五、机械效率（培优考点练）物理苏科版2024九年级上册

五、 机械效率 目 录 题型分组练 2 题型01 有用功、额外功与总功 2 题型02 机械效率的概念（定义、简单计算与大小比较） 2 题型03 滑轮组的机械效率 3 题型04 斜面及其机械效率 5 题型05 杠杆的机械效率 6 创新拓展练 7 链接中考 8 新题快递 10 题型分组练 题型01 有用功、额外功与总功 1. 利用机械做功时，对人们有用的功叫 ．不需要但又不得不做的功叫 ，两者之和叫 。 2. 板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，对货物所做的功叫 功，对板车所做的功叫 功，如果目的是送板车，则对板车所做的功叫 功。（均选填“有用”“额外”或“总”） 3. 俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，对水做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，对竹篮做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，这一现象所包含的物理道理是“竹篮打水”的机械效率 （选填“高”或“低”）。 4. 如图所示，用动滑轮将重力为5N的木块匀速提升1m，所用拉力F为4N。 （1）求此过程中的有用功； （2）求此过程中的额用功； （3）求该动滑轮的机械效率。 5. 小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　　） A．物体重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是额外功 C．拉力F做的功是总功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是总功 题型02 机械效率的概念（定义、简单计算与大小比较） 6. 如图所示，用2.5N的拉力匀速竖直向上拉绳子自由端，将重为4N物体提升0.1m，不计绳重与摩擦，动滑轮机械效率为______；若物体重力变大，则动滑轮机械效率将______。（选填“增加”“减小”或“不变”） 第6题图 第7题图 7．如图所示，是两个工人分别用滑轮按甲、乙两种方式把质量相同的两袋沙子从地面提到二楼，两种方式若不计绳重和摩擦，且G沙子>G滑轮。使用甲图中的滑轮的目的是______；使用乙图中滑轮的好处是可以______，机械效率更高的是______（选填“甲”或“乙”）。 8. 工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 。 题型03 滑轮组的机械效率 9．小明用图示装置在10s内将重为240N的货物匀速提升1m，拉力的功率为30W，则拉力为 N，滑轮组的机械效率是 %，动滑轮重为 N（不计绳重和摩擦）。 10. 如图所示，重为300 N的物体在10 s内水平匀速移动了1.5 m，若物体受到地面的摩擦力为60 N，绳端所用的拉力F的功率为12W，则绳端所用的拉力为_____N。滑轮组的机械效率为_____。 11．工人用如图所示的滑轮组将重为450N的物体匀速提升2m时，做了300J的额外功，则此过程中（　　） A．使用滑轮组省功 B．做的有用功为1800J C．滑轮组的机械效率为66.7% D．拉力F的大小为200N 12．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子受的拉力F1和F2大小相等 B．滑轮组的机械效率相同 C．拉力对滑轮组所做的功不相等 D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等 13．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中； （1）绳子自由端下降速度为多少m/s； （2）滑轮组的机械效率为多少； （3）拉力F的功率是多少W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少。 题型04 斜面及其机械效率 14．骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走S形路线，如图所示。原因是上坡时，不管路线如何，爬上坡顶，升高的高度 （选填“相同”或“不同”），但走的S形路线越长相当于斜面越长，斜面越长则越 （选填“省力”或“费力”）。 15. 人们为生活的方便，常常使用机械，使用机械时有时可以省力，有时可以省距离，但都不能省 ，如图所示使用机械的目的是为了省 。该同学把重为400N的物体从长为2m的木板上推到高0.5m的车上（假设木板光滑），则在此过程中，人施加的推力至少为 N；若木板不光滑，推力为200N，则机械效率为 。 16. 如图所示，长20m、高10m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上35N的拉力，在20s内把重力为50N的物体从斜面的底端拉到顶端，在此过程中（　　）    A．该同学所做的有用功为1000J B．斜面的机械效率是80% C．斜面的摩擦力为150N D．拉力的功率是35W 17. 如图所示，斜面长0.5 m，高0.1 m，把重为50 N的物体匀速地拉向斜面顶端，弹簧测力计的示数为12.5N，则： （1）有用功是多少？ （2）总功为多少？ （3）该斜面的效率为多少？ 题型05 杠杆的机械效率 18．小刚用如图所示的均匀杠杆OB将重为15N的物块匀速提升0.1m。经测量AB=2m， OA=0.4m，小刚所用拉力F=4N，且方向始终竖直向上，小刚所用杠杆的机械效率是 。 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。若不计杠杆的自重和摩擦，则拉力应为 N；若实际拉力F为90N，则该杠杆的机械效率为 。 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 20. 因为杠杆在使用时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，大石块重720N。 （1）若手对杠杆向下的力为200N，则杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少? （2）若用一根机械效率为90%的杠杆将该石块提升5cm，则有用功为多少?需要做多少总功? 21. 如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 （1）若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； （2）为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 创新拓展练 22．用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s，已知物体A重500N，物体A受到的摩擦力为120N，拉力F的功率为30W，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为2m B．克服物体A与地面间摩擦力做的功是额外功 C．滑轮组的机械效率为80% D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体，滑轮组的机械效率不变 23. 在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦）．下列说法正确的是（    ） A．物体所受的重力是3.6N B．图乙中弹簧测力计上升20cm C．图乙中弹簧测力计的示数是物重的一半 D．图甲中滑轮的机械效率比图乙中的高 24. 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120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．工人做的有用功为360J C．该滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的功率为100W 25. 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F甲、F乙，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，F甲做功的功率为 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”）。 链接中考 26．（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6×103N的物体，电动机的拉力为4×103N，用时20s，使物体上升了5m。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为6×104J B．拉力功率为2×103W C．做的总功为2×104J D．机械效率为66.7% 27. （2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用400N的拉力平行于斜坡将重600N的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长L=2m，高h=1m，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。 28. （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O1、O2，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。O1A长为0.6m，O1O2长为1m，O2B长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取10N/kg） （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。 29．（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10N/kg。求 （1）克服钢板重力做的功W有用； （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）。 新题快递 30. （24-25九年级上·江苏常州·阶段练习）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 31. （24-25九年级上·无锡·期中）皖南川藏线又称“江南天路、皖南318”，在如图所示的某段爬山山路设计上，采用了沿着山体多次弯曲蜿蜒而上的设计方式，从而帮助汽车顺利上到山顶。自山脚地面而上山体高度1000m，设计的盘山公路长度约5000m，质量为1.8t的汽车以额定功率50kW匀速自山脚行驶至山顶，用时10min。 （1）皖南川藏线设计成沿着山体多次弯曲蜿蜒而上是应用了物理学中的 模型，这样设计的优点是为了 ； （2）汽车自山脚地面到山顶过程中爬坡的机械效率约为多少? （3）汽车自山脚地面到山顶过程中所受的阻力平均约为多少? 32. （24-25九年级上·南京·期中）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”）。 33．（24-25九年级上·江苏无锡·期中）“龙骨水车”是我国古代江南地区主要的灌溉农具之一，是一种历史悠久的提水设施，相当于现代的抽水机，其构造如图（a） 所示：《天工开物》中有“数尺之车，一人两手疾转，竟日之功可灌二亩而已”的记载。如图（b） 所示， 将水车一端浸入水中，另一端固定于岸上。使用时摇动长柄摇杆，使轮轴转动，带动嵌满刮水板的链条运动，槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田中。 （1）使用时，人对长摇杆施加力的作用使轮轴转动，相当于在使用一个 （省力/费力）杠杆。木链条运动起来，一定质量的水被水车提升到高处重力势能 （增大/减小）； （2）若工人踩动龙骨水车旋转一周可将0.03m3 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，则该过程中龙骨水车所做的有用功为 J，工人做的总功为 J，机械效率为 % 。（ρ水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg） （3）写出一条提高“龙骨水车”提水功率的方法： ；写出一条提高“龙骨水车”提水效率的方法 。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 五、 机械效率 目 录 题型分组练 2 题型01 有用功、额外功与总功 2 题型02 机械效率的概念（定义、简单计算与大小比较） 3 题型03 滑轮组的机械效率 5 题型04 斜面及其机械效率 9 题型05 杠杆的机械效率 11 创新拓展练 13 链接中考 17 新题快递 20 题型分组练 题型01 有用功、额外功与总功 1. 利用机械做功时，对人们有用的功叫 ．不需要但又不得不做的功叫 ，两者之和叫 。 【答案】 有用功 额外功 总功 【详解】使用机械时，①人们为完成某项任务必须做即对人们有用的功叫有用功；②对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；③有用功与额外功之和叫总功。 2. 板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，对货物所做的功叫 功，对板车所做的功叫 功，如果目的是送板车，则对板车所做的功叫 功。（均选填“有用”“额外”或“总”） 【答案】有用，额外，有用。 【详解】人拉着该板车将货物送到目的地，目的是送货，所以，对货物所做的功叫有用功，对板车所做的功没有用，但不得不做，所以，对板车所做的功叫额外功。如果目的是送板车，则对板车所做的功叫有用功，而对货物所做的功是没有用的，叫额外功。 3. 俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，对水做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，对竹篮做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，这一现象所包含的物理道理是“竹篮打水”的机械效率 （选填“高”或“低”）。 【答案】 有用 额外 低 【详解】俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，你需要打水，对水做的功是有用功。 对竹篮做的功是必不可少的功，是额外功。 俗话说“竹篮打水一场空”，说明做的有用功比较少，这一现象所包含的物理道理是“竹篮打水”的机械效率比较低。 4. 如图所示，用动滑轮将重力为5N的木块匀速提升1m，所用拉力F为4N。 （1）求此过程中的有用功； （2）求此过程中的额用功； （3）求该动滑轮的机械效率。 【答案】（1）5J；（2）3J；（3）62.5% 【详解】（1）有用功W有用=Gh=5N×1m=5J （2）绳子自由端移动的距离s=2h=2×1m=2m 拉力做的总功W总=Fs=4N×2m=8J 此过程中的额用功W额=W总- W有用=8J-5J=3J （3）动滑轮的机械效率 5. 小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　　） A．物体重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是额外功 C．拉力F做的功是总功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是总功 【答案】C 【详解】AD．由图可知，是水平使用动滑轮拉动物体，物体没有沿重力方向移动距离，所以重力不做功；克服物体与地面间的摩擦力做的功为有用功，故AD错误； B．由图可知，是水平使用动滑轮拉动物体，拉力F1做的功（克服物体与地面间的摩擦力做的功）为有用功，故B错误； C．绳子自由端的拉力F做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确； 故选C。 题型02 机械效率的概念（定义、简单计算与大小比较） 6. 如图所示，用2.5N的拉力匀速竖直向上拉绳子自由端，将重为4N物体提升0.1m，不计绳重与摩擦，动滑轮机械效率为______；若物体重力变大，则动滑轮机械效率将______。（选填“增加”“减小”或“不变”） 【答案】80%，增加。 【解析】由图知n=2，不计绳重与摩擦，则动滑轮的机械效率 η＝＝＝＝×100%=80% 若物体重力变大，根据W=Gh知，有用功增加，额外功不变，由于 η＝＝＝ 所以，滑轮组的机械效率将增加。 第6题图 第7题图 7．如图所示，是两个工人分别用滑轮按甲、乙两种方式把质量相同的两袋沙子从地面提到二楼，两种方式若不计绳重和摩擦，且G沙子>G滑轮。使用甲图中的滑轮的目的是______；使用乙图中滑轮的好处是可以______，机械效率更高的是______（选填“甲”或“乙”）。 【答案】改变力的方向；省力；甲。 【解析】不计绳重和摩擦，甲图为定滑轮，F甲=G沙子，不能省力，可以改变力的方向。 乙图为动滑轮，人施加的拉力与沙子重力的关系为 所以F甲>F乙，故使用乙图中滑轮的好处是可以省力。 甲图为定滑轮，不计绳重及摩擦，只有克服沙袋重力做额外功；乙图为动滑轮，不计绳重及摩擦，除了需要克服沙子重力做功外（这一部分功为有用功），还需要克服动滑轮和沙袋的重力做功（这一部分功是额外功），因此总功大于有用功，机械效率小于100%。因为沙袋重力做功相同，故乙中的额外功多，则机械效率更高的是甲。 8. 工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 。 【答案】 动 100 80% 【详解】由图可知，滑轮随物料一起运动，所以该装置中的滑轮为动滑轮。 由图可知，动滑轮上有两股绳，已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，用该装置匀速提升空货篮时的拉力 若绳子能承受的最大拉力为520N，提升钢条的最大重力 由于每根钢条重100N，所以最多能提升8根钢条，则该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率 题型03 滑轮组的机械效率 9．小明用图示装置在10s内将重为240N的货物匀速提升1m，拉力的功率为30W，则拉力为 N，滑轮组的机械效率是 %，动滑轮重为 N（不计绳重和摩擦）。 【答案】 150 80 60 【详解】小明用图示装置在10s内将重为240N的货物匀速提升1m，则有用功为 W有=Gh=240N×1m=240J 由图可知，n=2 根据可知，拉力为 拉力做的总功为W总=Pt=30W×10s=300J 该滑轮组的机械效率为 不计绳重和摩擦，克服动滑轮重做的功为 则动滑轮重为 10. 如图所示，重为300 N的物体在10 s内水平匀速移动了1.5 m，若物体受到地面的摩擦力为60 N，绳端所用的拉力F的功率为12W，则绳端所用的拉力为_____N。滑轮组的机械效率为_____。 【答案】40，75%。 【解析】由图可知，n＝2，则绳端移动的距离：s绳＝ns物＝2×1.5 m＝3 m， 由P＝可得，绳端所用拉力做的功：W总＝Pt＝12 W×10s＝120 J， 由W＝Fs可得，绳端所用的拉力： F＝＝＝40 N； 克服物体摩擦力所做的有用功：W有＝fs物＝60 N×1.5 m＝90 J， 滑轮组的机械效率： η＝×100%＝×100%＝75%。 11．工人用如图所示的滑轮组将重为450N的物体匀速提升2m时，做了300J的额外功，则此过程中（　　） A．使用滑轮组省功 B．做的有用功为1800J C．滑轮组的机械效率为66.7% D．拉力F的大小为200N 【答案】D 【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不省功，使用滑轮组可以省力或改变力的方向，但不能省功，故A不符合题意； B．已知物体重力G=450N，提升高度h=2m， 有用功W有=Gh=450N×2m=900J，故B不符合题意； C．已知额外功额W额=300J，由B选项可知W有=900J，则总功 机械效率 故C不符合题意； D．由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，绳子自由端移动的距离s=nh=3×2m=6m 由W总=Fs可知，拉力F的大小为 故D符合题意。故选D。 12．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子受的拉力F1和F2大小相等 B．滑轮组的机械效率相同 C．拉力对滑轮组所做的功不相等 D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等 【答案】B 【详解】A．甲滑轮组中动滑轮上有2段绳子，则拉力 乙滑轮组中动滑轮上有3段绳子，则拉力 所以F1>F2，故A错误； B．不计绳重及摩擦时，滑轮组的额外功相等，均等于克服动滑轮重力做的功，做的有用功也相等，则滑轮组的机械效率相等，故B正确； CD．甲滑轮组中绳端移动的距离为物体移动距离的2倍，乙滑轮组中绳端移动的距离为物体移动距离的3倍，由W=Fs可知拉力做功相等，相同时间内拉力对滑轮组所做的功的功率也相等，故CD错误。 故选B。 13．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中； （1）绳子自由端下降速度为多少m/s； （2）滑轮组的机械效率为多少； （3）拉力F的功率是多少W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少。 【答案】（1）0.2m/s；（2）80%；（3）50W，90% 【详解】（1）由图知n=2，绳子自由端被拉下的距离s=2h=2×1m=2m 绳子自由端下降的速度 （2）拉力做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 （3）拉力F的功率是P=Fv=250N×0.2m/s=50W 不计绳重和摩擦，根据公式 可知，动滑轮的重力 如果重物为900N，滑轮组的机械效率是 答：（1）绳子自由端下降速度为0.2m/s；（2）滑轮组的机械效率为80%； （3）拉力F的功率是50W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率为90%。 题型04 斜面及其机械效率 14．骑自行车是一种有氧运动。骑自行车上坡时往往要走S形路线，如图所示。原因是上坡时，不管路线如何，爬上坡顶，升高的高度 （选填“相同”或“不同”），但走的S形路线越长相当于斜面越长，斜面越长则越 （选填“省力”或“费力”）。 【答案】 相同 省力 【详解】上坡时，不管路线如何，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，由功的原理知，斜面越长越省力。 15. 人们为生活的方便，常常使用机械，使用机械时有时可以省力，有时可以省距离，但都不能省 ，如图所示使用机械的目的是为了省 。该同学把重为400N的物体从长为2m的木板上推到高0.5m的车上（假设木板光滑），则在此过程中，人施加的推力至少为 N；若木板不光滑，推力为200N，则机械效率为 。 【答案】 功 力 100 50% 【详解】我们使用机械时，有时省力，但要费距离；有时省距离，但要费力；由功的原理可知使用任何机械都不能省功。 如图使用的是斜面，可以省力，但要多走距离。 人克服货箱重力做功W＝Gh＝400N×0.5m＝200J 假设木板光滑，推力做功W推＝Fs＝Gh＝200J 所以推力大小 人克服货箱重力做的有用功W有=200J，若木板不光滑，推力为200N时总功为 W总=Fs=200N×2m=400J 则机械效率为 16. 如图所示，长20m、高10m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上35N的拉力，在20s内把重力为50N的物体从斜面的底端拉到顶端，在此过程中（　　）    A．该同学所做的有用功为1000J B．斜面的机械效率是80% C．斜面的摩擦力为150N D．拉力的功率是35W 【答案】D 【详解】A．根据题图可知，斜面长L=20m，高h=10m，在此过程中，该同学做的有用功为 故A不符合题意； B．该同学做的总功为 斜面的机械效率为 故B不符合题意； C．克服摩擦力做的额外功为 斜面上受到的摩擦力为 故C不符合题意； D．拉力做的功即为总功，则拉力的功率为 故D符合题意。故选D。 17. 如图所示，斜面长0.5 m，高0.1 m，把重为50 N的物体匀速地拉向斜面顶端，弹簧测力计的示数为12.5N，则： （1）有用功是多少？ （2）总功为多少？ （3）该斜面的效率为多少？ 【答案】（1）5J；（2）6.25J；（3）80% 【解析】（1）所做的有用功：W有＝Gh＝50 N×0.1 m＝5 J （2）拉力所做的总功：W总＝Fs＝12.5 N×0.5 m＝6.25 J （3）该斜面的效率为 η＝＝×100%=80% 题型05 杠杆的机械效率 18．小刚用如图所示的均匀杠杆OB将重为15N的物块匀速提升0.1m。经测量AB=2m， OA=0.4m，小刚所用拉力F=4N，且方向始终竖直向上，小刚所用杠杆的机械效率是 。 【答案】62.5% 【详解】支点为O点，动力臂为OB=OA+AB=0.4m+2m=2.4m 根据相似比的知识，拉力方向上移动的距离为 拉力所做的总功为W总=Fs=4N×0.6m=2.4J 克服重力所做的有用功为W有=Gh=15N×0.1m=1.5J 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。若不计杠杆的自重和摩擦，则拉力应为 N；若实际拉力F为90N，则该杠杆的机械效率为 。 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 【答案】 80 88.9% 【详解】如图，不计杠杆自重和摩擦，根据杠杆的平衡条件可得F⋅OB=G⋅OA 则 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. 因为杠杆在使用时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，大石块重720N。 （1）若手对杠杆向下的力为200N，则杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少? （2）若用一根机械效率为90%的杠杆将该石块提升5cm，则有用功为多少?需要做多少总功? 【答案】（1）18/5；（2）36J，40J 【详解】（1）由题知，杠杆受到的阻力为F2=G=720N 动力F1=200N，由杠杆的平衡条件可得，杠杆的动力臂与阻力臂的比值 （2）使用杠杆做的有用功为W有=Gh=720N×0.05m=36J 使用杠杆做的总功为 21. 如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 （1）若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； （2）为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 【答案】（1）83.3%；（2）90N 【详解】据题意有用功即是杠杆对物体做功，所以有用功为 额外功应是克服杠杆自身重力做功，所以额外功为 总功为 因此机械效率为 （2）由杠杆平衡条件 F1L1=F2L2可得 得 答：（1）杠杆的机械效率为83.3%；（2）力F的大小为90N。 创新拓展练 22．用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s，已知物体A重500N，物体A受到的摩擦力为120N，拉力F的功率为30W，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为2m B．克服物体A与地面间摩擦力做的功是额外功 C．滑轮组的机械效率为80% D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体，滑轮组的机械效率不变 【答案】C 【解析】A．由题意可知，物体移动的距离s＝vt＝0.2m/s×10s＝2m 动滑轮上有三股绳，绳端移动的距离是物体移动距离的3倍，为6m，故A错误； B．克服物体A与地面的摩擦力所做的功为有用功，不是额外功，故B错误； C．由题意及前面分析可知，有用功为W有＝fs＝120N×2 m＝240 J 总功为拉力所做的功，由功率计算公式变形可知总功为W总＝Pt＝30W×10s＝300 J 滑轮组的机械效率为η＝＝×100%＝80%，故C正确； D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体时，物体与地面的摩擦力增大，有用功增大，而系统的额外功不变，有用功占总功的比值增大，滑轮组的机械效率应该增大，故D错误。 故选C。 23. 在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦）．下列说法正确的是（    ） A．物体所受的重力是3.6N B．图乙中弹簧测力计上升20cm C．图乙中弹簧测力计的示数是物重的一半 D．图甲中滑轮的机械效率比图乙中的高 【答案】D 【详解】A．由图甲可知，该滑轮的轴固定不动，该滑轮是定滑轮，不计绳重和摩擦，则弹簧测力计的示数等于物体所受的重力，由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，故A错误； BC．由图乙可知，该滑轮的轴随物体一起运动，该滑轮是动滑轮，n=2，将物体匀速提升20cm，则弹簧测力计上升s=nh=2×20cm=40cm 不计绳重和摩擦，弹簧测力计的示数 由于不知道动滑轮的重，因此无法判断弹簧测力计的示数与物重的关系，故BC错误； D．不计绳重和摩擦，图甲中滑轮的机械效率η甲=100% 图乙中滑轮的机械效率 则η甲>η乙，故D正确。故选D。 24. 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120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．工人做的有用功为360J C．该滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的功率为100W 【答案】C 【详解】A．滑轮组省力费距离，由图乙可知，0∼6s内，物体匀速提高3m，绳子自由端匀速移动9m，则绳子自由端移动的速度 故A错误； B．物体提高3m，绳子自由端移动9m，则动滑轮上承担物重的绳子段数 不计绳重和摩擦，由可得，物体的重力 工人做的有用功 故B错误； C．工人做的总功 该滑轮组的机械效率 故C正确； D．拉力F的功率 故D错误。故选C。 25. 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F甲、F乙，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，F甲做功的功率为 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】由图2可知，甲滑轮组的总功为1200J，则F甲做功的功率为 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。 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。 链接中考 26．（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6×103N的物体，电动机的拉力为4×103N，用时20s，使物体上升了5m。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为6×104J B．拉力功率为2×103W C．做的总功为2×104J D．机械效率为66.7% 【答案】B 【详解】ACD．拉力做的有用功为W有=Gh= 6×103 N×5m=3×104 J 拉力做的总功为W总=Fs=F×2h=4×103 N×2×5m=4×104 J 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。 27. （2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用400N的拉力平行于斜坡将重600N的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长L=2m，高h=1m，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】拉力做的总功为W总=FL=400N×2m=800J 有用功的大小为W有=Gh=600N×1m=600J 斜坡的机械效率为 额外功的大小为 摩擦力的大小为 28. （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O1、O2，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。O1A长为0.6m，O1O2长为1m，O2B长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取10N/kg） （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）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 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）桶对水做的功为W=Gh=mgh=40kg×10N/kg×3m=1200J 总功 人做功的功率 29．（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10N/kg。求 （1）克服钢板重力做的功W有用； （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）3.6×105J；（2）1.125×104N；（3）84.7% 【详解】（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%。 新题快递 30. （24-25九年级上·江苏常州·阶段练习）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。 31. （24-25九年级上·无锡·期中）皖南川藏线又称“江南天路、皖南318”，在如图所示的某段爬山山路设计上，采用了沿着山体多次弯曲蜿蜒而上的设计方式，从而帮助汽车顺利上到山顶。自山脚地面而上山体高度1000m，设计的盘山公路长度约5000m，质量为1.8t的汽车以额定功率50kW匀速自山脚行驶至山顶，用时10min。 （1）皖南川藏线设计成沿着山体多次弯曲蜿蜒而上是应用了物理学中的 模型，这样设计的优点是为了 ； （2）汽车自山脚地面到山顶过程中爬坡的机械效率约为多少? （3）汽车自山脚地面到山顶过程中所受的阻力平均约为多少? 【答案】（1）斜面，省力；（2）60%；（3）2.4×103N 【详解】（1）皖南川藏线设计成沿着山体多次弯曲蜿蜒而上，利用了斜面模型，斜面模型费距离，但是可以省力。 （2）汽车自山脚地面到山顶过程中爬坡做的有用功为 做的总功为 汽车爬坡的机械效率为 （3）克服摩擦力做的额外功为 汽车爬坡所受的阻力平均约为 32. （24-25九年级上·南京·期中）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；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）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。 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P=W/t可知，提升水的功率会变大。 （3）工人做的总功为W总=Pt=50W×60s=3000J 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。 33．（24-25九年级上·江苏无锡·期中）“龙骨水车”是我国古代江南地区主要的灌溉农具之一，是一种历史悠久的提水设施，相当于现代的抽水机，其构造如图（a） 所示：《天工开物》中有“数尺之车，一人两手疾转，竟日之功可灌二亩而已”的记载。如图（b） 所示， 将水车一端浸入水中，另一端固定于岸上。使用时摇动长柄摇杆，使轮轴转动，带动嵌满刮水板的链条运动，槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田中。 （1）使用时，人对长摇杆施加力的作用使轮轴转动，相当于在使用一个 （省力/费力）杠杆。木链条运动起来，一定质量的水被水车提升到高处重力势能 （增大/减小）； （2）若工人踩动龙骨水车旋转一周可将0.03m3 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，则该过程中龙骨水车所做的有用功为 J，工人做的总功为 J，机械效率为 % 。（ρ水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg） （3）写出一条提高“龙骨水车”提水功率的方法： ；写出一条提高“龙骨水车”提水效率的方法 。 【答案】（1）省力，增大；（2）1200，3000，40；（3）减小踩动龙骨水车旋转一周的时间，减小各部件之间的摩擦 【详解】（1）使用时长柄摇杆相当于轮轴工作时的轮，轮半径大于轴半径，相当于省力杠杆。 一定质量的水被水车提升到高处，质量不变，高度增加，则重力势能增大。 （2）该过程中龙骨水车所做的有用功为 工人做的总功为 机械效率为 （3）根据P=W/t可知在总功不变的情况下，通过减小踩动龙骨水车旋转一周的时间即可增大功率。 要提高提水效率，可以减小各部件之间的摩擦或减小木链条、刮水板的重力，这样在做相同的总功时，额外功在总功中所占的比值变小，则有用功在总功中所占的比值增大，能提高提水效率。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$