人教版九年级物理寒假提升检测卷专题14 机械效率（2份，原卷版+解析版）

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一、选择题（8小题，每小题3分，共24分）
1.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
【答案】B。
【解析】A．功率是指做功的快慢，功率大的机器做功并不一定多，故A错误；
B．根据机械效率公式
可知额外功占总功比值小的机器，有用功占比大，则其机械效率高，故B正确；
C．功率大的机械、做功多的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高，故C错误；
D．功率大的机器说明做功快，但做功时间不一定短，故D错误。故选B。
2.关于功的原理和机械效率的说法正确的是（ ）。
A．使用机械提升物体可以省功；
B．提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大；
C．提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大；
D．使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100%
【答案】D。
【解析】A．根据功的原理，使用任何机械提升物体时，都不能省功，因为不可避免的会做额外功，故A错误；
B．提升同一物体，使用省力杠杆不一定比用等臂杠杆的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功之比，与是否省力无关，故B错误；
C．提升同一物体，使用动滑轮不一定比用定滑轮的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功之比，与是否省力无关，故C错误；
D．使用任何一个机械提升物体时，不可避免的会做额外功，故D正确。故选D。
3.如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（ ）。
A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s；
C．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
【答案】A。
【解析】B．动滑轮上有三段绳子，则n=3，5s内绳子自由端移动的距离s绳=ns物=3×100×10-2m=3m
绳子自由端移动的速度，故B正确，不符合题意；
AC．物体克服摩擦力做的有用功W有=fs物=12N×100×10-2m=12J
拉力做的总功
拉力F大小
拉力F做功的功率
故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。
D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功
W额=W总-W有=15J-12J=3J
故D正确，不符合题意。故选A。
4.利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的物体提升相同的高度，则关于所用的拉力F甲和F乙，拉力做的功W甲和W乙，拉力的功率P甲和P乙，机械效率分别η甲=η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（ ）。
A．F甲＜F乙 η甲＞η乙 B．F甲＞F乙η甲=η乙
C．W甲＞W乙 P甲＞P乙 D．W甲=W乙 P甲=P乙
【答案】D。
【解析】由图可知，滑轮组中，
由受力平衡可知所用拉力为
即，
则F甲＜F乙
滑轮组的机械效率为
则η甲=η乙
拉力做功为
则W甲=W乙
因所有时间相同，则拉力做功的功率为
则P甲=P乙
故ABC错误、D正确。故选D。
5.如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）。
A．利用此装置既可以省力，也可以省功 B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500J D．该斜面的机械效率为
【答案】D。
【解析】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，故A错误；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功W总=Fs=50N×10m=500J
额外功W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力，故BC错误；
D．该斜面的机械效率；故D正确。故选D。
6.如图所示，小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（ ）。
A．拉力F所做的总功为Fh；
B．杠杆的机械效率是Gh/Fh×100%；
C．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同；
D．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力所做的总功与原来相同
【答案】D。
【解析】A．重为G的物体匀速缓慢上升h，总功应为拉力F与力的方向上的位移s的乘积，由图可知
s>h
则总功，故A项错误；
B．物体重力做的功为有用功是，而拉力做的功大于Fh，故B项错误；
C．悬挂点从A点移至B点，阻力臂增大，根据公式，阻力不变，阻力臂增大，动力臂不变则动力增大即拉力F变大，故C项错误；
D．把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，理想状态下，没有额外功，所以拉力所做的总功与原来相同，故D项正确。故选D。
7.如图所示的滑轮组，动滑轮重3N，物体A在5s内被匀速提升0.5m的过程中，图中绳的拉力均沿竖直方向，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，则在本次实验中（ ）。
A．若提升更重的物体，滑轮组的机械效率降低；
B．物体A的重力为27N；
C．绳子自由端的拉力F大小为8N；
D．绳子自由端拉力的功率为3W
【答案】BD。
【解析】A．用同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高，若提升更重的物体，滑轮组的机械效率提高，故A不符合题意；
B．物体A在5s内被匀速提升0.5m的过程中，做的额外功
由滑轮组的机械效率为90%，可知总功
有用功
物体A的重力，故B符合题意；
C．绳子自由端的拉力F大小为，故C不符合题意；
D．绳子自由端拉力的功率
故D符合题意。故选BD。
8.用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F，以下说法正确的是（ ）。
A．额外功为(2F-G)h B．滑轮组的机械效率为
C．滑轮组的机械效率随h的增大而增大 D．拉力F的功率为
【答案】AD。
【详解】A．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2绳子自由端移动的距离s=nh=2h，拉力F做的功
W总=Fs=2Fh
拉力做的有用功W有=Gh，则额外功W额=W总-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h，故A正确；
B．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2绳子自由端移动的距离s=nh=2h，滑轮组的机械效率
故B错误；
C．由可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，故C错误；
D．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2绳子自由端移动的距离s=nh=2h，拉力F做的功
W总=Fs=2Fh
则拉力F的功率P
故D正确。故选AD。
二、填空题（5小题，每空2分，共32分）
9.工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为____________J，该滑轮组的机械效率为____________。
【答案】100；80%。
【解析】[1]由题意可知，不考虑绳重和摩擦，则工人师傅做的额外功，就是克服动滑轮的重力所做的功，动滑轮重为100N，动滑轮被匀速提升了1m，根据公式可知，工人师傅做的额外功
，工人师傅做的额外功为100J。
[2]由题意可知，货物重为400N，被匀速提升了1m，所做的有用功
所做的有用功为400J，则总功
该滑轮组的机械效率
该滑轮组的机械效率为80%。
10.如图所示，把重力为600N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为3m，高为0.9m，实际推力为300N，那么提升物体做的有用功是_____J，推力做的总功是_____J，斜面的机械效率是_____%，物体与斜面之间的摩擦力是_____N。
【答案】540；900；60%；120。
【解析】[1]提升物体做的有用功W有=Gh=600N×0.9m=540J
[2]推力做的总功W总=Fs=300N×3m=900J
[3]斜面的机械效率
[4]额外功W额=W总-W有=900J-540J=360J
摩擦力。
11.一辆汽车不小心开进了泥水坑中，司机取来一套滑轮组将汽车从泥水坑中拉出，如图所示。若汽车重为1.2×104N，受的阻力为车重的0.15倍，司机用800N的拉力，经过30s拉着滑轮组自由端匀速前进了6m，则司机做功的功率是___________W，司机拉动该滑轮组的机械效率是___________，写出该滑轮组的一个优点：___________。
【答案】160；75%；省力。
【解析】[1]由图示可知，与动滑轮相连绳子的股数n=3，拉力的功W总=Fs=800N×6m=4.8×103J
拉力的功率
[2]由题意可知，汽车受到的阻力f=0.15G=0.15×1.2×104N=1.8×103N
由图示可知，与动滑轮相连绳子的股数n=3，则汽车移动的距离
有用功W有用=fs车=1.8×103N×2m=3.6×103J
滑轮组的效率
[3]由题意可知，绳子自由端的拉力小于汽车受到的阻力，因此使用该滑轮组可以省力。
12.如图所示，用滑轮组拉动重70N的物体A，在10s内使A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地面对A的摩擦力为30N，则A运动速度是________m/s，滑轮组所做的有用功是________J，滑轮组的机械效率是________。
【答案】0.5；150；75%。
【解析】（1）A运动的速度v＝＝＝0.5m/s；
（2）滑轮组做的有用功：W有用＝fs＝30N×5m＝150J；
（3）由图可知：n＝2，绳子自由端移动的距离sF＝2s＝2×5m＝10m，
拉力F做的总功：W总＝FsF＝20N×10m＝200J，
滑轮组的机械效率：η＝＝×100%＝75%。
13.小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。
（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η？_______如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需要补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式______（η用题目已知及补充的物理量符号表示）；
（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为______________。
【答案】不能；用弹簧测力计测出物体A在水平面上匀速移动时所受的摩擦力f；；0.4m/s。
【解析】（1）由机械效率的公式可知单独根据以上条件不能求出此时滑轮的机械效率；要想求出滑轮组的机械效率还需知道物体在水平面上匀速移动时受到的摩擦力f的大小，设摩擦力为f,则A物体在拉力F的作用下移动距离为s时，所做的有用功W有＝fs,W总＝F,所以；
（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为v＝＝0.4m/s。
四、实验题（3小题，共32分）
14.（6分）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，
在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②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η=____________。(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】；杠杆的自重；变大。
【解析】（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=×100%=×100%．
（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．
（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G•OC=F•OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。
15.（12分）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。
（1）实验中应竖直向上___________拉动弹簧测力计使钩码上升；
（2）表格中编号①的数据应为___________；编号②的数据应为___________；
（3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越___________；
（4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为___________N；
（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是___________。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】匀速；2.2；88.9%；高；0.4；B。
【解析】（1）[1]实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小。
（2）[2]由图知，1N之间有10个小格，每个小格代表0.1N，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计的示数为2.2N，故拉力为2.2N。
[3]第2次实验的机械效率为
（3）[4]实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，即做的有用功越大，因为做的额外功不变，故滑轮组的机械效率越高。
（4）[5]根据表中数据，在第一次实验做的总功
做的有用功为
做的额外功为
因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功，则动滑轮的重力为
（5）[6]A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B符合题意；
C．滑轮组的机械效率为
可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，再根据可知，机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。故选B。
16.（14分）图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）
（1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为______cm；
（2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作：
①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；
②将弹簧测力计与斜面平行放置并______，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为______N；
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为______J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为______；
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；
①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重______（选填“有关”或“无关”）；
②若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为______N。
【答案】9.00cm；重新调零；0.3；0.3；60％；有关；105。
【解析】（1）【1】由图乙可知，该刻度尺的分度值为0.1cm，故B点高度为9.00cm。
（2）②【2】弹簧测力计在不同方向上使用时，都需要重新进行调零。
【3】由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.02N，故弹簧测力计示数为0.3N。
③【4】将小车从A点拉到B点的过程中，距离为1m，则拉力所做的功为W总=Fs=0.3N×1m=0.3J
【5】有用功为W有=Gh=2N×0.09m=0.18J
故机械效率为η==×100％=60％
（3）①[6]机械效率等于有用功与总功的比值，即W2与W1的比值，由图丙可得，随着总重的增加，比值逐渐减小，故用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重有关。
②[7]由图丙可以，随着总重的增加，拉小车从A点到B点所做的功W1成正比例增加，当总重为1N时，W1为0.15J，故它们之间的函数关系为W1=0.15G
若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则此时总重
G=(m母+m轮)g=(50kg+20kg)×10N/kg=700N；
则此时拉小车从A点到B点所做的功W1=0.15G=0.15×700J=105J；
则此时推力F===105N。
四、综合题（2小题，共12分）
17.（6分）水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m。求：
（1）物块放在水平地面上时对地面的压强；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
【答案】（1）5×103Pa；（2）83.3%；（3）20N。
【解析】（1）根据题意知道，正方体物体的重力是200N、边长为0.2m，所以对水平面的压力是：F=G=200N，受力面积是：s=（0.2m）2=0.04m2；
由知道，物块放在水平地面上时对地面的压强是：；
（2）将物体拉上斜面做的总功是：
做的有用功是：
斜面的机械效率：≈83.3%；
（3）将物体拉上斜面做的额外功是：W额外=W总-W有=240J-200J=40J
克服物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力做的功为额外功，故沿斜面向上滑动时，
所受的摩擦力大小是：=20N。
18．（6分）用如图所示的滑轮组，将质量为450kg的物体A以0.2m/s的速度沿水平方向匀速向右拉动2m，拉力F大小为200N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.1倍，取g＝10N/kg。求：
（1）物体A与地面间的滑动摩擦力；
（2）拉力做功的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
【答案】（1）450N；（2）120W；（3）75%。
【解析】（1）物体A与地面间的滑动摩擦力
（2）由图可知，动滑轮上有三段绳子，则拉力移动的速度
拉力做功的功率
（3）该滑轮组的机械效率
答：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力450N；（2）拉力做功的功率120W；（3）该滑轮组的机械效率75%。
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的
高度h/cm
拉力F/N
绳自由端移动
的距离s/cm
机械效率η
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
②
3
6
10
①
30
*