(jù)可得出的實驗結(jié)論是：使用同樣的滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越___________；（4）如果在第一次實驗時，忽略繩重和摩擦，可以計算出動滑輪的重力為___________N；（5）結(jié)合生產(chǎn)生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是___________。A．增大繩重B．減輕動滑輪重C．加快物體提升的速度【答案】勻速；2.2；88.9%；高；0.4；B。【解析】（1）[1]實驗中應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計使鉤碼上升，此時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測力計示數(shù)大小才等于拉力大小。（2）[2]由圖知，1N之間有10個小格，每個小格代表0.1N，彈簧測力計的分度值為0.1N，測力計的示數(shù)為2.2N，故拉力為2.2N。[3]第2次實驗的機械效率為（3）[4]實驗選用的同一滑輪組，動滑輪的重力不變，由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一滑輪組提升的物體越重，即做的有用功越大，因為做的額外功不變，故滑輪組的機械效率越高。（4）[5]根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在第一次實驗做的總功做的有用功為做的額外功為因忽略繩重和摩擦，故所做額外功是克服動滑輪重力所做的功，則動滑輪的重力為（5）[6]A．增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機械效率變小，故A不符合題意；B．減輕動滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機械效率大，故B符合題意；C．滑輪組的機械效率為可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，再根據(jù)可知，機械效率與物體提升的速度無關(guān)，故C不符合題意。故選B。16.（14分）圖甲是某居民樓前的無障礙通道，一位中年人正用輪椅推著他年邁的母親緩緩上行，圖乙是該通道斜面示意圖。為了解中年人推輪椅時所用力的大小，小紅和小華進行了探究。她們從斜面底端A點沿斜面確定了相距1m處的B點。（g取10N/kg）（1）使刻度尺“0”刻度線與水平地面對齊，正確測量B點高度，結(jié)果如圖乙，為______cm；（2）選用車輪與輪椅相同材質(zhì)、花紋的小車為研究對象，進行了如下操作：①正確使用彈簧測力計，測出小車重為2.0N；②將彈簧測力計與斜面平行放置并______，然后沿斜面方向勻速拉動小車，如圖乙所示，彈簧測力計示數(shù)為______N；③計算出將小車從A點拉到B點的過程中，拉力所做的功為______J；利用斜面將小車從水平地面提升到B點時的機械效率為______；（3）在小車上逐漸添加重物，測出小車的總重G，測出沿斜面勻速拉動小車需要的力，計算出拉小車從A點到B點所做的功W1；計算出豎直向上將小車從水平地面提升到B點所做的功W2。以功為縱坐標(biāo)，以小車總重為橫坐標(biāo)，建立平面直角坐標(biāo)系，作出W1和W2與小車總重G的關(guān)系圖像，分別如圖丙中的線段a和b；①由圖像可知：用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重______（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；②若這位母親的質(zhì)量為50kg，所坐的輪椅質(zhì)量為20kg，則中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時，力的大小為______N?！敬鸢浮?.00cm；重新調(diào)零；0.3；0.3；60％；有關(guān)；105?！窘馕觥浚?）【1】由圖乙可知，該刻度尺的分度值為0.1cm，故B點高度為9.00cm。（2）②【2】彈簧測力計在不同方向上使用時，都需要重新進行調(diào)零。【3】由圖乙可知，彈簧測力計的分度值為0.02N，故彈簧測力計示數(shù)為0.3N。③【4】將小車從A點拉到B點的過程中，距離為1m，則拉力所做的功為W總=Fs=0.3N×1m=0.3J【5】有用功為W有=Gh=2N×0.09m=0.18J故機械效率為η==×100％=60％（3）①[6]機械效率等于有用功與總功的比值，即W2與W1的比值，由圖丙可得，隨著總重的增加，比值逐漸減小，故用該通道斜面提升物體時的機械效率與物重有關(guān)。②[7]由圖丙可以，隨著總重的增加，拉小車從A點到B點所做的功W1成正比例增加，當(dāng)總重為1N時，W1為0.15J，故它們之間的函數(shù)關(guān)系為W1=0.15G若這位母親的質(zhì)量為50kg，所坐的輪椅質(zhì)量為20kg，則此時總重G=(m母+m輪)g=(50kg+20kg)×10N/