12.3 机械效率（专题训练）【十大题型】（原卷版）

123 机械效率（专题训练）【十大题型】 一．有用功和额外功（共6 小题） 二．机械效率的概念（共3 小题） 三．机械效率的大小比较（共6 小题） 四．功的原理（共6 小题） 五．机械效率的计算（共6 小题） 六．增大或减小机械效率的方法（共4 小题） 七．滑轮（组）的机械效率（共10 小题） 八．斜面的机械效率（共7 小题） 九．斜面机械效率的测量实验（共4 小题） 一十．杠杆机械效率的测量实验（共3 小题） 一．有用功和额外功（共6 小题） 1．（2023 春•花溪区校级月考）用一个滑轮匀速提升重物，重物移动的距离和绳子自由端 竖直移动的距离随时间变化关系的图像如图所示。若物体的重力为80，作用在绳子自由 端的拉力F 为45。关于这一过程下列说法正确的是（ ） ．该滑轮在这一工作过程是定滑轮 B．绳子末端移动的速度是25m/s ．动滑轮重10 D．克服物体重力所做的有用功是8 2．（2023•龙岗区校级开学）小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体，下列说法正确的 是（ ） ．物体重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是额外功 ．拉力F 做的功是总功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是总功 3．（2023 春•印江县月考）简单机械在我们生活中应用非常广泛，好动手的小明同学分别 用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度，做有用功（ ） ．杠杆最多 B．斜面最多 ．滑轮组最多 D．一样多 4．（2023 秋•上高县期末）如图甲，、B 是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将、B 两 物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体做的有用功是 ，对 物体B 做的额外功是 。 5．（2023 秋•庐江县期末）如图，30 的拉力F 水平拉着重为200 的物体在水平路面匀速移 动05m 的距离。物体所受摩擦力为50，则拉力做的有用功为 。 6．（2023 秋•南沙区期末）早在3000 年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用 于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等 部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg 的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg， 在这一过程中，人做的总功为500。g 取10/kg。求此次取水的过程中： （1）所取水的重力为多少？ （2）人做的有用功为多少？ （3）人所做的额外功为多少？ 二．机械效率的概念（共3 小题） 7．（2023 秋•仪征市期末）关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（ ） ．正在水平地面上滚动的足球，足球受到的重力做了功 B．功率越大的机械做功越快 ．用滑轮组提升货物时，功率越大，则机械效率就越高 D．经过不断改进，机器做功的机械效率可达到100% 8．（2023 秋•宿城区期末）下列关于机械效率的说法正确的是（ ） ．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越快的机械，机械效率越高 ．所做有用功越多的机械，机械效率越高 D．做功相等的情况下，额外功越少的机械，机械效率越高 9．（2024•青山湖区模拟）如图是家庭阳台上的手摇晾衣架。晾衣架匀速上升过程中，上 升速度越快，机械 越高；所挂衣物越重，机械 越高。（均选填“功率” 或“效率”） 三．机械效率的大小比较（共6 小题） 10．（2023 秋•长治期末）在实践活动基地，同学们体验使用劳动工具对工作的影响。如 图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 的物体匀速向上提起相同的高度。 已知每个滑轮重为20，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断不正确的是（ ） ．甲方式中车对绳子的拉力为400 B．乙方式中人对绳子的拉力为210 ．甲、乙两种方式做的有用功相等 D．甲、乙两种方式的机械效率相等 11．（2023 秋•京口区期中）如图，斜面B 和的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个物 体沿斜面以相同的速度拉到点，F1＝F2，下列说法正确的是（ ） ．物体受到的滑动摩擦力大小相同 B．两个拉力做功相同 ．两个拉力做功的快慢相同 D．两个斜面的机械效率相同 12．（2023 秋•花都区期中）如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M 匀速 提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（ ） ．利用丙图机械提升M 时省力 B．F 乙和F 丙两个力所做的功相等 ．乙图机械的机械效率比丙图机械高 D．通过图中数据无法计算丙图机械的机械效率 13．（2023 秋•高州市期末）如图所示，工人们用相同的滑轮组装成不同的滑轮组、B，提 起等重的建材升高相同的高度，不计摩擦和绳重，拉力做的有用功1 2，两滑轮组 的机械效率η ηB；若拉力移动的速度相同，则拉力的功率P1 P2（均选填 “＞”、“＜”或“＝”）。 14．（2024•齐河县模拟）2024 年2 月23 日黄绮珊“绮望三十”小霞20 全球巡回演唱会在 马来西亚完美收官，年过半百的她高音仍然铿锵有力，下面是她演唱会的几个片段，根 据所学物理知识，回答问题。 【演唱会中——惊喜】 黄妈演唱会时演唱的《离不开你》，如图所示，F5的高音还是铿锵有力，高音通常是通 过声带上下振动来发声，音越高，振动得越快，黄妈的声带1s 可上下振动100 多次，每 次上升3m，身体施加得动力为5，声带肌肉之间的摩擦力为2，黄妈1s 声带做的有用功 是 ，机械效率为 %。 【演唱会后——难忘】珊瑚（黄绮珊粉丝名）在听完演唱会后仍恋恋不忘，打开手机听 黄妈的歌《向云端》，歌词“向云端，向云端，山那边……”，这首歌带着我们的心飞 向云端这首歌非常治愈，首发当天播放量就达到了3 亿，当我们加速从地面飞向云端时， 动能 ，重力势能 。（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”） 15．（2023 秋•增城区期末）使用两种不同的机械完成某项任务时的数据如图所示。 （1）甲的机械效率η 甲 乙的机械效率η 乙（选填“大于”“等于”或“小 于”）； （2）求乙机械的额外功是多少。 四．功的原理（共6 小题） 16．（2023 春•覃塘区期末）在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法， 正确的是（ ） ．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．机械做功越快，机械效率越高 ．功率越大的机械，做功越快 D．机械做功越多，机械效率越高 17．（2023 秋•无锡期末）用如图所示的装置测量提升物体所做的功。经测量，斜面长s＝ 06m，高＝03m，图甲中用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度处，测力计示数F1＝ 55，图乙中沿竖直方向匀速提升小车，使之上升高度，测力计示数F2＝10。关于该实验， 下列说法中错误的是（ ） ．斜面可以省力，但不能省功 B．斜面可以省力，也可以省功 ．拉力F1做功为33 D．拉力F2做功为3 18．（2023 秋•高新区校级期末）中华文明源远流长，古人的智慧除四大发明以外，还有 许多值得我们学习的机械。绞车是与辘轳相似的另一种机械，它从唐代起便被普遍应用， 成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正 确的是（ ） ．使用此装置可以省功 B．上方的滑轮可以改变力的方向 ．使用此装置可以省距离 D．绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成 19．（2023 秋•南昌县期中）省力的机械必然费距离；省距离的机械必然费力；既省力又 省距离的机械是 的（选填“存在”、“不存在”）。也就是说使用任何机械 都不能省 。这就是机械功原理。 20．（2023 秋•亭湖区校级期中）如图所示，根据功的相关知识补全知识络图： ①“做功本领”应填 ；（选填“”或“B”） ②处： 。（填物理公式） ③使用机械可以省力或省距离，但不能省 。 21．（2022 秋•盱眙县期末）图甲是一个汽车引擎盖，被抬起的过程可近似看成一个能绕B 点转动的均匀直杠杆B（如图乙）；若引擎盖重G＝200，其重心在中点处，不计摩擦， 刚刚抬起时，作用在点竖直向上的力F＝ ，使用杠杆 （选填“能”或“不 能”）省功。 五．机械效率的计算（共6 小题） 22．（2023 秋•天宁区校级月考）小亮不慎将质量为1kg 的水桶掉到了井里，在将水桶捞出 的同时，带上了2kg 的水，若水桶升高的距离为25m，（g 取10/kg，不考虑绳重。）则 下列说法正确的是（ ） ．有用功是80，机械效率是667% B．有用功是50，额外功是25 ．额外功是25，总功是75 D．有用功是25，机械效率333% 23．（2023 春•日照期末）起重机的机械效率一般为40%～50% 之间，在某次工作中，起 重机把重5000 的物体匀速提升了3m，则它做的有用功是 。已知这时起重机 的机械效率为40%，那么起重机的电动机所做的功是 。 24．（2023 秋•宜州区期末）在南宁地铁5 号线的施工中，起重机在20s 内将质量为 45×103kg 的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机所做的功是2×105，求： （1）起重机对钢材所做的有用功？ （2）起重机的机械效率？ （3）起重机对钢材做功的过程中，电动机的功率是多少？ 25．（2023 春•福田区期末）如图为比亚迪的一款正在测试爬坡性能的新能源汽车，该车 质量为2t，当其匀速爬上高12m、长20m 的陡坡时，用时2s，发动机的牵引力为 15×104。（g 取10/kg）求爬坡过程中： （1）该车的有用功； （2）该车的机械效率； （3）牵引力的功率。 26．（2023•东港区校级三模）有人用斜面滑轮组合在一起来提升重600 的木箱，如图所示， 动滑轮重20，用160 的拉力F 使木箱沿着斜面滑动5m，同时木箱也升高了3m，此过程 中由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40。求： （1）拉力做的有用功； （2）整个装置的机械效率； （3）斜面对木箱的摩擦力大小。 27．（2024•碑林区校级一模）2023 年，我国干旱灾害造成20974 万人次不同程度受灾，农 作物受灾面积38037 千公顷，各地都在积极抽水抗旱。如图所示是某村临时搭建的抽水 抗旱情景及示意图，水泵的流量为18t/（每小时流出管口的水的量），抽水高度为6m。 求：（g＝10/kg） （1）水泵抽水时，水的动能和 能增大，刚开始抽水时，管内的水面升高，水泵 点受到水的压力 。 （2）该机械装置所做有用功的功率为多少？ （3）带动水泵的动力为电力，每小时耗电36×106。则整个机械装置的效率为多少？ 六．增大或减小机械效率的方法（共4 小题） 28．（2023 秋•东莞市期末）《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图，人们借助辘轳从 井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。下列说法 正确的是（ ） ．该装置能够省功 B．取水时克服水重和桶重做的功是有用功 ．使用更轻的桶能提高机械效率 D．人提水桶水平运动时，拉力对水桶做了功 29．（2023 秋•海门区期末）如图，用滑轮组匀速竖直向上提升重物，不计摩擦，下列措 施不能提高滑轮组机械效率的是（ ） ．增加重物的重力 B．减小滑轮的重力 ．减小绳子的重力 D．减少绳子的股数 30．（2023•英德市二模）如图为塔式起重机的起重结构简化示意图，属于 （选填 “定”或“动”）滑轮，b 能起到 （选填“改变力的方向”或“省力”）的作用。 请你提出一个使起重机机械效率提高的方法： 。 31．（2023•梁溪区校级一模）为了研究滑轮组的机械效率，小红分别用如图所示的（甲）、 （乙）两个滑轮组，在100s 内将重为400 的物体G 匀速提升10m，每个滑轮的重均为 20。不计绳重及摩擦，此过程中F 甲做的功 （选填“＞”、“＝”或“＜”）F 乙 做的功，F 甲做功的功率为 ，甲的机械效率 （选填“＞”、“＝”或 “＜”）乙的机械效率。为了提高甲的机械效率，可以采取的措施是 。 七．滑轮（组）的机械效率（共10 小题） 32．（2024 春•北京月考）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上， 竖直向下拉动绳子自由端，使物体以02m/s 的速度匀速上升，提升过程支架中滑轮组的 机械效率为90%。已知物体重540，该工人重500。关于该过程，下列说法正确的是（ ） ．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200 B．绳子自由端拉力的功率为120 ．动滑轮的重力为60 D．该工人对地面的压力为300 33．（2024•西安模拟）停车难是如今城市普遍存在的问题，图﹣1 是一“路边空中存车 亭”，图﹣2 为其工作原理图，为存车架，为转动轴，B 端固定悬挂泊车装置，B 为牵 引钢丝绳，M 为电动机。汽车从水平地面被提升到B 与B 垂直的过程中，B 点到地面的 距离为3m，B 长为5m（忽略B 的重力和机械的摩擦力），以下说法不正确的是（ ） ．当处于图﹣2 位置时，B 属于省力杠杆 B．每次停车过程中，机械做的额外功相同 ．若汽车和存车架的总质量为15×103kg，要使汽车和存车架升高2m，则需要对它们做 功3×104 D．若和汽车的总质量越大，此装置的机械效率越低 34．（2024•沙坪坝区校级开学）小开用如图所示的滑轮组提升重物，绳子、B 能承受的最 大拉力分别为400 和125，每个滑轮重力均为30。当滑轮组下端挂重300 的物体，用水 平向右的力F 拉绳子自由端，物体在10s 内上升了2m，不考虑绳重和滑轮转轴处的摩擦， 下列分析正确的是（ ） ．拉力F 的功率为72 B．绳子自由端移动的速度为02m/s ．力F 通过滑轮组做的有用功为660 D．此装置提升重物的最大机械效率为92% 35．（2024•福建模拟）如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。 已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的01 倍，滑轮组的机械效率为 75%。若人以06m/s 的速度匀速前行，经100s 将货物拉出仓库。人拉货物的过程中，分 析正确的是（ ） ．货物移动距离为20m B．工人的拉力为400 ．工人做的有用功为36×10 4 D．工人拉力的功率为360 36．（2023 秋•阎良区期末）如图1 所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、匀速提升 1m，拉力分别为F 甲、F 乙，此过程相关数据如图2 所示，下列有关此过程的说法中正确 的是（ ） ．提升物体时的拉力大小关系为F 甲＜F 乙 B．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2：3 ．物体M、的重力大小关系为GM＝G D．乙滑轮组机械效率比甲低 37．（2024•瑶海区校级模拟）如图所示，小明用滑轮组提升重物，他匀速向下拉动绳子， 使物体上升20m，G＝10，F＝6，此滑轮组的机械效率为 。 38．（2024•水富市校级模拟）在如图所示的装置中，斜面长5m，高2m，现将质量为 200kg 的物体从斜面底端匀速拉到顶端，若轻质滑轮的机械效率为80%，人作用于绳自 由端的拉力为500，则总功为 ，克服斜面摩擦做的额外功为 。（g 取98/kg） 39．（2023 秋•信宜市期末）如图甲所示，用滑轮组将重为120 的物体匀速提起，在5s 内 绳子自由端移动的距离为3m，图乙是拉力F 与绳子自由端移动距离s 的关系图象，不计 绳重和摩擦。则图乙中阴影部分的面积表示的物理量的单位是 ，绳子自由端移动 的速度是 m/s，该滑轮组的机械效率为 。 40．（2024•广东一模）如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置 图。已知井深12m，物体重6000，汽车匀速拉绳子时速度为3m/s，拉力为22×103，受 到的阻力为3×103。求将物体从井底拉至井口的过程中： （1）绳子自由端移动的距离是多少？ （2）滑轮组的机械效率是多少？ （3）汽车牵引力的功率是多少？ 41．（2024•利辛县开学）如图所示，工人师傅用100 的拉力将重500 的物体沿水平方向在 1s 内匀速移动了10m，已知运动过程中物体受到的摩擦力是物重的03 倍，不计绳重和 滑轮间的摩擦，求： （1）绳端拉力做功的功率； （2）动滑轮重力； （3）此滑轮组的机械效率。 八．斜面的机械效率（共7 小题） 42．（2023 春•民权县期末）道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型，当 钢绳对车辆施加沿斜面的拉力为F 时，在t 时间内可将重为G 的小车沿斜面底端匀速拉 至斜面顶端。已知斜面高为，斜面长为l。在小车从水平路面被拖上救援车的过程中（ ） ．图中滑轮可以省力 B．拉力F 做的有用功为F ．斜面的机械效率为 D．斜面长一定时，减小斜面的坡度，斜面越省功 43．（2023 秋•利辛县期末）如图所示，张伟同学通过斜面用平行于斜面F＝300 的推力， 将质量为40kg 的物体在5s 时间内匀速推到1m 高的平台上，斜面长s＝2m。（g 取10/ kg）则（ ） ．推力的功率为80 B．推力做的总功为300 ．斜面的机械效率为75% D．斜面对物体的摩擦力大小为100 44．（2024•新城区校级一模）如图所示，超市购物时，小明用沿斜面向上150 的推力，将 总重为500 的小车匀速推到斜面顶端，用时20s。已知斜面高12m，长5m。此过程中小 明做的有用功为 ；小明推力做功的功率为 ；该斜面的机械效率为 。 日常生活中人们利用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。 45．（2023 秋•高州市期末）如图甲所示，在探究斜面机械效率的小组活动中，分别将、B 两个完全相同的物体拉到斜面顶端，做功情况如图乙所示，对物体做的有用功是 ， 对物体B 做的额外功是 ；拉物体B 的斜面机械效率ηB是 。 46．（2023 秋•临渭区期末）小明学习了简单机械后，利用材质相同的木板搭建了B、D 两 个长度不同的斜面，如图所示，他把两件完全相同的货物，分别从斜面B、D 的底端， 以相同大小的速度匀速推到顶端，两次搬运过程中，小明克服货物重力做功的功率 （选填“相等”或“不相等”）；若货物的质量为100kg，D 到水平地面的高度为 2m，D 的长度为4m，沿D 的推力大小为625，则沿斜面D 将货物匀速推到顶端的过程 中，克服重力做功为 ，斜面D 的机械效率为 %。（g 取10/kg） 47．（2023 秋•雁塔区校级期末）我市高架让城区交通变得便捷，同时也成为了一道亮丽 的风景．如