2025年中考物理冲刺必刷专练：机械效率

中考冲刺必刷：机械效率专练 一、选择题 1．（2019·新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（　　） A．4：3 B．3：4 C．5：4 D．4：5 2．（2019·重庆）油电混合动力汽车逐渐走进普通家庭，混动汽车搭载了传统的内燃机，高效的电动机、发电机和蓄电池组。行驶过程中内燃机提供动力，同时可为蓄电池充电，也可以由蓄电池和电动机提供动力。下列说法正确的是（　　） A．油电混动汽车的工作效率可以达到 B．发电机的工作原理是利用电流能产生磁场 C．蓄电池组充电时实现了化学能转化为电能 D．电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用 3．（2022·天津）实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（　　） A．拉力F为4N B．有用功为5J C．绳子自由端移动距离为1.5m D．该滑轮组的机械效率为80% 4．（2022·抚顺）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为50% B．动滑轮重为100N C．绳子自由端拉力的功率为20W D．增大物重机械效率不变 5．（2021·云南）如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计，下列选项正确的是（　　） A．物块的边长为0.6m B．动滑轮重为300N C．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5% D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J 6．（2014·常州）如图所示，小明探究滑轮组的机械效率，动滑轮重1N，用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体，物体沿竖直方向上升0.2m．此过程中，额外功和机械效率分别是（　　） A．0.2J 83.3% B．0.2J 80% C．0.4J 80% D．0.4J 66.7% 7．（2022·菏泽）如图所示，在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则（　　） A．工人所用的拉力为200N B．动滑轮的重力为100N C．拉力的功率为150W D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变 8．（2023·重庆）在美丽乡村建设的工地上，如图所示，工人借助动滑轮用250N的拉力，将450N的重物匀速提升2m，用时10s。则（　　） A．重物上升的速度为0.4m/s B．动滑轮做的有用功为1000J C．工人的拉力的功率为90W D．动滑轮的机械效率为90% 9．（2023·兴安盟中考）如图所示，工人用滑轮组将重为的货物内匀速提升，拉力为。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是 A．绳子自由端移动的速度是 B．该滑轮组的机械效率为 C．拉力做功的功率是 D．该滑轮组的动滑轮重为 10．（2024·市中区）工人用如图所示装置把重为1000N的物体，从斜面底部匀速拉到2m高的平台上(斜面与水平地面的夹角为30°)，用时20s。工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列计算结果正确的是（　　） A．绳子对物体的拉力为780N B．绳子对物体做的功为 4000J C．工人做功的功率为100W D．整个装置的机械效率为72.5% 11．（2024九下·岳池模拟） 如图1所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，所做有用功相同，拉力分别为，此过程相关数据如图2所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．提升物体时两拉力的功率大小关系为 B．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2∶3 C．物体M、N的重力大小关系为 D．乙滑轮组的机械效率为40% 12．（2023·西安模拟）如图1所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓图。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如图2所示。水轮一小时可提升质量为2880kg的水升高3.5m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击水轮的功率为2487W B．水轮能连续转动是受到惯性的作用 C．水轮旋转一小时提升水的机械效率为70% D．若考虑木杆的自重，将B向左移动时，杠杆的机械效率不变 13．（2018八下·罗平期末）用功率恒为160W的拉力，使质量为5kg的物体以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速拉到坡顶，已知斜坡长60m，则下列说法错误的是（　　） A．物体从斜坡底端到达坡顶的时间是15s B．物体上坡时的牵引力是40N C．物体上坡时受到的摩擦力为15N D．斜面的机械效率是50% 14．（2023·张店模拟）如图所示，用F1的力直接将物体A匀速提升h，做功300J；若借助长5m的斜面用F2＝100N的力在3s内把A匀速提升到相同高度，下列说法正确的是（　　） A．借助斜面做的有用功为500J B．物体克服斜面摩擦力做的额外功是300J C．物体A受到斜面的摩擦力是100N D．斜面的机械效率是60% 15．（2023·岱岳模拟）小明分别尝试用如图所示的两个滑轮组提升不同重物，使其在相同时间内提升了相同的高度，所用的拉力分别为和。图中每个滑轮的质量均相等，不计绳重及摩擦。下列说法全部正确的是（　　） ①一定大于 ②甲的额外功一定等于乙的额外功 ③若重物的重力相同，则甲的机械效率小于乙的机械效率 ④若做功的功率大于做功的功率，则甲的机械效率大于乙的机械效率 A．①③④ B．②④ C．②③ D．①②③ 二、填空题 16．（2022·江西）明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》，如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景，桔槔属于　 　（选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”），使用时，机械效率η　 　1（选填“>”“<”或“=”）。 17．（2023·德州中考） 利用如图所示的滑轮组将重的重物竖直匀速提升，若滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为　 　，拉力　 　N。增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会　 　（选填“提高”、“降低”或“不变”）。 18．（2023·盘锦中考） 如图所示滑轮组中定滑轮的作用是　 　 。小铭用该滑轮组将重的物体匀速提高，动滑轮重为，不计绳重和摩擦，则小铭所用拉力　 　；若物重增大，该滑轮组机械效率将　 　选填“变大”、“变小”或“不变”。 19．（2021·陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为　 　J ，斜面的机械效率为　 　。使用斜面可以　 　 （选填“省力”或“省功”）。 20．（2023·达州）某校科技小组设计了如图所示的装置来探究浮力和机械效率的相关问题，B是放置在水平桌面上的盛水玻璃杯，总重力为30N，与桌面的接触面积为25cm2，A物体重力为50N，体积为1.25×10-3m3，当物体A浸没在水中匀速上升时，该装置的机械效率为75%，则物体完全拉出水面后（物体不吸水、不沾水），B容器对水平桌面的压强变化了　 　Pa，该装置的机械效率变为　 　。（不计绳重、摩擦和水的阻力，g取10 N/kg，ρ水=1×103kg/m3） 21．（2021·鞍山）某工人用如图所示的装置提升一堆砖。已知每块砖重40N，工人的质量为70kg，他的双脚与地面的接触面积为400cm3（不计绳重和摩擦）。当工人匀速提升20块砖时，此装置的机械效率为80%，则工人对地面的压强为　 　Pa。在此过程中，砖块上升的速度是0.2m/s，则工人做功的功率是　 　W。当工人用此装置提升　 　块砖时，该装置的机械效率最高。（g取10N/kg） 三、实验探究题 22．（2020·朝阳）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验次数 钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * （1）实验中应　 　拉动弹簧测力计使钩码上升； （2）表格中编号①的数据应为　 　；编号②的数据应为　 　； （3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，　 　； （4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为　 　N。 23．（2016·衡阳）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． （2）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． （3）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，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率　 　（选填“越高”、“不变”或“越低”）． （4）小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍然计算出第3次的机械效率η=　 　（保留3位有效数字）． 24．（2019·淄博）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。 （1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。 实验 次数 滑轮 材质 钩码重 G/N 提升的高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动的距离 S/m 总功 W总/J 机械效率 η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% ①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码　 　，机械效率越高。 ②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　 　有关。 ③比较　 　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。 ④第5次实验是利用了图　 　的装置完成的，判断依据是　 　。 ⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　 　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。 （2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　 　的方法减小摩擦，从而提筒斜面的机械效率。 （3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。 A、焦耳定律 B、牛顿第一定律 C、阿基米德原理 D、欧姆定律 25．（2011·湛江）在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关． B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关． 小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验 次数 斜面倾角θ 物块重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 S/m 有用功 W有/J 总 功 W总/J 斜面的机械效率 1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% 3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，应沿斜面向上　 　拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向　 　移动（填“左”或“右”）． （2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为　 　 %，第②次实验中总功为　 　 J． （3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想　 　（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：　 　． （4）此实验主要用到的研究方法是　 　． （5）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与　 　（写出一个）有关． 四、计算题 26．（2023·荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处，如图所示，工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求： （1）推力做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。 27．（2019·德州）小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。求： （1）提升装置所做的有用功； （2）拉力F做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 28．（2023·青岛） “国之重器”中的起重船在我国很多伟大的工程中发挥着重要作用。起重船的工作就是将重物起吊移至指定位置。如图甲所示，一艘起重船自身质量m1=10000t，要吊装的重物质量m2=1000t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3） （1）起重船带着重物一起漂浮在水面上时，排开水的体积是多少？ （2）起重机将该重物匀速提升了30m，它的电动机所做的功是7.5×108J，则起重机的机械效率是多少？ （3）为了防止起重船吊装重物时发生倾斜，在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的水舱。起重船吊起重物后，就通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡，示意图如图乙所示。 小海设计了一种用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型，其底面积为2m2，示意图如图丙所示，其中A是固定的力传感器，能够显示B对它的压力或拉力的大小；B是质量和体积均可忽略的细直杆，B的上端固定在A上，下端固定在物体C上；物体C是质量为20kg、高度为2m的圆柱体。水舱中装有4.2m3的水，抽水机将水抽出的过程中，力传感器示数F的大小随抽出水的体积V变化的图象如图丁所示。当力传感器示数为0时，剩余的水对舱底的压强是多少？ 29．（2023·广元）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求： （1）工人的手对绳的拉力大小； （2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小； （3）滑轮组在此次工作中的机械效率。 五、综合题 30．（2019·无锡）在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤项是一种常用工具，图中是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动板手使板手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图。 （1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？________ A．滑轮 B．滑轮组 C．杠杆 D．斜面 （2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。 ①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大　 　？ ②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大　 　？ 答案解析部分 1．【答案】B 【知识点】滑轮（组）的机械效率 【解析】【解答】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：η= ，用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同（都为G），设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，则有：η甲= =80%，G甲动= G，η乙= =75%，G乙动= G，所以，甲乙动滑轮重力之比：G甲动：G乙动= G： G=3：4。 故答案为：B 【分析】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率η= ，据此结合题意进行计算即可 2．【答案】D 【知识点】机械效率；直流电动机的构造原理与工作过程；发电机的构造和原理 【解析】【解答】解：A、热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，尾气带走较多的热量，机器本身散热，克服机械间摩擦做功，剩余的能量才是有用的能量，在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分，所以热机效率不可能达到100%．A不符合题意。 B、电磁感应现象，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这导致了发电机的发明。B不符合题意； C、电池充电是将外加电源提供的电能转化为电池的化学能的过程，C不符合题意； D、磁场对电流作用，通电导体在磁场中会受到磁场对它的力的作用，这导致了电动机的发明。D符合题意。 故答案为：D。 【分析】任何机械的效率都小于100%. 电池充电过程，消耗电能，产生化学能. 磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机.发电机的原理是根据电磁感应现象（电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流）制成的. 3．【答案】D 【知识点】机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A．由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故可得绳子自由端的拉力为 A不符合题意； B．由题意可知，物体上升的高度为0.5m，故由W=Fs可得，所做的有用功为W有=Gh=8N×0.5m=4J B不符合题意； C．因动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端的移动距离为s=2h=2×0.5m=1m C不符合题意； D．由题意可知，所做的总功为W总=Fs=5N×1m=5J 故该滑轮组的机械效率为 D符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力，可以计算滑轮组绳子的拉力；根据物体的重力和高度的乘积计算有用功；拉力和绳子的距离的乘积计算总功，有用功和总功的比值， 计算机械效率。 4．【答案】B 【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率 【解析】【解答】A．物体的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N 物体受到的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N=300N 则拉力F克服物体摩擦力做的有用功W有=fL=300N×1m=300J 由图可知，动滑轮用2段绳子拉物体，且弹簧测力计的示数为200N，则拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=2m，拉力做的总功W总=Fs=200N×2m=400J 滑轮组的效率 A不符合题意； B．由 可知，动滑轮重G动=nF-f=2×200N-300N=100N B符合题意； C．拉力的功率 C不符合题意； D．若增大物重，则物体受到的摩擦力变大，物体移动相同的距离，滑轮组所做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，因此机械效率会变大，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】根据，求出机械效率；根据，确定动滑轮重；根据，确定功率；同一滑轮组，物重越重，机械效率越大。 5．【答案】D 【知识点】滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用 【解析】【解答】A．由图，0.6m开始出水，1.1m完全出水，所以物块边长为0.5m，A不符合题意； B．物块完全离开水面后，拉力2000N，动滑轮的机械效率为 解得G=3500N，动滑轮重为G1=2F-G=2×2000N-3500N=500N B不符合题意； C．提升物块完全离开水面前，因为存在浮力，所以对物体的实际拉力小于重力，所以机械效率小于87.5%，C不符合题意； D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为W=2F1h1=2×1375N×0.6m=1650J D符合题意。 故答案为：D。 【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs。 6．【答案】D 【知识点】滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用 【解析】【解答】解：①W总=Fs=3N×0.2m×2=1.2J， W有=Gh=4N×0.2m=0.8J， W额=W总﹣W有=1.2J﹣0.8J=0.4J， ②滑轮组的机械效率： η= ×100%= ×100%=66.7%． 故选：D． 【分析】（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=Fs，W有=Gh，W额=W总﹣W有；（2）知道物体重和提升的高度，利用W=Gh求有用功，再根据η= 求出机械效率． 7．【答案】C 【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】A．由图可知绳子的有效段数n=3，滑轮组的机械效率 工人所用的拉力为 A不符合题意； B．忽略摩擦及绳重，作用在绳子自由端的拉力为 动滑轮重G动=3F-G=3×250N-600N=150N B不符合题意；C．拉力F的功率 即P=Fv=Fnv物=250N×3×0.2m/s=150W C符合题意； D．忽略摩擦及绳重，克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，故滑轮组机械效率为 G动保持不变，提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率发生变化，D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】根据物体的重力和滑轮组的机械效率，可以计算绳子的拉力；利用拉力和物体的重力，结合绳子股数，可以计算动滑轮的重力；利用力和速度的乘积，可以计算功率大小；使用滑轮组时，改变物体的重力，机械效率变化。 8．【答案】D 【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.根据物体的速度和时间的比值， 计算速度，A不符合题意； B.动滑轮的有用功为W有=Gh=450N×2m=900J，B不符合题意； C.拉力做的功为W总=Fs=250N×2×2m=1000J，功率为，C不符合题意； D.动滑轮的机械效率为，D符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据力和距离的乘积计算功，功和时间的比值，计算功率；有用功和总功的比值，计算机械效率。 9．【答案】D 【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】A.根据题意可知，货物上升的速度为：； 由图可知，滑轮组承担重力的绳子段数n=2， 绳子自由端移动的速度为：v′=nv=2×0.6m/s=1.2m/s； 故A错误； B.拉力所做的总功：W总=Fs=150N×2×6m=1800J， 拉力所做的有用功：W有=Gh=200N×6m=1200J； 滑轮组的机械效率：， 故B错误； C.拉力的功率：， 故C错误； D.根据得到：； 解得：G动=100N。 故D正确。 故选D。 【分析】A.根据速度公式得出货物上升的速度，根据图片确定滑轮组绳承担重力的绳子段数n。根据v′=nv得出绳子自由端移动的速度； B.根据W总=Fs=F×nh得出拉力所做的总功，根据W有=Gh得出拉力所做的有用功；根据机械效率公式得出滑轮组的机械效率； C.根据功率公式得出拉力的功率； D.不计绳重和摩擦，根据计算动滑轮的重。 10．【答案】A 【知识点】机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.从图中可知承担拉力绳子的段数n=2，工人对绳子的拉力为F=400N。对动滑轮受力分析，受到上面的两段绳子对其竖直向上的拉力、竖直向下的重力和下面的绳子对其竖直向下的拉力F绳，根据力的平衡有2F=G动+F绳，那么得到绳子的拉力F绳=2F-G动=2×400N-20N=780N。根据力的相互性，故绳子对物体的拉力为780N，故A正确； B.斜面与水平地面的夹角为30°，平台高2m，根据数学知识可知，斜面的长为s=4m， 绳子对物体做的功：W=F绳s=780N×4m=3120J，故B错误； C.绳子自由端移动的距离：s'=2×4m=8m， 工人做的功：W总=Fs'=400N×8m=3200J， 工人做功的功率：， 故C错误； D.有用功：W有用=Gh=1000N×2m=2000J， 整个装置的机械效率：， 故D错误。 故选A。 【分析】A.从图中可知绳子的股数，对动滑轮受力分析，受到上面的两段绳子对其竖直向上的拉力、竖直向下的重力和下面的绳子对其竖直向下的拉力F绳，根据力的平衡知识进而得出绳子对物体的拉力； B.斜面与水平地面的夹角为30°，根据数学知识可知斜面的长，根据W=F绳s得出绳子对物体做的功； C.得出绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs'得出工人做的功，根据功率公式得出工人做功的功率； D.克服物体重力做的功为有用功，根据W有用=Gh得出有用功，根据得出整个装置的机械效率 11．【答案】C 【知识点】功率的计算；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.由图2可知，拉力F甲、F乙做的总功分别为：W总甲=1200J，W总乙=800J，即W总甲＞W总乙， 由将物体M、N匀速提升1m所用时间相等可知，拉力F甲、F乙做功的时间相等， 由可知，提升物体时两拉力的功率大小关系为PF甲＞PF乙，故A错误； B.由图1可知，两滑轮组中承担动滑轮绳子的股数分别为：n甲=3，n乙=2， 由题意可知，两物体被提升的高度相同，则甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比： ，故B错误； C.因为所做有用功和提升的高度相同，所以由W有=Gh可知，物体M、N的重力大小关系为GM=GN，故C正确； D.由图2可知，拉力F乙做的额外功为400J， 由W总=W有+W额可知，有用功：W有乙=W总乙-W额乙=800J-400J=400J， 则乙滑轮组的机械效率：，故D错误。 故选C。 【分析】A.根据图2可知拉力F甲、F乙做的总功，根据求出提升物体时两拉力的功率大小关系； B.根据图1可知两滑轮组中承担动滑轮绳子的股数，根据绳子自由端移动的距离s=nh求出甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比； C.根据W有=Gh求出物体M、N的重力大小关系； D.根据图2可知拉力F乙做的额外功，根据W总=W有+W额求出有用功，根据×100%求乙滑轮组的机械效率。 12．【答案】C 【知识点】功率的计算；惯性及其现象；杠杆的机械效率 【解析】【解答】A.由 每分钟水对水轮做功为2400J，可得 水流冲击水轮的功率为 ：，故A错误 ； B.水轮能连续转动是因为水流不断冲击水轮做功，惯性是物体的性质，不是作用力，故B错误； C.水轮旋转一小时提升水做的有用功为： W有 = Gh = mgh = 2880kg x 10N/kgx 3.5m =1.008 x105J； 水轮机一小时做的总功为：W总= 2400Jx 60 = 1.44x105J； 机械效率为： ，故C正确； D.若考虑木杆的自重，将B向左移动时，额外功不变，有用功变多，有用功与总功的比值变大，杠杆的机械效率变大，故D错误。 故选项为C。 【分析】(1)根据功率公式计算水轮机的功率。 (2)由于有阻力存在，物体由于惯性不能长时间连续转动，所以水轮能连续转动是因为水不断对它做功。 (3)根据效率公式计算。 (4)分析有用功和额外功总功的变化，通过分析有用功占总功的比值得出结论。 13．【答案】D 【知识点】斜面的机械效率 【解析】【解答】A.物体从斜坡底端到达坡顶的路程为60m，速度为4m/s，所以是t===15s，故A正确； B.牵引力的功率恒为160W，物体的速度是4m/s，所以牵引力是F===40N，故B正确； C.根据30°角对应的直角边是斜边的一半，可知斜面的高为30m，此过程中拉力做的，总功为W总=Fs=40Nx60m=2400J， 有用功为W有用=Gh=mgh=5kgx10N/kgx30m=1500J，则做的额外功为W额外=W总-W有用=2400J-1500J=900J， 所以摩擦力大小为f=W额外/s==15N，故C正确；斜面的机械效率是η=W有用/W总==62.5%，故D错误。 故答案为：D 【分析】已知斜坡的长和物体运动速度，利用公式t=，即可求出物体从斜坡底端到达坡顶的时间；已知功率和速度，利用公式F=，即可求出牵引力；先根据30°角对应的直角边是斜边的一半，得出斜面的高，然后分别求出总功、有用功和额外功，再利用公式f=W额外/s，即可求出摩擦力；根据（3）中求出的总功和有用功，再利用公式η=W有用/W总，即可求出斜面的机械效率。 14．【答案】D 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.借助斜面做的有用功等于克服物体重力直接做的功，即W有用=300J，故A错误； B.拉力F2所做的总功：W总=Fs=100N×5m=500J， 物体克服斜面摩擦力做的额外功：W额=W总-W有用=500J-300J=200J，故B错误； C.物体A受到斜面的摩擦力：，故C错误； D.斜面的机械效率：，故D正确。 故选D。 【分析】A.斜面克服物体重力做有用功； B.首先根据W总=Fs计算斜面做的总功，再根据W额=W总-W有用计算斜面做的额外功； C.根据计算斜面的摩擦力； D.根据计算斜面的机械效率。 15．【答案】B 【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】①根据可知，绳子自由端拉力大小与物体重力和绳子的段数有关。由于物体重力大小未知，因此无法比较绳子上拉力大小，故①错误； ②滑轮组对动滑轮做额外功，根据W额=G动h可知，二者做的额外功大小相等，故②正确； ③根据可知，动滑轮重力相等，物体重力相等，则二者机械效率相等，故③错误； ④根据P=Fv=G总v可知，二者的速度相等，甲的功率大，则甲中动滑轮和重力的大小之和较大。根据G总=G动+G可知，此时甲中物体的重力较大。根据可知，甲的机械效率较大，故④正确。 那么正确的是②④。 故选B。 【分析】①根据分析判断； ②根据W额=G动h分析判断； ③根据分析判断； ④根据P=Fv比较动滑轮和物体的总重力大小，再根据比较机械效率大小。 16．【答案】杠杆；< 【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的机械效率 【解析】【解答】由图中可知，桔槔是一根在力的作用下绕支点转动的硬棒，故桔槔属于杠杆。 因在使用过程中要克服摩擦和自重等做额外功，故机械效率η<1。 【分析】桔槔是一根在力的作用下绕支点转动的硬棒，属于杠杆；由于有额外功的存在，机械效率小于1. 17．【答案】9；100；提高 【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=3， 则绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m； 根据得到：； 解得：F=100N。 （2）根据可知，当动滑轮重力不变时，物体重力越大，则机械效率越高，那么增大物体重力时，滑轮组的机械效率将会提高。 【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，根据计算自由端的拉力； （2）根据分析物体重力增大时滑轮组机械效率的变化。 18．【答案】改变力的方向；50；变大 【知识点】定滑轮及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】（1）定滑轮不省力，不费力，只能改变用力的方向。 （2）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则小铭的拉力为：； （3）根据可知，当定滑轮的重力不变时，物重越大，则滑轮组的机械效率将变大。 【分析】（1）根据定滑轮的特点判断； （2）根据计算绳子自由端受到的拉力； （3）根据分析滑轮组机械效率的变化。 19．【答案】3×103；75 %；省力 【知识点】斜面的机械效率 【解析】【解答】斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此 总功等于推力做的功，因此 所以，机械效率为 任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。 【分析】用斜面提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。 20．【答案】5000；80% 【知识点】压强的大小及其计算；阿基米德原理；浮力大小的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】（1）物体浸没在水中，排开水的体积：V排=VA=1.25×10-3m3， 物体受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.25×10-3m3=12.5N； 物体完全提出水面后，圆柱形容器底对地面的压力变化量ΔF=F浮=12.5N， 圆柱形容器底对地面变化的压强：； （2）由图知，拉力作用在动滑轮的轴上，使用时费力但省距离，且n=2， 则拉力端移动距离s=h， 当物体A浸没在水中匀速上升时， 该滑轮组的机械效率， 即：； 解得：F=100N； 对动滑轮进行受力分析，根据二力平衡的知识可知：F=2（GA-F浮）+G动， 所以动滑轮的重力：G动=F-2（GA-F浮）=100N-2×（50N-12.5N）=25N， 物体完全提出水面后，则拉力F′=2GA+G动=2×50N+25N=125N， 此时滑轮组的机械效率：。 【分析】（1）物体浸没在水中时排开水的体积，利用阿基米德原理求物体浸没在水中时受到的浮力；物体完全提出水面后，圆柱形容器底对地面的压力变化量ΔF=F浮，利用求出圆柱形容器底对地面变化的压强； （2）不计绳重、摩擦及水的阻力，当物体A浸没在水中匀速上升时，拉力端移动距离s= h，根据滑轮组的机械效率据此求拉力大小； 对上面的滑轮进行受力分析，滑轮受到向上的拉力F、两股绳子的向下的拉力（每一股绳子的拉力等于GA-F浮）、动滑轮的重力，则拉力F=2（GA-F浮）+G动，据此求滑轮重力； 物体完全提出水面后，滑轮受到向上的拉力F、两股绳子的向下的拉力（每一股绳子的拉力等于GA）、重力，拉力F=2GA+G轮，根据计算滑轮组的机械效率。 21．【答案】5000；200；30 【知识点】功率计算公式的应用；压强的大小及其计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端移动的距离s与砖上升的高度h之间的关系为s=2h，由题意可知，20块砖的重力为G=40N×20=800N 因此装置的机械效率为80%，故有 解得绳子自由端的拉力为 对人受力分析可知，人受到向下的重力G人，向上的绳子拉力F与地面的支持力F支，由受力平衡可知，地面对人的支持力为 因人对地面的压力F压与地面对人的支持力F支是一对相互作用力，大小相等，故可知人对地面的压力为 故工人对地面的压强为 因砖块上升的速度为0.2m/s，故可知绳子自由端移动的距离为 故可得工人做功的功率为 由题意可知，当滑轮组提升的物体重力越大时，滑轮组的机械效率越高，由受力分析可知，当地面对人的支持力为零时，此时绳子对人的拉力最大，等于人的重力，即 当砖块的重力为G=800N时，滑轮组的机械效率为80%，即 解得动滑轮的重力为G动=200N，当绳子自由端的拉力为 时，此时绳子自由端的拉力 与砖块的重力 的关系为 解得此时砖块的重力为 故提升砖块的块数为 【分析】根据滑轮组的机械效率和物体的重力，可以计算拉力的大小；利用人的重力和受到的拉力的差计算压力，结合受力面积计算压强；利用拉力和速度的乘积计算功率的大小；根据最大的拉力和动滑轮的重力，计算最大的机械效率。 22．【答案】（1）竖直向上匀速 （2）2.2；88.9% （3）提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高 （4）0.4 【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升。(2)由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力为2.2N。由 可得第二次实验的机械效率 (3)实验选用的是同滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。(4)因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力阻力所做的功，则有 则动滑轮的重力为 【分析】（1）测量滑轮组机械效率时，测力计竖直匀速移动；（2）根据测力计指针位置测量力的大小，利用有用功和总功的比值计算机械效率；（3）同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；（4）根据拉力和物体的重力，可以计算动滑轮的重力大小。 23．【答案】（1）匀速 （2）乙 （3）越低 （4）83.3% 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】解：（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；2）由表中实验数据可知，根据s=nh，由第2次实验数据n= = =4，由图示滑轮组可知，实验使用的是乙图所示装置做的实验；（3）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；（4）由表中第2次实验数据可知，绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍，第三次实验使用同样的装置，则第3次实验：绳端移动距离s=4h； 机械效率η= = = = = ×100%≈83.3%． 故答案为：（1）匀速；（2）乙；（3）越低；（4）83.3%． 【分析】（1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；（2）根据s=nh确定绳子的股数，判断是哪一个滑轮组；（3）比较实验1和2的条件和机械效率大小，可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响；（4）根据表中实验数据求出绳子移动的距离，应用效率公式求出滑轮组效率． 在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此，控制变量法的运用也十分关键． 24．【答案】（1）重力越大；动滑轮的重力；2和3；乙；第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等；80% （2）减小接触面的粗糙程度 （3）不能省功；B 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验；斜面机械效率的测量实验 【解析】【解答】（1）①比较1和2两次实验可知，当提升钩码的高度相同，提升钩码重力不同时，钩码的重力越大，滑轮组的机械效率就越高。②比较3和4两次实验可知，滑轮材质不同，所以滑轮重力大小，导致滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。③比较2和3两次实验可知，当提升钩码的重力相同，提升高度不同时，滑轮组的机械效率相同，故滑轮组的机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等，所以第5次实验是利用了定滑轮完成的，故是利用了图乙完成的。⑤图甲中的绳子段数n=3，由题知，G物=6N，F拉=2.5N，则滑轮组的机械效率为： 。（2）斜面倾斜程度不变时，物体对斜面的压力也会不变，所以可以采用减小接触面的粗糙程度的方法来减小摩擦。（3）假设没有额外功，总功等于有用功，可见使用任何机械都不能省功；本题用到了理想实验法，牛顿第一定律在推理过程中也用到此方法。 【分析】（1）①比较1和2两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系. ②根据G=mg=ρVg，比较3和4两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系. ③比较2、3两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系. ④根据s=nh确定绳子的效段数分析. ⑤根据求出滑轮组的机械效率； （2）减小有害摩擦的方法：(1)使接触面光滑和减小压 力；(2)用滚动代替滑动；(3)加润滑油；(4)利用气垫.（5）让物体之间脱离接触（如磁悬浮列车）. （3）物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法. 25．【答案】（1）匀速；左 （2）60；3.0 （3）A；在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 （4）控制变量法 （5）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等 【知识点】二力平衡的条件及其应用；机械效率的计算；斜面的机械效率；斜面机械效率的测量实验 【解析】【解答】解：（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上匀速拉动木块，使示数更稳定，便宜于读数；斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小．（2）第①次实验斜面的机械效率η= ×100%= ×100%=60%；第二次实验中总功为W总=FS=2.5N×1.2m=3.0J．（3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力，因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，验证的是猜想A； 对比实验②、③数据，结合控制变量法实验的一般结论形式，可以得出的结论是在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）．（4）毫无疑问这是控制变量法思想的典型运用．（5）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等． 故答案为：（1）匀速、左；（2）60、3.0；（3）A、在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关．（4）控制变量法（5）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等． 【分析】（1）实验中应沿斜面匀速拉动弹簧测力计，使示数更稳定；斜面的倾角指的是木板与水平面的夹角，斜面倾角变大，就是木板与水平面的夹角变大．（2）机械效率等于有用功和总功的比值，即η= ×100%；总功等于沿斜面拉力和斜面长度的乘积，即W总=FS．（3）对比实验①、②数据发现，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力；对比实验②、③数据发现，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾斜程度．（4）实验中采用了控制某个因素，研究另一个因素与物理量之间的关系．（5）影响斜面机械效率的因素很多，主要从有用功和额外功的角度考虑． 26．【答案】（1）推力做的有用功是W有=Gh=mgh=240kg×10N/kg×1m=2400J （2）推力做的总功是W总=FL=1000N×3m=3000J 斜面的机械效率为 （3）原来斜面做的额外功为W额=W总-W有=3000J-2400J=600J 原来斜面的摩擦力为 此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，则此时的摩擦力为 此时斜面的长度为5m，则额外功为W'额=f's=240N×5m=1200J 工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，做的有用功是W'有=m'gh=300kg×10N/kg×1m=3000J 此时的总功为W'总=W'额+W'有=1200J+3000J=4200J 工人推力做功的功率是 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少； （2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；利用有用功和总功的比值， 计算机械效率； （3）根据总功和有用功的差，计算额外功；结合距离，计算摩擦力；根据总功和时间的比值， 计算功率的大小。 27．【答案】（1）解：提升装置所做的有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J。 （2）解：根据P 可得拉力F做的功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J。 （3）解：滑轮组的机械效率：η 100%＝75%。 【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）利用 W有用＝Gh求得提升装置所做的有用功 . （2） 根据P 可得拉力F做的功 . （3）利用 η 求得 滑轮组的机械效率 . 28．【答案】（1）解：起重船带着重物一起漂浮在水面上时，浮力为F浮=G总=m总g=(m1+m2)g=(10000×103kg+1000×103kg)×10N/kg=1.1×108N 由阿基米德原理可知排开水的体积 答：起重船带着重物一起漂浮在水面上时，排开水的体积是1.1×104m3； （2）解：有用功W有=G2h=m2gh=1000×103kg×10N/kg×30m=3×108J 起重机的机械效率 答：起重机将该重物匀速提升了30m，它的电动机所做的功是7.5×108J，则起重机的机械效率是40%； （3）解：由图乙可知，抽出4m3水，C刚好全部露出水面，此时剩余水的体积V剩=V-V1=4.2m3-4m3=0.2m3 水的深度 C的重力GC=mCg=20kg×10N/kg=200N 开始C完全浸没，C排开水的体积等于C的体积，此时压力是300N，C所受的浮力为F浮C=GC+F压=200N+300N=500N C的体积为 C的横截面积为 当F压=0N时，C刚好漂浮F浮′=GC=200N C浸入水中的体积为 C浸入水中的深度为 此时水的深度h=h1+h浸=0.1m+0.8m=0.9m 水产生的压强为p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.9m=9000Pa 答：当力传感器示数为0时，剩余的水对舱底的压强是9000Pa。 【知识点】重力及其大小的计算；液体压强的计算；浮力大小的计算；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）漂浮物体受到的浮力等于重力，根据F浮=G=mg，计算浮力；利用，计算排开液体的体积； （2）根据W=Gh，计算有用功；利用，计算机械效率； （3）根据体积变化，判断排开液体体积；结合拉力和液体体积的变化，判断液体深度的变化；根据p=ρgh，计算液体压强的大小。 29．【答案】（1）解：工人的重力 由得，工人对地面的压力 由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力 由力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力 答：工人的手对绳的拉力大小为100N； （2）解：两个动滑轮的重力 由图可知n=4，因为不计绳重和摩擦时 所以地面对工件摩擦力 答：工件移动过程中，地面对工件摩擦力为300N； （3）解：滑轮组的机械效率 答：滑轮组在此次工作中的机械效率为75%。 【知识点】二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【分析】（1）首先根据G=mg计算工人的重力，再根据F压=pS计算工人对地面的压力，接下来根据相互作用力的原理计算工人受到的支持力，最后根据二力平衡的知识F=G-F支计算手对绳子的拉力。 （2）首先根据G动=m动g计算两个动滑轮的重力，再根据图片确定承担拉力的绳子段数n，最后根据 计算地面对工件的摩擦力。 （3）滑轮组克服工件的地面阻力做有用功，自由端的拉力做总功，根据 计算滑轮组的机械效率。 30．【答案】（1）D （2）2.5×105Pa；25W 【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算；机械效率的计算 【解析】【解答】（1）丝杆上的梯形扣呈斜坡状，属于斜面； （2）①千斤顶自身重量忽略不计，千斤顶对地面的压力大小F=10000N，千斤顶对地面产生的压强p= =2.5×105Pa； ②有用功W有=F支持h=10000N×0.12m=1.2×103J，人做的功W总= =1.5×103J，人做功的功率P= =25W。 【分析】（1）使用斜面时省力但费距离. （2）①根据p=求出千斤顶对地面产生的压强. ②根据W=Fh求出千斤顶对车做的功，利用W总=求出人做的功，再利用P=求出人做功的功率. 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 中考冲刺必刷：机械效率专练 一、选择题 1．（2019·新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（　　） A．4：3 B．3：4 C．5：4 D．4：5 【答案】B 【知识点】滑轮（组）的机械效率 【解析】【解答】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：η= ，用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同（都为G），设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，则有：η甲= =80%，G甲动= G，η乙= =75%，G乙动= G，所以，甲乙动滑轮重力之比：G甲动：G乙动= G： G=3：4。 故答案为：B 【分析】不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率η= ，据此结合题意进行计算即可 2．（2019·重庆）油电混合动力汽车逐渐走进普通家庭，混动汽车搭载了传统的内燃机，高效的电动机、发电机和蓄电池组。行驶过程中内燃机提供动力，同时可为蓄电池充电，也可以由蓄电池和电动机提供动力。下列说法正确的是（　　） A．油电混动汽车的工作效率可以达到 B．发电机的工作原理是利用电流能产生磁场 C．蓄电池组充电时实现了化学能转化为电能 D．电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用 【答案】D 【知识点】机械效率；直流电动机的构造原理与工作过程；发电机的构造和原理 【解析】【解答】解：A、热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，尾气带走较多的热量，机器本身散热，克服机械间摩擦做功，剩余的能量才是有用的能量，在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分，所以热机效率不可能达到100%．A不符合题意。 B、电磁感应现象，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这导致了发电机的发明。B不符合题意； C、电池充电是将外加电源提供的电能转化为电池的化学能的过程，C不符合题意； D、磁场对电流作用，通电导体在磁场中会受到磁场对它的力的作用，这导致了电动机的发明。D符合题意。 故答案为：D。 【分析】任何机械的效率都小于100%. 电池充电过程，消耗电能，产生化学能. 磁场对电流的作用：通电导线在磁场中要受到磁力的作用.是由电能转化为机械能.应用是制成电动机.发电机的原理是根据电磁感应现象（电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流）制成的. 3．（2022·天津）实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（　　） A．拉力F为4N B．有用功为5J C．绳子自由端移动距离为1.5m D．该滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【知识点】机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A．由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故可得绳子自由端的拉力为 A不符合题意； B．由题意可知，物体上升的高度为0.5m，故由W=Fs可得，所做的有用功为W有=Gh=8N×0.5m=4J B不符合题意； C．因动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端的移动距离为s=2h=2×0.5m=1m C不符合题意； D．由题意可知，所做的总功为W总=Fs=5N×1m=5J 故该滑轮组的机械效率为 D符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力，可以计算滑轮组绳子的拉力；根据物体的重力和高度的乘积计算有用功；拉力和绳子的距离的乘积计算总功，有用功和总功的比值， 计算机械效率。 4．（2022·抚顺）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为50% B．动滑轮重为100N C．绳子自由端拉力的功率为20W D．增大物重机械效率不变 【答案】B 【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率 【解析】【解答】A．物体的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N 物体受到的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N=300N 则拉力F克服物体摩擦力做的有用功W有=fL=300N×1m=300J 由图可知，动滑轮用2段绳子拉物体，且弹簧测力计的示数为200N，则拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=2m，拉力做的总功W总=Fs=200N×2m=400J 滑轮组的效率 A不符合题意； B．由 可知，动滑轮重G动=nF-f=2×200N-300N=100N B符合题意； C．拉力的功率 C不符合题意； D．若增大物重，则物体受到的摩擦力变大，物体移动相同的距离，滑轮组所做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，因此机械效率会变大，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】根据，求出机械效率；根据，确定动滑轮重；根据，确定功率；同一滑轮组，物重越重，机械效率越大。 5．（2021·云南）如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计，下列选项正确的是（　　） A．物块的边长为0.6m B．动滑轮重为300N C．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5% D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J 【答案】D 【知识点】滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用 【解析】【解答】A．由图，0.6m开始出水，1.1m完全出水，所以物块边长为0.5m，A不符合题意； B．物块完全离开水面后，拉力2000N，动滑轮的机械效率为 解得G=3500N，动滑轮重为G1=2F-G=2×2000N-3500N=500N B不符合题意； C．提升物块完全离开水面前，因为存在浮力，所以对物体的实际拉力小于重力，所以机械效率小于87.5%，C不符合题意； D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为W=2F1h1=2×1375N×0.6m=1650J D符合题意。 故答案为：D。 【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs。 6．（2014·常州）如图所示，小明探究滑轮组的机械效率，动滑轮重1N，用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体，物体沿竖直方向上升0.2m．此过程中，额外功和机械效率分别是（　　） A．0.2J 83.3% B．0.2J 80% C．0.4J 80% D．0.4J 66.7% 【答案】D 【知识点】滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用 【解析】【解答】解：①W总=Fs=3N×0.2m×2=1.2J， W有=Gh=4N×0.2m=0.8J， W额=W总﹣W有=1.2J﹣0.8J=0.4J， ②滑轮组的机械效率： η= ×100%= ×100%=66.7%． 故选：D． 【分析】（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=Fs，W有=Gh，W额=W总﹣W有；（2）知道物体重和提升的高度，利用W=Gh求有用功，再根据η= 求出机械效率． 7．（2022·菏泽）如图所示，在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则（　　） A．工人所用的拉力为200N B．动滑轮的重力为100N C．拉力的功率为150W D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变 【答案】C 【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】A．由图可知绳子的有效段数n=3，滑轮组的机械效率 工人所用的拉力为 A不符合题意； B．忽略摩擦及绳重，作用在绳子自由端的拉力为 动滑轮重G动=3F-G=3×250N-600N=150N B不符合题意；C．拉力F的功率 即P=Fv=Fnv物=250N×3×0.2m/s=150W C符合题意； D．忽略摩擦及绳重，克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，故滑轮组机械效率为 G动保持不变，提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率发生变化，D不符合题意。 故答案为：C。 【分析】根据物体的重力和滑轮组的机械效率，可以计算绳子的拉力；利用拉力和物体的重力，结合绳子股数，可以计算动滑轮的重力；利用力和速度的乘积，可以计算功率大小；使用滑轮组时，改变物体的重力，机械效率变化。 8．（2023·重庆）在美丽乡村建设的工地上，如图所示，工人借助动滑轮用250N的拉力，将450N的重物匀速提升2m，用时10s。则（　　） A．重物上升的速度为0.4m/s B．动滑轮做的有用功为1000J C．工人的拉力的功率为90W D．动滑轮的机械效率为90% 【答案】D 【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.根据物体的速度和时间的比值， 计算速度，A不符合题意； B.动滑轮的有用功为W有=Gh=450N×2m=900J，B不符合题意； C.拉力做的功为W总=Fs=250N×2×2m=1000J，功率为，C不符合题意； D.动滑轮的机械效率为，D符合题意。 故答案为：D。 【分析】根据力和距离的乘积计算功，功和时间的比值，计算功率；有用功和总功的比值，计算机械效率。 9．（2023·兴安盟中考）如图所示，工人用滑轮组将重为的货物内匀速提升，拉力为。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是 A．绳子自由端移动的速度是 B．该滑轮组的机械效率为 C．拉力做功的功率是 D．该滑轮组的动滑轮重为 【答案】D 【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】A.根据题意可知，货物上升的速度为：； 由图可知，滑轮组承担重力的绳子段数n=2， 绳子自由端移动的速度为：v′=nv=2×0.6m/s=1.2m/s； 故A错误； B.拉力所做的总功：W总=Fs=150N×2×6m=1800J， 拉力所做的有用功：W有=Gh=200N×6m=1200J； 滑轮组的机械效率：， 故B错误； C.拉力的功率：， 故C错误； D.根据得到：； 解得：G动=100N。 故D正确。 故选D。 【分析】A.根据速度公式得出货物上升的速度，根据图片确定滑轮组绳承担重力的绳子段数n。根据v′=nv得出绳子自由端移动的速度； B.根据W总=Fs=F×nh得出拉力所做的总功，根据W有=Gh得出拉力所做的有用功；根据机械效率公式得出滑轮组的机械效率； C.根据功率公式得出拉力的功率； D.不计绳重和摩擦，根据计算动滑轮的重。 10．（2024·市中区）工人用如图所示装置把重为1000N的物体，从斜面底部匀速拉到2m高的平台上(斜面与水平地面的夹角为30°)，用时20s。工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列计算结果正确的是（　　） A．绳子对物体的拉力为780N B．绳子对物体做的功为 4000J C．工人做功的功率为100W D．整个装置的机械效率为72.5% 【答案】A 【知识点】机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.从图中可知承担拉力绳子的段数n=2，工人对绳子的拉力为F=400N。对动滑轮受力分析，受到上面的两段绳子对其竖直向上的拉力、竖直向下的重力和下面的绳子对其竖直向下的拉力F绳，根据力的平衡有2F=G动+F绳，那么得到绳子的拉力F绳=2F-G动=2×400N-20N=780N。根据力的相互性，故绳子对物体的拉力为780N，故A正确； B.斜面与水平地面的夹角为30°，平台高2m，根据数学知识可知，斜面的长为s=4m， 绳子对物体做的功：W=F绳s=780N×4m=3120J，故B错误； C.绳子自由端移动的距离：s'=2×4m=8m， 工人做的功：W总=Fs'=400N×8m=3200J， 工人做功的功率：， 故C错误； D.有用功：W有用=Gh=1000N×2m=2000J， 整个装置的机械效率：， 故D错误。 故选A。 【分析】A.从图中可知绳子的股数，对动滑轮受力分析，受到上面的两段绳子对其竖直向上的拉力、竖直向下的重力和下面的绳子对其竖直向下的拉力F绳，根据力的平衡知识进而得出绳子对物体的拉力； B.斜面与水平地面的夹角为30°，根据数学知识可知斜面的长，根据W=F绳s得出绳子对物体做的功； C.得出绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs'得出工人做的功，根据功率公式得出工人做功的功率； D.克服物体重力做的功为有用功，根据W有用=Gh得出有用功，根据得出整个装置的机械效率 11．（2024九下·岳池模拟） 如图1所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，所做有用功相同，拉力分别为，此过程相关数据如图2所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．提升物体时两拉力的功率大小关系为 B．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2∶3 C．物体M、N的重力大小关系为 D．乙滑轮组的机械效率为40% 【答案】C 【知识点】功率的计算；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.由图2可知，拉力F甲、F乙做的总功分别为：W总甲=1200J，W总乙=800J，即W总甲＞W总乙， 由将物体M、N匀速提升1m所用时间相等可知，拉力F甲、F乙做功的时间相等， 由可知，提升物体时两拉力的功率大小关系为PF甲＞PF乙，故A错误； B.由图1可知，两滑轮组中承担动滑轮绳子的股数分别为：n甲=3，n乙=2， 由题意可知，两物体被提升的高度相同，则甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比： ，故B错误； C.因为所做有用功和提升的高度相同，所以由W有=Gh可知，物体M、N的重力大小关系为GM=GN，故C正确； D.由图2可知，拉力F乙做的额外功为400J， 由W总=W有+W额可知，有用功：W有乙=W总乙-W额乙=800J-400J=400J， 则乙滑轮组的机械效率：，故D错误。 故选C。 【分析】A.根据图2可知拉力F甲、F乙做的总功，根据求出提升物体时两拉力的功率大小关系； B.根据图1可知两滑轮组中承担动滑轮绳子的股数，根据绳子自由端移动的距离s=nh求出甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比； C.根据W有=Gh求出物体M、N的重力大小关系； D.根据图2可知拉力F乙做的额外功，根据W总=W有+W额求出有用功，根据×100%求乙滑轮组的机械效率。 12．（2023·西安模拟）如图1所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓图。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如图2所示。水轮一小时可提升质量为2880kg的水升高3.5m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，下列说法正确的是（　　） A．水流冲击水轮的功率为2487W B．水轮能连续转动是受到惯性的作用 C．水轮旋转一小时提升水的机械效率为70% D．若考虑木杆的自重，将B向左移动时，杠杆的机械效率不变 【答案】C 【知识点】功率的计算；惯性及其现象；杠杆的机械效率 【解析】【解答】A.由 每分钟水对水轮做功为2400J，可得 水流冲击水轮的功率为 ：，故A错误 ； B.水轮能连续转动是因为水流不断冲击水轮做功，惯性是物体的性质，不是作用力，故B错误； C.水轮旋转一小时提升水做的有用功为： W有 = Gh = mgh = 2880kg x 10N/kgx 3.5m =1.008 x105J； 水轮机一小时做的总功为：W总= 2400Jx 60 = 1.44x105J； 机械效率为： ，故C正确； D.若考虑木杆的自重，将B向左移动时，额外功不变，有用功变多，有用功与总功的比值变大，杠杆的机械效率变大，故D错误。 故选项为C。 【分析】(1)根据功率公式计算水轮机的功率。 (2)由于有阻力存在，物体由于惯性不能长时间连续转动，所以水轮能连续转动是因为水不断对它做功。 (3)根据效率公式计算。 (4)分析有用功和额外功总功的变化，通过分析有用功占总功的比值得出结论。 13．（2018八下·罗平期末）用功率恒为160W的拉力，使质量为5kg的物体以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速拉到坡顶，已知斜坡长60m，则下列说法错误的是（　　） A．物体从斜坡底端到达坡顶的时间是15s B．物体上坡时的牵引力是40N C．物体上坡时受到的摩擦力为15N D．斜面的机械效率是50% 【答案】D 【知识点】斜面的机械效率 【解析】【解答】A.物体从斜坡底端到达坡顶的路程为60m，速度为4m/s，所以是t===15s，故A正确； B.牵引力的功率恒为160W，物体的速度是4m/s，所以牵引力是F===40N，故B正确； C.根据30°角对应的直角边是斜边的一半，可知斜面的高为30m，此过程中拉力做的，总功为W总=Fs=40Nx60m=2400J， 有用功为W有用=Gh=mgh=5kgx10N/kgx30m=1500J，则做的额外功为W额外=W总-W有用=2400J-1500J=900J， 所以摩擦力大小为f=W额外/s==15N，故C正确；斜面的机械效率是η=W有用/W总==62.5%，故D错误。 故答案为：D 【分析】已知斜坡的长和物体运动速度，利用公式t=，即可求出物体从斜坡底端到达坡顶的时间；已知功率和速度，利用公式F=，即可求出牵引力；先根据30°角对应的直角边是斜边的一半，得出斜面的高，然后分别求出总功、有用功和额外功，再利用公式f=W额外/s，即可求出摩擦力；根据（3）中求出的总功和有用功，再利用公式η=W有用/W总，即可求出斜面的机械效率。 14．（2023·张店模拟）如图所示，用F1的力直接将物体A匀速提升h，做功300J；若借助长5m的斜面用F2＝100N的力在3s内把A匀速提升到相同高度，下列说法正确的是（　　） A．借助斜面做的有用功为500J B．物体克服斜面摩擦力做的额外功是300J C．物体A受到斜面的摩擦力是100N D．斜面的机械效率是60% 【答案】D 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.借助斜面做的有用功等于克服物体重力直接做的功，即W有用=300J，故A错误； B.拉力F2所做的总功：W总=Fs=100N×5m=500J， 物体克服斜面摩擦力做的额外功：W额=W总-W有用=500J-300J=200J，故B错误； C.物体A受到斜面的摩擦力：，故C错误； D.斜面的机械效率：，故D正确。 故选D。 【分析】A.斜面克服物体重力做有用功； B.首先根据W总=Fs计算斜面做的总功，再根据W额=W总-W有用计算斜面做的额外功； C.根据计算斜面的摩擦力； D.根据计算斜面的机械效率。 15．（2023·岱岳模拟）小明分别尝试用如图所示的两个滑轮组提升不同重物，使其在相同时间内提升了相同的高度，所用的拉力分别为和。图中每个滑轮的质量均相等，不计绳重及摩擦。下列说法全部正确的是（　　） ①一定大于 ②甲的额外功一定等于乙的额外功 ③若重物的重力相同，则甲的机械效率小于乙的机械效率 ④若做功的功率大于做功的功率，则甲的机械效率大于乙的机械效率 A．①③④ B．②④ C．②③ D．①②③ 【答案】B 【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】①根据可知，绳子自由端拉力大小与物体重力和绳子的段数有关。由于物体重力大小未知，因此无法比较绳子上拉力大小，故①错误； ②滑轮组对动滑轮做额外功，根据W额=G动h可知，二者做的额外功大小相等，故②正确； ③根据可知，动滑轮重力相等，物体重力相等，则二者机械效率相等，故③错误； ④根据P=Fv=G总v可知，二者的速度相等，甲的功率大，则甲中动滑轮和重力的大小之和较大。根据G总=G动+G可知，此时甲中物体的重力较大。根据可知，甲的机械效率较大，故④正确。 那么正确的是②④。 故选B。 【分析】①根据分析判断； ②根据W额=G动h分析判断； ③根据分析判断； ④根据P=Fv比较动滑轮和物体的总重力大小，再根据比较机械效率大小。 二、填空题 16．（2022·江西）明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》，如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景，桔槔属于　 　（选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”），使用时，机械效率η　 　1（选填“>”“<”或“=”）。 【答案】杠杆；< 【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的机械效率 【解析】【解答】由图中可知，桔槔是一根在力的作用下绕支点转动的硬棒，故桔槔属于杠杆。 因在使用过程中要克服摩擦和自重等做额外功，故机械效率η<1。 【分析】桔槔是一根在力的作用下绕支点转动的硬棒，属于杠杆；由于有额外功的存在，机械效率小于1. 17．（2023·德州中考） 利用如图所示的滑轮组将重的重物竖直匀速提升，若滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为　 　，拉力　 　N。增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会　 　（选填“提高”、“降低”或“不变”）。 【答案】9；100；提高 【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=3， 则绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m； 根据得到：； 解得：F=100N。 （2）根据可知，当动滑轮重力不变时，物体重力越大，则机械效率越高，那么增大物体重力时，滑轮组的机械效率将会提高。 【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，根据计算自由端的拉力； （2）根据分析物体重力增大时滑轮组机械效率的变化。 18．（2023·盘锦中考） 如图所示滑轮组中定滑轮的作用是　 　 。小铭用该滑轮组将重的物体匀速提高，动滑轮重为，不计绳重和摩擦，则小铭所用拉力　 　；若物重增大，该滑轮组机械效率将　 　选填“变大”、“变小”或“不变”。 【答案】改变力的方向；50；变大 【知识点】定滑轮及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】（1）定滑轮不省力，不费力，只能改变用力的方向。 （2）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则小铭的拉力为：； （3）根据可知，当定滑轮的重力不变时，物重越大，则滑轮组的机械效率将变大。 【分析】（1）根据定滑轮的特点判断； （2）根据计算绳子自由端受到的拉力； （3）根据分析滑轮组机械效率的变化。 19．（2021·陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为　 　J ，斜面的机械效率为　 　。使用斜面可以　 　 （选填“省力”或“省功”）。 【答案】3×103；75 %；省力 【知识点】斜面的机械效率 【解析】【解答】斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此 总功等于推力做的功，因此 所以，机械效率为 任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。 【分析】用斜面提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。 20．（2023·达州）某校科技小组设计了如图所示的装置来探究浮力和机械效率的相关问题，B是放置在水平桌面上的盛水玻璃杯，总重力为30N，与桌面的接触面积为25cm2，A物体重力为50N，体积为1.25×10-3m3，当物体A浸没在水中匀速上升时，该装置的机械效率为75%，则物体完全拉出水面后（物体不吸水、不沾水），B容器对水平桌面的压强变化了　 　Pa，该装置的机械效率变为　 　。（不计绳重、摩擦和水的阻力，g取10 N/kg，ρ水=1×103kg/m3） 【答案】5000；80% 【知识点】压强的大小及其计算；阿基米德原理；浮力大小的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】（1）物体浸没在水中，排开水的体积：V排=VA=1.25×10-3m3， 物体受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.25×10-3m3=12.5N； 物体完全提出水面后，圆柱形容器底对地面的压力变化量ΔF=F浮=12.5N， 圆柱形容器底对地面变化的压强：； （2）由图知，拉力作用在动滑轮的轴上，使用时费力但省距离，且n=2， 则拉力端移动距离s=h， 当物体A浸没在水中匀速上升时， 该滑轮组的机械效率， 即：； 解得：F=100N； 对动滑轮进行受力分析，根据二力平衡的知识可知：F=2（GA-F浮）+G动， 所以动滑轮的重力：G动=F-2（GA-F浮）=100N-2×（50N-12.5N）=25N， 物体完全提出水面后，则拉力F′=2GA+G动=2×50N+25N=125N， 此时滑轮组的机械效率：。 【分析】（1）物体浸没在水中时排开水的体积，利用阿基米德原理求物体浸没在水中时受到的浮力；物体完全提出水面后，圆柱形容器底对地面的压力变化量ΔF=F浮，利用求出圆柱形容器底对地面变化的压强； （2）不计绳重、摩擦及水的阻力，当物体A浸没在水中匀速上升时，拉力端移动距离s= h，根据滑轮组的机械效率据此求拉力大小； 对上面的滑轮进行受力分析，滑轮受到向上的拉力F、两股绳子的向下的拉力（每一股绳子的拉力等于GA-F浮）、动滑轮的重力，则拉力F=2（GA-F浮）+G动，据此求滑轮重力； 物体完全提出水面后，滑轮受到向上的拉力F、两股绳子的向下的拉力（每一股绳子的拉力等于GA）、重力，拉力F=2GA+G轮，根据计算滑轮组的机械效率。 21．（2021·鞍山）某工人用如图所示的装置提升一堆砖。已知每块砖重40N，工人的质量为70kg，他的双脚与地面的接触面积为400cm3（不计绳重和摩擦）。当工人匀速提升20块砖时，此装置的机械效率为80%，则工人对地面的压强为　 　Pa。在此过程中，砖块上升的速度是0.2m/s，则工人做功的功率是　 　W。当工人用此装置提升　 　块砖时，该装置的机械效率最高。（g取10N/kg） 【答案】5000；200；30 【知识点】功率计算公式的应用；压强的大小及其计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端移动的距离s与砖上升的高度h之间的关系为s=2h，由题意可知，20块砖的重力为G=40N×20=800N 因此装置的机械效率为80%，故有 解得绳子自由端的拉力为 对人受力分析可知，人受到向下的重力G人，向上的绳子拉力F与地面的支持力F支，由受力平衡可知，地面对人的支持力为 因人对地面的压力F压与地面对人的支持力F支是一对相互作用力，大小相等，故可知人对地面的压力为 故工人对地面的压强为 因砖块上升的速度为0.2m/s，故可知绳子自由端移动的距离为 故可得工人做功的功率为 由题意可知，当滑轮组提升的物体重力越大时，滑轮组的机械效率越高，由受力分析可知，当地面对人的支持力为零时，此时绳子对人的拉力最大，等于人的重力，即 当砖块的重力为G=800N时，滑轮组的机械效率为80%，即 解得动滑轮的重力为G动=200N，当绳子自由端的拉力为 时，此时绳子自由端的拉力 与砖块的重力 的关系为 解得此时砖块的重力为 故提升砖块的块数为 【分析】根据滑轮组的机械效率和物体的重力，可以计算拉力的大小；利用人的重力和受到的拉力的差计算压力，结合受力面积计算压强；利用拉力和速度的乘积计算功率的大小；根据最大的拉力和动滑轮的重力，计算最大的机械效率。 三、实验探究题 22．（2020·朝阳）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验次数 钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * （1）实验中应　 　拉动弹簧测力计使钩码上升； （2）表格中编号①的数据应为　 　；编号②的数据应为　 　； （3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，　 　； （4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为　 　N。 【答案】（1）竖直向上匀速 （2）2.2；88.9% （3）提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高 （4）0.4 【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升。(2)由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力为2.2N。由 可得第二次实验的机械效率 (3)实验选用的是同滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。(4)因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力阻力所做的功，则有 则动滑轮的重力为 【分析】（1）测量滑轮组机械效率时，测力计竖直匀速移动；（2）根据测力计指针位置测量力的大小，利用有用功和总功的比值计算机械效率；（3）同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；（4）根据拉力和物体的重力，可以计算动滑轮的重力大小。 23．（2016·衡阳）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． （2）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． （3）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，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率　 　（选填“越高”、“不变”或“越低”）． （4）小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍然计算出第3次的机械效率η=　 　（保留3位有效数字）． 【答案】（1）匀速 （2）乙 （3）越低 （4）83.3% 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】解：（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；2）由表中实验数据可知，根据s=nh，由第2次实验数据n= = =4，由图示滑轮组可知，实验使用的是乙图所示装置做的实验；（3）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；（4）由表中第2次实验数据可知，绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍，第三次实验使用同样的装置，则第3次实验：绳端移动距离s=4h； 机械效率η= = = = = ×100%≈83.3%． 故答案为：（1）匀速；（2）乙；（3）越低；（4）83.3%． 【分析】（1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；（2）根据s=nh确定绳子的股数，判断是哪一个滑轮组；（3）比较实验1和2的条件和机械效率大小，可得出动滑轮个数多少对滑轮组机械效率的影响；（4）根据表中实验数据求出绳子移动的距离，应用效率公式求出滑轮组效率． 在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此，控制变量法的运用也十分关键． 24．（2019·淄博）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。 （1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。 实验 次数 滑轮 材质 钩码重 G/N 提升的高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动的距离 S/m 总功 W总/J 机械效率 η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% ①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码　 　，机械效率越高。 ②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　 　有关。 ③比较　 　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。 ④第5次实验是利用了图　 　的装置完成的，判断依据是　 　。 ⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　 　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。 （2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　 　的方法减小摩擦，从而提筒斜面的机械效率。 （3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。 A、焦耳定律 B、牛顿第一定律 C、阿基米德原理 D、欧姆定律 【答案】（1）重力越大；动滑轮的重力；2和3；乙；第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等；80% （2）减小接触面的粗糙程度 （3）不能省功；B 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验；斜面机械效率的测量实验 【解析】【解答】（1）①比较1和2两次实验可知，当提升钩码的高度相同，提升钩码重力不同时，钩码的重力越大，滑轮组的机械效率就越高。②比较3和4两次实验可知，滑轮材质不同，所以滑轮重力大小，导致滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。③比较2和3两次实验可知，当提升钩码的重力相同，提升高度不同时，滑轮组的机械效率相同，故滑轮组的机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等，所以第5次实验是利用了定滑轮完成的，故是利用了图乙完成的。⑤图甲中的绳子段数n=3，由题知，G物=6N，F拉=2.5N，则滑轮组的机械效率为： 。（2）斜面倾斜程度不变时，物体对斜面的压力也会不变，所以可以采用减小接触面的粗糙程度的方法来减小摩擦。（3）假设没有额外功，总功等于有用功，可见使用任何机械都不能省功；本题用到了理想实验法，牛顿第一定律在推理过程中也用到此方法。 【分析】（1）①比较1和2两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系. ②根据G=mg=ρVg，比较3和4两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系. ③比较2、3两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系. ④根据s=nh确定绳子的效段数分析. ⑤根据求出滑轮组的机械效率； （2）减小有害摩擦的方法：(1)使接触面光滑和减小压 力；(2)用滚动代替滑动；(3)加润滑油；(4)利用气垫.（5）让物体之间脱离接触（如磁悬浮列车）. （3）物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法. 25．（2011·湛江）在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关． B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关． 小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验 次数 斜面倾角θ 物块重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 S/m 有用功 W有/J 总 功 W总/J 斜面的机械效率 1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% 3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，应沿斜面向上　 　拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向　 　移动（填“左”或“右”）． （2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为　 　 %，第②次实验中总功为　 　 J． （3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想　 　（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：　 　． （4）此实验主要用到的研究方法是　 　． （5）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与　 　（写出一个）有关． 【答案】（1）匀速；左 （2）60；3.0 （3）A；在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 （4）控制变量法 （5）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等 【知识点】二力平衡的条件及其应用；机械效率的计算；斜面的机械效率；斜面机械效率的测量实验 【解析】【解答】解：（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上匀速拉动木块，使示数更稳定，便宜于读数；斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小．（2）第①次实验斜面的机械效率η= ×100%= ×100%=60%；第二次实验中总功为W总=FS=2.5N×1.2m=3.0J．（3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力，因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，验证的是猜想A； 对比实验②、③数据，结合控制变量法实验的一般结论形式，可以得出的结论是在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）．（4）毫无疑问这是控制变量法思想的典型运用．（5）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等． 故答案为：（1）匀速、左；（2）60、3.0；（3）A、在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）；或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关．（4）控制变量法（5）斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等． 【分析】（1）实验中应沿斜面匀速拉动弹簧测力计，使示数更稳定；斜面的倾角指的是木板与水平面的夹角，斜面倾角变大，就是木板与水平面的夹角变大．（2）机械效率等于有用功和总功的比值，即η= ×100%；总功等于沿斜面拉力和斜面长度的乘积，即W总=FS．（3）对比实验①、②数据发现，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力；对比实验②、③数据发现，控制的是物体的重力，改变的是斜面的倾斜程度．（4）实验中采用了控制某个因素，研究另一个因素与物理量之间的关系．（5）影响斜面机械效率的因素很多，主要从有用功和额外功的角度考虑． 四、计算题 26．（2023·荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处，如图所示，工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求： （1）推力做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。 【答案】（1）推力做的有用功是W有=Gh=mgh=240kg×10N/kg×1m=2400J （2）推力做的总功是W总=FL=1000N×3m=3000J 斜面的机械效率为 （3）原来斜面做的额外功为W额=W总-W有=3000J-2400J=600J 原来斜面的摩擦力为 此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，则此时的摩擦力为 此时斜面的长度为5m，则额外功为W'额=f's=240N×5m=1200J 工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，做的有用功是W'有=m'gh=300kg×10N/kg×1m=3000J 此时的总功为W'总=W'额+W'有=1200J+3000J=4200J 工人推力做功的功率是 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少； （2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；利用有用功和总功的比值， 计算机械效率； （3）根据总功和有用功的差，计算额外功；结合距离，计算摩擦力；根据总功和时间的比值， 计算功率的大小。 27．（2019·德州）小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。求： （1）提升装置所做的有用功； （2）拉力F做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 【答案】（1）解：提升装置所做的有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J。 （2）解：根据P 可得拉力F做的功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J。 （3）解：滑轮组的机械效率：η 100%＝75%。 【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）利用 W有用＝Gh求得提升装置所做的有用功 . （2） 根据P 可得拉力F做的功 . （3）利用 η 求得 滑轮组的机械效率 . 28．（2023·青岛） “国之重器”中的起重船在我国很多伟大的工程中发挥着重要作用。起重船的工作就是将重物起吊移至指定位置。如图甲所示，一艘起重船自身质量m1=10000t，要吊装的重物质量m2=1000t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3） （1）起重船带着重物一起漂浮在水面上时，排开水的体积是多少？ （2）起重机将该重物匀速提升了30m，它的电动机所做的功是7.5×108J，则起重机的机械效率是多少？ （3）为了防止起重船吊装重物时发生倾斜，在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的水舱。起重船吊起重物后，就通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡，示意图如图乙所示。 小海设计了一种用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型，其底面积为2m2，示意图如图丙所示，其中A是固定的力传感器，能够显示B对它的压力或拉力的大小；B是质量和体积均可忽略的细直杆，B的上端固定在A上，下端固定在物体C上；物体C是质量为20kg、高度为2m的圆柱体。水舱中装有4.2m3的水，抽水机将水抽出的过程中，力传感器示数F的大小随抽出水的体积V变化的图象如图丁所示。当力传感器示数为0时，剩余的水对舱底的压强是多少？ 【答案】（1）解：起重船带着重物一起漂浮在水面上时，浮力为F浮=G总=m总g=(m1+m2)g=(10000×103kg+1000×103kg)×10N/kg=1.1×108N 由阿基米德原理可知排开水的体积 答：起重船带着重物一起漂浮在水面上时，排开水的体积是1.1×104m3； （2）解：有用功W有=G2h=m2gh=1000×103kg×10N/kg×30m=3×108J 起重机的机械效率 答：起重机将该重物匀速提升了30m，它的电动机所做的功是7.5×108J，则起重机的机械效率是40%； （3）解：由图乙可知，抽出4m3水，C刚好全部露出水面，此时剩余水的体积V剩=V-V1=4.2m3-4m3=0.2m3 水的深度 C的重力GC=mCg=20kg×10N/kg=200N 开始C完全浸没，C排开水的体积等于C的体积，此时压力是300N，C所受的浮力为F浮C=GC+F压=200N+300N=500N C的体积为 C的横截面积为 当F压=0N时，C刚好漂浮F浮′=GC=200N C浸入水中的体积为 C浸入水中的深度为 此时水的深度h=h1+h浸=0.1m+0.8m=0.9m 水产生的压强为p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.9m=9000Pa 答：当力传感器示数为0时，剩余的水对舱底的压强是9000Pa。 【知识点】重力及其大小的计算；液体压强的计算；浮力大小的计算；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】（1）漂浮物体受到的浮力等于重力，根据F浮=G=mg，计算浮力；利用，计算排开液体的体积； （2）根据W=Gh，计算有用功；利用，计算机械效率； （3）根据体积变化，判断排开液体体积；结合拉力和液体体积的变化，判断液体深度的变化；根据p=ρgh，计算液体压强的大小。 29．（2023·广元）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求： （1）工人的手对绳的拉力大小； （2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小； （3）滑轮组在此次工作中的机械效率。 【答案】（1）解：工人的重力 由得，工人对地面的压力 由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力 由力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力 答：工人的手对绳的拉力大小为100N； （2）解：两个动滑轮的重力 由图可知n=4，因为不计绳重和摩擦时 所以地面对工件摩擦力 答：工件移动过程中，地面对工件摩擦力为300N； （3）解：滑轮组的机械效率 答：滑轮组在此次工作中的机械效率为75%。 【知识点】二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【分析】（1）首先根据G=mg计算工人的重力，再根据F压=pS计算工人对地面的压力，接下来根据相互作用力的原理计算工人受到的支持力，最后根据二力平衡的知识F=G-F支计算手对绳子的拉力。 （2）首先根据G动=m动g计算两个动滑轮的重力，再根据图片确定承担拉力的绳子段数n，最后根据 计算地面对工件的摩擦力。 （3）滑轮组克服工件的地面阻力做有用功，自由端的拉力做总功，根据 计算滑轮组的机械效率。 五、综合题 30．（2019·无锡）在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤项是一种常用工具，图中是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动板手使板手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图。 （1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？________ A．滑轮 B．滑轮组 C．杠杆 D．斜面 （2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。 ①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大　 　？ ②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大　 　？ 【答案】（1）D （2）2.5×105Pa；25W 【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算；机械效率的计算 【解析】【解答】（1）丝杆上的梯形扣呈斜坡状，属于斜面； （2）①千斤顶自身重量忽略不计，千斤顶对地面的压力大小F=10000N，千斤顶对地面产生的压强p= =2.5×105Pa； ②有用功W有=F支持h=10000N×0.12m=1.2×103J，人做的功W总= =1.5×103J，人做功的功率P= =25W。 【分析】（1）使用斜面时省力但费距离. （2）①根据p=求出千斤顶对地面产生的压强. ②根据W=Fh求出千斤顶对车做的功，利用W总=求出人做的功，再利用P=求出人做功的功率. 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$