第三节 机械效率（高效培优讲义）物理沪科版2024八年级全一册

第3节 机械效率 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 有用功和额外功 1 题型2 动滑轮 2 题型3 滑轮组、轮轴和斜面 8 【能力培优练】 7 【链接中考】 31 【重难题型讲解】 题型1 有用功和额外功 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。 若用滑轮组提升钩码，不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功（对目的没有用，但不得不做的功）。 3.总功（）：有用功跟额外功的总和叫总功。 点拨 1.功的原理：使用机械做的功和直接用手做的功相等：。使用任何机械都不能省功： （1）不存在既省力又省距离的机械,也就是没有省功的机械。 （2）功的原理对一切机械都适用。 2.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。 【典例1-1】如图所示，工人站在地面上，利用滑轮将重物提升到楼上，这样使用滑轮的好处是（       ） A．做功快 B．省力 C．省功 D．改变力的方向 【典例1-2】如图是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，农夫脚踩横杆的力做的功为 功，此舂是 杠杆。 跟踪训练1现存史籍中最早讨论滑轮的是我国的《墨经》，书中将滑轮称为“绳制”。如图所示，现分别用甲、乙两种滑轮提升同一重物，不计绳重及摩擦，若将重物提升相同的高度，下列说法正确的是（    ） A．甲滑轮所需的拉力更小 B．乙滑轮做的有用功更多 C．甲滑轮的机械效率更高 D．拉力F1和F2做的功一样多 跟踪训练2质量为60kg的工人站在水平地面上，利用滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将重为800N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/ kg）。求: (1)有用功 W； (2)人拉绳子的力 F； (3)若此时人鞋底积地面的接触面积为 400cm2，求此时人对地面的压强。 题型2 机械效率 1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。 2.公式： 3.意义：表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 4.因为，所以。 机械效率一般用百分数表示，没有单位 实验:测量滑轮组机械效率 实验原理: 实验器材： 刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2m的细绳． 测量的物理量： 1．G ---- 物体的重力； 2.h ---- 物体升高的高度 3. F ---- 绳子自由端的拉力; 4.s ---- 绳子自由端移动的距离 实验步骤 1.测出钩码的重力G，并记录表中 2.先后按如图所示的三种情况，将实验器材安装好。 3.匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中 注意事项：在提升钩码的过程中，要竖直向上，缓慢匀速提升钩码。 实验记录表： 滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械 效率 （a） （b） （c） 实验结论： 影响滑轮组机械效率的因素： （1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。 （2）动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。 （3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。 影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦 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 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。 【典例2-1】小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了如图所示的甲、乙两种方案，小明采用这两种搬运方案分别将地面上质量相同的材料运送到相同高度的二楼，实际所用拉力和时间均相等。已知每个滑轮受到的重力相同，绳重与滑轮的摩擦均可忽略不计。则下列关于甲、乙两种方案的说法正确的是（　　） A．小明所做的有用功之比为 B．小明所做的总功之比为 C．滑轮组的机械效率之比为 D．小明施加拉力的功率之比为 【典例2-2】如图所示，使用甲、乙滑轮两套装置（滑轮有质量）分别匀速提升两个质量相等的物体，物体上升的高度相等。若甲、乙的拉力F1︰F2=2︰1，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的绳子自由端移动的距离之比s1︰s2= 1︰1 B．甲、乙的有用功之比W有1︰W有2=1︰2 C．甲、乙的总功之比W总1︰W总2=2︰1 D．甲、乙的机械效率之比︰=1︰1 跟踪训练1如图所示，固定的斜面长，高，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．物体受到的摩擦力为35N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为30% 跟踪训练2如图所示，工人用100N的拉力F搬运重为1200N的物体A，物体A沿水平方向匀速移动3m，移动过程中受到的摩擦力为总重的0.2倍，不计滑轮重，该滑轮组的机械效率为 。 【能力培优练】 1．工人师傅用如图所示的装置在10s内把质量为48kg的货物从地面匀速提升至3楼，每层楼高3m，所用的拉力为300N。下列关于图示装置的说法正确的是（　　） A．此过程中，该装置所做有用功为4320J B．此装置中动滑轮的重力为120N C．此过程中装置的机械效率为80% D．拉力做功的功率为540W 2．如图所示，在水平桌面上，一个质量的物体，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量的钩码相连，动滑轮重，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体以的速度向右做匀速直线运动，取。下列说法正确的是（　　） A．物体受到水平向左的摩擦力大小为 B．绳子拉力对物体做功的功率为 C．时间物体克服摩擦力做的功大小为 D．此滑轮的机械效率约为83.3% 3．如图所示，是《天工开物》中提到的手摇式龙骨水车，它可取水灌溉，若龙骨水车在10min的时间内将质量为1t的水提升了2m，人力匀速手摇驱动水车做的额外功为，下列相关说法错误的是（　　） A．水从低处提升到高处时，水的重力势能增加 B．10min内人力驱动水车做总功的功率为50W C．10min内龙骨水车取水灌溉的机械效率为 D．如果齿轮与轴之间的摩擦变大，会导致机械效率降低 4．小颖为了提升重为100N、底面积为50cm2的箱子，利用重为40N的动滑轮，设计了如图的滑轮组装置。她施加拉力使箱子在5s内匀速上升了0.5m，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．拉力的功率为10W B．物体上升时滑轮组的机械效率为68% C．增大提升重物的高度，可以提高该滑轮组的机械效率 D．拉力为60N时物体未拉动，物体对地面的压强为4000Pa 5．小明要把一个质量为120kg的重物搬到高度为1m的车上，为了省力采用5m的木板搭了一个斜面如图所示。用400N的推力用时10s将重物匀速推到车上，在使用斜面的过程中（g取10N/kg），下列说法正确的是（    ） A．重物在斜面上受到的摩擦力为400N B．小明对重物做了2000J的功 C．小明对重物做功的功率为120W D．此简易斜面装置的机械效率为80％ 6．如图所示，小朋友借助滑轮轻轻一拉就能把“骨头”提高来引诱可爱的小狗，当他用拉力F将重为G的骨头匀速提升h高的过程中，下列说法正确的是（　　） A．利用图中的滑轮是为了省力 B．利用图中的滑轮是为了省功 C．骨头匀速提升过程中，将动能转化为重力势能 D．该滑轮的机械效率为 7．“城市更新”行动中，很多老旧小区加装了电梯，提升群众生活品质。如图是某电梯的工作原理图，为滑轮，为电动机对滑轮组施加的拉力。某次电梯内将的人匀速提升，电动机输出功率为。则下列说法正确的是（　　） A．拉力的速度为 B．电动机1s内所做的功为 C．拉力的大小为 D．此次电梯的机械效率为 8．用图甲所示的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．反映绳子自由端运动的图线是B B．动滑轮重为50N C．3s内对物体做的有用功为360J D．该滑轮组的效率为83.3% 9．小艾用图所示的牵引装置来锻炼大腿前侧肌肉，他使质量为3kg的重物在2s内匀速上升0.3m，若脚踝给绳子的拉力大小始终为32N，则下列相关说法中错误的是（　　） A．若想要锻炼效果更好，可以增大重物的质量 B．小腿越贴近地垫，大腿肌肉对小腿的力越大 C．克服重物重力做功的功率为4.5W D．墙上定滑轮的机械效率为93.75% 10．轮辘轳是中国古代四大发明之一，其设计合理且结构稳定，历经千年仍被用于缺水地区的农田灌溉。如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。辘轳汲水时（　　） A．即可省力又可省距离 B．对水和桶所做的功是有用功 C．增大提水速度不能提高机械效率 D．通过改良可将机械效率提高到100% 二、多选题 11．物理兴趣小组用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降，使人匀速升高，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。此过程（    ） A．有用功为 B．做的功等于做的功 C．做的功大于做的功 D．滑轮组的机械效率为 12．小明在学习完滑轮组后，用如图甲所示的装置将质量为的物体匀速提起，用时，小明对绳子施加的拉力为，物体和绳子自由端运动的情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（取）（　　） A．绳子自由端移动的距离为 B．拉力做功的功率为 C．拉力做的有用功为 D．该滑轮组的机械效率为 13．如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等。在提升过程中，若绳端拉力，下列说法错误的是（   ） A．物体的速度之比 B．有用功之比 C．总功之比 D．机械效率之比 三、填空题 14．如图所示，两个重物之比，甲滑轮组中动滑轮重力，乙滑轮组中动滑轮重力，不计摩擦、绳重。则甲、乙两个滑轮组的效率之比 ，绳上的拉力之比 。 15．甲、乙两个电动机用相同时间，分别把相同的物体匀速提升2m，甲电动机做的有用功和额外功如图所示，则物体重 N；若乙电动机做的总功为3750J，则乙电动机做的额外功为 J；甲电动机的效率 乙电动机的效率。（填“小于”“等于”或“大于”） 16．如图所示，工人师傅用一个滑轮将重45kg的重物从地面吊到4m高的阳台上。这种滑轮的作用是 （选填“改变拉力的方向”“省力”或“省功”）；不计绳重和摩擦，若滑轮重50N，则工人至少要用 N的拉力才能匀速拉起重物，该滑轮的机械效率是 ；若用该滑轮提升400N的重物，滑轮的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（g取10N/kg） 17．如图是《墨经·经下》里记载的斜面引重车，系紧在后轮轴上的绳索，绕过斜板顶端的滑轮与斜板上的重物相连，人向前推车即可将重物拉到高处，斜板顶端的滑轮的作用是 。已知该引重车的斜板长2m、高0.8m，将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴施加在绳子上的力恒为1000N（不计绳重、滑轮与轮轴间的摩擦），则此木箱与斜面之间的摩擦力为 N，该斜板的机械效率为 。 18．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别用F1、F2将同一重物匀速提升，并在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则甲、乙的拉力的功率之比是P1：P2= ，甲、乙的机械效率之比η1：η2= 。 19．王奶奶家住在三楼，每层楼高，她在网上买了一个的西瓜。体重的快送员小明用了10秒就把西瓜从楼下送到了她家中。在这个过程中，快送员小明一共做了 J的功，他做功的机械效率为 ，如果小明的体重更大些，那么他的机械效率就会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 20．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速吊起重为的物体，物体上升，用时，滑轮组的机械效率是，则所做有用功为 J，总功为 J，拉力的功率为 W。 21．如图，辘轭是一种汲水工具，通过转动摇把使绳子在轴筒上叠绕，将水桶提起。将桶中的水尽量装满一些， 提高该装置的机械效率；若以更快的速度提升水桶， 提高该装置的机械效率。（以上均填“能”或“不能”） 22．如图甲所示是《天工开物》记载的水碓（duì）（西汉末年出现的机械），水流冲击水轮转动，推动处，从而把处碓头的石杵举起、落下，不断舂米。如图乙，水碓可视为 （选填“省力”或“费力”）杠杆。某水力发电厂将12.5t的水从高处落下冲击水轮，水轮获得的能量为，那么水冲击水轮的效率是 。（取） 23．如图所示，某工人用大小恒为100N、竖直向上的力，利用装置A将重150 N的铁桶在10s内竖直向上匀速拉起4m。A装置是 滑轮， （选填“能”或“不能”）改变用力的方向，该过程中工人所做有用功为 J，该装置的机械效率为 。 24．如图所示为一根均匀的细木棒OC，，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%。这里的木棒是一种简单机械，称为 ，提升该物体做的有用功是 J。（不计摩擦） 25．如图所示，工人用60N的拉力，将重100N的小桶在5秒内匀速提升了3m。工人利用滑轮做的有用功为 J，工人做功的功率为 W，使用动滑轮的机械效率为 。（结果在百分号前保留一位小数） 四、计算题 26．如图所示，质量为70kg的工人师傅用滑轮组把重为1200N的物体20s内匀速拉到10m高的楼房顶部，在拉动过程中绳端所加的拉力为600N，已知动滑轮重300N，不计绳重（g取10N/kg）。求： (1)工人拉力做功的功率； (2)滑轮组的机械效率；（百分号前保留1位小数） (3)克服摩擦所做的功； (4)若工人师傅的两只鞋底的面积为500cm2，工人师傅对地面的压强。 27．一名工人用如图所示的动滑轮把重400N的货物匀速提升2m，所用的拉力250N。求： (1)在这一过程中，人做的总功； (2)在这一过程中，人做的有用功； (3)该动滑轮的机械效率。 28．如图所示，在工地上，建筑工人用如图所示的滑轮组将质量为60kg的砖块匀速提升2m，所用的时间为10s，所用的拉力是400N，g取10N/kg。求： (1)该批砖块的重力是多大？ (2)该工人利用滑轮组对砖块做了多少功？ (3)工人做的功是多少？ (4)工人做功的功率是多少？ (5)此滑轮组的机械效率为多少？ 【链接中考】 1．（2025·四川·中考真题）如图所示，用的拉力，在20s内将重为400N的物体匀速提升了4m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体上升的速度为 B．滑轮的机械效率为62.5% C．滑轮的机械效率为80% D．滑轮的机械效率为83.3% 2．（2025·四川广元·中考真题）用如图所示的滑轮组将重450N的物体M沿水平地面匀速拉动1m，绳子末端拉力F大小为40N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍。则下列说法错误的是（   ） A．物体所受摩擦力方向水平向左 B．绳子末端移动的距离为3m C．该滑轮组的机械效率为70% D．在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率 3．（2025·四川眉山·中考真题）一台起重机将重2000N的货物在10s内匀速提高5m，如果额外功是10000J，则下列说法错误的是（　　） A．起重机做的总功是20000J B．起重机的功率是 C．起重机的机械效率为50% D．增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率 4．（2025·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9kg的物体竖直向上匀速提升1m，用时4s，所做额外功为10J。下列选项中正确的是（   ） A．动滑轮重为10N B．拉力F做功的功率为22.5W C．动滑轮的机械效率为90% D．绳子自由端上升的速度为0.5m/s 5．（2025·辽宁·中考真题）如图，某同学用一个定滑轮将质量10kg的重物匀速向上提起9m，其所做的总功为1000J。g取10N/kg。求该过程中： (1)重物受到的重力G的大小； (2)重物受到的拉力F的大小； (3)有用功； (4)定滑轮的机械效率。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 机械效率 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 有用功和额外功 1 题型2 动滑轮 4 题型3 滑轮组、轮轴和斜面 8 【能力培优练】 7 【链接中考】 31 【重难题型讲解】 题型1 有用功和额外功 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。 若用滑轮组提升钩码，不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功（对目的没有用，但不得不做的功）。 3.总功（）：有用功跟额外功的总和叫总功。 点拨 1.功的原理：使用机械做的功和直接用手做的功相等：。使用任何机械都不能省功： （1）不存在既省力又省距离的机械,也就是没有省功的机械。 （2）功的原理对一切机械都适用。 2.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。 【典例1-1】如图所示，工人站在地面上，利用滑轮将重物提升到楼上，这样使用滑轮的好处是（       ） A．做功快 B．省力 C．省功 D．改变力的方向 【答案】D 【详解】ABD．由图可知，该滑轮是定滑轮，定滑轮是等臂杠杆，定滑轮不能省力，不能省距离，做功快慢由做功多少和做功时间共同决定，定滑轮不比别的机械做功多，也不比别的机械省时间，由可知，做功不一定快，可以改变力的方向，故AB不符合题意，D符合题意； C．由于使用机械时不可避免存在额外功，使用任何机械都不省功，故C不符合题意。 故选D。 【典例1-2】如图是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，农夫脚踩横杆的力做的功为 功，此舂是 杠杆。 【答案】 总 费力 【详解】[1][2]每踩一次，对碓头做的功是有用功，农夫脚踩横杆的力做的功为总功； 由图可知，动力臂小于阻力臂，故舂相当于简单机械中的费力杠杆。 跟踪训练1现存史籍中最早讨论滑轮的是我国的《墨经》，书中将滑轮称为“绳制”。如图所示，现分别用甲、乙两种滑轮提升同一重物，不计绳重及摩擦，若将重物提升相同的高度，下列说法正确的是（    ） A．甲滑轮所需的拉力更小 B．乙滑轮做的有用功更多 C．甲滑轮的机械效率更高 D．拉力F1和F2做的功一样多 【答案】C 【详解】A．由于不计绳重及摩擦，甲滑轮为定滑轮，绳子自由端的拉力等于物体的重力，乙为动滑轮，绳子自由端的拉力等于物体和动滑轮总重力的一半，若动滑轮的重力小于物体的重力，使用乙滑轮更省力，故A错误； B．由题意可知，用滑轮提升同一重物，并且将重物提升相同的高度，由可知，两滑轮做的有用功一样多；故B错误； CD．由于两滑轮做的有用功一样多，不计绳重和摩擦时使用定滑轮拉力做的功全部用来克服物体的重力做功，使用动滑轮时除了克服物体重力做功还需要克服动滑轮的重力做额外功，因此拉力F2比F1做的功多，由利用求滑轮组的机械效率可知，甲滑轮的机械效率更高，故C正确，D错误。 故选C。 跟踪训练2质量为60kg的工人站在水平地面上，利用滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将重为800N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/ kg）。求: (1)有用功 W； (2)人拉绳子的力 F； (3)若此时人鞋底积地面的接触面积为 400cm2，求此时人对地面的压强。 【答案】(1)800J (2)500N (3)2500Pa 【详解】（1）重物G=800N，上升的高度h=1m，则拉力做的有用功为 （2）根据机械效率的变形公式知道，总功由图知道，绳子段数n=2，则拉力移动的距离则拉力 （3）人对地面的压力等于人的重力减去绳的拉力，即 则此时人对地面的压强为 题型2 机械效率 1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。 2.公式： 3.意义：表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 4.因为，所以。 机械效率一般用百分数表示，没有单位 实验:测量滑轮组机械效率 实验原理: 实验器材： 刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2m的细绳． 测量的物理量： 1．G ---- 物体的重力； 2.h ---- 物体升高的高度 3. F ---- 绳子自由端的拉力; 4.s ---- 绳子自由端移动的距离 实验步骤 1.测出钩码的重力G，并记录表中 2.先后按如图所示的三种情况，将实验器材安装好。 3.匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中 注意事项：在提升钩码的过程中，要竖直向上，缓慢匀速提升钩码。 实验记录表： 滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械 效率 （a） （b） （c） 实验结论： 影响滑轮组机械效率的因素： （1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。 （2）动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。 （3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。 影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦 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 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。 【典例2-1】小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了如图所示的甲、乙两种方案，小明采用这两种搬运方案分别将地面上质量相同的材料运送到相同高度的二楼，实际所用拉力和时间均相等。已知每个滑轮受到的重力相同，绳重与滑轮的摩擦均可忽略不计。则下列关于甲、乙两种方案的说法正确的是（　　） A．小明所做的有用功之比为 B．小明所做的总功之比为 C．滑轮组的机械效率之比为 D．小明施加拉力的功率之比为 【答案】C 【详解】A．甲乙两图都把质量为m的材料运到二楼时，重力相等，高度相等，对物体做的有用功都是W有=Gh，所以小明所做的有用功之比为1∶1，故A错误； B．由图可知，甲图动滑轮上的绳子为三段，乙图动滑轮上的绳子为四段，拉力相等，则小明所做的总功之比为故B错误；C．由于有用功相等，则滑轮组的机械效率之比为 故C正确；D．由于时间相同，则小明施加拉力的功率之比为故D错误。 故选C。 【典例2-2】如图所示，使用甲、乙滑轮两套装置（滑轮有质量）分别匀速提升两个质量相等的物体，物体上升的高度相等。若甲、乙的拉力F1︰F2=2︰1，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的绳子自由端移动的距离之比s1︰s2= 1︰1 B．甲、乙的有用功之比W有1︰W有2=1︰2 C．甲、乙的总功之比W总1︰W总2=2︰1 D．甲、乙的机械效率之比︰=1︰1 【答案】D 【详解】A．由题意可知，甲、乙两滑轮装置所提升物体上升的高度相同均为，由图甲可知，使用定滑轮提升物体，故甲图装置中绳子自由端移动的距离为；由图乙可知，使用动滑轮提升物体，故乙图装置中绳子自由端移动的距离为，所以，甲、乙的绳子自由端移动的距离之比为 故A错误； B．由题意可知，甲、乙两滑轮装置所提升物体的质量相等均为，故所提升物体的重力相等且物重均为，因为甲、乙两装置提升物体上升的高度相同均为，根据功的计算公式可知，利用甲、乙两装置所做的有用功相等，所以，甲、乙的有用功之比W有1︰W有2=1︰1，故B错误； C．已知总功为动力端拉力所做的功，甲、乙的拉力F1︰F2=2︰1，甲图装置中绳子自由端移动的距离为，乙图装置中绳子自由端移动的距离为，所以由功的计算公式可得甲、乙的总功之比为，故C错误； D．根据可知，甲、乙的机械效率相等，即甲、乙的机械效率之比为，故D正确。 故选D。 跟踪训练1如图所示，固定的斜面长，高，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．物体受到的摩擦力为35N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为30% 【答案】BCD 【详解】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符合题意。 故选BCD。 跟踪训练2如图所示，工人用100N的拉力F搬运重为1200N的物体A，物体A沿水平方向匀速移动3m，移动过程中受到的摩擦力为总重的0.2倍，不计滑轮重，该滑轮组的机械效率为 。 【答案】80% 【详解】由图可知动滑轮上的绳子段数为n=3，绳子自由端移动的距离s绳=ns物=3×3m=9m 拉力做的总功W总=Fs绳=100N×9m=900J 水平使用滑轮组，克服物体所受摩擦力做的功为有用功，根据题意可知，物体所受的摩擦力f=0.2G=0.2×1200N=240N 有用功W有=fs物=240N×3m=720J 该滑轮组的机械效率 【能力培优练】 1．工人师傅用如图所示的装置在10s内把质量为48kg的货物从地面匀速提升至3楼，每层楼高3m，所用的拉力为300N。下列关于图示装置的说法正确的是（　　） A．此过程中，该装置所做有用功为4320J B．此装置中动滑轮的重力为120N C．此过程中装置的机械效率为80% D．拉力做功的功率为540W 【答案】C 【详解】A．此过程中，该装置所做有用功为 故A错误； B．由于题目中物不计绳重和绳轮之间的摩擦力，因此无法求出动滑轮的大小，故B错误； C．此过程中拉力做的总功为 装置的机械效率为 故C正确； D．拉力做功的功率为 故D错误。 故选C。 2．如图所示，在水平桌面上，一个质量的物体，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量的钩码相连，动滑轮重，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体以的速度向右做匀速直线运动，取。下列说法正确的是（　　） A．物体受到水平向左的摩擦力大小为 B．绳子拉力对物体做功的功率为 C．时间物体克服摩擦力做的功大小为 D．此滑轮的机械效率约为83.3% 【答案】D 【详解】A．由题意可知，物体P向右做匀速直线运动，故物体P在向左的摩擦力和向右的绳子的拉力作用下处于平衡状态，这两个力二力平衡，大小相等；钩码的总重力为 因为动滑轮的重力为，所以钩码及动滑轮的总重力为 已知绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，由图可知，使用的是动滑轮，故，钩码及动滑轮的总重力由两段绳子承担，所以，绳子上的拉力为 所以，物体受到摩擦力大小为，方向水平向左，故A错误； B．由题意可知，物体受到的拉力为，物体以的速度向右做匀速直线运动，所以，绳子拉力对物体做功的功率为 故B错误； C．由题意得，物体在5s的时间内通过的路程为 已知物体受到摩擦力大小为，所以，时间物体克服摩擦力做的功大小为 故C错误； D．由题意得，对于动滑轮来说，提升的物重为，绳上的拉力为，承担物重的绳子的段数为，所以，此滑轮的机械效率为 故D正确。 故选D。 3．如图所示，是《天工开物》中提到的手摇式龙骨水车，它可取水灌溉，若龙骨水车在10min的时间内将质量为1t的水提升了2m，人力匀速手摇驱动水车做的额外功为，下列相关说法错误的是（　　） A．水从低处提升到高处时，水的重力势能增加 B．10min内人力驱动水车做总功的功率为50W C．10min内龙骨水车取水灌溉的机械效率为 D．如果齿轮与轴之间的摩擦变大，会导致机械效率降低 【答案】C 【详解】A．水从低处提升到高处时，高度增加，质量不变，重力势能增大，故A正确，不符合题意； B．有用功W有=Gh=mgh=1000kg×10N/kg×2m=20000J总功W总=W有+W额=20000J+10000J=30000J 功率 故B正确，不符合题意； C．机械效率 故C错误，符合题意； D．如果齿轮与轴之间的摩擦变大，额外功会增加，机械效率会降低，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．小颖为了提升重为100N、底面积为50cm2的箱子，利用重为40N的动滑轮，设计了如图的滑轮组装置。她施加拉力使箱子在5s内匀速上升了0.5m，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．拉力的功率为10W B．物体上升时滑轮组的机械效率为68% C．增大提升重物的高度，可以提高该滑轮组的机械效率 D．拉力为60N时物体未拉动，物体对地面的压强为4000Pa 【答案】D 【详解】A．由图可知，，不计绳重和摩擦，自由端绳子的拉力 绳子自由端移动的距离为，箱子移动的距离为，则绳子自由端移动的距离 拉力做的总功拉力的功率 故A错误； B．滑轮组对箱子做的有用功滑轮组的机械效率 故B错误； C．滑轮组的机械效率，可知机械效率与提升重物的高度无关，故C错误； D．当绳子自由端拉力为60N时，滑轮组对物体的拉力 物体对地面的压力则物体对地面的压强 故D正确。 故选D。 5．小明要把一个质量为120kg的重物搬到高度为1m的车上，为了省力采用5m的木板搭了一个斜面如图所示。用400N的推力用时10s将重物匀速推到车上，在使用斜面的过程中（g取10N/kg），下列说法正确的是（    ） A．重物在斜面上受到的摩擦力为400N B．小明对重物做了2000J的功 C．小明对重物做功的功率为120W D．此简易斜面装置的机械效率为80％ 【答案】B 【详解】B．小明对重物做的功即总功 故B正确； A．小明对重物做的有用功则小明对重物做的额外功由可得，重物在斜面上受到的摩擦力为 故A错误； C．小明对重物做功的功率 故C错误； D．此简易斜面装置的机械效率 故D错误。 故选B。 6．如图所示，小朋友借助滑轮轻轻一拉就能把“骨头”提高来引诱可爱的小狗，当他用拉力F将重为G的骨头匀速提升h高的过程中，下列说法正确的是（　　） A．利用图中的滑轮是为了省力 B．利用图中的滑轮是为了省功 C．骨头匀速提升过程中，将动能转化为重力势能 D．该滑轮的机械效率为 【答案】D 【详解】AB．图中的滑轮是定滑轮，定滑轮只改变力的方向，不能省力，也不能省功，故AB错误； C．骨头匀速提升过程中，动能不变，重力势能变大是因为外力对物体做了功，所以动能没有转化为重力势能，故C错误； D．图中的滑轮是定滑轮，定滑轮只改变力的方向，不能省力，且自由端下降的高度等于骨头上升的高度，该滑轮的机械效率为 故D正确。 故选D。 7．“城市更新”行动中，很多老旧小区加装了电梯，提升群众生活品质。如图是某电梯的工作原理图，为滑轮，为电动机对滑轮组施加的拉力。某次电梯内将的人匀速提升，电动机输出功率为。则下列说法正确的是（　　） A．拉力的速度为 B．电动机1s内所做的功为 C．拉力的大小为 D．此次电梯的机械效率为 【答案】C 【详解】A．由滑轮组结构可知，承担重物的绳子段数n=2。当重物上升1m时，绳子自由端移动距离为2m，因此拉力F的速度为2m/s，故A错误； B．电动机1s内所做的功W=Pt=1960W×1s=1960J 题目中功率单位W是功率单位，不是功的单位，故B错误； C．根据功率P=Fv，可得 故C正确； D．有用功W有=mgh=60kg×9.8N/kg×1m=588J总功W总=Pt=1960J机械效率 故D错误。 故选C。 8．用图甲所示的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．反映绳子自由端运动的图线是B B．动滑轮重为50N C．3s内对物体做的有用功为360J D．该滑轮组的效率为83.3% 【答案】D 【详解】A．如图所示，一共有三段绳子分担动滑轮重，故绳子端移动的距离是物体移动距离的3倍，故在相同的时间内，绳子端移动的距离大于物体移动的距离，反映绳子自由端移动的图线是A，故A错误； B．动滑轮重为，故B错误； C．从图乙可知，3s内对物体移动的距离为1.5m，3s内对物体做的有用功为，故C错误； D．该滑轮组的效率为 故D正确。 故选D。 9．小艾用图所示的牵引装置来锻炼大腿前侧肌肉，他使质量为3kg的重物在2s内匀速上升0.3m，若脚踝给绳子的拉力大小始终为32N，则下列相关说法中错误的是（　　） A．若想要锻炼效果更好，可以增大重物的质量 B．小腿越贴近地垫，大腿肌肉对小腿的力越大 C．克服重物重力做功的功率为4.5W D．墙上定滑轮的机械效率为93.75% 【答案】B 【详解】A．由图可知，这是一个定滑轮，不省力，若想要锻炼效果更好，可以增大重物的质量，此时脚踝需要施加更大的力，起到更好的锻炼效果，故A正确，不符合题意； B．定滑轮不省力，但可以改变力的方向，当小腿越贴近地垫，脚踝对绳子的拉力大小不变，即绳子对脚踝的拉力大小也不变，阻力大小不变，将小腿看成一个杠杆，膝盖处为支点，小腿越贴近地垫，阻力臂越小，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，大腿肌肉对小腿的力变小，故B错误，符合题意； C．克服重力做的功为克服重物重力做功的功率为故C正确，不符合题意； D．人做的总功为墙上定滑轮的机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选B。 10．轮辘轳是中国古代四大发明之一，其设计合理且结构稳定，历经千年仍被用于缺水地区的农田灌溉。如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。辘轳汲水时（　　） A．即可省力又可省距离 B．对水和桶所做的功是有用功 C．增大提水速度不能提高机械效率 D．通过改良可将机械效率提高到100% 【答案】C 【详解】A．使用机械时，可以省力但不能省功，即省力会费距离，故A不符合题意； B．借助辘轳的目的是为了打水，因此对水做的功属于有用功，对桶做的功属于额外功，故B不符合题意； C．根据效率的公式可知，机械效率与提升的速度无关，故C符合题意； D．使用任何一种机械避免不了会做额外功，导致机械的效率不会达到100%，故D不符合题意。 故选C。 二、多选题 11．物理兴趣小组用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降，使人匀速升高，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。此过程（    ） A．有用功为 B．做的功等于做的功 C．做的功大于做的功 D．滑轮组的机械效率为 【答案】CD 【详解】A．由“一瓶水提升一个人”知，绳b对人拉力F2做的功是有用功，所以有用功W有=F2h人=480N×0.5m=240J 故A不符合题意； BC．水瓶对绳a的拉力F1做的功是总功，总功为W总=F1h瓶=30N×10m=300J 所以F1做的功大于F2做的功，故B不符合题意，C符合题意； D．滑轮组的机械效率为 故D符合题意。 故选CD。 12．小明在学习完滑轮组后，用如图甲所示的装置将质量为的物体匀速提起，用时，小明对绳子施加的拉力为，物体和绳子自由端运动的情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（取）（　　） A．绳子自由端移动的距离为 B．拉力做功的功率为 C．拉力做的有用功为 D．该滑轮组的机械效率为 【答案】CD 【详解】A．因为绳子自由端移动的距离比重物上升的距离大，所以由图乙可知物体上升的距离为0.03m，绳子自由端移动的距离为0.09m，故A错误； B．由功的公式可得拉力做功W总=Fs=20N×0.09m=1.8J 由功率公式可得拉力做功的功率 故B错误； C．物体重力G=mg=4.8kg×10N/kg=48N 拉力做的有用功为克服物体重力做功，即W有=Gh=48N×0.03m=1.44J 故C正确； D．由效率公式可得该滑轮组的机械效率 故D正确。 故选CD。 13．如图所示，小明用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升两个质量相同的物体，绳端在相同时间内移动的距离相等。在提升过程中，若绳端拉力，下列说法错误的是（   ） A．物体的速度之比 B．有用功之比 C．总功之比 D．机械效率之比 【答案】AD 【详解】A．图示甲是定滑轮，乙是动滑轮，绳端在相同时间内移动的距离相等，则甲中物体移动的距离 乙中物体移动的距离 据知，物体的速度之比 故A错误，符合题意； B．两个滑轮所提升的物体质量相同，则两个物体的重力相等，据可得 故B正确，不符合题意； C．总功之比 故C正确，不符合题意； D．机械效率之比 故D错误，符合题意。 故选AD。 三、填空题 14．如图所示，两个重物之比，甲滑轮组中动滑轮重力，乙滑轮组中动滑轮重力，不计摩擦、绳重。则甲、乙两个滑轮组的效率之比 ，绳上的拉力之比 。 【答案】 8∶7 7∶4 【详解】[1]根据题意，不计摩擦、绳重，对甲来说，有用功即提升重物做的功，额外功即提升动滑轮做的功，已知 甲的机械效率 对乙来说，有用功即提升重物做的功，额外功即提升动滑轮做的功，已知 乙的机械效率 则 [2]由题意可知，为方便计算可假设，，由，，则， 甲滑轮组有3段绳子，则 乙滑轮组有4段绳子，则 绳子上的拉力之比 15．甲、乙两个电动机用相同时间，分别把相同的物体匀速提升2m，甲电动机做的有用功和额外功如图所示，则物体重 N；若乙电动机做的总功为3750J，则乙电动机做的额外功为 J；甲电动机的效率 乙电动机的效率。（填“小于”“等于”或“大于”） 【答案】 1500 750 小于 【详解】[1]由图知甲有用功为 根据，，则物体重 [2]因为甲乙提升同一物体，有用功相同 故乙额外功为 [3]乙效率为 所以。 16．如图所示，工人师傅用一个滑轮将重45kg的重物从地面吊到4m高的阳台上。这种滑轮的作用是 （选填“改变拉力的方向”“省力”或“省功”）；不计绳重和摩擦，若滑轮重50N，则工人至少要用 N的拉力才能匀速拉起重物，该滑轮的机械效率是 ；若用该滑轮提升400N的重物，滑轮的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（g取10N/kg） 【答案】 省力 250 90% 变小 【详解】[1]由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，由图可知，滑轮的轴随物体一起移动，该滑轮为动滑轮，由动滑轮的特点可知，该滑轮不能改变拉力的方向，但可以省力。 [2]重物的重力 不计绳重和摩擦，动滑轮省力但费距离，拉力 [3]有用功总功 机械效率 [4]用该滑轮提升更轻的重物，在额外功不变（动滑轮重不变，不计绳重和摩擦，额外功主要是克服动滑轮重力做功）的情况下，有用功减小，由可知，机械效率将变小。 17．如图是《墨经·经下》里记载的斜面引重车，系紧在后轮轴上的绳索，绕过斜板顶端的滑轮与斜板上的重物相连，人向前推车即可将重物拉到高处，斜板顶端的滑轮的作用是 。已知该引重车的斜板长2m、高0.8m，将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴施加在绳子上的力恒为1000N（不计绳重、滑轮与轮轴间的摩擦），则此木箱与斜面之间的摩擦力为 N，该斜板的机械效率为 。 【答案】 改变力的方向 200 80% 【详解】[1]斜板顶端的滑轮是定滑轮，它的作用是改变力的方向。 [2]木箱从斜板底端匀速拉到顶端过程中，做的有用功 此过程中做的总功 因为不计绳重、滑轮与轮轴间的摩擦，所以克服木箱与斜面之间的摩擦力做的功是额外功，大小为 木箱与斜面之间的摩擦力 [3]斜板的机械效率 18．如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别用F1、F2将同一重物匀速提升，并在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则甲、乙的拉力的功率之比是P1：P2= ，甲、乙的机械效率之比η1：η2= 。 【答案】 1：1 1：1 【详解】[1]不计绳重及摩擦，拉力，由图知，n甲=2，n乙=3，所以绳端的拉力分别为所以甲、乙拉力之比 将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度v相同，所以甲、乙绳的自由端速度分别为所以，甲、乙绳的自由端速度之比 由可得甲、乙拉力的功率之比 [2]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，则拉力做的总功相同，由可知，两滑轮组的机械效率相同，即甲、乙的机械效率之比。 19．王奶奶家住在三楼，每层楼高，她在网上买了一个的西瓜。体重的快送员小明用了10秒就把西瓜从楼下送到了她家中。在这个过程中，快送员小明一共做了 J的功，他做功的机械效率为 ，如果小明的体重更大些，那么他的机械效率就会 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 3000 20% 减小 【详解】[1]一层楼高为3m，从一楼到三楼爬升高度为h=2×3m=6m克服西瓜重力做的功为有用功，大小为W有=G瓜h=100N×6m=600J克服自身重力做的功为额外功，大小为W额=G人h=400N×6m=2400J 小明做总功为W总=W有+W额=600J+2400J=3000J[2]他做功的机械效率为 [3]若小明的体重更大些，额外功增加，总功增大，而有用功不变，因此机械效率会减小。 20．如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速吊起重为的物体，物体上升，用时，滑轮组的机械效率是，则所做有用功为 J，总功为 J，拉力的功率为 W。 【答案】 15000 25000 1000 【详解】[1]所做有用功为W有=Gh=3000N×5m=15000J [2]由可知，总功为 [3]拉力的功率为 21．如图，辘轭是一种汲水工具，通过转动摇把使绳子在轴筒上叠绕，将水桶提起。将桶中的水尽量装满一些， 提高该装置的机械效率；若以更快的速度提升水桶， 提高该装置的机械效率。（以上均填“能”或“不能”） 【答案】 能 不能 【详解】[1]使用该机械是为了提水，因此对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，将桶中的水尽量装满一些，可以增大所做的有用功，而桶的重力不变，额外功不变，故将桶中的水尽量装满一些能提高机械效率。 [2]以更快的速度提升水桶，有用功和额外功的大小都不变化，机械效率不变，故以更快的速度提升水桶不能提高该装置的机械效率。 22．如图甲所示是《天工开物》记载的水碓（duì）（西汉末年出现的机械），水流冲击水轮转动，推动处，从而把处碓头的石杵举起、落下，不断舂米。如图乙，水碓可视为 （选填“省力”或“费力”）杠杆。某水力发电厂将12.5t的水从高处落下冲击水轮，水轮获得的能量为，那么水冲击水轮的效率是 。（取） 【答案】 费力 86 【详解】[1]由图乙可知，支点为O，动力作用在A处，阻力作用在B处，动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆。 [2]水的重力 水从80m高处落下，重力做功 水轮获得的能量，根据效率公式 23．如图所示，某工人用大小恒为100N、竖直向上的力，利用装置A将重150 N的铁桶在10s内竖直向上匀速拉起4m。A装置是 滑轮， （选填“能”或“不能”）改变用力的方向，该过程中工人所做有用功为 J，该装置的机械效率为 。 【答案】 动 不能 600 75% 【详解】[1] [2]装置A随着铁桶一起移动，属于动滑轮。动滑轮的特点是能省力，但不能改变力的方向。 [3]有用功是克服物体重力所做的功，W有用=Gh=150N×4m=600J [4]绳子自由段移动距离是物体移动距离的2倍，故拉力做的总功W总=Fs=100N×2×4m=800J 机械效率 24．如图所示为一根均匀的细木棒OC，，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%。这里的木棒是一种简单机械，称为 ，提升该物体做的有用功是 J。（不计摩擦） 【答案】 杠杆 36 【详解】[1]根据图示可知，木棒可以绕O点转动，故该木棒可以看作是杠杆。 [2]提升物体过程中，对物体做的功为有用功，大小为W=Gh=180N×0.2m=36J 25．如图所示，工人用60N的拉力，将重100N的小桶在5秒内匀速提升了3m。工人利用滑轮做的有用功为 J，工人做功的功率为 W，使用动滑轮的机械效率为 。（结果在百分号前保留一位小数） 【答案】 300 72 83.3% 【详解】[1]对小桶做功即为有用功为 [2]动滑轮绳子的有效股数为2，则绳端移动的距离为拉力做的功为工人做功的效率为 [3]动滑轮的机械效率为 四、计算题 26．如图所示，质量为70kg的工人师傅用滑轮组把重为1200N的物体20s内匀速拉到10m高的楼房顶部，在拉动过程中绳端所加的拉力为600N，已知动滑轮重300N，不计绳重（g取10N/kg）。求： (1)工人拉力做功的功率； (2)滑轮组的机械效率；（百分号前保留1位小数） (3)克服摩擦所做的功； (4)若工人师傅的两只鞋底的面积为500cm2，工人师傅对地面的压强。 【答案】(1)900W(2)66.7%(3)3000J(4)2.6×104Pa 【详解】（1）由图知，滑轮组绳子段数，物体提升高度，则绳子自由端移动距离 拉力做的总功 拉力做功的功率 （2）有用功机械效率 （3）额外功克服动滑轮重力的功 不计绳重，额外功等于克服动滑轮重力的功与克服摩擦的功之和，因此克服摩擦的功 （4）工人的重力工人拉绳子的力为，由于力的作用是相互的，绳子对工人的拉力也为（方向向下）。因此，工人对地面的压力 鞋底总面积 则对地面的压强 27．一名工人用如图所示的动滑轮把重400N的货物匀速提升2m，所用的拉力250N。求： (1)在这一过程中，人做的总功； (2)在这一过程中，人做的有用功； (3)该动滑轮的机械效率。 【答案】(1)(2)(3) 【详解】（1）如图所示的动滑轮上绳子股数人做的总功 （2）人做的有用功 （3）动滑轮的机械效率 28．如图所示，在工地上，建筑工人用如图所示的滑轮组将质量为60kg的砖块匀速提升2m，所用的时间为10s，所用的拉力是400N，g取10N/kg。求： (1)该批砖块的重力是多大？ (2)该工人利用滑轮组对砖块做了多少功？ (3)工人做的功是多少？ (4)工人做功的功率是多少？ (5)此滑轮组的机械效率为多少？ 【答案】(1)600N(2)1200J(3)1600J(4)160W(5)75% 【详解】（1）该批砖块的重力是 （2）该工人利用滑轮组对砖块做的功为有用功，则 （3）由图滑轮组可知，有段绳子提升动滑轮，则拉力移动的距离 工人做的功是总功，则 （4）工人做功的功率是 （5）此滑轮组的机械效率为 【链接中考】 1．（2025·四川·中考真题）如图所示，用的拉力，在20s内将重为400N的物体匀速提升了4m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体上升的速度为 B．滑轮的机械效率为62.5% C．滑轮的机械效率为80% D．滑轮的机械效率为83.3% 【答案】C 【详解】物体上升的速度 由图可知，动滑轮上绳子股数n=2，不计绳重和摩擦，滑轮的机械效率 由以上解析可知滑轮的机械效率为80%，故C正确，ABD错误。 故选C。 2．（2025·四川广元·中考真题）用如图所示的滑轮组将重450N的物体M沿水平地面匀速拉动1m，绳子末端拉力F大小为40N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍。则下列说法错误的是（   ） A．物体所受摩擦力方向水平向左 B．绳子末端移动的距离为3m C．该滑轮组的机械效率为70% D．在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率 【答案】C 【详解】A．物体M沿水平地面匀速向右拉动，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，因此滑动摩擦力方向水平向左，故A正确，不符合题意； B．从图中可以看出，滑轮组有3段绳子承担拉力，因此绳子末端移动的距离为物体移动距离的3倍，物体M沿水平地面匀速拉动1m，则绳子末端移动的距离为3m，故B正确，不符合题意； C．物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍，即f=0.2G=0.2×450N=90N 有用功 W有用=f×sM=90N×1m=90J 总功 W总=F×s绳=40N×3m=120J 该滑轮组的机械效率，故C错误，符合题意； D．加润滑油可以减少摩擦，从而减小克服摩擦做得额外功，提高机械效率，故D正确，不符合题意。 故选C 。 3．（2025·四川眉山·中考真题）一台起重机将重2000N的货物在10s内匀速提高5m，如果额外功是10000J，则下列说法错误的是（　　） A．起重机做的总功是20000J B．起重机的功率是 C．起重机的机械效率为50% D．增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率 【答案】B 【详解】A．有用功W有=Gh=2000N×5m=10000J 总功W总=W有+W额=10000J+10000J=20000J 故A正确，不符合题意； B．起重机的功率 故B错误，符合题意； C．起重机的机械效率 故C正确，不符合题意； D．增大货物的质量，可以增大有用功，额外功不变，由 可知起重机的机械效率增大，故D正确，不符合题意。 故选B。 4．（2025·黑龙江绥化·中考真题）如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9kg的物体竖直向上匀速提升1m，用时4s，所做额外功为10J。下列选项中正确的是（   ） A．动滑轮重为10N B．拉力F做功的功率为22.5W C．动滑轮的机械效率为90% D．绳子自由端上升的速度为0.5m/s 【答案】CD 【详解】A．竖直使用动滑轮，额外功的来源主要是克服动滑轮重、克服绳与滑轮间的摩擦、克服绳重等做的功，题中未说明不计摩擦，不能仅由额外功10J和，得动滑轮重，由于缺少条件，故动滑轮重无法计算，故A错误； B．物体重力动滑轮做的有用功 拉力F做的总功拉力F做功的功率 故B错误； C．动滑轮的机械效率 故C正确； D．由图知，动滑轮承重绳子段数，物体上升1m，则绳子自由端移动距离 绳子自由端上升的速度 故D正确。 故选CD。 5．（2025·辽宁·中考真题）如图，某同学用一个定滑轮将质量10kg的重物匀速向上提起9m，其所做的总功为1000J。g取10N/kg。求该过程中： (1)重物受到的重力G的大小； (2)重物受到的拉力F的大小； (3)有用功； (4)定滑轮的机械效率。 【答案】(1)(2)(3)(4) 【详解】（1）重物受到的重力大小为 （2）由题可知重物匀速向上运动，则根据二力平衡条件可得重物受到的拉力：F=G=100N （3）有用功大小为 （4）定滑轮的机械效率为 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$