安徽专版2020中考物理复习方案第一篇教材梳理课时训练11机械效率试题.docx

课时训练(十一)　机械效率
(限时:40分钟)

|对点训练|
【考点】 理解机械效率的普遍意义,并能根据公式η=W有用W总×100%进行一般的计算。(B)
1.如图K11-1所示,物体A所受重力为200 N,绳重和摩擦力不计,当分别沿力F1和F2的方向匀速提起物体A时,则F1　　　(选填“>”“<”或“=”)F2。若10 s内物体A被匀速提升4 m,则拉力F1所做的功为　　　J,功率为
　　　　W。如果把这个滑轮改成动滑轮,匀速竖直提升同样的重物,则机械效率将　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。 

图K11-1
2.[2019·淮安]如图K11-2所示,工人将重80 N的重物提升了3 m,所用的时间为20 s,拉力为50 N。则工人做的有用功为　　　　J,拉力的功率是　　　　W,动滑轮的机械效率是　　　　。 

图K11-2
3.[2019·咸宁]用如图K11-3所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升h,作用在绳上的拉力大小为F,则总功为　　　　,额外功为　　　　,滑轮组的机械效率为　　　　。(用题中给出的物理量表示) 

图K11-3
4.[2019·云南]如图K11-4所示,工人用滑轮组将重为600 N的建筑材料以0.3 m/s的速度匀速竖直提升。人对绳子自由端的拉力F=375 N,滑轮组的机械效率为　　　　,拉力F的功率为　　　　W。 

图K11-4
5.[2019·龙东]如图K11-5所示,小聪同学用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A,使它匀速前进2 m,地面对它的摩擦力为150 N,小聪施加的拉力F=100 N(忽略绳重和滑轮重),则该过程滑轮组做的有用功为　　　J,滑轮组的机械效率为　　　　。 

图K11-5
6.如图K11-6所示是人抬起独轮车车把时的简化示意图,此时独轮车相当于一个　　　　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G为1200 N,抬起车把的力F=500 N,则此杠杆的机械效率为　　　　。 

图K11-6
7.[2019·铜仁]一电动抽水机10 s内把100 kg的水抽到10 m高的水池中,则抽水机对水做的功为　　　　J,在抽水的过程中,若抽水机消耗的电能是1.25×104 J,则抽水机的效率是　　　　。(g取10 N/kg) 
8.[2019·长春]如图K11-7所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙。下列判断正确的是(忽略绳重和摩擦)(　　)

图K11-7
A.两滑轮组绳端移动的距离相等
B.甲滑轮组做的有用功比乙的少
C.甲滑轮组做功的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
9.[2019·绵阳]如图K11-8所示,斜面长20 m、高10 m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40 N的拉力,在20 s内把重60 N的物体沿斜面向上匀速拉动了10 m。在此过程中 (　　)

图K11-8
A.斜面的机械效率是66.7%
B.斜面的机械效率是75%
C.该同学对物体做功的功率是10 W
D.该同学对物体做功的功率是30 W
|综合训练|
一、填空题
1.[2019·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100 J的总功,其中额外功是　　　　J。 
2.[2019·枣庄]用一个动滑轮在5 s内将一重为300 N的物体匀速向上提升3 m,动滑轮的机械效率是75%,则拉力大小为　　　　N,若忽略绳重与摩擦,则动滑轮的重力为　　　　N。 
3.[2019·宁夏]如图K11-9所示,用滑轮组将重为400 N的物体匀速提升了1 m。已知拉力F为250 N,则提升重物的过程中,滑轮组的机械效率是　　　　。请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法:　 。 

图K11-9
4.[2019·南京]建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图K11-10所示。在匀速起吊重4.2×103 N的物体时,物体在5 s内上升了6 m,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。 

图K11-10
5.[2019·达州]救援车工作原理如图K11-11所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103 N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1 t,斜面高为2 m,斜面长为5 m。在小车A由水平路面被拉上救援车的过程中,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。(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取10 N/kg) 

图K11-11
二、选择题
6.[2019·广州]如图K11-12所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点的过程中,绳的拉力对甲做的功为WAB;用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点,在此过程中绳的拉力对乙做的功为WCD,则斜面的机械效率为 (　　)

图K11-12
A.WABWCD B.WCDWAB C.GHWCD-WAB D.GHWCD+WAB
7.[2019·福建]工人用如图K11-13所示的机械将物体匀速提升到某一高度,若物体的重力与滑轮的重力之比
G物∶G滑轮=9∶1,忽略绳重与摩擦的影响,则该过程的机械效率为 (　　)

图K11-13
A.10% B.45% C.80% D.90%
8.[2019·济宁]两个滑轮按图K11-14所示的方式组合,用5 N的拉力F拉动绳端,使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m,物体与地面间的摩擦力为9 N,下列说法正确的是 (　　)

图K11-14
A. A是定滑轮,B是动滑轮
B.拉力F做的功为5 J
C.拉力F的功率为1.8 W
D.滑轮组的机械效率为90%
9.[2019·聊城]用如图K11-15所示滑轮组提升重为100 N的物体时,在10 s内绳子自由端被匀速拉下6 m。已知拉绳子的力F为60 N,不计绳重和摩擦,则在此过程中 (　　)

图K11-15
A.物体被提升了2 m B.所做的有用功是300 J
C.拉力F的功率是30 W D.该过程滑轮组的机械效率是55.6%
10.(多选)[2019·孝感]如图K11-16所示,用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,不计绳重和摩擦,则 (　　)

图K11-16
A.甲、乙的拉力之比是3∶2 B.甲、乙绳的自由端速度之比是1∶1
C.甲、乙拉力的功率之比是3∶2 D.甲、乙的机械效率之比是1∶1
11.(多选)[2019·北京]某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图K11-17中图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示。已知物体的质量为450 g,所用动滑轮的质量为50 g,绳子自由端的拉力F为1.3 N,g取10 N/kg。在0~2 s的过程中,下列说法中正确的是 (　　)

图K11-17
A.绳子自由端移动的速度为5.0 cm/s B.拉力F的功率为0.26 W
C.有用功为0.45 J D.滑轮组的机械效率为90%
三、实验探究题
12.[2019·绥化]图K11-18是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如下表。

图K11-18
实验次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.6
0.3
55.6%
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
3
4
0.1
1.8
0.3

(1)实验过程中,应竖直向上　　　　拉动弹簧测力计。 
(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是　 。 (精确到0.1%)
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重　　　　,滑轮组的机械效率越高。 
(4)若在第三次实验中,物体上升的速度为0.1 m/s,则拉力F的功率为　　　　W。 
(5)创新小组也利用重为1 N、2 N、4 N的物体进行了三次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是　　　　。(填字母) 
A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组的
四、计算题
13.[2019·襄阳]工人师傅用如图K11-19所示的滑轮组将重为600 N的货物匀速提升了2 m,做了1500 J的功。
(1)求滑轮组的机械效率。
(2)当工人师傅用400 N的拉力匀速提升其他货物时,所做额外功占总功的15%,求此时提升货物的重力。

图K11-19

14.[2019·眉山]在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化为如图K11-20所示的滑轮组。为了尽快疏通道路,交警指挥拖车只用了30 s时间,便将水平路面上质量为1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5 m/s,绳子自由端的拉力F是500 N,地面对故障车的摩擦力为车重的0.08倍。求:(g取10 N/kg)
(1)拉力F在30 s内所做的功。
(2)整个装置的机械效率。

图K11-20

15.[2019·深圳]如图K11-21所示,斜面长s=8 m,高h=3 m。用平行于斜面、大小F=50 N的拉力,将重力为G=100 N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端,用时t=10 s。求:
(1)有用功W有用。
(2)拉力做功的功率P。
(3)物体受到的摩擦力f。
(4)该斜面的机械效率η。

图K11-21

16.[2019·泰州]如图K11-22所示,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:
物重
G/N
拉力
F/N
时间
t/s
A端上升的竖
直距离h/m
B端下降的竖
直距离s/m
200
500
0.5
0.4
0.2
(1)拉力所做的功。
(2)拉力做功的功率。
(3)此过程中,该杠杆的机械效率。

图K11-22

【参考答案】
对点训练
考点
1.=　800　80　减小
[解析]提升物体A时,滑轮的轴固定不动,是定滑轮;因为定滑轮相当于等臂杠杆,只能改变力的方向而不能省力,故用定滑轮拉同一物体A时,沿不同方向所用力的大小相等,所以F1=F2。物体被匀速提升,定滑轮不省力,且绳重和摩擦力不计,则拉力做功W=F1s=Gh=200 N×4 m=800 J,拉力F1的功率P=Wt=800J10s=80 W。把这个滑轮改成动滑轮使用时,在提升相同的重物时,也要把动滑轮提起,从而做额外功;由η=W有用W总×100%=W有用W有用+W额外×100%可知,机械效率将减小。
2.240　15　80%
3.3Fh　3Fh-Gh　G3F×100%
4.80%　225
[解析]由图知n=2,拉力端移动距离s=2h,滑轮组的机械效率η=W有W总=GhFs=GhF×2h=G2F=600N2×375N=80%;拉力F的功率P=W总t=Fst=F×2ht=F×2v=375 N×2×0.3 m/s=225 W。
5.300　75%
[解析]由题意可知,滑轮组做的有用功为W有用=fs=150 N×2 m=300 J;由题意可知,n=2,则绳端移动的距离为s绳=ns=2×2 m=4 m,则拉力做的总功为W总=Fs绳=100 N×4 m=400 J,则此滑轮组的机械效率为η=W有用W总×100%=300J400J×100%=75%。
6.省力　80%
7.1×104　80%
8.D
9.B　[解析]由题知,斜面长20 m、高10 m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10 m时,由几何关系可知物体升高h=
5 m。拉力F做的总功W总=Fs=40 N×10 m=400 J;拉力做的有用功W有用=Gh=60 N×5 m=300 J;斜面的机械效率η=W有用W总=300 J400 J=75%,故A错误,B正确。该同学对物体做功的功率P=W有用t=300 J20 s=15 W,故C、D错误。
综合训练
1.滑轮组　10
2.200　100
[解析]根据η=W有用W总×100%可得,该过程拉力做的总功W总=W有用η=Ghη=300N×3m75%=1200 J;
由W总=Fs=F×2h可得,拉力大小为F=W总2h=1200J2×3m=200 N;
忽略绳重与摩擦,则由F=12(G+G动)可得,动滑轮重G动=2F-G=2×200 N-300 N=100 N。
3.80%　多挂重物(或加润滑油)
4.2.52×104　3.6　1.08×104　2×103　7.2×103
[解析]该过程中做的有用功W有用=Gh=4.2×103 N×6 m=2.52×104 J;由图可知,n=3,钢丝绳移动的速度v绳=nv物=n×ht=3×6m5s=3.6 m/s;由η=W有用W总及W总=W额外+W有用可得,做的额外功W额外=W总-W有用=W有用η-W有用=2.52×104 J70%-2.52×104 J=1.08×104 J;由W=Fs可得,拉力F=W总s=W总nh=W有用ηnh=2.52×104 J70%×3×6m=2000 N;拉力的功率P=Fv绳=2000 N×3.6 m/s=7.2×103 W。
5.2×104　80%　103
[解析]钢绳克服小车的重力做的有用功W有用=Gh=mgh=103 kg×10 N/kg×2 m=2×104 J。钢绳自由端移动的距离s=nh=2×5 m=10 m,钢绳拉力做的总功W总=Fs=2.5×103 N×10 m=2.5×104 J,则该装置机械效率η=W有用W总=2×104 J2.5×104 J=80%。额外功W额外=W总-W有用=2.5×104 J-2×104 J=5×103 J,在此过程中,额外功就是克服A与斜面间摩擦力所做的功,所以摩擦力f=W额外s=5×103 J5m=103 N。
6.A　7.D　8.D　9.B　
10.AD　[解析]不计绳重及摩擦,拉力F=1n(G物+G轮),由图知,n甲=2,n乙=3,所以甲、乙绳端的拉力分别为F1=
12(G物+G轮),F2=13(G物+G轮),则甲、乙拉力之比F1∶F2=12(G物+G轮)∶13(G物+G轮)=3∶2,故A正确。将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,则提升物体的速度相同,则甲、乙绳的自由端速度分别为v甲=2v,v乙=3v,所以,甲、乙绳的自由端速度之比v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3,故B错误。由P=Wt=Fst=Fv可得,甲、乙拉力的功率之比
P甲∶P乙=F1v甲F2v乙=3×22×3=1∶1,故C错误。不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,由W额外=G轮h、W有用=G物h可知,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则拉力做的总功相同,由η=W有用W总可知,两滑轮组的机械效率相同,即甲、乙的机械效率之比η甲:η乙=1∶1,故D正确。
11.BC　[解析]由题意结合图线a可知,绳端移动的速度为v绳=s绳t=40cm2s=20 cm/s=0.2 m/s,故A错误;拉力F的功率为P=Wt=Fs绳t=Fv绳=1.3 N×0.2 m/s=0.26 W,故B正确;被提升物体的重力为G=mg=0.45 kg×10 N/kg=4.5 N,由图线b可知,在0~2 s内物体上升的高度为h=10 cm=0.1 m,则在此过程中滑轮组做的有用功为W有用=Gh=4.5 N
×0.1 m=0.45 J,故C正确;由图线a可知,在0~2 s内,绳端移动的距离为40 cm,所以该滑轮组的机械效率为η=W有用W总=GhFs绳 =4.5N×0.1m1.3N×0.4m≈86.5%,故D错误。
12.(1)匀速缓慢(或匀速)
(2)74.1%
(3)越大(越重)
(4)0.54　(5)C
[解析](1)实验过程中,应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。(2)第3次实验中,滑轮组的机械效率为η=W有用W总=GhFs=4N×0.1m1.8N×0.3m≈74.1%。(3)分析表格中的数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(4)图中物体和动滑轮的总重是由3段绳子承担的,所以绳子自由端移动的速度为v绳=3v物=3×0.1 m/s=0.3 m/s,拉力的功率为P=Fv绳=1.8 N×0.3 m/s=0.54 W。(5)若测量拉力时,弹簧测力计没有调零,指针在零刻度线的下方,会导致所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故A不符合题意;若弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升,所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故B不符合题意;若所使用的动滑轮重力偏小,会导致额外功所占比例偏小,所测量的机械效率偏大,故C符合题意。
13.解:(1)工人师傅提升货物所做的有用功为W有用=Gh=600 N×2 m=1200 J,
则此过程中滑轮组的机械效率为
η=W有用W总×100%=1200J1500J×100%=80%。
(2)当用400 N的力提升其他货物时,所做额外功占总功的15%,则此过程中机械效率为η'=1-15%=85%;
由题图可知,n=3,则机械效率η'=W有用'W总'×100%=G'hF·nh×100%=G'F·n×100%,
代入数据得,85%=G'400N×3,
解得货物重力G'=1020 N。
14.解:(1)由v=st可得,故障车在30 s内通过的路程s车=v车t=5 m/s×30 s=150 m,
由图可知,n=3,则拉力端移动的距离s=ns车=3×150 m=450 m,
拉力F在30 s内所做的功
W总=Fs=500 N×450 m=2.25×105 J。
(2)地面对故障车的摩擦力
f=0.08G=0.08mg=0.08×1500 kg×10 N/kg=1200 N,
滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功
W有用=fs车=1200 N×150 m=1.8×105 J,
整个装置的机械效率η=W有用W总×100%=1.8×105 J2.25×105 J×100%=80%。
15.解:(1)有用功W有用=Gh=100 N×3 m=300 J。
(2)拉力所做的功为W总=Fs=50 N×8 m=400 J,
则拉力的功率P=W总t=400J10s=40 W。
(3)额外功为W额外=W总-W有用=400 J-300 J=100 J,
由W额外=fs得物体受到的摩擦力f=W额外s=100J8m=12.5 N。
(4)斜面的机械效率η=W有用W总=300J400J=75%。
16.解:(1)拉力所做的功W总=Fs=500 N×0.2 m=100 J。
(2)拉力做功的功率P=W总t=100J0.5s=200 W。
(3)此过程中拉力做的有用功W有用=Gh=200 N×0.4 m=80 J,
该杠杆的机械效率η=W有用W总=80J100J=80%。

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