人教版八年级下 12.3 机械效率
一、单选题
1．利用如图所示的滑轮组提起一个重为210N的物体，绳子自由端的拉力。5s内物体被匀速提升2m。不可忽绳重和机械部件间的摩擦，则下列说法中正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为70% B．动滑轮重力大小为90N
C．绳子自由端移动的距离是0.67m D．提升物体的过程中，拉力F功率为40W
2．空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
3．吊车上常常需要滑轮组来提升重物，如图所示，该图为简化后的滑轮组，当提升1200牛的重物时，若不计定滑轮和绳的自重（动滑轮的自重不能忽）以及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．该装置的机械效率为100%
B．重物匀速上升时，吊车对绳子的拉力为400N
C．若将绳子拉过6m，物体上升2m
D．使用该装置不仅能省力，而且能改变力的方向
4．工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（ ）
A．工人做的总功为900J B．工人做的额外功为300J
C．工人做功的功率为60W D．此斜面的机械效率为80%
5．如图所示，用甲、乙、丙三种方式匀速提升相同物体，物体上升速度相同。已知每个滑轮组均相同，不计绳重和摩擦力。则下列说法正确的是（ ）
A．丙方式最省功 B．乙方式拉力的功率最大
C．甲方式机械效率最高 D．三种方式拉力做功相同
6．如图所示，小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当减小木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量较小的动滑轮
7．利用如图所示的滑轮组分别提升物体A、B，动滑轮重力相同，摩擦和绳重不计，两次拉力F大小相同，则以下分析正确的是（ ）
A．两物体的重力GA
8．如图所示，拉力F为20N，物体A以0.1m/s的速度在表面足够长的物体B表面做匀速直线运动；物体B静止在地面上，受到地面水平向右8N的摩擦力，弹簧测力计示数为22N，下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为20N
B．拉力F的功率为1.0W
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大至40N时，弹簧测力计示数为44N
9．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组提升钩码，实验数据记录如下表，下列说法正确的是（ ）
序号 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率
① 2 5 1 15 66.7%
② 4 5 1.7 15 78.4%
③ 4 10 1.7 30 78.4%
④ 6 5 2.4 15 83.3%
A．数据④中，滑轮组所做的有用功为30J
B．由数据①可知，实验所用滑轮组承重绳段数n=2
C．研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，可选用数据①②④
D．对比数据③④可知，滑轮组机械效率与钩码上升距离有关
10．以下说法中，错误的是（ ）
A．压强的单位可以是“N/cm2” B．功的单位可以是“N·m”
C．功率的单位可以是“J/s” D．机械效率的单位可以是“J”
11．如图，工人师傅用两种不同的滑轮装置把同一物体提升相同的高度（G动 < G物），若不计绳重和摩擦，则（ ）
A．绳子自由端的拉力F甲 < F乙 B．工人师傅做的总功W甲 > W乙
C．滑轮的机械效率η甲 > η乙 D．绳子自由端移动的距离s甲 > s乙
12．如图所示，勤劳的工人借用滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A．省力，同时可以省功
B．省力，但降低了做功效率
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
二、填空题
13．如图所示，小王用25N的力，将一重为100N的物体从斜面底部匀速拉到斜面顶部。已知斜面高2m，长10m，则在整个过程中，重物克服重力做的功是___________J，物体所受的摩擦力为___________N，该斜面的机械效率是___________。
14．如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重250N的物体沿水平地面匀速向左运动了2m，物体与地面间的滑动摩擦力为120N，则该过程中拉力做的功为___________J，滑轮组的机械效率为___________。
15．利用一个高为1m，长为 4m的斜面将重500N的物体从斜面的底端匀速拉至顶端，若所用的拉力是 200N，则有用功是___________J，斜面的机械效率是_________。
16．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为______J，斜面的机械效率为_______。
三、综合题
17．珠海有“发明大王”之称的宋有洲通过上千次实验之后，于2008年底研制出的“空中绿化存车亭”获得国内和国际专利。此亭集绿化、停车、防盗、户外广告于一体，存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。下图是“空中绿化存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，O为杆OB的转动轴，杆的B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存车架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面，现场还配有电动车充电柱。请根据以上信息回答下列问题（忽OB的重和机械各部分的摩擦力）：
(1)图中使用了_________滑轮；它是______（选填“省力”、“费力”、“既不省力也不费力”）的机械；
(2)在图中画出杠杆OB的动力臂____。若汽车的质量为0.9t，存车架框的质量为100kg，杆OB的长度为5m；求出此时绳CB 的拉力_____；
(3)专家建议遮阳蓬上加装太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电，蓄电池给电动机供电效率为80%，电动机再把电能转化为机械能的效率为60％，每次存车，车被提升的高度为2.4m，每提升一辆车总共需要消耗的电能多少______J？
(4)每个充电桩对新能源小汽车的充电功率为 8000W，充电1 h可使总质量为1t、额定输出功率为12kW的新能源小汽车匀速直线行驶36km。设汽车行驶过程中受到的阻力是车重的0.06倍，g取10N/ kg。该小汽车以额定输出功率，在平直公路上匀速行驶时速度为多少m/s_____？ 此电动汽车的电机效率是多少______？
18．在学简单机械时，如图，提升物体M上升1m过程中，小明测得物体M重力为24N，每个滑轮重力为6N，滑轮组的机械效率为则。则该过程中：
（1）有用功为___________，总功为___________；
（2）拉力___________；
（3）如图使用该滑轮组是否省力？___________；是否省距离？___________；使用该滑轮组与直接提升重物相比是否改变动力的方向？___________均选填“是”或“否”。
19．如图所示为某种型号的剪叉式果园采摘升降机。该机采用电驱动、双履带式行走方式，利用起升电机升降作业平台，方便采摘工人高空作业，该机器的部分数据如下表所示。请回答下列问题：（g取10N/kg）
整机质量（空载）/kg 700 每条履带接地面积/m2 0.4
起升电机额定电压/V 24 平台升起最大高度/m 2.2
起升电机额定功率/kW 2.0 平台初始高度/m 0.7
(1)这台机器空载且静止在水平地面时，对水平地面的压强是多大______？
(2)在一次采摘作业中，机器（作业平台在初始高度）先沿斜坡路面匀速爬行一段，然后沿水平的路面到达采摘果树下静止。闭合起升电机开关，起升电机以额定功率工作，驱动作业平台，将总重为1000N的人和采摘工具以0.2m/s的速度从平台的初始高度匀速举高到升起的最大高度；
①下列说法正确的是_____。
A．机器在斜坡路面匀速行驶时，机器受到的重力不做功
B．作业平台匀速上升过程中，地面受到的压力逐渐增大
C．作业平台匀速上升过程中，以平台为参照物，采摘工人向上运动
D．作业平台匀速上升过程中，采摘工人的机械能不断增大
②求该机器在举升过程中做的有用功和机械效率______。
20．（1）如图甲所示，汽车匀速爬坡时，汽车的牵引力F和受到摩擦力f大小的关系F______f（选填“＞”、“=”或“＜”）；汽车爬坡时，除了加大油门外还可以通过________的办法来增大汽车的牵引力，牵引力做的功是________（选填“总功”、“有用功”或“额外功”）。请你在图甲②中画出汽车爬坡时受力示意图_______（要求：用尺规作图）
（2）如图乙所示，小丽站在地面上用一根绳子和两个滑轮来提起重物，请画出绳子的绕线方法________。要提高滑轮组的机械效率，我们可以采取_______的办法（写出一种）
21．小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组（如图甲、乙所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，绳子自由端拉力分别为F甲、F乙，对应的滑轮组的机械效率分别为η甲、η乙，下列关系中正确的是（忽绳重及摩擦）( )
A．F甲＞F乙，η甲＞η乙 B．F甲＜F乙，η甲＝η乙
C．F甲＝＜F乙，η甲＜η乙 D．F甲＞F乙，η甲＝η乙
选择理由：______
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．滑轮组的机械效率为
故A选项正确；
B．动滑轮重力大小
因为不可忽绳重和机械部件间的摩擦，故动滑轮重力大小一定不是90N，故B选项错误；
C．绳子自由端移动的距离是重物移动距离的3倍，为6m，故C选项错误；
D．提升物体的过程中，拉力F功率为
故D选项错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．由图可知承重绳子股数n=2，因为忽绳重、摩擦、空气阻力时所需拉力
所以动滑轮的重力
故A正确，不符合题意；
B．由可知，A移动的距离等于动滑轮移动的距离
所以克服滑轮重做的额外功
故B正确，不符合题意；
C．因为忽绳重、摩擦、空气阻力时
所以货物的最大重力
故C正确，不符合题意；
D．因为此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，所以此装置运载货物的最高机械效率
故D错误，D符合题意。
故选D。
3．C
【详解】
A．由于动滑轮的自重不能忽，在用滑轮组来提升重物时，需要克服动滑轮重，故该装置的机械效率不可能为100%。故A错误；
B．由图可知，当提升1200牛的重物时，有三根绳子承担物重。但由于动滑轮的自重不能忽，故重物匀速上升时，吊车对绳子的拉力大于400N。故B错误；
C．由s=nh可知，当将绳子拉过6m时，物体上升的高度为
故C正确；
D．由图可知，有三根绳子承担物重，故使用该装置可以省力，但没有改变力的方向。故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．工人做的总功为
W总=Fs=400N×3m=1200J
故A错误；
B．做的有用功为
W有=Gh=mgh=60kg×10N/kg×1.5m=900J
所做额外功为
W额=W总﹣W有=1200J﹣900J=300J
故B正确；
C．工人做功的功率为
P==80W
故C错误；
D．斜面的机械效率为
η=×100%=75%
故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
由图可知，甲方式
F甲=G物
乙方式
F乙=(G物+G动)
丙方式
F丙=(G物+G动)
故F甲>F乙>F丙。
A．甲方式只对物体做功，乙装置和丙装置同时对物体和滑轮做功，则甲方式最省功，故A错误；
B．因为物体提升速度相同，由P=Fv可知，甲方式的功率
P甲=F甲v甲=G物v
乙方式的功率
P乙=F乙v乙=(G物+G动)×2v物=(G物+G动) v物
丙方式的功率
P丙=F丙v丙=(G物+G动)×3v物=(G物+G动) v物
故乙方式的功率与丙方式的功率相等，故B错误；
C．甲方式拉物体时，没有额外功产生，此时有用功等于总功；乙和丙两种方式拉物体时，都有对动滑轮做的额外功，此时有用功小于总功；故甲方式机械效率最高，故C正确；
D．由W=Fs可得，没有提供移动的距离，无法得到做功的多少，故无法比较，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．由公式
可知，减小木箱的重力，在提升相同的高度时，有用功会减小，而额外功不变，所以有用功所占总功的比值会减小，所以机械效率会减小，故A不符合题意；
BC．由公式
可知，机械效率的大小与物体上升的高度和物体上升的速度无关，所以增大木箱的上升高度和增大提升木箱的速度不能改变机械效率，故BC不符合题意；
D．由公式
可知，换用质量较小的动滑轮，在提升相同高度时，额外功会减少，而有用功不变，所以有用功占总功的比值会增大，所以机械效率会增大，故D符合题意。
故选D。
7．C
【详解】
AB．由图示知，两个滑轮组承重绳子的根数分别为3和2根，而两次拉力相同、动滑轮的重力相同，在不计摩擦和绳重时，据得，物体A、B的重力分别为
GA=3F-G动，GB=2F-G动
所以
GA>GB
故AB错误；
CD．据知，提升物体过程的机械效率
，
所以
故D错误，C正确。
故选C。
8．C
【详解】
A．物体B静止在地面上，受到地面水平向右8N的摩擦力，弹簧测力计示数为22N，A对B有向左30N的摩擦力，B对A的摩擦力为30N，故A错误；
B．有2股绳拉动滑轮，物体A的运动速度为0.1m/s，拉力F的运动速度为0.2m/s，拉力F的功率为
故B错误；
C．滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．拉力F增大至40N时，物体A做加速运动，滑动摩擦力与物体运动速度无关，A、B之间的滑动摩擦力没有变化，弹簧测力计示数仍为22N，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．由数据④中可知，钩码的重力为G=6N，钩码上升的高度为
h=5cm=0.05m
故可知滑轮组所做的有用功为
W=Gh=6N×0.05m=0.3J
故A错误；
B．由数据①可知，钩码上升的距离为5cm，弹簧测力计上升的距离为15cm，即弹簧测力计上升的高度为钩码上升高度的3倍，故可知实验所用滑轮组承重绳段数为n=3，故B错误；
C．要研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，应控制其它条件不同，改变钩码的重力，故可选用数据①②④，故C正确；
D．数据③④中，没有控制钩码的重力相同，故无法得出滑轮组的机械效率与钩码上升距离的关系，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．压强等于力与受力面积的比值，所以“N/cm2”可以是压强的单位，故A正确，不符合题意；
B．功等于力与距离的乘积，所以“N·m”可以是功的单位，故B正确，不符合题意；
C．功率等于功与时间之比，所以“J/s”可以是功率的单位，故C正确，不符合题意；
D．机械效率等于有用功与总功之比，机械效率没有单位，故D错误，符合题意。
故选D。
11．C
【详解】
A．由图可知，甲用的是定滑轮，不计绳重和摩擦，则F甲=G物；乙用的是定滑轮，则
因为G动 < G物，所以F甲 F乙，故A不符合题意；
B．由题意可知，把同一物体提升相同的高度，甲图中，师傅做的总功为
W甲=W有=G物h
乙图中，师傅做的总功为
W乙=W有+W额= G物h+ G动h
则W甲 W乙，故B不符合题意；
C．由题意可知，甲乙做的有用功相同，乙有对动滑轮做额外功，即乙做的有用功占总功的比值小于甲做有用功占总功的比值，所以滑轮的机械效率η甲 > η乙，故C符合题意；
D．甲使用定滑轮，不省力，不费力，不省距离，也不费距离，即s甲=h，乙使用动滑轮，省力，但费距离，即s乙=2h，所以s甲 s乙，故D不符合题意。
故选C。
12．B
【详解】
动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，使用任何机械都不能省功，在提升重物时还要提升动滑轮，做一部分额外功，所以省了力但降低了做功效率，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
13． 200 5 80%
【详解】
[1]由题意可知，物体的重力为G=100N，斜面的高度为h=2m，故整个过程中，重物克服重力做的功为
W有=Gh=100N×2m=200J
[2]由题意可知，物体所受的拉力为F=25N，斜面的长为s=10m，故将物体从斜面底部拉到斜面顶部所做的功为
W总=Fs=25N×10m=250J
则额外功为
W额=W总-W有=250J-200J=50J
因额外功为克服斜面摩擦力所做的功，则
W额=fs=50J
解得物体所受的摩擦力为
[3]由题意可得，斜面的机械效率为
14． 300 80%
【详解】
[1]动滑轮上绕有3股绳子，因此物体运动2m，则拉力F运动了s=6m。拉力做的功为
[2]有用功为物体克服摩擦力做的功，因此有
滑轮组的机械效率为
15． 500
【详解】
[1]有用功
[2]斜面的机械效率
16． 360 80
【详解】
[1] 工人利用斜面提升重物，所做的有用功
W有用=Gh=600N0.6m=360J
即此过程中工人做的有用功为360J。
[2]斜面的机械效率
η=== 80
即斜面的机械效率为80。
17． 定 既不省力也不费力 8000N 5×104J 20m/s 75%
【详解】
(1)[1]如左图中的滑轮轮轴都是固定的，轴不随物体运动，所以都是定滑轮。
[2]根据定滑轮的特点，使用定滑轮既不省力也不费力，但可以改变力的方向。
(2)[3]
[4]由题意，汽车受到的重力
存车框架受到的重力
汽车和存车框架的总重
杠杆OB的动力臂为杆OB长，即
由图可知阻力臂长4m，即
若杠杆此时平衡，可求此时绳CB 的拉力，根据杠杆平衡条件
则
(3)[5]蓄电池给电动机供电效率为，电动机把电能转化为机械能的效率为；
每提升一辆车需要做的有用功
每提升一辆车电动机消耗的电能，由机械效率可得
每提升一辆车总共需要消耗的电能
(4)[6]因小汽车匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，小车的牵引力
由
可得，该小汽车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度
[7]汽车牵引力做的功
由可得，消耗的电能
该小汽车将电能转化为机械能的效率
18． 40J 是 否 是
【详解】
(1)[1][2]有用功
由可得，总功
(2)[3]由图可知，绳子自由端移动的距离
由可得，拉力
(3)[4][5][6]因为拉力，所以能够省力，因为绳子自由端移动的距离
所以不能省距离，因为拉力方向向下而直接提升重物方向向上，所以能够改变力的方向。
19． 8750Pa D 2.2×103J，10%
【详解】
(1)[1]这台机器空载且静止时，对水平地面的压力
F=G=mg=700kg×10N/kg=7×103N
对水平地面的压强
(2)①[2]A．根据W=Gh可知，机器在斜坡路面匀速行驶时，机器在竖直方向上移动了距离，因此重力做了功，故A错误；
B．作业平台匀速上升过程中，地面受到的压力始终等于重力，即地面受到的压力不变，故B错误；
C．作业平台匀速上升过程中，以平台为参照物，采摘工人相对于平台位置没有改变，因此以平台为参照物，采摘工人静止，故C错误；
D．作业平台匀速上升过程中，质量、速度均不变，高度增加，因此动能不变，重力势能变大，则机械能变大，故D正确；
故选：D。
②[3]该机器做的有用功
W有=Gh＝1000N×2.2m=2.2×103J
由可得，该机器工作的时间
由可得，起升电机做的总功
W总=Pt=2000W×11s=2.2×104J
机器的机械效率
20． ＞ 减速 总功 适当增加提升物体的重力（或者减小动滑轮的重力，减小绳子的重力，减小摩擦等符合题意均可）
【详解】
（1）[1]汽车匀速爬坡时，汽车的牵引力等于沿斜面向下的摩擦力和重力沿斜面的分力之和，故汽车的牵引力F大于受到摩擦力f。
[2]根据公式
可知，汽车的额定功率一定时，速度v越小，牵引力F越大，故汽车爬坡时，除了加大油门外还可以通过减速的办法来增大汽车的牵引力。
[3]牵引力做的功是克服摩擦力和汽车的重力做的功，是总功。
[4] 汽车匀速爬坡时受到竖直向下的重力、沿斜面向上的牵引力、沿斜面向下的摩擦力和垂直于斜面斜向上的支持力作用，四个力的合力为0，力的作用点在物体的重心位置，如图所示：
（2）[5]人站在地面上拉绳子，所以拉力方向向下，绳子先绕在定滑轮上，然后绕过动滑轮，再从定滑轮向下绕出，如图所示：
[6]使用滑轮组提升重物时，对重物做的功为有用功，克服动滑轮、绳子的重力以及克服摩擦做的功，是额外功。可以增加提升物体的重力，在额外功一定的情况下，增大有用功，从而提高滑轮组的机械效率；也可以通过减小绳子重力、减小动滑轮的重力以及减少摩擦等方法，在有用功一定的情况下，减小额外功来提高滑轮组的机械效率。
21． D 见解析
【详解】
[1][2]忽绳重及摩擦的情况下，甲中用2段绳子吊着动滑轮
F甲=
乙中用3段绳子吊着动滑轮
F乙=
所以，F甲＞F乙。忽绳重及摩擦的情况下，由
可知甲、乙滑轮组的机械效率相同。
故选D。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
