八年级物理下册第十二章简单机械《第3节机械效率》同步测试.doc

机械效率同步测试 一、选择题1关于机械效率，下面说法正确的是（）A功率越大的机械，机械效率越高B机械效率越高的机械越省力C机械效率越低的机械，做的功就越少D由于有用功总小于总功，机械效率总小于1答案：D解析：功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢，机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故A说法不正确。机械效率高说明有用功与总功的比值大，与机械省不省力无关，故B说法不正确。机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率越低，有用功与总功的比值小，不能说明做的功越少，故C说法不正确。使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功，所以有用功总小于总功，机械效率是指有用功与总功的比值，所以机械效率总小于1，故D说法正确。2下列叙述中能够提高机械效率的是（）A增加有用功B减小机械间的摩擦C减小总功D使用最省力的机械答案：B解析：只有在总功不变的情况下，增加有用功才会提高机械效率，只说增加有用功的说法不够严密，故A错；减小机械间的摩擦可以有效地减小额外功，是可行的办法，故B正确；在有用功不变的情况下，减小总功可以提高机械效率，但只说减小总功的说法不够严密，故C错；使用最省力的机械只能说明其省力，但不能说明其额外功的情况，有时甚至额外功会更大，故D错。3（2013年枣庄中考题）甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则（）A甲吊车的电动机做的有用功较多 B乙吊车的电动机做的额外功较多C甲吊车的电动机做的总功较多 D甲、乙两吊车的电动机做的总功相同答案：B解析：甲吊车的机械效率比乙吊车的机械效率高，说明甲吊车所做的有用功在总功中占的比值比乙吊车大；把相同质量的物体提高相同的高度，根据公式W有用=Gh=mgh可知：两辆吊车所做的有用功相同；机械效率不同，是因为做的额外功不同，导致总功不同。4有一人用同一滑轮组分别将重1000N和2000N的物体匀速提升5m，动滑轮重200N，不计绳重和摩擦，则上述两种情况中错误的说法是（）A滑轮组的机械效率不相等 B人做的额外功相等C人做的总功相等 D绳子自由端移动的距离相等答案：C解析：不计绳重和摩擦也就是说只考虑动滑轮的重，克服动滑轮的重力做的功就是额外功，用同一滑轮组说明两次所用的是一个动滑轮，所以两次做的额外功是相等的，拉2000N的物体时做的有用功当然多，有用功在总功所占的比例就越大，机械效率就高。同一个滑轮组，绳子股数是相同的，物体上升的高度都是5m，所以绳子自由端移动的距离都等于物体上升高度的n倍。5（2013年南通中考题）如图1所示，南京清江花苑严老师用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓慢上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率与物体重力G的关系可能符合图2中的（）图1ABCD图2答案：B解析：从题可知，动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重力所做的功为额外功（绳重和摩擦产生的额外功较小，此处可不考虑）。机械效率公式可进一步推导：。可以看出，随着物体的重力G增大，机械效率公式中的分母越小，所以机械效率增大。因为机械效率与物体的重力G不是正比例函数关系，所以不可能是图A。6（2013年武汉中考题）如图3所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（）A45N、50% B45N、75% C60N、50% D60N、75%图3答案：B解析：物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，即A处的拉力大小为FA=f=45N。本题中，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功。从图可知，有2段绳子与动滑轮相连，则绳子自由端移动距离S=2S物，滑轮组的机械效率为。7如图4所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（）A甲图省力，机械效率甲图大 B甲图省力，机械效率一样大C乙图省力，机械效率乙图大 D乙图省力，机械效率一样大图4答案：B解析：（1）分析左图滑轮组的结构，得出承担物重的绳子股数n=3。分析右图可知承担物重的绳子股数n=2。因摩擦力可以忽略不计，根据，所以甲图省力。（2）假设两种情况下把物体提示相同的高度，则两种情况下有用功相同，根据W总=W有用+W额外，要比较二者的机械效率，只要比较额外功即可。在摩擦力忽略不计时，额外功就等于提升动滑轮做的功。由于动滑轮和提升高度相同，所以额外功相同，故机械效率相同。二、填空和计算题8如图5所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 N，测力计上升的高度s为02m物块重G为15N，物块上升的高度h为03m，则杠杆的机械效率为 %，使用该杠杆做额外功的一个原因是 。答案：25 90% 使用该杠杆做额外功的一个原因是克服杠杆转动时的摩擦做功（或克服杠杆自重做功）。解析：（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数，弹簧测力计的分度值是01N，读数是：25N。（2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功。因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功，就有了额外功。同时杠杆绕支点转动时也要克服摩擦力做功。（3）使用该杠杆做额外功的一个原因是克服杠杆转动时的摩擦做功（或克服杠杆自重做功）。9建筑工地上，工人用如图6所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6 高处，所用拉力为125N，时间为20s。求：（1）工人做的有用功；（2）工人做的总功；（3）此过程中该装置的机械效率；（4）工人做功的功率。答案：（1）（2）（3）（4）解析：（1）工人做的有用功就是滑轮组克服重物重力做的功；（2）工人做的总功等于所用拉力与绳端移动距离的乘积，注意绳子自由端移动的距离是物体升高距离的2倍；（3）装置的机械效率可以直接利用公式计算；（4）工人做功的功率应该是工人做的总功的功率。10如图7，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s。求：（1）木箱沿斜面方向的运动速度。（2）小王对木箱做功的功率。（3）斜面的机械效率。答案：（1）（2）（3），解析：（1）木箱沿斜面方向的运动速度可以直接利用速度公式计算。（2）小王对木箱做功的功率应该是总功的功率，而不是有用功。（3）先计算有用功，再计算斜面的机械效率就容易了。11某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积15m2。挖掘机在6s内将装满铲斗质量为075t的泥石送到岸边，挖掘深度h=2m。（如图8乙所示）（取g=10N/kg）求：（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？（3）若发动机的总功率是20kw，挖泥土过程中挖掘机的机械效率多大？。答案：（1）（2）（3）解析：（1）挖掘机静止时对地面的压力等于其重力，对地面的压强利用计算；（2）挖掘机挖土时，只有将土升高对土做功，水平移送到岸边时，因力与距离垂直不做功；（3）挖泥土过程中挖掘机的总功等于发动机的总功率与时间的乘积，再利用就可以计算机械效率。12某科技小组设计的提升重物的设备如图9甲所示。图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成。小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中，物体A的速度为1，滑轮组的机械效率为A。小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中，物体B的速度为2，滑轮组的机械效率为B。拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图9乙中、所示。已知：1=32，物体A的体积为VA，物体B的体积为VB，且3VA=2VB，物体A的密度为A，物体B的密度为B，且8A=7B。（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：机械效率B与A之差。答案：设物体A受的重力为GA，物体B受的重力为GB，动滑轮受的重力为G动。则, 所以 = （1） 由题中Wt图像可知：P1=90W P2=45W由=，1=32 ，解得：= （2） 由（1）、（2）解得：= （3） 由GgV ，3VA=2VB，8A=7B ，解得：= （4） 由（3）、（4）解得：G动=GA G动=GB A =70% B =80% BA=80%70%=10% 解析：试题以滑轮组的效率为载体，综合考查了运动、力、质量、密度、重力、功、功率、机械效率等知识，试题对学生运用图像解决问题的能力进行了考查，对学生运用数学解决物理问题的能力要求较高。题目头绪较多，解题可以从这么几个角度入手。从滑轮组中拉力与物重关系入手，在不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦时，拉力所以 =从图像入手，由题中Wt图像可知：P1=90W ，P2=45W，由=及1=32，解得：= 。从质量、密度、重力关系入手，由Gmg=gV 、3VA=2VB、8A=7B 解得：=。从滑轮组的机械效率入手：由上面几个式子，经过数学运算，即可求出结果。三、实验题13在做“测滑轮组机械效率”的实验中，小强和同学们组装了如图10所示的甲、乙两个滑轮组（每只滑轮重都相同，不计摩擦和绳重）。（1）对于甲图所示的滑轮组，如果没有刻度尺，只要测出钩码重G，然后竖直向上匀速拉动弹簧秤使钩码升高，从弹簧秤上读出拉力值F，即可算出该滑轮组的机械效率= 。（2）比较甲、乙两滑轮组的机械效率，可知甲 乙（选填：、或）。（3）实验后小强猜想，对于同一滑轮组（例如图乙），它的机械效率也可能不是固定的，于是他用实验进行了探究，并证明自己的猜想是正确的。你认为小强应采用的正确方法是什么？答： 。答案：（1）（2）（3）在保证滑轮个数、绳子绕法不变的前提下，改变钩码数量或提升的高度、提升的速度等因素，看滑轮组的机械效率是否改变。解析：（1）根据100= ，所以，没有刻度尺也能计算出机械效率。（2）比较甲、乙两滑轮组，可看出提升的钩码重相同，但乙的动滑轮重些，假设重物提升的高度相同，则有用功相同，而乙的额外功大些，所以乙的机械效率低。（3）探究“同一滑轮组，它的机械效率也可能不是固定的”这一猜想时，要注意控制变量的思想。即在保证滑轮个数、绳子绕法不变的前提下，改变钩码数量或提升的高度、提升的速度等因素，看滑轮组的机械效率是否改变。14小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：A斜面的机械效率可能与物体的重力有关B斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图11所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表：实验次数斜面倾角物块重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长S/m有用功W有/J总 功W总/J斜面的机械效率130500642123050230300625121860%34530082812243471%（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上_拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向_移动（填“左”或“右”）。 （2）根据表格中数据，第次实验斜面的机械效率为_%，第次实验中总功为_J。（3）通过对比实验、数据，可验证小华的猜想_（填写字母）；通过对比实验、数据，可以得出的探究结论是：_。（4）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与_（写出一个）有关。答案：（1）匀速 左；(2)60 30；（3）A 在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；（4）物体或斜面的粗糙程度。解析：（1）必须使物体做匀速直线运动，物体受力才是平衡力，拉力才是一个确定的数值。实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向左移动。（2）根据机械效率的公式，容易计算第次实验斜面的机械效率为60%，（3）对比实验、，可以看出其它条件相同，只改变了物体的重力；再看数据，发现斜面的机械效率相同。条件变了，而结果不变，说明结果与改变的条件无关，即斜面的机械效率与物体的重力无关对比实验、，看出其它条件相同，只改变了斜面倾角；再看数据，发现斜面的机械效率不同，这说明结果与改变的条件有关，即斜面的机械效率与斜面倾角有关，而且斜面倾角越大，效率越高。（4）造成使用斜面存在额外功的原因是物体与斜面间有摩擦力，接触面的粗糙程度影响摩擦力。15某实验小组利用图12示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； 竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2回答下列问题：(1)杠杆机械效率的表达式为=_。(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：_(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。答案：（1） （2）杠杆自身的重力 （3）变大解析：（1）杠杆的机械效率：。（2）如果没有额外功，则机械的效率为100%。所以在有用功一定时，额外功的大小决定了机械效率大小。本题中，提升的钩码的同时，我们不得不提升杠杆，提升杠杆做的功就是额外功，因此杠杆自身的重力是影响杠杆机械效率的主要因素。（3）由题意知，将钩码提升相同的高度，做的有用功不变。O、B位置不变，只将钩码的悬挂点由A移至C，将使拉力变大，同时拉力上升的距离将变小（由于C比A离支点O远，所以将钩码提升相同的高度，拉力上升的高度将变小），这样无法判断总功的变化，因而无法判断杠杆机械效率的变化。我们换一种思路：总功等于有用功与额外功之和，有用功不变，只要判断额外功的变化即可。题目中告诉我们，O、B位置不变，由于C比A离支点O远，所以将钩码提升相同的高度，杠杆重心升高的高度将变小，即额外功变小，由公式可知，在一定时，额外越小，机械效率越大。