第三节 机械效率（分层作业）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

11.3 机械效率 目录 2 考点01：有用功、额外功和总功 2 考点02：机械效率的比较 3 考点03：竖直方向滑轮组机械效率的计算 5 考点04：水平方向滑轮组机械效率的计算 9 考点05：杠杆机械效率的计算 11 考点06：斜面机械效率 13 考点07：含有复杂滑轮组机械效率的计算 15 考点08：测定滑轮组的机械效率 19 24 37 考点01：有用功、额外功和总功 1．无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以（   ） A．减少有用功 B．增大有用功 C．减少额外功 D．增大总功 【答案】C 【详解】将同一个快递包裹从地面运送到五楼，克服无人机自重做的是额外功，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，机身减轻了重量，所以，减少了额外功；克服包裹的重力做的功是有用功，与未替换前相比没有变化，即有用功不变；总功等于有用功和额外功之和，有用功不变，额外功减少，总功减少。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　） A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功 C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功 【答案】C 【详解】有用功的定义是完成一件事情而做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；我们的目的就是为了把水桶提上来，所以克服水桶的重力做的功为有用功。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．2024年2月，贵州多地突发山火，紧急启动直升飞机取水灭火。直升飞机每次尽可能取更多水其目的是（　　） A．增大有用功 B．减小额外功 C．增大总功 D．增大功率 【答案】A 【详解】取水灭火过程中，使水移动距离一定，每次取水越多，克服水的重力做功越多，有用功越多，则有用功在总功中所占的比例越高，能提高取水效率，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时，做的（　　） A．有用功不变，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功增加 D．有用功减小，总功减小 【答案】A 【详解】加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时，货物的重力和提升的高度不变，由W有=Gh可知，工人所做的有用功不变，在滑轮组上加润滑油后，摩擦力减小，克服摩擦力所做的额外功减少，由W总=W有+W额可知，总功减小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 考点02：机械效率的比较 5．有两台机器，甲的机械效率为90%，乙的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功一定比乙做的有用功多 B．两台机器做的总功相等时，甲做的有用功一定比乙做的有用功多 C．甲一定比乙更省力 D．甲做的功一定比乙做的功多 【答案】B 【详解】A．机械效率是指有用功与总功的比值，它反映了机械在做功时有用功占总功的比例。这个选项没有给出总功的信息，因此无法比较两台机器做的有用功。故A错误； B．当两台机器的总功相等时，由于甲的机械效率高于乙，根据机械效率的定义，甲的有用功在总功中占的比例更高，因此甲做的有用功一定比乙多。故B正确； C．机械效率与机械是否省力无关。机械效率只反映有用功在总功中的比例，而不反映机械操作的难易程度或省力程度。故C错误； D．机械效率的高低不能直接决定做功的多少。故D错误。 故选B。 6．图甲，A、B是两个完全相同的物体，分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，拉动A和B到斜面顶端时斜面的机械效率分别用ηA、ηB表示，则下列判断正确的是（　　） A．拉动A和B到斜面顶端时ηA>ηB B．拉动B到斜面顶端时ηB=80% C．对A做的有用功小于额外功 D．对B做的总功等于有用功 【答案】B 【详解】由图可知，A做的有用功WA有用=WA总-WA额外=3J-1J=2J A、B两物体的重力相同，移动的高度也相同，所以A、B两物体做的有用功也相同，即WB有用=WA有用=2J 则右侧斜面机械效率 则左侧斜面机械效率 故ACD错误，B正确； 故选B。 7．如图，小明分别用甲、乙滑轮把同一桶沙提升相同高度。用甲滑轮所做的有用功为W1，机械效率；用乙滑轮所做的有用功为W2，机械效率为，若不计绳重与摩擦，则（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】如图甲乙所示，把同一桶沙提升相同高度，有用功为W=Gh，因此W1=W2。图乙中要克服动滑轮重做功，也为额外功，即在有用功相同情况下，乙图中额外功更多，则机械效率更小，即。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 8．如图所示，甲、乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲、乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是（　　） A．F甲小于F乙 B．甲、乙两人拉绳子的速度相同 C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的大 【答案】D 【详解】甲图由两个定滑轮组成，不省力也不省距离，乙图由一个动滑轮和一个定滑轮组成，承担物重的绳子段数为2。 A．对甲分析，甲的拉力，对乙分析，乙的拉力，因此甲的拉力大于乙的拉力，故A错误； B．对甲分析，甲拉绳子的速度，对乙分析，乙拉绳子的速度，乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍，故B错误； C．甲拉力的功率为 乙拉力的功率为 甲拉力的功率等于乙拉力的功率，故C错误； D．如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，图甲装置没有做额外功，它的机械效率为100%；图乙装置在提升物体时，将滑轮一块提升，提升滑轮做的功为额外功，机械效率不能达到100%。因此如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的大。故D正确。 故选D。 考点03：竖直方向滑轮组机械效率的计算 9．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。 10．（多选）如图所示，用滑轮组提升重600N的物体A在10s内匀速上升1m，已知拉绳子自由端的拉力，不计绳重和轮与轴的摩擦，在提升重物的过程中说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为2m B．该滑轮组能改变力的方向但是不省力 C．用该滑轮组提升物体可以省功 D．滑轮组的机械效率是75％ 【答案】AD 【详解】A．由图可知，绳子自由端移动的距离 故A正确; B．由图可知，使用该滑轮组时可以改变力的方向，由题意可知，绳子自由端的拉力，而提升的物重，因此使用该滑轮组可以省力，故B错误； C．使用任何机械都不可避免地要做额外功，使用机械不仅不能省功，反而会费功，故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D正确。 故选AD。 11．（多选）如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（　　） A．经过10s建筑材料被提升4m B．工人对绳子的拉力为300N C．经过10s工人做的有用功为2280J D．此过程中该滑轮组的机械效率为95% 【答案】BD 【详解】A．由，绳子自由端移动的距离 由图可知，由可得建筑材料被提升的高度 故A不符合题意； B．建筑材料的重力 动滑轮的重力 因为忽略绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力 故B符合题意； C．经过10s工人做的有用功 故C不符合题意； D．拉力做的总功 此过程中该滑轮组的机械效率 故D符合题意。 故选BD。 12．在维修汽车发动机时，用绳子捆好发动机发动机重力为2700N，用如图所示的滑轮组把汽车里的发动机提起来。当卷扬机用1000N的力拉钢丝绳，使发动机以0.2m/s的速度上升，（不计绳重和摩擦）求： （1）滑轮组的机械效率为多少？ （2）卷扬机拉力的功率为多少？ （3）该滑轮组中动滑轮重力为多少？ 【答案】（1）90%；（2）600W；（3）300N 【详解】解：（1）由题意及图可得，动滑轮上有3股绳子，设发动机移动的距离为h，则绳自由端移动的距离为3h，则有用功为 总功为 滑轮组的机械效率为 （2）由题意可得，发动机以0.2m/s的速度上升，卷扬机卷绳的速度为 由可得，卷扬机拉力的功率为 （3）由题意可得，卷扬机绳端的拉力为发动机的重力和动滑轮重力之和的三分之一，即 答：（1）机械效率为90%； （2）功率为600W； （3）动滑轮的重力为300N。 考点04：水平方向滑轮组机械效率的计算 13．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。 14．如图所示，力F将重为400N的物体匀速拉动2m，物体与地面间的摩擦力为100N，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，下列选项正确的是（　　）    A．A是动滑轮 B．拉力F为50N C．拉力F所做的有用功是800J D．增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 【答案】B 【详解】AB．根据图知，左侧B为动滑轮，A滑轮轴固定是定滑轮，承担物重的绳子股数为2，不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦，人的水平拉力 故A错误，B正确； C．拉力F所做的有用功是 故C错误； D．增大拉力F时，物体与地面之间的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，故D错误。 故选B。 15．如图所示，用大小为的水平拉力通过滑轮组拉动重为的物体。若在时间内使水平向左移动了距离，地面对的摩擦力为，则绳子端点的速度大小是 ；滑轮组所做的有用功是 ，滑轮组的机械效率是 。 【答案】 【详解】[1][2][3]由图知，滑轮组绳子承重股数为，绳子端点B移动距离，绳子端点B的速度 滑轮组做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 16．如图所示，在的水平拉力作用下，使的物块在20s内沿水平地面匀速直线向左运动了2m，已知物块与水平地面的滑动摩擦力大小为24N，不计绳子和滑轮的重量。则在上述过程中，拉力F做功的功率为 W；该滑轮组的机械效率为 。 【答案】 3 80% 【详解】[1][2]由图可知，通过动滑轮的绳子的段数n＝3，则绳端移动的距离 所以拉力F做的功 拉力F做功的功率 依题意得物块做匀速直线运动，所受地面的摩擦力为，则有用功为 该滑轮组的机械效率为 考点05：杠杆机械效率的计算 17．如图所示，用始终竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重的物体缓慢升高，拉力大小为，拉力移动的距离为。将物体从该位置拉到水平位置时，杠杆的机械效率为 。若将物体移到B点，用同样大小的力把物体提升到相同的高度，机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 90% 变大 【详解】[1]拉力所做的总功为 克服物体重力做的有用功为 所以杠杆的机械效率为 [2]物体从A点移动到B点，用同样大小的力提升到相同的高度，即物体重心还升高相同的高度，有用功不变，而杠杆上旋的角度减小，拉力F上升的高度变小，则总功变小，根据可知，机械效率变大。 18．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为180N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小，拉力移动的距离为0.25m。拉力所做的功为 J，有用功为 J，杠杆的机械效率为 。 【答案】 20 18 90% 【详解】[1]拉力所做的功为 W总=Fs=80N×0.25m=20J [2]有用功 W有=Gh=180N×0.1m=18J [3]杠杆的机械效率为 19．如图所示的是一根均习的细木棒OC，OA=OC，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%。提升该物体做的有用功是 J，木棒重为 N。（不计摩擦） 【答案】 36 10 【详解】试题分析：根据图示可知，木棒可以绕O点转动，故该木棒相当于杠杆；有用功：W有=Gh=180N×0．2m=36J； 因为，B为OC的中点，所以OB=2OA；故当物体上升0．2m时，B点将上升0．4m；不计摩擦，由和W额=G木h′可得：，解得G木=10N．故答案为杠杆；36；10． 考点：机械效率的计算． 20．如图所示，由于使用杠杠时摩擦非常小，故杠杠是一种机械效率非常高的简单机械．某人用杠杆将一个质量为18kg的物体匀速提升了0.5m，则他所做的有用功是   J．若在此过程中杠杆的机械效率为90%，则他做的总功是   J，他所做的额外功是   J．（g取10N/kg） 【答案】 90 100 10 【分析】（1）知道物体的质量，利用G=mg求物体的重力，然后用物体重力乘以物体上升高度计算出有用功； （2）知道效率，利用效率公式求总功； （3）有用功加上额外功等于总功，据此求额外功． 【详解】（1）物体的重力：G=mg=18kg×10N/kg=180N，有用功：W有用=Gh=180N×0.5m=90J； （2）由η=得：W总===100J； （3）因为W总=W有用+W额， 所以W额=W总W有用=100J90J=10J． 考点06：斜面机械效率 21．如图所示，工人在斜面上将一个重为400N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力，斜面长、高。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．有用功为1000J B．额外功为400J C．物体受到的摩擦力为200N D．斜面的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．有用功为 故A错误； B．工人拉力做的总功为 克服摩擦力做的额外功为 故B错误； C．物体受到的摩擦力为 故C错误； D．斜面的机械效率为 故D正确。 故选D。 22．如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 【答案】C 【详解】A．根据题意，对物体做的有用功为 故A不符合题意； B．总功为 则额外功为 则物体受的摩擦力为 故B不符合题意； C．拉力做功的功率为 故C符合题意； D．斜面的机械效率为 故D不符合题意。 故选C。 23．如图所示，用滑轮和斜面构成一个组合机械，把重1710N的物体由A点拉到斜面的顶端C点，拉力F=1000N，斜面高h=1m，斜面长=2m，由于摩擦的原因，滑轮对物体的作用力F1=950N，则斜面的机械效率η1为 ，滑轮的机械效率η2为 ，整个装置的机械效率η为 ，整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式为 。 【答案】 90% 95% 85.5% 【详解】[1]滑轮对物体的作用力F1所做的总功W总1=F1L=950N×2m=1900J 有用功W有1=Gh=1710N×1m=1710J 斜面的机械效率 [2]对滑轮来说，拉力F做的总功W总2=FL=1000N×2m=2000J 对物体作用力F1做的有用功W有2=F1L=1900N×1m=1900J 滑轮的机械效率 [3]对整个装置来说，有用功W有=W有1=1710J 总功W总=W总2=2000J 整个装置的机械效率 [4]由于η1η2=90%×95%=85.5% 所以整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式是η=η1η2 24．如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。 【答案】 800 75% 100 【详解】[1]拉力做的总功为 [2]有用功的大小为 斜坡的机械效率为 [3]额外功的大小为 摩擦力的大小为 考点07：含有复杂滑轮组机械效率的计算 25．如图所示，物体A在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s 的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A与桌面间的摩擦力为6N，已知动滑轮重为1N，下列说法正确的是（g=10N/kg）（  ） A．拉力F做功的功率是3W B．物体B的质量是1.1 kg C．物体B上升的速度是0.15 m/s D．去掉F，物体A仍保持静止则物体B的重力可以增加到17N 【答案】ABD 【详解】A．拉力的功率 故A正确； B．因为A做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡状态得 得 由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数n= 3，则物体B的重力 物体B的质量 故B正确； C．B的上升速度 故C错误； D．去掉F后，仍保持物体A静止，F拉的最大值等于f，物体B的重力可以增加到 根据 可得 故D正确。 故选ABD。 26．如图，用滑轮组拉着重为80N的物体沿水平地面匀速直线运动，拉力F为12N，滑轮组机械效率为75%，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．此滑轮组动滑轮的重力为6N B．用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮，滑轮组的机械效率会增大 C．物体受到水平地面的摩擦力为20N D．若在此物体上加一砝码，使其一起沿水平地面匀速直线运动，机械效率将变大 【答案】AD 【详解】AC．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，由于不计绳重、轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率为 所以物体受到的摩擦力 f=ηnF=75%×2×12N=18N 故C错误； 因为不计绳重、轮与轴间的摩擦，绳端拉力 所以动滑轮的重力为 G动=nF-f=2×12N-18N=6N 故A正确； B．最下面的滑轮为定滑轮，定滑轮只改变力的方向，因此更换后不影响机滑轮组的械效率，故B错误； D．在物体上加一砝码后，物体对地面的压力增加，根据滑动摩擦力影响因素，在接触面的粗糙程度不变时压力越大滑动摩擦力越大可知，此时物体受到的摩擦力f增大，根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时，机械效率 G动不变，f增大，机械效率增大，故D正确。 故选AD。 27．如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重300N的A物体，使A物体在10s内向右移动了2m，若A物体受到的摩擦力大小为20N，拉力F大小为50N，则：弹簧测力计的示数为 ；水平拉力F所做的功为 ，功率为 ；滑轮的机械效率为 。 【答案】 20N 50J 5W 80% 【详解】[1]对A进行受力分析，其受到了绳子向右的拉力和摩擦力，因做匀速运动，绳子拉力与摩擦力是平衡力，故绳子拉力等于摩擦力等于20N，由于同一根绳子拉力处处相同，故弹簧测力计的示数为20N。 [2]拉力F移动的距离是物体的移动距离的一半，故拉力F移动的距离为1m，故拉力做功为 故拉力做功为； [3] 拉力的功率为 拉力的功率为； [4] 滑轮的机械效率为 滑轮的机械效率为。 28．在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动，A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦，则动滑轮所受重力 N，该装置的机械效率为 ，若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 15N 80% 增大 【详解】[1]物体A受到的摩擦力 由题意可知，人施加的拉力 所以动滑轮的重力 [2]该装置的机械效率 [3]若增加物体A的重力，物体A对地面的压力增大，物体受到的滑动摩擦力增大，由于物体A匀速运动，所以拉力也会增大，总功一定时，有用功占总功的比例会增大，故机械效率会增大。 考点08：测定滑轮组的机械效率 29．某实验小组用下图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。 物理量 实验次数 1 2 3 4 钩码重G物/N 0.5 1.0 1.5 2.0 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 0.3 0.5 0.7 0.9 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.3 机械效率 67% 71% 74% (1)实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计； (2)第1次实验滑轮组的机械效率是 ；（保留两位有效数字） (3)分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越 ，滑轮组的机械效率越高； (4)若在第4次实验结束后，小明又在滑轮的轮轴处加润滑油，此时滑轮组的机械效率将 （选填“大于”“等于”或“小于”）74%。 【答案】(1)匀速 (2)56% (3)大 (4)大于 【详解】（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡状态，测力计的示数保持不变，可准确测量绳子自由端的拉力。 （2）第1次实验滑轮组的机械效率 （3）由表格数据知，从第1至第4次实验，所提升的钩码重力越来越大，滑轮组的机械效率越来越高。所以使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 （4）在滑轮的轮轴处加润滑油，可以减小摩擦，在有用功一定的情况下可以减小额外功，所以可以提高机械效率，所以若在第4次实验结束后，小明又在滑轮的轮轴处加润滑油，此时滑轮组的机械效率将大于74%。 30．图甲是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置缓慢提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的位置匀速竖直上升到位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊做的实验回答下列问题：（g取10N/kg） (1)弹簧测力计的示数是 N。 (2)钩码上升的距离是 cm。 (3)拉力做的功是 J。 (4)克服钩码重力所做的功是 J。 (5)动滑轮的机械效率是 。 【答案】(1)3.2 (2)10.0 (3)0.64 (4)0.2 (5)31.25% 【详解】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的指针在2N下6格处，弹簧测力计的示数为3.2N。 （2）刻度尺的分度值是lcm，钩码是从0cm开始上升的，上升到10.0cm处，钩码上升的高度h=10.0cm。 （3）绳子未端的拉力等于弹簧测力计的示数，F=3.2N；弹簧测力计从25.0cm开始上升，上升到45.0cm处，绳子末端移动的距离s=45.0cm-25.0cm=20.0cm=0.2m 拉力做的功W总=Fs=3.2N×0.2m=0.64J （4）钩码的重力为G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N 克服钩码重力所做的功W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J （5）动滑轮的机械效率是 31．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表格中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 钩码提升的高度h/m 有用功W有/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∶在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高； ②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； ③第5次实验是利用了图 的装置完成的，判断依据是 ； ④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为 ； (2)小明利用图丙装置进行实验发现∶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，从而提高斜面的机械效率； (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 （选填“省功”或“不省功”）。 【答案】(1) 重力越大 2和3 乙 80% (2)减小接触面的粗糙程度 (3)不省功 【详解】（1）[1]比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组相同，提升钩码的重力越大，机械效率越高，即所用滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高。 [2]比较2、3两次实验发现：在所用滑轮组一定时，改变提升钩码的高度，机械效率不变，说明机械效率与提升钩码的高度无关。 [3][4]第5次实验利用了图乙的装置完成的，判断依据是： 即提升钩码的高度和绳端移动的距离相等。 [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 （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；因此可以保持斜面倾斜程度不变，通过减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦力。 （3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；假设没有额外功，总功等于有用功，可见使用任何机械可以省力，但不能省功。 32．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图1中甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同，动滑轮个数越多，重力越大） 实验次序 钩码重力 提升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% (1)在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计； (2)第1次实验中，如图2所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （结果精确到0.1%）； (3)由1、2两次实验数据可得出结论： ； (4)由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； (5)根据表中数据可以判断出第3次实验所选择的是图 （选填“甲”、“乙”或“丙”）滑轮组； (6)在第3次实验操作的基础上，如图1中丁所示，改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 （选填“偏高”、“偏低”或“不变”）。 【答案】(1)缓慢匀速 (2) 1.8 74.1% (3)使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高 (4)2、3 (5)丙 (6)偏低 【详解】（1）在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。 （2）[1]由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。 [2]分析第1次实验中数据可知，机械效率为 （3）比较第1、2次实验数据发现，绳端移动距离是钩码提升高度的3倍，则动滑轮上都有3股绳，所以使用同一滑轮组实验，钩码提升高度相同，钩码的重力不同，钩码的重力越大，机械效率越大，所以可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。 （4）探究滑轮组的机械效率跟动滑轮的重力的关系时，由控制变量法可知，应控制钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，即使用不同的滑轮组实验，所以应比较第2、3次实验。 （5）由第3次实验数据可知，绳端移动距离是钩码提升高度的5倍，则动滑轮上都有5股绳，所以使用图丙滑轮组进行实验。 （6）由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，则与丙图相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，所以总功变大，由于有用功不变，根据可知，机械效率偏低。 一、单选题 1．李军在一次劳动中需要把一个质量为的重物搬到高的车上，为了省力，他采用的长木板搭了一个斜面（如图所示），用的力用了将重物匀速推到车上．g取，关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（　　） A．他对重物做了的功 B．他做功的功率为 C．此次简易斜面装置的机械效率为50% D．物体与斜面间的摩擦力是 【答案】D 【详解】A．他对重物做的功为 W有用=Gh=mgh=240kg×10N/kg×2m=4800J 故A错误； B．他做的总功为 W总=Fs=1200N×5m=6000J 他做功的功率为 故B错误； C．此次简易斜面装置的机械效率为 故C错误； D．拉力做的额外功为 W额外=W总-W有用=6000J-4800J=1200J 物体与斜面间的摩擦力是 故D正确。 故选D。 2．如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率大 【答案】CD 【详解】A．提升物体的重力相等，在相同的时间内物体升高了相同的距离，由W有=Gh可知两次提升物体所做的有用功相等，故A错误； BC．图甲使用的是动滑轮，不计绳重和摩擦，总功为 W甲=(G+G动)h>Gh 使用乙定滑轮时，拉力F乙=G，拉力做功 W乙=F乙s乙=Gh 所以乙装置中拉力F做的总功少，相同时间内，由可知乙装置中拉力F做的总功率小，甲做总功的功率大，故B错误，C正确； D．不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，额外功为0J，机械效率为100%；使用动滑轮时，要提升动滑轮做额外功，机械效率小于100%；所以两种装置的机械效率η乙>η甲，故D正确。 故选CD。 3．如图所示，物体所受的重力为150N，挂在杠杆的中点。小刚用100N的竖直向上的拉力将物体提高0.5m。在此过程中，下列说法不正确的是（    ） A．小刚用的拉力所做的功为100J B．额外功为25J C．杠杆的机械效率为75% D．用杠杆提升物体所做的有用功为50J 【答案】D 【详解】A．人用100N的力竖直向上将物体提高0.5m时，由相似三角形可知，拉力移动的距离 小刚用的拉力所做的功为 故A不符合题意； BD．由于物体所受的重力G为150N，提升的高度h为0.5m，所以用杠杆提升物体所做的有用功为 额外功是总功与有用功之差，即 故B不符合题意，D符合题意； C．杠杆的机械效率η定义为有用功与总功之比，即 故C不符合题意。 故选D。 4．如图示滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉力F的大小为500N，则提升重物的过程中（　　） A．绳子的自由端被拉下4m B．做的有用功是1500J C．拉力F的功率是150W D．滑轮组的机械效率是60% 【答案】C 【详解】A．由图可知，承担物重的绳子股数为3，则绳子的自由端移动的距离 故A不符合题意； B．该滑轮组做的有用功 故B不符合题意； C．该滑轮组做的总功 则拉力F的功率 故C符合题意； D．该滑轮组的机械效率 故D不符合题意。 故选C。 5．用如图所示的装置提升重为的物体A，动滑轮重为。在电动机对绳子的拉力F作用下，物体A在内竖直匀速上升了。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体A上升的速度为 B．滑轮组的有用功为 C．拉力F的功率为 D．滑轮组的机械效率为 【答案】D 【详解】A．物体A上升的速度为 故A错误； B．滑轮组的有用功为 故B错误； C．由图可知，承担物重的绳子股数为2，则由可知 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力F的功率为 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 6．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下10s内匀速运动了1m，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是（    ） A．物体A重力做功为100J B．拉力F的功率是4W C．绳子自由端移动的速度是0.1m/s D．物体A受到的摩擦力是16N 【答案】B 【详解】A．物体A在水平方向上运动，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，故A错误； B．由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离 拉力的大小就是弹簧测力计的示数，为20N，拉力做的功为总功，总功 拉力F的功率 故B正确； C．绳子自由端移动的速度 故C错误； D．由可得，克服摩擦力做的有用功 由可得，物体A受到的摩擦力 故D错误。 故选B。 7．如图所示，使用质量可忽略的轻质细绳，采用三个方法将同一水平位置的物体A提升至高为h的同一平台：甲图用F1的力直接用手将物体匀速提升至平台；乙图用F2的力借助斜面把物体匀速提升至平台；丙图用F3的力借助滑轮把物体匀速提升至平台，下列描述不正确的是（　　） A．图乙和图丙一定都是省力装置 B．图乙和图丙的有用功都是F1h C．图乙的机械效率是 D．图丙的机械效率是 【答案】A 【详解】A．图乙中摩擦力较大时可能是费力装置，图丙中物重小于动滑轮重时也是费力装置，故A错误，符合题意； B．图乙和图丙的有用功都是Gh即F1h，故B正确，不符合题意； C．图乙中斜面与地面夹角为30°，物体上升高度为斜面长度的一半，斜面的机械效率为 故C正确，不符合题意； D．图丙使用一个动滑轮提升重物，承担物重绳子有3股，机械效率是 故D正确，不符合题意。 故选A。 8．如图所示，图1为某工地塔吊示意图，图2为塔吊滑轮组放大图，用这样的塔吊把质量为300kg的建筑材料运送到距地面10m高的作业位置，电动机对钢绳的拉力为1.8×103N，下列分析和计算不正确的是（g取10N/kg）（　　） A．钢绳自由端移动距离为20m B．塔吊吊臂COD可视为杠杆 C．所做的有用功为3.6×103J D．塔吊吊臂滑轮组的机械效率约为83.3% 【答案】C 【详解】A．根据滑轮组的工作特点，当承担物重的绳子段数为n时，绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的n倍。从图中我们可以看出，承担物重的绳子段数为2，即n=2。因此，当建筑材料上升10m时，钢绳自由端移动的距离应为 s=2h=2×10m=20m故A正确，不符合题意； B．杠杆的定义是一个能绕某一固定点转动的硬棒。在塔吊吊臂COD中，O点可以视为杠杆的支点，因为吊臂可以绕O点转动。所以塔吊吊臂COD可以视为杠杆，故B正确，不符合题意； C．有用功是指为达到工作目的所必须做的功。在这里，目的是将建筑材料提升10m，所以有用功应为 W有=Gh=mgh=300kg×10N/kg×10m=3×104J而不是3.6×103J，故C错误，符合题意； D．总功是指拉力所做的功，即 W总=Fs=1.8×103N×20m=3.6×104J机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选C。 二、填空题 9．如图所示，用动滑轮匀速提起重3N的物体，拉力F为2N，物体在10s内上升1m，不计绳重及摩擦。在此过程中，动滑轮的机械效率是 。若增加提升的物重，则该动滑轮的机械效率 。（选填“增大”“不变”或“减小”） 【答案】 75% 增大 【详解】[1]动滑轮的机械效率 [2] 若增大提升物体的重力，即做的有用功增加，而使用的是相同的滑轮，额外功相同，根据可知，机械效率会增大。 10．如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为120N。则物体A受到的拉力是 N，滑轮组的机械效率为 ；若物体的速度为0.2m/s，则拉力的功率是 W。 【答案】 120 80% 30 【详解】[1]物体与地面间滑动摩擦力为120N，物体沿水平地面做匀速直线运动，物体处于平衡状态，所以物体A受到的拉力等于物体受到的摩擦力，为120N。 [2]由图可知，动滑轮上有3股绳，在50N的水平拉力F作用下，A受到的拉力为120N，则滑轮组的机械效率 [3]由 物体的速度为0.2m/s，则拉力的功率 11．如图所示，在“测杠杆机械效率”的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，弹簧测力计的示数F为 N，若，物块所受重力G为1.4N，则该杠杆的机械效率约 %。若A点向O点移动，始终沿竖直方向拉动弹簧测力计，则机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 2.8 75 不变 【详解】[1]由图示弹簧测力计可知，其分度值是0.2N，读数是2.8N。 [2]若，物块所受重力G为1.4N，根据数学的相似三角形可知，拉力移动的距离与物体上升的高度之比为，则该杠杆的机械效率约 [3]若A点向O点移动，始终沿竖直方向拉动弹簧测力计，根据 可知，有用功与额外功所占的比例不变，则机械效率将不变。 12．工人利用图甲所示滑轮组提升重力为960N的物体A，拉力F随时间t变化的关系图象如图乙所示，物体A上升的速度v随时间t变化的关系图象如图丙所示，动滑轮的重力为 N，在1～3s内，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 240 80% 【详解】[1]由图甲可知n＝3，由图丙可知，物体做匀速直线运动，由图乙可知，拉力F＝400N，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力 [2]滑轮组的机械效率 13．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为．则拉力F所做的功是 J，拉力F的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N；若拉力F增大，物体A受到地面的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）．（不计绳重和滑轮重） 【答案】 40 4 32 不变 【解析】略 三、实验题 14．如图甲是小红“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。 （1）实验时小红沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升10cm，弹簧测力计的示数如图甲所示，其拉力为 N，若每个钩码重2N，则滑轮组的机械效率为 ； （2）小红做完实验，通过和其他小组交流，了解到滑轮组的机械效率与动滑轮重有关，接着她改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。由图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。 【答案】 匀速 2.4 83.3% 低 【详解】（1）[1][2][3]实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为2.4N；滑轮组用三段绳子承担物重，该滑轮组的机械效率 （2）[4]根据图乙可知，提升同一物体，动滑轮的重力越大，机械效率越低，可以得到被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 15．如图是某建筑工地搭建的高空作业装置示意图，该装置固定于六层楼的顶部，从地面到楼顶高为18m。该装置由悬挂支架AD和杠杆BC构成，使用时BC保持水平平衡，。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其重力，底面积。安装在杠杆C端的提升装置由定滑轮M、动滑轮K构成，两滑轮重力相等。某次使用过程中，工人用1250N的拉力将总重为2000N的水泥匀速从地面提升至六楼顶部。不计杠杆重、绳重及摩擦，求该过程中： （1）滑轮组的机械效率η； （2）动滑轮所受重力大小； （3）配重E对楼顶的压强p。 【答案】（1）80%；（2）500N；（3）43750Pa 【详解】（1）由图可知，该滑轮组 滑轮组的机械效率为 （2）不计杠杆重、绳重及摩擦，根据 可得 （3）定滑轮受到三段绳子向下的拉力、自身的重力以及杠杆对定滑轮向上的拉力，且两个滑轮重力相等，由受力平衡可得杠杆对定滑轮之间的拉力为 由杠杆平衡条件可得 解得配重端绳子的拉力为 配重对楼顶的压力为 配重E对楼顶的压强为 答：（1）滑轮组的机械效率为80%； （2）动滑轮所受重力大小为500N； （3）配重E对楼顶的压强为43750Pa。 四、计算题 16．《墨经》是中国战国时期后期墨家的著作，其中记载了下图所示的工具——“车梯”，用此“车梯”将质量为100kg的重物匀速提升12m，用时30s，“车梯”的机械效率为80%（忽略绳重和摩擦，g取10N/kg），求： (1)人拉绳子的力； (2)滑轮组的额外功； (3)若绳子能承受的最大拉力是1000N，“车梯”始终不离开地面，则“车梯”的最大机械效率为多少？ 【答案】(1)312.5N (2) (3) 【详解】（1）重物质量为，则重物重力 有用功 人拉绳子的力做功即总功 由图可知，绳子的有效段数，故绳子自由端移动的距离 则人拉绳子的力 （2）滑轮组的额外功 （3）动滑轮的重力 当绳子承受的拉力最大为时，被提升的物体的重力最大为 此时机械效率最大为 17．为打捞沉入湖底的金属球，某打捞队设计了如图所示的装置图。若金属球的体积为0.04m3，其质量为240kg。用滑轮组将金属球打捞出水面后，继续提升，金属球在50s的时间内匀速竖直上升了5m。在这个过程中，拉力F恒为1250N（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： (1)金属球浸没在水中时受到的浮力； (2)金属球出水后，拉力F的功率； (3)金属球出水后，滑轮组的机械效率。 【答案】(1)400N (2)250W (3)96% 【详解】（1）金属球浸没在水中时，排开水的体积 受到水的浮力 （2）由图知，拉力端移动的距离 金属球出水后，拉力做功 拉力的功率 （3）金属球出水后，拉力做的有用功 滑轮组的机械效率 18．质量为50kg的小李同学，用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。若小李在1min内将重为300N的货物匀速向上提高了6m。（g取10N/kg） （1）小李做功的功率是多少？ （2）小李用此滑轮组提升的货物最多是多重？此时滑轮组的机械效率是多少？ 【答案】（1）50W；（2）800N，80% 【详解】解：（1）小李运送300N货物时做的有用功为 由图乙可知，此时滑轮组的机械效率为60%，则小李做的总功为 小李做功的功率为 （2）由（1）可得，小李做的额外功为 不计绳重及摩擦，则动滑轮的重力为 小李受到的重力为 所以小李拉绳子的拉力最大为，由甲图可知，此滑轮组的绳子段数为2段，则小李能提升的货物最重为 不计绳重及摩擦，此时滑轮组的机械效率为 答：（1）小李做功的功率是50W； （2）小李用此滑轮组提升的货物最多是800N，此时滑轮组的机械效率是80%。 19．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）    （1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为 cm； （2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并校零，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 ； （3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N。 【答案】 9.00 0.3 0.3 60% 105 【详解】（1）[1]刻度尺上1cm之间有10个小格，所以个小格代表的长度是0.1cm =1mm，即此刻度尺的分度值为1mm，使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，B点所处高度9.00cm。 （2）②[2]由图可知，测力计的分度值是0.02N，弹簧测力计的示数为0.3N。 ③[3]将小车从A点拉到B点的过程中，拉力做的功为: [4]利用斜面将小车从水平地面提升到B点时所做的有用功为 机械效率为 （3）[5]由图丙可知，W1和W2与小车总重G的关系为正比例关系，设关系式分别为 ; 由图丙数据可知，当时，，，分别代入关系式中得 解得 ， 因此W1和W2与小车总重G的关系式分别为 由题意可知，拉小车从A点到B点所做的功W1为总功，竖直向上将小车 (包含重物) 从水平地面提升到B点所做的功W2为有用功，因此机械效率为 由此可见，无论物体有多重，机械效率都是一个定值，即用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关；这位母亲和所坐的轮椅总重力为 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为 中年人推轮椅力的大小为 20．如图所示，当某人自由站在水平地面上时，他对地面的压强p0=1.5×104Pa；当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，他对地面的压强p1=1.875×104Pa；当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的 A端，使杠杆在水平位置平衡时，他对地面的压强p2=5.25×104Pa，假设这个人用的力和绳端B用的力始终沿竖直方向，加挂重物前后他对杠杆A端施加的举力分别为F1、F2，已知F2=1500N，（杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计，g取10N/kg）求： （1）人与地面接触面积S的大小？ （2）当重物G被匀速提升过程中，滑轮组的机械效率η？ 【答案】（1）0.04m2；（2）90% 【详解】解：（1）人自由站在水平地面上，人的重力等于对于对地面的压力，由可得 G人=F=p0S 当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，人对杠杆的举力为F2，由可得 F2+G人=p2S 由此得出 F2 =p2S－p0S=(5.25×104Pa－1.5×104Pa)×S=3.75×104Pa×S=37500S 已知F2=1500N，即 37500S=1500N 解得 S=0.04m2 即人与地面接触面积0.04m2。 （2）当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，人对杠杆的举力为F1，由可得 F1+G人=p1S 由此得出 F1=p1S－p0S=(1.875×104Pa－1.5×104Pa)×S=0.375×104Pa×S=3750S 当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，假设人使杠杆A端上升高度h，则F做的功为 W1=F1h=3750Sh 这时，因没有提升任何物体，所的功为额外功。 当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，假设人使杠杆A端上升高度h，则F做的总功为 W2 =F2h=37500Sh 故滑轮组的机械效率 即滑轮组的机械效率为90%。 答：（1）人与地面接触面积为0.04m2； （2）当重物G被匀速提升过程中，滑轮组的机械效率为90%。 21．如图所示，是平衡箱可移动的塔式起重机简易示意图，它广泛用于楼房建筑中材料的输送及建筑构件的安装。平衡臂和起重臂整体可视为一根杠杆，O是它的支点，平衡臂最长为L1=10m、起重臂最长为L2=25m，平衡箱的质量为2×104kg。（平衡臂、起重臂、动滑轮、钢绳及吊钩的重均忽略不计，g取10N/kg） （1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是多少kg？ （2）某一次起吊时，使吊钩移到起重臂的最右端，把一个3×104N的构件吊到空中，然后在电动机的牵引下，使被吊起的构件以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也要以某一速度向O点移动，那么在确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，平衡箱移动的速度是多少m/s？ （3）某一次要起吊一个重为9×103N的货物，起升电动机通过对钢绳施加拉力F将货物从地面匀速地提升到30m的高空处，所用的时间是50s，已知滑轮组的机械效率为90%，则起升电动机对钢绳施加的拉力F是多大？该起升电动机的功率是多大？ 【答案】（1）8000kg；（2）0.3m/s；（3）5×103N； 6×103W 【详解】解：（1）配重物的重力 根据杠杆的平衡条件可知，起重机在最大起吊幅度时能吊起物体的重力 由可得 （2）吊起最重的货物后，首先把平衡箱移动到距离O点L处，使杠杆平衡，由杠杆的平衡条件知道 解得 在电动机的牵引下，吊起的货物以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也以某一速度向O点移动，在此过程中，确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，根据杠杆的平衡条件可得 即 解得 （3）由图可知 起升电动机做的有用功为 根据可知，起升电动机对钢绳施加的拉力F做的功为 拉力F为 该起升电动机的功率为 答：（1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是8000kg； （2）平衡箱移动的速度是0.3m/s； （3）起升电动机对钢绳施加的拉力F是5×103N；该起升电动机的功率是6×103W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.3 机械效率 目录 2 考点01：有用功、额外功和总功 2 考点02：机械效率的比较 3 考点03：竖直方向滑轮组机械效率的计算 5 考点04：水平方向滑轮组机械效率的计算 9 考点05：杠杆机械效率的计算 11 考点06：斜面机械效率 13 考点07：含有复杂滑轮组机械效率的计算 15 考点08：测定滑轮组的机械效率 19 24 37 考点01：有用功、额外功和总功 1．无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以（   ） A．减少有用功 B．增大有用功 C．减少额外功 D．增大总功 2．“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　） A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功 C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功 3．2024年2月，贵州多地突发山火，紧急启动直升飞机取水灭火。直升飞机每次尽可能取更多水其目的是（　　） A．增大有用功 B．减小额外功 C．增大总功 D．增大功率 4．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时，做的（　　） A．有用功不变，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功增加 D．有用功减小，总功减小 考点02：机械效率的比较 5．有两台机器，甲的机械效率为90%，乙的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功一定比乙做的有用功多 B．两台机器做的总功相等时，甲做的有用功一定比乙做的有用功多 C．甲一定比乙更省力 D．甲做的功一定比乙做的功多 6．图甲，A、B是两个完全相同的物体，分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，拉动A和B到斜面顶端时斜面的机械效率分别用ηA、ηB表示，则下列判断正确的是（　　） A．拉动A和B到斜面顶端时ηA>ηB B．拉动B到斜面顶端时ηB=80% C．对A做的有用功小于额外功 D．对B做的总功等于有用功 7．如图，小明分别用甲、乙滑轮把同一桶沙提升相同高度。用甲滑轮所做的有用功为W1，机械效率；用乙滑轮所做的有用功为W2，机械效率为，若不计绳重与摩擦，则（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，甲、乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲、乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是（　　） A．F甲小于F乙 B．甲、乙两人拉绳子的速度相同 C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D．如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的大 考点03：竖直方向滑轮组机械效率的计算 9．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 10．（多选）如图所示，用滑轮组提升重600N的物体A在10s内匀速上升1m，已知拉绳子自由端的拉力，不计绳重和轮与轴的摩擦，在提升重物的过程中说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为2m B．该滑轮组能改变力的方向但是不省力 C．用该滑轮组提升物体可以省功 D．滑轮组的机械效率是75％ 11．（多选）如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（　　） A．经过10s建筑材料被提升4m B．工人对绳子的拉力为300N C．经过10s工人做的有用功为2280J D．此过程中该滑轮组的机械效率为95% 12．在维修汽车发动机时，用绳子捆好发动机发动机重力为2700N，用如图所示的滑轮组把汽车里的发动机提起来。当卷扬机用1000N的力拉钢丝绳，使发动机以0.2m/s的速度上升，（不计绳重和摩擦）求： （1）滑轮组的机械效率为多少？ （2）卷扬机拉力的功率为多少？ （3）该滑轮组中动滑轮重力为多少？ 考点04：水平方向滑轮组机械效率的计算 13．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% 14．如图所示，力F将重为400N的物体匀速拉动2m，物体与地面间的摩擦力为100N，不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦，下列选项正确的是（　　）    A．A是动滑轮 B．拉力F为50N C．拉力F所做的有用功是800J D．增大拉力F时，物体与地面之间的摩擦力也会增大 15．如图所示，用大小为的水平拉力通过滑轮组拉动重为的物体。若在时间内使水平向左移动了距离，地面对的摩擦力为，则绳子端点的速度大小是 ；滑轮组所做的有用功是 ，滑轮组的机械效率是 。 16．如图所示，在的水平拉力作用下，使的物块在20s内沿水平地面匀速直线向左运动了2m，已知物块与水平地面的滑动摩擦力大小为24N，不计绳子和滑轮的重量。则在上述过程中，拉力F做功的功率为 W；该滑轮组的机械效率为 。 考点05：杠杆机械效率的计算 17．如图所示，用始终竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重的物体缓慢升高，拉力大小为，拉力移动的距离为。将物体从该位置拉到水平位置时，杠杆的机械效率为 。若将物体移到B点，用同样大小的力把物体提升到相同的高度，机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 18．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为180N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小，拉力移动的距离为0.25m。拉力所做的功为 J，有用功为 J，杠杆的机械效率为 。 19．如图所示的是一根均习的细木棒OC，OA=OC，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%。提升该物体做的有用功是 J，木棒重为 N。（不计摩擦） 20．如图所示，由于使用杠杠时摩擦非常小，故杠杠是一种机械效率非常高的简单机械．某人用杠杆将一个质量为18kg的物体匀速提升了0.5m，则他所做的有用功是   J．若在此过程中杠杆的机械效率为90%，则他做的总功是   J，他所做的额外功是   J．（g取10N/kg） 考点06：斜面机械效率 21．如图所示，工人在斜面上将一个重为400N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力，斜面长、高。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．有用功为1000J B．额外功为400J C．物体受到的摩擦力为200N D．斜面的机械效率为80% 22．如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 23．如图所示，用滑轮和斜面构成一个组合机械，把重1710N的物体由A点拉到斜面的顶端C点，拉力F=1000N，斜面高h=1m，斜面长=2m，由于摩擦的原因，滑轮对物体的作用力F1=950N，则斜面的机械效率η1为 ，滑轮的机械效率η2为 ，整个装置的机械效率η为 ，整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式为 。 24．如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。 考点07：含有复杂滑轮组机械效率的计算 25．如图所示，物体A在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s 的速度向右匀速运动（不计细绳的摩擦及重力），若物体A与桌面间的摩擦力为6N，已知动滑轮重为1N，下列说法正确的是（g=10N/kg）（  ） A．拉力F做功的功率是3W B．物体B的质量是1.1 kg C．物体B上升的速度是0.15 m/s D．去掉F，物体A仍保持静止则物体B的重力可以增加到17N 26．如图，用滑轮组拉着重为80N的物体沿水平地面匀速直线运动，拉力F为12N，滑轮组机械效率为75%，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．此滑轮组动滑轮的重力为6N B．用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮，滑轮组的机械效率会增大 C．物体受到水平地面的摩擦力为20N D．若在此物体上加一砝码，使其一起沿水平地面匀速直线运动，机械效率将变大 27．如图所示，利用轻质滑轮匀速拉动水平地面上重300N的A物体，使A物体在10s内向右移动了2m，若A物体受到的摩擦力大小为20N，拉力F大小为50N，则：弹簧测力计的示数为 ；水平拉力F所做的功为 ，功率为 ；滑轮的机械效率为 。 28．在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动，A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦，则动滑轮所受重力 N，该装置的机械效率为 ，若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 考点08：测定滑轮组的机械效率 29．某实验小组用下图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表所示。 物理量 实验次数 1 2 3 4 钩码重G物/N 0.5 1.0 1.5 2.0 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 0.3 0.5 0.7 0.9 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.3 机械效率 67% 71% 74% (1)实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计； (2)第1次实验滑轮组的机械效率是 ；（保留两位有效数字） (3)分析以上数据可知，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升物体的重力越 ，滑轮组的机械效率越高； (4)若在第4次实验结束后，小明又在滑轮的轮轴处加润滑油，此时滑轮组的机械效率将 （选填“大于”“等于”或“小于”）74%。 30．图甲是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置缓慢提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的位置匀速竖直上升到位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊做的实验回答下列问题：（g取10N/kg） (1)弹簧测力计的示数是 N。 (2)钩码上升的距离是 cm。 (3)拉力做的功是 J。 (4)克服钩码重力所做的功是 J。 (5)动滑轮的机械效率是 。 31．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表格中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 钩码提升的高度h/m 有用功W有/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∶在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高； ②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； ③第5次实验是利用了图 的装置完成的，判断依据是 ； ④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为 ； (2)小明利用图丙装置进行实验发现∶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，从而提高斜面的机械效率； (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 （选填“省功”或“不省功”）。 32．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图1中甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同，动滑轮个数越多，重力越大） 实验次序 钩码重力 提升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率 1 4 0.1 0.3 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% (1)在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计； (2)第1次实验中，如图2所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （结果精确到0.1%）； (3)由1、2两次实验数据可得出结论： ； (4)由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； (5)根据表中数据可以判断出第3次实验所选择的是图 （选填“甲”、“乙”或“丙”）滑轮组； (6)在第3次实验操作的基础上，如图1中丁所示，改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 （选填“偏高”、“偏低”或“不变”）。 一、单选题 1．李军在一次劳动中需要把一个质量为的重物搬到高的车上，为了省力，他采用的长木板搭了一个斜面（如图所示），用的力用了将重物匀速推到车上．g取，关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（　　） A．他对重物做了的功 B．他做功的功率为 C．此次简易斜面装置的机械效率为50% D．物体与斜面间的摩擦力是 2．如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率大 3．如图所示，物体所受的重力为150N，挂在杠杆的中点。小刚用100N的竖直向上的拉力将物体提高0.5m。在此过程中，下列说法不正确的是（    ） A．小刚用的拉力所做的功为100J B．额外功为25J C．杠杆的机械效率为75% D．用杠杆提升物体所做的有用功为50J 4．如图示滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉力F的大小为500N，则提升重物的过程中（　　） A．绳子的自由端被拉下4m B．做的有用功是1500J C．拉力F的功率是150W D．滑轮组的机械效率是60% 5．用如图所示的装置提升重为的物体A，动滑轮重为。在电动机对绳子的拉力F作用下，物体A在内竖直匀速上升了。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体A上升的速度为 B．滑轮组的有用功为 C．拉力F的功率为 D．滑轮组的机械效率为 6．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下10s内匀速运动了1m，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是（    ） A．物体A重力做功为100J B．拉力F的功率是4W C．绳子自由端移动的速度是0.1m/s D．物体A受到的摩擦力是16N 7．如图所示，使用质量可忽略的轻质细绳，采用三个方法将同一水平位置的物体A提升至高为h的同一平台：甲图用F1的力直接用手将物体匀速提升至平台；乙图用F2的力借助斜面把物体匀速提升至平台；丙图用F3的力借助滑轮把物体匀速提升至平台，下列描述不正确的是（　　） A．图乙和图丙一定都是省力装置 B．图乙和图丙的有用功都是F1h C．图乙的机械效率是 D．图丙的机械效率是 8．如图所示，图1为某工地塔吊示意图，图2为塔吊滑轮组放大图，用这样的塔吊把质量为300kg的建筑材料运送到距地面10m高的作业位置，电动机对钢绳的拉力为1.8×103N，下列分析和计算不正确的是（g取10N/kg）（　　） A．钢绳自由端移动距离为20m B．塔吊吊臂COD可视为杠杆 C．所做的有用功为3.6×103J D．塔吊吊臂滑轮组的机械效率约为83.3% s=2h=2×10m=20m故A正确，不符合题意； W有=Gh=mgh=300kg×10N/kg×10m=3×104J而不是3.6×103J，故C错误，符合题意； D．总功是指拉力所做的功，即 W总=Fs=1.8×103N×20m=3.6×104J机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选C。 二、填空题 9．如图所示，用动滑轮匀速提起重3N的物体，拉力F为2N，物体在10s内上升1m，不计绳重及摩擦。在此过程中，动滑轮的机械效率是 。若增加提升的物重，则该动滑轮的机械效率 。（选填“增大”“不变”或“减小”） 10．如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为120N。则物体A受到的拉力是 N，滑轮组的机械效率为 ；若物体的速度为0.2m/s，则拉力的功率是 W。 物体的速度为0.2m/s，则拉力的功率 11．如图所示，在“测杠杆机械效率”的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，弹簧测力计的示数F为 N，若，物块所受重力G为1.4N，则该杠杆的机械效率约 %。若A点向O点移动，始终沿竖直方向拉动弹簧测力计，则机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．工人利用图甲所示滑轮组提升重力为960N的物体A，拉力F随时间t变化的关系图象如图乙所示，物体A上升的速度v随时间t变化的关系图象如图丙所示，动滑轮的重力为 N，在1～3s内，滑轮组的机械效率为 。 13．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为．则拉力F所做的功是 J，拉力F的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N；若拉力F增大，物体A受到地面的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）．（不计绳重和滑轮重） 三、实验题 14．如图甲是小红“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。 （1）实验时小红沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升10cm，弹簧测力计的示数如图甲所示，其拉力为 N，若每个钩码重2N，则滑轮组的机械效率为 ； （2）小红做完实验，通过和其他小组交流，了解到滑轮组的机械效率与动滑轮重有关，接着她改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。由图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。 15．如图是某建筑工地搭建的高空作业装置示意图，该装置固定于六层楼的顶部，从地面到楼顶高为18m。该装置由悬挂支架AD和杠杆BC构成，使用时BC保持水平平衡，。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其重力，底面积。安装在杠杆C端的提升装置由定滑轮M、动滑轮K构成，两滑轮重力相等。某次使用过程中，工人用1250N的拉力将总重为2000N的水泥匀速从地面提升至六楼顶部。不计杠杆重、绳重及摩擦，求该过程中： （1）滑轮组的机械效率η； （2）动滑轮所受重力大小； （3）配重E对楼顶的压强p。 四、计算题 16．《墨经》是中国战国时期后期墨家的著作，其中记载了下图所示的工具——“车梯”，用此“车梯”将质量为100kg的重物匀速提升12m，用时30s，“车梯”的机械效率为80%（忽略绳重和摩擦，g取10N/kg），求： (1)人拉绳子的力； (2)滑轮组的额外功； (3)若绳子能承受的最大拉力是1000N，“车梯”始终不离开地面，则“车梯”的最大机械效率为多少？ 17．为打捞沉入湖底的金属球，某打捞队设计了如图所示的装置图。若金属球的体积为0.04m3，其质量为240kg。用滑轮组将金属球打捞出水面后，继续提升，金属球在50s的时间内匀速竖直上升了5m。在这个过程中，拉力F恒为1250N（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： (1)金属球浸没在水中时受到的浮力； (2)金属球出水后，拉力F的功率； (3)金属球出水后，滑轮组的机械效率。 18．质量为50kg的小李同学，用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。若小李在1min内将重为300N的货物匀速向上提高了6m。（g取10N/kg） （1）小李做功的功率是多少？ （2）小李用此滑轮组提升的货物最多是多重？此时滑轮组的机械效率是多少？ 19．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg）    （1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为 cm； （2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并校零，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 ； （3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b；若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N。 20．如图所示，当某人自由站在水平地面上时，他对地面的压强p0=1.5×104Pa；当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，他对地面的压强p1=1.875×104Pa；当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的 A端，使杠杆在水平位置平衡时，他对地面的压强p2=5.25×104Pa，假设这个人用的力和绳端B用的力始终沿竖直方向，加挂重物前后他对杠杆A端施加的举力分别为F1、F2，已知F2=1500N，（杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计，g取10N/kg）求： （1）人与地面接触面积S的大小？ （2）当重物G被匀速提升过程中，滑轮组的机械效率η？ 21．如图所示，是平衡箱可移动的塔式起重机简易示意图，它广泛用于楼房建筑中材料的输送及建筑构件的安装。平衡臂和起重臂整体可视为一根杠杆，O是它的支点，平衡臂最长为L1=10m、起重臂最长为L2=25m，平衡箱的质量为2×104kg。（平衡臂、起重臂、动滑轮、钢绳及吊钩的重均忽略不计，g取10N/kg） （1）当吊钩在起重臂的最右端时，起重机能吊起货物的最大质量是多少kg？ （2）某一次起吊时，使吊钩移到起重臂的最右端，把一个3×104N的构件吊到空中，然后在电动机的牵引下，使被吊起的构件以2m/s的速度从起重臂的最右端向O点移动，同时平衡箱也要以某一速度向O点移动，那么在确保起重机起重臂、平衡臂始终平衡的情况下，平衡箱移动的速度是多少m/s？ （3）某一次要起吊一个重为9×103N的货物，起升电动机通过对钢绳施加拉力F将货物从地面匀速地提升到30m的高空处，所用的时间是50s，已知滑轮组的机械效率为90%，则起升电动机对钢绳施加的拉力F是多大？该起升电动机的功率是多大？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$