2022-2022年八年级物理下册12.3机械效率资源拓展新版新人教版.docx

第3节 机械效率
根底闯关全练拓展训练
1.(2022 湖南邵阳城步模拟)姚锦煜同学进入初三后非常努力,也非常爱思考,一次他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进
水里,在他打捞时桶里带些水。以下所述中属于有用功的是( )
A.把桶中水提高所做的功 B.把桶提高做的功
C.提桶和桶中的水做的功 D.手对绳子拉力做的功
答案 B 我们的目的是将水桶提上来,因此有用功是把桶提高做的动,其他的功都属于无用功,因此答案为B。
2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,那么加润滑油后工人提升同样的货物时,做的( )
A. 有用功减小,总功不变
B. 有用功增加,总功增加
C. 有用功不变,总功减小
D. 有用功减小,总功减小
答案 C 加润滑油前后工人都是提升同样的货物从一楼到五楼,也就是说对货物做的功是不变的,即有用功是不变的,但加了润滑油,工人用的拉力减小了,而同样是把货物拉到五楼,力小了,做的总功自然就少了,即总功是减小的。
3.(2022重庆中考B卷改编)局部农户在新建住房时,常利用如下图的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。那么以下判断正确的选项是(不计摩擦和绳重)( )
A. 滑轮所做的有用功为 1200J
B. 滑轮受到的重力为 100N
C. 该滑轮的机械效率η=75%
D. 绳子自由端移动的速度大小为 0.3m/s
答案 C 滑轮所做的有用功 W 有=Gh=600N×3m=1800J,A 错;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重 G 动=nF-G=2×400N-
W 有 1800J
600N=200N,B错;由图知,n=2,s=nh=2×3m=6m,W总=Fs=400N×6m=2400J,滑轮的机械效率η= = =75%,C正确;绳子自
W 总 2400J
s
由端移动的速度大小为 v=t=

6m 10s

=0.6m/s,D 错。
4.(2022广东汕头潮阳模拟)如下图,小明分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为G的物体,且物体上升速度相同。假设不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,比照两个滑轮组,以下说法正确的选项是( )
A. 甲的拉力小于乙的拉力
B. 甲、乙绳子自由端移动的速度相等
C. 甲、乙的机械效率相等
D. 拉力甲的功率大于拉力乙的功率
G+G轮 G+G轮
答案 C 甲中承当物重的绳子的段数 n甲=2,因此 F甲= 2,乙中承当物重的绳子的段数 n乙=3,因此F乙= 3,F甲>F乙,A
选项错误;由图可知,n甲=2,n乙=3,甲滑轮组绳子自由端移动的速度 v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度 v乙=3v物,所
= ,因为 G
以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,B选项错误;不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率η=W有用= Gh G
W总 (G+G轮)h G+G轮
1
相同,G 轮相同,所以两个滑轮组机械效率相等,C 选项正确;甲的拉力做功的功率 P 甲=F 甲 v 甲=2(G+G 轮)×2v 物=(G+G 轮)×v
1
物,P乙=F 乙v 乙=3(G+G 轮)×3v 物=(G+G 轮)×v 物,因此,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,D 选项错误。故答案为 C。
5.(2022江苏南京中考)用如下图的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m,拉力F为50N。此过程中有用功为 J,总功为 J,滑轮组机械效率为 。根据条件,以下四个物理量:①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、
③额外功、④拉力的功率,还能求出的有 和 (选填序号)。
答 案 170 200 85% ① ③
解析 有用功 W 有=Gh=85N×2m=170J;由图可知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功 W 总
=Fs=50N×4m=200J;滑轮组的机械效率η=W有=170J=85%;①因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升
W 总 200J
1
动
的高度,为 2m;②假设不计摩擦和绳重,拉力 F= (G+G ),据此可求动滑轮重力,但题目没有提到“不计摩擦和绳重〞这个条
2
件,无法计算动滑轮的重力;③额外功等于总功减去有用功,W额=W总-W有=200J-170J=30J;④因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。可见,还能求出的有①、③。
6.(2022 吉林长春模拟)在“测滑轮组机械效率〞实验中,小红用如图甲所示的滑轮组(绕线没有画出)进行了三次实验,实验数据如下表所示。
实验次数
物重G/N
物体上升的高度 h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离 s/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
15
3
6
8
2.5
24
(1) 请根据表中的数据画出甲图中的绕线方式。
(2) 第三次实验中,滑轮组的机械效率是 。分析表中数据,可得出结论:滑轮组的机械效率与 无关。
(3) 小红在上述实验的根底上多使用一个滑轮又进行了实验(如图乙所示),小红使用甲、乙两个滑轮组匀速提升相同的重物时,假设忽略绳重和摩擦,它们的机械效率 (选填“相同〞或“不相同〞)。
答案 (1)见图 (2)80% 物体上升的高度 (3)相同
解析 (1)由表中第一行可知,当物体上升的高度为 3cm 时,测力计移动的距离为 9cm,因此 n=3。(2)第 3 次实验中滑轮组
W
总
的机械效率η=W有用 Gh
6N×0.08m
=Fs
=2.5N×0.24m
×100%=80%;同理,第 1 次和第 2 次的机械效率也是 80%,因此滑轮组的机械效率与重
物被提升的高度无关。(3)在忽略绳重及摩擦的情况下,额外功为克服动滑轮重力做的功。小红在上述实验的根底上多使用了一个定滑轮,只改变了力的方向,因此它们的机械效率相同。
能力提升全练拓展训练
1.(2022 安徽合肥巢湖模拟)在斜面上将一个质量为 5kg 的物体匀速拉到高处,如下图,沿斜面向上的拉力为 40N,斜面长
2m、高1m。以下说法正确的选项是(g=10N/kg)( )
A. 物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B. 做的有用功是 40J
C. 此斜面的机械效率为 62.5%
D. 物体受到的摩擦力大小为 10N
答案 C 将物体匀速拉到高处的过程中,物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共 4 个力的作用;有用功 W 有
=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J;总功 W
=Fs=40N×2m=80J,此斜面的机械效率η=W有=50J=62.5%,额外功 W =W

-W =80J-
总
W 额 30J
W 总 80J
额 总 有
50J=30J;由W 额=fs 可得,物体受到的摩擦力 f= s =2m=15N。
2.(2022山东淄博周村二模)小明用同一个滑轮的两种用法,提起同一物体,如图,使用定滑轮时,所用的拉力为F甲,机械效率为η甲。使用动滑轮时所用的拉力为F乙,机械效率为η乙,那么F甲 F乙,η甲 η乙(选填“>〞、“<〞或
“=〞),不计绳重和摩擦,动滑轮重小于物重。
答 案 >>
解析 由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;不计绳重和摩擦,F甲=G物,F乙=

G物+G轮
2 ,由于 G轮<G物,F甲>F乙;η甲
W有用 G物h
W有用
G物h G物
W
F
= =
总 甲 甲
=1,η乙=
h W
总乙
=2F
=
乙h G物+G轮
<1,因此η甲>η乙。
3.(2022 四川德阳中考)如下图,沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100N,斜面长
2m、高1m,那么其机械效率是 %,物体所受摩擦力是 N。(取g=10N/kg)
答 案 60 40
解析 有用功 W 有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J;拉力做的总功 W 总=Fs=100N×2m=200J;斜面的机械效率
额 总 有 额
η=W有=120J W额=80J
=60%;额外功 W =W -W =200J-120J=80J,由 W =fs 可得,物体所受的摩擦力 f=
W总200J s
2m=40N。
4.(2022 广西一模)如图,在水平地面上放着物体 A,A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,用滑轮组匀速提升物体 A 时,滑轮组的机械效率是 84%(不计绳重和摩擦)。求:
(1) 物体 A 的重力;
(2) 动滑轮的重力;
(3) 用此滑轮组使物体 A 以 0.2m/s 的速度匀速上升,在 5s 的时间内,人拉力所做的功。答 案 (1)420N (2)80N (3)500J
A 有
解析 (1)A 与地面的接触面积为 0.14m2,对地面的压强为 3000Pa,因此物体 A 的重力 G =pS=3000Pa×0.14m2=420N;(2)W
GA+G轮
=Gh,F= ,W

=2Fh=(G+G
)h,因此η=W有用= GAh
=GA

A 轮
,由于η=84%,G =420N,故 G
用 A 2 总 A 轮
W 总 (GA+G 轮
)h GA+G 轮
=80N;(3)h=vt=0.2m/s×5s=1m,W总=(GA+G轮)h=(420N+80N)×1m=500J。
三年模拟全练拓展训练
1.(2022 江苏无锡江阴模拟,10,★★☆)小明用如下图的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高
度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了4个结论:①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率等于F2做功的功率。其中正确的为( )
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②③④
答案D 1 1
由图知,n1=2,n2=3;不计绳重及摩擦,那么拉力做的功分别为:W1=F1s1= (G物+G动)×2h=(G物+G动)h,W2=F2s2= (G物+G
2 3
动)×3h=(G物+G动)h,那么 W1=W2,故①正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度均相同,不计绳重及摩擦,那么 W额=G动h,W有=G物
W有
W
h,所以,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同;由η= 可知,两滑轮组的机械效率相同,故②正确;不计绳
总
1 1 1
重及摩擦,拉力 F= (G物+G动),n1=2,n2=3,绳端拉力分别为:F1= (G物+G动),F2= (G物+G动),所以 F1>F2,即使用乙滑轮组比甲滑
n 2 3
W
轮组更加省力,故③正确;因为 W1=W2,且做功时间相同,由 P= t可知,拉力做功的功率相同,故④正确。综上分析,①②③④
说法都正确。
2.(2022江苏泰州姜堰一模,12,★★★)小明用如下图的装置探究杠杆的机械效率,他将两个钩码悬挂在B点,在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆,使其绕O点缓慢转动,带动钩码上升一定的高度h(不计摩擦)( )
A. 在杠杆转动过程中,弹簧测力计的示数会变小
B. 仅将拉力的作用点从 A 点移到 C 点,杠杆的机械效率不变
C. 仅增加钩码的个数,拉力所做的额外功增大
D. 仅将钩码的悬挂点从 B 点移到 C 点,拉力做的总功变大
答案 B 假设弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动,阻力不变,动力臂减小,阻力臂变小,由几何知识可得,动力臂与阻力臂的比值不变,因为阻力不变,根据杠杆的平衡条件知,弹簧测力计的示数应该不变,故 A 错误;仅将拉力的作用点从 A 点移到 C 点,动力臂减小,动力增大,但阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件知,F1L1不变,杠杆的机械效率不变,故 B 正确;克服杠杆重力做的功为额外功,仅增加钩码的个数,杠杆重力和杠杆上升的高度不变,拉力所做的额外功不变,故 C 错误; 钩码的悬挂点在 B 点时,由杠杆的平衡条件得 F1·OA=G·OB;悬挂点移至 C 点时,由杠杆的平衡条件得 F2·OA=G·OC;从图中可以看出,由 OB 到 OC 力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功,即仅将钩码的悬挂点从 B 点移到 C 点, 拉力做的总功变小,故 D 错误。
3.某高山顶峰要设一个旅游景点,需要开挖盘山公路,要求盘山公路对车的总阻力是车重的0.1,机械效率是50%,假设山高2000m,那么要开挖长 m的盘山公路。
答案 2×104
解析 设车的重力为 G,盘山公路的长度为 s, 那么车上坡时做的有用功:W 有=Gh,
牵引力克服总阻力做的额外功:W 额=fs=0.1G·s, 牵引力做的总功:W 总=W 有+W 额=Gh+0.1G·s,
盘山公路的机械效率:
η=W有= Gh =h =2000m =50%,
W 总 Gh+0.1G·s h+0.1s 2000m+0.1s
解得:s=2×104m。