最新北师大版八年级物理下册96测滑轮组的机械效率 同步练习课后练习5.docx
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最新北师大版八年级物理下册96测滑轮组的机械效率同步练习课后练习5
六、测滑轮组的机械效率
知能演练提升
能力提升
1.甲的机械效率为80%,乙的机械效率为75%,则下面说法正确的是（ ）
A.甲做的功多
B.乙做的功多
C.甲做的有用功多
D.无法比较做功多少
2.下面列出了四个影响滑轮组机械效率的主要因素:
①动滑轮重;②定滑轮重;③所提升的钩码重;④轮和轴之间的摩擦,其中正确的是（ ）
A.只有①和②B.只有①和④
C.只有①③④D.都是
3.
（2017·湖南益阳中考）如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）。
下列说法正确的是（ ）
A.拉力F1小于拉力F2
B.甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C.甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D.甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等
4.
（2017·重庆中考）工人师傅用如图所示的滑轮组,将重为800N的物体缓慢匀速竖直提升3m,人对绳端的拉力F为500N,不计绳重和摩擦,则（ ）
A.绳子自由端移动的距离为9m
B.动滑轮的重力为200N
C.人通过滑轮组做的有用功为1500J
D.滑轮组的机械效率为53.3%
5.如图所示,在测滑轮组机械效率的实验中,若物体重6.0N。
（1）实验时应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
若物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数如图所示,则滑轮组的机械效率是 。
（2）若仅增加物体的重力（不计摩擦）,该滑轮组的机械效率将 。
6.在探究影响滑轮组机械效率的因素实验中,某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:
实验次数
钩码重/N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的读数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
机械效率
1
2
8
0.8
24
83.3%
2
4
5
1.5
15
3
6
10
90.9%
（1）在表中空格处填入适当的数据（机械效率用百分数表示,保留一位小数）。
（2）在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（3）从实验数据分析得出:
使用同一滑轮组, 可以提高滑轮组的机械效率。
（4）滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关,请你作出恰当的猜想:
滑轮组的机械效率与 有关（写出一种影响因素即可）。
7.某同学选择如下器材做测定滑轮组的机械效率的实验:
①弹簧测力计 ②重物 ③铁架台 ④定滑轮、动滑轮各一个 ⑤一根足够长的细绳
（1）他所选的器材缺少了 。
（2）补足器材后,该同学进行如下实验操作:
A.将滑轮组安装在铁架台上,在滑轮组下方挂好重物,将细绳的一端系住弹簧测力计。
B.记下重物和弹簧测力计的起始位置。
C.向上提起弹簧测力计,记下弹簧测力计的读数。
D.测量出重物提升的高度和弹簧测力计移动的距离。
E.将有关数据填入表格中,并进行必要的计算。
上述步骤中,有一项需要做重要补正,该项补正的内容是 。
（3）补正后,该同学按正确的操作方法完成了实验,并记录了如下实验数据,请帮助他完成下表:
滑轮组组成
重物重G/N
重物升高高度h/m
弹簧测力计示数F/N
绳子自由端移动距离s/m
机械效率η
一定滑轮
一动滑轮
2.1
0.1
1.0
0.3
4
0.2
1.6
0.6
（4）根据该同学以上的实验过程,将滑轮组的组装情况在图上画出。
（5）如果将重3N的重物用同一滑轮组提升,根据题中已有的信息可以判断这时滑轮组的机械效率在 范围内。
8.小雪和小红在测滑轮组机械效率的实验中,一起组装好图甲所示的实验装置,她们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
（1）小红 向上匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N;同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如下表:
钩码重/N
弹簧测力计提升高度/m
有用功/J
总功/J
机械效率
2
0.4
0.2
0.2
100%
（2）小雪和小红测得滑轮组机械效率为100%,她们意识到出现了错误,请你帮助她们找出原因:
。
（3）该滑轮组的机械效率实际为 。
（4）若提升的钩码增加到6N,则该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（5）有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。
根据探究目的,他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率,请你在图丙中画出下一步实验所需的组装图。
9.小文同学在测定滑轮组机械效率的实验中,用如图所示的装置匀速吊起钩码,并记录了如下实验数据:
钩码重G1/N
动滑轮重G2/N
测力计拉力F/N
钩码提升高度h/m
测力计移动距离s/m
4
0.4
1.6
0.1
0.3
根据实验数据,小文同学计算机械效率的过程如下:
有用功W有用=（G1+G2）h=（4+0.4）N×0.1m=0.44J,
总功W总=Fs=1.6N×0.3m=0.48J,
机械效率η=≈91.7%。
答:
当匀速吊起4N重的钩码时,该滑轮组的机械效率约为91.7%。
小文同学的计算过程是否正确?
如有错误,请写出错误之处并对滑轮组的机械效率作出正确的解答。
10.在建筑工地上,要用滑轮组将重2400N的砖拉到楼顶。
已知绳子能承受的最大拉力为1000N,动滑轮总重300N,那么此滑轮组的机械效率是多少?
我们应选用几个动滑轮和几个定滑轮（要求最少）,不限定用力方向。
（摩擦不计）
探究创新
11.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
次
数
钩码重
G/N
钩码上
升高度
h/m
有用功
W有/J
测力计
拉力
F/N
测力计
移动距
离s/m
总功
W总/J
机械效
率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1
1.1
0.5
0.55
（1）比较第1次实验和第2次实验,可得出结论:
使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越 。
（2）第3次实验中所做的有用功是 J,机械效率是 。
（3）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多,动滑轮的重力增大,对动滑轮所做的额外功 （选填“增大”或“减小”）,因而,由第2、3次实验可知:
滑轮组的机械效率与动滑轮的重力大小有关。
（4）综合上述结论,提高机械效率的方法有:
增大有用功、 （选填“增大”或“减小”）额外功。
知能演练·提升
1.D 2.C
3.B 不计绳重及摩擦,因为拉力F=（G物+G动）,n1=2,n2=3,所以绳端的拉力F1=（G物+G动）,F2=（G物+G动）,所以F1>F2,故A错误。
因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G动h,W有=G物h,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则总功相同;因为η=,所以两滑轮组的机械效率相同,故B正确。
使用动滑轮能够省力,动滑轮为省力机械,故C错误。
因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度h相同,所以s1=2h,s2=3h,则s1≠s2,故D错误。
4.B 绳子自由端移动的距离为s=nh=2×3m=6m,故A错误;所做有用功为W有=Gh=800N×3m=2400J,故C错误;所做总功为W总=Fs=500N×6m=3000J,滑轮组的机械效率为η==80%,故D错误;额外功为W额=W总-W有=3000J-2400J=600J,由W额=G动h可得,动滑轮的重力G动==200N,故B正确。
5.解析
（1）实验时沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
有用功W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J,弹簧测力计的示数为2.4N,绳端移动的距离s=3h=3×0.1m=0.3m,总功W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J,机械效率η=≈83.3%。
（2）若仅增加物体的重力（不计摩擦）,有用功增大,额外功不变,故该滑轮组的机械效率将增大。
答案
（1）匀速 83.3%
（2）增大
6.解析
（1）由题图可知,滑轮组有三股绳子承担物重,绳子自由端移动的距离是重物上升距离的三倍,计算效率的公式为η=。
（2）只有匀速拉动弹簧测力计,动滑轮和重物才能处于平衡状态。
（3）从实验数据分析,使用同一滑轮组,所挂重物越重,机械效率越高。
（4）滑轮组的机械效率的高低,除跟物重有关以外,还可能跟动滑轮重、绳重、摩擦等因素有关。
答案
（1）实验2中填88.9% 实验3中填2.2 30
（2）匀速 （3）增加物重 （4）动滑轮重、绳与滑轮的摩擦等
7.解析由η=知,要测量滑轮组的机械效率,需测量出用来计算有用功和总功的物理量,钩码所受重力为G,钩码上升高度为h,加在绳端的拉力为F,绳端移动的距离为s。
因此,测量工具应有刻度尺,并且弹簧测力计应匀速竖直向上拉动。
η==70%,第2次实验测得滑轮组的机械效率η2=≈83.3%。
承担物重的绳子股数n==3,绳子起点应在动滑轮上。
因为对于同一滑轮组,被提升重物越重,机械效率越高,2N<3N<4N,所以70%<η<83.3%。
答案
（1）刻度尺
（2）C项内容中应为“匀速竖直向上提起弹簧测力计” （3）70% 83.3% （4）如图所示。
（5）70%~83.3%
8.解析
（1）使用弹簧测力计拉绳时,弹簧测力计一定要沿竖直方向匀速向上拉,这样弹簧测力计的示数较稳定、易读数。
（2）由题图甲可以看出承担物重的绳子为5段,而已知钩码被提升高度测量准确,由s=nh得s=0.5m,所以弹簧测力计提升高度这一数据在表中填写有误,由此导致总功算错。
（3）该滑轮组的机械效率可由η=求得,η=≈80%。
（4）该滑轮组的机械效率随重物重力的增大而变大。
（5）看机械效率是否与绳的绕法有关,应用控制变量法进行实验论证,只改变绳子绕法,钩码数应保持不变。
答案
（1）竖直
（2）弹簧测力计提升高度数据有误
（3）80% （4）变大 （5）如图所示。
9.解析在本实验中,克服钩码重力所做的功是有用功,即W有用=G1h=4N×0.1m=0.4J。
答案有用功计算错误。
有用功W有用=G1h=4N×0.1m=0.4J,总功W总=Fs=1.6N×0.3m=0.48J,机械效率η=≈83.3%。
10.解析首先根据物重和动滑轮总重判断需几股绳子承重,然后再计算出动滑轮、定滑轮个数,最后可计算出机械效率来。
设楼高为h,砖和动滑轮总重G总=G砖+G动=2400N+300N=2700N,而每股绳子最大承重为1000N,故所用绳子股数为n==2.7≈3,故应用3股绳子承担物重,机械效率η=≈88.9%。
3股绳子承重,故应至少选用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组。
答案88.9% 至少选用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组。
11.解析
（1）通过实验数据可知,第2次的机械效率高。
（2）利用滑轮组提升重物时,对重物做的功为有用功,拉力做的功为总功。
（3）对于额外功来说,动滑轮越重,相同条件下额外功越多。
（4）综合本题实验结论可知,增大有用功或者减小额外功可以提高机械效率。
答案
（1）高
（2）0.4 72.7% （3）增大 （4）减小
9机械和功测评
（时间:
45分钟 满分:
100分）
一、选择题（共10小题,每小题4分,共40分。
下列各题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的）
1.如图所示,一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上,现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。
在这个过程中,力F作用在A端且始终与铁棒垂直,则用力F将（ ）
A.逐渐变大B.逐渐变小
C.保持不变D.先变小后变大
2.（2017·湖南怀化中考）小张用40N的推力将重力为100N的物体沿水平方向匀速推动了10m,则小张对物体所做的功是（ ）
A.400JB.600J
C.1000JD.1400J
3.分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体提升相同的高度,做的有用功（ ）
A.杠杆最多B.动滑轮最多
C.滑轮组最多D.一样多
4.在利用图中的三个滑轮组分别匀速提起同一重物时,若三个滑轮组中动滑轮的重相同,摩擦不计,则F1、F2和F3的关系是（ ）
A.F1>F2>F3B.F1=F2=F3
C.F1=F3>F2D.F1=F35.
如图所示的杠杆处于平衡状态。
若使弹簧测力计的示数变为原来的,杠杆仍然保持平衡状态,可以采取的措施是（ ）
A.把弹簧测力计向左移动一个小格
B.减少三个钩码
C.把钩码向左移动一个小格
D.把钩码向右移动一个小格
6.如图所示,物体在水平面上做匀速直线运动,拉力F=60N,该装置的机械效率为70%,则物体受到的摩擦力大小是（ ）
A.60NB.126N
C.180ND.257.1N
7.完全相同的滑轮,用细绳组装成如图所示的甲、乙两个滑轮组,不计摩擦,比较两个滑轮组工作时的省力情况和机械效率正确的是（ ）
A.甲较省力,甲的机械效率高
B.乙较省力,乙的机械效率高
C.甲较省力,甲、乙机械效率一样高
D.甲较省力,乙的机械效率高
8.吊车从图示位置向上起吊货物,利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。
下列说法正确的是（ ）
A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小保持不变
B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D.吊臂是一个省力杠杆
9.在一次体育课上,甲、乙两同学进行爬杆比赛,甲从某一位置匀速爬到杆顶用时9s,乙从同一位置匀速爬到杆顶用时10s。
若甲、乙两同学的体重之比是5∶6,则他们爬杆的功率之比是（ ）
A.4∶3B.3∶4
C.27∶25D.25∶27
10.如图所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,分别在A、B两端挂上质量为m1、m2的重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AO=BO,不计杠杆重力,则m1、m2的关系为（ ）
A.m1>m2B.m1二、填空题（每空2分,共16分）
11.如果把铁锨看作是费力杠杆,在如图所示的A、B、C三点中,支点是 点,动力作用点是 点,阻力作用点是 点。
12.（2017·山东烟台中考）往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去。
如图所示,工人用3m长的斜面,把120kg的重物提高1m。
假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 。
若实际用力为500N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 。
（g取10N/kg）
13.正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W,那么一天时间内心脏做功 J,这些功可以把一个质量为45kg的人匀速举高 m。
（g取10N/kg）
三、作图题（每小题4分,共8分）
14.下图中的“真好倒”热水瓶,非常适合老人和儿童使用,请在图中画出重力G的力臂L。
15.要用一根绳子和两个滑轮提起物体,若不计滑轮重及摩擦,而使拉力为物重的,请在图中画出绳子的正确绕法。
四、实验题（共12分）
16.学习了机械效率知识后,全班同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想:
A.斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关
B.跟斜面的粗糙程度有关
C.跟斜面的长度有关
D.跟物体的重力有关
小刚同学为了验证其中的部分猜想,设计方案并进行了探究,下表反映了他的探究过程。
实验
次数
斜面
倾角
斜面
粗糙
程度
物重
G/N
斜面
高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面
长
s/m
有用
功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率
η（%）
①
30°
粗糙
1
0.5
0.7
1
0.5
0.7
②
30°
稍
光滑
1
0.5
0.6
1
0.5
83
③
45°
粗糙
1
0.7
0.9
1
0.9
78
（1）请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据（小数位参照表中相关数据）。
（2）通过对比实验①②的数据,可验证猜想 （填写字母）。
（3）通过对比实验①③的数据,可以得出的探究结论是:
当其他条件一定时,斜面倾斜程度越大,斜面的机械效率越 。
（4）若要验证猜想D,应控制斜面的长、斜面的倾斜程度和 不改变。
五、计算题（每题12分,共24分）
17.一台抽水机在10min内把3.6m3的水抽到10m高处,若抽水机的效率是60%,那么电动机供给抽水机的功率是多大?
（g取10N/kg）
18.用滑轮组拉着重600N的货车A沿水平方向匀速运动,货车受到的摩擦力是货车重力的,在40s内货车移动8m,拉力F做的功为1280J。
求:
（1）货车A受到绳子的水平拉力F1;
（2）拉力F的大小及拉力的功率;
（3）若动滑轮重为12N（不计绳重及摩擦）,计算滑轮组的机械效率。
第九章测评
1.B 用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起的过程中,由于力F作用在A端且始终与铁棒垂直,所以其力臂不变,铁棒AB所受的重力不变,重力的力臂减小,根据杠杆的平衡条件Fl1=Gl2可知,用力F将逐渐变小,故正确的选项是B。
2.A 小张对物体所做的功W=Fs=40N×10m=400J。
3.D 将同一物体提升相同的高度,所做的有用功W=Gh相同。
4.C 根据三个滑轮组中绳子的绕法和承担物重的绳子段数可知F1=（G+G动）,F2=（G+G动）,F3=（G+G动）,所以F1=F3>F2,故C正确。
5.D 弹簧测力计的示数变为原来的,即动力变为原来的,要保持杠杆的平衡状态,可采取的措施有:
使动力臂变为原来的2倍;使阻力变为原来的;使阻力臂变为原来的等。
具体方法为把弹簧测力计向左移动四个小格,或减少两个钩码,或把钩码向右移动一个小格,故D选项正确。
6.B
7.D 两个滑轮组的省力情况,通过观察滑轮组中的动滑轮由几段绳子提着,很容易作出判断。
甲中的动滑轮由三段绳子提着,乙中的滑轮由两段绳子提着,所以甲滑轮更省力。
如果不计摩擦,在钩码升高高度相同的情况下,额外功相同,而乙的有用功更大,乙的机械效率高。
8.B 由题图可知,吊臂是一根费力杠杆,支点为O,伸缩撑杆的支持力为动力,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,则匀速缓慢顶起吊臂的过程中,其力臂不变;货物对吊臂的拉力的力臂逐渐减小,根据杠杆的平衡条件可知,伸缩撑杆的支持力渐渐变小,故正确的选项是B。
9.D 本题考查人的做功功率问题。
P甲=,P乙=,由题意,h甲=h乙,,所以,故正确选项为D。
10.B 杠杆示意图如下
根据杠杆的平衡条件有
m1gL1=m2gL2,
即m1L1=m2L2,
从图中可以看出力臂L1>L2,所以物体的质量有m1故选B。
11.解析在铁锨的使用中,人的左手用力下压,而右手用力上抬,使铁锨抬起来。
由此可见,人的左手充当支点,右手给杠杆提供动力,铁锨上的重物对铁锨的压力就是铁锨向上的阻力。
所以,A点是阻力作用点,B点是动力作用点,C点是支点。
答案C B A
12.解析人做的有用功W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J,
若斜面光滑,则Fs=mgh=1200J,
解得F==400N;
人所做的总功W总=Fs=500N×3m=1500J,
斜面的机械效率η==80%;
W总=W有+W额,即Fs=Gh+fs,
所以f==100N。
答案400N 80% 100N
13.解析由W=Pt可得W=1.5W×24×3600s=129600J,利用这些功可将重G=m·g=45kg×10N/kg=450N的人匀速提高的高度h==288m。
答案1.296×105 288
14.解析物体重力的作用点在物体的重心上,而重力的方向是竖直向下的,故可沿重心画出重力的作用线,再过支点O作出支点到重力作用线的距离即可得到重力G的力臂L。
答案如图所示
15.解析若要使拉力是物重的三分之一,根据滑轮组的组成可知,只能采用答图所示的绕法。
答案如图所示
16.答案
（1）上、中、下三空分别为71、0.6、0.7
（2）B （3）高（或大） （4）斜面的粗糙程度
17.解析首先要明确有用功是抽水机对水做的功,而电动机所做的功为总功,这是求解有关机械效率问题的关键。
根据题目所给的已知条件和公式η=,可求出W总的大小,再利用P=计算出电动机供给抽水机的功率。
10min内抽的水重为G=mg=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.6m3=3.6×104N。
抽水机做的有用功
W有用=Gh=3.6×104N×10m=3.6×105J。
根据η=,得
W总==6×105J。
所以P总==1000W。
答案1000W
18.解析
（1）F1=F阻=G=120N。
（2）s绳=2s车=2×8m=16m,F==80N;P总==32W。
（3）W有用=F1s车=120N×8m=960J,W额外=G动h动=G动s车=12N×8m=96J,η=≈90.9%。
答案
（1）120N
（2）80N 32W （3）90.9%
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