五、机械效率（分层作业）物理苏科版2024九年级上册

五、机械效率 目录 【A 夯基础】 1 一、机械效率有关的概念辨析、填空 1 二、有用功、额外功、总功 2 三、机械效率的简单计算；斜面及其在机械效率的应用 3 四、机械效率比值问题 5 五、提高机械效率的途径 5 六、分析提高机械效率 6 七、机械效率在简单机械的应用 7 八、机械效率在斜面的综合应用 9 九、图像题 10 十、实验题 11 十一、计算题 13 【B 提能力】 15 【C 链中考】 20 一、机械效率有关的概念辨析、填空 1．某机械的效率为50%，表示该机械做功时， 功在总功中的比例为50%，使用任何机械时。机械效率总是小于 。 2．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 3．关于机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．做功越多机械效率越高 B．实际生产中，使用机械比不使用机械做功的效率高 C．有用功与总功的比值越大，机械效率高 D．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率可以高于100% 4．下列关于滑轮组机械效率的说法中正确的是（    ） A．机械效率越高的滑轮组越省力 B．机械效率越高的滑轮组做功越快 C．机械效率越高的滑轮组，有用功跟总功的比值越大 D．有用功做得越多，滑轮组的机械效率越大 5．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　） A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．机械做功越快，机械效率越高 C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功 D．机械做功越多，机械效率越高 6．关于功、功率、机械效率说法正确的是（    ） A．用时短的机械做功一定多 B．功率大的机械做功一定快 C．机械做功少，功率一定小，机械效率一定低 D．做功多的机械，机械效率一定高 7．下列分析和判断中，正确的是（　　） ①功率越大的机械，做功越快，机械效率越高 ②做功时间越长的机械所做的功越多，机械效率不一定高 ③机械效率越高，有用功在总功中占的比值越大 ④两个机械效率相同的机械，功率大的机械所做的总功多 ⑤做的有用功相等的机械，机械效率高的那个机械做的额外功一定少 A．①② B．③⑤ C．①④ D．②③ 二、有用功、额外功、总功 8．做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼。此过程中，小阳对水做的功是 功，小阳克服自身重力做的功是 功，一共做的功是 功（以上均选填“有用功”、“额外功”、“总功”）。 9．体重是400N的小丽同学用重10N的水桶，提起重为100N的水沿楼梯送到6m高的宿舍里使用，完成这一次提水，她对水做的功为有用功，则她做的有用功和额外功分别是（  ） A．600J，60J B．600J，2460J C．660J，2400J D．3000J，60J 10．如图，工人用动滑轮提升重物，下列说法正确的是（   ） A．克服动滑轮重力做的功是有用功 B．重物与人手移动的距离相等 C．重物与人手移动的速度相等 D．增加重物，动滑轮的机械效率变大 11．图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的（　　） A．总功较大 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较低 12．有一批花盆需要运送到3楼办公室，花盆总重200N，有三种方案（如图所示）可供选择： 方案一：人直接提上去 方案二：用轻质绳、5N的动滑轮以及10N的铁桶吊上去 方案三：用轻质绳、5N的动滑轮以及2N的布袋吊上 三种方法中有用功最少的是（　　） A．方案一 B．方案二 C．方案三 D．三种方案都相同 三、机械效率的简单计算；斜面及其在机械效率的应用 13．如图所示，是山区常见的盘山公路，盘山路相当于一个 （填简单机械名称），属于 机械（选填“省力”或“费力”）。 14．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。 15．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长s＝1.2m、高h＝0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则（　　） A．有用功为1.35J，机械效率为75% B．有用功为2.16J，机械效率为62.5% C．有用功为1.35J，机械效率为62.5% D．有用功为1.35J，机械效率为100% 16．有一斜面长s＝5m，高h＝2m，用弹簧测力计把一物块沿斜面从底部匀速拉到顶部，弹簧测力计的示数如图所示。若该斜面的机械效率为80%，则物体的重力为 N，物体受到斜面的摩擦力为 N，使用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。 17．如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的功率为，用时，使物体上升了。下列计算正确的是（　　） A．做的有用功为 B．拉力为 C．做的总功为 D．机械效率为66.7% 四、机械效率比值问题 18．两台机械完成的有用功之比W1∶W2＝4∶3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（　　） A．5∶3 B．3∶5 C．16∶15 D．15∶16 19．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 五、提高机械效率的途径 20．下列各措施中能提高滑轮组机械效率的是（   ） A．减小提升高度 B．增大提升速度 C．改用质量大的定滑轮 D．增大被提升物体的质量 21．要提高某一机械的效率，可取的途径是（    ） A．增加机械做功的时间 B．减少机械做功的时间 C．增加机械的功率 D．尽量采取措施减小额外功跟总功的比值 22．《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动插把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（   ） A．减小桶的质量 B．减小桶内水的质量 C．增大转动摇把的速度 D．使用更粗的绳子 六、分析提高机械效率 23．一个滑轮组经改装后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较（　　） A．额外功增多，总功减少 B．有用功增多，总功不变 C．有用功增多，总功减少 D．有用功不变，总功减少 24．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重100N，滑轮重20N，绳重和摩擦不计。图甲中F甲= N，图乙中F乙= N。图甲装置的机械效率η甲 η乙。（选填“＞”或“＝”或“＜”）欲使图乙所测机械效率提高，下列措施可行的是 。 A．转轴加润滑油    B．增加提升高度     C．减小物体质量 25．如图所示，使用滑轮组提升重物时（不计绳重和摩擦），能提高机械效率的是（　　） A．减小提升重物的高度 B．减小被提升物的质量 C．减小定滑轮的重力 D．减小动滑轮的重力 七、机械效率在简单机械的应用 26．如图所示，用F1力将物体A匀速提升0.5m，做功为3J。若借助滑轮组用F2的力把物体A匀速提升相同高度，F2做功为5J。下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为60% B．动滑轮所受的重力为2N C．利用滑轮组既可以省力也可以省功 D．两次提升过程中物体A的机械能都保持不变 27．如图所示，物体A在拉力F的作用下，10s内水平匀速运动了5m，物体A与地面间的滑动摩擦力为270N，拉力F为150N。下列物理量计算正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度是1.5 m/s B．拉力F做功为750J C．该滑轮组的机械效率是60% D．拉力F的功率是150W 28．小刚用如图所示滑轮组匀速提升一个重为400N的物体，提升0.4m所用时间为2s，人拉绳的力F为150N，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） ①绳子自由端移动的速度为； ②动滑轮总重为200N； ③人拉绳做功的功率为120W ④拉力做的总功为240J ⑤滑轮组的机械效率为 A．②③④ B．①②⑤ C．②③⑤ D．①②④ 29．甲、乙、丙三人设计了如图所示的三种滑轮组来匀速提升同样的重物，不计绳重和摩擦，若每个轮重60N，甲中拉力F1＝100N，则重物的质量为 kg（g取10N/kg），甲滑轮组的机械效率为 。甲、乙、丙三组滑轮组的效率大小关系是 。 30．如图所示，甲、乙两滑轮组中所使用的滑轮相同，仅绳的绕法不同，下列说法正确的是 A．甲滑轮组更省力，机械效率也更高 B．乙滑轮组更省力，机械效率也更高 C．吊起相同重物时，两滑轮组机械效率相同，乙滑轮组更省力 D．两滑轮组省力情况和机械效率都一样 31．如图，用质量分布均匀的细木棒提升重物，已知：A、B点上升的高度为、，。不计摩擦，若，竖直向上的拉力拉木棒A点使木棒转动到虚线位置，8N重的物体匀速上升0.3m，始终为7.5N。拉力做的功为 J，机械效率 ；杆子的重为 N；现在用垂直于杠杆的力替代，使物体匀速提高相同的高度，则 ，杠杆的机械效率 。（后两空选填“大于”“等于”或“小于”） 32．工人用如图所示的滑轮组将重800N的货物匀速提高0.5m，用时10s，拉力做功的功率为50W。对该过程（不计绳重和摩擦），以下计算结果正确的是（　　）    A．拉力做的总功为400J B．绳子自由端移动的速度为0.25m/s C．工人作用于绳端的拉力为200N D．滑轮组的机械效率为80% 33．图甲是《墨经》中记载的我国古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。若利用此“车梯”使50kg的重物在10s内沿直线匀速竖直上升2m，所用的拉力为200N，则此过程中，下列说法中正确的是（　　） A．使用“车梯”时做的有用功为1600J B．使用“车梯”时人做功的功率为100W C．使用“车梯”时人拉绳的速度为1m/s D．“车梯”的机械效率为62.5% 八、机械效率在斜面的综合应用 34．如图所示，小伟同学通过斜面用平行于斜面的推力，将质量为30kg的物体在4s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长。（g取10N/kg）则（　　） A．斜面对物体的支持力做了功 B．推力F对物体做功的功率为100W C．小伟做的有用功为400J D．斜面的机械效率为80% 35．如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（　　） A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额 B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＞W乙额 C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＞F乙 D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总 36．如图，A、B是两个体积完全相同的物体，小明和小芳分别用大小不变的拉力FA和FB，用相同的时间分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图所示，则（     ） A．物体A的平均速度vA小于物体B的平均速度vB B．小明对物体A做功的机械效率为40％ C．小明对物体A做的有用功WA等于小芳对物体B做的有用功WB D．小明对物体A的拉力FA小于小芳对物体B拉力FB 九、图像题 37．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示，物体重90N，施加在绳子自由端的拉力F为60N。克服动滑轮重所做的功占总功的10%。则在0~2s的过程中，该工人所做的有用功是 ，拉力的功率是 W，此动滑轮重是 N，滑轮组的机械效率是 %。 38．用如图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为20cm2、重为50N的物体提升一定高度，当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）， 下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重力为10N B．0~1s内，物体对地面的压强是6.0×103Pa C．1~2s内， 拉力F做的功是5J D．2~3s内， 滑轮组的机械效率为62.5% 39．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，物体边长为10cm设置了图所示的滑轮组装置，当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重与摩擦）下列计算结果正确的是（　　） A．0s~1s内，物体对地面的压强是1000Pa B．1s~2s内，额外功是62.5J C．2s~3s内，拉力做的功是187.5J D．1s~2s内，滑轮组的机械效率是83.3% 十、计算题 40．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重的物体时，物体5s内上升了6m，作用在自由端拉力的功率为6.3kW（g取）。问： (1)此过程中所做的有用功为多少J？ (2)滑轮组机械效率是多大？ 41．如图所示，沿斜面向上匀速拉动一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，物体所受摩擦力为0.675N，求： (1)克服摩擦力做的额外功； (2)斜面的机械效率； (3)拉力的大小。 42．如图所示，用滑轮组匀速提升物体到一定高度，已知该物体的重力是100N，拉力F为60N，物体被向上提升的高度是5m，用时10s。若不计绳重和摩擦，求： (1)拉力所做的有用功： (2)拉力所做的总功： (3)拉力所做功的功率； (4)该滑轮组的机械效率。 43．如图甲所示的装置，A是重为的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为和，质量为的小张同学将A提升到高处，施加的拉力随时间变化的关系如图乙所示，A上升的速度随时间变化的关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数取。求 (1)第2s内，绳子自由端移动的距离； (2)第2s内，拉力所做的功； (3)定滑轮的重和此装置提升重物的最大机械效率。 十一、实验题 44．如图所示，用测定滑轮组机械效率的实验装置，被提升的物体重6N。 (1)实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做 运动；弹簧测力计的示数是 N。 (2)物体上升10cm过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是 J。滑轮组的机械效率是 。 (3)仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所做的额外功将 （选填“增加”、“减小”或“不变”），滑轮组的机械效率将 。 45．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中实验装置如图所示，得到的数据如表所示： (1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计使钩码上升；如果测量中弹簧测力计静止时读数，会导致测量的机械效率 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；实验中若缺少刻度尺 （选填“能”或“不能”）完成实验； (2)通过表中数据可分析出第1次实验是用 图所示装置做的实验； 实验次数 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 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 0.4 62.5% 3 6 0.1 2.4 0.3 (3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 ； (4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中滑轮组的机械效率η= （百分号前保留一位小数）； (5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组， ，机械效率越高。 46．小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有：a、物体的重力：b、斜面的倾斜程度：c、斜面的粗糙程度。小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时，他利用同一块木板组成如图所示的装置，在不同条件下分别测出了斜面的机械效率，并对所测数据进行了分析论证。 （1）在实验操作过程中，为了增大斜面的倾斜程度，应将垫木向 移动。 （2）小华同学记录的部分实验数据如下表。 次数 斜面倾角 物块重量G/N 斜面高度h/m 斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面的机械效率 ① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% ③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （3）根据表格中数据可知：第①次实验斜面的机械效率为 %，第②次实验中物块所受的摩擦力为 N。 （4）通过对比实验①、②数据，可知斜面的机械效率与物体的重力 （选填“有关”或“无关”）： 通过对比实验②、③数据， 可以得出的探究结论是 。 （5）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将 。  （选填“变大”“变小”或“不变” ） 一、单选题 1．如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确的是（　　） A．重物在A点处人做的有用功多机械效率高 B．重物在A和B点处杠杆的机械效率相等 C．重物在B点处做的有用功多，杠杆的机械效率高 D．重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高 2．如图所示的滑轮组甲和乙，动滑轮重分别为和，绳端拉力分别为和，相同时间内使物体匀速升高相同的高度，物重分别为和，拉力做功的功率分别为和，机械效率分别为和，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（    ） A．若，则 B．若，则 C．若，则 D．若，则 3．如图甲所示，一个滑轮组竖直固定在水平支架上，已知每个滑轮均重20N，滑轮组下端挂有重为G的物体A，用力F通过滑轮组绳的末端竖直向上匀速提升重物A，重物A向上运动的速度为v，力F做功的功率P随物体上升速度v之间的关系图像如图乙所示。不计绳重与摩擦，g=10N/kg。则下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小为120N B．滑轮组对A的拉力为140N C．拉力F的功率为1.2W时，10s内滑轮组对物体A做功12J D．若在物体A下再加挂80N的重物，滑轮组的机械效率可以达到90% 4．如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　） ①此滑轮组动滑轮的重力为3N； ②当时，滑轮组机械效率； ③当时，弹簧测力计的示数为6N； ④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①② 5．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（　　） A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10N B．1s~2s内，拉力F做的功是62.5J C．2s~3s内，拉力F的功率是300W D．2s~3s内，滑轮组的机械效率是62.5% 二、填空题 6．一个质量为70kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重200N，容量足够大，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，则此装置的动滑轮重为 N；该工人提升10块石板升高2m过程中，做的额外功为 J；该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到 （g=10N/kg，保留一位小数）。 7．用斜面和杠杆均可提升重物。 (1)如图甲，用长为的斜面匀速提升物体，拉力沿斜面向上、大小为，斜面机械效率为，则提升该物体做的总功是 ，物体与斜面间的摩擦力是 N； (2)如图乙，在点用方向始终竖直向上、大小恒为的力拉动杠杆，使重为的物体匀速上升（不计摩擦），杠杆机械效率为，则动力作用点上升 ，将物体移到点，保持方向不变，再次拉动杠杆使作用点仍然匀速上升相同距离，则与物体挂在A点相比，大小的变化情况是 ，机械效率的变化情况是 。 三、计算题 8．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问： (1)物体浸没水中时所受的浮力多大？ (2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大？ (3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率多大？ 9．小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。（） (1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？ (2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？ (3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知与之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？ 四、实验题 10．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表． 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 3 6 10 30 90.9% （1）实验时，要 向上 拉动弹簧测力计； （2）第2次实验中额外功为 J，滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）； （3）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为 N； （4）分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （高/低）； （5）根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 （只填序号）； A．71.6%       B．82.6%　       C．92.4% （6）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功 （增大/减小/不变），滑轮组的机械效率 （大于/等于/小于）83.3%； （7）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率 （大于/等于/小于）90.9%。 五、综合题 11．如图甲所示为《天工开物》中描述的龙骨水车，它由水槽、刮板、木链、木齿轮、脚踏等组成，其中脚踏部分的结构如图乙所示。水车安放在河边，下端水槽和刮板直伸水中，另一端的木齿轮固定于堤岸的木架上，用时踩动脚踏部分使木齿轮转动，通过木链带动槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田地。 (1)龙骨水车刮水上行时水的 能增大。 (2)刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 ，当工人踩动脚踏的速度变大时，提升水的功率会变 。 (3)若工人踩动龙骨水车旋转一局可将30kg的水提升到4m高的田地中，所用时间为60s，工人做功的总功率为50W，则该过程中工人做的总功为 J，机械效率为 %。 (4)如图丙所示，水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“①”或“②”）。 1．（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 2．（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。 3．（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 。 4．（2024·江苏无锡·中考真题）如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为、，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置。长为0.6m，长为1m，长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取） （1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为 kg；若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装 kg的水； （2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，则桶对水做的功为 J，人做功的功率为 W。 5．（2024·江苏苏州·中考真题）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 五、机械效率 目录 【A 夯基础】 1 一、功的定义；判断是否做功 1 二、功的估算 4 三、功的简单计算及应用;做功为0的情景 6 四、功的比值问题 9 五、比较做功的大小 10 六、分析做功的过程 11 七、图像题 13 八、功在简单机械的应用 19 九、难点分析 21 十、计算题 25 十一、计算题 28 【B 提能力】 32 【C 链中考】 47 一、机械效率有关的概念辨析、填空 1．某机械的效率为50%，表示该机械做功时， 功在总功中的比例为50%，使用任何机械时。机械效率总是小于 。 【答案】 有用 100% 【详解】[1]机械效率是有用功占总功的比值，某机械的效率为50%，即该机械做功时，做的有用功与总功的比值为50%。 [2]使用任何机械时，都不可避免的做额外功，因此机械效率总是小于100%。 2．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。 3．关于机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．做功越多机械效率越高 B．实际生产中，使用机械比不使用机械做功的效率高 C．有用功与总功的比值越大，机械效率高 D．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率可以高于100% 【答案】C 【详解】A．机械效率等于有用功与总功的比值，与做功的多少无关，做功多机械效率不一定高，故A错误； B．实际生产中，使用机械时要做额外功，比不使用机械做功的效率低，故B错误； C．有用功与总功的比值越大，机械效率越大，故C正确； D．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，有用功与总功相等，机械的效率是百分之百，但不会超过百分之百，故D错误。 故选C。 4．下列关于滑轮组机械效率的说法中正确的是（    ） A．机械效率越高的滑轮组越省力 B．机械效率越高的滑轮组做功越快 C．机械效率越高的滑轮组，有用功跟总功的比值越大 D．有用功做得越多，滑轮组的机械效率越大 【答案】C 【详解】AC．机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大，不能说明滑轮组越省力，故A错误，C正确； B．功率是表示机械做功快慢的物理量，机械效率高做功不一定快，故B错误； D．有用功做的多，有用功与总功的比值不一定大，滑轮组的机械效率不一定越大，故D错误。 故选C。 5．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　） A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功 B．机械做功越快，机械效率越高 C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功 D．机械做功越多，机械效率越高 【答案】C 【详解】AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确； BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。 故选C。 6．关于功、功率、机械效率说法正确的是（    ） A．用时短的机械做功一定多 B．功率大的机械做功一定快 C．机械做功少，功率一定小，机械效率一定低 D．做功多的机械，机械效率一定高 【答案】B 【详解】A．做功多少决定于功率和时间，时间短，功率不确定，做功多少不能确定，故A错误； B．功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢，功率大的机械，做功一定快，故B正确； C．机械做功少，做功不一定慢，功率不一定小，与机械效率无关，故C错误； D．做功多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故D错误。 故选B。 7．下列分析和判断中，正确的是（　　） ①功率越大的机械，做功越快，机械效率越高 ②做功时间越长的机械所做的功越多，机械效率不一定高 ③机械效率越高，有用功在总功中占的比值越大 ④两个机械效率相同的机械，功率大的机械所做的总功多 ⑤做的有用功相等的机械，机械效率高的那个机械做的额外功一定少 A．①② B．③⑤ C．①④ D．②③ 【答案】B 【详解】①功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值；功率大的机械说明做功越快，但有用功和总功不确定，故①错误； ②功率未知，做功时间越长的机械所做的功不一定越多，机械效率也不一定高，故②错误； ③机械效率指有用功占总功的比例，机械效率越高，故③正确， ④两个机械效率相同的机械，功率大的机械做功快，由于不知道时间所以不能确定所做的总功多少，故④错误； ⑤由公式知道，做的有用功相等的机械，机械效率高的那个机械做的额外功一定少，故⑤正确。 综上所述，B正确，ACD错误。 故选B。 二、有用功、额外功、总功 8．做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼。此过程中，小阳对水做的功是 功，小阳克服自身重力做的功是 功，一共做的功是 功（以上均选填“有用功”、“额外功”、“总功”）。 【答案】 有用 额外 总 【详解】[1][2][3]小阳将一桶水从一楼提到三楼，目的是提水，则对水做的功为有用功，小阳克服自身重力做的功是不需要的，但不得不做的功，为额外功，有用功和额外功的总和是总功，所以一共做的功是总功。 9．体重是400N的小丽同学用重10N的水桶，提起重为100N的水沿楼梯送到6m高的宿舍里使用，完成这一次提水，她对水做的功为有用功，则她做的有用功和额外功分别是（  ） A．600J，60J B．600J，2460J C．660J，2400J D．3000J，60J 【答案】B 【详解】提水桶上楼，对水做的功： W有用＝G水h＝100N×6m＝600J； 做的额外功： W额＝G人h+G桶h＝400N×6m+10N×6m＝2460J。 故选B。 10．如图，工人用动滑轮提升重物，下列说法正确的是（   ） A．克服动滑轮重力做的功是有用功 B．重物与人手移动的距离相等 C．重物与人手移动的速度相等 D．增加重物，动滑轮的机械效率变大 【答案】D 【详解】A．提升重力，克服重物的重力做的功是有用功，提升动滑轮克服动滑轮重力做的功是额外功，故A错误； B．使用动滑轮省力，费距离，由图可知，动滑轮上绳子股数n=2，物体升高h，人手拉绳子移动的距离，故B错误； C．t时间内重物升高h，重物移动的速度 人手拉绳子移动的 故C错误； D．影响滑轮组机械效率的主要因素包括物体重和动滑轮重。该动滑轮的重力一定，其机械效率与被提升的物体重有关，被提升的物体越重，动滑轮的机械效率变大，故D正确。 故选D。 11．图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的（　　） A．总功较大 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较低 【答案】B 【详解】AB．由图可知，甲机械的有用功是1500J，所占的比例是75%，总功 W甲总==2000J 乙机械的额外功是900J，所占的比例是30%，总功 W乙总==3000J 甲的总功小，乙机械的有用功 W乙有=W乙总-W乙额=3000J-900J=2100J 甲的有用功小，故A不符合题意，B符合题意； C．甲机械的额外功 W甲额=W甲总-W甲有=2000J-1500J=500J 乙机械的额外功是900J，甲的额外功较小，故C不符合题意； D．由图可知，甲的机械效率是75%，乙的机械效率是70%，甲的机械效率较大，故D不符合题意。 故选B。 12．有一批花盆需要运送到3楼办公室，花盆总重200N，有三种方案（如图所示）可供选择： 方案一：人直接提上去 方案二：用轻质绳、5N的动滑轮以及10N的铁桶吊上去 方案三：用轻质绳、5N的动滑轮以及2N的布袋吊上 三种方法中有用功最少的是（　　） A．方案一 B．方案二 C．方案三 D．三种方案都相同 【答案】D 【详解】由题知意可知，三种方案中有用功都是克服花盆重力所做的功，故三种方法中有用功是一样的，使用机械不能省有用功，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 三、机械效率的简单计算；斜面及其在机械效率的应用 13．如图所示，是山区常见的盘山公路，盘山路相当于一个 （填简单机械名称），属于 机械（选填“省力”或“费力”）。 【答案】 斜面 省力 【详解】[1][2]山区常见的盘山公路相当于一个斜面，属于省力机械，但费距离。 14．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。 【答案】 360 80 【详解】[1] 工人利用斜面提升重物，所做的有用功 W有用=Gh=600N0.6m=360J 即此过程中工人做的有用功为360J。 [2]斜面的机械效率 η=== 80 即斜面的机械效率为80。 15．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长s＝1.2m、高h＝0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则（　　） A．有用功为1.35J，机械效率为75% B．有用功为2.16J，机械效率为62.5% C．有用功为1.35J，机械效率为62.5% D．有用功为1.35J，机械效率为100% 【答案】C 【详解】有用功 总功 机械效率 故选C。 16．有一斜面长s＝5m，高h＝2m，用弹簧测力计把一物块沿斜面从底部匀速拉到顶部，弹簧测力计的示数如图所示。若该斜面的机械效率为80%，则物体的重力为 N，物体受到斜面的摩擦力为 N，使用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。 【答案】 7.2 0.72 省力 【详解】[1]由图知，弹簧测力计示数为3.6N，根据 可得，物体的重力 [2]有用功为 W有＝Gh＝7.2N×2m＝14.4J 总功为 W总＝Fs＝3.6N×5m＝18J 克服物体与斜面间的摩擦做的额外功 W额＝W总﹣W有＝18J﹣14.4J＝3.6J 由W额＝fs可得，物体受到斜面的摩擦力 [3]因为F＜G，所以使用斜面能省力；因为W总＞W额，所以使用斜面不能省功。 17．如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的功率为，用时，使物体上升了。下列计算正确的是（　　） A．做的有用功为 B．拉力为 C．做的总功为 D．机械效率为66.7% 【答案】B 【详解】A．做的有用功为     故A错误； C．由得，做的总功为 故C错误； B．由图得，电动机使用了动滑轮，则拉力移动的距离为 由得，拉力为 故B正确； D．机械效率为 故D错误。 故选B。 四、机械效率比值问题 18．两台机械完成的有用功之比W1∶W2＝4∶3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（　　） A．5∶3 B．3∶5 C．16∶15 D．15∶16 【答案】A 【详解】由题意可知，W1∶W2＝4∶3、η1＝60%、η2＝75%，由可知两台机械所做总功之比为 故选A。 19．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。 五、提高机械效率的途径 20．下列各措施中能提高滑轮组机械效率的是（   ） A．减小提升高度 B．增大提升速度 C．改用质量大的定滑轮 D．增大被提升物体的质量 【答案】D 【详解】ABC．由滑轮组的机械效率 可知，减少提升高度、增大提升速度或改用质量大的定滑轮，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故ABC不符合题意； D．增大被提升物体的质量，可以增加提升物体的重力，提升的高度不变，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故D符合题意。 故选D。 21．要提高某一机械的效率，可取的途径是（    ） A．增加机械做功的时间 B．减少机械做功的时间 C．增加机械的功率 D．尽量采取措施减小额外功跟总功的比值 【答案】D 【详解】根据 可知，要想增大机械效率，就是增加有用功和减小额外功，即减小额外功跟总功的比值，而做功的时间、机械的功率不会影响机械效率，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 22．《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动插把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（   ） A．减小桶的质量 B．减小桶内水的质量 C．增大转动摇把的速度 D．使用更粗的绳子 【答案】A 【详解】A．减小桶的质量，在水的重力不变的情况下，有用功不变，额外功变小，根据 可知机械效率变大，故A符合题意； BD．增大水桶的质量或使用更粗的绳子，在水的重力不变的情况下，则有用功不变，额外功变大，根据 可知机械效率变小，故BD不符合题意； C．根据 可知，增大转动的速度和使用更粗的绳子都不会改变机械效率的大小，故C不符合题意。 故选A。 六、分析提高机械效率 23．一个滑轮组经改装后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较（　　） A．额外功增多，总功减少 B．有用功增多，总功不变 C．有用功增多，总功减少 D．有用功不变，总功减少 【答案】D 【详解】把同一物体匀速提升同样的高度，则有用功不变；提高了机械效率，则总功减少，说明额外功减少，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D 。 24．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重100N，滑轮重20N，绳重和摩擦不计。图甲中F甲= N，图乙中F乙= N。图甲装置的机械效率η甲 η乙。（选填“＞”或“＝”或“＜”）欲使图乙所测机械效率提高，下列措施可行的是 。 A．转轴加润滑油    B．增加提升高度     C．减小物体质量 【答案】 100 60 ＞ A 【详解】[1]图甲中滑轮是定滑轮，绳重和摩擦不计 F甲=G=100N[2]图乙中滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计 [3]图甲中是定滑轮，图乙中滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，由 可知，机械效率η甲＞η乙。 [4]A．转轴加润滑油，减小滑轮间的摩擦力，可以减小额外功，机械效率变高，故A符合题意； B．根据机械效率 可知增加提升高度，机械效率不受影响，故B不符合题意； C．根据机械效率 可知，在动滑轮重一定时，减小物体质量，被提升物体的重力越小，机械效率越低，故C不符合题意。 故选A。 25．如图所示，使用滑轮组提升重物时（不计绳重和摩擦），能提高机械效率的是（　　） A．减小提升重物的高度 B．减小被提升物的质量 C．减小定滑轮的重力 D．减小动滑轮的重力 【答案】D 【详解】A．减小提升重物的高度时，绳端移动的距离也变短了，根据 可知机械效率并不受影响，故A不符合题意； B．减小被提升物的质量，就减小了重物的重力，不计绳重和摩擦，动滑轮不变，即额外功不变的情况下，有用功减小了，所以机械效率就降低了，故B不符合题意； C．不计绳重和摩擦，减小定滑轮重力，有用功、额外功、总功均不受影响，所以机械效率不变，故C不符合题意； D．减小动滑轮的重力，在提升物体重力不变的情况下，即有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故D符合题意； 故选D。 七、机械效率在简单机械的应用 26．如图所示，用F1力将物体A匀速提升0.5m，做功为3J。若借助滑轮组用F2的力把物体A匀速提升相同高度，F2做功为5J。下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为60% B．动滑轮所受的重力为2N C．利用滑轮组既可以省力也可以省功 D．两次提升过程中物体A的机械能都保持不变 【答案】A 【详解】A．有用功为3J，总功为5J，则机械效率 故A正确； B．克服动滑轮所做的功为额外功，则动滑轮的重力为 故B错误； C．利用滑轮组拉力F2做功大于拉力F1所做的功，所以滑轮组不可以省功，故C错误； D．两次提升过程中物体A速度和质量不变，故动能不变，高度升高，动能增大，所以A的机械能都变大，故D错误。 故选A。 27．如图所示，物体A在拉力F的作用下，10s内水平匀速运动了5m，物体A与地面间的滑动摩擦力为270N，拉力F为150N。下列物理量计算正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度是1.5 m/s B．拉力F做功为750J C．该滑轮组的机械效率是60% D．拉力F的功率是150W 【答案】D 【详解】A．动滑轮上有两段绳子承载，自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故自由端移动的距离 自由端移动的速度 故A错误； B．拉力F做功 故B错误； C．滑轮组做的有用功 滑轮组的机械效率 故C错误； D．拉力F的功率 故D正确。 故选D。 28．小刚用如图所示滑轮组匀速提升一个重为400N的物体，提升0.4m所用时间为2s，人拉绳的力F为150N，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） ①绳子自由端移动的速度为； ②动滑轮总重为200N； ③人拉绳做功的功率为120W ④拉力做的总功为240J ⑤滑轮组的机械效率为 A．②③④ B．①②⑤ C．②③⑤ D．①②④ 【答案】A 【详解】①由图可知，绳子的有效段数n=4，绳子自由端移动的距离s=4h=4×0.4m=1.6m 绳子自由端移动的速度 故①错误； ②动滑轮重力为 故②正确； ③人拉绳做功的功率 故③正确； ④拉力做的总功为 故④正确； ⑤滑轮组的机械效率为 故⑤错误。故A正确，BCD错误。 故选A。 29．甲、乙、丙三人设计了如图所示的三种滑轮组来匀速提升同样的重物，不计绳重和摩擦，若每个轮重60N，甲中拉力F1＝100N，则重物的质量为 kg（g取10N/kg），甲滑轮组的机械效率为 。甲、乙、丙三组滑轮组的效率大小关系是 。 【答案】 24 80% η1＝η3＞η2 【详解】[1]在甲图中 n＝3 不计绳重和摩擦，拉力 重物的重力 G＝nF1﹣G动＝3×100N﹣60N＝240N 其质量 [2]拉力端移动的距离 s＝nh 因为滑轮组的机械效率 所以，甲滑轮组的机械效率 [3]不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 甲、乙、丙三人设计的三种滑轮组来匀速提升同样的重物，甲、丙的动滑轮重力相等，小于乙的动滑轮重力，甲、丙的机械效率相等，大于乙的机械效率，其机械效率大小关系 η1＝η3＞η2 30．如图所示，甲、乙两滑轮组中所使用的滑轮相同，仅绳的绕法不同，下列说法正确的是 A．甲滑轮组更省力，机械效率也更高 B．乙滑轮组更省力，机械效率也更高 C．吊起相同重物时，两滑轮组机械效率相同，乙滑轮组更省力 D．两滑轮组省力情况和机械效率都一样 【答案】C 【详解】从图中可以看出，甲图是有两段绳子在拉重物，则F＝（G动+G物）； 乙图有三段绳子在拉重物，则F＝（G动+G物）； 所以两个滑轮组的省力程度不同，乙滑轮组更省力． 因为甲、乙两滑轮组中所使用的滑轮相同，重物重力相同，根据，可知两滑轮组的机械效率是相同．故C正确． 31．如图，用质量分布均匀的细木棒提升重物，已知：A、B点上升的高度为、，。不计摩擦，若，竖直向上的拉力拉木棒A点使木棒转动到虚线位置，8N重的物体匀速上升0.3m，始终为7.5N。拉力做的功为 J，机械效率 ；杆子的重为 N；现在用垂直于杠杆的力替代，使物体匀速提高相同的高度，则 ，杠杆的机械效率 。（后两空选填“大于”“等于”或“小于”） 【答案】 3 80% 3 小于 等于 【详解】[1]由于hA∶hB=OA∶OB，且OB=3AB，所以hA∶hB=OA∶OB=4∶3，由于物体匀速上升hB=0.3m，所以hA=0.4m，拉力做的功 W总=F1hA=7.5N×0.4m=3J[2]有用功 W有用=GhB=8N×0.3m=2.4J机械效率 [3]质量分布均匀的细木棒重心在中点，由几何知识可知重心上升0.2m； 额外功 W额=W总-W有用=3J-2.4J=0.6J 故 [4][5]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，此时F2与杠杆垂直，能从杠杆上直接读力臂；因为F2的动力臂要大于F1的动力臂，根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以，F2<F1；用F2替代始F1，使物体匀速提高相同的高度，两力分别做的有用功和总功相同，根据可知，两力做功的机械效率大小相等，即杠杆的机械效率η2等于η1。 32．工人用如图所示的滑轮组将重800N的货物匀速提高0.5m，用时10s，拉力做功的功率为50W。对该过程（不计绳重和摩擦），以下计算结果正确的是（　　）    A．拉力做的总功为400J B．绳子自由端移动的速度为0.25m/s C．工人作用于绳端的拉力为200N D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．拉力做的总功为 故A错误； B．如果所示，有4段绳子承担总重，绳子自由端移动的速度为 故B错误； C．工人作用于绳端的拉力为 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 33．图甲是《墨经》中记载的我国古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。若利用此“车梯”使50kg的重物在10s内沿直线匀速竖直上升2m，所用的拉力为200N，则此过程中，下列说法中正确的是（　　） A．使用“车梯”时做的有用功为1600J B．使用“车梯”时人做功的功率为100W C．使用“车梯”时人拉绳的速度为1m/s D．“车梯”的机械效率为62.5% 【答案】D 【详解】A．使用“车梯”时做的有用功为，故A错误； B．由图乙可知，绳子承重段数n=4，绳子自由端移动的距离为 使用“车梯”时人做功（拉力做的总功）为 做功的功率为，故B错误； C．根据可得，使用“车梯”时人拉绳的速度为，故C错误； D．“车梯”的机械效率，故D正确。 故选D。 八、机械效率在斜面的综合应用 34．如图所示，小伟同学通过斜面用平行于斜面的推力，将质量为30kg的物体在4s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长。（g取10N/kg）则（　　） A．斜面对物体的支持力做了功 B．推力F对物体做功的功率为100W C．小伟做的有用功为400J D．斜面的机械效率为80% 【答案】B 【详解】A．物体没有在斜面对物体的支持力的方向上移动距离，所以斜面对物体的支持力没有做功，故A不符合题意； B．推力F对物体做功为 则推力F对物体做功的功率为 故B符合题意； C．小伟做的有用功为 故C不符合题意； D．斜面的机械效率为 故D不符合题意。 故选B。 35．如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（　　） A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额 B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＞W乙额 C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＞F乙 D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总 【答案】B 【详解】AB．因为两斜面的粗糙程度相同，甲斜面的倾斜程度较小，所以甲斜面的摩擦力较大，同时甲斜面长度较大，由公式 W额=fs 可知拉力做的额外功 W甲额＞W乙额 故A错误，B正确； CD．同一木块在高度相同的光滑斜面上运动，所以拉力做的功等于克服重力做的功，即 Fs=Gh 木块的重力和斜面的高度相同，所以拉力所做的总功相同，即 W甲总=W乙总 由于甲斜面长度较大，所以甲斜面上的拉力较小，即 F甲＜F乙 故CD错误。 故选B。 36．如图，A、B是两个体积完全相同的物体，小明和小芳分别用大小不变的拉力FA和FB，用相同的时间分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图所示，则（     ） A．物体A的平均速度vA小于物体B的平均速度vB B．小明对物体A做功的机械效率为40％ C．小明对物体A做的有用功WA等于小芳对物体B做的有用功WB D．小明对物体A的拉力FA小于小芳对物体B拉力FB 【答案】D 【详解】A．由图可知，相同时间内，物体A通过的路程大于物体B通过的路程，根据可知，物体物体A的平均速度vA大于物体B的平均速度vB，故A不符合题意； B．由图可知，小明对物体A做的总功为2.5J，额外功为1J，则有用功为 则小明对物体A做功的机械效率为 故B不符合题意； C．根据题中所给已知条件，给出两物体体积相同，但不知质量关系，则不知重力关系，无法根据判断有用功大小关系，同样，由图可知对物体A做的总功小于对物体B做的总功，但不知额外功的大小情况，所以也无法判断谁的有用功多，谁的有用功少，故C不符合题意； D．由图可知，小明对物体A做的总功小于小芳对物体B做的总功，且物体A通过的路程大于物体B通过的路程，根据可知，小明对物体A的拉力FA小于小芳对物体B拉力FB，故D符合题意。 故选D。 九、图像题 37．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示，物体重90N，施加在绳子自由端的拉力F为60N。克服动滑轮重所做的功占总功的10%。则在0~2s的过程中，该工人所做的有用功是 ，拉力的功率是 W，此动滑轮重是 N，滑轮组的机械效率是 %。 【答案】 18 12 12 75 【详解】[1]由图象可知，在0~2s的过程中，物体上升的高度 h=20cm=0.2m 拉力做的有用功 W有用=Gh=90N×0.2m=18J [2]由图象可知，在0~2s的过程中，绳子自由端移动的距离 s=40cm=0.4m 拉力做的总功 W总=Fs=60N×0.4m=24J 拉力的功率 [3]克服动滑轮重所做的功占总功的10%，则克服动滑轮重所做的功 W动=10%W总=10%×24J=2.4J 物体上升0.2m，动滑轮也上升0.2m，则动滑轮重 [4]滑轮组的机械效率 38．用如图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为20cm2、重为50N的物体提升一定高度，当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）， 下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重力为10N B．0~1s内，物体对地面的压强是6.0×103Pa C．1~2s内， 拉力F做的功是5J D．2~3s内， 滑轮组的机械效率为62.5% 【答案】D 【详解】由图甲可知，动滑轮上承担物重的绳子股数n=2。 A．由图丙可知，在2~3s内，重物做匀速运动，由图乙可知，此时拉力F3=40N，不计绳重和绳与轮之间的摩擦，动滑轮的重力 G动=2F3-G=2×40N-50N=30N 故A错误； B．由图乙可知，0s~1s内，拉力F1=30N，由图丙可知，此时重物处于静止状态，则物体和动滑轮受到向上的总拉力 F总=2F1=2×30N=60N 0s~1s内，物体对地面的压力 F压=G+G动-F总=50N+30N-60N=20N 物体对地面的压强为 故B错误； C．由图乙可知，在1~2s内，拉力F2=50N，由图丁可知重物上升高度h1=0.1m，则拉力端移动的距离 s1=2h1=2×0.1m=0.2m 拉力做的功 W=F1s1=50N×0.2m=10J 故C错误； D．由图丙可知，在2~3s内，物体上升的高度 h=0.3m-0.1m=0.2m 有用功 W有用=Gh=50N×0.2m=10J 绳子自由端移动的距离 s=nh=2×0.2m=0.4m 拉力做的功 W总=F3s=40N×0.4m=16J 滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 39．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，物体边长为10cm设置了图所示的滑轮组装置，当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重与摩擦）下列计算结果正确的是（　　） A．0s~1s内，物体对地面的压强是1000Pa B．1s~2s内，额外功是62.5J C．2s~3s内，拉力做的功是187.5J D．1s~2s内，滑轮组的机械效率是83.3% 【答案】B 【详解】由图可知，滑轮组的n=3，2s~3s内物体做匀速运动，物体运动速度为2.5m/s，此时物体已经离开地面，拉力为40N，拉力做功的功率为 滑轮组受力为 则动滑轮重量为 拉力做的总功为 有用功为 则滑轮组的机械效率为 0s~1s内，物体在30N的拉力作用下静止，此时物体绳端拉力为T1，则 即 则物体对地面的压力为 则物体对地面的压强为 1s~2s内，物体在50N的拉力作用下加速上升了1.25m，则拉力做的总功为 拉力做的有用功为 额外功为 则滑轮组的机械效率为 故选B。 十、计算题 40．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重的物体时，物体5s内上升了6m，作用在自由端拉力的功率为6.3kW（g取）。问： (1)此过程中所做的有用功为多少J？ (2)滑轮组机械效率是多大？ 【答案】(1)2.52×104J (2)80% 【详解】（1）此过程中所做的有用功为 （2）拉力做的总功 W总=Pt=6300W×5s=3.15×104J 滑轮组的机械效率 41．如图所示，沿斜面向上匀速拉动一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，物体所受摩擦力为0.675N，求： (1)克服摩擦力做的额外功； (2)斜面的机械效率； (3)拉力的大小。 【答案】(1)0.81J (2)62.5% (3)1.8N 【详解】（1）克服摩擦力做的额外功 （2）有用功 总功 机械效率 （3）拉力的大小 42．如图所示，用滑轮组匀速提升物体到一定高度，已知该物体的重力是100N，拉力F为60N，物体被向上提升的高度是5m，用时10s。若不计绳重和摩擦，求： (1)拉力所做的有用功： (2)拉力所做的总功： (3)拉力所做功的功率； (4)该滑轮组的机械效率。 【答案】(1)500J (2)600J (3)60W (4)83.3% 【详解】（1）由图可知，由两段绳子吊着动滑轮，绳头移动的距离为 拉力所做的有用功为 （2）拉力所做的总功为 （3）拉力做功的功率 （4）该滑轮组的机械效率为 43．如图甲所示的装置，A是重为的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为和，质量为的小张同学将A提升到高处，施加的拉力随时间变化的关系如图乙所示，A上升的速度随时间变化的关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数取。求 (1)第2s内，绳子自由端移动的距离； (2)第2s内，拉力所做的功； (3)定滑轮的重和此装置提升重物的最大机械效率。 【答案】(1) (2) (3)；75% 【详解】（1）由图丙可知，第2s内A被匀速提升，其速度为2m/s；由图甲可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，则第2s内绳子自由端移动的距离为s=nh=nvt=2×2m/s×1s=4m （2）由图乙可知，第2s内A被匀速提升的拉力F为10N，则第2s内拉力F所做的功为W=Fs=10N×4m=40J （3）第2s内A被匀速提升，忽略绳重及摩擦，动滑轮的重力为G动=nF-GA=2×10N-15N=5N 因每个滑轮重相同，则定滑轮的重也为5N，C处绳子拉力 则当C处最大拉力为40N时，B处拉力为75N，当B处最大拉力为80N时，C处拉力为42.5N，所以要以C处最大拉力为准，则B处的拉力FB=GA+G货物=75N 此装置最多能匀速运载货物的重力G货物=FB-GA=75N-15N=60N 此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率 十一、实验题 44．如图所示，用测定滑轮组机械效率的实验装置，被提升的物体重6N。 (1)实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做 运动；弹簧测力计的示数是 N。 (2)物体上升10cm过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是 J。滑轮组的机械效率是 。 (3)仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所做的额外功将 （选填“增加”、“减小”或“不变”），滑轮组的机械效率将 。 【答案】 匀速 2.4 0.72 83.3% 不变 增大 【详解】(1)[1]实验操作时，应用弹簧测力拉着物体沿竖直方向做匀速直线运动，只有这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定。 [2]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N。 (2)[3]由图可知 n＝3 则绳端移动的距离 s＝nh＝3×10cm＝30cm＝0.3m 拉力所做的总功 W总＝Fs＝2.4N×0.3m＝0.72J 有用功 W有＝Gh＝6N×0.1m＝0.6J [4]滑轮组的机械效率 =100=10083.3 (3)[5]仅增加所提物体的重力时，有用功增大；不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功为额外功，由W额＝G动h可知，额外功将不变。 [6]由 =100=100=100可知，滑轮组的机械效率将增大。 45．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中实验装置如图所示，得到的数据如表所示： (1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计使钩码上升；如果测量中弹簧测力计静止时读数，会导致测量的机械效率 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；实验中若缺少刻度尺 （选填“能”或“不能”）完成实验； (2)通过表中数据可分析出第1次实验是用 图所示装置做的实验； 实验次数 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 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 0.4 62.5% 3 6 0.1 2.4 0.3 (3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 ； (4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中滑轮组的机械效率η= （百分号前保留一位小数）； (5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组， ，机械效率越高。 【答案】(1) 匀速 偏大 能 (2)甲 (3)越低 (4)83.3% (5)提升物体的重力越大 【详解】（1）[1]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时钩码受力平衡，拉力等于重力。 [2]如果测量中弹簧测力计静止时读数，不用克服绳子与滑轮之间的摩擦，会导致额外功偏小，测量的机械效率偏大。 [3]机械效率为 可知机械效率与物体移动距离无关，所以即使没有刻度尺也能完成实验探究。 （2）由表中数据可知，钩码上升0.1m，绳端移动距离为0.3m，可知n=3，图甲中n=3，图乙中n=4，所以实验1是由甲图所示装置做的实验。 （3）第2次实验钩码上升0.1m，绳端移动距离为0.4m，可知n=4，所以实验2是由乙图所示装置做的实验，乙图中动滑轮有2个，机械效率为62.5%，小于实验1的机械效率，可得：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低。 （4）第3次实验中滑轮组的机械效率 （5）第1次实验和第3次实验使用的是同一滑轮组，第3次实验中提升的物体重力更大，机械效率更高，故可得：使用同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高。 46．小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有：a、物体的重力：b、斜面的倾斜程度：c、斜面的粗糙程度。小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时，他利用同一块木板组成如图所示的装置，在不同条件下分别测出了斜面的机械效率，并对所测数据进行了分析论证。 （1）在实验操作过程中，为了增大斜面的倾斜程度，应将垫木向 移动。 （2）小华同学记录的部分实验数据如下表。 次数 斜面倾角 物块重量G/N 斜面高度h/m 斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面的机械效率 ① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% ③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （3）根据表格中数据可知：第①次实验斜面的机械效率为 %，第②次实验中物块所受的摩擦力为 N。 （4）通过对比实验①、②数据，可知斜面的机械效率与物体的重力 （选填“有关”或“无关”）： 通过对比实验②、③数据， 可以得出的探究结论是 。 （5）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将 。  （选填“变大”“变小”或“不变” ） 【答案】 左 60 1 无关 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 变大 【详解】（1）[1]斜面的倾角靠长木板下面的垫木左右移动来改变，垫木向左移动倾角变大，垫木向右移动倾角变小。 （3）[2]第①次实验斜面的机械效率 第①次实验斜面的机械效率为60%。 [3]第②次实验中所做额外功 由于，则第②次实验中物块所受的摩擦力 则第②次实验中物块所受的摩擦力为1N。 （4）[4]通过对比实验①、②数据，其他因素相同，物体的重力不同，斜面机械效率相同，说明斜面的机械效率与物体的重力无关。 [5]对比实验②、③数据，其他因素相同，斜面倾斜程度变大时，斜面机械效率变大，说明斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关。 （5）[6]若将物块换成等质量的有轮小车做实验，以滚动代替滑动，摩擦力减小，则额外功减小，斜面机械效率将变大。 一、单选题 1．如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确的是（　　） A．重物在A点处人做的有用功多机械效率高 B．重物在A和B点处杠杆的机械效率相等 C．重物在B点处做的有用功多，杠杆的机械效率高 D．重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高 【答案】C 【详解】利用杠杆提升重物，有用功W有用=Gh，在A、B两处提升的是同一个重物，每次杠杆上升同样的高度，而重物上升的高度hB＞hA，在A、B两处人做的有用功不相同，重物在A点处做的有用功少；由图可知在A、B两处提升重物，每次用力让杠杆上升同样的高度，而杠杆的重心上升的高度hA′=hB′，额外功W额外=G杆h，所以额外功相同；在A、B两处人对重物提升的高度不同，做的有用功不相同，因为，A有用功少，额外功一样，可得ηA＜ηB，故ABD错误，C正确。 故选C。 2．如图所示的滑轮组甲和乙，动滑轮重分别为和，绳端拉力分别为和，相同时间内使物体匀速升高相同的高度，物重分别为和，拉力做功的功率分别为和，机械效率分别为和，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（    ） A．若，则 B．若，则 C．若，则 D．若，则 【答案】D 【详解】A．甲、乙图中绳子有效段数分别为2、3，不计绳重和摩擦，作用在绳子自由端的力分别为   ① 　② 甲、乙图中做的有用功分别为 W有甲=G甲h W有乙=G乙h 做的额外功分别为 W额甲=G动甲h W额乙=G动乙h 做的总功分别为 W总甲=W有甲+W额甲=G甲h+G动甲h W总乙=W有乙+W额乙=G乙h+G动乙h 若，由①②有   ③ 即 因 故有 即 可知 根据 W总甲=G甲h+G动甲h W总乙=G乙h+G动乙h 可知 W总甲 < W总乙 根据可知甲、乙图中拉力做功的功率大小为 故A错误； B．根据 若 可知 根据 故有 故B错误； C．根据①②结合有 故有 故C错误； D．根据 结合可推出 根据功率公式有 因 ， 故 故选D。 3．如图甲所示，一个滑轮组竖直固定在水平支架上，已知每个滑轮均重20N，滑轮组下端挂有重为G的物体A，用力F通过滑轮组绳的末端竖直向上匀速提升重物A，重物A向上运动的速度为v，力F做功的功率P随物体上升速度v之间的关系图像如图乙所示。不计绳重与摩擦，g=10N/kg。则下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小为120N B．滑轮组对A的拉力为140N C．拉力F的功率为1.2W时，10s内滑轮组对物体A做功12J D．若在物体A下再加挂80N的重物，滑轮组的机械效率可以达到90% 【答案】D 【详解】A．由图甲可知绳子段数为3，由图乙可知，力做功的功率与物体上升速度成正比，当物体上升速度为1cm/s时，拉力的功率为1.2W，此时自由端速度为 根据 可得，拉力为 故A错误； B．由图甲可知，滑轮组有一个动滑轮和一个定滑轮组成，承担重物绳子的段数n=3，不计绳重与摩擦，由 可得，重物A的重力为 滑轮组对A的拉力大小等于物体A的重力100N，故B错误； C．由图乙可知，拉力的功率为1.2W时，物体上升速度，10s内物体上升的高度为 滑轮组对物体A做功为 故C错误； D．物体A下再加挂80N的重物时绳端拉力 此时滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 4．如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　） ①此滑轮组动滑轮的重力为3N； ②当时，滑轮组机械效率； ③当时，弹簧测力计的示数为6N； ④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①② 【答案】A 【详解】①不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 由图像可知当物体的重力为12N时，滑轮组的机械效率80%，即 解得动滑轮重力为 故①正确； ②不计绳重和摩擦，当时，滑轮组的机械效率为 故②错误； ③由图知，时，弹簧测力计的示数为 故③正确； ④使用滑轮组时，克服物重做功的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功，由公式可知滑轮组的机械效率一定小于100%；由图像可知同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，故④错误。 综上可知，只有①③符合题意；故A正确，BCD错误。 故选A。 5．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果正确的是（　　） A．0s~1s内，地面对物体的支持力是10N B．1s~2s内，拉力F做的功是62.5J C．2s~3s内，拉力F的功率是300W D．2s~3s内，滑轮组的机械效率是62.5% 【答案】C 【详解】A．从图乙可以看到，时间从第2s到第3s时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即 由题意可知，0s~1s内，地面对物体的支持力符合关系式 从图甲可以看到，，解得，A错误； B．从图甲可以看到，1s~2s内，拉力F的大小是50N，物体上升的高度是1.25m，三条绳子托着动滑轮，绳端移动的距离是 拉力F做的功是 拉力F做的功是，B错误； C．2s~3s内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力F的大小是40N，绳端移动的速度 根据可知，拉力F的功率 拉力F的功率是300W，C正确； D．2s~3s内，物体上升的高度 拉力F的大小是40N，则滑轮组的机械效率 滑轮组的机械效率约是，D错误。 故选C。 二、填空题 6．一个质量为70kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重200N，容量足够大，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，则此装置的动滑轮重为 N；该工人提升10块石板升高2m过程中，做的额外功为 J；该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到 （g=10N/kg，保留一位小数）。 【答案】 50 500 81.5% 【详解】[1][2]10块石板的总重力 G石=10×100N=1000N 提升石板所做的有用功 W有=G石h=1000N×2m=2000J 此装置提升石板所做的总功 提升石板所做的额外功 W额=W总-W有=2500J-2000J=500J 提升托盘所做的额外功 W托盘=G托盘h=200N×2m=400J 不计摩擦及绳重时，提升动滑轮所做的额外功 W滑轮=W额-W托盘=500J-400J=100J 动滑轮的重力 [3]人对绳子的最大拉力 F=G人=mg=70kg×10N/kg=700N 同一轮滑组，提升物体的过程中，所做的有用功越大，机械效率越高，所以提升的物体越重，机械效率越高。当绳子端所受的拉力最大，提升的物体最重，此装置的机械效率最高。由图示知，滑轮组承重绳子为2根，所以能提起的石板的最大重力 最多能提起石板的数量 实际上，提升石板的重力 G石实=11×100N=1100N 绳子端的实际最大拉力 此装置的最高机械效率 7．用斜面和杠杆均可提升重物。 (1)如图甲，用长为的斜面匀速提升物体，拉力沿斜面向上、大小为，斜面机械效率为，则提升该物体做的总功是 ，物体与斜面间的摩擦力是 N； (2)如图乙，在点用方向始终竖直向上、大小恒为的力拉动杠杆，使重为的物体匀速上升（不计摩擦），杠杆机械效率为，则动力作用点上升 ，将物体移到点，保持方向不变，再次拉动杠杆使作用点仍然匀速上升相同距离，则与物体挂在A点相比，大小的变化情况是 ，机械效率的变化情况是 。 【答案】(1) 2 0.8 (2) 0.5 变小 降低 【详解】（1）[1][2]提升该物体做的总功 额外功为 则物体与斜面间的摩擦力 （2）[1]有用功为 则总功为 则动力作用点上升高度为 [2][3]将物体移到点，保持方向不变，再次拉动杠杆使作用点仍然匀速上升相同距离，则与物体挂在A点相比，阻力臂变小，阻力和动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知动力变小；物体上升高度降低，则有用功减小，额外功不变，所以机械效率降低。 三、计算题 8．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问： (1)物体浸没水中时所受的浮力多大？ (2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大？ (3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率多大？ 【答案】(1)750N；(2)60%；(3)750W 【详解】(1)由可得物体的质量 根据可得物体的体积 物体浸没水中时排开液体体积等于物体体积，所受的浮力 (2)由图知绳子承担物重的段数n为3，由可得 解得动滑轮的重力 设物体在水中受到的拉力为F1，则有 物体出水面前作用在绳端的拉力 物体出水面前的机械效率 (3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，则绳子移动的速度 则牵引车拉力做功的功率 答：(1)物体浸没水中时所受的浮力750N； (2)物体露出水面前滑轮组机械效率60%； (3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率750W。 9．小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。（） (1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？ (2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？ (3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知与之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？ 【答案】(1)500N (2)1200J (3)1×103kg/m3 【详解】（1）物体A的重力 G=mg=50kg×10N/kg=500N （2）如图甲，由题意可知，小雨没有把重物A提起来，对A进行受力分析如下图1，由力的平衡条件可得 G=F拉+F支 滑轮组对A的拉力 F拉=G-F支=500N-100N=400N 根据力的作用是相互的，A对滑轮组的拉力等于滑轮组对A的拉力，由图甲可知，n=3，对甲滑轮组的动滑轮进行受力分析，如图2所示，由力的平衡条件可得 3F=F拉+G动 所以动滑轮的重力 G动=3F-F拉=3×150N-400N=50N 为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，对乙图的动滑轮和A物体进行受力分析，如图3： 此时绳端的拉力 由图乙可知，n′=4，绳子移动的距离 s=4h=4×2m=8m 小雨做的功 W=F′s=150N×8m=1200J （3）不计绳重、摩擦，在空气中提升B时滑轮组的机械效率 代入数据可得 GB=300N B的体积 在空气中，绳端的拉力 已知 F2-F1=50N 则在水中绳端的拉力 F1=F2-50N=100N-50N=50N B物体浸没在水中时，以B物体和2个动滑轮为研究对象，其受力情况如图4，由力的平衡条件可得 4F1+F浮B=GB+2G动 则B在水中受到的浮力 F浮B=GB+2G动-4F1=300N+2×50N-4×50N=200N 液体的密度 四、实验题 10．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表． 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 3 6 10 30 90.9% （1）实验时，要 向上 拉动弹簧测力计； （2）第2次实验中额外功为 J，滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）； （3）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为 N； （4）分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （高/低）； （5）根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 （只填序号）； A．71.6%       B．82.6%　       C．92.4% （6）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功 （增大/减小/不变），滑轮组的机械效率 （大于/等于/小于）83.3%； （7）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率 （大于/等于/小于）90.9%。 【答案】 竖直 匀速 0.05 88.9% 2.2 高 C 增大 等于 小于 【详解】[1][2]在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于拉力的大小。 （2）[3]第2次实验中拉力的总功为 W总=Fs=1.5N×0.3m=0.45J 第2次实验中有用功为 W有=Gh=4N×0.1m=0.4J 第2次实验中额外功为 W额外=W总-W有=0.45J-0.4J=0.05J [4]滑轮组的机械效率为 （3）[5]由图丙可知弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N。 （4）[6]由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （5）[7]根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，重物更重，滑轮组的机械效率会更高。 故选C。 （6）[8]若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，额外功增大。 [9]拉力和物体的重力大小不变，拉力移动距离仍是物体移动距离的3倍，根据机械效率公式，滑轮组的机械效率不变，等于83.3%。 （7）[10]若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组的与绳子之间没有滑动摩擦力，造成拉力变小，滑轮组的总功比实际总功偏小，造成机械效率变大，所以实际机械效率要小于90.9%。 五、综合题 11．如图甲所示为《天工开物》中描述的龙骨水车，它由水槽、刮板、木链、木齿轮、脚踏等组成，其中脚踏部分的结构如图乙所示。水车安放在河边，下端水槽和刮板直伸水中，另一端的木齿轮固定于堤岸的木架上，用时踩动脚踏部分使木齿轮转动，通过木链带动槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田地。 (1)龙骨水车刮水上行时水的 能增大。 (2)刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 ，当工人踩动脚踏的速度变大时，提升水的功率会变 。 (3)若工人踩动龙骨水车旋转一局可将30kg的水提升到4m高的田地中，所用时间为60s，工人做功的总功率为50W，则该过程中工人做的总功为 J，机械效率为 %。 (4)如图丙所示，水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“①”或“②”）。 【答案】(1)重力势 (2) 多 大 (3) 3000 40 (4)① 【详解】（1）龙骨水车刮水上行时水的过程中，水的高度增大，所以重力势能增大。 （2）[1]刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，克服水的重力做的功 W=Gh=mgh由此可知，刮水越多，对水所做的功越多。 [2]当工人踩动脚踏的速度加快时，水车旋转一周的时间变短，根据可知，提升水的功率会变大。 （3）[1]工人做的总功为 W总=Pt=50W×60s=3000J[2]水的重力为 G=mg=30kg×10N/kg=300N将水举到高处对水做的功为 W有=Gh=300N×4m=1200J机械效率为 （4）水龙头开关相当于轮轴，使用轮轴可以省力，且轮越大越省力。由图可知水龙头开关相当于简单机械中的轮轴，①的轮半径更大，所以更省力。 1．（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 【详解】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。 2．（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 【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 3．（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% 【详解】[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 4．（2024·江苏无锡·中考真题）如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为、，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置。长为0.6m，长为1m，长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取） （1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为 kg；若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装 kg的水； （2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，则桶对水做的功为 J，人做功的功率为 W。 【答案】 60 60 1200 120 【详解】（1）[1]桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，支点为O1，由杠杆平衡条件得到 [2]若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，支点为O2，由杠杆平衡条件得到 桶中最多可装水 m水=m桶水-m桶=70kg-10kg=60kg （2）[3]桶对水做的功为 [4]总功 人做功的功率 5．（2024·江苏苏州·中考真题）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 【答案】（1）；（2）；（3）84.7% 【详解】解：（1）克服钢板重力做的功为 （2）起重机的滑轮组做的总功为 由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为 （3）起重机的滑轮组做的额外功为 动滑轮的重力为 滑轮组满载时的机械效率为 答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J； （2）钢丝绳的拉力为1.125×104N； （3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$