暑假作业09 机械效率的计算-【暑假分层作业】2025年八年级物理暑假培优练（人教版2024）

0限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业09 机械效率的计算 一、定滑轮、动滑轮和滑轮组 1.定滑轮和动滑轮几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动） 图示 表达式 定滑轮 ，， ，，（其中，为物体所受的摩擦力） 动滑轮 （不计一切摩擦和动滑轮重力）， （考虑动滑轮重力）， ， ，， （不计一切摩擦和动滑轮重力）， （考虑动滑轮重力）， ， ，， 2.滑轮组 （1）确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。 （2）力的关系：不计绳重及摩擦，考虑动滑轮重，动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。 （3）距离关系：绳子自由端移动的距离为(n表示该担物重的绳子段数)。 一、机械效率 1.有用功（）: 为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功。 2.额外功（）:人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功。 3.总功（）：有用功跟额外功的总和叫总功。 4.计算总功，一般是拉力做的功。在竖直方向上的有用功为克服物体重力做的功，在水平方向上的有用功为克服物体摩擦做的功。 5.公式：，因为，所以。机械效率一般用百分数表示，没有单位 二、常见简单机械的机械效率 杠杆 滑轮（组） 斜面 竖直匀速提升 水平匀速拉动 图示 公式 （理想情况） （不计绳重和摩擦） 或 说明 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数。 其中Ff为物体与水平面间的摩擦力，F为拉力，s物 为物体移动的距离，s绳为绳子自由端移动的距离，n为承担摩擦力的绳子段数。 其中G为提升重物的重力，h为斜面的高度，s为斜面的长度，F为拉力，Ff为物体与斜面间的摩擦力。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。 【答案】 15000 24000 62.5% 【详解】[1]起重机提升货物时所做的有用功W有=Gh=3000N×5m=15000J [2]总功W总=W有＋W额=15000J＋9000J=24000J [3]起重机的机械效率 2．一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 3．一斜面长4.8m、高1.2m，把重为1200N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，沿斜面的拉力为400N，则总功为 J，有用功为 J，额外功为 J。 【答案】 1920 1440 480 【详解】[1]对物体做的总功 克服重力做的有用功为: [2]故克服摩擦所做的额外功为:。 4．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊300kg的物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 J，拉力F的功率是 W。（g取10N/kg） 【答案】 【详解】[1]有用功 [2]滑轮组的机械效率是80%，根据可知，总功 拉力F的功率 5．如图，小强用动滑轮提起140N的水桶，使其上升1m，动滑轮重10N（不计绳重和摩擦），他在此过程中做的有用功为 J；如果从水桶内取出20N的水，再次提起时动滑轮的机械效率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 140J 变小 【详解】[1]小强用动滑轮提水桶，有用功为对水桶做的功，有用功为 [2]如果从水桶内取出20N的水，再次提起1m时，额外功不变，有用功减小，因此动滑轮的机械效率变小。 6．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。 7．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。 8．如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮受到的重力为100N C．拉力F做的功为1200J D．该动滑轮的机械效率为40% 【答案】B 【详解】A．如图所示，动滑轮有两段绳子拉着，由可得，绳子自由端移动的距离为，故A错误； B．根据题意可知，不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮受到的重力为，故B正确； C．由可得，拉力F做的功为，故C错误； D．由可得，该动滑轮的机械效率为，故D错误。 故选B。 9．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。 1．如图所示，小华同学用50N的水平拉力F拉重力为400N的木箱，使木箱在水平面上匀速直线运动前进了4m，若木箱与地面之间的摩擦力是80N。则A点处的力在此过程中做的功为 J，此过程中该滑轮组的机械效率是 。 【答案】 320 80% 【详解】[1]因木箱做匀速直线运动处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以，木箱受到的拉力即A点处的拉力F拉=f=80N 该力在此过程中做的功W有=F拉s物=80N×4m=320J [2]由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离s绳=ns物=2×4m=8m 拉力做的总功W总=Fs绳=50N×8m=400J 此过程中该滑轮组的机械效率 2．如图1所示，用甲、乙两个滑轮组分别提升物体M、N，拉力分别为、，两物体都在10s内被匀速提升1m，此过程相关数据如图2所示，做功的功率为 W，若用甲滑轮组匀速提升物体N，甲滑轮组的有用功为 ，机械效率 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 120 400J 不变 【详解】[1]由图2可知，甲滑轮组的总功为1200J，则做功的功率为 [2]由图2可知，乙滑轮组的有用功为 若用甲滑轮组匀速提升物体N相同的高度，甲滑轮组的有用功与乙滑轮组的有用功相同，也是400J。 [3]甲滑轮组的有用功为 提升物体到相同高度，甲乙滑轮组的有用功相同，说明M、N的重力相同，则若用甲滑轮组匀速提升物体N，机械效率不变。 3．如图甲所示，分别将两个相同的物体A、B匀速从斜面底端拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，其中斜面MN长0.5m，则对物体B做的额外功是 J，物体A运动过程中受到的摩擦力大小为 N。 【答案】 0.5 2 【详解】[1]由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，有用功与额外功的和叫总功。故对物体A做的有用功W有=WA总-WA额=3J-1J=2J A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端提升的高度相同，根据W有=Gh,故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功WB额=WB总-W有=2.5J-2J=0.5J [2]物体A运动过程中受到的摩擦力 4．如图为搬运建筑材料的机械示意图，使用滑轮A的好处是可以 。此滑轮组将质量为2.5t的建材匀速提升2m，滑车质量为50kg，此过程中拉力F做的功为6×104J,则该滑轮组的机械效率为 （结果保留到0.1%）。若增大提升建筑材料的质量，该滑轮组的机械效率将 （选填“提升”“降低”或“不变”）。（g取10N/kg） 【答案】 可以省力 83.3% 提升 【详解】[1]滑轮A为动滑轮，动滑轮的好处是能够省力。 [2] 物体的重力 轮组的有用功为 该滑轮组的机械效率为 [3]若增大提升建筑材料的质量，该滑轮组做的有用功增大，而额外功不变，由，机械效率将升高。 5．如图装置中，物体A重150N，物体B重12N。在物体B的作用下，物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则此装置的机械效率为 %（结果保留一位小数）。 【答案】83.3 【详解】物体A在水平面上做匀速直线运动，受力平衡，则受到的拉力为 滑轮组有效绳子段数，绳子自由端拉力为 则此装置的机械效率为 6．如图所示的滑轮组中，能够省力的是滑轮 （选填“A”或“B”）；已知物重，动滑轮重60N，滑轮组能保持平衡，则物重G1= N；取下，用手拉动绳子将匀速提升，滑轮组的机械效率为 （不计摩擦及绳重）。 【答案】 B 200 85 【详解】[1]由图可知，滑轮B随物体一起移动，是动滑轮，使用动滑轮能省力，但费距离。 [2]由图可知，，不计绳重及摩擦，物重为 [3]滑轮组的机械效率为 7．如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将重为480N的物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重100N，工人做的额外功为 J，该滑轮组的机械效率为 ，拉力F的功率为 。 【答案】 360 80% 300W 【详解】[1]由图乙可知，时间为6s时，绳子自由端移动的距离为9m，物体上升的高度为3m；拉力做的总功为 有用功为 则工人做的额外功为 [2]该滑轮组的机械效率为 [3]拉力F的功率为 8．如图所示，用F=25N的水平拉力拉着重为100N的物体A沿水平地面匀速运动，且物体A运动的速度为0.4m/s，地面对物体A的摩擦力是物体A重的0.3倍。不计滑轮重力，则下列说法正确的是（　　） ①10s内地面对物体A的摩擦力做的功是60J ②10s内拉力F做的功是200J ③拉力F的功率是20W ④该装置的机械效率是60% A．只有①②正确 B．只有②③④正确 C．只有③④正确 D．只有②③正确 【答案】B 【详解】①物体A运动的速度为0.4m/s，10s内物体A运动的距离 地面对物体A的摩擦力做的功 故①错误； ②由图可知，动滑轮上有2股绳，10s内绳端移动距离 拉力F做的功 故②正确； ③由于10s内拉力F做的功是200J，拉力F的功率 故③正确； ④该装置的机械效率 故④正确； 综上所述，正确的有②③④，故B正确，ACD错误。 故选B。 9．如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力F1为4000N， 对绳子的拉力F2为2500N； 物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g取10N/kg。下列说法中正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为83.3% B．汽车受到的摩擦力为150N C．汽车牵引力在4s内做的功为 D．汽车牵引力的功率为6000W 【答案】D 【详解】A．如图，由3段绳子吊着动滑轮，滑轮组的机械效率为 故A错误； B．汽车受到的摩擦力为 故B错误； C．汽车的速度为 汽车牵引力在4s内做的功为 故C错误； D．汽车牵引力的功率为 故D正确。 故选D。 10．如图所示，小明用甲、乙两装置匀速提升质量为的物体。滑轮的质量均为，相同的时间内物体被提升的高度均为。下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端的拉力一定为 B．两个拉力做的额外功相等 C．、两个拉力做功的功率比值为3∶2 D．若不计绳重和摩擦，两种装置的机械效率均为 【答案】D 【详解】A．虽然物体质量相同，动滑轮质量相同，且乙图中绳子段数比甲图多，但由于摩擦及绳重的大小不知道，所以绳子自由端的拉力大小无法判断，故A错误； B．两个拉力对动滑轮做的功及克服摩擦及绳重做的功属于额外功，物体被提升的高度，动滑轮同样被提升相同高度，所以对动滑轮做的额外功相同；但由于不知道摩擦及绳重，克服摩擦及绳重做的功无法比较，所以两个拉力做的额外功大小无法比较，故B错误； C．因为摩擦及绳重大小不知道，所以拉力做的功大小无法比较，功率大小关系无法比较，故C错误； D．若不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 11．如图所示，用甲、乙两个相同的滑轮组（绕线方式不同），在相同时间内分别将同一物体匀速提升相同高度，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．绳端的拉力： B．绳子自由端移动距离： C．拉力做的功： D．绳子拉力的功率： 【答案】C 【详解】A．不计绳重及摩擦，根据，由图可知，甲滑轮组绳子的段数，乙滑轮组绳子的段数，则绳端的拉力分别为，，所以绳端的拉力，故A错误； B．由s=nh可得，绳子自由端移动的距离分别为s1=2h，s2=3h，所以绳子自由端移动距离，故B错误； C．因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由、可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，而总功，所以拉力做的总功相同，即，故C正确。 D．因为拉力做的总功相同，所用时间相同，根据可知，绳子拉力的功率，故D错误。 故选C。 12．如图甲所示装置，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc段粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab＝2m，bc＝3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与M移动距离的关系如图乙，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体M从a点到c点过程中，绳子自由端移动的距离为15m B．物体M从a点到c点过程中，拉力F做的总功为2000J C．物体M从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大 D．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 【答案】C 【详解】AB．由图甲可知，动滑轮上有两端绳子，则n=2。物体M从a点到c点过程中，通过的距离为2m+3m＝5m，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×5m＝10m ab＝2m，bc＝3m，绳子自由端移动的距离分别为s1＝2×2m＝4m，s2＝2×3m＝6m，由图乙知绳子自由端的拉力分别为60N和100N，拉力做的总功为W＝W1+W2＝F1s1+F2s2＝60N×4m+100N×6m＝840J 故AB错误； C．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面上绳子的拉力的大小，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C正确； D．本题中，克服摩擦力做的功为有用功，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，故克服动滑轮的重力做的功为额外功，ab段和在bc段动滑轮提升的高度不同，根据W额＝G动h可知，拉力F在ab段做的额外功小于在bc段做的额外功，故D错误。 故选C。 13．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。不计绳重和轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该滑轮组中有一个定滑轮和两个动滑轮 B．绳子自由端拉力的速度 C．动滑轮重力为100N D．该滑轮组的机械效率为 【答案】C 【详解】A．由图可知，上、下两个滑轮的轴的位置固定不变，为定滑轮；中间滑轮的轴随物体一起运动，为动滑轮，故A错误； B．由图可知，，绳子自由端的速度为 故B错误； C．物体的重力 物体受到的摩擦力 绳的拉力F等于弹簧测力计的示数，即 不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力 则动滑轮重力 故C正确； D．滑轮组的机械效率 故D错误。 故选C。 14．某建筑工地用如图所示的升降机提升砖块，升降机包含滑轮和货箱。货箱重500N，每个滑轮重90N，不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，每块砖重20N，该升降机一次最多能竖直匀速提升200块砖。若钢丝绳自由端在10s内移动12m，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．升降机的额外功为2000J B．钢丝绳自由端最大功率为1836W C．该升降机的最大机械效率为98% D．钢丝绳自由端施加的最大拉力为1500N 【答案】B 【详解】A．由图可知，此滑轮组承担物重的绳子股数n=3。不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，额外功是克服货箱和动滑轮重力做的功。由s=nh可知，物体上升高度。 额外功，故A错误； BD．不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，钢丝绳自由端的最大拉力 钢丝绳自由端移动速度 则钢丝绳自由端最大功率，故B正确，故D错误； C．该升降机的最大机械效率为，故C错误。 故选B。 15．如图所示，甲、乙两个滑轮组中，每个滑轮质量相同，重为G的物体，在拉力的作用下匀速上升，已知乙滑轮组的效率为η，不计摩擦、绳重和木板重，下列说法正确的是（　　） A．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率 B．每个滑轮重 C．甲、乙将重物提升相同的高度时，拉力的功率一定不相等 D．A、B点绳子受到拉力FA、FB关系：FB＜2FA 【答案】B 【详解】A．由不计摩擦、绳重和木板重时，滑轮组的机械效率可表示为 两滑轮组中物体的重力相同，但乙中的动滑轮由两个滑轮组成，即乙中动滑轮的重力大于甲中动滑轮的重力，因此甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率，故A错误； B．由可得，每个滑轮重力为 故B正确； C．由图可知，n甲=2，n乙=4，不计摩擦、绳和木板的重，则两滑轮组绳子的拉力分别为 则，甲、乙将重物提升相同的高度，拉力做功为总功，则F1与F2的功率分别为 由于t甲和t乙的关系不确定，因此F1与F2的功率可能相等，故C错误； D．由同一根绳子上的拉力处处相同可知，A点绳子受到的拉力 则 B点绳子受到的拉力 则，故D错误。 故选B。 16．工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%。 (1)某块建材的重力为400N，匀速提升6m的过程中，求有用功和总功； (2)若滑轮组的机械效率最大值为70%，求工人的体重。 【答案】(1)2400J ，4800J (2)80kg 【详解】（1）某块建材的重力为400N，匀速提升6m的过程中，有用功W有=Gh=400N×6m=2400J 由图乙可知，建材的重力为400N时，滑轮组的机械效率为50%，则总功 （2）建材的重力为400N，有用功，总功，额外功 额外功包括两克服动滑轮重力做的额外功和克服绳重及摩擦所做的额外功，其中绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%， 所以克服动滑轮重力所做的额外功 动滑轮重力 当这个滑轮组提升的物体最重，人施加的拉力等于人体重力时，滑轮组机械效率最大。绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%，当滑轮组的机械效率最大值为70%时，克服动滑轮重做的额外功应该占总功的20%， 列出等式 所以 工人的体重 17．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为800N的工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使重为300N的物体在30s内匀速上升6m。在这个过程中，人施加的拉力F为200N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦。求： (1)该滑轮组的机械效率； (2)拉力F的功率； (3)动滑轮受到的重力； (4)该工人利用此滑轮组提升不同货物时，支架受到滑轮组的最大拉力。 【答案】(1) (2)80W (3) (4)2500N 【详解】（1）重为300N的物体在30s内匀速上升6m，有用功为 由图可知，该滑轮组动滑轮上有2段绳子承载物重，人施加的拉力F为200N，总功为 该滑轮组的机械效率。 （2）拉力F的功率。 （3）因为不计滑轮组的绳重和摩擦，对动滑轮进行受力分析 即 则动滑轮受到的重力。 （4）工人重为800N，绳端的最大拉力 两个滑轮质量相等，则定滑轮的重力 共有3段绳子与定滑轮连接，支架受到滑轮组的最大拉力为。 18．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。问： (1)物体在空中上升1m，小雨做的功是多少? (2)每个滑轮的重力是多少? (3)物体的密度是多少? 【答案】(1)800J (2)60N (3)1.7×103kg/m3 【详解】（1）由图乙可知，0~4m时，拉力为100N不变，此时物体没有露出水面，4~6m时，物体开始逐渐露出水面，拉力不断增大，6~8m时，拉力为200N不变，此时物体完全离开水面，故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F=200N，由图甲可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=4，所以绳子自由端移动的距离s=nh=4×1m=4m 小雨做的功W总=Fs=200N×4m=800J （2）物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，则物体在空中上升1m，所做的有用功W有=ηW总=85%×800J=680J 物体的重力 不计绳重、摩擦和水的阻力，动滑轮的总重力 每个滑轮等重，每个滑轮的重力是 （3）由乙图可知，物体浸没在水中时，绳端所受拉力F1=100N，物体浸没在水中时，以物体和动滑轮的整体为研究对象，由力的平衡条件可得4F1+F浮=G+G动 则物体浸没在水中时受到的浮力F浮=G+G动总-4F1=680N+120N-4×100N=400N 物体的体积 物体的密度 1．如图所示，物理实践小组的同学设计出一种滑轮组（图中没有画出），利用一个大量程弹簧测力计测量电动车的重量。电动车被匀速拉起30cm用时10s，绳子自由端的移动速度为0.09m/s。已知动滑轮总重为100N，此过程中弹簧测力计的示数为300N，不计绳重和摩擦，则：g取10N/kg） (1)滑轮组中共有 段绳子承担物重，弹簧测力计的拉力做功的功率为 W； (2)电动车的质量为 kg，滑轮组的机械效率为 （百分号前保留一位小数）。 【答案】(1) 3 27 (2) 80 88.9% 【详解】（1）[1]电动车被匀速拉起30cm用时10s，物体运动的速度为 绳子自由端的移动速度为0.09m/s，绳子自由端移动的速度是物体移动速度的倍数为 故滑轮组中共有3段绳子承担物重。 [2]弹簧测力计的拉力做功的功率为 （2）[1]电动车的重力为 电动车的质量为 [2]滑轮组的机械效率为 2．小凯利用滑轮H组装成如图甲、乙所示两个装置，分别以相同的速度匀速提升A、B两物体（h0为两个物体的初始高度）。相关实验数据如表格所示。当绳端上升相同的高度h1时，下列说法正确的是（　　） GA/N GB/N GH/N F1/N F2/N 2 2 0.2 1.2 4.3 ①两物体的重力势能相等 ②两物体的机械能相等 ③两装置中的滑轮都是动滑轮 ④两装置都是省力机械 ⑤甲机械的有用功比乙小 ⑥乙的机械效率比甲高 A．只有①②④是正确的 B．只有②③⑤是正确的 C．只有③④⑥是正确的 D．只有③⑤⑥是正确的 【答案】D 【详解】①物体重力相等，质量相同。绳端上升相同的高度h1时，乙物体上升的高度高，两物体的重力势能不相等，①错误； ②两物体质量和速度相同，故动能相同，由于重力势能不相等，则机械能不相等，②错误； ③由于两个滑轮的轴都是与物体一起移动的，则两装置中的滑轮都是动滑轮，③正确； ④甲的拉力作用在滑轮的边缘上，相当于省力杠杆，能省力；乙的拉力作用在滑轮的轴心上，相当于费力杠杆，是费力的，④错误； ⑤物体重力相同，甲物体提升的高度小，根据W＝Gh知，甲机械做的有用功较小，⑤正确； ⑥甲提升滑轮的高度与物体高度相等，都是h1的一半；甲的机械效率 而乙提升滑轮的高度等于h1，物体上升的高度为2h1；乙的机械效率 乙的机械效率比甲高，⑥正确。 综上，故D正确，ABC错误。 故选D。 3．某种威亚的装置结构如图1，两台电动机各控制一套滑轮系统，分别使演员左右、上下移动。演员在钢丝的控制下，如图2从A点匀速竖直提升到B点，再依次水平移动到C、D、E点，、段是匀速直线运动，各段距离和时间已标出。 (1)通过分析，比较演员在、段的速度大小； (2)演员重，电动机2的拉力，求段： ①拉力F的功率； ②电动机2控制的滑轮组的机械效率。 【答案】(1)演员在段的速度小于在段的速度 (2)1000W， 【详解】（1）演员在段速度为 在段的速度为 所以演员在段的速度小于在段的速度。 （2）由图可知，滑轮组承重绳子段数，则绳子自由端移动距离为 则电动机2的拉力做功为 则拉力F的功率 有用功为 所以电动机2控制的滑轮组的机械效率 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 0限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业09 机械效率的计算 一、定滑轮、动滑轮和滑轮组 1.定滑轮和动滑轮几种常见情况中的等量关系（图中物体均做匀速直线运动） 图示 表达式 定滑轮 ，， ，，（其中，为物体所受的摩擦力） 动滑轮 （不计一切摩擦和动滑轮重力）， （考虑动滑轮重力）， ， ，， （不计一切摩擦和动滑轮重力）， （考虑动滑轮重力）， ， ，， 2.滑轮组 （1）确定承担物重绳子段数n的方法：在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。 （2）力的关系：不计绳重及摩擦，考虑动滑轮重，动力，若再忽略动滑轮重，则，其中n为承担物重的绳子段数。 （3）距离关系：绳子自由端移动的距离为(n表示该担物重的绳子段数)。 一、机械效率 1.有用功（）: 为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功。 2.额外功（）:人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功。 3.总功（）：有用功跟额外功的总和叫总功。 4.计算总功，一般是拉力做的功。在竖直方向上的有用功为克服物体重力做的功，在水平方向上的有用功为克服物体摩擦做的功。 5.公式：，因为，所以。机械效率一般用百分数表示，没有单位 二、常见简单机械的机械效率 杠杆 滑轮（组） 斜面 竖直匀速提升 水平匀速拉动 图示 公式 （理想情况） （不计绳重和摩擦） 或 说明 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数。 其中Ff为物体与水平面间的摩擦力，F为拉力，s物 为物体移动的距离，s绳为绳子自由端移动的距离，n为承担摩擦力的绳子段数。 其中G为提升重物的重力，h为斜面的高度，s为斜面的长度，F为拉力，Ff为物体与斜面间的摩擦力。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。 2．一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 。 3．一斜面长4.8m、高1.2m，把重为1200N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，沿斜面的拉力为400N，则总功为 J，有用功为 J，额外功为 J。 4．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊300kg的物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 J，拉力F的功率是 W。（g取10N/kg） 5．如图，小强用动滑轮提起140N的水桶，使其上升1m，动滑轮重10N（不计绳重和摩擦），他在此过程中做的有用功为 J；如果从水桶内取出20N的水，再次提起时动滑轮的机械效率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 6．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 7．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 8．如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮受到的重力为100N C．拉力F做的功为1200J D．该动滑轮的机械效率为40% 9．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% 1．如图所示，小华同学用50N的水平拉力F拉重力为400N的木箱，使木箱在水平面上匀速直线运动前进了4m，若木箱与地面之间的摩擦力是80N。则A点处的力在此过程中做的功为 J，此过程中该滑轮组的机械效率是 。 2．如图1所示，用甲、乙两个滑轮组分别提升物体M、N，拉力分别为、，两物体都在10s内被匀速提升1m，此过程相关数据如图2所示，做功的功率为 W，若用甲滑轮组匀速提升物体N，甲滑轮组的有用功为 ，机械效率 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 3．如图甲所示，分别将两个相同的物体A、B匀速从斜面底端拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，其中斜面MN长0.5m，则对物体B做的额外功是 J，物体A运动过程中受到的摩擦力大小为 N。 4．如图为搬运建筑材料的机械示意图，使用滑轮A的好处是可以 。此滑轮组将质量为2.5t的建材匀速提升2m，滑车质量为50kg，此过程中拉力F做的功为6×104J,则该滑轮组的机械效率为 （结果保留到0.1%）。若增大提升建筑材料的质量，该滑轮组的机械效率将 （选填“提升”“降低”或“不变”）。（g取10N/kg） 5．如图装置中，物体A重150N，物体B重12N。在物体B的作用下，物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则此装置的机械效率为 %（结果保留一位小数）。 6．如图所示的滑轮组中，能够省力的是滑轮 （选填“A”或“B”）；已知物重，动滑轮重60N，滑轮组能保持平衡，则物重G1= N；取下，用手拉动绳子将匀速提升，滑轮组的机械效率为 （不计摩擦及绳重）。 7．如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将重为480N的物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重100N，工人做的额外功为 J，该滑轮组的机械效率为 ，拉力F的功率为 。 8．如图所示，用F=25N的水平拉力拉着重为100N的物体A沿水平地面匀速运动，且物体A运动的速度为0.4m/s，地面对物体A的摩擦力是物体A重的0.3倍。不计滑轮重力，则下列说法正确的是（　　） ①10s内地面对物体A的摩擦力做的功是60J ②10s内拉力F做的功是200J ③拉力F的功率是20W ④该装置的机械效率是60% A．只有①②正确 B．只有②③④正确 C．只有③④正确 D．只有②③正确 9．如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力F1为4000N， 对绳子的拉力F2为2500N； 物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g取10N/kg。下列说法中正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为83.3% B．汽车受到的摩擦力为150N C．汽车牵引力在4s内做的功为 D．汽车牵引力的功率为6000W 10．如图所示，小明用甲、乙两装置匀速提升质量为的物体。滑轮的质量均为，相同的时间内物体被提升的高度均为。下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端的拉力一定为 B．两个拉力做的额外功相等 C．、两个拉力做功的功率比值为3∶2 D．若不计绳重和摩擦，两种装置的机械效率均为 11．如图所示，用甲、乙两个相同的滑轮组（绕线方式不同），在相同时间内分别将同一物体匀速提升相同高度，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．绳端的拉力： B．绳子自由端移动距离： C．拉力做的功： D．绳子拉力的功率： 12．如图甲所示装置，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc段粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab＝2m，bc＝3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与M移动距离的关系如图乙，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体M从a点到c点过程中，绳子自由端移动的距离为15m B．物体M从a点到c点过程中，拉力F做的总功为2000J C．物体M从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大 D．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 13．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。不计绳重和轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该滑轮组中有一个定滑轮和两个动滑轮 B．绳子自由端拉力的速度 C．动滑轮重力为100N D．该滑轮组的机械效率为 14．某建筑工地用如图所示的升降机提升砖块，升降机包含滑轮和货箱。货箱重500N，每个滑轮重90N，不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，每块砖重20N，该升降机一次最多能竖直匀速提升200块砖。若钢丝绳自由端在10s内移动12m，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．升降机的额外功为2000J B．钢丝绳自由端最大功率为1836W C．该升降机的最大机械效率为98% D．钢丝绳自由端施加的最大拉力为1500N 15．如图所示，甲、乙两个滑轮组中，每个滑轮质量相同，重为G的物体，在拉力的作用下匀速上升，已知乙滑轮组的效率为η，不计摩擦、绳重和木板重，下列说法正确的是（　　） A．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率 B．每个滑轮重 C．甲、乙将重物提升相同的高度时，拉力的功率一定不相等 D．A、B点绳子受到拉力FA、FB关系：FB＜2FA 16．工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图像如图乙所示，绳重和摩擦力对应的额外功始终占总功的10%。 (1)某块建材的重力为400N，匀速提升6m的过程中，求有用功和总功； (2)若滑轮组的机械效率最大值为70%，求工人的体重。 17．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为800N的工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使重为300N的物体在30s内匀速上升6m。在这个过程中，人施加的拉力F为200N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦。求： (1)该滑轮组的机械效率； (2)拉力F的功率； (3)动滑轮受到的重力； (4)该工人利用此滑轮组提升不同货物时，支架受到滑轮组的最大拉力。 18．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。问： (1)物体在空中上升1m，小雨做的功是多少? (2)每个滑轮的重力是多少? (3)物体的密度是多少? 1．如图所示，物理实践小组的同学设计出一种滑轮组（图中没有画出），利用一个大量程弹簧测力计测量电动车的重量。电动车被匀速拉起30cm用时10s，绳子自由端的移动速度为0.09m/s。已知动滑轮总重为100N，此过程中弹簧测力计的示数为300N，不计绳重和摩擦，则：g取10N/kg） (1)滑轮组中共有 段绳子承担物重，弹簧测力计的拉力做功的功率为 W； (2)电动车的质量为 kg，滑轮组的机械效率为 （百分号前保留一位小数）。 2．小凯利用滑轮H组装成如图甲、乙所示两个装置，分别以相同的速度匀速提升A、B两物体（h0为两个物体的初始高度）。相关实验数据如表格所示。当绳端上升相同的高度h1时，下列说法正确的是（　　） GA/N GB/N GH/N F1/N F2/N 2 2 0.2 1.2 4.3 ①两物体的重力势能相等 ②两物体的机械能相等 ③两装置中的滑轮都是动滑轮 ④两装置都是省力机械 ⑤甲机械的有用功比乙小 ⑥乙的机械效率比甲高 A．只有①②④是正确的 B．只有②③⑤是正确的 C．只有③④⑥是正确的 D．只有③⑤⑥是正确的 3．某种威亚的装置结构如图1，两台电动机各控制一套滑轮系统，分别使演员左右、上下移动。演员在钢丝的控制下，如图2从A点匀速竖直提升到B点，再依次水平移动到C、D、E点，、段是匀速直线运动，各段距离和时间已标出。 (1)通过分析，比较演员在、段的速度大小； (2)演员重，电动机2的拉力，求段： ①拉力F的功率； ②电动机2控制的滑轮组的机械效率。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$