2019_2020学年八年级物理下册12.3机械效率期末复习精练含解析新版新人教版.docx

知识点12.3机械效率一、机械效率的知识结构导图二、知识点巩固12.3 机械效率1、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）W总W额=W总斜面：W有用Gh2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额W总W有用G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额fL3、总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总W有用W额FS斜面：W总fL+GhFL4、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公 式：斜 面：定滑轮：动滑轮：滑轮组：5、有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。6、提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。7、机械效率的测量：（1）原理：（2）应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。（3）器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。（4）步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。（5）结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。8、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。三知识点精炼一选择题（共8小题）1（2020凤翔县一模）某建筑工地上，工人通过图示装置用250N的竖直向下的拉力拉绳，将重600N的建筑材料匀速提起。已知AOB是轻质杠杆且OA：OB1：2，不计绳重与摩擦，则（）A轻质杠杆AOB为费力杠杆B动滑轮的重力是100NC动滑轮的机械效率为60%D可通过减少所提升建筑材料的重量，来提高动滑轮的机械效率【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；杠杆的平衡条件；杠杆的分类；滑轮（组）的机械效率 【答案】：C【解析】：A、读图可知，O为支点，动力作用在B点，阻力作用在A点，动力臂大于阻力臂，所以杠杆AOB属于省力杠杆，故A错误。B、由图知n2，用该装置匀速提起600N的物体，不计绳重与摩擦，则杠杆A端施加的拉力：FA=12（G+G动）=12（600N+G动），由杠杆平衡条件可得：FAOAFBOB，即：12（600N+G动）OA250NOB，且OA：OB1：2，解得G动400N，故B错误；C、不计绳重与摩擦，动滑轮的机械效率：=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动=600N600N+400N100%60%，故C正确；D、减小所提升建筑材料的重量，在提升高度相同时，有用功减小，这样有用功在总功中所占的比例减小，则动滑轮的机械效率会降低，即不能提高动滑轮的机械效率，故D错误。故选：C。2（2020安庆一模）建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组，将500N的重物在5s内匀速提升3m，所用拉力F为300N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A工人做的总功为1800JB动滑轮的重力为50NC滑轮组的机械效率为91.7%D提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；功的计算；滑轮（组）的机械效率 【答案】：A【解析】：A由图可知，n2，则绳端移动的距离snh23m6m，工人做的总功W总Fs300N6m1800J，故A正确；B不计绳重和摩擦，由F=1n（G+G动）可得，动滑轮的重力G动nFG2300N500N100N，故B错误；C工人做的有用功W有Gh500N3m1500J，滑轮组的机械效率=W有W总100%=1500J1800J100%83.3%，故C错误；D不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率=W有W总100%=Gh(G+G动)h100%=GG+G动100%=11+G动G100%，据此可知提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变大，故D错误。故选：A。3（2020龙沙区一模）如图所示，用300N的力沿斜面把600N的重物匀速拉到顶端，重物在斜面上移动的距离为4m，上升的高度为1m。下列说法正确的是（）A运动过程中，重物共受到三个力的作用B重物受到的摩擦力是100NC运动过程中，重物的机械能不变D斜面的机械效率是50%【考点】：摩擦力的大小；斜面的机械效率；机械能的概念 【答案】：D【解析】：（1）运动过程中，重物受到四个力的作用：竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、平行于斜面向上的拉力、平行于斜面向下的摩擦力，故A错误；（2）重物沿斜面向上匀速运动，质量不变，速度不变，所以动能不变；同时高度增加，则重力势能增大，因机械能等于动能与势能的总和，所以重物的机械能增大，故C错误；（3）克服物体重力做的有用功：W有用Gh600N1m600J，拉力做的总功：W总Fs300N4m1200J，斜面的机械效率：=W有用W总=600J1200J100%50%，故D正确；（4）克服摩擦做的额外功：W额W总W有用1200J600J600J，由W额fs可得摩擦力：f=W额s=600J4m=150N，故B错误。故选：D。4（2020常州一模）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重600N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F350N，对此过程，下列结果中错误的是（）A有用功为1200JB总功为1400JC额外功为200JD机械效率为80%【考点】：有用功和额外功；斜面的机械效率 【答案】：D【解析】：A、小明对物体做的有用功：W有用Gh600N2m1200J，故A正确；B、拉力F做的总功：W总Fs350N4m1400J，故B正确；C、所做的额外功：W额W总W有用1400J1200J200J，故C正确；D、斜面的机械效率：=W有用W总=1200J1400J100%85.7%，故D错误。故选：D。5（2020东营模拟）力F1将物体A匀速提升了s，若改用滑轮组把A匀速提升相同高度s，拉力为F2，此过程滑轮组（）A总功为F1sB可通过增加动滑轮重力的方法提高滑轮组机械效率C机械效率=F1sF23sD该滑轮组省力同时省距离【考点】：滑轮组及其工作特点；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率 【答案】：C【解析】：A、由图知，n3，则拉力端移动的距离s3s，拉力做的总功：W总F2sF23s3F2s，故A错误；B、物重不变，提升高度相同时，有用功不变；增加动滑轮重力，额外功变大，总功变大，根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率会减小；故B错误；C、使用滑轮组做的有用功（直接对物体做的功）：W有用F1s；则滑轮组的机械效率：=W有用W总=F1s3F2s=F13F2，故C正确。D、使用简单机械有时为了省力，有时为了省距离，有时为了改变力的方向，但是不能省功，即不能省力同时省距离，故D错误；故选：C。6（2020西安模拟）如图所示，2021年全运会吉样物金金正在通过定滑轮将一重物拉上去，她所用的拉力为50N，所拉物体的质量为4kg，物体向上升高了4m（g取10N/kg），则下列说法中错误的是（）A金金作用在绳子上的拉力做功为400JB绳与滑轮间的摩擦没有被忽略C克服被拉物体的重力做的功为有用功，其大小为160JD此次使用定滑轮的过程中，其机械效率为80%【考点】：功的计算；有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率 【答案】：A【解析】：A、由于使用的是定滑轮，则绳子自由端移动的距离sh4m，所以金金作用在绳子上的拉力做功：W总Fs50N4m200J故A错误；B、物体的重力：Gmg4kg10N/kg40N，如果不考虑绳重及摩擦，施加的拉力应该等于物重，即FG40N，而实际施加的拉力是50N，所以绳与滑轮间的摩擦没有被忽略，故B正确；C、克服被拉物体的重力做的功为有用功，即W有用Gh40N4m160J，故C正确；D、定滑轮的机械效率为：=W有用W总100%=160J200J100%80%故D正确。故选：A。7（2020海淀区一模）下列说法中不正确的是（）A机械效率一定小于100%B机械效率越高，机械做功一定越快C功率越大的机械，做功一定越快D有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高【考点】：机械效率的概念；功率的概念【答案】：B【解析】：A、由于使用简单机械时，总会做一些额外功，所以机械效率总小于100%，故A项说法正确。B、有用功与总功的比值叫机械效率，功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大小与机械效率的高低无关，故B项说法不正确。C、功率是表示物体做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功一定越快，故C项说法正确。D、有用功与总功的比值叫机械效率，所以有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高，故D项说法正确。故选：B。8（2020东莞市一模）如图所示，把重力为100N的物体从底端匀速推到斜面顶端，斜面长为10m，高为3m，实际推力为50N，则下列选项错误的是（）A推力做功为500JB克服物体重力做功为300JC斜面的机械效率为60%D物体与斜面之间的摩擦力为50N【考点】：功的计算；功的计算公式的应用；斜面的机械效率 【答案】：D【解析】：由题知，斜面长s10m，斜面高h3m，物体重G100N，推力F50N。A、推力做的总功：W总Fs50N10m500J，故A正确；B、克服物体重力做的有用功：W有用Gh100N3m300J，故B正确；C、斜面的机械效率：=W有用W总100%=300J500J100%60%，故C正确；D、克服摩擦力做的额外功：W额外W总W有用500J300J200J，由W额外fs可得摩擦力：f=W额s=200J10m=20N，故D错误。故选：D。二填空题（共5小题）9（2020山亭区一模）小明用如图所示的滑轮组提起240N的重物，动滑轮重60N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为 N；滑轮组的机械效率为 。【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率 【答案】：100;80%【解析】：（1）由图可知，n3，不计绳重及摩擦，则拉力大小：F=13（G+G动）=13（240N+60N）100N；（2）绳端移动的距离：snh，滑轮组的机械效率：=W有用W总100%=GhFs100%=GhFns100%=GnF100%=240N3100N100%80%。故答案为：100；80%。10（2020春郑州月考）小明用如图所示的动滑轮提起重140N的水桶，动滑轮重20N（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40N的水，小明拉绳子的动力为 N；提起时动滑轮的机械效率 （填“变大”“变小”或“不变”）。【考点】：动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率 【答案】：80；100；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=1n（G+G动）=12（140N+20N）80N；如果向水桶内再加入40N的水，小明拉绳子的动力为：F=1n（G+G动）=12（140N+40N+20N）100N使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。故答案为：80；100；变大。11（2020春淮安期中）如图所示，用滑轮组把300N的重物匀速提升3m，人对绳的拉力为200N，滑轮组的机械效率为 ；如果用该滑轮组提升400N的重物，机械效率 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【考点】：滑轮（组）的机械效率 【答案】：75%；增大。【解析】：（1）人做的有用功：W有用Gh300N3m900J；由图知，n2，拉力端移动的距离s2h23m6m，人做的总功：W总Fs200N6m1200J，滑轮组的机械效率：=W有用W总=900J1200J100%75%；（2）当提升重物的重力增加，做的有用功就变大，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变大，滑轮组的机械效率变大。故答案为：75%；增大。12（2020平房区一模）如图所示，用滑轮在10s内将重为45N的物体匀速提升2m，已知拉力F为30N，则滑轮组的机械效率是 ；若匀速提升重为90N的物体，则这个滑轮组的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。【考点】：滑轮（组）的机械效率 【答案】：75%；变大【解析】：（1）拉力做的有用功：W有用Gh45N2m90J；由图知，n2，拉力端移动的距离：s2h22m4m，拉力做的总功：W总Fs30N4m120J，滑轮组的机械效率：=W有用W总=90J120J100%75%；（2）动滑轮重力一定，增大滑轮组提升的物重，有用功变大，而额外功几乎不变，总功变大，使得有用功与总功的比值变大，该滑轮组的机械效率将变大。故答案为：75%；变大。13（2020荔城区校级模拟）如图所示，建筑工地上工人用560N的拉力将一捆重为840N的建筑材料提升2m，不计绳重及各种摩擦，则滑轮组的机械效率为 %，动滑轮重为 N。【考点】：滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率 【答案】：75；280【解析】：（1）由图知，n2，拉力端移动的距离：s2h22m4m，拉力做的总功：W总Fs560N4m2240J，拉力做的有用功：W有用Gh840N2m1680J，滑轮组的机械效率：=W有用W总=1680J2240J100%75%；（2）不计绳重及各种摩擦，拉力F=12（G+G动），据此可得动滑轮重：G动2FG2560N840N280N。故答案为：75；280。三实验探究题（共2小题）14（2020乌鲁木齐一模）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如表所示（每个滑轮重0.5N）。次数物体的重力G/N物体被提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率120.11.00.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.374.1%420.11.50.2（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是 （结果精确到0.1%）。这次数据是用图 （选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的。（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率 （选填“变大”“不变”或“变小”）。（3）用甲滑轮组提升不同重物时，绳重和摩擦导致的额外功与总功的比为定值k，根据表格中的数据可求出k。【考点】：滑轮（组）机械效率的测量实验 【答案】：（1）66.7%；乙；（2）变大；（3）16【解析】：（1）第4次实验的机械效率：=W有用W总=GhFs=2N0.1m1.5N0.2m100%66.7%；由snh可得，n=sh=0.2m0.1m=2，图乙中承担物重的绳子段数为2，故选择装置乙；（2）比较第1、2、3次实验数据可知，对于同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高，因此增大物体的重力可以提高滑轮组的机械效率；（3）根据第1次实验数据可知，有用功为：W有Gh2N0.1m0.2J；总功为：W总Fs1N0.3m0.3J；克服动滑轮做的功为：W动G轮h0.5N0.1m0.05J；则绳重和摩擦导致的额外功为：W额W总W有W动0.3J0.2J0.05J0.05J；绳重和摩擦导致的额外功与总功的比值k为：k=W额W总=0.05J0.3J=16。故答案为：（1）66.7%；乙；（2）变大；（3）16。15（2020昌邑市一模）小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率12100.83083.8%24101.53036103090.9%（1）在实验中，小明 拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力的值。（2）第2次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）。（3）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为 N。（4）分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组， 。【考点】：滑轮（组）机械效率的测量实验 【答案】：（1）匀速竖直缓慢；（2）88.9%；（3）2.2；（4）提升物体的重力越大，机械效率越高。【解析】：（1）在实验中，小明匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力的值。（2）第2次实验中滑轮组的机械效率为：=W有W总=GhFs=2N0.1m0.8N0.3m100%88.9%（3）如图丙所示，测力计分度值为0.2N，第3次实验中弹簧测力计的示数为2.2N；（4）分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。故答案为：（1）匀速竖直缓慢；（2）88.9%；（3）2.2；（4）提升物体的重力越大，机械效率越高。四计算题（共4小题）16（2020昌邑市一模）小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱重为600N，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。在F50N的拉力作用下，货箱沿直线匀速运动6m，求：（1）拉力所做的有用功；（2）滑轮组的机械效率。【考点】：有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率 【答案】：720J;80%【解析】：（1）由题知，地面对货箱的滑动摩擦力：f0.2G0.2600N120N，拉力做的有用功：W有用fs物120N6m720J；（2）由图知，n3，拉力端移动距离：s3s物36m18m，拉力做的总功：W总Fs50N18m900J，滑轮组的机械效率：=W有用W总=720J900J100%80%。答：（1）拉力所做的有用功为720J；（2）滑轮组的机械效率为80%。17（2020沈河区一模）如图所示为一打捞船的工作示意图，通过电动机和滑轮组将水中的物体提升出水面。图中被打捞物体的体积为0.3m3（不吸水），物体的重力为8000N已知物体沉在水底10m深度，动滑轮的重力为700N（不计滑轮组的绳重和摩擦，忽略物体在水中提升时受到的阻力，g10N/kg，水1.0103kg/m3）求：（1）物体浸没在水中时受到的浮力。（2）物体从水底被匀速拉起4m，此时该物体下表面受到的水的压强。（3）物体出水后仍保持匀速上升，此时该滑轮组的机械效率。【考点】：液体的压强的计算；浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率 【答案】：3000N; 6104Pa;92%【解析】：（1）物体浸没在水中时，排开水的体积V排V0.3m3，此时物体受到的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg0.3m33000N；（2）物体从水底被匀速拉起4m，此时该物体下表面在水中所处的深度：h10m4m6m，此时该物体下表面受到的水的压强：pgh1103kg/m310N/kg6m6104Pa；（3）不计滑轮组的绳重和摩擦，克服动滑轮重力做的功是额外功，物体出水后仍保持匀速上升，此时该滑轮组的机械效率为：=W有用W有用+W额=GhGh+G动h=GG+G动=8000N8000N+700N100%92%；答：（1）物体浸没在水中时受到的浮力是3000N；（2）该物体下表面受到的水的压强是6104Pa；（3）该滑轮组的机械效率是92%。18（2020春龙沙区期中）如图所示，沿斜面将一个质量为6kg的物体匀速由A点拉到B点拉力为40N，升高的高度为0.5m，AB的长度为1m，求：（1）拉力做的有用功；（2）物体受到的摩擦力。【考点】：功的计算公式的应用；有用功和额外功 【答案】：30J;10N【解析】：（1）物体重力：Gmg6kg10N/kg60N，拉力做的有用功：W有Gh60N0.5m30J；（2）拉力做的总功：W总Fs40N1m40J，额外功：W额W总W有40J30J10J；由W额fs可得物体受到的摩擦力：f=W额s=10J1m=10N。答：（1）拉力做的有用功为30J；（2）物体受到的摩擦力为10N。19（2020春西城区月考）用图所示的装置提升重为600N的物体A，动滑轮受到的重力为200N在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了1m。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：（1）物体A上升的速度v。（2）拉力F。（3）动滑轮提升物体A的机械效率。【考点】：速度的计算；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率菁【答案】：（1）0.1m/s；（2）400N；（3）75%。【解析】：（1）物体A上升的速度：v=ht=1m10s=0.1m/s；（2）由图可知，n2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，则拉力：F=1n（G+G动）=12（600N+200N）400N；（3）动滑轮提升物体A的机械效率：=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=600N2400N100%75%。答：（1）物体A上升的速度为0.1m/s；（2）拉力为400N；（3）动滑轮提升物体A的机械效率为75%。17