蘇科版物理九年級全冊11.5機械效率素養(yǎng)提升練含解析

第第頁蘇科版物理九年級全冊11.5機械效率素養(yǎng)提升練（含解析）第十一章簡單機械和功

五、機械效率

基礎(chǔ)過關(guān)全練

知識點1有用功、額外功、總功

1.(2022陜西西安匯知中學月考)清晨,清河河畔聚集了很多釣魚愛好者,若某位師傅不小心把水桶掉進了水里,撈上水桶時發(fā)現(xiàn)桶里帶些水。在打撈水桶的過程中,下列關(guān)于做功的說法中正確的是()

A.對水所做的功是有用功

B.對水桶所做的功是總功

C.對水所做的功是總功

D.對水桶所做的功是有用功

2.如圖所示,人向下拉繩提升重物。已知物體重400N,動滑輪重60N,不計繩重及摩擦,將重物勻速提升0.5m,人施加的拉力為N,繩子自由端移動的距離為m,人所做的有用功為J,總功為J,額外功為J。

知識點2機械效率

3.(2022江蘇揚州中考)在測量滑輪組機械效率的活動中,裝置如圖所示,欲使所測機械效率提高,下列措施可行的是()

A.轉(zhuǎn)軸加潤滑油B.增加提升高度

C.增大提升速度D.減小物體質(zhì)量

4.(2022江蘇南京秦淮外國語學校期中)在某場館建設(shè)中,采用了如圖所示的裝置提升重物,當工人師傅們用800N的拉力F向下拉繩時,重1200N的重物勻速上升了5m,下列說法中不正確的是()

A.繞在動滑輪上每股繩的拉力為600N

B.拉力F做功為8×103J

C.滑輪組的機械效率為75%

D.動滑輪的重可能為380N

5.【中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化】【新獨家原創(chuàng)】如圖所示是一項稱為跳板的雜技表演?？梢詫⑺醋鞲軛U,支點在跳板的上都,此時跳板右端距離地面1m,當質(zhì)量為80kg的甲表演者從距離跳板右端2m高的位置由靜止落到跳板的右端時,這時會將質(zhì)量為40kg的乙表演者彈起5m,恰好落在另一位表演者肩上扛的桿的座椅上。在這個過程中,總功為J,額外功為J,跳板的機械效率為。(g=10N/kg)

6.(2023江蘇蘇州立達中學期中)如圖,塔式起重機的滑輪組將重為1.2×104N的重物在5s內(nèi)勻速吊起2m,滑輪組的機械效率為80%。求:

(1)提升重物做的有用功;

(2)繩端的拉力F;

(3)拉力的功率。

能力提升全練

7.(2022甘肅蘭州中考,8,★★☆)如圖所示,斜面長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50N

C.對物體所做的有用功為500J

D.該斜面的機械效率為80%

8.(2022四川達州中考,6,★★☆)如圖所示,小華用滑輪組水平向左勻速拉動A物體,A物體5s內(nèi)移動了100cm,且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N,已知滑輪組的機械效率為80%,則下列說法錯誤的是()

A.拉力F大小為4N

B.繩子自由端移動的速度為0.6m/s

C.拉力F做功的功率為3W

D.拉力F在5s內(nèi)對滑輪組做的額外功為3J

9.(2023江蘇南通中考,10,★★★)物理學中把機械對重物施加的力與人對機械施加的力的比值叫作機械效益MA,用于比較不同機械的省力程度?，F(xiàn)用圖示滑輪組勻速提升重物,不計繩重和摩擦。則下列描述滑輪組的機械效益MA與物體重力G、機械效率η與機械效益MA的關(guān)系圖線中,可能正確的是()

ABCD

10.(2022江蘇鹽城中考,17改編,★★☆)在“再探動滑輪”的實驗中,小明用彈簧測力計沿豎直方向勻速拉一個動滑輪,使掛在它下面重為3N的鉤碼緩緩上升0.2m,鉤碼上升的時間為4s。繩受到的拉力為2N,此過程中鉤碼上升的速度為m/s,拉力的功率為W,動滑輪的機械效率為。

11.(2022江蘇南通中考,22,★★☆)用圖甲滑輪組做“探究動滑輪的重對滑輪組機械效率的影響”實驗。實驗中把不同的磁鐵吸附在動滑輪邊框上以改變滑輪的重,每次實驗都勻速拉動繩端使物體上升10cm。不計繩重,實驗數(shù)據(jù)如表。

次數(shù)G物/NG動/NF/Nη

16.00.32.290.9%

26.01.0

36.01.92.969.0%

46.03.23.458.8%

(1)每次實驗繩端移動距離為cm;

(2)第2次實驗中拉力F的示數(shù)如圖乙,讀數(shù)為N,第2次實驗滑輪組的機械效率為%。分析數(shù)據(jù)可知:在物重不變的情況下,動滑輪越重滑輪組的機械效率越;

(3)實驗中若僅增大繩端移動的距離,則滑輪組的機械效率將;

(4)本實驗中,在物重不變的情況下,動滑輪變重時,由摩擦引起的額外功占總額外功的比例(選填“變大”“變小”或“不變”)。

12.(2022江蘇鎮(zhèn)江中考,28改編,★★☆)如圖所示,用拉力F通過動滑輪將重90N的貨物勻速提升1m,動滑輪的機械效率為90%。不計繩重及滑輪與軸、滑輪與繩之間的摩擦,求:

(1)上述過程中的有用功W有。

(2)上述過程中拉力所做的功WF。

(3)動滑輪所受的重力G動。

素養(yǎng)探究全練

13.【科學探究】小明、小紅和小華在學習完機械效率后,他們無意中發(fā)現(xiàn)重建的“紅星橋”的引橋傾斜程度比“蓉湖大橋”的傾斜程度更小。關(guān)于這一現(xiàn)象,結(jié)合所學知識他們提出了自己的猜想。

猜想一:引橋傾斜程度較小是為了增大斜面的機械效率;

猜想二:引橋的傾斜程度較小是為了更省力,但無法增大機械效率;

猜想三:斜面的機械效率還與提升物體的重力有關(guān)。

為了驗證自己的猜想,他們用木板搭成了如圖所示的裝置,并以傾角α的大小表示斜面的傾斜程度,進行了實驗探究,記錄數(shù)據(jù)如表:

次數(shù)斜面傾角α物重G/N斜面高度H/m拉力F/N斜面長度L/m機械效率η

130°60.65.01.260%

230°30.62.51.260%

342°30.82.61.2

(1)分析表中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):物重相同時,斜面傾角越小,越;

(2)第3次實驗中斜面的機械效率η=;

(3)比較兩次實驗數(shù)據(jù)可以驗證猜想三是(選填“正確”或“錯誤”)的;對比2、3兩次實驗數(shù)據(jù),可以初步得出斜面機械效率和斜面傾斜程度的關(guān)系:。

答案全解全析

基礎(chǔ)過關(guān)全練

1.D師傅不小心把水桶掉進水里,目的是把水桶提上來,所以對水桶做的功為有用功。

2.230120023030

解析由圖知,n=2,不計繩重及摩擦,人施加的拉力F=(G+G動)=×(400N+60N)=230N;

繩子自由端移動的距離s=nh=2×0.5m=1m;

人所做的有用功W有=Gh=400N×0.5m=200J;

總功W總=Fs=230N×1m=230J;

不計繩重及摩擦,額外功為克服動滑輪自重做的功W額=G動h=60N×0.5m=30J。

3.A轉(zhuǎn)軸加潤滑油,可以減小滑輪與軸之間的摩擦力,從而減小額外功占總功的比例,機械效率變高,故A正確;增加提升高度,根據(jù)η=可知機械效率不受影響,故B錯誤;根據(jù)η=可知,增大提升物體的速度不影響滑輪組的機械效率,故C錯誤;根據(jù)機械效率η=可知,在動滑輪重一定時,被提升物體的重力越小,機械效率越低,故D錯誤。

4.A繩子末端的拉力F為800N,同一根繩子上的拉力相同,則繞在動滑輪上每股繩的拉力都為800N,故A符合題意;由圖知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,拉力端移動的距離s=nh=2×5m=10m,拉力F做功W總=Fs=800N×10m=8×103J,故B不符合題意;拉力做的有用功W有=Gh=1200N×5m=6×103J,滑輪組的機械效率η=×100%=75%,故C不符合題意;拉力做的額外功W額=W總-W有=8×103J-6×103J=2×103J,若不計摩擦和繩重,由W額=G動h可得,動滑輪的重力G動==400N,而題目中未說明不計摩擦和繩重,則克服動滑輪的重力做的額外功應(yīng)該小于2×103J,故動滑輪的重力應(yīng)小于400N,可能為380N,故D不符合題意。

5.240040083%

解析甲表演者做的總功W總=G1h1=m1gh1=80kg×10N/kg×(2m+1m)=2400J;對乙表演者做的有用功W有用=G2h2=m2gh2=40kg×10N/kg×5m=2000J;額外功W額外=W總-W有用=2400J-2000J=400J;跳板的機械效率η=≈83%。

6.解析(1)提升重物做的有用功W有用=Gh=1.2×104N×2m=2.4×104J;(2)由η=可得,拉力做的總功W總==3×104J,由圖知,滑輪組繩子有效股數(shù)n=3,則繩端移動距離s=nh=3×2m=6m,由W=Fs可得,繩端拉力F==5×103N;(3)拉力的功率P==6000W。

能力提升全練

7.D此裝置為斜面,可以省力,根據(jù)功的原理可知,使用任何機械都不省功,故A錯誤;有用功W有用=Gh=100N×4m=400J,故C錯誤;總功W總=Fs=50N×10m=500J,機械效率η==80%,故D正確;額外功W額外=W總-W有用=500J-400J=100J,物體受到的摩擦力f==10N,故B錯誤。

8.A由圖可知n=3,由η=可知,繩子自由端的拉力F==5N,故A錯誤;物體移動的距離s物=100cm=1m,繩子自由端移動的距離s=ns物=3×1m=3m,則繩子自由端移動的速度v==0.6m/s,故B正確;拉力做的總功W總=Fs=5N×3m=15J,拉力做功的功率P==3W,故C正確;有用功W有=fs物=12N×1m=12J,額外功W額=W總-W有=15J-12J=3J,故D正確。

9.C由題知MA=,n=3,不計繩重和摩擦,則F=(G+G動),則MA=,可知,隨著G的增大,MA增大,但逐漸趨于零,所以MA逐漸趨于不變,故MA與G的關(guān)系圖線是一條向MA軸凸的曲線,A、B錯誤;MA=,不計繩重和摩擦,η=,則,即η與MA是成正比的,故C正確,D錯誤。

10.0.050.275%

解析鉤碼上升的速度v==0.5m/s;拉力的功率P==0.2W;動滑輪的機械效率η==75%。

11.(1)30(2)2.580低(3)不變(4)變小

解析(1)從圖中可知n=3,每次實驗繩端移動距離s=nh=3×10cm=30cm=0.3m;(2)彈簧測力計的分度值為0.1N,讀數(shù)為2.5N,第2次實驗滑輪組的機械效率η==80%;分析數(shù)據(jù)可知:在物重不變的情況下,從實驗1至實驗4,動滑輪的重力逐漸變大,滑輪組的機械效率逐漸變低,故動滑輪越重滑輪組的機械效率越低;(3)實驗中若僅增大繩端移動的距離,根據(jù)η=可知滑輪組的機械效率將不變;(4)四次實驗中,物體上升的高度h=10cm=0.1m,有用功W有用=Gh=6.0N×0.1m=0.6J,第1次實驗中,克服動滑輪的重力所做的額外功W動1=G動1h=0.3N×0.1m=0.03J,總功W總1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J,摩擦引起的額外功W摩1=W總1-W有用-W動1=0.66J-0.6J-0.03J=0.03J,摩擦引起的額外功占總額外功的比例=50%……第4次實驗中,克服動滑輪的重力所做的額外功W動4=G動4h=3.2N×0.1m=0.32J,總功W總4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J,摩擦引起的額外功W摩4=W總4-W有用-W動4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J,摩擦引起的額外功占總額外功的比例≈24%;本實驗中,在物重不變的情況下,動滑輪變重時,由摩擦引起的額外功占總額外功的比例變小。

12.解析(1)上述過程中的有用功W有=Gh=90N×1m=90J;(2)由η==100J;(3)由圖知,繩子的有效股數(shù)n=2,則s=nh=2×1m=2m,由W=Fs得,繩端的拉力F==50N,不計繩重及滑輪與軸、滑輪與繩之間的摩擦,由F=(G+G動)可得,動滑輪的重力G動=nF-G=2×50N-90N=10N。

素養(yǎng)探究全練

13.(1)省力(2)77%(3)1、2錯誤斜面的傾斜程度越大,機械效率越高

解析(1)由表中第2、3次實驗數(shù)據(jù)可知,物