115機械效率-2022-2023學九年級上冊物理練習（蘇科版）

11.5機械效率如圖所示，有一斜面長為L，高為h?，F用力F沿斜面把重為G的物體從底端勻速拉到頂端，已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關于斜面機械效率η的表達式正確的是（）A． B． C． D．【答案】D?！窘馕觥拷猓盒泵娴母邽閔，物體的重力為G，有用功為：W有用＝Gh，斜面長為L，拉力為F，總功為：W總＝FL，使用斜面的機械效率為：η＝＝，而物體與斜面的摩擦力為f，額外功為：W額外＝fL，則總功為：W總＝W有用+W額外＝Gh+fL，機械效率也可以表達為：η＝＝＝或：η＝＝＝＝1﹣，故D正確；A選項中，是有用功與額外功的比值，不是機械效率，故A錯；B選項中，是有用功與有用功的比值，不是機械效率，故B錯；C選項中，分母是總功與額外功之和，則該比值不是機械效率，故C錯。如圖所示，工人用滑輪組把重物勻速提升到一定高度，重物的重為G物，動滑輪的重為G動，此裝置的機械效率為η，不計繩重和摩擦。則下列表達式中不能表示工人所用拉力大小的是（）A． B． C． D．【答案】D。【解析】解：從圖中可知，n＝3，不計繩重和摩擦時，根據F＝可知拉力F＝，故A正確；繩子自由端移動的距離s＝nh＝3h，根據η＝＝＝可知，拉力F＝，故B正確；根據η＝＝＝＝可知，拉力F＝，故C正確。如圖所示，甲、乙杠桿的質量和長度均相同，機械摩擦不計，分別使用甲、乙杠桿將物體A提升相同的高度，則在工作過程中，甲、乙杠桿的機械效率相比（）A．甲的大 B．乙的大 C．一樣大 D．無法確定【答案】B?！窘馕觥拷猓菏褂酶軛U提升物體時，克服物體重力做的功是有用功，物體A重力一定，提升相同的高度，根據W＝Gh可知，拉力所做的有用功相比W甲＝W乙；由圖知：使用甲裝置提起物體時，拉力做的功包括兩部分：克服物重、克服杠桿重力；使用乙裝置提起物體時，由于杠桿的重心在O點，所以拉力做的功只要克服物重即可。由η＝知：乙裝置的機械效率更高。如圖所示小明分別用甲、乙兩個滑輪把同一袋沙子從地面勻速提到二樓，用甲滑輪所做的總功為W1，機械效率為η1；用乙滑輪所做的總功為W2，機械效率為η2，若不計繩重及摩擦，則（）A．W1＜W2η1＞η2 B．W1＝W2η1＜η2 C．W1＝W2η1＞η2 D．W1＞W2η1＜η2【答案】A?！窘馕觥拷猓海?）由W有＝Gh知，小明分別用甲、乙兩滑輪把同一袋沙從一樓地面提到二樓地面，所以兩種情況的有用功相同；（2）不計繩重及摩擦；有用功一定時，甲中所做的總功為對一袋沙所做的功，利用機械時做的額外功越少，則總功就越少，即W1＜W2；乙是動滑輪，乙中所做的總功還要加上對動滑輪所做的功，利用乙滑輪做的額外功多，則總功越多，由η＝可知甲機械效率較高。即：W1＜W2，η1＞η2。關于功、功率、機械效率，下列說法中正確的是（）A．機械效率越高的機械，一定越省力 B．功率大的機器做功一定多 C．做功快的機器其機械效率一定高 D．功率大的機器做功就快【答案】D?！窘馕觥拷猓篈、機械的機械效率越高，表明機械做的有用功與總功的比值大，做的無用功少，與機械省不省力無關，故A錯誤。B、物體做功多少與功率和時間都有關系。功率大，時間不確定，因此機器做功多少不能確定，故B錯誤；C、做功快，表明功率大，機械效率是指有用功與總功的比值，功率反應物體做功的快慢，機械效率與機械功率大小沒有直接關系，故C錯誤；D、因為功率就是描述物體做功快慢的物理量。功率大的機器做功一定快，故D正確。分別用如圖所示的兩個滑輪組，將同一物體提升到相同高度，若物體受到的重力為100N，動滑輪的重力為20N。在把物體勻速提升1m的過程中（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是（）A．甲、乙兩滑輪組所做的有用功都是100J B．甲滑輪組所做的有用功為200J，乙滑輪組所做的有用功為300J C．甲、乙滑輪組中繩子的自由端的拉力相等 D．甲滑輪組的機械效率大于乙滑輪組的機械效率【答案】A。【解析】解：甲、乙兩滑輪組所提的重物相同、上升的高度相同，根據W＝Gh可知兩滑輪組所做的有用功相同，則W有＝Gh＝100N×1m＝100J；由圖可知滑輪組繩子的有效股數n甲＝2，n乙＝3，動滑輪的個數和重力以及物體的重力相同，根據F拉＝（G物+G動）可知，兩滑輪組繩子自由端的拉力不相等；不計繩重和摩擦時，滑輪組的額外功是由克服動滑輪重力所做的功，根據W＝Gh可知，動滑輪重和上升高度相同時，兩者的額外功相等，即W額＝G動h＝20N×1m＝20J；由于W總＝W有+W額，則兩滑輪組的總功相同，即W總＝100J+20J＝120J；有用功相同，總功相同，根據η＝可知，兩滑輪組的機械效率相等；綜上所述，A正確。如圖所示，工人用滑輪組把重物勻速提升到一定高度，重物的重力為G，每個滑輪的重力為G滑，此裝置的機械效率為η，則工人所用的拉力在下述表達中正確的是（）A． B． C． D．【答案】A?！窘馕觥拷猓涸O物體上升的高度為h，由圖示可知，n＝2，由η＝＝＝＝可知，工人所用的拉力：F＝，故A正確；不計繩子的重力和繩子與滑輪間的摩擦，只計動滑輪的重力時，由（1﹣η）＝＝＝＝可得，F＝，由于實際使用時，繩子的重力和繩子與滑輪間的摩擦是存在的，因此F＞，故BCD錯誤。如圖所示，斜面長s＝10m，高h＝4m，用沿斜面向上的拉力F，將一個重為150N的物體由斜面底端勻速拉到頂端，運動過程中物體克服摩擦力做了200J的功．該過程中物體受到的摩擦力為20N，斜面的機械效率η＝75%；若減小斜面傾斜度，則斜面的機械效率減小（選填“增大”“減小”或“不變”）．【答案】20；75%；減小。【解析】解：根據W＝fs可得，運動過程中物體受到的摩擦力f＝＝＝20N；使用該斜面做的有用功W有＝Gh＝150N×4m＝600J；總功W總＝W有+W額＝600J+200J＝800J，斜面的機械效率η＝×100%＝×100%＝75%；若減小斜面傾斜度，則克服摩擦力做的額外功增加，有用功所占總功的比例減小，即斜面的機械效率減小。建筑工地上，起重機吊臂上的滑輪組如圖所示，在勻速起吊質量為70kg的物體時，物體5s內上升了6m。若滑輪組的機械效率為70%，則有用功為4200J，拉力F做功功率為1200W（g取10N/kg）。【答案】4200；1200。【解析】解：（1）物體的重力：G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N，拉力做的有用功：W有＝Gh＝700N×6m＝4200J；（2）由η＝×100%可知，拉力做的總功：W總＝＝＝6000J，拉力做功的功率：P＝＝＝1200W。用如圖所示的滑輪組將重為300N的物體勻速提升了2m，機械效率為75%，動滑輪重60N。則此過程中有用功為600J，額外功為200J，拉力為200N?！敬鸢浮?00；200；200?！窘馕觥拷猓海?）此過程中做的有用功為克服物體的重力所做的功，所以有用功為：W有＝Gh＝300N×2m＝600J；（2）由效率公式η＝變形可得總功為：W總＝＝＝800J；所以額外功為：W額＝W總﹣W有＝800J﹣600J＝200J；（3）因為與動滑輪連接的繩子股數為2，所以繩子自由端移動的距離為重物上升高度的2倍，即繩子自由端移動的距離為4m，而拉力做總功，所以拉力為：F＝＝＝200N。如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體，不計繩重和摩擦。若GA＞GB，則η甲＞η乙；若FA＝FB，則GA＜GB。（選填“＞”、“＜”或“＝”）【答案】＞；＜?！窘馕觥拷猓海?）不計繩重和摩擦，克服物體重力做的功為有用功，克服物體重力和動滑輪重力做的功為總功，則滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，因物體的重力G越大，1+越小，越大，且動滑輪的重力相等，所以GA＞GB時，η甲＞η乙；（2）由圖可知，n甲＝2，n乙＝3，由F＝（G+G動）可得，提升物體的重力：G＝nF﹣G動，則FA＝FB時，提升物體的重力關系為GA＜GB。探究“斜面機械效率”的某次實驗記錄如表物重G/N斜面高h/cm沿斜面的拉力F/N斜面長s/cm機械效率η/%3402100（1）實驗時應沿斜面拉動物體，應使其做勻速直線運動。（2）表格中的機械效率為60%。（3）木塊所受摩擦力為0.8N?！敬鸢浮浚?）勻速直線；（2）60%；（3）0.8?！窘馕觥拷猓海?）沿斜面拉動物體時，為使彈簧測力計的示數穩(wěn)定，便于讀數，所以應盡量使物體做勻速直線運動；（2）沿斜面拉木塊做的有用功：W有＝Gh＝3N×0.4m＝1.2J，拉力做的總功W總＝Fs＝2N×1m＝2J；實驗時斜面的機械效率η＝＝×100%＝60%；（3）額外功W額＝W總﹣W有＝2J﹣1.2J＝0.8J，由W額＝fs得，木塊所受摩擦力f＝＝＝0.8N。如圖所示，是探究影響滑輪組的機械效率的因素時，選用相同的器材，組裝的多個滑輪組裝置。（1）選擇a、b裝置控制的變量是滑輪組的連接方式，探究的是物體的重力因素對滑輪組機械效率的影響。（2）選擇b、d裝置控制的變量是物體的重力，探究的是滑輪組的連接方式因素對滑輪組機械效率的影響。（3）多次實驗發(fā)現，使用滑輪組所做的額外功均相同。則裝置b、d的機械效率較高，滑輪組的連接方式因素不影響滑輪組的機械效率?！敬鸢浮浚?）滑輪組的連接方式；物體的重力；（2）物體的重力；滑輪組的連接方式；（3）b、d；滑輪組的連接方式。【解析】解：（1）根據a、b裝置可知，滑輪組的連接方式相同，物體的重力不同，所以探究的是物體重力對滑輪組機械效率的影響；（2）根據b、d裝置可知，滑輪組的連接方式不相同，物體的重力相同，所以探究的是滑輪組的連接方式對滑輪組機械效率的影響；（3）使用滑輪組所做的額外功均相同，提升物體的高度相同，物體的重力越大，根據W＝Gh可知，有用功越大，根據η＝＝可知，裝置的機械效率就越大，由此可知，b、d的機械效率越大；根據η＝＝可知，滑輪組的連接方式不影響滑輪組機械效率的大小。用如圖所示的塔式起重機上的滑輪組勻速提升質量為600kg體積為0.2m3的物體?；喗M的機械效率時80%，g取10N/kg，求：（1）物體的密度是多少？（2）繩端的拉力F是多大？【答案】（1）物體的密度是3×103kg/m3；（2）繩端的拉力F是2500N。【解析】解：（1）物體的密度：ρ＝＝＝3×103kg/m3；（2）物體的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，由圖知，使用的滑輪組承擔物重的繩子股數n＝3，拉力端移動距離s＝3h，滑輪組的機械效率η＝＝＝＝，拉力大?。篎＝＝＝2500N。如圖所示，用沿斜面方向的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B，運動過程中物體克服摩擦力做了100J的