课时11.4 机械效率--【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（ 教科版2024）

第十一章 机械与功 课时11.4 机械效率 2022年课程标准 物理素养 3.2.3 知道机械效率。了解提高械效率的意义和途径。 物理观念:知道三种功的定义，能区分有用功、额外功和总功。 科学思维:通过公式机械效率公式:η=×100%，知道提高机械效率η的方法。 科学探究:通过实验测量滑轮组或斜面的机械效率，学习数据记录与误差分析方法。 科学态度与责任:认识提高机械效率在节能减排中的现实意义，通过古代机械与现代工程案例的对比，体会科技进步对机械效率的推动作用。 知识点1：光源 1. 定义：能发光的物体叫光源。 2. 分类： （1）自然光源：太阳、水母、萤火虫、灯笼鱼等。 （2）人造光源：火把、电灯、蜡烛、荧光棒等。 知识点2：光的传播 知识点1：有用功和额外功 1. 有用功、额外功和总功 （1）有用功：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有=Gh。 （2）额外功：若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功：总功指的是拉力做的功，即动力做的功，用W总表示，即：。 （4）总功、有用功、额外功的单位都是焦（J），三者间的关系为W总=W有+W额。 功的原理 使用任何机械都不省功。“不省功”有两层含义：其一是对于理想机械，使用机械所做的功跟不用机械所做的功相等;其二是对于非理想机械，使用机械要费功费功是指使用机械时，人们所做的功要大于不用机械而直接用手所做的功，多做的那一部分功，就是克服机械自重和摩擦所做的功。 知识点2：机械效率 1. 定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示。 2. 表达式： 3. 物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，有用功占比越大，机械效率越高，机械的性能越好。 4. 功、功率和机械效率的比较 物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明 功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W W=Fs J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。 (2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系 功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W 机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无 5. 机械效率的计算 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 问题01 辨析功、功率和机械效率的关系 1．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（    ） A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大 C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快 2．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C．越省力的机械，机械效率越高 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越高 3．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 4．机械效率 (1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。 (2)公式： 。 (3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。 问题02 机械效率的大小比较 5．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 6．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． 7．如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重，杠杆（）重，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（   ） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率比甲图的低 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 8．快递员将两箱完全一样的快递送上位于四楼的李奶奶家，可以有两种方法：一是分两次，每次送一箱上楼；二是将两箱一起送上楼。假设快递员的速度相同，而前后两种送快递方法的功率和机械效率分别为P1、P2和η1、η2。则下列选项正确的是（　　） A．P1=P2 B．P1>P2 C．η1<η2 D．η1>η2 问题03 竖直方向滑轮组的机械效率 9．工人师傅某次使用下图所示的滑轮组提升重物时，用250N的拉力将重400N的物体在20s内匀速提升4m。如果不计绳重及摩擦阻力的影响，下列分析和计算正确的是（　　） A．上端的定滑轮可以省力 B．该过程中工人做的总功为1000J C．工人师傅做的有用功为2000J D．滑轮组的机械效率为80% 10．如图甲所示，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面上匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M的重力为400N，动滑轮的重力为5N，，。物体M从a点到c点的过程中，拉力F与M移动距离s的关系图像如图乙所示，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及机械之间的摩擦。下列结论正确的是（    ） A．绳子自由端移动的距离为15m B．拉力F做的功为840J C．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 D．物体从ab段运动到bc段，滑轮组的机械效率变小 11．一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将重450N的货物匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力为300N，则该建筑工人所做的有用功是 J，建筑工人做的总功是 J，该过程中滑轮组的机械效率是 。 12．如图所示，用该滑轮组把重600N的货物以0.4m/s的速度匀速提高10m，所用拉力为400N，此时绳子自由端移动的距离为 m，拉力所做的有用功为 J，拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。 问题04 水平方向滑轮组的机械效率 13．如下图所示，重100N的物体A在的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．此过程中拉力做的总功为50J 14．如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则下列说法中正确的是（　　） A．拉力的功率为30W B．物体重力的功率为360W C．该滑轮组的机械效率为75% D．1min内所做的有用功为144J 15．如图所示，工人用30N的拉力将重150N的重物匀速向左移动20cm，物体与地面间摩擦力为50N，时间为10s。则此过程中有用功是 J，总功 J，额外功是 J，滑轮组的机械效率是 。（结果保留整数） 16．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%。则拉力F做功的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N。（不计绳重和滑轮重） 问题05 杠杆的机械效率 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，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时收集到的信息。 物重G/N OA/m OB/m A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m 40 0.8 0.4 0.2 0.1 若不计杠杆自重和摩擦，拉力应为 N；若实际拉力F为90N，则该杠杆的机械效率为 。 20．小明用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的物体缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问： (1)重为5N的物体挂在A点时，人的拉力F为2.5N，物体上升0.15m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为 ； (2)小明为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，仅将物体移到B点，再次缓慢提升杠杆，使物体上升相同的高度，实验测得此时的机械效率为η2 η1（选填“>”“<”或“=”），并简述理由： 。 【基础强化】 1．小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，小明做功的（　　） A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加 C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小 2．下列关于机械效率的说法正确的是（   ） A．机械效率可以小于1，等于1，也可以大于1 B．做功快的机械，机械效率一定高 C．功率大的机械，机械效率高 D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高 3．甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3，机械效率之比是3:1，则它们所做的有用功之比（　　） A．2:3 B．2:1 C．2:9 D．9:2 4．如图所示，小明用动滑轮将重为8N的物体匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.2m/s。动滑轮的重力为2N，忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．经过5s，物体被提升1m B．经过5s，小明做的有用功为5J C．拉力F做功的功率为0.8W D．此过程中该动滑轮的机械效率为80 5．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，只需用500 N 的拉力便可将重为900 N 的物体在10 s内匀速提升2 m （不计绳重和摩擦阻力）。在这个过程中下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮重为100 N C．拉力的功率为150 W D．滑轮组的机械效率为60% 6．有用功、额外功和总功 (1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用 表示。 (2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用 表示。 (3)总功： 与 之和，用表示， 。 7．功的原理的内容： ；使用省力机械就要费 ，使用省距离机械就要费 ，所做的功一点儿也不会省，而且使用机械所做的功，总会比人们不用机械而直接用手所完成的功要 ，因为在利用机械时不可避免的会因摩擦等额外的条件而做一些额外的功． 8．如图，用滑轮组来提升质量为60kg的物体，当拉力F为400N时物体刚好能以0.2m/s的速度匀速上升，则此时滑轮组的机械效率为 %，拉力F的功率为 W。 9．如图所示，一根轻质木棒可以绕O点转动，在木棒的左端施力使木棒右端悬挂的重物P在5s内匀速上升0.1m，已知重物P的质量为9kg，该过程中木棒的机械效率为90%，则使重物P上升所做的有用功为 J，拉力所做总功的功率为 W。（g取10N/kg） 10．小彬用如图所示的滑轮组做实验：探究影响滑轮组机械效率的因素。把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N。此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。若将此物体提升3m，滑轮组的机械效率 （选填“变小”、“变大”或“不变”）。若用此滑轮组将700N的物体提升3m，此时滑轮组的机械效率 （选填“变小”、“变大”或“不变”）。由此发现滑轮组的机械效率与 有关，与 无关。 【能力培优】11．如图甲所示，一位同学用滑轮组拉着重700N的物体A，在水平地面上匀速前进，全过程滑轮组的部分数据如图乙所示，物体A受到阻力为其重力的0.1倍，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做功700J B．物体A移动的距离为1m C．只增大物体的重力，机械效率不变 D．该滑轮组的机械效率是70% 12．小明家周末乔迁新居，家中柜子因搬运不便，小红提出利用滑轮组来完成，其设计方案如图甲所示，乙图为滑轮组的连接方式。已知柜子A的重力为760N，动滑轮的重力为40N，柜子匀速下降的竖直高度为6m，下降过程用时1min（不计绳重与摩擦）。小红对此工作过程及装置作出以下判断，其中正确的是（    ） A．柜子下降过程中，绳子自由端的拉力为380N B．使用该滑轮组时的机械效率为90% C．在下降过程中，绳子自由端的移动速度为0.3m/s D．在下降过程中，拉力的功率为80W 13．将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G₁、G₂的两物体，升高相同的高度。绳子自由端施加的拉力大小分别为 F₁和 F₂，物重（ 不计绳重和摩擦）。则下列判断正确的是（　　） A．拉力 F₁ 一定大于 F₂ B．乙滑轮组的额外功较大 C．甲滑轮组的机械效率较高 D．甲、乙滑轮组的有用功相同 14．如图所示，定滑轮重2N，动滑轮重1N，物体A在拉力F的作用下，1s内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了0.2m，如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果不正确的是（　　） A．自由端移动速度为0.4m/s B．拉力F为4.5N C．拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为80% 15．如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，汽车被水平匀速拉动1.2m时，作用在绳子自由端的拉力F为1000N，绳子自由端移动的速度为0.6m/s，滑轮组的机械效率为80%，则（    ） A．汽车移动的速度为0.4m/s B．拉力F做的功为1200J C．汽车受到的摩擦力大小为1600N D．拉力F的功率为480W 16．一辆载重四轮车，开进了一端泥泞的道路，不能继续行驶。司机找来了一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用2500N的力，在15s内将四轮车水平匀速拉动了6m，拉出了泥泞路段，则拖拉机拉力做功的功率为 W，若四轮车所受阻力为4000N，该装置的机械效率为 。 17．小明用如图甲所示的滑轮组提升物体，物体的重为，所用动滑轮的重为，不计绳重和摩擦，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系如图乙所示。则物体上升的速度为 ，拉力做功的功率为 ，滑轮组的机械效率为 。 18．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货物匀速提高6m，作用在钢绳的力为200N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）作用在钢绳上的拉力的功率为 W，动滑轮的重力为 N，提起货物的最大重力为 N。 19．如图是工人用滑轮组提升物体的情景。工人竖直向下的拉力F 为500N； 物 体M 竖直匀速上升1m； 用时10s； 动滑轮的重力为150N； 不计绳重及摩擦。请解答： （1）A  是 滑轮（填“定”“动”）；B滑轮的作用是 ： （2）滑轮组对物体做的功 ： （3）10s内拉力的功率 ； （4）此过程该滑轮组的机械效率 。 20．如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，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．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，某同学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 拉力F/N 绳端移动的距离 总功 机械效率 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4N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）某同学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 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。 A．影响压力作用效果的因素    B．杠杆的平衡条件 C．阿基米德原理        D．牛顿第一定律 22．如下图所示，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为。 (1)求钢丝绳自由端移动的速度； (2)求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。 23．小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，他查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组，如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为、重力为的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，绳子自由端的拉力为。求： (1)长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强； (2)该过程克服长方体建筑材料重力所做的功； (3)塔吊机械部分（如图乙）的机械效率。 24．如图甲，重为200N，底面积为0.2m2的物体A放在水平路面上，在120N的水平拉力F1的作用下沿直线匀速移动了s1=1m的距离。如图乙，改用滑轮组拉动同一物体A在同一路面匀速移动相同的距离时，绳子自由端移动了3m，绳子自由端的拉力F2为50N。完成以下小题： （1）当物体静止在水平地面时，物体对水平地面的压强是多少？ （2）用滑轮组匀速拉动物体移动1m的过程中： ①在图乙中画出滑轮组正确的绕线方式； ②滑轮组对物体A所做的有用功是多少？ ③滑轮组的机械效率是多少？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 机械与功 课时11.4 机械效率 2022年课程标准 物理素养 3.2.3 知道机械效率。了解提高械效率的意义和途径。 物理观念:知道三种功的定义，能区分有用功、额外功和总功。 科学思维:通过公式机械效率公式:η=×100%，知道提高机械效率η的方法。 科学探究:通过实验测量滑轮组或斜面的机械效率，学习数据记录与误差分析方法。 科学态度与责任:认识提高机械效率在节能减排中的现实意义，通过古代机械与现代工程案例的对比，体会科技进步对机械效率的推动作用。 知识点1：光源 1. 定义：能发光的物体叫光源。 2. 分类： （1）自然光源：太阳、水母、萤火虫、灯笼鱼等。 （2）人造光源：火把、电灯、蜡烛、荧光棒等。 知识点2：光的传播 知识点1：有用功和额外功 1. 有用功、额外功和总功 （1）有用功：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有=Gh。 （2）额外功：若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功：总功指的是拉力做的功，即动力做的功，用W总表示，即：。 （4）总功、有用功、额外功的单位都是焦（J），三者间的关系为W总=W有+W额。 功的原理 使用任何机械都不省功。“不省功”有两层含义：其一是对于理想机械，使用机械所做的功跟不用机械所做的功相等;其二是对于非理想机械，使用机械要费功费功是指使用机械时，人们所做的功要大于不用机械而直接用手所做的功，多做的那一部分功，就是克服机械自重和摩擦所做的功。 知识点2：机械效率 1. 定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示。 2. 表达式： 3. 物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，有用功占比越大，机械效率越高，机械的性能越好。 4. 功、功率和机械效率的比较 物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明 功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W W=Fs J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。 (2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系 功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W 机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无 5. 机械效率的计算 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 问题01 辨析功、功率和机械效率的关系 1．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（    ） A．效率越高的机械，功率越大 B．越省力的机械，其功率就越大 C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快 【答案】D 【详解】A．机械效率与功率无关，功率越大的机械，机械效率不一定越高，故A错误； B．功率是描述物体做功快慢的物理量，功率与机械的省力情况无关，故B错误； C．总功大小未知，做有用功越多的机械，机械效率不一定越高，故C错误； D．功率是反映做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率越大，故D正确。 故选D。 2．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C．越省力的机械，机械效率越高 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越高 【答案】B 【详解】A．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系。功率大只说明做功快，但并不能说明机械效率高。故A错误； B．机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率越高，有用功与总功的比值越大，故B正确； C．机械效率等于有用功在总功中所占的比值，越省力的机械，机械效率不一定越高，故C错误； D．由得，机械做功时，由于总功未知，做的有用功越多，机械效率不一定越大，故D错误。 故选B。 3．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。 4．机械效率 (1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。 (2)公式： 。 (3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。 【答案】(1) 有用功 总功 (2) (3)小于 【详解】（1）[1][2][3]根据机械效率的定义，机械效率是有用功跟总功的比值，用η表示。 （2）根据机械效率的定义，机械效率的计算公式是 （3）机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，有用功总是小于总功，故机械效率总小于1。 问题02 机械效率的大小比较 5．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。 6．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。 7．如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重，杠杆（）重，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（   ） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率比甲图的低 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 【答案】C 【详解】A．甲图是定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力也不省距离，故A正确，不符合题意； B．将同一重物提升相同的高度，即做相同的有用功，忽略绳重及摩擦，则甲装置没有额外功。已知滑轮重20N，则乙克服机械重力所做的额外功比甲大，由 可知，乙的机械效率比甲图的低，故B正确，不符合题意； C．若始终保持拉力的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力保持不变，故C错误，符合题意； D．若提升的物体越重，提升相同的高度，所做的有用功越大，而额外功不变，由 可知，机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．快递员将两箱完全一样的快递送上位于四楼的李奶奶家，可以有两种方法：一是分两次，每次送一箱上楼；二是将两箱一起送上楼。假设快递员的速度相同，而前后两种送快递方法的功率和机械效率分别为P1、P2和η1、η2。则下列选项正确的是（　　） A．P1=P2 B．P1>P2 C．η1<η2 D．η1>η2 【答案】C 【详解】设每次上楼时间为t，对一箱快递做功为W有，克服重力做功为。则每次送一箱上楼的功率为 效率为 两箱一起送上楼的功率为 效率为 显然 故ABD错误，C正确。 故选C。 问题03 竖直方向滑轮组的机械效率 9．工人师傅某次使用下图所示的滑轮组提升重物时，用250N的拉力将重400N的物体在20s内匀速提升4m。如果不计绳重及摩擦阻力的影响，下列分析和计算正确的是（　　） A．上端的定滑轮可以省力 B．该过程中工人做的总功为1000J C．工人师傅做的有用功为2000J D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．上端的定滑轮相当于等臂杠杆，不省力，故A错误；     B．由图得 该过程中工人做的总功为 故B错误； C．工人师傅做的有用功为 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 10．如图甲所示，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面上匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M的重力为400N，动滑轮的重力为5N，，。物体M从a点到c点的过程中，拉力F与M移动距离s的关系图像如图乙所示，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及机械之间的摩擦。下列结论正确的是（    ） A．绳子自由端移动的距离为15m B．拉力F做的功为840J C．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 D．物体从ab段运动到bc段，滑轮组的机械效率变小 【答案】B 【详解】AB．物体M从a点到c点过程中，通过的距离为2m+3m=5m，滑轮组绳子的有效段数为2，故绳子自由端移动的距离s=2s物=2×5m=10m sab=2m，sbc=3m，绳子自由端移动的距离分别为s1=2×2m=4m，s2=2×3m=6m 由图乙知，绳子的拉力分别为60N和100N，拉力做的总功为W=W1+W2=F1s1+F2s2=60N×4m+100N×6m=840J 故A错误，B正确； C．本题中，克服摩擦力做的功为有用功。忽略绳子重力及机械之间的摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功，ab段和bc段动滑轮提升的高度不同，根据W=Gh可知，拉力F在ab段做的额外功小于在bc段做的额外功，故C错误； D．使物体M在水平地面匀速移动，根据二力平衡，物体受到的滑动摩擦力等于水平方向上绳子拉力的大小，因绳端拉力100N大于60N，由f=F水平=nF绳-G动可知，bc段物体受到的滑动摩擦力大。滑轮组的机效率为 动滑轮的重力不变，物体从ab段到bc段，滑动摩擦力变大，所以滑轮组的机械效率变大，故D错误。 故选B。 11．一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将重450N的货物匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力为300N，则该建筑工人所做的有用功是 J，建筑工人做的总功是 J，该过程中滑轮组的机械效率是 。 【答案】 1800 2400 75% 【详解】[1]该建筑工人所做的有用功W有=Gh=450N×4m=1800J [2]由图可知n=2，绳子自由端移动的距离s=nh=2×4m=8m 建筑工人做的总功W总=Fs=300N×8m=2400J [3]滑轮组的机械效率 12．如图所示，用该滑轮组把重600N的货物以0.4m/s的速度匀速提高10m，所用拉力为400N，此时绳子自由端移动的距离为 m，拉力所做的有用功为 J，拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 20 6000 320 75% 【详解】[1][2][3][4]由图可知，滑轮组动滑轮上绳子的有效股数，用该滑轮组把重600N的货物以0.4m/s的速度匀速提高10m。绳子自由端移动的距离 拉力所做的有用功 拉力为400N，拉力的功率 拉力所做的总功 滑轮组的机械效率 问题04 水平方向滑轮组的机械效率 13．如下图所示，重100N的物体A在的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．此过程中拉力做的总功为50J 【答案】C 【详解】A ．由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为s=2×1.5m=3m 绳自由端移动的速度为 故A错误； BD．拉力，则总功为W总=Fs=10N×3m=30J 滑轮组的机械效率为90%，在此过程中所做的额外功为 故BD错误； C．在此过程中所做的有用功为 物体A沿水平地面匀速直线运动，则摩擦力为 故C正确。 故选C。 14．如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则下列说法中正确的是（　　） A．拉力的功率为30W B．物体重力的功率为360W C．该滑轮组的机械效率为75% D．1min内所做的有用功为144J 【答案】A 【详解】A．拉力的功率 故A正确； B．拉动绳子时，物体在竖直方向没有移动距离，故物体的重力不做功，故物体重力的功率为0，故B错误； C．物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，即物体与地面间的滑动摩擦力      由图可知，承担绳子的段数n=3，该滑轮组的机械效率 故C错误； D．物体移动的速度      物体移动的距离 s物=v物t=0.2m/s×60s=12m 1min内所做的有用功 W有=fs物=120N×12m=1440J 故D错误。 故选A。 15．如图所示，工人用30N的拉力将重150N的重物匀速向左移动20cm，物体与地面间摩擦力为50N，时间为10s。则此过程中有用功是 J，总功 J，额外功是 J，滑轮组的机械效率是 。（结果保留整数） 【答案】 10 12 2 83% 【详解】[1]物体移动的距离为s=20cm=0.2m 重物匀速移动，受到的拉力等于摩擦力，根据有用功的计算公式可得，此过程中做的有用功是W有用=Fs=fs=50N×0.2m=10J [2]由图可知，动滑轮上有2股绳拉动滑轮，拉力做的总功为W总=Fs′=Fns=30N×2×0.2m=12J [3]额外功W额外=W总-W有用=12J-10J=2J [4]根据机械效率的计算公式可得，滑轮组的机械效率 16．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%。则拉力F做功的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N。（不计绳重和滑轮重） 【答案】 4 32 【详解】[1]不计绳重和滑轮重，由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，绳子自由端移动的距离s绳=2s物=2×1m=2m 弹簧测力计的示数为20N，拉力就是20N，拉力做功为W总=Fs绳=20N×2m=40J 拉力做功的功率 [2]由 得到物体与地面间的滑动摩擦力f=η×2F=80%×2×20N=32N 问题05 杠杆的机械效率 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，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时收集到的信息。 物重G/N OA/m OB/m A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m 40 0.8 0.4 0.2 0.1 若不计杠杆自重和摩擦，拉力应为 N；若实际拉力F为90N，则该杠杆的机械效率为 。 【答案】 80 88.9% 【详解】[1]如图，不计杠杆自重和摩擦，根据杠杆的平衡条件可得 则 [2]由表中数据可知，提升物体所做的有用功为W有用＝Gh＝40N×0.2m＝8J 总功为 杠杆的机械效率 20．小明用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的物体缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问： (1)重为5N的物体挂在A点时，人的拉力F为2.5N，物体上升0.15m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为 ； (2)小明为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，仅将物体移到B点，再次缓慢提升杠杆，使物体上升相同的高度，实验测得此时的机械效率为η2 η1（选填“>”“<”或“=”），并简述理由： 。 【答案】(1)60% (2) > 两次对物体做的有用功相同，但后一次对杠杆做的额外功更少，所以机械效率变高 【详解】（1）重为5N的物体挂在A点时，人的拉力F为2.5N，物体上升0.15m时，动力作用点C上升0.5m，有用功 总功 机械效率 （2）[1][2]钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，则由杠杆的平衡条件得 钩码的悬挂点在B点时，则由杠杆的平衡条件得 观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB大于OA，即钩码重力的力臂变大，所以拉力F也变大。此时杠杆的机械效率为 因为物体上升的高度不变，所以有用功不变，但杠杆上升的高度变低，故克服杠杆重力做的额外功变小，由上面的的表达式可得，不变，变小，所以分母变小，就变大；即，故理由为：两次对物体做的有用功相同，但后一次对杠杆做的额外功变少，所以机械效率变高。 【基础强化】 1．小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，小明做功的（　　） A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加 C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小 【答案】D 【详解】给滑轮组的轴上加润滑油可以减小摩擦力从而减小额外功，但货物的重力未发生改变，所以有用功不变，总功变小，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．下列关于机械效率的说法正确的是（   ） A．机械效率可以小于1，等于1，也可以大于1 B．做功快的机械，机械效率一定高 C．功率大的机械，机械效率高 D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高 【答案】D 【详解】A．因为使用任何机械工作时，机械自重和摩擦总是存在，所以机械效率小于1，故A错误； B．机械效率与做功快慢没有关系，故B错误； C．功率大的机械，说明在单位时间内做功多，与机械效率无关，故C错误； D．机械效率等于有用功与总功的比值，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，故D正确。 故选D。 3．甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3，机械效率之比是3:1，则它们所做的有用功之比（　　） A．2:3 B．2:1 C．2:9 D．9:2 【答案】B 【详解】由可得 则它们有用功之比为 故选B。 4．如图所示，小明用动滑轮将重为8N的物体匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.2m/s。动滑轮的重力为2N，忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．经过5s，物体被提升1m B．经过5s，小明做的有用功为5J C．拉力F做功的功率为0.8W D．此过程中该动滑轮的机械效率为80 【答案】D 【详解】A．由图可知动滑轮上绳子的有效股数为n=2，绳子自由端移动的速度为0.2m/s，则物体升高的速度为 经过5s物体被提升的高度为 h=v物t=0.1m/s×5s=0.5m 故A错误； B．经过5s小潘做的有用功为 W有用=Gh=8N×0.5m=4J 故B错误； C．不计绳重和摩擦，小潘对绳子的拉力为 拉力F做功的功率 故C错误； D．绳子移动的距离为 s绳=2h=2×0.5m=1m 拉力做的总功为 W总=Fs绳=5N×1m=5J 此过程中该动滑轮的机械效率 故D正确。 故选D。 5．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，只需用500 N 的拉力便可将重为900 N 的物体在10 s内匀速提升2 m （不计绳重和摩擦阻力）。在这个过程中下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮重为100 N C．拉力的功率为150 W D．滑轮组的机械效率为60% 【答案】B 【详解】A．由图可知，滑轮组n=2，则绳子自由端移动的距离 故A错误； B．不计绳重和摩擦阻力，由可知，动滑轮重 故B正确； C． 绳子自由端移动的速度 拉力的功率 故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D错误。 故选B。 6．有用功、额外功和总功 (1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用 表示。 (2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用 表示。 (3)总功： 与 之和，用表示， 。 【答案】(1) (2) (3) 有用功 额外功 【详解】（1）利用机械的时候，对人们有用的功叫有用功。针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功叫有用功，用表示。 （2）人们不需要又不得不做的功叫额外功，用表示。 （3）[1][2][3]根据总功的定义可知，有用功与额外功之和叫做总功，因此。 7．功的原理的内容： ；使用省力机械就要费 ，使用省距离机械就要费 ，所做的功一点儿也不会省，而且使用机械所做的功，总会比人们不用机械而直接用手所完成的功要 ，因为在利用机械时不可避免的会因摩擦等额外的条件而做一些额外的功． 【答案】 使用任何机械都不省功 距离 力 多 【分析】使用机械可以省力、可以省距离、可以改变动力的方向，给人们带来方便；做到方便、快捷等；这是人们使用机械的目的，但使用任何机械都不能省功． 【详解】使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理．使用省力机械就要费距离，使用省距离机械就要费力；因为在利用机械时不可避免的会因摩擦等额外的条件而做一些额外的功，所以做的功一点儿也不会省，而且使用机械所做的功，总会比人们不用机械而直接用手所完成的功要多． 8．如图，用滑轮组来提升质量为60kg的物体，当拉力F为400N时物体刚好能以0.2m/s的速度匀速上升，则此时滑轮组的机械效率为 %，拉力F的功率为 W。 【答案】 75 160 【详解】[1]由题意知，物体重力 G=mg=60kg×10N/kg=600N 由图可知，n=2，则此时滑轮组的机械效率 [2]拉力端移动速度 v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s 拉力做功功率 9．如图所示，一根轻质木棒可以绕O点转动，在木棒的左端施力使木棒右端悬挂的重物P在5s内匀速上升0.1m，已知重物P的质量为9kg，该过程中木棒的机械效率为90%，则使重物P上升所做的有用功为 J，拉力所做总功的功率为 W。（g取10N/kg） 【答案】 9 2 【详解】[1][2]使重物P上升所做的有用功 W有＝Gh＝mgh＝9kg×10N/kg×0.1m＝9J 已知机械效率为90%，则拉力所做总功 拉力所做总功的功率 10．小彬用如图所示的滑轮组做实验：探究影响滑轮组机械效率的因素。把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N。此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。若将此物体提升3m，滑轮组的机械效率 （选填“变小”、“变大”或“不变”）。若用此滑轮组将700N的物体提升3m，此时滑轮组的机械效率 （选填“变小”、“变大”或“不变”）。由此发现滑轮组的机械效率与 有关，与 无关。 【答案】 4 80% 不变 变大 被提升物体的重力 物体被提升的高度无关 【详解】[1]由图知 n＝2 绳端移动的距离 s＝nh＝2×2m＝4m [2]滑轮组的机械效率 [3]根据 可知，滑轮组的机械效率和物体移动的距离无关，若将此物体提升3m，滑轮组的机械效率不变。 [4]动滑轮的重力不变，若用此滑轮组将700N的物体提升3m，物体的重力变大，根据 可知，此时滑轮组的机械效率变大。 [5][6]根据上面的计算，我们发现：滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关，与物体被提升的高度无关。 【能力培优】11．如图甲所示，一位同学用滑轮组拉着重700N的物体A，在水平地面上匀速前进，全过程滑轮组的部分数据如图乙所示，物体A受到阻力为其重力的0.1倍，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做功700J B．物体A移动的距离为1m C．只增大物体的重力，机械效率不变 D．该滑轮组的机械效率是70% 【答案】D 【详解】A．拉力做的功为总功，由图可知，总功为 则拉力F做功为1000J，故A错误； B．物体的重力为G=700N，物体A受到阻力为其重力的0.1倍，即 由可知，物体A移动的距离为 故B错误； C．增大物体的重力，则物体对地面的压力增大，物体与地面之间的摩擦力增大，则有用功增大，由可知，机械效率增大，故C错误； D．该滑轮组的机械效率是 故D正确。 故选D。 12．小明家周末乔迁新居，家中柜子因搬运不便，小红提出利用滑轮组来完成，其设计方案如图甲所示，乙图为滑轮组的连接方式。已知柜子A的重力为760N，动滑轮的重力为40N，柜子匀速下降的竖直高度为6m，下降过程用时1min（不计绳重与摩擦）。小红对此工作过程及装置作出以下判断，其中正确的是（    ） A．柜子下降过程中，绳子自由端的拉力为380N B．使用该滑轮组时的机械效率为90% C．在下降过程中，绳子自由端的移动速度为0.3m/s D．在下降过程中，拉力的功率为80W 【答案】D 【详解】A．由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，不计绳重与摩擦，绳子自由端的拉力 故A错误； B．该滑轮组时的机械效率为 故B错误； C．在下降过程中，物体速度为 绳子自由端的移动速度为 故C错误； D．在下降过程中，拉力的功率 故D正确。 故选D。 13．将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G₁、G₂的两物体，升高相同的高度。绳子自由端施加的拉力大小分别为 F₁和 F₂，物重（ 不计绳重和摩擦）。则下列判断正确的是（　　） A．拉力 F₁ 一定大于 F₂ B．乙滑轮组的额外功较大 C．甲滑轮组的机械效率较高 D．甲、乙滑轮组的有用功相同 【答案】C 【详解】A．甲乙两图中，拉力 由 G1＞G2，可知拉力F1不一定大于F2，故A错误； BCD．甲乙两滑轮组提升动滑轮所做的功都是额外功，因为两物体均升高相同的高度，故额外功相等；又因为甲提升物体重力大于乙提升物体重力，故甲有用功大于乙所做的有用功，则甲滑轮组机械效率较高；故BD错误，C正确。 故选C。 14．如图所示，定滑轮重2N，动滑轮重1N，物体A在拉力F的作用下，1s内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了0.2m，如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果不正确的是（　　） A．自由端移动速度为0.4m/s B．拉力F为4.5N C．拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，绳子的有效段数为2，则绳子移动的距离 绳子自由端移动速度 故A正确，不符合题意； BC．不计绳重和摩擦，由题意可得，拉力 则拉力F的功率 故BC正确，不符合题意； D．已知动滑轮重1N，物重8N，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率 故D错误，符合题意。 故选D。 15．如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，汽车被水平匀速拉动1.2m时，作用在绳子自由端的拉力F为1000N，绳子自由端移动的速度为0.6m/s，滑轮组的机械效率为80%，则（    ） A．汽车移动的速度为0.4m/s B．拉力F做的功为1200J C．汽车受到的摩擦力大小为1600N D．拉力F的功率为480W 【答案】C 【详解】A．由图示知，滑轮组承重绳子为2根，绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则汽车移动的速度 故A不符合题意； B．汽车水平匀速移动1.2m时，绳子自由端移动的距离 拉力F做的功 W总=Fs绳=1000N×2.4m=2400J 故B不符合题意； C．滑轮组的机械效率为80%，则拉动汽车所做的有用功 W有=ƞW总=80%×2400J=1920J 汽车受到的摩擦力 故C符合题意； D．拉力F的功率 故D不符合题意。 故选C。 16．一辆载重四轮车，开进了一端泥泞的道路，不能继续行驶。司机找来了一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用2500N的力，在15s内将四轮车水平匀速拉动了6m，拉出了泥泞路段，则拖拉机拉力做功的功率为 W，若四轮车所受阻力为4000N，该装置的机械效率为 。 【答案】 2000 80% 【详解】[1]四轮车的速度为 拖拉机的速度为 v拖＝2v＝2×0.4m/s＝0.8m/s由知，拖拉机拉力做功的功率为 P＝Fv拖＝2500N×0.8m/s＝2000W [2]该装置的机械效率为 17．小明用如图甲所示的滑轮组提升物体，物体的重为，所用动滑轮的重为，不计绳重和摩擦，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系如图乙所示。则物体上升的速度为 ，拉力做功的功率为 ，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 0.1 48 【详解】[1]由图乙可知，30s时，物体上升了3m，则物体上升的速度为 [2]由题意可知，承重绳子股数n=3，不计绳重和摩擦，拉力大小为 由图乙可知，30s时，绳子自由端竖直移动的距离为9m，则拉力做功的功率为 [3]滑轮组的机械效率为 18．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货物匀速提高6m，作用在钢绳的力为200N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）作用在钢绳上的拉力的功率为 W，动滑轮的重力为 N，提起货物的最大重力为 N。 【答案】 60 120 1680 【详解】[1]由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，则钢绳自由端移动的距离 s=nh=3×6m=18m 作用在钢绳上的拉力做的功 W总=Fs=200N×18m=3600J 作用在钢绳上的拉力的功率 [2]由图乙可知，当物体的重力G=480N时，滑轮组的机械效率为80%，机械中摩擦和绳重均不计，滑轮组的机械效率 解得：G动=120N； [3]工人作用在钢绳上的最大拉力 F大=G人=mg=60kg×10N/kg=600N 由可得，提起货物的最大重力 G大=nF大-G动=3×600N-120N=1680N 19．如图是工人用滑轮组提升物体的情景。工人竖直向下的拉力F 为500N； 物 体M 竖直匀速上升1m； 用时10s； 动滑轮的重力为150N； 不计绳重及摩擦。请解答： （1）A  是 滑轮（填“定”“动”）；B滑轮的作用是 ： （2）滑轮组对物体做的功 ： （3）10s内拉力的功率 ； （4）此过程该滑轮组的机械效率 。 【答案】 定 省力 1350 150 90% 【详解】（1）[1][2]如图，A滑轮不随物体一起移动，是定滑轮。B滑轮随物体一起移动，是动滑轮，可以起到省力的作用。 （2）[3]如图，由3段绳子吊着动滑轮，物体的重力为 滑轮组对物体做的功为 （3）[4]绳子自由端移动的距离为 拉力做的功为 10s内拉力的功率为 （4）[5]此过程该滑轮组的机械效率 20．如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，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。 【答案】1600 【详解】克服汽车受到的摩擦力做的功为有用功，绳子拉力做的功为总功，由图可知，动滑轮上绳子段数n=2，由可知，汽车受到的摩擦力为 21．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，某同学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 拉力F/N 绳端移动的距离 总功 机械效率 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4N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）某同学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 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。 A．影响压力作用效果的因素    B．杠杆的平衡条件 C．阿基米德原理        D．牛顿第一定律 【答案】 重力越大 动滑轮的重力 2、3 乙 绳子的效段数为1 80% 减小斜面的粗糙程度 不能省功 D 【详解】（1）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[2]比较3和4两次实验知，提升钩码的重力相同，两滑轮的材质不同，而体积相同，根据 可知两滑轮的重力不同，发现：滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。 ③[3]比较2、3两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升钩码的高度不同时，机械效率相同，因此可知机械效率与提升钩码的高度无关。 ④[4][5]第5次实验利用了图乙的装置完成的，判断依据是，承担物重的绳子股数 即提升钩码的高度和绳端移动的距离相等，因此使用的是图乙装置。 ⑤[6]图甲中，承担物重的绳子股数为n=2，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）[7]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，可以采用减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。 （3）[8][9]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不省功，采用了理想化推理法。影响压力作用效果的因素、杠杆的平衡条件、阿基米德原理都可通过实验直接验证，牛顿第一定律不能实验直接验证，是在实验的基础上推理得出的。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 22．如下图所示，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1s内，将重的建筑材料沿竖直方向匀速提升1m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为。 (1)求钢丝绳自由端移动的速度； (2)求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。 【答案】(1)3m/s (2)1.5×104W，60% 【详解】（1）由图可知，动滑轮上绳子股数，钢丝绳移动的距离 钢丝绳自由端移动的速度 （2）此时该滑轮组做的总功 拉力F的功率 使用该滑轮组做的有用功 此时该滑轮组的机械效率 23．小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，他查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组，如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为、重力为的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，绳子自由端的拉力为。求： (1)长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强； (2)该过程克服长方体建筑材料重力所做的功； (3)塔吊机械部分（如图乙）的机械效率。 【答案】(1) (2) (3)80% 【详解】（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压力等于长方体建筑材料的重力，即 根据可得，长方体建筑材料对地面的压强 （2）根据W=Fs可得，该过程克服长方体建筑材料重力所做的功 （3）由图乙可知，滑轮组绳子承重股数为，该滑轮组的机械效率为 24．如图甲，重为200N，底面积为0.2m2的物体A放在水平路面上，在120N的水平拉力F1的作用下沿直线匀速移动了s1=1m的距离。如图乙，改用滑轮组拉动同一物体A在同一路面匀速移动相同的距离时，绳子自由端移动了3m，绳子自由端的拉力F2为50N。完成以下小题： （1）当物体静止在水平地面时，物体对水平地面的压强是多少？ （2）用滑轮组匀速拉动物体移动1m的过程中： ①在图乙中画出滑轮组正确的绕线方式； ②滑轮组对物体A所做的有用功是多少？ ③滑轮组的机械效率是多少？ 【答案】（1）1000Pa；（2）①见解析；②120J；③80% 【详解】解：（1）当物体静止在水平地面时，物体对水平地面的压力为 F=G=200N 物体对水平地面的压强为 （2）①物体移动1m的过程中，绳子自由端移动了3m，所以与动滑轮相连的绳子股数为 故图乙中滑轮组正确的绕线方式如图： ②滑轮组对物体A所做的有用功为 W有=F1s1=120N×1m=120J ③拉力做的总功为 W总=F2s2=50N×3m=150J 滑轮组的机械效率是 答：（1）当物体静止在水平地面时，物体对水平地面的压强是1000Pa； （2）①滑轮组正确的绕线方式见解析； ②滑轮组对物体A所做的有用功是120J； ③滑轮组的机械效率是80%。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$