12.4 机械效率（专项训练）-2024-2025学年八年级下学期物理同步题型分组专项训练（人教版2024）

12.4机械效率 一．有用功和额外功 （1）人们 　 　做的功叫做有用功，用W有表示； （2）由于机械自重和摩擦等因素影响，而 　 　做的功叫做额外功，用W额表示； （3）利用机械所做的功（动力实际做的功）叫做总功，用W总表示，则W总＝　 。 二．机械效率的概念 1．在物理学中，将　 　与　 　的比值叫做机械效率。计算公式： 　。 2．使用任何机械都不可避免的要做额外功，有用功总是 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）总功，所以机械效率总是 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）1，机械效率通常用 　 　表示。 3． 实验 测量滑轮组的机械效率 1．所用的器材除钩码、铁架台、滑轮组、细绳外，还需要　 　和　 　。 2．实验原理是　 　。 3．向上拉弹簧测力计时，应使钩码做　 　运动。 4．使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越　 　；使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率　　 （填“越高”、“越低”或“不变”）。滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 　 　（选填“有关”或“无关”）。 1 有用功、额外功、总功 1．如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（　　） A．小明克服自身重力所做的功是总功 B．小明克服沙子重力所做的功是有用功 C．小明克服沙子重力所做的功是额外功 D．小明克服桶的重力所做的功是有用功 2．小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　　） A．物体重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是额外功 C．拉力F做的功是总功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是总功 3．（2023春•印江县月考）简单机械在我们生活中应用非常广泛，好动手的小明同学分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度，做有用功（　　） A．杠杆最多 B．斜面最多 C．滑轮组最多 D．一样多 4. 一体重是500N的同学用重10N的水桶，提起重为100N的水沿楼梯运到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（　　） A．500J，50J B．500J，2550J C．500J，2000J D．2550J，50J 5．一位工人师傅利用长4.5m、高1.5m的斜面，用500N沿斜面的力把重1200N的箱子匀速推到车上，工人师傅做的总功是 　 　J，有用功是 　 　J。这里产生额外功的原因是 　 　。 6．如图，30N的拉力F水平拉着重为200N的物体在水平路面匀速移动0.5m的距离。物体所受摩擦力为50N，则拉力做的有用功为 　 　J。 2 机械效率的概念 7. （2023秋•仪征市期末）关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．正在水平地面上滚动的足球，足球受到的重力做了功 B．功率越大的机械做功越快 C．用滑轮组提升货物时，功率越大，则机械效率就越高 D．经过不断改进，机器做功的机械效率可达到100% 8．（2023秋•宿城区期末）下列关于机械效率的说法正确的是（　　） A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越快的机械，机械效率越高 C．所做有用功越多的机械，机械效率越高 D．做功相等的情况下，额外功越少的机械，机械效率越高 9．（2024•青山湖区模拟）如图是家庭阳台上的手摇晾衣架。晾衣架匀速上升过程中，上升速度越快，机械 　 　 越高；所挂衣物越重，机械 　 　越高。（均选填“功率”或“效率”） 3 机械效率的大小比较 10．在实践活动基地，同学们体验使用劳动工具对工作的影响。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起相同的高度。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断不正确的是（　　） A．甲方式中车对绳子的拉力为400N B．乙方式中人对绳子的拉力为210N C．甲、乙两种方式做的有用功相等 D．甲、乙两种方式的机械效率相等 11.如图，斜面AB和AC的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个物体沿斜面以相同的速度拉到A点，F1＝F2，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 12．（2023秋•花都区期中）如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（　　） A．利用丙图机械提升M时省力 B．F乙和F丙两个力所做的功相等 C．乙图机械的机械效率比丙图机械高 D．通过图中数据无法计算丙图机械的机械效率 13．（2023秋•高州市期末）如图所示，工人们用相同的滑轮组装成不同的滑轮组A、B，提起等重的建材升高相同的高度，不计摩擦和绳重，拉力做的有用功W1　 　W2，两滑轮组的机械效率ηA　 　ηB；若拉力移动的速度相同，则拉力的功率P1　 　P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。 4 功的原理 14．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　） A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．机械做功越快，机械效率越高 C．功率越大的机械，做功越快 D．机械做功越多，机械效率越高 15．（2023秋•无锡期末）用如图所示的装置测量提升物体所做的功。经测量，斜面长s＝0.6m，高h＝0.3m，图甲中用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，测力计示数F1＝5.5N，图乙中沿竖直方向匀速提升小车，使之上升高度h，测力计示数F2＝10N。关于该实验，下列说法中错误的是（　　） A．斜面可以省力，但不能省功 B．斜面可以省力，也可以省功 C．拉力F1做功为3.3J D．拉力F2做功为3J 16．（2023秋•高新区校级期末）中华文明源远流长，古人的智慧除四大发明以外，还有许多值得我们学习的机械。绞车是与辘轳相似的另一种机械，它从唐代起便被普遍应用，成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是（　　） A．使用此装置可以省功 B．上方的滑轮可以改变力的方向 C．使用此装置可以省距离 D．绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成 5 机械效率的计算 17．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 17.如图所示，利用滑轮组拉动水平地面上重为200N的物体。物体在拉力F的作用下向左匀速直线运动5m，拉力F的大小为60N，物体与地面之间的摩擦力大小为90N，不计动滑轮和绳子的重力，下列说法错误的是（　　）    A．图中A点处的拉力FA为120N B．拉力F做的总功为600J C．拉力F做的有用功为450J D．滑轮组的机械效率为75% 18．（多选）如图所示，用水平F=5N的拉力恰好使物体A沿水平地面向左做匀速直线运动，已知物体A重为10N，所受摩擦力为8N，在10s时间内，物体A水平移动了2m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中（　　）    A．绳端移动的距离6m B．物体A重力做功为8J C．拉力F的功率为2W D．滑轮组的机械效率为80% 19.小明同学利用如图所示的滑轮组在时间t内使重为G的物体在水平方向匀速移动了距离s，竖直向上的拉力为F，物体与水平面的摩擦力为f，动滑轮重为G动，滑轮组的机械效率为，不计绳重和滑轮摩擦。下列关系式成立的是（　　）    A．F=3f B． C．G动=3F-f D． 20.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动的距离为0.3m，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，则下列说法正确的是（　　） A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大 C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低 D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高 21．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，拉力F的大小将 （变大/变小/不变），杠杆的机械效率为 ；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）（不考虑摩擦）。 22.如图所示，物体在沿斜面向上拉力F的作用下，从倾角为30°的斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，物体受到斜面的摩擦力为f，斜面的机械效率为75%，直角三角形中，30°所对直角边长度是斜边的一半。则（　　） A． B． C． D． 23．如图，斜面长5m，高3m，工人用500N的力沿斜面方向将重为800N 的箱子匀速拉到车上，斜面的机械效率为η1= ，箱子受到的摩擦力为 N；工人又将一个重为700N的物体也匀速拉到了该斜面顶端，这个过程的机械效率为η2，则η1 η2（选填“大于”、  “小于”或“等于”）。 24.新冠疫情期间，为更好的收治重症患者，武汉市集结了约4万名建设者，仅用10天左右时间就使火神山、雷神山医院成功交付使用，再次让世界见证了“中国速度”。如图所示，工人用滑轮组装置沿水平轨道运送建筑工件，用力F拉绳使工件沿水平轨道匀速运动的速度v=0.5m/s，经t=20s将工件送到目的地。已知工件的质量m1=600kg，与轨道的接触面积S=1.2m2，运动过程中所受阻力f是重力的k=0.2倍；若滑轮组的绳保持竖直方向，不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，滑轮组装置的机械效率η=96%，取g=10N/kg。求： （1）工人拉力F做功的功率P； （2）动滑轮的质量m。 25.如图为比亚迪的一款正在测试爬坡性能的新能源汽车，该车质量为2t，当其匀速爬上高12m、长20m的陡坡时，用时2s，发动机的牵引力为1.5×104N。（g取10N/kg）求爬坡过程中： （1）该车的有用功； （2）该车的机械效率； （3）牵引力的功率。 26．（2023•东港区校级三模）有人用斜面滑轮组合在一起来提升重600N的木箱，如图所示，动滑轮重20N，用160N的拉力F使木箱沿着斜面滑动5m，同时木箱也升高了3m，此过程中由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40J。求： （1）拉力做的有用功； （2）整个装置的机械效率； （3）斜面对木箱的摩擦力大小。 6 测量滑轮组机械效率的实验 27．学习滑轮组的机械效率之后，小明用同样的滑轮，组装成两个滑轮组，完成分两次不同的实验，分别如图甲、乙所示，实验的部分数据如表格所示：    次数 物体重G/N 提升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 2 10 1.5 20 2 2 10 （1）实验过程中，沿竖直方向 拉动弹簧测力计； （2）第一次实验的机械效率为 %； （3）第二次实验如图乙所示，则弹簧测力计移动的距离是 cm；若忽略绳重和摩擦，则第二次实验测得滑轮组的机械效率应 （选填“>”“<”或“=”）第一次实验测得滑轮组的机械效率； （4）若想提高此滑轮组的机械效率，以下措施中不可行的是 （选填序号）。 ①选用轻质动滑轮 ②给滑轮的轴心加润滑油 ③增加物体被提升的高度 ④增大被提升的物体的重力 28．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： 。 6 增大或减小机械效率的方法 29.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 30．（2023•英德市二模）如图为塔式起重机的起重结构简化示意图，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：　 　。 31．（2023•梁溪区校级一模）为了研究滑轮组的机械效率，小红分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m，每个滑轮的重均为20N。不计绳重及摩擦，此过程中F甲做的功 　 　（选填“＞”、“＝”或“＜”）F乙做的功，F甲做功的功率为 　 　W，甲的机械效率 　 　（选填“＞”、“＝”或“＜”）乙的机械效率。为了提高甲的机械效率，可以采取的措施是 　 　。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.3机械效率 一．有用功和额外功 （1）人们 　直接对物体　做的功叫做有用功，用W有表示； （2）由于机械自重和摩擦等因素影响，而 　不得不　做的功叫做额外功，用W额表示； （3）利用机械所做的功（动力实际做的功）叫做总功，用W总表示，则W总＝W有+W额　。 二．机械效率的概念 1．在物理学中，将　有用功　与　总功　的比值叫做机械效率。计算公式：　η＝×100%　。 2．使用任何机械都不可避免的要做额外功，有用功总是 　小于　（选填“大于”、“等于”或“小于”）总功，所以机械效率总是 　小于　（选填“大于”、“等于”或“小于”）1，机械效率通常用 　η　表示。 3． 实验 测量滑轮组的机械效率 1．所用的器材除钩码、铁架台、滑轮组、细绳外，还需要　刻度尺　和　弹簧测力计　。 2．实验原理是　η＝　。 3．向上拉弹簧测力计时，应使钩码做　匀速直线　运动。 4．使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越　高　；使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率　越低　（填“越高”、“越低”或“不变”）。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”）。 1 有用功、额外功、总功 1．如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（　　） A．小明克服自身重力所做的功是总功 B．小明克服沙子重力所做的功是有用功 C．小明克服沙子重力所做的功是额外功 D．小明克服桶的重力所做的功是有用功 【答案】B 【解答】解：小明用桶把一些沙子运上三楼，对克服沙子重力做的功为有用功；为了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功为额外功； 克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和为总功。 可见，B正确、ACD错。 故选：B。 2．小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　　） A．物体重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是额外功 C．拉力F做的功是总功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是总功 【答案】C 【解答】解： AD、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，物体没有沿重力方向移动距离，所以重力不做功；克服物体与地面间的摩擦力做的功为有用功，故AD错误； B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，拉力F1做的功（克服物体与地面间的摩擦力做的功）为有用功，故B错误； C、绳子自由端的拉力F做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确； 故选：C。 3．（2023春•印江县月考）简单机械在我们生活中应用非常广泛，好动手的小明同学分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度，做有用功（　　） A．杠杆最多 B．斜面最多 C．滑轮组最多 D．一样多 【答案】D 【解答】解：用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，根据公式W有＝Gh可知，做的有用功相等。 故选：D。 4. 一体重是500N的同学用重10N的水桶，提起重为100N的水沿楼梯运到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（　　） A．500J，50J B．500J，2550J C．500J，2000J D．2550J，50J 【答案】B 【详解】有用功为 额外功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．一位工人师傅利用长4.5m、高1.5m的斜面，用500N沿斜面的力把重1200N的箱子匀速推到车上，工人师傅做的总功是 　 　J，有用功是 　 　J。这里产生额外功的原因是 　 　。 【答案】2250；1800；克服摩擦做功 【解答】解：（1）工人做的有用功： W有用＝G物h＝1200N×1.5m＝1800J； （2）工人所做的总功： W总＝Fs＝500N×4.5m＝2250J； （3）利用斜面将物体推到车上的过程中，要克服摩擦做额外功。 故答案为：2250；1800；克服摩擦做功。 6．如图，30N的拉力F水平拉着重为200N的物体在水平路面匀速移动0.5m的距离。物体所受摩擦力为50N，则拉力做的有用功为 　 　J。 【答案】25。 【解答】解：由题知，物体在水平路面匀速移动的距离s物＝0.5m，物体所受摩擦力f＝50N， 使用动滑轮水平拉动物体时，所做的有用功为克服物体与水平面间摩擦力做的功， 则拉力做的有用功为W有＝fs物＝50N×0.5m＝25J。 故答案为：25。 2 机械效率的概念 7. （2023秋•仪征市期末）关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．正在水平地面上滚动的足球，足球受到的重力做了功 B．功率越大的机械做功越快 C．用滑轮组提升货物时，功率越大，则机械效率就越高 D．经过不断改进，机器做功的机械效率可达到100% 【答案】B 【解答】解：A、足球在水平地面上滚动，重力的方向与运动方向垂直，足球受到的重力对足球没有做功，故A错误； B、功率是表示做功快慢的物理量，功率越大的机械做功越快，故B正确； C、用滑轮组提升货物时，功率越大，不会改变有用功与总功的比值，不能改变滑轮组的机械效率，故C错误； D、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%，故D错误。 故选：B。 8．（2023秋•宿城区期末）下列关于机械效率的说法正确的是（　　） A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越快的机械，机械效率越高 C．所做有用功越多的机械，机械效率越高 D．做功相等的情况下，额外功越少的机械，机械效率越高 【答案】D 【解答】解：AB．机械效率是指有用功占总功的百分比，与是否省力、做功快慢没有必然的联系，故AB不符合题意； C．效率指有用功占总功的比值，有用功多，额外功多少不确定，则效率不一定高，故C不符合题意； D．做功相等的情况下，额外功越少的机械，有用功占总功的比值越大，所以机械效率越高，故D符合题意。 故选：D。 9．（2024•青山湖区模拟）如图是家庭阳台上的手摇晾衣架。晾衣架匀速上升过程中，上升速度越快，机械 　 　 越高；所挂衣物越重，机械 　 　越高。（均选填“功率”或“效率”） 【答案】功率；效率。 【解答】解：晾衣架匀速上升过程中，上升速度越快，根据P＝Fv可知，晾衣架匀速上升时需要的拉力F不变，上升速度v变大，故机械做功的功率变高（大）； 所挂衣物越重，所做的额外功基本不变，根据机械效率的公式可知，有用功在总功中所占的比重越大，故它的机械效率越大。 故答案为：功率；效率。 3 机械效率的大小比较 10．在实践活动基地，同学们体验使用劳动工具对工作的影响。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起相同的高度。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断不正确的是（　　） A．甲方式中车对绳子的拉力为400N B．乙方式中人对绳子的拉力为210N C．甲、乙两种方式做的有用功相等 D．甲、乙两种方式的机械效率相等 【答案】D 【解答】解：A、图甲中使用的是两个定滑轮，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，车对绳子的拉力：F甲＝G＝400N，故A正确； B、图乙中使用的是一动一定的滑轮组，n＝2，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，人对绳子的拉力：F乙＝（G+G动）＝（400N+20N）＝210N，故B正确； C、因为甲、乙两种方式提升物体的重力和高度都相等，所以，由W有＝Gh可知，甲、乙两种方式做的有用功相等，故C正确； D、忽略绳重及摩擦，甲中不做额外功，效率为100%，乙中要提升动滑轮，做额外功，故乙的效率要小于100%，所以甲中滑轮组的机械效率比图乙中的高，故D错误。 故选：D。 11.如图，斜面AB和AC的粗糙程度相同、倾斜程度不同，将两个物体沿斜面以相同的速度拉到A点，F1＝F2，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 【解答】解：A、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fBA＞fCA，故A错误； BD、由题知，同一物体提升的高度h相同，由W有＝Gh可知，有用功相同， 因AB＞AC，且拉力相同，所以，由W总＝Fs可知，F1做的总功多，由η＝可知，左边斜面的机械效率低，故BD错误； C、两个拉力做功的快慢即为做功的功率P＝＝，因为F1＝F2，且两次物体的速度相等，所以拉力做功的快慢相等，故C正确。 故选：C。 12．（2023秋•花都区期中）如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（　　） A．利用丙图机械提升M时省力 B．F乙和F丙两个力所做的功相等 C．乙图机械的机械效率比丙图机械高 D．通过图中数据无法计算丙图机械的机械效率 【答案】C 【解答】解：A、由图可知，甲直接提升物体，此时的拉力为10N：乙通过定滑轮提升物体，此时的拉力为11V；丙通过动滑轮提升物体，此时的拉力为11V，大于直接提升物体所用的力，所以利用机械丙提升M时不省力，故A错误； B、F乙和F丙两个力的大小相同，物体上升相同的高度，由定滑轮和动滑轮的特点可知，F乙移动的距离是F丙移动距离的一半，根据W＝Fs可知F丙所做的功要大，故B错误； C、机械丙和机械乙把相同的物体提升相同的高度，根据W＝Gh可知，所做的有用功是相同，F丙所做的总功要大，根据η＝可知，机械丙的机械效率比机械乙的低，故C正确； D、甲直接提升物体，此时的拉力为10N，则物体的重力为G＝10N；机械乙和丙的拉力已知，由定滑轮和动滑轮的特点可知s和h的关系，根据η＝＝＝可以求出机械效率的大小，故D错误。 故选：C。 13．（2023秋•高州市期末）如图所示，工人们用相同的滑轮组装成不同的滑轮组A、B，提起等重的建材升高相同的高度，不计摩擦和绳重，拉力做的有用功W1　 　W2，两滑轮组的机械效率ηA　 　ηB；若拉力移动的速度相同，则拉力的功率P1　 　P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】＝；＝；＜。 【解答】解：提起等重的建材升高相同的高度，由W＝Gh得到有用功相同，即W1＝W2， 不计摩擦和绳重，因滑轮相同，上升高度h相同，由W＝G动h可知额外功W额相同，因为W总＝W有+W额，所以总功相同， 根据可知，两装置的机械效率相同，即ηA＝ηB， 不计摩擦和绳重，由图可知，A图中滑轮组的动滑轮绕3段绳，B图中滑轮组的动滑轮绕2段绳，A图中拉力， B图中拉力， 所以F1＜F2， 拉力移动的速度相同，由可知，拉力做功的功率P1＜P2。 故答案为：＝；＝；＜。 4 功的原理 14．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　） A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．机械做功越快，机械效率越高 C．功率越大的机械，做功越快 D．机械做功越多，机械效率越高 【答案】C 【解答】解：A、我们使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误； B、机械做功越快，表示功率越大，但不能说明机械效率越高，故B错误； C、功率是表示做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功越快，故C正确； D、机械效率反映有用功占总功的比例或额外功占总功的比例，机械做功越多，但机械效率不一定越高，故D错误。 故选：C。 15．（2023秋•无锡期末）用如图所示的装置测量提升物体所做的功。经测量，斜面长s＝0.6m，高h＝0.3m，图甲中用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，测力计示数F1＝5.5N，图乙中沿竖直方向匀速提升小车，使之上升高度h，测力计示数F2＝10N。关于该实验，下列说法中错误的是（　　） A．斜面可以省力，但不能省功 B．斜面可以省力，也可以省功 C．拉力F1做功为3.3J D．拉力F2做功为3J 【答案】B 【解答】解：AB、根据斜面的工作特点和功的原理可知，利用斜面提高物体可以省力，但不能省功，故A正确、B错误； C、由W＝Fs可知，拉力F1做功W1＝F1s＝5.5N×0.6m＝3.3J，故C正确； D、拉力F2做功W2＝F2h＝10N×0.3m＝3J，故D正确。 故选：B。 16．（2023秋•高新区校级期末）中华文明源远流长，古人的智慧除四大发明以外，还有许多值得我们学习的机械。绞车是与辘轳相似的另一种机械，它从唐代起便被普遍应用，成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是（　　） A．使用此装置可以省功 B．上方的滑轮可以改变力的方向 C．使用此装置可以省距离 D．绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成 【答案】B 【解答】解：A、由功的原理可知，使用任何机械都不省功，所以此装置不能省功，故A错误； B、由图可知，上方的滑轮属于定滑轮，可以改变力的方向，故B正确； C、轮轴的轮半径大于轴半径，使用时动力作用在轮上，省力但费距离，故C错误； D、由图可知，绞车由上方的定滑轮及下面的轮轴组成，没有用到动滑轮，故D错误。 故选：B。 5 机械效率的计算 17．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 【详解】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。 17.如图所示，利用滑轮组拉动水平地面上重为200N的物体。物体在拉力F的作用下向左匀速直线运动5m，拉力F的大小为60N，物体与地面之间的摩擦力大小为90N，不计动滑轮和绳子的重力，下列说法错误的是（　　）    A．图中A点处的拉力FA为120N B．拉力F做的总功为600J C．拉力F做的有用功为450J D．滑轮组的机械效率为75% 【答案】A 【详解】A．物体在水平地面上向左匀速直线运动，受到的拉力FA与摩擦力是一对平衡力，所以 FA＝f＝90N 故A错误，符合题意； B．由图知，有效绳子段数n＝2，由s＝ns物得拉力F做的总功为 W总＝Fns物＝60N×2×5m＝600J 故B正确，不符合题意； C．有用功为W有＝FAs物＝90N×5m＝450J 故C正确，不符合题意； D．滑轮组的机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选A。 18．（多选）如图所示，用水平F=5N的拉力恰好使物体A沿水平地面向左做匀速直线运动，已知物体A重为10N，所受摩擦力为8N，在10s时间内，物体A水平移动了2m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中（　　）    A．绳端移动的距离6m B．物体A重力做功为8J C．拉力F的功率为2W D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】CD 【详解】AC．由图可知，拉动动滑轮的绳子的有效股数，则绳端移动的距离 拉力做的功 拉力的功率为 故A不符合题意，C符合题意； 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不符合题意； D．所受地面的摩擦力约为8N，则有用功为 该装置的机械效率为 故D符合题意。 故选CD。 19.小明同学利用如图所示的滑轮组在时间t内使重为G的物体在水平方向匀速移动了距离s，竖直向上的拉力为F，物体与水平面的摩擦力为f，动滑轮重为G动，滑轮组的机械效率为，不计绳重和滑轮摩擦。下列关系式成立的是（　　）    A．F=3f B． C．G动=3F-f D． 【答案】BC 【详解】A．由图可知，滑轮组承重绳子，不计绳重和滑轮摩擦，拉力F为 故A不符合题意； B．该滑轮组的机械效率为 故B符合题意； C．不计绳重和滑轮摩擦，根据可知，动滑轮重力为 故C符合题意； D、根据可知 而 故D不符合题意。 故选BC。 20.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动的距离为0.3m，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，则下列说法正确的是（　　） A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大 C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低 D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高 【答案】D 【详解】AB．设弹簧测力计作用在E点，过O点作垂直于拉力作用线的垂线段，与钩码重力作用线交于C点，与拉力作用线交于D点，如图所示： 由图可知，OC为钩码G的力臂，OD为拉力F的力臂，由△OCA∽△ODE可得 由杠杆的平衡条件可得 则 由 和G不变可知，则匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数不变；拉力做的总功 拉力做的有用功 拉力对杠杆做的额外功 故AB错误； CD．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m时，此时杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离变小，则额外功变小，而有用功不变，由 可知，机械效率变大，故C错误，D正确。 故选D。 21．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，拉力F的大小将 （变大/变小/不变），杠杆的机械效率为 ；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）（不考虑摩擦）。 【答案】 不变 变大 【详解】[1]因为拉力和重力方向刚好平行，而拉力的力臂和重物对杠杆作用力的力臂都是支点到两个力的垂直距离，即重合，所以根据平行线分线段成比例的特征，拉力在竖直向上拉的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，所以根据杠杆平衡条件，重物对杠杆的作用力不变，拉力也不变。 [2]根据题意，，物体上升的高度 由功的计算公式可得 根据题意，，拉力移动的距离为 由功的计算公式可得 由机械效率的计算公式可得 [3]若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则所做的有用功不变，但杠杆向上移动的角度变小，杠杆向上移动的距离也变小，即克服杠杆自重所做额外功减小，在有用功不变，总功减小时，根据效率的公式，此时的效率变大。 22.如图所示，物体在沿斜面向上拉力F的作用下，从倾角为30°的斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，物体受到斜面的摩擦力为f，斜面的机械效率为75%，直角三角形中，30°所对直角边长度是斜边的一半。则（　　） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】AB．依题意得 则 故A符合题意，B不符合题意； CD．由几何关系与力的平衡得 则 故C错误，D正确。 故选AD。 23．如图，斜面长5m，高3m，工人用500N的力沿斜面方向将重为800N 的箱子匀速拉到车上，斜面的机械效率为η1= ，箱子受到的摩擦力为 N；工人又将一个重为700N的物体也匀速拉到了该斜面顶端，这个过程的机械效率为η2，则η1 η2（选填“大于”、  “小于”或“等于”）。 【答案】 96% 20 不变 【详解】[1]对箱子做的有用功W有=Gh=800N×3m=2400J 利用斜面做的总功W总=Fs=500N×5m=2500J 斜面的机械效率为 [2]因为W总=W有用+W额 所以W额=W总-W有用=2500J-2400J=100J 由W额=fs得箱子受到的摩擦力为 [3]在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力只与压力大小有关。将不同重力的物体沿同一斜面拉到斜面顶端，因接触面粗糙程度相同，故物体受到的摩擦力之比等于物体对斜面的压力之比，即等于物体的重力大小之比，即 ① 斜面的机械效率为② 由①②可知，斜面的机械效率与提升物体的重力无关，故工人还将一个700N的物体（底面粗糙程度和800N的物体相同）也拉到了该斜面顶端，这个过程中的机械效率和将800N的物体拉到斜面顶端相比不变。 24.新冠疫情期间，为更好的收治重症患者，武汉市集结了约4万名建设者，仅用10天左右时间就使火神山、雷神山医院成功交付使用，再次让世界见证了“中国速度”。如图所示，工人用滑轮组装置沿水平轨道运送建筑工件，用力F拉绳使工件沿水平轨道匀速运动的速度v=0.5m/s，经t=20s将工件送到目的地。已知工件的质量m1=600kg，与轨道的接触面积S=1.2m2，运动过程中所受阻力f是重力的k=0.2倍；若滑轮组的绳保持竖直方向，不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，滑轮组装置的机械效率η=96%，取g=10N/kg。求： （1）工人拉力F做功的功率P； （2）动滑轮的质量m。 【答案】（1）625W；（2）5kg 【详解】解：（1）工件的重力GM＝mMg＝600kg×10N/kg＝6000N 运动过程中所受的阻力f＝0.2GM＝0.2×6000N＝1200N 由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2 则滑轮组的机械效率 解得F＝625N 绳端移动的速度v绳＝nv＝2×0.5m/s＝1m/s 则拉力的功率 （2）不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，由 可得，动滑轮的重力G动＝nF﹣f＝2×625N﹣1200N＝50N 由G＝mg可得，动滑轮的质量 答：（1）工人拉力F做功的功率为625W； （2）动滑轮的质量为5kg。 25.如图为比亚迪的一款正在测试爬坡性能的新能源汽车，该车质量为2t，当其匀速爬上高12m、长20m的陡坡时，用时2s，发动机的牵引力为1.5×104N。（g取10N/kg）求爬坡过程中： （1）该车的有用功； （2）该车的机械效率； （3）牵引力的功率。 【答案】（1）该车的有用功为2.4×105J；（2）该车的机械效率为80%；（3）牵引力的功率为1.5×105W。 【解答】解： （1）计算汽车重力，G＝mg＝2×1000kg×10N/kg＝20000N，W有＝Gh＝20000N×12m＝2.4×105J； （2）机械效率η＝＝＝＝80%； （3）牵引力做功为W总＝Fs＝1.5×104N×20m＝3×105J，功率P＝＝＝1.5×105W。 答：（1）该车的有用功为2.4×105J；（2）该车的机械效率为80%；（3）牵引力的功率为1.5×105W。 26．（2023•东港区校级三模）有人用斜面滑轮组合在一起来提升重600N的木箱，如图所示，动滑轮重20N，用160N的拉力F使木箱沿着斜面滑动5m，同时木箱也升高了3m，此过程中由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40J。求： （1）拉力做的有用功； （2）整个装置的机械效率； （3）斜面对木箱的摩擦力大小。 【答案】（1）拉力做的有用功为1800J； （2）整个装置的机械效率为75%； （3）斜面对木箱的摩擦力大小为100N。 【解答】解：（1）拉力做的有用功为： W有＝Gh＝600N×3m＝1800J； （2）由图可知，动滑轮上绳子的段数n＝3，则绳子自由端移动的距离： s＝3L＝3×5m＝15m， 则拉力做的总功为： W总＝Fs＝160N×15m＝2400J， 整个装置的机械效率为： η＝×100%＝×100%＝75%； （3）克服动滑轮重所做的额外功为： W动＝G动h＝20N×3m＝60J， 由题知，由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40J， 则克服木箱与斜面间摩擦力所做的额外功： Wf′＝W总﹣W有﹣Wf﹣W动＝2400J﹣1800J﹣40J﹣60J＝500J， 由Wf′＝fL可得，斜面对木箱的摩擦力为： f＝＝＝100N。 答：（1）拉力做的有用功为1800J； （2）整个装置的机械效率为75%； （3）斜面对木箱的摩擦力大小为100N。 6 测量滑轮组机械效率的实验 27．学习滑轮组的机械效率之后，小明用同样的滑轮，组装成两个滑轮组，完成分两次不同的实验，分别如图甲、乙所示，实验的部分数据如表格所示：    次数 物体重G/N 提升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 2 10 1.5 20 2 2 10 （1）实验过程中，沿竖直方向 拉动弹簧测力计； （2）第一次实验的机械效率为 %； （3）第二次实验如图乙所示，则弹簧测力计移动的距离是 cm；若忽略绳重和摩擦，则第二次实验测得滑轮组的机械效率应 （选填“>”“<”或“=”）第一次实验测得滑轮组的机械效率； （4）若想提高此滑轮组的机械效率，以下措施中不可行的是 （选填序号）。 ①选用轻质动滑轮 ②给滑轮的轴心加润滑油 ③增加物体被提升的高度 ④增大被提升的物体的重力 【答案】 匀速 66.7% 30 = ③ 【详解】（1）[1]实验过程中，为了读数方便应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。 （2）[2]由图甲可知，有两段绳子拉着动滑轮，弹簧测力计移动的距离s1＝2h1＝2×10cm＝20cm＝0.2m 第一次实验时滑轮组的机械效率 （3）[3][4]若忽略绳重和摩擦，由图甲可知 解得G动＝2F1-G＝2×1.5N-2N＝1N 由图乙可知，有三段绳子拉着动滑轮，弹簧测力计移动的距离s2＝3h2＝3×10cm＝30cm＝0.3m 第二次实验时滑轮组的机械效率 则η1＝η2 （4）[5]①选用轻质动滑轮，在提升相同重物、提升相同高度时，动滑轮重力做的功减小，即额外功减小，总功减小，有用功不变，根据 可知，有用功与总功的比值增大，机械效率增大，故①不符合题意； ②给滑轮的轴心加润滑油，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率，故②不符合题意； ③滑轮组的机械效率 可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，增加重物上升高度，不能提高滑轮组的机械效率，故③符合题意； ④增大提升的物重，有用功增大，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值增大，滑轮组的机械效率增大，故④不符合题意。 故选③。 28．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 【详解】（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。 6 增大或减小机械效率的方法 29.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 【解答】解：用滑轮组竖直向上提升重物时，有用功：W有＝G物h， 不计绳重和摩擦，额外功：W额＝G动h， 总功：W总＝W有+W额＝G物h+G动h； 则滑轮组的机械效率：η＝＝＝， 由上式可知， A、增大重物的重力，在额外功一定时，可增加有用功，能提高滑轮组的机械效率，故A不符合题意； B、减小动滑轮的重力，在有用功一定时，额外功减小，滑轮组的机械效率会提高，故B不符合题意； C、减小绳子的重力，在有用功一定时，额外功减小，滑轮组的机械效率会提高，故C不符合题意； D、减少绳子股数，不影响滑轮组的机械效率，故D符合题意。 故选：D。 30．（2023•英德市二模）如图为塔式起重机的起重结构简化示意图，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。 【解答】解：图示中滑轮a的轴固定不动，为定滑轮； 轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，a图为动滑轮，动滑轮可以省力，但不能改变力的方向； 根据公式η＝可知，在钢丝绳允许的情况下，适当增加物重可以增加机械效率。 故答案为：定；省力；适当增加物重。 31．（2023•梁溪区校级一模）为了研究滑轮组的机械效率，小红分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m，每个滑轮的重均为20N。不计绳重及摩擦，此过程中F甲做的功 　 　（选填“＞”、“＝”或“＜”）F乙做的功，F甲做功的功率为 　 　W，甲的机械效率 　 　（选填“＞”、“＝”或“＜”）乙的机械效率。为了提高甲的机械效率，可以采取的措施是 　 　。 【答案】＝；42；＝；增加被提升物体的重力。 【解答】解：不计绳重及摩擦，拉力做的功：W总＝G物h+G动h，甲、乙两图物体重力G物相等，动滑轮重力G动相等，提升物体高度h相等，所以做功相等； 如图甲所示，绳子有效段数2段，物体提升高度10m，绳子自由端移动距离为20m，移动速度为20m÷100s＝0.2m/s，拉力F甲＝（G物+G动）＝（400N+20N）＝210N，所以功率P甲＝＝＝F甲v＝210N×0.2m/s＝42W； 不计绳重及摩擦，拉力做的功：W总＝G物h+G动h，W有＝G物h，W额＝G动h，甲、乙两图中有用功、额外功和总功都相等，根据η＝可得甲、乙机械效率相等； 提高滑轮组的机械效率的方法有：增大有用功和减小额外功，要增大有用功，就要增加被提升物体的重力；要减小额外功，可以减小摩擦，也可以减小动滑轮的自重。 故答案为：＝；42；＝；增加被提升物体的重力。 学科网（北京）股份有限公司 $$