专题11.5 机械效率（五大易错考点练习） ----2024-2025学年苏科版物理九年级上册

2024-2025学年苏科版物理九年级上册考点分类专题易错题汇编培优练 专题11.5 机械效率（五大考点） 考点1 有用功、额外功和总功的概念 1 考点2 影响机械效率大小的因素 3 考点3 提高机械效率的基本方法 5 考点4 提高滑轮组的机械效率 7 考点5 提高斜面的机械效率 9 考点1 有用功、额外功和总功的概念 【典例分析】（23-24九年级上·江苏连云港·阶段练习）某工人用如图所示的装置把重240N的物体提高lm，所用拉力为150N，则该工人克服物体重力做的有用功为 J，总功为 J，该滑轮组的机械效率是 ，动滑轮重 N。（不计绳重和摩擦） 【变式1-1】（23-24八年级下·江苏泰州·期末）兴化是鱼米之乡，水网密布，鱼虾丰美，拥有众多钓鱼爱好者。对于钓鱼爱好者在钓鱼时的情况，下列 说法中正确的是（　　） A．钓鱼竿弯曲，说明力可以改变物体的运动状态 B．手拉钓鱼竿做的是有用功 C．等待鱼上钩保持不动时，人对鱼竿做了功 D．使用钓鱼竿可以省距离 【变式1-2】（23-24九年级上·江苏南京·期中）如图所示，将重为300N的物体匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%，而在实际工作时机械效率只有75%。则实际工作时，该滑轮组的有用功为 J，总功为 J，绳端的拉力为 N，克服摩擦和绳重所做的额外功占总功的 %。 【变式1-3】（23-24九年级上·广东惠州·阶段练习）如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是（　　） A．脚踏碓相当于省力杠杆 B．石头重力做的功是额外功 C．使用这种杠杆可以省功 D．人对碓做的功是总功 【变式1-4】（23-24九年级上·江苏常州·期中）甲、乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重均为 G0，用它们分别将重均为 G的物体提高相同的高度 （不计绳重及摩擦） ，拉力 F1、F2做的总功分别为 W1、W2；甲乙滑轮组的机械效率分别为η1、η2； 则 W1 （</=/>）W2、η1 （</=/>） η2；当G= G0时，可使F1=F2。 【变式1-5】（23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习）某同学用一滑轮组分别将两个质量不等的重物在相等时间内匀速提升相同高度（不计摩擦），则两次拉升重物过程中（　　） A．做的额外功相等 B．做功的功率相等 C．做的总功相等 D．机械效率相等 考点2 影响机械效率大小的因素 【典例分析】（2024·江苏常州·二模）如图所示，在拉力卫的作用下，滑轮组将重为300N的货物匀速提升，在20s内货物竖直上升了2m，该过程中滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．A滑轮的作用是改变拉力的方向 B．人拉绳子的速度为0.3m/s C．拉力F做的功为750J D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 【变式2-1】（23-24九年级上·江苏无锡·期中）如图所示，规格完全相同的滑轮组用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为、，两个物体，比较它们的机械效率（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．若，则甲的机械效率较高 B．若，则乙的机械效率较高 C．若，则乙的机械效率较高 D．若，则甲的机械效率较高 【变式2-2】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，测力计的示数F为 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 %，如果G变大，此杠杆机械效率将变 。如果将弹簧测力计从A移到B，此杠杆机械效率将 。（变大或变小或不变） 【变式2-3】（23-24九年级下·江苏泰州·阶段练习）用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（不考虑支点处的摩擦） （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数为 N，钩码总重为1.2N，钩码上升高度为0.1m，测力计移动距离为0.3m，则杠杆的机械效率为 %。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用另一根杠杆进行实验，先后将钩码挂在、两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重 钩码移动距离 拉力 测力计移动距离 机械效率 1 点 3.0 0.10 1.5 0.30 66.7 2 点 3.0 0.10 2.0 0.20 75.0 ①分析表中数据可知杠杆的机械效率与 有关。 ②小组的同学对此实验中机械效率变化的原因进行分析：在、两点将等重的钩码提升相同的高度，所做的 相同，钩码挂在点时，杠杆被提升的高度 （大/小），所做的额外功 （多/少），所以机械效率高。 【变式2-4】（2021·江苏南通·二模）山间公路往往环绕山坡，盘山而上，这样可以使上山的汽车（　　） A．增大所需的牵引力 B．减小所需的牵引力 C．减小所需的功 D．提高机械效率 【变式2-5】（2023·广东清远·二模）如图为塔式起重机的起重结构简化示意图，a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： 。 考点3 提高机械效率的基本方法 【典例分析】（2024·江苏连云港·一模）建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m，所用的手拉力为300N，则该工人所做的有用功为 J，总功为 J，该滑轮组的机械效率是 。若改变该装置的绕线段数，此时滑轮组的机械效率将 。（填“变大”、“变小”或“不变”）    【变式3-1】（23-24八年级下·江苏南通·期末）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 【变式3-2】（23-24九年级上·江苏南京·期中）用杠杆和滑轮组均可提升重物。 （1）如图甲，在C点用竖直向上的力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，杠杆的机械效率为90％，用时2s，则提升该物体做的有用功是 J，总功的功率是 W，若不计摩擦，将重物移动到B点，仍在C点用竖直向上的力将物体匀速提升0.2m，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2）如图乙，用滑轮组竖直向上匀速提升重物，当重物和动滑轮的总重为300N时，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重和摩擦，则动滑轮重为 N，以下方法中能提高该滑轮组机械效率的是 （填序号）。 ①增大物体提升高度②增加物体的重力③增大匀速拉绳的速度④改变绕绳方式 【变式3-3】（2013·江苏扬州·一模）花匠手握如图所示修枝剪刀柄的末端，便可轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于 （省力/费力） 杠杆，它的支点在 （A/B/C） 点。使用时，若在轴上加润滑油，则可以 （增大/减小）其机械效率。 【变式3-4】（23-24九年级下·江苏宿迁·阶段练习）质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg），对此工作过程及装置以下说法错误的是（　　） A．增大A的质量，可提高滑轮组效率 B．拉力F的功率为200W C．工人对绳的拉力做功1000J D．动滑轮重为200N 【变式3-5】（23-24九年级上·江苏连云港·期末）一个滑轮组经改进后，用它把同一物体匀速提升同样的高度，机械效率提高了。改进后与改进前相比（　　） A．额外功不变，有用功增加了 B．有用功不变，额外功减少了 C．总功不变，有用功增加了 D．总功不变，额外功减少了 考点4 提高滑轮组的机械效率 【典例分析】（2024·陕西咸阳·模拟预测）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。某次用该机械匀速起吊600kg的物体时，物体上升5m用时3s，滑轮组的机械效率是80%，则所做的有用功是 J，总功的功率是 W。若用该装置提升质量更大的物体，其机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（g取） 【变式4-1】（23-24九年级上·江苏南通·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（　　） A．增加重物的重力 B．减小滑轮的重力 C．减小绳子的重力 D．减少绳子的股数 【变式4-2】（22-23九年级上·江苏无锡·期中）用如图所示的滑轮组匀速提起1200N的重物G，若要将重物提升0.3m，则拉力F移动的距离为 ，若拉力大小为500N，则机械效率为 ，可采用 措施提高该滑轮组机械效率。 【变式4-3】（21-22八年级上·山东泰安·期中）如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　） ①此滑轮组动滑轮的重力为3N； ②当时，滑轮组机械效率； ③当时，弹簧测力计的示数为6N； ④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①② 【变式4-4】（22-23九年级上·江苏徐州·期中）用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（　　） A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力 C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力 【变式4-5】（22-23八年级下·贵州安顺·期末）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。    实验次数 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.6 1.8 绳端移动距离s/m 0.3 0.4 机械效率η 74.1% 62.5% （1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，通过表中数据可分析出第2次实验是用 （选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验； （2）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重力越大，滑轮组的机械效率 （选填“越高”、“不变”或“越低”）； （3）小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍然可以计算出第3次的机械效率η= （百分号前保留1位小数）； （4）实验中由于很难做到匀速拉动，使得弹簧测力计不稳定，于是同学们想到在静止时测出拉力的大小，这会导致测得的机械效率 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），理由是： 。 考点5 提高斜面的机械效率 【典例分析】（21-22八年级下·吉林长春·期末）如图所示，用沿斜面向上的力拉着物体从斜面底端匀速运动到斜面顶端，下列做法中能提高此过程中斜面机械效率的是（　　） A．增大斜面的倾斜程度 B．在斜面上铺较粗糙的棉布 C．将垫斜面的木块向右移动一些 D．把物体换成底面粗糙程度相同但更重一些的 【变式5-1】（17-18九年级上·江苏苏州·期末）山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路如图所示，这样车辆向上行驶时可以（　　） A．减小所必需的牵引力 B．减小所做的功 C．提高机械效率 D．提高发动机功率 【变式5-2】（16-17九年级上·江苏无锡·期中）如图所示，在斜面上拉一重50N的木块到0.3m高处，木块沿斜面向上移动了1m，已知拉力为20N，此时斜面的机械效率为 %，若将斜面的倾斜程度增大，将原来木块拉到相同高度处，那么机械效率将 （升高/降低）。 【变式5-3】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）斜面是一种简单机械，小明同学想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和一把弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。    （1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是 ； （2）在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 运动； 实验次数 斜面倾斜程度 木块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 木块沿斜面移动的距离s/m 斜面的机械效率η 1 较缓 5 0.2 3.3 0.5 60.6% 2 较陡 5 0.25 3.8 0.5 65.8% 3 最陡 5 0.3 4.2 0.5 71.4% （3）分析比较上表中的实验数据，可得：利用斜面可以 （省力/省距离/省功）；斜面越陡，机械效率越 （大/小）。 【变式5-4】（2012·江苏徐州·中考模拟）骑自行车上坡的人常走“S”型路线，这样（　　） A．可以省力、省功 B．不能省力、省功 C．不能省力，但可以省功 D．能省力，但不能省功 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年苏科版物理九年级上册考点分类专题易错题汇编培优练 专题11.5 机械效率（五大考点） 考点1 有用功、额外功和总功的概念 1 考点2 影响机械效率大小的因素 5 考点3 提高机械效率的基本方法 9 考点4 提高滑轮组的机械效率 14 考点5 提高斜面的机械效率 20 考点1 有用功、额外功和总功的概念 【典例分析】（23-24九年级上·江苏连云港·阶段练习）某工人用如图所示的装置把重240N的物体提高lm，所用拉力为150N，则该工人克服物体重力做的有用功为 J，总功为 J，该滑轮组的机械效率是 ，动滑轮重 N。（不计绳重和摩擦） 答案： 240 300 80% 60 规范解答： [1]该工人克服重力所做的有用功为 W有用＝Gh＝240N×1m＝240J [2]如图所示，n=2，总功为 W总＝Fs＝Fnh＝150N×2×1m＝300J [3]机械效率为 [4]不计绳重和摩擦，额外功为 W额＝W总﹣W有用＝300J﹣240J＝60J 动滑轮重力为 【变式1-1】（23-24八年级下·江苏泰州·期末）兴化是鱼米之乡，水网密布，鱼虾丰美，拥有众多钓鱼爱好者。对于钓鱼爱好者在钓鱼时的情况，下列 说法中正确的是（　　） A．钓鱼竿弯曲，说明力可以改变物体的运动状态 B．手拉钓鱼竿做的是有用功 C．等待鱼上钩保持不动时，人对鱼竿做了功 D．使用钓鱼竿可以省距离 答案：D 规范解答：A．钓鱼竿弯曲，说明力可以改变物体的形状，故A错误； B．对鱼做的功是有用功，手拉钓鱼竿做的是总功，故B错误； C．等待鱼上钩保持不动时，人对鱼竿有力的作用，当没有在力的方向上通过一定的距离，人对鱼竿没有做了功，故C错误； D．钓鱼竿的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，好处是可以省距离，故D正确。 故选D。 【变式1-2】（23-24九年级上·江苏南京·期中）如图所示，将重为300N的物体匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%，而在实际工作时机械效率只有75%。则实际工作时，该滑轮组的有用功为 J，总功为 J，绳端的拉力为 N，克服摩擦和绳重所做的额外功占总功的 %。 答案： 600 800 200 5 规范解答：[1]拉力做的有用功 W有=Gh=300N× 2m=600J [2][3]由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离 s=nh=2× 2m=4m 由得，滑轮组做的总功为 由W=Fs可得，拉力 [4]由题意得，克服摩擦和绳重所做的额外功占总功的 80%-75%=5% 【变式1-3】（23-24九年级上·广东惠州·阶段练习）如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是（　　） A．脚踏碓相当于省力杠杆 B．石头重力做的功是额外功 C．使用这种杠杆可以省功 D．人对碓做的功是总功 答案：D 规范解答：A．用脚踏碓舂米过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误； B．用脚踏碓舂米过程中，克服石头重力做的功对人们来说是有用的，属于有用功，故B错误； C．根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故C错误； D．用脚踏碓舂米过程中，克服石头重力做的功是有用的，克服木杠重和摩擦做的功是额外功，因此人对碓做的功是总功，故D正确。 故选D。 【变式1-4】（23-24九年级上·江苏常州·期中）甲、乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重均为 G0，用它们分别将重均为 G的物体提高相同的高度 （不计绳重及摩擦） ，拉力 F1、F2做的总功分别为 W1、W2；甲乙滑轮组的机械效率分别为η1、η2； 则 W1 （</=/>）W2、η1 （</=/>） η2；当G= G0时，可使F1=F2。 答案： < > 2 规范解答：[1]甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，每一个滑轮的重量都相同，所以，若把物体提升相同的高度，由W额＝G动h可知乙滑轮组做的额外功多；若G1＝G2，把物体提升相同的高度，则根据W有＝G物h可知甲乙所做的有用功相同；因 W总＝W有用+W额 所以乙做的总功多，即拉力做的功W1＜W2。 [2]甲、乙所做的有用功相同，甲做的总功小于乙做的总功，根据可知，甲的机械效率大于乙的机械效率，即η1＞η2。 [3]根据知甲、乙自由端拉力分别为 当F1＝F2，解得G＝2G0。 【变式1-5】（23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习）某同学用一滑轮组分别将两个质量不等的重物在相等时间内匀速提升相同高度（不计摩擦），则两次拉升重物过程中（　　） A．做的额外功相等 B．做功的功率相等 C．做的总功相等 D．机械效率相等 答案：A 规范解答：已知两个重物的质量不等，提升的高度相同，则由W有用=Gh可知，做的有用功不等。又因为使用同一个滑轮组，且在相同时间内滑轮被提升的高度也相同，因此在不计摩擦的情况下，做的额外功相同。由 W总=W有用+W额 可知，因为有用功不等，所以总功不相同，由可知，做功的功率也不同。又因为同一滑轮组的机械效率的大小与动滑轮重和物重的大小有关（在不计摩擦及绳重时），物体越重，机械效率越高。因此机械效率不相等。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 考点2 影响机械效率大小的因素 【典例分析】（2024·江苏常州·二模）如图所示，在拉力卫的作用下，滑轮组将重为300N的货物匀速提升，在20s内货物竖直上升了2m，该过程中滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．A滑轮的作用是改变拉力的方向 B．人拉绳子的速度为0.3m/s C．拉力F做的功为750J D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 答案：C 规范解答：A．图中滑轮A为动滑轮，其作用是省力，故A错误； B．由图可知，n=2，人拉绳子的速度为 故B错误； C．拉力做的有用功为 W有=Gh=300N×2m=600J 根据可知，拉力F做的功为 故C正确； D．滑轮组提升的货物越轻，拉力做的有用功变小，而额外功几乎不变，有用功在总功中所占的比例变小，滑轮组的械效率越小，故D错误。 故选C。 【变式2-1】（23-24九年级上·江苏无锡·期中）如图所示，规格完全相同的滑轮组用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为、，两个物体，比较它们的机械效率（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．若，则甲的机械效率较高 B．若，则乙的机械效率较高 C．若，则乙的机械效率较高 D．若，则甲的机械效率较高 答案：C 规范解答：AB．若，根据题意可知，两滑轮组的有用功相同，额外功相同，则总功相同，由可知，机械效率相同，故AB错误； CD．若，根据题意可知，两滑轮组的额外功相同，乙的有用功大于甲的有功功，由可知，乙滑轮组的机械效率大于甲滑轮组的机械效率，故C正确，D错误。 故选C。 【变式2-2】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，测力计的示数F为 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 %，如果G变大，此杠杆机械效率将变 。如果将弹簧测力计从A移到B，此杠杆机械效率将 。（变大或变小或不变） 答案： 2.5 90 大 不变 规范解答：[1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，示数为2.5N。 [2]弹簧测力计做的有用功 W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J 做的总功 W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J 则杠杆的机械效率 [3]在阻力一定的情况下，物重越大，有用功占总功的比例越大，杠杆的机械效率越大，所以，如果G变大，那么此杠杆的机械效率将变大。 [4]将测力计的作用点由点A移至B点，支点O、钩码位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则有用功和总功都不变，根据可知，机械效率不变。 【变式2-3】（23-24九年级下·江苏泰州·阶段练习）用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（不考虑支点处的摩擦） （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数为 N，钩码总重为1.2N，钩码上升高度为0.1m，测力计移动距离为0.3m，则杠杆的机械效率为 %。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用另一根杠杆进行实验，先后将钩码挂在、两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重 钩码移动距离 拉力 测力计移动距离 机械效率 1 点 3.0 0.10 1.5 0.30 66.7 2 点 3.0 0.10 2.0 0.20 75.0 ①分析表中数据可知杠杆的机械效率与 有关。 ②小组的同学对此实验中机械效率变化的原因进行分析：在、两点将等重的钩码提升相同的高度，所做的 相同，钩码挂在点时，杠杆被提升的高度 （大/小），所做的额外功 （多/少），所以机械效率高。 答案： 0.5 80 钩码悬挂点 有用功 小 少 规范解答：（1）[1]弹簧测力计的分度值是0.1N，读数是0.5N。 [2]提升物体，克服钩码重力所做的功为有用功，拉力做的功为总功，则杠杆的机械效率为 （2）①[3]由表中数据可知，钩码悬挂点不同时，杠杆的机械效率发生了变化，故杠杆的机械效率与钩码悬挂点有关。 ②[4][5][6]根据可知，在A、两点将等重的钩码提升相同的高度，所做的有用功相同。而钩码挂在点时，杠杆旋转的角度更小，杠杆被提升的高度小，故所做的额外功少。根据可知，有用功不变，额外功减小，机械效率变高。 【变式2-4】（2021·江苏南通·二模）山间公路往往环绕山坡，盘山而上，这样可以使上山的汽车（　　） A．增大所需的牵引力 B．减小所需的牵引力 C．减小所需的功 D．提高机械效率 答案：B 规范解答：AB．盘山公路相当于斜面，盘山公路修成环绕山坡的盘山路线，就是在斜面高一定时，增加了斜面长，所以更省力，这样车辆向上行驶可以减小汽车所需牵引力，也就是减小了阻力，故A不符合题意，B符合题意； CD．因为斜面越缓（在斜面高一定时，斜面越长，斜面越缓）机械效率越低，山高一定，车行驶到山顶，做的有用功是一样的，但克服摩擦力做的额外功增多，所以盘山公路修成环绕山坡的盘山路线，车做的功会增大，故CD不符合题意。 故选B。 【变式2-5】（2023·广东清远·二模）如图为塔式起重机的起重结构简化示意图，a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： 。 答案： 定 省力 适当增加物重 规范解答：[1]图示中滑轮的轴固定不动，为定滑轮。 [2]轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，故b为动滑轮，动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。 [3]根据公式 可知，在钢丝绳允许的情况下，适当增加物重可以提高机械效率。 考点3 提高机械效率的基本方法 【典例分析】（2024·江苏连云港·一模）建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m，所用的手拉力为300N，则该工人所做的有用功为 J，总功为 J，该滑轮组的机械效率是 。若改变该装置的绕线段数，此时滑轮组的机械效率将 。（填“变大”、“变小”或“不变”）    答案： 1200 1800 66.7％ 不变 规范解答：[1]该工人所做的有用功为 [2]滑轮组的 总功为 [3]该滑轮组的机械效率是 [4]滑轮组的机械效率与绕线段数无关，若改变该装置的绕线段数，此时滑轮组的机械效率将不变。 【变式3-1】（23-24八年级下·江苏南通·期末）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 规范解答：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。 【变式3-2】（23-24九年级上·江苏南京·期中）用杠杆和滑轮组均可提升重物。 （1）如图甲，在C点用竖直向上的力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，杠杆的机械效率为90％，用时2s，则提升该物体做的有用功是 J，总功的功率是 W，若不计摩擦，将重物移动到B点，仍在C点用竖直向上的力将物体匀速提升0.2m，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2）如图乙，用滑轮组竖直向上匀速提升重物，当重物和动滑轮的总重为300N时，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重和摩擦，则动滑轮重为 N，以下方法中能提高该滑轮组机械效率的是 （填序号）。 ①增大物体提升高度②增加物体的重力③增大匀速拉绳的速度④改变绕绳方式 答案： 36 20 变大 75 ② 规范解答：（1）[1] 提升该物体做的有用功是 [2] 总功为 总功的功率是 [3]若不计摩擦，将重物移动到B点，仍在C点用竖直向上的力将物体匀速提升0.2m，此过程中杠杆重心升高的高度减小，额外功减小，则杠杆的机械效率将变大。 （2）[4]根据 得，动滑轮重为 [4]由 可知，滑轮组的机械效率与物体的重力、动滑轮重有关，与增大物体提升高度、增大匀速拉绳的速度、改变绕绳方式无关，故②符合题意，①③④不符合题意。 故选②。 【变式3-3】（2013·江苏扬州·一模）花匠手握如图所示修枝剪刀柄的末端，便可轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于 （省力/费力） 杠杆，它的支点在 （A/B/C） 点。使用时，若在轴上加润滑油，则可以 （增大/减小）其机械效率。 答案： 省力 B 增大 规范解答：[1]A点是动力作用点，C点是阻力作用点，B点为支点，使用时动力臂大于阻力臂，所以为省力杠杆。 [2]杠杆绕着转动的固定点称为支点，由图可知支点为B点。 [3]在轴上加润滑油，可以减小摩擦，从而减小额外功，所以可以增大机械效率。 【变式3-4】（23-24九年级下·江苏宿迁·阶段练习）质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg），对此工作过程及装置以下说法错误的是（　　） A．增大A的质量，可提高滑轮组效率 B．拉力F的功率为200W C．工人对绳的拉力做功1000J D．动滑轮重为200N 答案：D 规范解答：A．由 得，增大A的质量，可提高滑轮组效率，故A正确，不符合题意；     BC．滑轮组的有用功为 由得，拉力的总功为 由得，物体上升的时间为 拉力F的功率为 故BC正确，不符合题意； D．滑轮组的额外功为 滑轮组的额外功为克服动滑轮的重力与克服摩擦力做的功，则滑轮组克服动滑轮的重力做的功小于200J，则动滑轮的重力 故D错误，符合题意。 故选D。 【变式3-5】（23-24九年级上·江苏连云港·期末）一个滑轮组经改进后，用它把同一物体匀速提升同样的高度，机械效率提高了。改进后与改进前相比（　　） A．额外功不变，有用功增加了 B．有用功不变，额外功减少了 C．总功不变，有用功增加了 D．总功不变，额外功减少了 答案：B 规范解答：把同一物体匀速提升同样的高度，由W有=Gh可知，前后两次做的有用功不变；一个滑轮组经改进后提高了机械效率，是因为额外功减少了，总功减少了。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 考点4 提高滑轮组的机械效率 【典例分析】（2024·陕西咸阳·模拟预测）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。某次用该机械匀速起吊600kg的物体时，物体上升5m用时3s，滑轮组的机械效率是80%，则所做的有用功是 J，总功的功率是 W。若用该装置提升质量更大的物体，其机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（g取） 答案： 30000 12500 变大 规范解答：[1]物体重力为 所做的有用功为 [2]总功为 则总功的功率为 [3]在使用同一滑轮组时，提升质量更大的物体时，即增加物体的重力，相当于增大了有用功，而额外功不变，根据可知机械效率增大。 【变式4-1】（23-24九年级上·江苏南通·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（　　） A．增加重物的重力 B．减小滑轮的重力 C．减小绳子的重力 D．减少绳子的股数 答案：D 规范解答：用滑轮组竖直向上提升重物时，所做有用功：W有＝G物h；不计摩擦，所做额外功 W额＝(G动+G绳)h 所做总功 W总＝W有+W额＝G物h+G动h+G绳h 则滑轮组的机械效率 由上式可知：增大重物的重力，可增加有用功；减小动滑轮和绳子的重力，可减小额外功，通过增大有用功和减小额外功都可以提高滑轮组的机械效率，增加或减小绳子的股数对滑轮组的机械效率没有影响，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式4-2】（22-23九年级上·江苏无锡·期中）用如图所示的滑轮组匀速提起1200N的重物G，若要将重物提升0.3m，则拉力F移动的距离为 ，若拉力大小为500N，则机械效率为 ，可采用 措施提高该滑轮组机械效率。 答案： 0.9m 80% 增加被提升物体的重力或减小动滑轮重力 规范解答：[1]由图知，承担重物绳子的段数 拉力F移动的距离 [2]滑轮组的机械效率 [3]克服被提升物体重力所做的功是有用功，克服动滑轮重力做的功是额外功，要提高滑轮组的机械效率，可增加有用功、减少额外功，所以可增加被提升物体的重力或减小动滑轮重力。 【变式4-3】（21-22八年级上·山东泰安·期中）如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　） ①此滑轮组动滑轮的重力为3N； ②当时，滑轮组机械效率； ③当时，弹簧测力计的示数为6N； ④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①② 答案：A 规范解答：①不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 由图像可知当物体的重力为12N时，滑轮组的机械效率80%，即 解得动滑轮重力为 故①正确； ②不计绳重和摩擦，当时，滑轮组的机械效率为 故②错误； ③由图知，时，弹簧测力计的示数为 故③正确； ④使用滑轮组时，克服物重做功的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功，由公式可知滑轮组的机械效率一定小于100%；由图像可知同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，故④错误。 综上可知，只有①③符合题意；故A正确，BCD错误。 故选A。 【变式4-4】（22-23九年级上·江苏徐州·期中）用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（　　） A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力 C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力 答案：D 规范解答：A．动滑轮的机械效率公式可推导为 由公式可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关，故A不符合题意； B．增大动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功增大，有用功不变，减小了动滑轮的机械效率，故B不符合题意； C．动滑轮额外功产生的原因有动滑轮重力、绳子重力以及绳子和滑轮间的摩擦，有用功是克服物体重力做的功，减小绳子拉力时既不会改变有用功，也不会改变额外功，因此不会影响机械效率，故C不符合题意； D．增大物体的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会增大，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会增大，即动滑轮的机械效率增大，故D符合题意。 故选D。 【变式4-5】（22-23八年级下·贵州安顺·期末）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。    实验次数 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.6 1.8 绳端移动距离s/m 0.3 0.4 机械效率η 74.1% 62.5% （1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，通过表中数据可分析出第2次实验是用 （选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验； （2）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重力越大，滑轮组的机械效率 （选填“越高”、“不变”或“越低”）； （3）小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍然可以计算出第3次的机械效率η= （百分号前保留1位小数）； （4）实验中由于很难做到匀速拉动，使得弹簧测力计不稳定，于是同学们想到在静止时测出拉力的大小，这会导致测得的机械效率 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），理由是： 。 答案： 匀速 乙 越低 83.3% 偏大 见解析 规范解答：（1）[1]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样测力计的示数等于绳端拉力的大小，并且有利于准确读数。 [2]从表格中的数据可以看到，第2次实验时，钩码上升高度为0.1m，绳端移动距离为0.4m，绳端移动距离为钩码上升高度的四倍，那么应该有四条绳子托着动滑轮，观察甲和乙，甲中有三条绳子托着动滑轮，乙中有四条绳子托着动滑轮，可分析出第2次实验是用乙图所示装置做的实验。 （2）[3]第1次实验中表格的数据，钩码上升高度为0.1m，绳端移动距离为0.3m，绳端移动距离为钩码上升高度的三倍，观察甲可知甲中有三条绳子托着动滑轮，第1次实验是用甲图所示装置做的实验，由上述解析可知，第2次实验是用乙图所示装置做的实验，甲图只有一个动滑轮，乙图有两个动滑轮，乙图的动滑轮重力较大，再由表格中的数据可知，提升相同的重物4N，乙图的机械效率为62.5%，甲图的为74.1%，乙图的机械效率较小，可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重力越大，滑轮组的机械效率越低。 （3）[4]小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验，即用图乙的装置，可看到第3次实验，是四条绳子托着动滑轮，从表格中的数据可看到，第3次实验钩码上升高度为0.1m，可知，绳端移动距离为0.4m，钩码重6N，绳端拉力为1.8N，根据机械效率的公式可知，第3次实验的机械效率为 第3次的机械效率约为83.3%。 （4）[5][6]若弹簧测力计处于静止状态时才读数，那么没有测量出机械之间的摩擦，实际拉力比静止时要大，即测得的拉力示数偏小，其他数据，如重物重力、重物提升的高度、绳端移动距离都准确，根据机械效率公式计算得到的答案是偏大的。 考点5 提高斜面的机械效率 【典例分析】（21-22八年级下·吉林长春·期末）如图所示，用沿斜面向上的力拉着物体从斜面底端匀速运动到斜面顶端，下列做法中能提高此过程中斜面机械效率的是（　　） A．增大斜面的倾斜程度 B．在斜面上铺较粗糙的棉布 C．将垫斜面的木块向右移动一些 D．把物体换成底面粗糙程度相同但更重一些的 答案：A 规范解答：斜面的机械效率只有斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关。斜面越粗糙，倾斜程度越小，机械效率越低。 A．在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。增大斜面的倾斜程度能提高斜面的机械效率。故A符合题意； B．在斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，所做的额外功越多，机械效率越低。在斜面上铺较粗糙的棉布，会降低斜面的机械效率。故B不符合题意； C．在斜面的粗糙程度一定时，将垫斜面的木块向右移动一些。斜面的倾斜程度减小，机械效率降低。故C不符合题意； D．斜面的机械效率与物体的重力无关。所以把物体换成底面粗糙程度相同但更重一些的不改变斜面的机械效率。故D不符合题意。 故选A。 【变式5-1】（17-18九年级上·江苏苏州·期末）山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路如图所示，这样车辆向上行驶时可以（　　） A．减小所必需的牵引力 B．减小所做的功 C．提高机械效率 D．提高发动机功率 答案：A 规范解答：A．盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，故A符合题意； B．根据功的原理：使用任何机械都不省功，即使用机械（如斜面）时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，故B不符合题意； C．从机械效率的公式 可知，有用功相同，盘山路越弯曲，额外功越多，总功就越大，机械效率越低，故C不符合题意； D．汽车的功率决定于汽车的发动机，每辆汽车都有自己的输出功率，是一个不变量，故D不符合题意。 故选A。 【变式5-2】（16-17九年级上·江苏无锡·期中）如图所示，在斜面上拉一重50N的木块到0.3m高处，木块沿斜面向上移动了1m，已知拉力为20N，此时斜面的机械效率为 %，若将斜面的倾斜程度增大，将原来木块拉到相同高度处，那么机械效率将 （升高/降低）。 答案： 75 降低 规范解答：[1]有用功 W有=Gh=50N×0.3m=15J 拉力做的总功 W总=Fs=20N×1m=20J 斜面的机械效率 [2]若将斜面的倾斜程度增大，即夹角越大，说明斜面越陡，拉力F将变大，根据W=Fs可知总功变大，将原来木块拉到相同高度处，有用功不变，所以，有用功和总功的比值变小，即机械效率降低。 【变式5-3】（23-24九年级上·江苏扬州·阶段练习）斜面是一种简单机械，小明同学想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和一把弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。    （1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是 ； （2）在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 运动； 实验次数 斜面倾斜程度 木块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 木块沿斜面移动的距离s/m 斜面的机械效率η 1 较缓 5 0.2 3.3 0.5 60.6% 2 较陡 5 0.25 3.8 0.5 65.8% 3 最陡 5 0.3 4.2 0.5 71.4% （3）分析比较上表中的实验数据，可得：利用斜面可以 （省力/省距离/省功）；斜面越陡，机械效率越 （大/小）。 答案： 刻度尺 匀速直线 省力 大 规范解答：（1）[1]由题意可知，木块的重力和斜面的拉力，都可以用弹簧测力计来测量，还有需要知道斜面的高度、木块沿斜面移动的距离，这时需要刻度尺来测量；所以，除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是刻度尺。 （2）[2]为了保证弹簧测力计的示数稳定，需要让木块做匀速直线运动。 （3）[3]从表中的实验数据可看到，木块沿斜面移动的距离都为0.5m，都大于斜面高度0.2m、0.25m、0.3m，所以利用斜面不可以省距离；三次实验，总功分别为1.65J、1.9J、2.1J，都大于三次实验的有用功1J、1.25J、1.5J，所以利用斜面不可以省功；三次实验，沿斜面拉力分别为3.3N、3.8N、4.2N，都小于三次实验的木块重力5N，所以利用斜面可以省力。 [4]从表中的实验数据可看到，斜面越陡，机械效率从60.6%，增大到65.8%，最后增大到71.4%，机械效率是越来越大的。 【变式5-4】（2012·江苏徐州·中考模拟）骑自行车上坡的人常走“S”型路线，这样（　　） A．可以省力、省功 B．不能省力、省功 C．不能省力，但可以省功 D．能省力，但不能省功 答案：D 规范解答：根据功的原理可以知道，任何机械都不能省功。在做功一定的情况下，如果费距离就一定能够省力，所以骑自行车上坡的人常走“S”型路线可以省力。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$