11.5机械效率提优练习 --2024-2025学年苏科版物理九年级上学期

第十一章简单机械和功 第五节机械效率题型提优训练 【知识梳理】 1. 有用功、额外功、总功的关系：利用机械做功时，有用功是对人们有用的功，记为W有；额外功是并非我们需要，但又不得不做的功，记为W额；总功是动力对机械所做的功，记W总 。这三者之间的关系是 W总= W有+ W额 。 2. 定义：机械效率是有用功与总功的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于100%. 3. 计算公式: η=×100％。 4. 在测量滑轮组的机械效率的实验中 (1)实验原理： (2)实验需要直接测量的物理量是物重、上升高度、拉力和绳端移动距离。 (3)使用到的测量工具是 弹簧测力计 和刻度尺。 (4)在测量绳端拉力时，应匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升。 5. 滑轮组工作过程中,额外功来自三方面:①提起 动滑轮 ;②克服 摩擦;③ 提起 有重力 的绳子. 6. 提升滑轮组的工作效率,可从三个方面人手: ①增大物重:②减轻动滑轮重③减小摩擦或用轻质绳子 【知识点补充】 机械效率的常见错误理解 错误一：机械越省力，机械效率越高 解释：一般情况下，机械越省力就越复杂，额外功就越多，机械效率就越低。 错误二：机械做功越多，机械效率越高 解释：机械做功越多，有用功、额外功、总功均增多，机械效率不变。 错误三：机械功率越大，机械效率越高 解释：机械功率越大，做功越快，但机械效率与功率无关。 【题型汇总练习】 类别 1有用功、额外功、总功 【例1】如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、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A做的有用功是 J，斜面效率高的是拉物体 的斜面（选填“A”或“B”）。 类别 2 正确理解机械效率的概念 【例2】如图甲所示，斜面与水平地面夹角为30°，快递员用800N的力，将重960N的货物沿斜面匀速推上车厢，斜面的机械效率为 ，货物所受摩擦力为 N。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用如图乙的小推车将货物推上车厢，快递员会感到很轻松，此时利用斜面搬运货物的机械效率 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 类别 3 机械效率的计算 【例3】如图所示的滑轮组，在拉力 F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升，已知动滑轮重为60N，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　） ①绳子自由端的拉力 F为120N                 ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s ③拉力 F做功功率24W                     ④滑轮组的机械效率为83.3% A．只有①③④正确 B．只有①②④正确 C．只有②③④正确 D．①②③都正确 【例4】如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面的拉力，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．物体受到的摩擦力为50N B．对物体所做的有用功为200J C．拉力所做的总功为400J D．该斜面的机械效率为80% 【例5】如图所示，用8N的力把质量1kg的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，斜面长10m，高6m，则物体受到的摩擦力是 N，该斜面的机械效率是 。 类别4 实验探究:测滑轮组的机械效率 【例6】小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 （1）如图A所示，杠杆 （“是”或“不是”）平衡状态。实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在 位置平衡，便于在杠杆上测量并读出 的大小； （2）如图B所示，小李同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，小组同学交流后，小丽同学做了如图C的实验，此实验 （选填“能”或“不能”）初步说明小李同学得出的结论是错误的；图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 ，动力×动力臂 （选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂； （3）实验结束后，小明利用图D所示装置继续研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： a．用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； B．竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O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 ；（不计转轴O处的摩擦） ③若只将测力计的悬挂点由B移至C，而O、A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”）。 类别 5 怎样提高机械效率 【例7】建筑工人用涂料刷墙，他通过如图所示的装置将一桶涂料从地面提起，以下方法中可以提高该装置机械效率的是（　　） A．增大桶的重力 B．增大绳子的重力 C．增大桶内的涂料的质量 D．增大提升的速度 【例8】如图是中国古代取水工具——辘轳，是利用轮轴原理的起重机具。其构造是在井上安置带有水平转轴的支撑架，转轴一端装有曲柄，转轴上缠有绳索。绳索下端系有水桶。用人力或畜力转动曲柄，即可从井中提水。下列关于辘轳的说法正确的是（    ） A．辘轳相当于一个动滑轮 B．人对水平转轴做的功是有用功 C．利用辘轳取水的机械效率可达100% D．取水时水越多，辘轳的机械效率越高 【素质提升练习】 1. 如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10s，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法不正确的是（    ） A．动滑轮的重是100N B．工人做功的功率是100W C．滑轮组的机械效率是80% D．绳子自由端移动的距离是6m 2. 建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90％ C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变 3. 对物理概念的理解是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（    ） A．物体受力且运动一段距离时，力就对物体做了功 B．功率大的机械做功一定多 C．做功快的机械其机械效率一定高 D．功率大的机械做功一定快 4. 用图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F=6N，在这一过程中，下列说法正确的是（    ） A．所做的有用功为1J B．所做的额外功为0.5J C．所做的总功为1.5J D．此滑轮组的机械效率为50% 5. 如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在10s内货物竖直上升了。下列说法正确的是（    ） A．滑轮组做的有用功为 B．拉力F的功率为 C．滑轮组的机械效率为75% D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 6. 如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（动滑轮与吊篮A连接的绳子）和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．第1~2s内拉力F的功率为20W C．此装置提升重物的最大机械效率可达100% D．此装置最多能匀速运载80N的货物 7. 如图，斜面和的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个相同的物体沿斜面以相同的速度拉到A点，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的滑动摩擦力大小相同 B．两个拉力做功相同 C．两个拉力做功的快慢相同 D．两个斜面的机械效率相同 8. 如图所示，手用F1的力直接将物体B匀速竖直提升h，F1做功为30J；若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，滑轮组机械效率是30%，则（　　）    A．F1＞F2 B．F2方向上，绳端移动的距离等于h C．F2做功为100J D．此滑轮组省力，却费距离 9. 在建设过程中，用如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用1000N的拉力F向下拉绳，使重1600N的重物匀速上升了5m，此过程中克服绳重和摩擦做功500J，下列说法中正确的是（　　） A．动滑轮重为400N B．克服物体重力做功为7.5×103J C．拉力F做功为1.5×104J D．滑轮组的机械效率为80% 10. 如图所示，当水平拉力时，恰好可以使物体沿水平地面向左做匀速直线运动。已知物体重为，所受地面的摩擦力为，假如在时间内，物体水平移动了，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中（　　）    A．拉力做功为 B．物体重力做功为 C．额外功为 D．该装置的机械效率为 11. 某建筑工地上，用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦，同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的效率为75%，再多吊起一块水泥板时，滑轮组的效率为80%。若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，应至少同时吊起水泥板（　　） A．5块 B．7块 C．9块 D．11块 12. 如图所示，不计绳重和摩擦，拉力是，在内将重物匀速提升，此时滑轮组的机械效率是，则下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重力是 B．物体的重力是 C．拉力的功率是 D．拉力做的功是 13. 如图所示，甲、乙两装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将重为G1和G2的两物体匀速提升相同的高度。所用竖直方向上的拉力分别为F1和F2，两装置的机械效率分别为η1和η2（不计绳重和一切摩擦），则下列选项正确的是（　　） A．若G1=G2，则η1<η2 B．若G1<G2，则η1=η2 C．若F1=F2，则一定有η1>η2 D．若F1<F2，则一定有η1<η2 14. 如图所示，用质地均匀的杠杆匀速提升重物（不计摩擦），若想提高杠杆的机械效率，可采取的方法是（    ） A．将悬挂点B向右移动 B．将提升点A向左移动 C．减小物体所受的重力 D．增加重物上升的高度 15. 如图所示，将一个重10N的物体用沿斜面向上的拉力 F=5N匀速拉到斜面的顶端，物体沿斜面移动的距离s为5m，上升的高度h为2m，则人对物体做的有用功是 J，斜面的机械效率为 %。在高度相同时，斜面越长越 （选填“省力”或“费力”，g取 10N/kg）。 16. 如图所示，斜面长s＝1m，高h＝0.3m，用力F的拉力沿斜面将一重G=50N的木块从底端匀速拉到顶端，木块受到的拉力F＝20N，木块克服重力做的功W= J，斜面的机械效率为 。 17. 用如图甲所示的滑轮组匀速提升不同物体，每次物体上升的速度均为0.01m/s，上升高度均为0.1m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示。 （1）由图甲判断，滑轮A是 滑轮，它的作用是 ； （2）由乙可知，滑轮组提升的重物越重，其机械效率 （选填“越大”、“不变”或“越小”）；你认为提高机械效率还有哪些方法，请举出一例。 ； （3）若物体重力为10N，则拉力F做的功是 J，功率是 W； （4）除了利用滑轮组，也可以利用杠杆抬升物体，如下图所示，利用质量不计的杠杆AOB翘起物体M，O为杠杆支点，为杠杆的动力臂，杠杆此时处于水平位置静止。请作出杠杆受到的动力的示意图； （5）如图，若撤去，在B点重新施加一个大小等于的力，杠杆仍然处于水平位置静止，则的力臂 （选填“＞”、“＝”或“＜”）。 18. 如图，用滑轮组提升重为900N的物体A，动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦，则滑轮组的机械效率是 。若提升重力为1000N的物体B，滑轮组的机械效率会 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 19. 在日常生产生活中，人们利用简单机械对外做功时，往往越费距离越省力。如图所示，手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉螺纹相当于 （选填“斜面”或“轮轴”），螺纹 （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 20. 如图所示，用滑轮组拉着一只重力为10N的木块P沿水平面向右匀速运动，此时弹簧测力计的读数为8N。若每只滑轮重2N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为 N，该滑轮组的机械效率为 。 21. 如图所示，工人师傅用平行于斜面的300N的推力将质量为600N的物体从斜面底端匀速推上斜面，物体移动的距离为4m，上升的高度为1m，则在斜面上匀速运动过程中推力做的功为 J，此斜面的机械效率为 。若将斜面长度改为6m，仍以同样的方式将此木箱匀速推到斜面顶端，此时斜面的机械效率将   （选填“增大”“不变”或“减小” ）。 22. 如图为“低压吸盘吊车”的实物图和结构示意图，吸盘及固定支架的总重力为400N，每个滑轮重100N，吊车将一块重为900N的玻璃以0.3m/s的速度匀速吊高3m，忽略抽气管和绳子重及滑轮转轴摩擦。 （1）吸盘紧紧吸住玻璃是因为 的作用； （2）电动机做功的功率为 W； （3）该装置的机械效率约为 。 23. 小美利用如图所示的滑轮组提升重物，在拉力F的作用下，重为600N的物体B刚好以0.2m/s的速度匀速上升，已知定滑轮重150N，动滑轮重100N，不计绳重和摩擦。当匀速提起重物B的过程中，拉力F做功的功率为 W；若绳子A允许承受的最大拉力为1650N，体重600N的小美用此滑轮组提升不同的重物，该滑轮组的最大机械效率为 %。 24. 使用如图所示的甲乙滑轮组匀速提升重力均为G的物体上升同样的高度，则绳端拉力的大小关系为 。两滑轮组机械效率关系为 。（以上两空均选填“大于”、“小于”或“等于”，不计绳重和各种摩擦）。 25. 图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具“车梯”，图乙是其等效图。当重500N的工人利用此“车梯”在10s内将重力为900N的物体匀速提升了2m时，工人对绳子施加的拉力F为250N，忽略绳重和机械之间的一切摩擦。则此时工人做功的功率为 W。若A点绳子能承受的最大拉力为600N，B点绳子能承受的最大拉力为1500N，该滑轮组的最大机械效率为 。 26. 建筑工地上，电动起重机吊臂上的滑轮组（若不计滑轮重及摩擦）如图所示，在匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 N，若滑轮组的机械效率为70%，则总功为 J，电机拉力F做功功率为 W，动滑轮重为 N；保持电机的功率不变，匀速向上提升另一个重为5.4×103N的重物，该物体上升的速度为 。 27. 某班同学利用杠杆做了以下的实验： A：“探究杠杆的平衡条件”。 （1）当杠杆静止在如图甲所示的位置时，杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；此时，要使杠杆在水平位置平衡，应进行操作 ，这样做的好处是 ，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响。 （2）小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为，发现，其原因是： 。 B：“探究杠杆的机械效率”。 如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。他将2个钩码悬挂在B点，在A点用竖直向上的拉力匀速拉动弹簧测力计，测得A、B两点上升的高度分别为、，则此次杠杆的机械效率 。（用已知量和测量量的符号表示） 28. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小陈同学用如图所示的同一滑轮组提升不同重量物体的方法，将弹簧测力计悬挂绳子的自由端，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下： 实验次数 物体所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 60 0.1 60 0.2 50.0% 2 120 0.1 96 0.2 62.5% 3 180 0.1 132 0.2 A （1）实验中要竖直向下 拉动弹簧测力计，使物体升高； （2）表格中编号A处数据应为 ，分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组提升不同重物时，被提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）； （3）小陈同学通过计算还发现，此滑轮组提升不同重量的物体时，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，实验中动滑轮的重力为 N。若被提升物体的重力为26N时，弹簧测力计的拉力为 N。 29. 如图所示，用80N的拉力，通过动滑轮匀速提升120N的重物，2s内重物上升的高度为5m，求： （1）拉力的功率； （2）动滑轮的机械效率。 30. 如图所示，建筑工人用滑轮组在40s的时间内将重为480N的物体匀速提升10m，所用的拉力为300N。求这个过程中： （1）工人做的有用功； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率。 31. 建筑工地上，工人用如图的装置将重的建材从地面匀速送到高处，所用拉力为，时间为。不计摩擦和绳重，（g取）求： （1）工人做的有用功； （2）工人做功的功率； （3）此过程中该装置的机械效率； （4）如果用这个滑轮组匀速提起的重物，需要用多大的拉力？ 32. 小雯看见邻居正在装修新房，她了解到：建筑工人站在高台上，利用如图所示的滑轮组，用竖直向上的力F 拉绳子自由端，将60kg的建筑材料匀速提升3m，此过程中建筑工人对高台的压强为14800Pa。滑轮的重力均为120N，绳子A、B段能承受的最大拉力分别为920N和460N，建筑工人站立时与地面的接触面积为500cm²，忽略绳重和机械之间的摩擦，求： （1）此过程中建筑工人做的有用功； （2）建筑工人受到的重力； （3）此滑轮组的最大机械效率。 33. 用如图所示的装置，在绳端用的拉力F将重的物体，沿长，高的斜面，从底端匀速拉到顶端，用时。求： （1）拉力F移动的速度； （2）拉力的功率； （3）该装置的机械效率。 34. 阅读短文，回答问题。 螺旋在生产生活中的应用 根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），是通过人力旋转手柄，使螺杆上升。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量能达10吨，且构造简单，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间。    （1）盘山公路也可以看成一种螺旋，其目的主要是为了省 ，但不能省 ； （2）使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转两圈，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η＝ 。当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是 。（选填“加润滑油”或“加长手柄”） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章简单机械和功 第五节机械效率题型提优训练 【知识梳理】 1. 有用功、额外功、总功的关系：利用机械做功时，有用功是对人们有用的功，记为W有；额外功是并非我们需要，但又不得不做的功，记为W额；总功是动力对机械所做的功，记W总 。这三者之间的关系是 W总= W有+ W额 。 2. 定义：机械效率是有用功与总功的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于100%. 3. 计算公式: η=×100％。 4. 在测量滑轮组的机械效率的实验中 (1)实验原理： (2)实验需要直接测量的物理量是物重、上升高度、拉力和绳端移动距离。 (3)使用到的测量工具是 弹簧测力计 和刻度尺。 (4)在测量绳端拉力时，应匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升。 5. 滑轮组工作过程中,额外功来自三方面:①提起 动滑轮 ;②克服 摩擦;③ 提起 有重力 的绳子. 6. 提升滑轮组的工作效率,可从三个方面人手: ①增大物重:②减轻动滑轮重③减小摩擦或用轻质绳子 【知识点补充】 机械效率的常见错误理解 错误一：机械越省力，机械效率越高 解释：一般情况下，机械越省力就越复杂，额外功就越多，机械效率就越低。 错误二：机械做功越多，机械效率越高 解释：机械做功越多，有用功、额外功、总功均增多，机械效率不变。 错误三：机械功率越大，机械效率越高 解释：机械功率越大，做功越快，但机械效率与功率无关。 【题型汇总练习】 类别 1有用功、额外功、总功 【例1】如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、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A做的有用功是 J，斜面效率高的是拉物体 的斜面（选填“A”或“B”）。 【答案】 2 B【解析】[1]有用功与额外功的和叫总功，由乙图知,对物体A做的有用功是WA有用=WA总-WA额=3J-1J=2J [2]如图甲，分别将A、B两个完全相同的物体拉到斜面顶端，做的有用功相等，即WB有用=WA有用=2J 如图乙，有用功相同，对A做的总功大，由可知，对A做功时比对B做功时的机械效率更低，即斜面效率高的是拉物体B的斜面。 类别 2 正确理解机械效率的概念 【例2】如图甲所示，斜面与水平地面夹角为30°，快递员用800N的力，将重960N的货物沿斜面匀速推上车厢，斜面的机械效率为 ，货物所受摩擦力为 N。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用如图乙的小推车将货物推上车厢，快递员会感到很轻松，此时利用斜面搬运货物的机械效率 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 60% 320 变大【解析】[1][2]因为木板与地面的夹角为30°，故木板长为车厢与地面距离的2倍，即斜面长为高的2倍。将货物沿木板推上车厢，做的有用功为 总功为 机械效率为 额外功为 利用斜面时，克服摩擦力做额外功，摩擦力为 [3]将同一货物推上车厢，有用功是不变的；使用小车推货物，快递员感到轻松，说明推车减小了，斜面长度不变，根据可知，总功减小了。机械效率等于有用功与总功的比值，也减小了。 类别 3 机械效率的计算 【例3】如图所示的滑轮组，在拉力 F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升，已知动滑轮重为60N，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　） ①绳子自由端的拉力 F为120N                 ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s ③拉力 F做功功率24W                     ④滑轮组的机械效率为83.3% A．只有①③④正确 B．只有①②④正确 C．只有②③④正确 D．①②③都正确 【答案】B【解析】不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力 F为 绳子自由端移动的速度为 拉力 F做功功率为 滑轮组的机械效率为 故只有①②④正确，故B正确，ACD错误。故选B。 【例4】如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面的拉力，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．物体受到的摩擦力为50N B．对物体所做的有用功为200J C．拉力所做的总功为400J D．该斜面的机械效率为80% 【答案】D【解析】B．对物体所做的有用功为故B错误； C．拉力所做的总功为故C错误； D．该斜面的机械效率为故D正确； A．拉力所做的额外功为物体受到的摩擦力为故A错误。故选D。 【例5】如图所示，用8N的力把质量1kg的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，斜面长10m，高6m，则物体受到的摩擦力是 N，该斜面的机械效率是 。 【答案】 2 【解析】[1]拉力做的有用功为 拉力做的总功为 拉力做的额外功为 物体受到的摩擦力是 [2]该斜面的机械效率是 类别4 实验探究:测滑轮组的机械效率 【例6】小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 （1）如图A所示，杠杆 （“是”或“不是”）平衡状态。实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在 位置平衡，便于在杠杆上测量并读出 的大小； （2）如图B所示，小李同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，小组同学交流后，小丽同学做了如图C的实验，此实验 （选填“能”或“不能”）初步说明小李同学得出的结论是错误的；图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 ，动力×动力臂 （选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂； （3）实验结束后，小明利用图D所示装置继续研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： a．用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； B．竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O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 ；（不计转轴O处的摩擦） ③若只将测力计的悬挂点由B移至C，而O、A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】 是 右 水平位置 力臂 能 3N 等于 杠杆的自重 不变【解析】（1）[1][2]如图A所示，实验前，杠杆左侧下沉，此时杠杆静止，杠杆处于平衡状态，为了让其在水平应将杠杆左端的平衡螺母向右调节。 [3][4]实验前应调节杠杆两端平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡，则此时动力臂和阻力臂均在水平方向上，与杠杆重合，便于测量并读出动力臂和阻力臂的大小。 （2）[5]小丽同学做了如图C的实验，此实验能初步说明小李同学得出的结论是错误的。当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时，看实验结论是否成立，所以用图C实验验证。 [6][7]由题中条件可知，杠杆上每个小格长度为5cm，则阻力臂为15cm；每个钩码重为0.5N，则阻力为2N，则阻力与阻力臂的乘积为15cm×2N=30N·cm 此时弹簧测力计作用点到O点的长度为20cm，弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，由三角形关系可知，动力臂为10cm，由图C知弹簧测力计的示数为3N，即动力为3N，则动力与动力臂的乘积为10cm×3N=30N·cm 即左右相等，所以杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂等于阻力×阻力臂。 （3）[8]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，则钩码的重力做功为W有=Gh1弹簧测力计做功为W总=Fh2由机械效率的计算公式得 [9]实验中，提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素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为额外功的多少，即杠杆自身的重力。 [10]测力计的悬挂点在B点时，弹簧测力计的读数为F，A、B两点上升的高度分别为h1、h2，设此时杠杆与水平方向的夹角为θ，由杠杆平衡条件有 此时的机械效率为 若只将测力计的悬挂点由B移至C，而O、A位置不变，则杠杆绕O点转动的角度不变，即为θ，设此时弹簧测力计的示数为F'，上升的高度为h'，由杠杆平衡条件有 所以 由于两次钩码提升相同的高度，则钩码做的有用功相同，测力计的悬挂点由B移至C的机械效率为 所以杠杆的机械效率不变。 类别 5 怎样提高机械效率 【例7】建筑工人用涂料刷墙，他通过如图所示的装置将一桶涂料从地面提起，以下方法中可以提高该装置机械效率的是（　　） A．增大桶的重力 B．增大绳子的重力 C．增大桶内的涂料的质量 D．增大提升的速度 【答案】C【解析】AB. 分析题可知，此过程对桶和绳子做的功都是额外功，有用功一定时，增大额外功，机械效率会降低，故AB不符合题意； C. 此过程对涂料做的功是有用功，额外功一定时，有用功增大，则机械效率增大，故C符合题意； D. 此过程对涂料做的功是有用功 总功是绳端拉力做的功 由图可知，为定滑轮，则有 故机械效率为由此可知，机械效率与提升速度无关，故D不符合题意。故选C。 【例8】如图是中国古代取水工具——辘轳，是利用轮轴原理的起重机具。其构造是在井上安置带有水平转轴的支撑架，转轴一端装有曲柄，转轴上缠有绳索。绳索下端系有水桶。用人力或畜力转动曲柄，即可从井中提水。下列关于辘轳的说法正确的是（    ） A．辘轳相当于一个动滑轮 B．人对水平转轴做的功是有用功 C．利用辘轳取水的机械效率可达100% D．取水时水越多，辘轳的机械效率越高 【答案】D【解析】A．该装置是一个轮轴，本质是一个杠杆，故A错误； B．使用辘轳的目的是为了取水，取水时克服水重做的功是有用功，故B错误； C．利用辘轳取水时不可避免要做额外功，机械效率不可能达到100%，故C错误； D．取水时水越多，有用功越多，额外功基本不变，则辘轳的机械效率越高，故D正确。故选D。 【素质提升练习】 1. 如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10s，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法不正确的是（    ） A．动滑轮的重是100N B．工人做功的功率是100W C．滑轮组的机械效率是80% D．绳子自由端移动的距离是6m 【答案】D【解析】A．如图，由2段绳子吊着动滑轮，若忽略绳重和摩擦，则动滑轮的重是故A正确，A不符合题意； BD．绳子自由端移动的距离为 工人做的总功为 工人做功的功率是故B正确，B不符合题意，D错误，D符合题意； C．拉力做的有用功为滑轮组的机械效率是故C正确，C不符合题意。故选D。 2. 建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90％ C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变 【答案】B【解析】A．涂料重力为 所以该装置做的有用功为故A错误； B．定滑轮不省距离也不费距离，即，该装置做的总功为 则该装置的机械效率为故B正确； C．绳子自由端移动的平均速度为故C错误； D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压力变小，根据，则压强变小，故D错误。故选B。 3. 对物理概念的理解是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（    ） A．物体受力且运动一段距离时，力就对物体做了功 B．功率大的机械做功一定多 C．做功快的机械其机械效率一定高 D．功率大的机械做功一定快 【答案】D【解析】A．物体受力且沿力的方向运动一段距离时，力才对物体做功，故A错误； B．根据公式可知，机械做功多少与功率大小和做功时间有关，不知道做功时间，不能判断做功的多少，故B错误；C．机械做功快，其功率大，但功率和机械效率是两个不相关的物理量，所以做功快的机械其机械效率不一定高，故C错误；D．功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机械做功快，故D正确。故选D。 4. 用图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F=6N，在这一过程中，下列说法正确的是（    ） A．所做的有用功为1J B．所做的额外功为0.5J C．所做的总功为1.5J D．此滑轮组的机械效率为50% 【答案】A【解析】A．所做的有用功为W有用＝Gh＝10N×0.1m＝1J故A正确； BC．从图可知，承担物重绳子的股数n＝2，则绳端移动的距离s＝2h＝0.2m拉力所做的总功W总＝Fs＝6N×0.2m＝1.2J所做的额外功W额外＝W总−W有用＝1.2J−1J＝0.2J故BC错误； D．滑轮组的机械效率为故D错误。故选A。 5. 如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在10s内货物竖直上升了。下列说法正确的是（    ） A．滑轮组做的有用功为 B．拉力F的功率为 C．滑轮组的机械效率为75% D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 【答案】B【解析】A．滑轮做的有用功为克服货物的重力做功，故 故A错误；B．拉力移动的距离拉力做功 则拉力做功功率故B正确； C．滑轮组的机械效率故C错误； D．滑轮组提升的货物越轻，额外功不变，有用功越少，机械效率越小，故D错误。故选B。 6. 如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（动滑轮与吊篮A连接的绳子）和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．第1~2s内拉力F的功率为20W C．此装置提升重物的最大机械效率可达100% D．此装置最多能匀速运载80N的货物 【答案】D【解析】A．由图丙可知，在1~2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，由图知，n=2，忽略绳重及摩擦，拉力则动滑轮的重为因动滑轮的重为5N，故A错误； B．由图丙可知，第2s内A上升的速度vA=2m/s，则拉力F端移动速度 第2s内拉力F的功率为所以第2s内拉力F的功率为40W，故B错误；C．忽略绳重及摩擦，分析滑轮组可知C处绳子拉力与B处绳子拉力关系为则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为 小于绳子B能承受的最大拉力100N；当B处最大拉力为100N时，C处拉力为大于绳子C能承受的最大拉力50N；所以整个滑轮组绳的最大拉力要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力为95N，则最多能匀速运载货物的重力为 该滑轮组的最大机械效率此装置提升重物的最大机械效率可达80%，故C错误；D．由C选项可知，此装置最多能匀速运载80N的货物，故D正确。故选D。 7. 如图，斜面和的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个相同的物体沿斜面以相同的速度拉到A点，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的滑动摩擦力大小相同 B．两个拉力做功相同 C．两个拉力做功的快慢相同 D．两个斜面的机械效率相同 【答案】C【解析】A．利用斜面可以省力，拉力小于重力，斜面的坡度越小越省力；由于，由此可知，坡度小的一侧的的物体质量大，即；影响滑动摩擦力大小的因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，物体分别沿斜面 BA和CA运动，接触面的粗糙程度相同，斜面越陡，则压力越小，滑动摩擦力越小，由图知CA斜面更陡一些，所以，故A错误； B．因，且拉力相同，所以，由可知，F1做的总功多，故B错误； C．两个拉力做功的快慢即为做功的功率，因为，两次物体的速度相等，由可知所以拉力做功的快慢相等，故C正确。 D．设斜面的倾角为，物体与斜面的摩擦系数为，斜面的机械效率 由上式可知，斜面的效率只与斜面的倾角有关，斜面的倾角越大，机械效率越高；两个斜面的倾角不同，因此两个斜面的机械效率不同，故D错误。故选C。 8. 如图所示，手用F1的力直接将物体B匀速竖直提升h，F1做功为30J；若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，滑轮组机械效率是30%，则（　　）    A．F1＞F2 B．F2方向上，绳端移动的距离等于h C．F2做功为100J D．此滑轮组省力，却费距离 【答案】C【解析】如图所示动滑轮，3段绳子与动滑轮接触，绳子自由端移动的距离为s=3h 此滑轮组费距离。绳子自由端的拉力方向是向上的。有用功为30J，为 则通过滑轮组做的总功为 绳子自由端拉力为 此滑轮组不省力。故ABD不符合题意；C符合题意。故选C。 9. 在建设过程中，用如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用1000N的拉力F向下拉绳，使重1600N的重物匀速上升了5m，此过程中克服绳重和摩擦做功500J，下列说法中正确的是（　　） A．动滑轮重为400N B．克服物体重力做功为7.5×103J C．拉力F做功为1.5×104J D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D【解析】做的有用功为 绳子自由端移动的距离为 拉力做的有用功为 滑轮组的机械效率为 克服动滑轮做的额外功为 动滑轮重为故ABC错误，D正确。故选D。 10. 如图所示，当水平拉力时，恰好可以使物体沿水平地面向左做匀速直线运动。已知物体重为，所受地面的摩擦力为，假如在时间内，物体水平移动了，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中（　　）    A．拉力做功为 B．物体重力做功为 C．额外功为 D．该装置的机械效率为 【答案】D【解析】．由图可知，，则拉力做的总功为故A错误； B．由于物体水平移动，物体在重力的方向上竖直向下没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为，故B错误； C、物体匀速运动，对物体的拉力与物体受到的摩擦力相等，对物体拉力做的有用功为故C错误； D．该装置的机械效率为故D正确。故选。 11. 某建筑工地上，用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦，同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的效率为75%，再多吊起一块水泥板时，滑轮组的效率为80%。若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，应至少同时吊起水泥板（　　） A．5块 B．7块 C．9块 D．11块 【答案】C【解析】不计绳子重和摩擦，滑轮组的机械效率为设每一块水泥板的重力为G，同时吊起n块水泥板，滑轮组的机械效率为75% …① 在多吊起一块水泥板，滑轮组的效率为80%…② 由①②可得 若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，则 解得故应吊起至少9块水泥板。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 12. 如图所示，不计绳重和摩擦，拉力是，在内将重物匀速提升，此时滑轮组的机械效率是，则下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重力是 B．物体的重力是 C．拉力的功率是 D．拉力做的功是 【答案】D【解析】由图知 拉力做功为 拉力做功功率为 有用功为 被匀速提升的物体重为 额外功为 不计绳重和摩擦，动滑轮重为故ABC错误，D正确故选。 13. 如图所示，甲、乙两装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将重为G1和G2的两物体匀速提升相同的高度。所用竖直方向上的拉力分别为F1和F2，两装置的机械效率分别为η1和η2（不计绳重和一切摩擦），则下列选项正确的是（　　） A．若G1=G2，则η1<η2 B．若G1<G2，则η1=η2 C．若F1=F2，则一定有η1>η2 D．若F1<F2，则一定有η1<η2 【答案】C【解析】AB．不计绳重和一切摩擦 又甲、乙两装置所用滑轮质量均相等，所以若G1=G2，则η1=η2，若G1＜G2，则η1＜η2，故AB错误； C．据图可知，甲乙两滑轮组绳子承担重物的段数分别为3、2段，则 推理可得G1=3F1﹣G动，G2=2F2﹣G动因此若F1=F2，则G1>G2，那么一定有η1>η2，故C正确； D．据C中等式可知，若F1＜F2，G1、G2关系不确定，所以有可能η1＜η2，但不一定有η1＜η2，故D错误。故选C。 14. 如图所示，用质地均匀的杠杆匀速提升重物（不计摩擦），若想提高杠杆的机械效率，可采取的方法是（    ） A．将悬挂点B向右移动 B．将提升点A向左移动 C．减小物体所受的重力 D．增加重物上升的高度 【答案】A【解析】A．物体上升的高度不变，将物体的悬挂点Ｂ向右移，杠杆提升高度比原来小一些，克服杠杆重力做的功减少，即额外功减少，有用功不变，根据 得到机械效率升高，故A符合题意； B．将提升点A向左移动。这样做会增大阻力臂OA的长度，而动力臂OB和动力（由于杠杆平衡条件，动力也会相应增大）不变。这会导致总功W总​=Fs增大（因为F和s都增大），而有用功W有用=Gh仍然不变。因此，机械效率会减小，故B不符合题意； C．减小物体所受的重力。这样做会减小有用功W有用​=Gh（因为G减小），而总功W总=Fs可能由于动力或动力臂的变化而有所变化，但即使不变或减小，由于有用功的减小幅度更大，机械效率仍然会减小，故C不符合题意； D．增加重物上升的高度。这样做会增大有用功W有用=Gh（因为h增大），但也会增大动力所做的功（因为动力臂和动力可能随重物位置的变化而变化），从而增大总功W总​。由于有用功和总功都按相同比例增大，所以机械效率保持不变，故D不符合题意。故选A。 15. 如图所示，将一个重10N的物体用沿斜面向上的拉力 F=5N匀速拉到斜面的顶端，物体沿斜面移动的距离s为5m，上升的高度h为2m，则人对物体做的有用功是 J，斜面的机械效率为 %。在高度相同时，斜面越长越 （选填“省力”或“费力”，g取 10N/kg）。 【答案】 20 80 省力【解析】[1]克服物体重力所做的功为有用功，则有用功 [2]拉力做的总功 斜面的机械效率 [3]由功的原理可知，在高度相同时，斜面越长斜面的倾斜程度越缓越省力。 16. 如图所示，斜面长s＝1m，高h＝0.3m，用力F的拉力沿斜面将一重G=50N的木块从底端匀速拉到顶端，木块受到的拉力F＝20N，木块克服重力做的功W= J，斜面的机械效率为 。 【答案】 15 75%【解析】[1]木块克服重力做的功 [2]拉力F做的总功为 斜面的机械效率为 17. 用如图甲所示的滑轮组匀速提升不同物体，每次物体上升的速度均为0.01m/s，上升高度均为0.1m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示。 （1）由图甲判断，滑轮A是 滑轮，它的作用是 ； （2）由乙可知，滑轮组提升的重物越重，其机械效率 （选填“越大”、“不变”或“越小”）；你认为提高机械效率还有哪些方法，请举出一例。 ； （3）若物体重力为10N，则拉力F做的功是 J，功率是 W； （4）除了利用滑轮组，也可以利用杠杆抬升物体，如下图所示，利用质量不计的杠杆AOB翘起物体M，O为杠杆支点，为杠杆的动力臂，杠杆此时处于水平位置静止。请作出杠杆受到的动力的示意图； （5）如图，若撤去，在B点重新施加一个大小等于的力，杠杆仍然处于水平位置静止，则的力臂 （选填“＞”、“＝”或“＜”）。 【答案】 定 改变力的方向 越大 减小动滑轮的质量 2 0.2 =【解析】（1）[1][2]滑轮A在使用时，其轴固定不动，因此是定滑轮，定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。 （2）[3]由图乙可知，物重越重，滑轮组的机械效率越大。 [4]提高机械效率可以减小额外功占比，因此减小动滑轮质量，来减少额外功提高机械效率。 （3）[5][6]若物体重力为10N，由乙图可知，机械效率为，物体上升高度为0.1m，做的有用功为 则拉力F做的功为 上升所用时间为 功率为 （4）[7]从支点到动力的作用线的距离为动力臂，动力臂与动力的作用线是垂直的，过力臂L1的上端作力臂的垂线，可得F1的作用线，F1的作用线与杠杆AB的交点为动力F1的作用点，重物M对杠杆压力F2的作用点在AB上，压力的方向垂直于AB向下，为了让杠杆保持平衡，则杠杆动力F1的方向是斜向下的，如图所示： （5）[8]根据杠杆平衡的条件得，在B点重新施加一个动力后，动力的大小不变，阻力和阻力臂的大小也不变，因此动力臂的大小也不变。 18. 如图，用滑轮组提升重为900N的物体A，动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦，则滑轮组的机械效率是 。若提升重力为1000N的物体B，滑轮组的机械效率会 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 90% 变大【解析】[1]不计绳重及摩擦，则滑轮组的机械效率是 [2]提升重力为1000N的物体B，由以上分析可知，滑轮组提升的物重增大，但动滑轮重不变，则有用功在总功中所占的比例变大，即滑轮组的机械效率会变大。 19. 在日常生产生活中，人们利用简单机械对外做功时，往往越费距离越省力。如图所示，手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉螺纹相当于 （选填“斜面”或“轮轴”），螺纹 （选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。 【答案】 斜面 密【解析】[1][2]螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆，因此螺丝钉是被拧成圆柱形的类似斜面的机械；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长；因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力。 20. 如图所示，用滑轮组拉着一只重力为10N的木块P沿水平面向右匀速运动，此时弹簧测力计的读数为8N。若每只滑轮重2N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为 N，该滑轮组的机械效率为 。 【答案】 5 80％【解析】[1]如图，弹簧测力计的读数为8N，动滑轮下端受到绳的拉力为8N，如图，由两根绳承担物重，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为 [2]物体克服摩擦做的功为有用功，拉力做的功为总功，设物体向右移动的距离为s，该滑轮组的机械效率 21. 如图所示，工人师傅用平行于斜面的300N的推力将质量为600N的物体从斜面底端匀速推上斜面，物体移动的距离为4m，上升的高度为1m，则在斜面上匀速运动过程中推力做的功为 J，此斜面的机械效率为 。若将斜面长度改为6m，仍以同样的方式将此木箱匀速推到斜面顶端，此时斜面的机械效率将   （选填“增大”“不变”或“减小” ）。 【答案】 1200 50% 减小【解析】[1]斜面上匀速运动过程中，推力所做的总功 W总=Fs=300N×4m=1200J [2]将物体推上斜面所做的有用功 W有=Gh=600N×1m=600J 此斜面的机械效率 [3]斜面的机械效率与斜面的倾角有关，倾角越小机械效率越低。将斜面长度改变6m，则斜面长度变大，当高度不变时，可知此时斜面的倾角变小，则斜面的机械效率减小。 22. 如图为“低压吸盘吊车”的实物图和结构示意图，吸盘及固定支架的总重力为400N，每个滑轮重100N，吊车将一块重为900N的玻璃以0.3m/s的速度匀速吊高3m，忽略抽气管和绳子重及滑轮转轴摩擦。 （1）吸盘紧紧吸住玻璃是因为 的作用； （2）电动机做功的功率为 W； （3）该装置的机械效率约为 。 【答案】 大气压 420 64.3%【解析】（1）[1]吸盘能够紧紧地吸住玻璃，是因为把吸盘里的空气赶出去，吸盘里面的压强小，外面的大气压力把吸盘“压”在玻璃上，利用了大气压力的原理。 （2）[2]由图可知，动滑轮承载重物绳子的有效股数为n=2，绳子自由端的速度为v=nv物=2×0.3m/s=0.6m/s因为不计抽气管和绳重，利用不计绳子与滑轮的摩擦，所以绳子自由端的拉力由P=Fv可得吊车匀速吊起玻璃时，电动机对绳子自由端做功的功率为 （3）[3]由题意知，吸盘、支架和动滑轮的总重力为 因为不计抽气管和绳重，不计绳子与滑轮的摩擦，所以滑轮组的机械效率 23. 小美利用如图所示的滑轮组提升重物，在拉力F的作用下，重为600N的物体B刚好以0.2m/s的速度匀速上升，已知定滑轮重150N，动滑轮重100N，不计绳重和摩擦。当匀速提起重物B的过程中，拉力F做功的功率为 W；若绳子A允许承受的最大拉力为1650N，体重600N的小美用此滑轮组提升不同的重物，该滑轮组的最大机械效率为 %。 【答案】 140 90【解析】[1]由题意可得，动滑轮上有两股绳，则绳子上的拉力为物体B刚好以0.2m/s的速度匀速上升，则绳子自由端的移动的速度为v=2×0.2m/s=0.4m/s由P=Fv可得，拉力F做功的功率为P=350N×0.4m/s=140W[2]当提升的重物重力最大时，滑轮组的效率也最大，若绳子A允许承受的最大拉力为1650N，则绳子最大拉力为，则对定滑轮受力分析有 故绳子最大拉力为符合要求,此时对动滑轮受力分析，重物的最大重力 解得设重物移动的距离为h，则有用功为 总功为 滑轮组的最大机械效率为 24. 使用如图所示的甲乙滑轮组匀速提升重力均为G的物体上升同样的高度，则绳端拉力的大小关系为 。两滑轮组机械效率关系为 。（以上两空均选填“大于”、“小于”或“等于”，不计绳重和各种摩擦）。 【答案】 小于 等于【解析】[1]不计绳重和各种摩擦，由图甲可知，绳子段数n=3，即有3段绳子承担物重，所用拉力 不计绳重和各种摩擦，由图乙可知，绳子段数n=2，即有2段绳子承担物重，所用拉力 因为G相同，G动相同，所以F1<F2。 [2]不计绳重和各种摩擦，两滑轮组提升的物重相同、上升的高度相同，两滑轮组的机械效率 因为G相同，G动相同，可知两滑轮组的机械效率相同，即η甲=η乙。 25. 图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具“车梯”，图乙是其等效图。当重500N的工人利用此“车梯”在10s内将重力为900N的物体匀速提升了2m时，工人对绳子施加的拉力F为250N，忽略绳重和机械之间的一切摩擦。则此时工人做功的功率为 W。若A点绳子能承受的最大拉力为600N，B点绳子能承受的最大拉力为1500N，该滑轮组的最大机械效率为 。 【答案】 200W 93.75%【解析】[1]由图可知提起动滑轮的绳子的有效段数n=4，绳子自由端移动的距离s=nh=4×2m=8m工人做的总功W=Fs=250N×8m=2000J工人做功的功率 [2]因为不计绳重和摩擦，所以故动滑轮的重力 当工人向下拉绳子的最大拉力时，物重 由于B点的绳子能承受的最大拉力为1500N＜1900N，不计绳重和摩擦时，B点绳端能提起物体的最大重力为，此时，绳子自由端最大拉力为 由于A点绳子能承受的最大拉力为600N，因为400N＜600N，故A点绳子未断开，故当提起的物体重力G最大=1500N时，该滑轮组的机械效率最大为 26. 建筑工地上，电动起重机吊臂上的滑轮组（若不计滑轮重及摩擦）如图所示，在匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 N，若滑轮组的机械效率为70%，则总功为 J，电机拉力F做功功率为 W，动滑轮重为 N；保持电机的功率不变，匀速向上提升另一个重为5.4×103N的重物，该物体上升的速度为 。 【答案】 2.52×104 3.6×104 7.2×103 1.8×103 1m/s【解析】[1]匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功     [2]根据可知，总功     [3]电机拉力做功功率     [4]根据可知，额外功     不计滑轮重及摩擦，动滑轮重     [5]由图可知，，则拉力为     由于电机的功率不变，根据可知，自由端移动的速度     则物体上升的速度     27. 某班同学利用杠杆做了以下的实验： A：“探究杠杆的平衡条件”。 （1）当杠杆静止在如图甲所示的位置时，杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；此时，要使杠杆在水平位置平衡，应进行操作 ，这样做的好处是 ，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响。 （2）小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为，发现，其原因是： 。 B：“探究杠杆的机械效率”。 如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。他将2个钩码悬挂在B点，在A点用竖直向上的拉力匀速拉动弹簧测力计，测得A、B两点上升的高度分别为、，则此次杠杆的机械效率 。（用已知量和测量量的符号表示） 【答案】 平衡 将平衡螺母向右调节直至杠杆在水平位置平衡 便于测量力臂大小 把L₁当成了F₁的力臂 【解析】A（1）[1]如图甲所示，杠杆静止，则杠杆处于平衡状态。 [2][3]要使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右调节，杠杆在水平位置平衡时，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响。 （2）[4]小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为F1，发现其原因是：把L1当成了F1的力臂。 B：[5]将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，对钩码做的功为有用功W有用=2mgh2做的总功W总=F1h1则此次杠杆的机械效率 28. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小陈同学用如图所示的同一滑轮组提升不同重量物体的方法，将弹簧测力计悬挂绳子的自由端，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下： 实验次数 物体所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 60 0.1 60 0.2 50.0% 2 120 0.1 96 0.2 62.5% 3 180 0.1 132 0.2 A （1）实验中要竖直向下 拉动弹簧测力计，使物体升高； （2）表格中编号A处数据应为 ，分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组提升不同重物时，被提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）； （3）小陈同学通过计算还发现，此滑轮组提升不同重量的物体时，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，实验中动滑轮的重力为 N。若被提升物体的重力为26N时，弹簧测力计的拉力为 N。 【答案】 匀速直线 68.1% 越大 40 36【解析】（1）[1]实验中要竖直向下匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡状态，所受的力是平衡力。 （2）[2]由第3组数据知，提升物体所做的有用功W有=Gh=180N×0.1m=18J 拉力所做的总功W总=Fs=132N×0.2m=26.4JA处的机械效率 [3]由表格数据知，提升的物体重力为60N、120N、180N时，对应的机械效率分别为50.0%、62.5%和68.1%，所以可得：同一滑轮组提升不同重物时，提升的物体越重，机械效率越高。 （3）[4]第1组数据中，有用功及总功分别为W有1=G1h=60N×0.1m=6J，W总1=F1s=60N×0.2m=12J 总的额外功W额1=W总1-W有1=12J-6J=6J第3组数据中，总的额外功W额=W总-W有=26.4J-18J=8.4J 两次提升动滑轮所做的额外功W动=G动h=G动×0.1m由题意知，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，所以有(6J-G动×0.1m):12J=(8.4J-G动×0.1m):26.4J解得，动滑轮的重力G动=40N。 [5]由以上分析知，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功之比W摩1:W总1=(6J-40N×0.1m):12J=1:6 由图示知，滑轮组承重绳子为2根，提升物体的高度为h时，绳端移动的距离s=2h。提升物体的重力为26N时，所做的有用功W有2=G2h=26N×h提升动滑轮所做的额外功W动=G动h=40N×h而W总=W有+W额，所以有解得F2=36N。 29. 如图所示，用80N的拉力，通过动滑轮匀速提升120N的重物，2s内重物上升的高度为5m，求： （1）拉力的功率； （2）动滑轮的机械效率。 【答案】（1）400W；（2）75%【解析】解：（1）使用动滑轮，拉力移动距离 拉力做的功为 拉力的功率 （2）动滑轮的有用功为 机械效率 答：（1）拉力的功率400W； （2）动滑轮的机械效率75%。 30. 如图所示，建筑工人用滑轮组在40s的时间内将重为480N的物体匀速提升10m，所用的拉力为300N。求这个过程中： （1）工人做的有用功； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率。 【答案】（1）4800J；（2）150W；（3）80%【解析】解：（1）工人做的有用功 （2）由图可知，承担物重绳子的股数n=2，拉力移动的距离为 总功为 功率为 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）工人做的有用功为4800J； （2）拉力的功率为150W； （3）滑轮组的机械效率为80%。 31. 建筑工地上，工人用如图的装置将重的建材从地面匀速送到高处，所用拉力为，时间为。不计摩擦和绳重，（g取）求： （1）工人做的有用功； （2）工人做功的功率； （3）此过程中该装置的机械效率； （4）如果用这个滑轮组匀速提起的重物，需要用多大的拉力？ 【答案】（1）4800J；（2）320W；（3）75%；（4）350N【解析】解：（1）工人做的有用功为克服建材重力做的功，则工人做的有用功为W有=Gh=600N×8m=4800J （2）由图可知n=2，绳子自由端移动的距离s=nh=2×8m=16m 工人做的总功W总=Fs=400N×16m=6400J 工人做功的功率 （3）此过程中该装置的机械效率 （4）因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力G动=nF-G=2×400N-600N=200N 则用这个滑轮组匀速提起500N的重物，需要用的拉力 答：（1）工人做的有用功为4800J； （2）工人做功的功率为320W； （3）此过程中该装置的机械效率为75%； （4）如果用这个滑轮组匀速提起500N的重物，需要用350N的拉力。 32. 小雯看见邻居正在装修新房，她了解到：建筑工人站在高台上，利用如图所示的滑轮组，用竖直向上的力F 拉绳子自由端，将60kg的建筑材料匀速提升3m，此过程中建筑工人对高台的压强为14800Pa。滑轮的重力均为120N，绳子A、B段能承受的最大拉力分别为920N和460N，建筑工人站立时与地面的接触面积为500cm²，忽略绳重和机械之间的摩擦，求： （1）此过程中建筑工人做的有用功； （2）建筑工人受到的重力； （3）此滑轮组的最大机械效率。 【答案】（1）1800J；（2）500N；（3）90%【解析】解：（1）此过程中建筑工人做的有用功为克服建筑材料重力所做的功，则建筑工人做的有用功 （2）建筑工人对高台的压力 由于滑轮组有3段绳子承担着物重，则绳子的拉力 因为建筑工人受到竖直向下的重力及绳子的拉力，竖直向上的支持力（大小等于压力）以处于平衡状态，所以建筑工人的重力 （3） 当绳子A段能承受的最大拉力FA​=920N时，滑轮组的机械效率最大，此时绳子B的拉力 则最大物重 滑轮组的最大机械效率 答：（1）此过程中建筑工人做的有用功为1800J； （2）建筑工人受到的重力为500N； （3）此滑轮组的最大机械效率为90%。 33. 用如图所示的装置，在绳端用的拉力F将重的物体，沿长，高的斜面，从底端匀速拉到顶端，用时。求： （1）拉力F移动的速度； （2）拉力的功率； （3）该装置的机械效率。 【答案】（1）2m/s；（2）10W；（3）80%【解析】解：（1）绳端移动的距离s1=2s=2×5m=10m 拉力F移动的速度 （2）拉力做的总功W总=Fs1=5N×10m=50J 拉力的功率 （3）拉动物体做的有用功W有用=Gh=20N×2m=40J 该装置的机械效率 答：（1）拉力F移动的速度为2m/s； （2）拉力的功率是10w； （3）该装置的机械效率是。 34. 阅读短文，回答问题。 螺旋在生产生活中的应用 根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），是通过人力旋转手柄，使螺杆上升。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量能达10吨，且构造简单，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间。    （1）盘山公路也可以看成一种螺旋，其目的主要是为了省 ，但不能省 ； （2）使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转两圈，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η＝ 。当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是 。（选填“加润滑油”或“加长手柄”） 【答案】 力 功 加润滑油【解析】（1）[1][2]生活中为了将螺钉旋入木板中，用螺丝刀旋转螺钉时，类似于斜面，根据斜面知识可知，可以省力，但不能省功。 （2）[3]有用功为 圆的周长公式为2πr（r为圆的半径） 机械效率 [4]加润滑油会减小摩擦力，减小额外功，会使机械效率增大；而加长手柄会使总功增大，机械效率会减小。 学科网（北京）股份有限公司 $$