14.4專題14機(jī)械效率

專題14機(jī)械效率（測(cè)試）（解析版）（滿分100分，時(shí)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(jī)械效率的說法正確的是（）。A．功率大的機(jī)器做功一定多

B．額外功占總功比值小的機(jī)器機(jī)械效率高C．做功多的機(jī)器機(jī)械效率一定高D．功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短【答案】B?！窘馕觥緼．功率是指做功的快慢，功率大的機(jī)器做功并不一定多，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)機(jī)械效率公式可知額外功占總功比值小的機(jī)器，有用功占比大，則其機(jī)械效率高，故B正確；C．功率大的機(jī)械、做功多的機(jī)械，額外功不一定小，機(jī)械效率不一定高，故C錯(cuò)誤；D．功率大的機(jī)器說明做功快，但做功時(shí)間不一定短，故D錯(cuò)誤。故選B。2.關(guān)于功的原理和機(jī)械效率的說法正確的是（）。A．使用機(jī)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(jī)械效率大；C．提升同一物體，使用動(dòng)滑輪一定比用定滑輪的機(jī)械效率大；D．使用任何機(jī)械提升物體，機(jī)械效率都不可能達(dá)到100%【答案】D。【解析】A．根據(jù)功的原理，使用任何機(jī)械提升物體時(shí)，都不能省功，因?yàn)椴豢杀苊獾臅?huì)做額外功，故A錯(cuò)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(jī)械效率大，機(jī)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(cuò)誤；C．提升同一物體，使用動(dòng)滑輪不一定比用定滑輪的機(jī)械效率大，機(jī)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(cuò)誤；D．使用任何一個(gè)機(jī)械提升物體時(shí)，不可避免的會(huì)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(dòng)A物體，A物體5s內(nèi)移動(dòng)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(jī)械效率為80%，則下列說法錯(cuò)誤的是（）。A．拉力F大小為4NB．繩子自由端移動(dòng)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(duì)滑輪組做的額外功為3J【答案】A。【解析】B．動(dòng)滑輪上有三段繩子，則n=3，5s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=ns物=3×100×102m=3m繩子自由端移動(dòng)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(cuò)誤，符合題意；C正確，不符合題意。D．拉力F在5s內(nèi)對(duì)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(gè)相同的滑輪，組成如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組，用同樣的時(shí)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(jī)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(jī)械效率為則η甲=η乙拉力做功為則W甲=W乙因所有時(shí)間相同，則拉力做功的功率為則P甲=P乙故ABC錯(cuò)誤、D正確。故選D。5.如圖所示，斜面長(zhǎng)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(duì)物體所做的有用功為500JD．該斜面的機(jī)械效率為【答案】D?！窘馕觥緼．使用任何機(jī)械都不省功，所以利用此裝置不能省功，故A錯(cuò)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(cuò)誤；D．該斜面的機(jī)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(jī)械效率是Gh/Fh×100%；C．若把懸掛點(diǎn)從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，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(diǎn)從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，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(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤；C．懸掛點(diǎn)從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，阻力臂增大，根據(jù)公式，阻力不變，阻力臂增大，動(dòng)力臂不變則動(dòng)力增大即拉力F變大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．把懸掛點(diǎn)從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，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(xiàng)正確。故選D。7.如圖所示的滑輪組，動(dòng)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(jī)械效率為90%，不計(jì)繩重和摩擦，則在本次實(shí)驗(yàn)中（）。A．若提升更重的物體，滑輪組的機(jī)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(shí)，物重越重，滑輪組機(jī)械效率越高，若提升更重的物體，滑輪組的機(jī)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(jī)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(shí)間t內(nèi)，將重為G的貨物勻速提升了h，人對(duì)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(jī)械效率為C．滑輪組的機(jī)械效率隨h的增大而增大D．拉力F的功率為【答案】AD?！驹斀狻緼．由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2繩子自由端移動(dòng)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(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=2h，滑輪組的機(jī)械效率故B錯(cuò)誤；C．由可知，滑輪組的機(jī)械效率與提升的高度h無關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=2繩子自由端移動(dòng)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(dòng)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(jī)械效率為____________?！敬鸢浮?00；80%?！窘馕觥縖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(dòng)滑輪的重力所做的功，動(dòng)滑輪重為100N，動(dòng)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(jī)械效率該滑輪組的機(jī)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(zhǎng)為3m，高為0.9m，實(shí)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(jī)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(jī)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(jìn)了泥水坑中，司機(jī)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(jī)用800N的拉力，經(jīng)過30s拉著滑輪組自由端勻速前進(jìn)了6m，則司機(jī)做功的功率是___________W，司機(jī)拉動(dòng)該滑輪組的機(jī)械效率是___________，寫出該滑輪組的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：___________?！敬鸢浮?60；75%；省力。【解析】[1]由圖示可知，與動(dòng)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(dòng)滑輪相連繩子的股數(shù)n=3，則汽車移動(dòng)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(dòng)重70N的物體A，在10s內(nèi)使A在水平方向上移動(dòng)5m，所用拉力F為20N，地面對(duì)A的摩擦力為30N，則A運(yùn)動(dòng)速度是________m/s，滑輪組所做的有用功是________J，滑輪組的機(jī)械效率是________?！敬鸢浮?.5；150；75%。【解析】（1）A運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(jī)械效率：η＝＝×100%＝75%。13.小明用圖中的動(dòng)滑輪勻速拉動(dòng)水平地面上的物體A，測(cè)出A移動(dòng)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(shí)滑輪的機(jī)械效率η？_______如果能，寫出η的表達(dá)式；如果條件不足，寫出還需要補(bǔ)充的物理量的測(cè)量步驟和符號(hào)，并寫出η的表達(dá)式______（η用題目已知及補(bǔ)充的物理量符號(hào)表示）；（2）若A在10s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了4m，A的速度為______________?！敬鸢浮坎荒?；用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體A在水平面上勻速移動(dòng)時(shí)所受的摩擦力f；；0.4m/s?！窘馕觥浚?）由機(jī)械效率的公式可知單獨(dú)根據(jù)以上條件不能求出此時(shí)滑輪的機(jī)械效率；要想求出滑輪組的機(jī)械效率還需知道物體在水平面上勻速移動(dòng)時(shí)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(dòng)距離為s時(shí)，所做的有用功W有＝fs,W總＝F,所以；（2）若A在10s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了4m，A的速度為v＝＝0.4m/s。四、實(shí)驗(yàn)題（3小題，共32分）14.（6分）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的D點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在占點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；②豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)緩慢勻速上升(保持0點(diǎn)位置不變)，在此過程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2?；卮鹣铝袉栴}：(1)杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=____________。(用已知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示)(2)本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是:___________；(3)若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)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(jī)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(jī)械效率的表達(dá)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(jī)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(jī)械效率的主要因素是杠桿自身的重力．（3）鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?OA=F?OB；懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?OC=F?OB，經(jīng)對(duì)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(jī)械效率變大。15.（12分）在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表所示，第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)的拉力如圖所示。實(shí)驗(yàn)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(dòng)的距離s/cm機(jī)械效率η12100.83083.3%24101.530②3610①30*（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)豎直向上___________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升；（2）表格中編號(hào)①的數(shù)據(jù)應(yīng)為___________；編號(hào)②的數(shù)據(jù)應(yīng)為___________；（3）比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：使用同樣的滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越___________；（4）如果在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，忽略繩重和摩擦，可以計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力為___________N；（5）結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是___________。A．增大繩重B．減輕動(dòng)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?！窘馕觥浚?）[1]實(shí)驗(yàn)中應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升，此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測(cè)力計(jì)示數(shù)大小才等于拉力大小。（2）[2]由圖知，1N之間有10個(gè)小格，每個(gè)小格代表0.1N，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.2N，故拉力為2.2N。[3]第2次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為（3）[4]實(shí)驗(yàn)選用的同一滑輪組，動(dòng)滑輪的重力不變，由表中實(shí)驗(yàn)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?yàn)樽龅念~外功不變，故滑輪組的機(jī)械效率越高。（4）[5]根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在第一次實(shí)驗(yàn)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(dòng)滑輪重力所做的功，則動(dòng)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(jī)械效率變小，故A不符合題意；B．減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大，故B符合題意；C．滑輪組的機(jī)械效率為可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，再根據(jù)可知，機(jī)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(shí)所用力的大小，小紅和小華進(jìn)行了探究。她們從斜面底端A點(diǎn)沿斜面確定了相距1m處的B點(diǎn)。（g取10N/kg）（1）使刻度尺“0”刻度線與水平地面對(duì)齊，正確測(cè)量B點(diǎn)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(duì)象，進(jìn)行了如下操作：①正確使用彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)出小車重為2.0N；②將彈簧測(cè)力計(jì)與斜面平行放置并______，然后沿斜面方向勻速拉動(dòng)小車，如圖乙所示，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為______N；③計(jì)算出將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)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(diǎn)時(shí)的機(jī)械效率為______；（3）在小車上逐漸添加重物，測(cè)出小車的總重G，測(cè)出沿斜面勻速拉動(dòng)小車需要的力，計(jì)算出拉小車從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的功W1；計(jì)算出豎直向上將小車從水平地面提升到B點(diǎn)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(shí)的機(jī)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(shí)，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(diǎn)高度為9.00cm。（2）②【2】彈簧測(cè)力計(jì)在不同方向上使用時(shí)，都需要重新進(jìn)行調(diào)零。【3】由圖乙可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.02N，故彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為0.3N。③【4】將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)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(jī)械效率為η==×100％=60％（3）①[6]機(jī)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(shí)的機(jī)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(diǎn)到B點(diǎn)所做的功W1成正比例增加，當(dāng)總重為1N時(shí)，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(shí)總重G=(m母+m輪)g=(50kg+20kg)×10N/