11.3 机械效率（分层作业）物理沪粤版2024九年级上册

11.3 机械效率 目录 1 一、有用功、额外功和总功 1 二、机械效率的定义和大小 3 三、测量机械效率的实验 5 四、机械效率的计算 14 17 26 一、有用功、额外功和总功 1．如图所示，电动机置于水平工作台面上，通过一个 滑轮匀速竖直提升重力为的物体，电动机对绳子竖直向上的拉力为，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为 ；电动机输出的最大功率为，该装置 （选填“能”或“不能”）在内将重的物体匀速提高。 【答案】 动 100 不能 【解析】[1]图示中，滑轮轴随着物体一起运动，是动滑轮。 [2]不计绳重及摩擦，绳子承重股数为n=2，则动滑轮的重力 [3]电动机在20s内做的总功 10s内提升物体做的有用功 所以不能在20s内将重1500N的物体匀速提高20m。 2．创新小组的成员们学习了滑轮之后，他们利用所学知识设计了下图所示的装置提升重物，并提出了自己的一些看法，其中正确的是（　　） A．小明：该装置不仅能省力，还能省距离 B．小亮：该装置既能改变力的方向，还可以省功 C．小红：该装置中的滑轮均为定滑轮 D．小丽：若物体上升距离为，则绳端移动的距离为 【答案】D 【解析】ABC．图中上面的是定滑轮，下面的是动滑轮，定滑轮可以改变力的方向，不能省力；动滑轮可以省力，不能改变力的方向，因此使用该装置既能省力，又能改变力的方向。使用任何机械省力一定费距离，费力一定省距离，不存在既省力又省距离的机械，所以由可知，使用任何机械都不省功，故ABC错误； D．图中上面的是定滑轮，下面的是动滑轮，动滑轮省力费距离，动滑轮上绳子的股数是2。若物体上升距离为 s，据可得绳端移动的距离会是物体移动距离的两倍，即 2s，故D正确。 故选D。 3．工地上用图1中所示的装置运送建筑材料，电动机拉动绳子的功率一定，电动机对绳子的拉力F随绳子自由端的速度v变化的图像如图2所示。在用该装置匀速提升建筑材料A的过程中，A所处的高度h随时间t变化的图像如图3所示。已知A的质量为45kg、滑轮B和C的质量均为5kg，g取．在匀速提升A的过程中，求： (1)电动机对绳子的拉力； (2)2～6s时间内，滑轮组的额外功。 【答案】(1)200N (2)600J 【解析】（1）根据图1可知，与动滑轮相连的绳子段数 根据图3为正比例图像可知，A做匀速直线运动，任取一点，如取（2,2）点，可求得A上升的速度 根据几何关系可知，绳子自由端的拉动速度 电动机拉动绳子的功率一定，根据P=Fv 所以电动机对绳子的拉力F与绳子自由端的拉动速度v的乘积不变。 根据图2可知，任取一点，如取（3,200），可得F的功率 因此当时，有 （2）A的质量 根据图3可知，2～6s内A上升的高度 因此滑轮组所做的有用功 根据几何关系可知，2～6s内绳子自由端移动的距离 因此所做的总功 可得滑轮组的额外功 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 【解析】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。 二、机械效率的定义和大小 5．某商场中有两种电动扶梯，甲为阶梯式扶梯，乙为履带式扶梯。如图所示为小明分别乘坐这两种电动扶梯匀速运动的情景，该过程他与扶梯保持相对静止下列说法正确的是（　　） A．乘坐甲扶梯的过程中，扶梯对人的支持力不做功 B．乘坐甲扶梯的过程中，扶梯对人没有摩擦力 C．乙扶梯为斜面，机械效率可以达到100% D．乘坐乙扶梯的过程中，人的机械能保持不变 【答案】B 【解析】A．乘甲电梯的过程中，支持力竖直向上，人在支持力的方向上移动了距离，所以支持力对人做了功，故A错误； B．根据题意可知，乘甲电梯的过程中人与扶梯之间没有相对运动，也没有相对运动趋势，所以扶梯对人没有摩擦力，故B正确； C．任何机械都不可避免额外功，有用功总是小于总功，即机械效率总是小于100%，故C错误； D．乘坐乙扶梯匀速运动的过程中，人的动能不变，重力势能随高度升高而增大，因此机械能增大，故D错误。 故选B 。 6．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 【解析】（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。 7．甲、乙两个机械工作时，甲的机械效率为70%，乙的机械效率为50%，则（    ） A．乙机械更省力 B．乙机械做功更少 C．乙机械做功更慢 D．乙机械做功时有用功占总功的比例更少 【答案】D 【解析】机械效率的高低是指机械在做功时有用功占总功的比例的高低，机械效率与是否省力、做功多少和做功快慢无关，故ABC不符合题意；D符合题意。 故选D。 8．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（　　） A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．1＝2 D．1＜2 【答案】D 【解析】AB． 设2层楼的高度为h，则小明背着自己的书包上到教学楼三楼做的功为 小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼做的功为 由于两次爬楼的速度相同，高度相同，则时间相同，由可知，两次做功功率分别为， 因此，故AB错误； CD．两次爬楼的过程中做的额外功均是克服小明自身重力做功，第一次做的有用功是克服一个书包的重力做功，第二次做的有用功是克服两个书包的重力做功，由可知，第二次机械效率大于第一次机械效率，即，故C错误，D正确。 故选D。 三、测量机械效率的实验 9．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，进行了三次实验，实验数据如下表。 实验次数 物重 物体上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 (1)由表中数据可知，该实验是用 图（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组进行操作的； (2)第2次实验中，滑轮组的机械效率是 （结果保留到0.1%）； (3)分析三次实验数据，可以得到的实验结论是： ； (4)实验过程中，发现拉动弹簧测力计时不易读数，某同学认为应该静止时读数，老师说该想法是错误的，原因是 。 【答案】(1)甲 (2)83.3% (3)见解析 (4)忽略了摩擦力对机械效率的影响 【解析】（1）由表格数据可知，当物体上升的高度为3cm时，测力计移动的距离为9cm，可知滑轮组绳子承重股数为 由题图可知，甲滑轮组的绳子承重股数为3股，乙滑轮组的绳子承重股数为2股，所以该实验是用甲图所示滑轮组进行操作的。 （2）第2次实验中，滑轮组的机械效率是 （3）纵向分析实验数据可知，第3次物体的重力最大，滑轮组的机械效率最高，可以得到使用同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。 （4）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，所以该同学的想法是不正确的，因为没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。 10．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）。 【答案】(1) 62.5 6 (2) 少 高 【解析】【小题1】[1]将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，机械效率 [2]将物体沿斜面向上拉动的过程中，物体与斜面之间存在摩擦力，克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因，即 则 解得。 【小题2】[1]当斜面越陡时，物体沿斜面方向的分力越大，需要克服的力就越大，所以省力越少。 [2]从额外功的角度分析，斜面越陡，物体对斜面的压力越小，摩擦力越小，在提升相同物体到相同高度时，额外功就越小，而有用功不变，根据机械效率公式，机械效率越高。 11．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。 (1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图1所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表。 实验次数 钩码总重 钩码上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% ①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计； ②第1次实验测得的机械效率为 （保留整数），第4次实验是用 （选填“a”“b”或“c”）图做的； ③分析第1、3次实验数据可得结论： ； (2)接着小明用如图2所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处的摩擦不计）。 ①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1； ②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则杠杆的机械效率η2 （选填“>”“<”或“=”）η1。 【答案】(1) 匀速 74% c 见解析 (2)> 【解析】（1）①[1]在实验中，测绳端拉力时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到的拉力等于测力计示数。 ②[2]第1次实验测得的机械效率为 [3]第4次实验绳子的有效段数 故是用图c做的。 ③[4]分析第1、3次实验数据可以得到，第1次实验中绳子的有效段数 钩码的重力是4N，第1次使用的是a滑轮组， 第3次实验中绳子的有效段数 第3次使用的是c滑轮组，两个滑轮组提升重物的重力相等，提升的高度相等，第3次滑轮组的动滑轮较重，机械效率较小，可以得到使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小。 （2）使C点上升高度与第一次相同，故有用功不变，因杠杆重心上升高度变小，克服杠杆自重额外功变小，总功变小，所以机械效率变大，即η2>η1。 12．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 【答案】(1)省 (2) 增大阻力 60.0% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【解析】（1）由表格数据可知，斜面的倾斜程度越小，拉力F越小，即越省力。 （2）[1] 在斜面上铺上毛巾，增大物体与斜面接粗面的粗糙程度，会增大阻力，所以目的是为了增大阻力。 [2] 机械效率为 （3）[1]分析表格的第二列和第七列数据可知，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关； [2]分析第二次和第四次的实验数据可知，斜面的机械效率和接触面的粗糙程度有关。 （4）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，拉力不仅要克服摩擦力还要克服一部分物体的重力，所以拉力要大于物体所受的摩擦力。 9．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，进行了三次实验，实验数据如下表。 实验次数 物重 物体上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 (1)由表中数据可知，该实验是用 图（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组进行操作的； (2)第2次实验中，滑轮组的机械效率是 （结果保留到0.1%）； (3)分析三次实验数据，可以得到的实验结论是： ； (4)实验过程中，发现拉动弹簧测力计时不易读数，某同学认为应该静止时读数，老师说该想法是错误的，原因是 。 【答案】(1)甲 (2)83.3% (3)见解析 (4)忽略了摩擦力对机械效率的影响 【解析】（1）由表格数据可知，当物体上升的高度为3cm时，测力计移动的距离为9cm，可知滑轮组绳子承重股数为 由题图可知，甲滑轮组的绳子承重股数为3股，乙滑轮组的绳子承重股数为2股，所以该实验是用甲图所示滑轮组进行操作的。 （2）第2次实验中，滑轮组的机械效率是 （3）纵向分析实验数据可知，第3次物体的重力最大，滑轮组的机械效率最高，可以得到使用同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。 （4）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，所以该同学的想法是不正确的，因为没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。 10．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）。 【答案】(1) 62.5 6 (2) 少 高 【解析】【小题1】[1]将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，机械效率 [2]将物体沿斜面向上拉动的过程中，物体与斜面之间存在摩擦力，克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因，即 则 解得。 【小题2】[1]当斜面越陡时，物体沿斜面方向的分力越大，需要克服的力就越大，所以省力越少。 [2]从额外功的角度分析，斜面越陡，物体对斜面的压力越小，摩擦力越小，在提升相同物体到相同高度时，额外功就越小，而有用功不变，根据机械效率公式，机械效率越高。 11．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。 (1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图1所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表。 实验次数 钩码总重 钩码上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% ①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计； ②第1次实验测得的机械效率为 （保留整数），第4次实验是用 （选填“a”“b”或“c”）图做的； ③分析第1、3次实验数据可得结论： ； (2)接着小明用如图2所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处的摩擦不计）。 ①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1； ②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则杠杆的机械效率η2 （选填“>”“<”或“=”）η1。 【答案】(1) 匀速 74% c 见解析 (2)> 【解析】（1）①[1]在实验中，测绳端拉力时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到的拉力等于测力计示数。 ②[2]第1次实验测得的机械效率为 [3]第4次实验绳子的有效段数 故是用图c做的。 ③[4]分析第1、3次实验数据可以得到，第1次实验中绳子的有效段数 钩码的重力是4N，第1次使用的是a滑轮组， 第3次实验中绳子的有效段数 第3次使用的是c滑轮组，两个滑轮组提升重物的重力相等，提升的高度相等，第3次滑轮组的动滑轮较重，机械效率较小，可以得到使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小。 （2）使C点上升高度与第一次相同，故有用功不变，因杠杆重心上升高度变小，克服杠杆自重额外功变小，总功变小，所以机械效率变大，即η2>η1。 12．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 【答案】(1)省 (2) 增大阻力 60.0% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【解析】（1）由表格数据可知，斜面的倾斜程度越小，拉力F越小，即越省力。 （2）[1] 在斜面上铺上毛巾，增大物体与斜面接粗面的粗糙程度，会增大阻力，所以目的是为了增大阻力。 [2] 机械效率为 （3）[1]分析表格的第二列和第七列数据可知，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关； [2]分析第二次和第四次的实验数据可知，斜面的机械效率和接触面的粗糙程度有关。 （4）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，拉力不仅要克服摩擦力还要克服一部分物体的重力，所以拉力要大于物体所受的摩擦力。 四、机械效率的计算 13．一辆质量为3000kg的汽车沿着长5.4km的盘山公路匀速行驶，当它从山脚行驶到高为0.5km的山顶时，耗时15min，汽车发动机的牵引力为4000N。求： (1)汽车的行驶速度； (2)汽车发动机牵引力做的功； (3)汽车发动机牵引力做功的功率； (4)汽车发动机的机械效率。（取g=10N/kg） 【答案】(1)6m/s (2)2.16×107J (3)2.4×104W (4)69% 【解析】（1）汽车速度为 （2）汽车发动机牵引力做的功为W=Fs=4000N×5.4×103m=2.16×107J （3）汽车发动机牵引力做功的功率为 （4）汽车发动机牵引力做的功为总功，即W总=W=2.16×107J 有用功W有=Gh=mgh=3×103kg×10N/kg×500m=1.5×107J 则机械效率 14．如图用滑轮组匀速提升货物，货物上升速度为0.5m/s，动滑轮重40N，货物重300N，拉力功率为200W，绳端拉力是 N，机械效率是 。若拉力做功200J，克服动滑轮重做的额外功为 J。 【答案】 200 75℅ 20 【解析】[1]动滑轮上有两段绳子，绳子移动速度为物体移动速度的两倍，则绳端拉力为 [2]机械效率为 [3]若拉力做功200J，拉力移动的距离为 则物体提升的高度为0.5m，所以克服动滑轮重力做的额外功为 15．小明家装修房屋，一袋重约500N的水泥放在水平地面上，装修工人通过如图所示的滑轮组将这袋水泥袋匀速提升到4m高处，需用300N的拉力，用时20s。下列关于此过程中有关物理量的说法正确的是（    ） A．水泥袋上升的速度为0.2m/s B．滑轮组的有用功为1200J C．拉力F的功率为120W D．滑轮组的机械效率为90% 【答案】AC 【解析】A．由题意知，将这袋水泥袋匀速提升到4m高处，用时20s，则水泥袋上升的速度为 故A正确； B．滑轮组的有用功为W有=Gh=500N×4m=2000J 故B错误； C．由图可知，动滑轮上绳子的根数n=2，则绳子自由端移动的距离为s=nh=2×4m=8m 拉力所做的总功为W总=Fs=300N×8m=2400J 则拉力F的功率 故C正确； D．滑轮组的机械效率为 故D错误。 故选AC。 16．如图甲所示是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的长方体石料M的示意图。在整个打捞过程中，石料以恒定的速度v=0.1m/s上升，石料离开水面之后绳子自由端的拉力F=1000N。图乙是钢丝绳的拉力T随时间变化的图像，t=0时刻石料刚好离开湖底。求：（不计水面变化，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）    (1)石料完全浸没在水中受到的浮力； (2)刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力； (3)石料离开水面之后滑轮组的机械效率。 【答案】(1)400N (2)2×103N (3)80% 【解析】（1）由图乙知，当50s后，石料完全露出水面，根据二力平衡，石料的重力G=T2=1600N 石料浸没水中时，钢丝绳的拉力T1=1200N 石料所受的浮力为F浮=G-T1=1600N-1200N=400N （2）由图乙知，从开始到石料完全露出水面，需用的时间t1=50s，则湖水的深度为h=vt1=0.1m/s×50s=5m 湖底受到湖水的压强为p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa 由阿基米德原理得，石料排开水的体积 从40s石料上表面刚刚露出水面，到50s石料下表面刚刚离开水面，所用时间t2=50s-40s=10s 故石料的高度h石= vt2=0.1m/s×10s=1m 石料的底面积为 根据，刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力F=pS=5×104Pa×0.04m2=2×103N （3）由图知，承担物重的绳子段数n=2，拉力端移动距离s=2h 石料离开水面之后滑轮组的机械效率 17．小明用一滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端拉力的功率为2000W B．额外功为400J C．绳子自由端拉力的大小为2500N D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【解析】A．由图示知，绳子自由端拉力做功的功率 故A错误； BC．绳子端的拉力 提升重物所做的有用功 额外功 故BC错误； D．滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 18．工人用如图所示滑轮组将矿井中的物体A和物体B先后以同样的速度匀速提升上来。物体A的重力为150 N，物体B的重力为75 N，提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%。若用此滑轮组提升物体B时，在10 s内物体B上升5 m，不计绳重和摩擦。下列说法中正确的是（　　） A．提升物体A时，拉力F的功率是50 W B．提升物体B时，拉力F的功率是62.5 W C．提升物体B时，拉力F所做的功是62.5 J D．提升物体B时，滑轮组的机械效率是62.5% 【答案】B 【解析】A．由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，提升物体A时，滑轮组的机械效率 则拉力 不计摩擦和绳重，拉力 则动滑轮重力G轮=2F-GA=2×100N-150N=50N 因提升两物体的速度相同，则物体移动速度 拉力端移动速度v=2v物=2×0.5m/s=1m/s 则提升物体A时，拉力F的功率 故A错误； D．提升物体B时，不计摩擦和绳重，此时的拉力 因为滑轮组的机械效率 所以提升物体B时的机械效率 故D错误； B．此时拉力做功的功率P′=F′v=62.5N×1m/s=62.5W 故B正确； C．拉力F′所做的功W总′=F′s=62.5N×5m×2=625J 故C错误。 故选B。 19．如图甲所示，用大小为500N的拉力F竖直向上匀速提升重780N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示，忽略绳重和摩擦，绳子不可伸长，则下列说法不正确的是（　　） A．货物做匀速直线运动 B．绳子自由端移动的速度为 C．动滑轮自重220N D．该动滑轮的机械效率为且始终保持不变 【答案】D 【解析】A．由图乙可知，货物移动的距离与时间的关系是一条直线，说明货物在相等的时间内通过的路程相等，所以货物做匀速直线运动，故A正确，不符合题意； B．从图乙中可看出，货物在2s内移动了1m，则货物移动的速度 对于动滑轮，绳子自由端移动的速度v绳=2v=2×0.5m/s=1m/s 故B正确，不符合题意； C．忽略绳重和摩擦，由得到动滑轮自重G动=2F-G物=2×500N-780N=220N 故C正确，不符合题意； D．动滑轮的机械效率 但机械效率会随着提升物体重力的变化而变化，当提升的物体重力改变时，额外功不变，但有用功改变，总功也改变，所以机械效率不会始终保持不变，故D错误，符合题意。 故选D。 20．两个滑轮按如图所示的方式组合，用5N的拉力F拉动绳端，使物体在5s内水平向左匀速滑动1m，物体与地面间的摩擦力为9N。下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s B．拉力F做的功为5J C．拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为90% 【答案】D 【解析】A．据图分析可知，缠绕在动滑轮的绳子数为2，所以绳子移动速度为物体移动速度的2倍，物体移动速度为 所以绳子的移动速度为0.4m/s，故A错误； B．拉力做功为 故B错误； C．拉力的功率 故C错误； D．摩擦力做功 机械效率 故D正确。 故选 D。 21．小聪探究斜面的机械效率时如图所示。L=80cm，h=20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速从A点拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P= W，斜面的机械效率 ，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f= N。 【答案】 0.32 62.5% 0.3 【解析】[1]拉力做的总功为 拉力F做功的功率为 [2]有用功为 斜面的机械效率为 [3]额外功为 木块在该斜面上受到的滑动摩擦力为 22．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，起重机用20s将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上。该过程中，绳子自由端移动的速度为 m/s，起重机克服钢板重力做功的功率为 W（g取10N/kg）。载重范围内，起重机吊起钢板的重量越大，滑轮组的机械效率越 。使用滑轮组 （选填“能”或“不能”）省功。 【答案】 2 1.8×104 大 不能 【解析】[1]由图可知，动滑轮由4段绳子承担，即n=4，绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度 [2]钢板的重力 起重机克服钢板重力所做的功 起重机克服钢板重力做功的功率 [3][4]在载重范围内，当起重机吊起钢板的重量越大，做的有用功就越大，而额外功不变，故机械效率越大；使用任何简单机械都不能省功，即使用任何机械，机械效率都不能达到100%。 23．用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦）把重300N的货物竖直匀速提高10m，用时40s，所用拉力为200N，此时滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 W。 【答案】 75% 100 【解析】[1][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=nh=2×10m=20m 拉力所做的总功W总=Fs=200N×20m=4000J 拉力的功率 拉力所做的有用功W有=Gh=300N×10m=3000J 滑轮组的机械效率 24．如图所示，小王站在水平地面上，将一个重为450N的货物A，在10s内沿竖直方向匀速提升了2m。小王所用的拉力是300N。不计绳重和摩擦，小王做功的是 J，滑轮组的机械效率为 ，如果小王所受的重力为600N，则小王利用该滑轮组可匀速提升物体的最大重力为 N。 【答案】 1200 75% 1050 【解析】[1]由图可知，滑轮组承担重物绳子的段数n=2，小王做的功为W总=Fs=Fnh=300N×2×2m=1200J [2]滑轮组的机械效率 [3]不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力为G动=nF-G=2×300N-450N=150N 小王在绳端的拉力最大等于其重力，即F最大=G小王=600N 小王能提起物体的最大重力G最大=nF最大-G动=2×600N-150N=1050N 25．实验复习课上，小鸣在“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，每个滑轮重都相同。 物理量 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 1.4 2.4 绳端移动距离S（m） 0.3 0.5 0.3 机械效率η 74.1% 57.1% 83.3% (1)通过表中数据可分析出实验2是用 图做的实验，比较实验1和2可以探究滑轮组机械效率与 的关系。 (2)小鸣组装好实验装置甲，选择了重力为9.6N的物块和量程为0～10N的弹簧测力计。小明 向上拉动弹簧测力计，使物块升高，并由弹簧测力计读出拉力为 4N。若不计绳重和摩擦，在允许范围内不断增大物块重力，则该滑轮组的最大机械效率为 ％。（绳子足够结实） (3)小鸣同学用图乙的装置又做了一次实验，并做了如下实验记录： 钩码重G（N） 钩码上升高度h（m） 绳端拉力F（N） 绳端移动距离S（m） 6 0.1 2.2 0.5 如果你对该实验记录进行认真分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的。请通过具体的分析说明他违背的物理规律。 【答案】(1) 乙 动滑轮重 (2) 匀速竖直 92 (3)见解析 【解析】（1）[1] 实验2中绳端移动距离s=0.5m，钩码上升高度h=0.1m，说明滑轮组有5段绳子承担物重（s=5h），对应乙图。 [2] 实验1和2钩码重相同，但机械效率不同，说明动滑轮重不同（乙图动滑轮更多）。 （2）[1] 测量机械效率需匀速竖直拉动弹簧测力计，保证力的平衡。 [2]此时滑轮重力为(3×4N)-9.6N=2.4N，最大机械效率时物重最大（测力计最大测量拉力F=10N），当拉力最大10N时，总重为3×10N=30N，物体重G物=30N-2.4N=27.6N，此时机械效率。 （3）根据滑轮组规律，乙图n=5，应有s=5h=0.5m（符合），但F=2.2N，G=6N，若不考虑滑轮重：F==1.2N，实际F>1.2N说明存在额外功，问题在于：若按，机械效率小于物体重4N的时候的效率，这是违背物理规律的。 26．如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升重为800N的物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F，物体A被竖直匀速提升0.5m，用时5s，此时，工人对水平地面的压力为100N。已知：工人重为600N，工人与地面的接触总面积约为。不计绳重和轴摩擦。 (1)求此时工人对水平地面的压强； (2)求绳端拉力的功率； (3)求该滑轮组的机械效率。 【答案】(1)2500Pa (2)100W (3)80% 【解析】（1）此时，工人对水平地面的压力为100N，工人与地面的接触总面积约为400cm2工人对水平地面的压强为 （2）工人站在水平地面上，处于静止状态，工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，如下图所示： 求得工人对绳子拉力为 绳端拉力的功率为 （3）该滑轮组的机械效率为 答：（1）此时工人对水平地面的压强为； （2）绳端拉力的功率为100W； （3）该滑轮组的机械效率为80%。 27．建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.15m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少? (2)绳子能承受的最大拉力是多少? (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少? 【答案】(1)2000N； (2)6000N； (3)500W 【解析】（1）解：由图可知，当物体重2000N时，机械效率为50%，不计绳重和摩擦，根据 可得 （2）由图甲可知，n=3，由图乙可知物体在16000N时绳子断了，绳子能承受的最大拉力为 （3）当滑轮组的机械效率为80%时 可得 此时拉力为 起重机的功率为 1．（2024·青海西宁·中考真题）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（   ） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【解析】A．物体M做匀速直线运动，受力平衡，则所受的拉力为 故A不符合题意； B．绳子自由端的水平拉力为40N，物体M所受的拉力为96N，若动滑轮上绳子有效段数为2，则有 可知由两个滑轮安装成的滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离为 故B不符合题意； C．滑轮组拉动物体M做的有用功为 故C不符合题意； D．总功为 则滑轮组的机械效率为 故D符合题意。 故选D。 2．（2024·内蒙古·中考真题）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 【解析】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。 3．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为 B．拉力功率为 C．做的总功为 D．机械效率为 【答案】B 【解析】ACD．拉力做的有用功为 拉力做的总功为 动滑轮的机械效率为 故ACD不符合题意； B．拉力功率为 故B符合题意。 故选B。 4．（2024·青海·中考真题）如图甲所示，工作人员正在组装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升2m，电动滑轮的机械效率为80%（g取10N/kg），以下分析正确的是（　　） A．电动滑轮的总功为5×104J B．飞船部件的重力为2×103N C．绳子自由端移动的距离为2m D．电动滑轮的功率为5×104W 【答案】A 【解析】B．飞船部件的重力为 故B错误； A．电动滑轮的有用功为 电动滑轮的总功为 故A正确； C．由图可知，有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离为 故C错误； D．电动滑轮的功率为 故D错误。 故选A。 5．（2024·江苏淮安·中考真题）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 【解析】[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 6．（2024·江苏徐州·中考真题）如图所示，工人用动滑轮提起木箱，使用动滑轮可以 。如果木箱重600N，工人用400N的力，将木箱匀速提高3m，则有用功为 J，动滑轮的机械效率为 。 【答案】 省力 1800 75% 【解析】[1]图中所示的动滑轮相当于一个省力杠杆，可以省力但是费距离。 [2]因为木箱提升了3m，所以可知做的有用功为 W有用=Gh=600N×3m=1800J 由图可知绳子段数为2，则木箱提高3m时，绳子自由端提高的距离为 s=2×3m=6m 则可得拉力做的功为 W=Fs=400N×6m=2400J 该动滑轮的机械效率为 7．（2023·湖北十堰·中考真题）如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮 （选填“A”或“B”）能省力，某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率为1960W，则人所受重力与 力是一对平衡力，此次电梯的机械效率为 。 【答案】 A 电梯对人的支持 30.6% 【解析】[1]由图可知，A是动滑轮可以省力，B是定滑轮不能省力。 [2]依题意人被匀速提升，则人所受的重力与电梯对人的支持力是一对平衡力。 [3]依题意，绳子承重段数n=2，则绳子自由端速度为 绳子自由端受到的拉力为 人的重力为 则电梯的机械效率为 8．（2023·辽宁锦州·中考真题）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s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80%。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。（不计绳重和滑轮重）    【答案】 40 4 32 【解析】[1][2]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=2v物t=2×0.1m/s×10s=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 [3]由 得到物体与地面间的滑动摩擦力 f=η×2F=80%×2×20N=32N 9．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、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）    实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 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）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （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）在第三次实验操作的基础上，如图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】 缓慢匀速 1.8 74.1% 见解析 2、3 偏低 【解析】（1）[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）[2]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。 [3]分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为 （3）[4]由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。 （4）[5]比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 （5）[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，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。 四、计算题 10．（2024·内蒙古呼和浩特·中考真题）杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机械。如图所示，OA长20cm，OB长120cm，张宇同学竖直下压B端，重物被竖直匀速顶起10cm，已知重物质量为270kg，求： (1)若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加多大的力； (2)若实际使用600N的力，则这个过程的机械效率。 【答案】(1)450N (2)75% 【解析】（1）重物的重力为 G=mg=270kg×10N/kg=2700N 过支点画出动力和阻力的力臂，如图所示： 由图可知，O点为支点，不计杆重和摩擦，根据杠杆平衡的原理可得 G×L1=F×L2 根据三角形关系，可得 （2）由题意知，重物被竖直匀速顶起10cm即0.1m，根据三角形关系可知，力F移动的距离为0.6m，因此这个过程的机械效率为 11．（2024·江苏南通·中考真题）如图，工人用330N的拉力，使用定滑轮将质量为30kg的物体6s内匀速吊起3m，g取10N/kg。求： (1)物体上升的速度； (2)工人做功的功率； (3)定滑轮的机械效率。 【答案】(1)0.5m/s (2)165W (3)90.9% 【解析】（1）物体上升的速度为 （2）绳子自由端移动的距离为 工人做功的功率为 （3）定滑轮的机械效率为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.3 机械效率 目录 1 一、有用功、额外功和总功 1 二、机械效率的定义和大小 2 三、测量机械效率的实验 3 四、机械效率的计算 8 9 13 一、有用功、额外功和总功 1．如图所示，电动机置于水平工作台面上，通过一个 滑轮匀速竖直提升重力为的物体，电动机对绳子竖直向上的拉力为，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为 ；电动机输出的最大功率为，该装置 （选填“能”或“不能”）在内将重的物体匀速提高。 2．创新小组的成员们学习了滑轮之后，他们利用所学知识设计了下图所示的装置提升重物，并提出了自己的一些看法，其中正确的是（　　） A．小明：该装置不仅能省力，还能省距离 B．小亮：该装置既能改变力的方向，还可以省功 C．小红：该装置中的滑轮均为定滑轮 D．小丽：若物体上升距离为，则绳端移动的距离为 3．工地上用图1中所示的装置运送建筑材料，电动机拉动绳子的功率一定，电动机对绳子的拉力F随绳子自由端的速度v变化的图像如图2所示。在用该装置匀速提升建筑材料A的过程中，A所处的高度h随时间t变化的图像如图3所示。已知A的质量为45kg、滑轮B和C的质量均为5kg，g取．在匀速提升A的过程中，求： (1)电动机对绳子的拉力； (2)2～6s时间内，滑轮组的额外功。 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 二、机械效率的定义和大小 5．某商场中有两种电动扶梯，甲为阶梯式扶梯，乙为履带式扶梯。如图所示为小明分别乘坐这两种电动扶梯匀速运动的情景，该过程他与扶梯保持相对静止下列说法正确的是（　　） A．乘坐甲扶梯的过程中，扶梯对人的支持力不做功 B．乘坐甲扶梯的过程中，扶梯对人没有摩擦力 C．乙扶梯为斜面，机械效率可以达到100% D．乘坐乙扶梯的过程中，人的机械能保持不变 6．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。 7．甲、乙两个机械工作时，甲的机械效率为70%，乙的机械效率为50%，则（    ） A．乙机械更省力 B．乙机械做功更少 C．乙机械做功更慢 D．乙机械做功时有用功占总功的比例更少 8．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（　　） A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．1＝2 D．1＜2 三、测量机械效率的实验 9．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，进行了三次实验，实验数据如下表。 实验次数 物重 物体上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 (1)由表中数据可知，该实验是用 图（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组进行操作的； (2)第2次实验中，滑轮组的机械效率是 （结果保留到0.1%）； (3)分析三次实验数据，可以得到的实验结论是： ； (4)实验过程中，发现拉动弹簧测力计时不易读数，某同学认为应该静止时读数，老师说该想法是错误的，原因是 。 10．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）。 11．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。 (1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图1所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表。 实验次数 钩码总重 钩码上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% ①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计； ②第1次实验测得的机械效率为 （保留整数），第4次实验是用 （选填“a”“b”或“c”）图做的； ③分析第1、3次实验数据可得结论： ； (2)接着小明用如图2所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处的摩擦不计）。 ①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1； ②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则杠杆的机械效率η2 （选填“>”“<”或“=”）η1。 12．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 9．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，进行了三次实验，实验数据如下表。 实验次数 物重 物体上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 (1)由表中数据可知，该实验是用 图（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组进行操作的； (2)第2次实验中，滑轮组的机械效率是 （结果保留到0.1%）； (3)分析三次实验数据，可以得到的实验结论是： ； (4)实验过程中，发现拉动弹簧测力计时不易读数，某同学认为应该静止时读数，老师说该想法是错误的，原因是 。 10．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。 (1)使用斜面提升物体可以省力。如图所示，将重50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率为 %，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。 (2)继续探究，可以得出结论∶斜面越陡，省力越 （选填“多”或“少”），机械效率越 （选填“高”或“低”）。 11．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。 (1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图1所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表。 实验次数 钩码总重 钩码上升的高度 测力计示数 测力计移动的距离 机械效率 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% ①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计； ②第1次实验测得的机械效率为 （保留整数），第4次实验是用 （选填“a”“b”或“c”）图做的； ③分析第1、3次实验数据可得结论： ； (2)接着小明用如图2所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处的摩擦不计）。 ①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1； ②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则杠杆的机械效率η2 （选填“>”“<”或“=”）η1。 12．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 四、机械效率的计算 13．一辆质量为3000kg的汽车沿着长5.4km的盘山公路匀速行驶，当它从山脚行驶到高为0.5km的山顶时，耗时15min，汽车发动机的牵引力为4000N。求： (1)汽车的行驶速度； (2)汽车发动机牵引力做的功； (3)汽车发动机牵引力做功的功率； (4)汽车发动机的机械效率。（取g=10N/kg） 14．如图用滑轮组匀速提升货物，货物上升速度为0.5m/s，动滑轮重40N，货物重300N，拉力功率为200W，绳端拉力是 N，机械效率是 。若拉力做功200J，克服动滑轮重做的额外功为 J。 15．小明家装修房屋，一袋重约500N的水泥放在水平地面上，装修工人通过如图所示的滑轮组将这袋水泥袋匀速提升到4m高处，需用300N的拉力，用时20s。下列关于此过程中有关物理量的说法正确的是（    ） A．水泥袋上升的速度为0.2m/s B．滑轮组的有用功为1200J C．拉力F的功率为120W D．滑轮组的机械效率为90% 16．如图甲所示是某地修建大桥时使用滑轮组打捞不慎落入水中的长方体石料M的示意图。在整个打捞过程中，石料以恒定的速度v=0.1m/s上升，石料离开水面之后绳子自由端的拉力F=1000N。图乙是钢丝绳的拉力T随时间变化的图像，t=0时刻石料刚好离开湖底。求：（不计水面变化，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）    (1)石料完全浸没在水中受到的浮力； (2)刚离开湖底时，石料底面受到湖水的压力； (3)石料离开水面之后滑轮组的机械效率。 17．小明用一滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端拉力的功率为2000W B．额外功为400J C．绳子自由端拉力的大小为2500N D．滑轮组的机械效率为80% 18．工人用如图所示滑轮组将矿井中的物体A和物体B先后以同样的速度匀速提升上来。物体A的重力为150 N，物体B的重力为75 N，提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%。若用此滑轮组提升物体B时，在10 s内物体B上升5 m，不计绳重和摩擦。下列说法中正确的是（　　） A．提升物体A时，拉力F的功率是50 W B．提升物体B时，拉力F的功率是62.5 W C．提升物体B时，拉力F所做的功是62.5 J D．提升物体B时，滑轮组的机械效率是62.5% 19．如图甲所示，用大小为500N的拉力F竖直向上匀速提升重780N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示，忽略绳重和摩擦，绳子不可伸长，则下列说法不正确的是（　　） A．货物做匀速直线运动 B．绳子自由端移动的速度为 C．动滑轮自重220N D．该动滑轮的机械效率为且始终保持不变 20．两个滑轮按如图所示的方式组合，用5N的拉力F拉动绳端，使物体在5s内水平向左匀速滑动1m，物体与地面间的摩擦力为9N。下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s B．拉力F做的功为5J C．拉力F的功率为1.8W D．滑轮组的机械效率为90% 21．小聪探究斜面的机械效率时如图所示。L=80cm，h=20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速从A点拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P= W，斜面的机械效率 ，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f= N。 22．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，起重机用20s将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上。该过程中，绳子自由端移动的速度为 m/s，起重机克服钢板重力做功的功率为 W（g取10N/kg）。载重范围内，起重机吊起钢板的重量越大，滑轮组的机械效率越 。使用滑轮组 （选填“能”或“不能”）省功。 23．用如图所示的滑轮组（不计绳重及摩擦）把重300N的货物竖直匀速提高10m，用时40s，所用拉力为200N，此时滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 W。 24．如图所示，小王站在水平地面上，将一个重为450N的货物A，在10s内沿竖直方向匀速提升了2m。小王所用的拉力是300N。不计绳重和摩擦，小王做功的是 J，滑轮组的机械效率为 ，如果小王所受的重力为600N，则小王利用该滑轮组可匀速提升物体的最大重力为 N。 25．实验复习课上，小鸣在“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，每个滑轮重都相同。 物理量 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 1.4 2.4 绳端移动距离S（m） 0.3 0.5 0.3 机械效率η 74.1% 57.1% 83.3% (1)通过表中数据可分析出实验2是用 图做的实验，比较实验1和2可以探究滑轮组机械效率与 的关系。 (2)小鸣组装好实验装置甲，选择了重力为9.6N的物块和量程为0～10N的弹簧测力计。小明 向上拉动弹簧测力计，使物块升高，并由弹簧测力计读出拉力为 4N。若不计绳重和摩擦，在允许范围内不断增大物块重力，则该滑轮组的最大机械效率为 ％。（绳子足够结实） (3)小鸣同学用图乙的装置又做了一次实验，并做了如下实验记录： 钩码重G（N） 钩码上升高度h（m） 绳端拉力F（N） 绳端移动距离S（m） 6 0.1 2.2 0.5 如果你对该实验记录进行认真分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的。请通过具体的分析说明他违背的物理规律。 26．如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升重为800N的物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F，物体A被竖直匀速提升0.5m，用时5s，此时，工人对水平地面的压力为100N。已知：工人重为600N，工人与地面的接触总面积约为。不计绳重和轴摩擦。 (1)求此时工人对水平地面的压强； (2)求绳端拉力的功率； (3)求该滑轮组的机械效率。 绳端拉力的功率为 27．建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.15m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少? (2)绳子能承受的最大拉力是多少? (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少? 1．（2024·青海西宁·中考真题）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（   ） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 2．（2024·内蒙古·中考真题）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% 3．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为 B．拉力功率为 C．做的总功为 D．机械效率为 4．（2024·青海·中考真题）如图甲所示，工作人员正在组装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升2m，电动滑轮的机械效率为80%（g取10N/kg），以下分析正确的是（　　） A．电动滑轮的总功为5×104J B．飞船部件的重力为2×103N C．绳子自由端移动的距离为2m D．电动滑轮的功率为5×104W 5．（2024·江苏淮安·中考真题）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。 6．（2024·江苏徐州·中考真题）如图所示，工人用动滑轮提起木箱，使用动滑轮可以 。如果木箱重600N，工人用400N的力，将木箱匀速提高3m，则有用功为 J，动滑轮的机械效率为 。 7．（2023·湖北十堰·中考真题）如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮 （选填“A”或“B”）能省力，某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率为1960W，则人所受重力与 力是一对平衡力，此次电梯的机械效率为 。 8．（2023·辽宁锦州·中考真题）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s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80%。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。（不计绳重和滑轮重）    9．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、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）    实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 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）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （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）在第三次实验操作的基础上，如图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”）    10．（2024·内蒙古呼和浩特·中考真题）杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机械。如图所示，OA长20cm，OB长120cm，张宇同学竖直下压B端，重物被竖直匀速顶起10cm，已知重物质量为270kg，求： (1)若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加多大的力； (2)若实际使用600N的力，则这个过程的机械效率。 11．（2024·江苏南通·中考真题）如图，工人用330N的拉力，使用定滑轮将质量为30kg的物体6s内匀速吊起3m，g取10N/kg。求： (1)物体上升的速度； (2)工人做功的功率； (3)定滑轮的机械效率。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$