2025年中考物理有关简单机械方面的解题练习——机械效率的计算

机械效率的计算 一．选择题（共12小题） 1．（2023•市南区一模）起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，它的电动机所做的功是3.3×104J，则起重机的机械效率是 （　　） A．45% B．55% C．0.45kW D．55W 2．（2022•崂山区校级二模）如图所示，汽车通过滑轮组将矿井内重为9100N的物体M匀速提升了4m，汽车的拉力F为6500N。在此过程中，滑轮组的机械效率为（　　） A．17.5% B．35% C．70% D．条件不足，无法计算 3．（2022•秀英区校级模拟）如图所示，建筑工人用动滑轮把重为600N的物体匀速提升3m，人所用的拉力F为400N，则利用动滑轮提升重物时的机械效率是（　　） A．100% B．75% C．67% D．33% 4．（2022•内江）在如图所示的滑轮组中，每个滑轮重20N，在绳子自由端用100N的拉力把货物匀速提高1m，不计摩擦和绳重，则货物的重力和滑轮组的机械效率分别是（　　） A．20N 80% B．20N 90% C．180N 90% D．180N 80% 5．（2024•乌鲁木齐三模）如图所示装置是实验室用轻绳绕成的滑轮组（不计绳重和摩擦）。悬挂的重物G＝5.4N，当重物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为F1＝2.0N；当重物匀速上升时，摩擦导致的额外功始终占总功的10%。重物上升过程中滑轮组的机械效率为（　　） A．80% B．81% C．88.9% D．90% 6．（2024•昌吉州一模）在学校体育馆建设的施工现场能看到各种起重机，某台起重机上的滑轮组简化为如图所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N，不计绳重和摩擦，则滑轮组机械效率（　　） A．45% B．60% C．75% D．90% 7．（2024•剑阁县二模）如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，质量为50kg的小明将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上升的速度随时间变化关系如图丙所示。系A的绳子足够牢固，绕过滑轮的绳子能承受的最大拉力为60N（忽略绳重及摩擦）。下列结论中正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．1～2s内拉力F的功率为2W C．此装置匀速提升重物的最大机械效率约为83.3% D．用此装置匀速提升55N的货物时，小明对地面压力为470N 8．（2024•天山区一模）建筑工地上，工人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，滑轮组的机械效率为60%。再少吊起一块水泥板时，滑轮组的机械效率为50%。若要使滑轮组的机械效率达到75%，则需要同时吊起的水泥板的块数为（　　） A．5块 B．6块 C．7块 D．8块 9．（2022•达州模拟）用两只定滑轮和两只动滑轮组成的滑轮组（不考虑绳重和摩擦）提升400N的货物，此时滑轮组的机械效率为80%。若用该滑轮组提升700N的货物，则滑轮组的机械效率为（　　） A．80% B．82.5% C．85% D．87.5% 10．（2022•德宏州模拟）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示．不计摩擦，下列分析正确的是（　　） A．动滑轮的重力为10 N B．动滑轮组的机械效率可以达到100% C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为7.5 J 11．（2023•天山区一模）如图所示，OA为质量分布均匀的金属杆，O端通过铰链固定在墙上，A端可以绕O点无摩擦的转动，C点为金属杆OA的中点，D点为CA段的中点，将一重物悬挂于C点，在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动一小段距离，该过程中，机械效率为80%；若将重物悬挂于D点，仍然在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动同样的距离，则金属杆的机械效率约（　　） A．75% B．80% C．85.7% D．88.2% 12．（2023•阿克苏地区三模）用4个相同的滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升A、B两个物体时，拉力F相等。不计绳重和摩擦，若滑轮组甲的机械效率为80%，则滑轮组乙的机械效率为（　　） A．75% B．70% C．60% D．50% 二．填空题（共20小题） 13．（2022•凉山州）工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为 　 　J，该滑轮组的机械效率为 　 　。 14．（2022•济宁）某建筑工人用大小为400N的拉力，通过滑轮匀速提升重为360N的货物（如图所示），此滑轮是 　 　滑轮，机械效率η＝　 　。 15．（2022•齐齐哈尔）工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送沙子，在30s内将45kg的沙子匀速向上竖直拉升了6m，绳子自由端的拉力是300N。这个过程中拉力做的功是 　 　J，此次运送沙子，滑轮组的机械效率是 　 　。 16．（2022•贵港）如图所示，用动滑轮提起重物。若重物为900N，工人用F＝500N的拉力将重物沿竖直方向匀速提升了4m，则拉力所做的功为 　 　J，此动滑轮机械效率为 　 　。 17．（2022•巴中）用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦）把重350N的货物竖直匀速提高10m，用时40s，所用拉力为200N，此时滑轮组的机械效率为 　 　，拉力的功率为 　 　W。若用此滑轮组竖直匀速提升重450N的货物则滑轮组的机械效率为 　 　。 18．（2023•连云港）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做匀速直线运动，地面对箱子的支持力大小为 　 　N，箱子受到的阻力大小为 　 　N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子，拉力F＝250N，滑轮组的机械效率为 　 　。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中，拉力的功率为 　 　W。 19．（2023•吉林）如图所示，物体的重力是1600N，图中拉力F是1000N，物体在10s内上升了5m，物体的运动速度是 　 　m/s，该滑轮组的机械效率是 　 　。 20．（2022•福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 　 　；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为 　 　N。 21．（2024•南充）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，将重450N的货物匀速吊起2m高。每只滑轮重为50N，绳自由端的拉力的大小分别为F1和F2，若不计绳重和摩擦，F1　 　F2（选填“大于”“等于”“小于”），甲滑轮组的机械效率为 　 　。 22．（2023•泰安）如图所示的滑轮组在10s内将200N的重物匀速提升3m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，拉力F的功率为 　 　W。 23．（2023•齐齐哈尔）用如图所示的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物5s内匀速提升1m，作用在绳端上的拉力为200N。不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为 　 　N，该滑轮组的机械效率为 　 　。 24．（2023•重庆）如图所示，是小智同学在劳动实践基地体验的场景。他用160N的拉力将重240N的重物匀速提升2m，用时10s，此过程中重物上升的速度为 　 　m/s，滑轮组的机械效率为 　 　。 25．（2023•青海）某兴趣小组为“探究同一滑轮组的机械效率与什么因素有关”，设计了如图所示的实验装置，其中动滑轮的重力为20N，实验数据如表（不考虑绳重和摩擦）： 实验次数 拉力F/N 物体的重力G/N 机械效率η 1 40 60 75% 2 60 100 83.3% 3 80 140 87.5% 4 100 180 根据表中记录的实验数据计算第4次实验中滑轮组的机械效率是 　 　%，同一滑轮组的机械效率与 　 　有关。 26．（2022•重庆）在一次实验探究活动中，小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小林做的有用功为 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　%。（取g＝10N/kg） 27．（2022•营口）如图所示，用12.5N的拉力F，10s内把重为20N的木箱匀速提升30cm（不计绳重及摩擦），则绳子自由端移动的速度是 　 　m/s，动滑轮重是 　 　N，该滑轮组的机械效率是 　 　。 28．（2022•自贡）如图所示，用滑轮组将重力为540N的重物匀速提升2m，所用拉力F为200N，则滑轮组的机械效率为 　 　，如果要提高滑轮组的机械效率，你的做法是 　 　。（答出一条即可） 29．（2022•重庆）如图所示，是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳，可匀速提升重为360N的货物A。则动滑轮重为 　 　N，这时滑轮组的机械效率为 　 　%。（忽略一切摩擦力）（g＝10N/kg） 30．（2022•十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 　 　；斜面的机械效率为 　 　。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 　 　的方法可以提高斜面的机械效率。 31．（2022•安徽）用图示的滑轮组将重为3.6N的物体竖直向上匀速提升0.5m，拉力F的大小为1.5N，则该滑轮组的机械效率为 　 　。 32．（2024•陕西）工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 　 　滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 　 　N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 　 　。 三．实验探究题（共3小题） 33．（2023•湘潭）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表： 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 （1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 　 　运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 　 　m/s。 （2）第4次实验时所做的有用功为 　 　J，滑轮组的机械效率是 　 　%。 （3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 　 　（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 　 　（选填“有关”或“无关”）。 （4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 　 　。 A．换用更轻的动滑轮 B．加快提升物体的速度 34．（2023•枣庄）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9% 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.6 88.9% （1）实验时应沿竖直方向 　 　缓慢向上拉动弹簧测力计； （2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 　 　的装置完成的，它的机械效率η＝　 　； （3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是 　 　（选填“正确”或“错误”）的； （4）通过比较 　 　（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； （5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 　 　。 35．（2022•呼和浩特）在学习机械效率概念后，小娟和小玉同学探讨：在不计绳重和摩擦，同一滑轮组匀速提升不同货物，提升相同高度，动滑轮重力不变，额外功不变的条件下，机械效率是否变化的问题。小娟认为：“物重增加，有用功增加，总功也增加，所以机械效率可能变也可能不变”；小玉认为：“物重增加，有用功增加，总功也增加，那么额外功在总功中所占比例减小，则机械效率一定增加。”俩人争执不下，决定实验验证。下表是他们利用一个滑轮组实验时，收集到的有关数据： 动滑轮重 G动/N 物重 G/N 物体上升距离 h/m 拉力 F/N 拉力作用点移动距离 s/m 滑轮组机械效率 η 1 0.5 1 0.1 0.5 0.3 66.7% 2 0.5 2.5 0.1 1.0 0.3 81.5% 3 0.5 4 0.1 1.5 0.3 （1）请分析表中数据，在图中画出此实验中滑轮组绕绳方法； （2）表中第3次实验时，滑轮组的机械效率为 　 　； （3）实验验证，　 　（选填“小娟”或“小玉”）的说法是正确的。 四．计算题（共2小题） 36．（2024•苏州）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求： （1）克服钢板重力做的功W有用； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 37．（2023•安徽）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。 （1）做的有用功； （2）该装置的机械效率。 机械效率的计算 参考答案与试题解析 一．选择题（共12小题） 1．（2023•市南区一模）起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，它的电动机所做的功是3.3×104J，则起重机的机械效率是 （　　） A．45% B．55% C．0.45kW D．55W 【分析】先算出有用功，再根据效率公式进行计算。 【解答】解：（1）起重机做的有用功： W有＝Gh＝mgh＝0.5×103kg×10N/kg×3m＝1.5×104J； （2）起重机的机械效率是： η＝＝≈45%。 故选：A。 【点评】本题考查了机械效率，属于基础题。 2．（2022•崂山区校级二模）如图所示，汽车通过滑轮组将矿井内重为9100N的物体M匀速提升了4m，汽车的拉力F为6500N。在此过程中，滑轮组的机械效率为（　　） A．17.5% B．35% C．70% D．条件不足，无法计算 【分析】由图知，通过动滑轮绳子的段数n，由η＝＝＝计算滑轮组的机械效率。 【解答】解：由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2， 滑轮组的机械效率： η＝＝＝＝＝70%。 故选：C。 【点评】本题考查滑轮组机械效率的计算，属于一道基础题。 3．（2022•秀英区校级模拟）如图所示，建筑工人用动滑轮把重为600N的物体匀速提升3m，人所用的拉力F为400N，则利用动滑轮提升重物时的机械效率是（　　） A．100% B．75% C．67% D．33% 【分析】单独使用一个动滑轮时，绳端移动距离是物体移动距离的两倍，即物体提升3m，绳端须拉动6m。 使用滑轮，拉动重物所做的功为有用功，即W有用＝Gh；而人用的拉力所做的功为总功，即W总＝Fs。 而机械效率可以用公式来计算。 【解答】解：用一个动滑轮拉重物，物体提升3m，绳端须拉动6m。 。 故选：B。 【点评】本题是最简单的动滑轮机械效率计算。题目告知物重、拉力大小、物体提升高度，先由物体提升高度求出绳端移动距离，即可分别求出有用功、总功，算出机械效率。 4．（2022•内江）在如图所示的滑轮组中，每个滑轮重20N，在绳子自由端用100N的拉力把货物匀速提高1m，不计摩擦和绳重，则货物的重力和滑轮组的机械效率分别是（　　） A．20N 80% B．20N 90% C．180N 90% D．180N 80% 【分析】不计绳重及摩擦，F＝（G+G动），可解得G；然后根据机械效率η＝×100%＝＝解得机械效率； 【解答】解：不计绳重及摩擦，F＝（G+G动），100N＝（G+20），解得G＝180N； 机械效率η＝×100%＝＝＝＝90%； 故选：C。 【点评】本题考查了滑轮组的拉力公式和机械效率计算，属于中档题。 5．（2024•乌鲁木齐三模）如图所示装置是实验室用轻绳绕成的滑轮组（不计绳重和摩擦）。悬挂的重物G＝5.4N，当重物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为F1＝2.0N；当重物匀速上升时，摩擦导致的额外功始终占总功的10%。重物上升过程中滑轮组的机械效率为（　　） A．80% B．81% C．88.9% D．90% 【分析】根据力的平衡关系求出动滑轮重；设重物上升过程中滑轮组的做的总功为W总，重物上升的高度为h，则克服摩擦做的额外功为W额1＝10%W总，克服动滑轮重做的额外功为W额2＝G动h，滑轮组的做的有用功为W有＝Gh，根据W总＝W有+W额1+W额2求出总功，利用η＝求出重物上升过程中滑轮组的机械效率。 【解答】解：悬挂的重物G＝5.4N，当重物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为F1＝2.0N，此时动滑轮受到三根绳子的拉力、动滑轮重和物重的作用，处于平衡状态，不计绳重，根据力的平衡关系可知， 3F1＝G动+G，即3×2.0N＝G动+5.4N， 解得：G动＝0.6N； 设重物上升过程中滑轮组的做的总功为W总，重物上升的高度为h， 克服摩擦做的额外功为W额1＝10%W总，克服动滑轮重做的额外功为W额2＝G动h，滑轮组的做的有用功为W有＝Gh， 根据W总＝W有+W额1+W额2可知，W总＝Gh+10%W总+G动h， 解得：W总＝（Gh+G动h）， 则重物上升过程中滑轮组的机械效率为： η＝＝＝＝×100%＝81%，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【点评】本题考查了力的平衡关系、有用功、额外功、总功和机械效率的计算，知道W总＝W有+W额1+W额2是关键。 6．（2024•昌吉州一模）在学校体育馆建设的施工现场能看到各种起重机，某台起重机上的滑轮组简化为如图所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N，不计绳重和摩擦，则滑轮组机械效率（　　） A．45% B．60% C．75% D．90% 【分析】（1）根据物重和拉力大小判断绳子股数； （2）根据η＝＝＝＝求出该滑轮组的机械效率。 【解答】解：物体重力为G＝mg＝27kg×10N/kg＝270N，所用的拉力为100N，说明承担物体重力的绳子股数至少是3股，而虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组，因此绳子股数是3股； 该滑轮组的机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝90%，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了滑轮组机械效率公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。 7．（2024•剑阁县二模）如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，质量为50kg的小明将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上升的速度随时间变化关系如图丙所示。系A的绳子足够牢固，绕过滑轮的绳子能承受的最大拉力为60N（忽略绳重及摩擦）。下列结论中正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．1～2s内拉力F的功率为2W C．此装置匀速提升重物的最大机械效率约为83.3% D．用此装置匀速提升55N的货物时，小明对地面压力为470N 【分析】（1）由图丙可知，在1～2sA被匀速提升，由图乙可知1～2s拉力F大小；由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F＝（GA+G动），据此求动滑轮重力； （2）由图丙可知1～2s内，拉力端移动速度等于A上升速度的2倍，利用P＝＝＝Fv求1～2s内拉力F的功率； （3）忽略绳重及摩擦，由C处绳子的最大拉力求出B处绳子的拉力，此装置最多能匀速运载物体的重力等于B处的拉力减去A的重力； 此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，根据η＝＝＝计算此装置提升重物的最大机械效率； （4）先计算提升55N货物时，绳端人的拉力，再由F压＝G小明﹣F拉计算对地面压力。 【解答】解： A、由图丙可知，在1～2s内A被匀速提升，由图乙可知此时拉力F＝10N， 由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F＝（GA+G动），则动滑轮重力： G动＝2F﹣GA＝2×10N﹣15N＝5N，故A错误； B、由图丙可知，1～2s内A上升的速度vA＝0.2m/s，拉力端移动速度v＝2vA＝2×2m/s＝0.4m/s， 1～2s内拉力F的功率：P＝＝＝Fv＝10N×0.4m/s＝4W，故B错误； C、忽略绳重及摩擦，绕过滑轮的绳子能承受的最大拉力为60N， C处绳子拉力：FC＝（FB+G动）＝×（FB+5N）， B处绳子的最大拉力：FB最大＝2FC最大﹣G动＝2×60N﹣5N＝115N， 此装置最多能匀速运载货物的重力：G最大＝FB最大﹣GA＝115N﹣15N＝100N， 此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，则此装置提升重物的最大机械效率： η最大＝＝＝＝≈83.3%，故C正确； D、提升55N货物时，绳端人的拉力： F拉＝（G货+GA+G动）＝×（55N+15N+5N）＝37.5N， 小明对地面压力： F压＝G小明﹣F拉＝m小明g﹣F拉＝50kg×10N/kg﹣37.5N＝462.5N，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力、功率、机械效率的计算，要注意：提升重物的重力最大时，滑轮组的机械效率最大。 8．（2024•天山区一模）建筑工地上，工人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，滑轮组的机械效率为60%。再少吊起一块水泥板时，滑轮组的机械效率为50%。若要使滑轮组的机械效率达到75%，则需要同时吊起的水泥板的块数为（　　） A．5块 B．6块 C．7块 D．8块 【分析】不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，设出每块干水泥板的重力，当同时吊起n块干块水泥板时滑轮组的效率为60%，再少吊起一块水泥板时滑轮组的效率为50%，根据效率公式得出等式即可求出滑轮组的重力和每块干水泥板的重力关系，若要使滑轮组的机械效率达到75%，根据效率公式得出不等式即可求出答案。 【解答】解：不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率： η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%， 设每块干水泥板的重力为G，同时吊起n块干块水泥板时，滑轮组的效率为60%， 则有η1＝×100%＝60%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， 再少吊起一块水泥板时，滑轮组的效率为50%， 则有η2＝×100%＝50%﹣﹣②， 由①②可得：G动＝（5﹣n）G， 若要使滑轮组的机械效率达到75%，则有η3＝×100%＝×100%＝×100%＝75%，即n'＝15﹣3n， 当n＝3时，解得：n′＝6； 故选：B。 【点评】本题考查了滑轮组机械效率公式的灵活应用，利用好η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%是关键。 9．（2022•达州模拟）用两只定滑轮和两只动滑轮组成的滑轮组（不考虑绳重和摩擦）提升400N的货物，此时滑轮组的机械效率为80%。若用该滑轮组提升700N的货物，则滑轮组的机械效率为（　　） A．80% B．82.5% C．85% D．87.5% 【分析】利用不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝求动滑轮的重力，再利用该公式求出提升700N的货物时滑轮组的机械效率。 【解答】解：由不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝可知，动滑轮的重力：G动＝＝×400N＝100N， 则用该滑轮组提升700N的货物时，滑轮组的机械效率：η'＝＝×100%＝87.5%，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝的灵活运用，难度不大。 10．（2022•德宏州模拟）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示．不计摩擦，下列分析正确的是（　　） A．动滑轮的重力为10 N B．动滑轮组的机械效率可以达到100% C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为7.5 J 【分析】（1）由图乙可知，提升物重G＝15N时，滑轮组的机械效率η＝50%，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，据此求动滑轮重力； （2）使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%； （3）滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大； （4）不计绳重和摩擦，滑轮组提升动滑轮做的功为额外功。 【解答】解：A、由图乙可知，提升物重G＝15N时，滑轮组的机械效率η＝50%， 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝50%， 解得动滑轮重力：G动＝15N，故A错误； B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误； C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误； D、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额＝G动h＝15N×0.5m＝7.5J，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、额外功和机械效率的计算，利用好不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝是解题的关键。 11．（2023•天山区一模）如图所示，OA为质量分布均匀的金属杆，O端通过铰链固定在墙上，A端可以绕O点无摩擦的转动，C点为金属杆OA的中点，D点为CA段的中点，将一重物悬挂于C点，在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动一小段距离，该过程中，机械效率为80%；若将重物悬挂于D点，仍然在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动同样的距离，则金属杆的机械效率约（　　） A．75% B．80% C．85.7% D．88.2% 【分析】利用杠杆提升物体时，对物体做功为有用功，对杠杆做功为额外功，两者之和为总功； 根据将一重物悬挂于C点时的机械效率得出物体重力与杠杆自重的关系，根据力臂关系计算物体和杠杆上升的高度关系，从而得出将重物悬挂于D点的机械效率。 【解答】解：OA为质量分布均匀的金属杆，重心在中点C，将一重物悬挂于C点时，假设物体上升h，则杠杆重心上升高度为h， W有用＝Gh；W额外＝G0h；W总＝W有用+W额外＝G0h+Gh； 根据机械效率η＝×100%＝＝80%； 解得G0＝G； 当将重物悬挂于D点时，物体上升h，根据数学关系知，重心C上升的高度为， 此时机械效率η＝×100%＝＝≈85.7%；故C正确，ABD错误。 故选：C。 【点评】本题考查杠杆机械效率的计算，有一定的难度。 12．（2023•阿克苏地区三模）用4个相同的滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升A、B两个物体时，拉力F相等。不计绳重和摩擦，若滑轮组甲的机械效率为80%，则滑轮组乙的机械效率为（　　） A．75% B．70% C．60% D．50% 【分析】根据甲图中滑轮组的机械效率η甲＝＝＝＝＝80%，导出物体A的重力和F的关系，不计绳重和摩擦，根据滑轮组的特点绳端拉力F＝×（G+G动），导出动滑轮的重力和F的关系，导出物体B的重力和F的关系，根据η＝计算乙的机械效率。 【解答】解：甲图中，n甲＝3，滑轮组的机械效率为η甲＝＝＝＝＝80%，则物体A的重力GA＝2.4F， 不计绳重和摩擦，图甲中绳端拉力F＝×（GA+G动），则动滑轮的重力G动＝3F﹣GA＝3F﹣2.4F＝0.6F， 乙图中，n乙＝2，绳端拉力F＝×（GB+G动），则GB＝2F﹣G动＝2F﹣0.6F＝1.4F， 乙图中滑轮组的机械效率为η乙＝＝＝＝＝＝70%，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算，要求学生能够灵活运用公式进行计算，能够导出物体B和F的关系，是解答本题的关键。 二．填空题（共20小题） 13．（2022•凉山州）工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为 　100　J，该滑轮组的机械效率为 　80%　。 【分析】（1）不考虑绳重和摩擦，利用W＝G动h求额外功； （2）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。 【解答】解：不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功：W额＝G动h＝100N×1m＝100J， 所做的有用功W有用＝G物h＝400N×1m＝400J， W总＝W额+W有用＝100J+400J＝500J， 滑轮组的机械效率： η＝＝×100%＝80%。 故答案为：100；80%。 【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，灵活的应用公式是关键。 14．（2022•济宁）某建筑工人用大小为400N的拉力，通过滑轮匀速提升重为360N的货物（如图所示），此滑轮是 　定　滑轮，机械效率η＝　90%　。 【分析】根据滑轮的工作特点分析其属于哪一类滑轮；根据η＝＝求出机械效率。 【解答】解：由图可知，滑轮的轴固定不动，为定滑轮；使用定滑轮不省距离、也不费距离，则h＝s； 机械效率为：η＝＝＝＝90%。 故答案为：定；90%。 【点评】本题考查了滑轮的识别、机械效率的计算，难度不大。 15．（2022•齐齐哈尔）工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送沙子，在30s内将45kg的沙子匀速向上竖直拉升了6m，绳子自由端的拉力是300N。这个过程中拉力做的功是 　3600　J，此次运送沙子，滑轮组的机械效率是 　75%　。 【分析】由图知，承担重物绳子的段数n＝2，绳端移动距离s＝nh，由W总＝Fs计算拉力所做的总功；由W有＝Gh计算有用功，从而计算出机械效率。 【解答】解： 由图知，承担重物绳子的段数n＝2， 绳端移动距离s＝nh＝2×6m＝12m， 拉力所做的功（总功）： W总＝Fs＝300N×12m＝3600J， 对砂子做的有用功： W有＝Gh＝mgh＝45kg×10N/kg×6m＝2700J， 滑轮组的机械效率： η＝＝＝75%。 故答案为：3600；75%。 【点评】本题考查了滑轮组特点、有用功、总功和滑轮组机械效率的计算，难度不大。 16．（2022•贵港）如图所示，用动滑轮提起重物。若重物为900N，工人用F＝500N的拉力将重物沿竖直方向匀速提升了4m，则拉力所做的功为 　4000　J，此动滑轮机械效率为 　90%　。 【分析】（1）动滑轮绳子的有效股数为2，根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，利用W＝Fs求出拉力所做的功 （2）根据W＝Gh求出拉力做的有用功，利用η＝×100%求出此动滑轮机械效率。 【解答】解：（1）动滑轮绳子的有效股数n＝2， 则绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×4m＝8m， 拉力所做的功：W总＝Fs＝500N×8m＝4000J； （2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝900N×4m＝3600J， 此动滑轮机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。 故答案为：4000；90%。 【点评】本题考查了做功公式和滑轮组机械效率公式的应用，是一道较为简单的应用题。 17．（2022•巴中）用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦）把重350N的货物竖直匀速提高10m，用时40s，所用拉力为200N，此时滑轮组的机械效率为 　87.5%　，拉力的功率为 　100　W。若用此滑轮组竖直匀速提升重450N的货物则滑轮组的机械效率为 　90%　。 【分析】（1）已知物重和物体上升的高度，利用W有用＝Gh计算有用功；由图知，承担物重的绳子有2股，所以绳端移动的距离s＝2h，已知拉力，可以用W总＝Fs计算总功；利用效率公式求滑轮组的机械效率； （2）用W＝Fs计算总功，知道做功时间，利用P＝求工人做功的功率。 （3）承担物重的绳子有2股，不计绳重及摩擦，根据公式F＝（G+G动）求出动滑轮重，然后利用η＝×100%＝结合另一物体的重力和动滑轮重，利用计算机械效率； 【解答】解：（1）对货物做的有用功：W有用＝Gh＝350N×10m＝3500J； 由图知，n＝2，则s＝2h＝2×10m＝20m， 拉力做的功为：W总＝Fs＝200N×20m＝4000J， 滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝87.5%； （2）拉力的功率：P＝＝＝100W； （3）承担物重的绳子有2股，不计绳重及摩擦，根据公式F＝（G+G动）得G动＝nF﹣G＝2×200N﹣350N＝50N； 当提升重450N的货物时，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。 故答案为：87.5%；100；90%。 【点评】本题考查功率和机械效率计算，要把握滑轮组更换物体后只有动滑轮重力不变，而拉力、机械效率都会改变。 18．（2023•连云港）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做匀速直线运动，地面对箱子的支持力大小为 　450　N，箱子受到的阻力大小为 　20　N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子，拉力F＝250N，滑轮组的机械效率为 　90%　。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中，拉力的功率为 　50　W。 【分析】（1）匀速直线运动的物体受到平衡力作用，根据平衡力条件求出地面对箱子的支持力大小和箱子受到的阻力大小； （2）由图可知滑轮组绳子的有效股数n＝2，令箱子被提升的高度为h，则拉力端移动距离s＝2h；利用W总＝Fs求拉力做的功（总功），利用W有＝Gh求克服重力做的有用功，滑轮组的机械效率η＝。 再利用P＝可求拉力做功功率。 【解答】解：箱子在大小为20N的水平推力作用下，沿水平路面做匀速直线运动，箱子在水平方向上受到推力和阻力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以箱子受到的阻力大小等于推力大小即为20N； 箱子在竖直方向上受到重力和地面对箱子的支持力作用，这两个力是平衡力，大小相等，所以地面对箱子的支持力大小等于重力大小即为450N； 由图可知滑轮组绳子的有效股数n＝2，令箱子被提升的高度为h，则拉力端移动距离s＝2h，拉力端移动的速度等于箱子上升速度的2倍， 滑轮组的机械效率η＝＝。 根据P＝可求拉力做功功率P＝Fv＝250N×2×0.1m/s＝50W。 故答案为：450；20；90%；50。 【点评】本题考查了二力平衡条件的运用、滑轮组的机械效率的计算以及功率的计算，难度一般。 19．（2023•吉林）如图所示，物体的重力是1600N，图中拉力F是1000N，物体在10s内上升了5m，物体的运动速度是 　0.5　m/s，该滑轮组的机械效率是 　80%　。 【分析】（1）根据v＝求出物体的运动速度； （2）由图可知n＝2，利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。 【解答】解：（1）物体的运动速度：v＝＝＝0.5m/s； （2）由图可知n＝2，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝80%。 故答案为：0.5；80%。 【点评】本题考查速度公式和使用滑轮组时机械效率的计算，难度不大。 20．（2022•福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 　改变力的方向　；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为 　1600　N。 【分析】滑轮B为定滑轮，定滑轮的作用为改变力的方向； 从图中可知n＝2，根据η＝＝＝＝得出汽车受到的摩擦力。 【解答】解：滑轮B为定滑轮，作用为改变力的方向； 从图中可知n＝2，根据η＝＝＝＝＝＝80%，故汽车受到的摩擦力f＝1600N。 故答案为：改变力的方向；1600。 【点评】本题考查定滑轮的作用和机械效率的有关计算，综合性强，难度适中。 21．（2024•南充）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，将重450N的货物匀速吊起2m高。每只滑轮重为50N，绳自由端的拉力的大小分别为F1和F2，若不计绳重和摩擦，F1　大于　F2（选填“大于”“等于”“小于”），甲滑轮组的机械效率为 　90%　。 【分析】（1）由甲乙两图可知承担重物绳子的段数，再由条件不计绳重和魔法，可得到两个滑轮组所用的拉力，最后比较得出结论； （2）利用滑轮组机械效率的计算公式求出甲的机械效率。 【解答】解：（1）由图甲可知，甲滑轮组承担重物绳子的段数n＝2，若不计绳重和摩擦，根据F＝可得：F1＝（G物+G动）＝×（450N+50N）＝250N，由图乙可知，n＝3，所以F2的大小为： F2＝（G物+G动）＝（450N+50N）＝N，所以F1＞F2； （2）由题意知，物体上升的高度h＝2m，不计绳重和摩擦，图甲滑轮组的机械效率η＝＝×100%＝×100%＝×100%＝90% 故答案为：大于；90% 【点评】本题考查了绕绳方式不同的滑轮组拉力的比较及如何计算滑轮组的机械效率。 22．（2023•泰安）如图所示的滑轮组在10s内将200N的重物匀速提升3m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，拉力F的功率为 　75　W。 【分析】利用W有＝Gh求有用功，利用η＝×100%求拉力做的总功，根据P＝求拉力F做功的功率。 【解答】解：拉力做的有用功：W有＝Gh＝200N×3m＝600J， 由η＝×100%可知，拉力F做的总功：W总＝＝＝750J， 拉力F做功的功率：P＝＝＝75W。 故答案为：75。 【点评】本题考查使用滑轮组时功、功率和机械效率的计算，难度不大。 23．（2023•齐齐哈尔）用如图所示的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物5s内匀速提升1m，作用在绳端上的拉力为200N。不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为 　40　N，该滑轮组的机械效率为 　90%　。 【分析】（1）根据G＝mg求重物的重力，由图可知n＝2，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力； （2）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。 【解答】解：（1）重物的重力：G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N， 由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×200N﹣360N＝40N； （2）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝90%。 故答案为：40；90%。 【点评】本题考查重力公式、使用滑轮组时绳子自由端拉力公式和机械效率公式的应用，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。 24．（2023•重庆）如图所示，是小智同学在劳动实践基地体验的场景。他用160N的拉力将重240N的重物匀速提升2m，用时10s，此过程中重物上升的速度为 　0.2　m/s，滑轮组的机械效率为 　75%　。 【分析】利用v＝求物体上升的速度；根据s＝nh计算绳子自由端移动的距离，知道拉力大小和拉力端移动的距离，利用W总＝Fs求总功，知道物重G和升高的高度h，利用W有用＝Gh求有用功，再根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率。 【解答】解：（1）物体上升的速度：v＝＝＝0.2m/s； 由图可知，滑轮组由2段绳子承担重物，n＝2，则绳子自由端移动的距离： s＝2h＝2×2m＝4m； 拉力做的功为： W总＝Fs＝160N×4m＝640J； 有用功为： W有用＝Gh＝240N×2m＝480J； 滑轮组的机械效率为： η＝×100%＝×100%＝75%。 故答案为：0.2；75%。 【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算，由图得出n＝2（直接从动滑轮上引出的绳子股数），计算出s＝2h是本题的关键。 25．（2023•青海）某兴趣小组为“探究同一滑轮组的机械效率与什么因素有关”，设计了如图所示的实验装置，其中动滑轮的重力为20N，实验数据如表（不考虑绳重和摩擦）： 实验次数 拉力F/N 物体的重力G/N 机械效率η 1 40 60 75% 2 60 100 83.3% 3 80 140 87.5% 4 100 180 根据表中记录的实验数据计算第4次实验中滑轮组的机械效率是 　90　%，同一滑轮组的机械效率与 　物重　有关。 【分析】（1）根据实验数据可知有用功和总功，根据η＝×100%求出对应的机械效率； （2）根据表中的数据分析，注意控制变量。 【解答】解：（1）由图可知有两段绳子承担物重和滑轮重，故s＝2h，F拉＝100N，则滑轮组的机械效率：η＝＝×100%＝×100%＝90%； （2）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组匀速提升不同重物，重物越重，机械效率越高。 故答案为：90；物重。 【点评】本题考查滑轮组的机械效率以及影响机械效率的因素，难度不大。 26．（2022•重庆）在一次实验探究活动中，小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小林做的有用功为 　0.54　J，滑轮组的机械效率为 　75　%。（取g＝10N/kg） 【分析】由图可知，n＝3，由W有＝Gh算出有用功，W总＝Fs＝Fnh算出总功，η＝×100%算出机械效率。 【解答】解：小林做的有用功W有＝Gh＝2.7N×0.2m＝0.54J； 小林做的总功W总＝Fs＝1.2N×3×0.2m＝0.72J； 滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%。 故答案为：0.54；75。 【点评】本题为滑轮组机械效率的相关计算，关键要知道n＝3。 27．（2022•营口）如图所示，用12.5N的拉力F，10s内把重为20N的木箱匀速提升30cm（不计绳重及摩擦），则绳子自由端移动的速度是 　0.06　m/s，动滑轮重是 　5　N，该滑轮组的机械效率是 　80%　。 【分析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh，利用v＝求出绳子自由端移动的速度； （2）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力； （3）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。 【解答】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×30cm＝60cm＝0.6m， 绳子自由端移动的速度：v＝＝＝0.06m/s； （2）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×12.5N﹣20N＝5N； （3）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝80%。 故答案为：0.06；5；80%。 【点评】本题考查了使用滑轮组时速度、动滑轮的重力和机械效率的计算，利用好不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）是关键。 28．（2022•自贡）如图所示，用滑轮组将重力为540N的重物匀速提升2m，所用拉力F为200N，则滑轮组的机械效率为 　90%　，如果要提高滑轮组的机械效率，你的做法是 　在绳子能承受的拉力范围内，增大物重　。（答出一条即可） 【分析】（1）由图可知n＝3，利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率； （2）提高滑轮组机械效率的方法：一是减轻动滑轮和绳子的重力、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。据此分析。 【解答】解：（1）由图可知n＝3，则滑轮组的机械效率： η＝＝＝＝＝×100%＝90%； （2）提高滑轮组的机械效率可以减小动滑轮和绳子的重力；减小绳与轮以及轮和轴之间的摩擦；在绳子能承受的拉力范围内，增大物重。 故答案为：90%；在绳子能承受的拉力范围内，增大物重。 【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和提高滑轮组机械效率的方法，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。 29．（2022•重庆）如图所示，是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳，可匀速提升重为360N的货物A。则动滑轮重为 　40　N，这时滑轮组的机械效率为 　90　%。（忽略一切摩擦力）（g＝10N/kg） 【分析】由图可知，吊起动滑轮的绳子股数n＝2，忽略一切摩擦力，利用F＝的变形公式计算出动滑轮的重；利用η＝＝＝＝计算出滑轮组的机械效率。 【解答】解：由图可知，吊起动滑轮的绳子股数n＝2， 忽略一切摩擦力，由F＝可知，动滑轮的重：G动＝2F﹣G物＝2×200N﹣360N＝40N。 滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝90%。 故答案为：40；90。 【点评】本题考查滑轮组机械效率以及动滑轮重力的计算，知道正确判断吊起动滑轮的绳子股数是解题的关键。 30．（2022•十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 　下　；斜面的机械效率为 　80%　。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 　减小斜面粗糙程度　的方法可以提高斜面的机械效率。 【分析】（1）滑动摩擦力的方向与物体的运动方向相反或与物体的运动趋势相反； （2）由于斜面与水平地面夹角为30°，由数学知识知s＝2h， 根据效率公式η＝＝＝＝算出斜面的效率； （3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，根据控制变量法分析出提高斜面的机械效率的方法。 【解答】解： （1）快递员用力将货物沿斜面匀速推上车厢时，摩擦力与推力的方向相反，所以摩擦力的方向是沿斜面向下； （2）由于斜面与水平地面夹角为30°，由数学知识知s＝2h， 斜面的效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝80%； （3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，在不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用减小斜面粗糙程度的方法可以提高斜面的机械效率。 故答案为：下；80%；减小斜面粗糙程度。 【点评】本题考查了摩擦力的方向、机械效率的计算以及提高机械效率的方法等知识，明确斜面长度与斜面高度的关系是解题的关键。 31．（2022•安徽）用图示的滑轮组将重为3.6N的物体竖直向上匀速提升0.5m，拉力F的大小为1.5N，则该滑轮组的机械效率为 　80%　。 【分析】由图可知吊起动滑轮的绳子股数n，利用s＝nh计算出绳子自由端移动的距离；利用W有用＝Gh计算出拉力所做的有用功，利用W总＝Fs计算出拉力所做的总功，利用η＝计算出滑轮组的机械效率。 【解答】解：由图可知，吊起动滑轮的绳子股数n＝3， 绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×0.5m＝1.5m； 拉力所做的有用功的：W有用＝Gh＝3.6N×0.5m＝1.8J； 拉力所做的总功：W总＝Fs＝1.5N×1.5m＝2.25J； 滑轮组的机械效率：η＝＝＝80%。 故答案为：80%。 【点评】本题考查了使用滑轮组功的计算、机械效率的计算，搞清各力与距离之间的对应关系，熟练运用相关公式是解决此题的关键。 32．（2024•陕西）工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 　动　滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 　100　N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 　80%　。 【分析】（1）观察试题插图中的滑轮，随物体一块运动的滑轮是动滑轮； （2）先确定承担动滑轮绳子的股数，再根据F＝计算； （3）先根据F＝计算机械能够提升的最大物重，再根据每根钢条重确定实际提升的最大物重，最后根据η＝×100%＝×100%＝×100%计算。 【解答】解：（1）滑轮随物体一块运动的是动滑轮； （2）由图可知n＝2，F＝＝＝100N； （3）机械能提升的最大物重： 由F＝变形得，G物＝2F﹣G动﹣G篮＝2×520N﹣80N﹣120N＝820N 又因为每根钢条重100N，所以最大提升物重为800N，最大机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝80% 故答案为：（1）动；（2）100N；（3）80% 【点评】本题考查动滑轮的机械效率，易错点是第3空 三．实验探究题（共3小题） 33．（2023•湘潭）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表： 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 （1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 　匀速直线　运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 　0.05　m/s。 （2）第4次实验时所做的有用功为 　0.3　J，滑轮组的机械效率是 　80　%。 （3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 　大　（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 　无关　（选填“有关”或“无关”）。 （4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 　A　。 A．换用更轻的动滑轮 B．加快提升物体的速度 【分析】（1）在滑轮组的机械效率的实验中，弹簧测力计应拉着钩码做匀速直线运动；根据速度公式计算绳子自由端上升的速度。 （2）根据有用功和效率的公式进行计算。 （3）使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，机械效率越高；同样的滑轮组提升同样的重物，机械效率与速度无关。 （4）减轻动滑轮的重力可以提高机械效率。 【解答】解：（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为：。 （2）第4次实验时所做的有用功为：W有＝Gh＝6.0N×0.05m＝0.3J；W总＝Fs＝2.5N×0.15m＝0.375J；滑轮组的机械效率为：。 （3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高； 分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （4）A．换用更轻的动滑轮，所做的额外功越少，机械效率越高，故A符合题意； B．加快提升物体的速度。机械效率不变，故B不符合题意。 故选：A。 故答案为：（1）匀速直线；0.05；（2）0.3；80；（3）大；无关；（4）A。 【点评】本题主要考查的是测量滑轮组的机械效率；关键是知道影响滑轮组机械效率的因素。 34．（2023•枣庄）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9% 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.6 88.9% （1）实验时应沿竖直方向 　匀速　缓慢向上拉动弹簧测力计； （2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 　丙　的装置完成的，它的机械效率η＝　80%　； （3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是 　错误　（选填“正确”或“错误”）的； （4）通过比较 　1、2　（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； （5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 　越低　。 【分析】（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于绳子的拉力大小； （2）分析表中数据可得出第3次实验绳子的有效股数，据此回答； （3）根据表格中的数据，利用控制变量法分析猜想I是否正确； （4）研究滑轮组机械效率与物体重力关系时，需要控制滑轮组相同，提升物体的重力不同； （5）根据2、3两次实验数据，利用控制变量法得出结论。 【解答】解：（1）实验时，需要读出测力计的示数，所以需要匀速缓慢的拉动测力计，以方便读数。 （2）由表中数据可得，钩码移动的距离为0.1m时，绳子端移动的距离为0.4m，则绳子的股数为：n＝＝4，即动滑轮上有4股绳，所以丙图符合题意。 由表中数据可得，有用功为：W有＝G3h3＝4N×0.1m＝0.4J； 总功为：W总＝F3S3＝1.25N×0.4m＝0.5J； 机械效率为：η＝＝＝80%； （3）对比2、4的数据发现，其它条件不变，只改变物体提升的高度，机械效率是不变的，所以猜想Ⅰ是错误的。 （4）要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以表中1、2号实验符合条件。 （5）对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 故答案为：（1）匀速；（2）丙；80%；（3）错误；（4）1、2；（5）越低。 【点评】本题研究影响滑轮组机械效率因素，考查实验原理、注意事项及数据分析归纳结论的能力。 35．（2022•呼和浩特）在学习机械效率概念后，小娟和小玉同学探讨：在不计绳重和摩擦，同一滑轮组匀速提升不同货物，提升相同高度，动滑轮重力不变，额外功不变的条件下，机械效率是否变化的问题。小娟认为：“物重增加，有用功增加，总功也增加，所以机械效率可能变也可能不变”；小玉认为：“物重增加，有用功增加，总功也增加，那么额外功在总功中所占比例减小，则机械效率一定增加。”俩人争执不下，决定实验验证。下表是他们利用一个滑轮组实验时，收集到的有关数据： 动滑轮重 G动/N 物重 G/N 物体上升距离 h/m 拉力 F/N 拉力作用点移动距离 s/m 滑轮组机械效率 η 1 0.5 1 0.1 0.5 0.3 66.7% 2 0.5 2.5 0.1 1.0 0.3 81.5% 3 0.5 4 0.1 1.5 0.3 （1）请分析表中数据，在图中画出此实验中滑轮组绕绳方法； （2）表中第3次实验时，滑轮组的机械效率为 　88.9%　； （3）实验验证，　小玉　（选填“小娟”或“小玉”）的说法是正确的。 【分析】（1）根据s＝nh求出绳子的有效段数，连接滑轮组； （2）根据η＝可求滑轮组的机械效率； （3）通过计算判断正误。 【解答】解：（1）由表格数据可知，s＝3h，即绳子的有效段数为3，所以该滑轮组绕绳方法为：从动滑轮的上端挂钩向上绕过定滑轮，再由动滑轮的下方上行，如图： 。 （2）第3次实验时，该滑轮组的机械效率η＝＝≈88.9%。 （3）由表格数据可知：动滑轮的重力不变；通过计算表明：随着物重的增加，有用功增加，总功也增加，机械效率增大，故小玉的说法是正确的。 故答案为：（1）见解析；（2）88.9%；（3）小玉。 【点评】本题探究影响滑轮组机械效率的因素，考查机械效率的计算、滑轮组的连接、数据分析和控制变量法的运用。 四．计算题（共2小题） 36．（2024•苏州）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求： （1）克服钢板重力做的功W有用； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 【分析】（1）利用物重和提升高度乘积即可得到有用功；（2）利用有用功和机械效率反求总功，再根据移动距离算出拉力大小；（3）由于不计绳重和摩擦，那么额外功全部来自于动滑轮重，求出动滑轮重后，再根据满载时的物重算出此时机械效率即可。 【解答】解： （1）钢板重力为G钢板＝m钢板g＝3600kg×10N/kg＝3.6×104N； 提升钢板的有用功为W有用＝G钢板•h＝3.6×104N×10m＝3.6×105J。 （2）滑轮组共有4段绳子拉着动滑轮，故拉力移动距离为物体提升高度的4倍，即s＝40m； 拉力做的功为：； 拉力大小为：。 （3）； 动滑轮重为； 当载重最大时，质量为5t＝5000kg，G最大＝mg＝50000N； 则此时机械效率。 答：（1）克服钢板重力做的功W有用为3.6×105J；（2）钢丝绳的拉力F为1.125×104N；（3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。 【点评】此题为功和功率、机械效率的综合计算，结合滑轮组的绳子段数分析，易错点是拉力移动距离与物体提升高度不相等，保证计算不出错即可解决，属于正常难度的题。 37．（2023•安徽）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。 （1）做的有用功； （2）该装置的机械效率。 【分析】（1）根据W有＝Gh计算有用功； （2）根据W总＝Fs计算拉力做的总功，根据η＝计算斜面的机械效率。 【解答】解：（1）克服物体重力做的有用功： W有＝Gh＝6N×0.3m＝1.8J； （2）弹簧测力计的示数大小即为拉力大小，故拉力做的总功： W总＝Fs＝4N×0.6m＝2.4J， 该装置的机械效率： η＝＝75%。 答：（1）做的有用功是1.8J； （2）该装置的机械效率为75%。 【点评】本题考查在使用斜面时的有用功、总功和机械效率的计算，属于一道基础题。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$