物理沪科版八年级全一册 第10章 第五节 机械效率 课后练习解析版.docx
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物理沪科版八年级全一册第10章第五节机械效率课后练习解析版
第五节机械效率
一、单选题
1. 用如图甲、乙两种不同方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N,绳重和摩擦力不计。
则( )
A. 手的拉力F甲=F乙 机械效率η甲=η乙
B. 手的拉力F甲<F乙 机械效率η甲<η乙
C. 手的拉力F甲>F乙 机械效率η甲<η乙
D. 手的拉力F甲>F乙 机械效率η甲>η乙
2. 甲、乙两台机器,甲的功率比乙的大,则下面说法正确的是( )
A. 甲所用时间比乙短
B. 甲做的功比乙做的功多
C. 甲做功比乙做功快
D. 甲的机械效率比乙的高
3. 关于功率、机械效率的说法正确的是( )
A. 功率大的机器做功一定多
B. 额外功占总功比值小的机器机械效率高
C. 做功多的机器机械效率一定高
D. 功率大的机器做功时间一定短
4. 下列估测正确的是( )
A. 一名中学生体重约为50kg
B. 实际应用中机械的机械效率可达100%
C. 一名普通中学生正常步行上楼的功率约为200W
D. 将一本掉在地上的物理书捡起放到课桌上所做的功约为20J
5. 如图,在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力F=6N,斜面长s=1.2m、斜面高h=0.3m.下列说法正确的是( )
A. 斜面的机械效率为62.5%
B. 物体没有受到摩擦力
C. 克服物体重力做功7.2J
D. 增大斜面的倾斜程度,斜面的机械效率不变
6. 用如图所示的滑轮组,将5块相同的大理石,分二次从地面匀速提升相同的高度;若每块大理石重为G,第一次运2块,第二次运3块,两次拉力分别为F1、F2效率为η1、η2(小桶、绳重及摩擦均忽略不计),下列选项正确的是( )
A. η1=η2
B. η1<η2
C. F1=G
D. F2<1.5G
7. 如图所示,工人师傅往高处运送货物的两种方法。
滑轮重相等,提升相同的重物上升相同的距离。
不计摩擦和绳重,下列说法正确的是( )
A. 甲图中的拉力等于乙图中的拉力
B. 甲图中绳移动的距离大于乙图中绳移动的距离
C. 甲图中人做的额外功小于乙图中人做的额外功
D. 甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率
二、多选题
1. 如图所示,斜面长s为1.2m、高h为0.3m,现将重为12N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端,若拉力F为4N,则( )
A. 拉力做的总功为4.8J
B. 提升物体所做的有用功为3.6J
C. 斜面的机械效率为75%
D. 物体所受斜面的摩擦力为4N
2. 如图是在水平面上移动重物的装置,物重为600N,阻力为重力的0.3倍,用F=100N的水平拉力匀速移动物体,使其以0.2m/s的速度前进了5s,则( )
A. 阻力f的大小为100N
B. 拉力F所做的功为300J
C. 该装置机械效率为60%
D. 拉力的功率为20W
3. 图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。
改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图乙),此过程中滑轮组( )
A. 总功为F2s
B. 有用功为F1s
C. 机械效率为
D. 额外功为3F2s-F1s
4. 关于简单机械下列说法中错误的是( )
A. 定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向
B. 功率越大的机械,做功就越快
C. 做功越多的机械,其机械效率就越高
D. 使用滑轮组不仅省力而且省功
三、填空题
1. 如图所示,一个斜面长5m,高2m,把重为1000N的物体匀速地拉到斜面项端,若斜面是光滑的,则拉力为______N;若斜面不光滑,机械效率为η1,现保持斜面倾斜程度不变,将斜面长度改为15m,仍以同样的方式将此木箱匀速拉到斜面项端,此时斜面的机械效率为η2,则η1______η2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
2. 如图所示,“电动葫芦”是普遍使用的起重设备,它通过电动机和一个动滑轮将物体提高,如图“电动葫芦”将0.9t的钢材匀速吊起1m高,钢绳的拉力为5000N,则做的有用功为______J,机械效率为______。
3. 某工人用如图所示的装置把重240N的物体匀速提高1m,所用的拉力为150N,则该工人克服物重做的有用功为______J,该滑轮组的机械效率是______。
4. 如图所示,用滑轮组将钩码匀速向上提起20cm,则绳端移动的距离是______cm;若不计绳重与摩擦,只适当增加钩码的重力,该滑轮组的机械效率会______(选填“变大”或“变小”)。
5. 如图所示,工人师傅用动滑轮匀速提升重物,若物体重450N,工人所用拉力为250N,则动滑轮的机械效率为______;若不计绳重和摩擦,则动滑轮的重力为______N。
四、实验探究题
1. 在“测定动滑轮机械效率”的实验中,小明用如图所示的动滑轮提升钩码,改变钩码的数量,正确操作,实验数据如下:
序号
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
①
1.0
20.0
0.7
40.0
②
2.0
20.0
1.2
40.0
③
3.0
20.0
1.7
40.0
(1)实验时,用手竖直向上拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下的钩码缓缓______上升.
(2)第②次实验时测得动滑轮的机械效率为______.
2. 生活中我们经常使用简单机械。
(1)如图甲所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m,拉力大小为50N,滑轮组的机械效率______,根据这些已知量条件,以下四个物理量:
①动滑轮的重力②动滑轮提升的高度③额外功④拉力的功率,其中能求出的有______和______(填写序号).
(2)如图乙所示,质量2kg的物体在沿斜面向上的拉力F作用下,从斜面底端匀速拉到斜面顶端,已知斜面高为h,斜面长为s,且s=2h,斜面的机械效率为80%,则物体所受到的拉力F=______N,受到的摩擦力f=______N.
第五节机械效率
【单选题答案】
1. D 2. C 3. B 4. A 5. A
6. B 7. C
【解析】
1.
解:
(1)由图可知,甲滑轮是定滑轮,绳重和摩擦不计,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力,F甲=G=100N;
乙滑轮是动滑轮,绳重和摩擦不计,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,F乙=1/2(G+G动)=1/2×(100N+20N)=60N,所以:
F甲>F乙;
(2)两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式η=
×100%可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小,所以η甲>η乙。
故选:
D。
解决此题要知道定滑轮是轴固定不动的滑轮,动滑轮是轴随被拉物体一起运动的滑轮;使用定滑轮不省力但能改变力的方向,使用动滑轮能省一半力,但费距离;
求解机械效率可以利用公式η=
×100%,其中W有是克服物体重力做的功,W总是拉力做的功。
此题考查了定滑轮和动滑轮的工作特点,并比较了它们之间的机械效率,知道使用定滑轮和动滑轮做的总功的区别是解决此题的关键。
2.
解:
A.由t=
可知,因两机器做功的多少未知,所以无法比较两者做功时间的关系,故A错误;
B.由W=Pt可知,机器做功的多少与功率的大小和做功时间有关,由于做功时间未知,所以无法比较两机器做功的多少,故B错误;
C.功率是表示物体做功快慢的物理量,甲的功率比乙的大,则说明甲做功比乙做功快,故C正确;
D.机器的机械效率与功率的大小无关,故D错误。
故选:
C。
(1)根据t=
可知,机器做功的时间与功率的大小和做功的多少有关;
(2)根据W=Pt可知,机器做功的多少与功率的大小和做功时间有关;
(3)功率是表示物体做功快慢的物理量;
(4)机器的机械效率与功率的大小无关。
本题考查了学生对功率的物理意义和功率公式的理解与掌握,是一道基础题目。
3.
解:
A、由W=Pt可知,做功多少由于功率和做功时间有关,时间不确定无法比较做功多少,故A错误;
B、机械效率是有用功与总功的比值,总功包括有用功和额外功两部分。
额外功占总功的比值越小,机械效率越高,故B正确;
C、机械效率与做功多少没有关系,故C错误;
D、功率描述物体做功的快慢。
功率大说明做功快,时间长短不能确定,故D错误。
故选:
B。
①功率是描述物体做功快慢的物理量,它等于单位时间内所做的功,功率大则做功快;功率与效率大小没有关系;
②机械效率反映了机械的性能优劣,是有用功与总功的比值;机械效率与做功多少没有直接关系。
正确理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键;还要充分考虑选项中的条件,适当运用公式等方法。
4.
解:
A、中学生体重约为50kg,符合实际,故A正确。
B、实际应用中机械,由于总会做一些额外功,所以机械的机械效率不可能达100%,故B错误。
C、普通中学生正常步行上楼做功(以爬一层楼为例)约:
W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×3m=1500J,爬楼时间约12s,爬楼功率约:
P=
=12.5W,故C错误。
D、将一本掉在地上的物理书捡起放到课桌上所做的功约为:
W=Gh=mgh=0.3kg×10N/kg×0.8m=2.4J,故D错误。
故选:
A。
首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可。
5.
解:
ABC.克服物体重力所做的有用功:
W有=Gh=15N×0.3m=4.5J,故C错误;
拉力做的总功:
W总=Fs=6N×1.2m=7.2J,
斜面的机械效率:
η=
=62.5%,故A正确;
由W总>W有可知,物体需要克服摩擦力做额外功,即物体受到摩擦力,故B错误;
D.当斜面的倾角变大时,物体对斜面的压力逐渐变小,接触面的粗糙程度不变,受到的滑动摩擦力变小,
额外功变小,有用功占总功的比例变大,则斜面的机械效率变大,故D错误。
故选:
A。
(1)知道物体的重力和斜面的高度,根据W=Gh求出克服物体重力做的有用功,又知道拉力的大小和斜面的长度,根据W=Fs求出拉力做的总功,利用η=
×100%求出斜面的机械效率,比较有用功和总功确定物体是否受到摩擦力的作用;
(2)当斜面的倾角变大时,物体对斜面的压力逐渐变小,在接触面粗糙程度不变时,压力变小,受到的滑动摩擦力变小,额外功变小,据此分析。
本题考查了功和机械效率的计算以及是否受到摩擦力作用的判断、影响斜面机械效率因素的应用,明确有用功和总功、额外功的关系是关键。
6.
解:
AB、小桶、绳重及摩擦均忽略不计,动滑轮的重一定,将大理石提升相同的高度,由W额=G动h可知两次所做的额外功相同;第2次提升大理石的总重力大,由W有=G物h可知第2次所做的有用功多,则第2次有用功在总功中所占的比例更大,所以第2次的机械效率较高,即η1<η2;故A错误,B正确。
CD、由图可知,作用在动滑轮上绳子的股数为2;
绳重及摩擦均忽略不计,且每块大理石重为G,由F=1/2(G物+G动)可得这2次的拉力分别为:
F1=1/2(2G+G动)=G+1/2G动>G,
F2=1/2(3G+G动)=1.5G+1/2G动>1.5G,故CD错误。
故选:
B。
(1)根据图示可知,作用在动滑轮上绳子的股数为2;绳重及摩擦均忽略不计时,根据F=1/2(G物+G动)分析F1、F2之间的关系;
(2)小桶、绳重及摩擦均忽略不计,动滑轮的重一定,将大理石提升相同的高度,由W额=G动h可知两次所做的额外功相同;第2次提升大理石的总重力大,由W有=G物h可知第2次所做的有用功多,则第2次有用功在总功中所占的比例更大,据此分析η1、η2之间的关系。
本题考查了拉力的计算和机械效率的大小比较,知道“用同一滑轮组提升重物时,物重越大,机械效率越高”是关键。
7.
解:
A.甲图是定滑轮,不计绳重和摩擦,拉力F=G物;乙图是动滑轮,不计绳重和摩擦,拉力F=1/2(G物+G轮),则两图中的拉力一般情况下不相等,故A错误;
B.甲图中绳子移动的距离s=h,乙图中绳子移动的距离s′=2h,则甲图中绳移动的距离小于乙图中绳移动的距离,故B错误;
C.不计绳重和摩擦,甲图中人没有做额外功,而乙图中人要克服动滑轮的重力做额外功,所以甲图中人做的额外功小于乙图中人做的额外功,故C正确;
D.甲图中人没有做额外功,则机械效率为100%,而乙图中存在额外功,则机械效率小于100%,所以甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率,故 D错误。
故选:
C。
甲图使用的是定滑轮,不计摩擦和绳重,拉力F=G物,绳端移动的距离s=h;额外功为0,机械效率为100%;
乙图使用的是动滑轮,不计摩擦和绳重,拉力F=1/2(G物+G轮),绳端移动的距离s=2h;额外功为提升动滑轮做的功,机械效率小于100%.据此分析判断。
熟知动滑轮与定滑轮的特点,学会分析产生额外功的因素,可帮助我们顺利判断省力情况及机械效率的大小。
【多选题答案】
1. ABC 2. BC 3. BD 4. ACD
【解析】
1.
解:
A、拉力做的总功:
W总=Fs=4N×1.2m=4.8J,故A正确;
B、提升物体所做的有用功:
W有用=Gh=12N×0.3m=3.6J,故B正确;
C、斜面的机械效率:
η=
×100%=75%,故C正确;
D、所做的额外功:
W额=W总-W有用=4.8J-3.6J=1.2J,
由W额=fs得物体所受的摩擦力:
f=
=1N,故D错误。
故选:
ABC。
(1)利用W=Fs求拉力做的总功;
(2)利用W=Gh求拉力做的有用功;
(3)斜面的机械效率等于有用功与总功之比;
(4)额外功等于总功减去有用功,再利用W额=fs求物体所受的摩擦力。
本题考查了使用斜面时有用功、额外功、总功、机械效率、摩擦力的计算,要知道克服摩擦做的功为额外功。
2.
解:
A、由题意可知,物体受到的阻力:
f=0.3G=0.3×600N=180N;故A错误;
B、由v=
可得,物体移动的距离:
s物=vt=0.2m/s×5s=1m,
根据图示可知n=3,绳子自由端移动的距离:
s绳=3s物=3×1m=3m,
拉力F做的功:
W总=Fs绳=100N×3m=300J,故B正确;
C、该滑轮组的机械效率:
η=
×100%=60%,故C正确;
D、拉力的功率:
P=
=60W,故D错误。
故选:
BC。
(1)已知物体的重力,根据阻力为重力的0.3倍即可求出阻力f的大小;
(2)根据速度公式的应用可求出物体移动的距离,根据图示可知动滑轮上绳子的段数n=3,然后根据s绳=3s物求出自由端移动的距离,再利用W总=Fs绳可求出拉力做的功;
(3)然后根据η=
可求出滑轮组的机械效率;
(4)根据P=
求出拉力的功率。
本题考查了水平使用滑轮组时阻力、功、功率以及机械效率的计算,确定滑轮组的有效股数是关键。
3.
解:
图甲中,因为物体做匀速运动,拉力和摩擦力平衡,所以F1=f;
图乙中,同一物体在同一路面上匀速运动,因为压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,物体A受到的摩擦力仍为f=F1,
A、因为滑轮组中有3段绳子拉着物体,所以s′=3s,此滑轮组的总功为:
W总=F2×3s=3F2s,故A错误;
B、此滑轮组的有用功:
W有=fs=F1s,故B正确;
C、此滑轮组的机械效率为:
η=
,故C错误。
D、额外功为:
W额=W总-W有=3F2s-F1s,故D正确。
故选:
BD。
由题意知,在图甲中,物体在水平路面上做匀速运动,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;
在图乙中,同一物体在同一路面上匀速运动,由于压力大小不变、接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,物体A受到的摩擦力不变;
(1)由于滑轮组中有3股绳子拉着物体,拉力端移动距离等于物体移动距离的3倍,利用W=Fs求拉力做的总功;
(2)利用W=Fs求滑轮组做的有用功,额外功等于总功减去有用功;
(3)滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
此题考查了滑轮组的有用功、总功、额外功、机械效率的计算,属于综合性题目。
4.
解:
A、定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,给人们带来方便,故A错误;
B、功率是反映物体做功快慢的物理量,功率越大的机械,做功越快,故B正确;
C、根据公式η=
可知,机械效率是由有用功和总功共同决定的,所以,做功越多的机械,其机械效率不一定高,故C错误;
D、使用任何机械都不省功,故D错误。
故选:
ACD。
(1)定滑轮:
就是固定在一个位置上的,如墙上,木板上,铁柱上等,不随物体一起运动;特点:
不能省力但可以改变力的方向,给人们带来方便;
(2)功率是表示物体做功快慢的物理量;
(3)机械效率是由有用功和总功共同决定的;
(4)滑轮组有定滑轮和动滑轮组成,既省力又方便,根据功的原理,使用任何机械都不省功。
本题考查了定滑轮、滑轮组的特点,以及对机械效率、功率的理解,是一道综合题。
第五节机械效率
【答案】
1. 400 等于
2. 9000 90%
3. 240 80%
4. 60 变大
5. 90% 50
【解析】
1.
解:
(1)若斜面是光滑的,则有:
W有=W总,
即:
Gh=Fs,
1000N×2m=F×5m,
解得:
F=400N;
(2)根据η=
×100%=
×100%可知,因为斜面倾斜程度不变,故h与s的比值不变,且G与F均不变,故η不变,即η1等于η2。
故答案为:
400;等于。
(1)若不计摩擦,有用功等于总功,根据Gh=Fs可求推力F。
(2)明确机械效率η=
×100%=
×100%公式中的各个物理量的变化情况,可分析机械效率的变化情况。
本题主要考查功的公式、机械效率的公式的掌握,明确影响斜面的机械效率因素是解答此题的关键。
2.
解:
(1)钢材的重力:
G=mg=0.9×103kg×10N/kg=9000N,
有用功:
W有用=Gh=9000N×1m=9000J;
(2)由图知n=2,拉力端移动距离:
s=2h=2×1m=2m,
拉力做的总功:
W总=Fs=5000N×2m=10000J,
则动滑轮的机械效率:
η=
×100%=90%.
故答案为:
9000;90%.
(1)知道钢材质量,利用G=mg求其重力,再利用W=Gh求所做的有用功;
(2)由图知,承担物重的绳子股数n=2,则拉力端移动距离s=2h,利用W=F求总功;利用效率公式求动滑轮的机械效率。
本题考查了使用动滑轮时有用功、总功、机械效率的计算,明确有用功、总功的含义是关键。
3.
解:
该工人克服重力所做的有用功为W有用=Gh=240N×1m=240J,
总功W总=Fs=150N×2×1m=300J,
机械效率η=
×100%=80%。
故答案为:
240;80%。
已知物体的重力和升高的高度,根据公式W=Gh可求有用功,已知拉力和动滑轮上绳子的段数,根据公式W=Fs可求总功,机械效率等于有用功与总功的比值。
本题考查有用功、总功、机械效率的计算,关键是公式的应用和动滑轮上绳子段数的判断,还要知道做功的必备条件是有力作用在物体上和物体在力的方向上移动距离。
4.
解:
(1)由图可知,绳子的有效股数为3,绳端移动的距离:
s=nh=3×20cm=60cm;
(2)若不计绳重与摩擦,只适当增加钩码的重力,有用功增大,额外功不变,有用功在总功中所占的比例变大,则滑轮组的机械效率变大。
故答案为:
60;变大。
(1)由图可知,绳子的有效股数为3,绳子自由端移动的距离s=3h;
(2)滑轮组一定时,只增大提升物体的重,有用功增大,额外功不变,分析有用功在总功中所占比例的变化,即可判断机械效率的变化情况。
此题考查了滑轮组的特点、滑轮组机械效率的影响因素,关键要知道:
使用同一滑轮组时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
5.
解:
(1)由题使用动滑轮时通过动滑轮的绳子股数n=2,绳子自由端移动距离s=2h,
动滑轮机械的效率:
η=
=9
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