2023-2024學年人教版八年級物理下冊同步訓練培優卷：12.3機械效率一、選擇題1．如圖所示為小艷家新買的一輛小汽車。周末，爸爸開車帶著小艷出去游玩，途中，這輛汽車再1h的時間內，在水平路面上勻速行駛了72km，消耗汽油6kg。若已知該汽車發動機的功率（即牽引力的功率）為23kW，汽車（包括車上的人和物品）質量為1.5t，汽油的熱值為4.6×107J/kg，g＝10N/kg。則關于上述lh的行駛過程，下列分析正確的是（）A．該汽車對路面的壓力大于1.5×104NB．該汽車克服阻力做的功是2.3×104JC．該汽車的牽引力是1.15×104ND．該汽車發動機的效率是30%2．如圖1所示是我國古代科學技術著作《天工開物》記載的水碓圖。水流沖擊水輪轉動，水輪上離支架比較近的板通過碓尾把碓頭的石杵舉起、落下，不斷舂米，如圖2所示。水輪一小時可提升質量為2880kg的水升高3.5m，每分鐘水對水輪做功為2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，下列說法正確的是（）A．水流沖擊水輪的功率為2487WB．水輪能連續轉動是受到慣性的作用C．水輪旋轉一小時提升水的機械效率為70%D．若考慮木桿的自重，將B向左移動時，杠桿的機械效率不變3．如圖所示，用F1的力直接將物體A勻速提升h，做功300J；若借助長5m的斜面用F2＝100N的力在3s內把A勻速提升到相同高度，下列說法正確的是（）A．借助斜面做的有用功為500JB．物體克服斜面摩擦力做的額外功是300JC．物體A受到斜面的摩擦力是100ND．斜面的機械效率是60%4．在小區改造工程中，工人師傅用滑輪組提升建筑材料，如圖所示。滑輪組掛在固定的鋼架上，每個滑輪重為150N。繩子自由端受到的拉力F為500N，材料在30s內勻速上升了3m，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．繩子自由端的速度為0.1m/s B．拉力F的功率為50WC．滑輪組的機械效率為90% D．鋼架受到的拉力為1500N5．如圖所示，分別用拉力F、F2將重為20N的物體勻速提升相同高度，每個滑輪重均為5N，不計繩重及繩與滑輪間的摩擦。下列說法正確的是（）A．拉力F?和F?的大小之比為2：1B．拉力F?和F2做功的大小之比為4：5C．物重增大10N，F?和F?都增大10ND．增大物重，兩個滑輪組的機械效率保持不變6．搬運工人為了將笨重的物體裝進汽車車廂，常使用如圖所示的裝置把物體從斜面底端勻速推上頂端，已知斜面長5m，高2m，物體重1000N，沿斜面向上的推力為500N，則下列判定不正確的是（）A．物體在斜面上運動的過程中受3個力的作用，合力為0B．推力所做的功是2500JC．斜面的機械效率為80%D．物體受到斜面的摩擦力為100N7．下列關于功、功率和機械效率的說法中正確的是（）A．物體對外做功越多，功率就越大B．物體做功時功率越大，機械效率越高C．有力作用在物體上，力—定對物體做功D．在做功過程中有用功占得比例越大機械效率越高8．如圖甲所示，虛線框內是由兩個相同的滑輪裝配成的滑輪組。利用該滑輪組提升質量為27kg的物體所用的拉力為100N，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，不計繩重和摩擦。（）A．拉力的功率為50WB．滑輪組中動滑輪重10NC．該滑輪組的機械效率為90%D．繩子自由端移動的速度為0.5m/s二、填空題9．如圖所示，工人師傅利用斜面將貨物裝上汽車，已知貨物重為2000N，師傅用沿斜面向上1000N的推力將貨物從斜面底端勻速推至斜面頂端，斜面長4m、高1.5m，則推力對貨物做的功為J，物體與斜面間的摩擦力是N，斜面的機械效率是。10．如圖所示，一根均勻的細木棒OC，OC=4OA，B為OC的中點。在C點施力將掛在A點的重為180N的物體勻速提升0.2m，木棒的機械效率為90%，不計摩擦，提升該物體做的有用功是J，總功J，木棒重為N。11．如圖所示，工人師傅用平行于斜面的推拉力，將質量為80kg的物體從斜面底端勻速拉上斜面，物體移動的距離為10m，上升的高度為3m，在此過程斜面的機械效率是80%，則在斜面上勻速運動過程中推力做的功為J，物體所受摩擦力為N。若斜面傾斜程度不變，只將斜面長度改為15m，仍以同樣的方式將此木箱勻速推到斜面頂端，此時斜面的機械效率將。(選填“增大”“不變”或“減小”)12．小明用如圖甲所示的裝置將物體A勻速提升，繩子B(與A相連)和繩子C能承受的最大拉力分別為100N和50N，動滑輪重力為20N，小明施加的拉力F隨時間t變化關系圖象如圖乙所示，A上升的速度v隨時間t變化關系圖象如圖丙所示。若不計繩重和摩擦，1?2s內拉力F的功率為W；若在繩子不斷裂的情況下，此裝置的機械效率η的最大值為三、實驗探究題13．某興趣小組對滑輪和杠桿的機械效率進行了實驗探究。（1）如圖分別用甲、乙兩相同滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，滑輪重力小于沙和桶的總重力。甲圖中施加的拉力為F1，做的總功為W1，機械效率為η1；乙圖中施加的拉力為F2，所做的總功為W2，機械效率為η2，若不計摩擦和繩重，則：F1F2（選填“>”“<”或“=”），W1W2（選填“>”“<”或“=”），η1η2（選填“>”“<”或“=”）。（2）如圖丙所示，用豎直向上的力勻速拉動質量分布均勻的杠桿，杠桿轉動過程中，拉力F的大小將（選填“變大”“變小”或“不變”）。現用豎直向上的拉力將重為36N的物體緩慢升高10cm，拉力大小F為16N，拉力移動的距離為25cm，此時杠桿的機械效率為。若將重物的懸掛點由A點（為第1次）向右移至B點（為第2次），將重物提升相同的高度，兩次有用功（選填“相等”或“不等”）。四、計算題14．汽車總質量為1.8×103kg，車輪與地面的總接觸面積為0.09m2，當汽車以90km/h的速度在平直路面上勻速行駛時，汽車發動機牽引力為1000N，效率為30%，汽油的熱值為（1）汽車靜止時對路面的壓強．（2）汽車以90km（3）若汽車按這種方式行駛，某次全程往返250km

答案解析部分1．答案:D解析：A.根據題意可知，汽車的總重力G總=m總g=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N。汽車呈流線型，當汽車行駛時，車上方空氣流速大，壓強小，下方空氣流速小，壓強大，產生一個向上的壓強差，因此會有一個向上的升力產生，從而使汽車對地面的壓力小于車自身的重力，故A錯誤；

B.該汽車克服阻力做的功等于牽引力做的功：W=Pt=23×103W×1×3600s=8.28×107J，故B錯誤；

C.該汽車的牽引力為：F=Ws=8.28×107J72×103m=1.15×103N，故C錯誤；

D.汽油完全燃燒放出的熱量為：Q=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J，

該汽車發動機的效率η=2．答案:C解析：A.由每分鐘水對水輪做功為2400J，可得水流沖擊水輪的功率為：P=Wt=2400J60s=40W，故A錯誤；

B.水輪能連續轉動是因為水流不斷沖擊水輪做功，慣性是物體的性質，不是作用力，故B錯誤；

C.水輪旋轉一小時提升水做的有用功為：

W有=Gh=mgh=2880kgx10N/kgx3.5m=1.008x105J；

水輪機一小時做的總功為：W總=2400Jx60=1.44x105J；

機械效率為：

η=W有W總=1.008x105J3．答案:D解析：A.借助斜面做的有用功等于克服物體重力直接做的功，即W有用=300J，故A錯誤；

B.拉力F2所做的總功：W總=Fs=100N×5m=500J，

物體克服斜面摩擦力做的額外功：W額=W總-W有用=500J-300J=200J，故B錯誤；

C.物體A受到斜面的摩擦力：f=W額s=200J5m=40N，故C錯誤；

D.斜面的機械效率：η=W有用W總=300J500J×100%=60%，故D正確。

故選D。

分析：A.斜面克服物體重力做有用功；

B.首先根據W總4．答案:C解析：A.根據圖可知，承擔重力的繩子段數n=3，則自由端移動的距離s=nh=3×3m=9m；

則自由端繩子的速度為：v=st=9m30s=0.3m/s，故A錯誤；

B.拉力F的功率P=Fv=500N×0.3m/s=150W，故B錯誤；

C.根據F=G+G動n得到：500N=G+150N3；

解得：G=1350N；

則滑輪組的機械效率：η=W有W總=GnF=1350N3×500N=90%，

5．答案:B解析：A.根據圖片可知，左側裝置由兩個定滑輪組成，不省力不費力，所以拉力F1=G=20N，

右側裝置由一個定滑輪和動滑輪組成，此時承擔動滑輪繩子的股數n=2，所以繩子自由端的拉力：F2=1n（G+G動）=12×（20N+5N）=12.5N，

則拉力F1和F2的大小之比：F1F2=20N12.5N=85，故A錯誤；

B.由定滑輪的特點可知，左側裝置繩子自由端移動的距離s1=h，

右側裝置繩子自由端移動的距離：s2=nh=2h，

由W=Fs可知，拉力F1和F2做功的大小之比：W1W2=F1s1F2s2=20N×?12.5N×2?=45，故B正確；

C.物重增大10N時，左側裝置繩子自由端的拉力：F1'=G'=20N+10N=30N，

左側裝置繩子自由端的拉力：F1'=1n（G'+G動）=12×（20N+10N+5N）=17.5N，

則左側裝置繩子自由端拉力的增加量：ΔF1=F1'-F1=30N-20N=10N，

右側裝置繩子自由端拉力的增加量：ΔF26．答案:A解析：物體在斜面上做勻速直線運動，它受到平衡力，即合力為0。它受到沿斜面向上的拉力，向下的摩擦力，斜面對它的支持力和自身的重力，故A錯誤符合題意；

推力做的總功：W總=Fs=500N×5m=2500J，故B正確不合題意；

推力做的有用功W有=Gh=1000N×2m=2000J；

斜面的機械效率：η=W有W總=2000J2500J=80%，

故C正確不合題意；

克服摩擦做的額外功W額=W總-W有=2500J-2000J=500J；

則摩擦力為：f=W額s=500J5m=100N，

故D正確不合題意。

故選A。

分析：（1）對物體進行受力分析，確定受力的個數，根據物體的運動狀態確定合力的數值。

（2）根據W總=Fs計算推力做的總功；

7．答案:D解析：A.功率的大小考慮做功多少和時間長短，做功多，不一定功率大，故A錯誤。

B.做功的功率是做功的快慢，機械效率是有用功占總功的比例，二者無關，故B錯誤。

C.有力作用在物體上，在這個力的方向上移動距離，該力才對物體做功，故C錯誤。

D.在做功過程中，機械效率是有用功占總功的比例，有用功占的比例越大，機械效率越高，故D正確。

故答案為：D

分析：有力作用在物體上，在這個力的方向上移動距離，該力才對物體做功；功率指做功的快慢，受做功多少和所需時間長短有關；機械效率是有用功占總功的比例。8．答案:C解析：由圖乙可知，在t=4s內，物體上升高度h=2m，繩子自由端移動距離s=6m，則滑輪組承擔物重的繩子股數n=s?=6m2m=3；

拉力F=100N，則4s內拉力做的功為W=Fs=100N×6m=600J，功率為P=Wt=600J4s=150W，故選項A錯誤；

物體質量為27kg，物重為G=mg=27kg×10N/kg=270N，不計繩重和摩擦，拉力F=13G+G動，則G動=3F?G=3×100N?270N=30N，故選項B錯誤；

滑輪組的機械效率η=9．答案:4000；250；75%解析：根據題意可知，推力做的總功W總=Fs=1000N×4m=4000J；

推力做的有用功為：W有=Gh=2000N×1.5m=3000J；

則克服摩擦做的額外功為：W額=W總-W有=4000J-3000J=1000J；

物體受到的摩擦力：f=W額s=1000J4m=250N；

斜面的機械效率為：η=W有W總=3000J4000J=75%。

10．答案:36；40；10解析：杠桿做的有用功為：W有=Gh=180N×0.2m=36J；

滑輪組做的總功：W總=W有η=36J90%=40J；

滑輪組做的額外功：W額=W總-W有=40J-36J=4J；

根據圖片可知，OB是OA的2倍，則杠桿重心上升高度是物體上升高度的2倍，

即h'=2h=2×0.2m=0.4m；

則木棒的重力為：G木=W額?'=11．答案:3000；60；不變解析：（1）工人師傅做的有用功為：W有=Gh=80kg×10N/kg×3m=2400J，

在斜面上勻速運動過程中推做的功為：W總=W有η=2400J80%=3000J；

摩擦力所做的功為額外功，額外功為：W額=W總-W有=3000J-2400J=600J，

則摩擦力為：f=W額L=600J10m=60N；

（2）斜面的機械效率與斜面的傾斜角度有關，若斜面傾斜程度不變，以同樣的方式將此木箱勻速拉到斜面頂端，此時斜面的機械效率不變。12．答案:40；80%解析：1~2s內物體A上升的速度為2m/s，由圖甲可知拉力的速度為v=2vA=2×2m/s=4m/s，1~2s內拉力為10N，所以拉力功率為P=Fv=10N×4m/s=40W；