11.5 机械效率（专题训练）【九大题型】-2025-2026学年九年级物理上册同步知识解读与专题训练（苏科版）

11.5 机械效率（专题训练）【九大题型】 【考点1 有用功和额外功】 1 【考点2 机械效率的定义】 3 【考点3 机械效率的大小比较】 4 【考点4 机械效率的简单计算】 5 【考点5 影响机械效率大小的因素】 8 【考点6 测量滑轮组的机械效率】 10 【考点7 测量斜面和杠杆的机械效率】 12 【考点8 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 14 【考点9 斜面模型及相关计算】 17 【考点1 有用功和额外功】 1．卢沟桥不仅是北京现存最古老的石造联拱桥，也是中华民族命运转折的见证之桥。如图为卢沟桥内的一幅壁雕，展示了古人修桥的智慧与匠心。可以看到，两名工匠正在使用滑轮将一块巨石抬起，下列对该滑轮说法正确的是（　　） A．该滑轮是一个动滑轮 B．使用此滑轮可以省力 C．使用此滑轮可以改变力的方向 D．使用此滑轮可以省功 2．甲、乙两机械做功情况的部分数据如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲的机械效率等于乙的机械效率 B．甲机械的总功为 C．乙机械的额外功为 D．甲机械做的有用功大于乙机械做的有用功 3．“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　） A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功 C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功 4．电梯将乘客从低楼层运送到高楼层的过程中，对乘客做的功是 功，克服电梯自身重力做的功是 功。 5．使用两种不同机械完成相同的任务时，数据如下图所示。 则甲的机械效率 乙的机械效率（选填“大于”“等于”或“小于”），甲机械做的总功是 J； 乙机械做的总功是 J。 6．当你用桶从井中提水时，你对桶做的功是 ；如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是 ，对水做的功是 （均选填“总功”、“额外功”或“有用功”）。 7．如图所示，工人用动滑轮将质量为30kg的物体匀速吊起2m，所用的拉力为200N，g取10N/kg.求： (1)物体所受的重力；在图中画出物体所受重力的示意图； (2)工人做的有用功； (3)动滑轮的机械效率。 8．如图所示，将重的物体匀速提升。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%，而实际工作时机械效率只有75%。则实际工作时： (1)该滑轮组的有用功是多少J？ (2)该滑轮组的总功是多少J？ (3)绳端的实际拉力为多少N？ (4)克服摩擦和绳重所做的额外功是多少J。 【考点2 机械效率的定义】 9．下列关于功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．做功越多的机械，功率越大 B．所做有用功越多的机械，机械效率越高 C．做功越快的机械，功率不一定大 D．额外功一定时，增加有用功可以提高机械效率 10．小红学习了“简单机械”后，在她的笔记中总结了几条“规律”，其中存在错误的是（　　） A．使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向 B．物体做功越快，功率不一定越大 C．使用任何机械都一定不能省功 D．机械效率大的机械，功率不一定高 11．生产工具的发展促进社会的进步，简单机械是我们生活中最常见的工具，下列关于简单机械的说法正确的是（   ） A．通过改进可以制造出既省力又省距离的杠杆 B．随着科技的进步，机械的效率可以达到100% C．使用滑轮组提升物体既可以省力又可以省功 D．使用轻质材料制作滑轮、减小绳子与滑轮间的摩擦都可以提高滑轮组的机械效率 12．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”）。 13．物理学中，将 跟 的比值叫做机械效率，用字母 表示，则有 ，机械效率通常用 表示。因为不可避免的要做额外功，所以机械效率总是 。 【考点3 机械效率的大小比较】 14．用两个完全相同的滑轮构成如图甲、乙所示的两个滑轮组，分别将同一重物G提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳端拉力： B．绳端拉力做的功： C．两个滑轮组的机械效率： D．绳端拉力移动的距离： 15．如图所示，自重相等的甲、乙、丙三种简单机械中，被提升物体的重力大小相等，忽略绳重与摩擦，以下说法正确的是（　　） A．甲的机械效率可达100% B．乙机械能省一半的力 C．丙机械的机械效率比乙的效率高 D．若增大G，丙的机械效率会提高 16．如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m、0.3m，对应的机械效率分别为、、。则（    ） A．ηA<ηB<ηC B．ηA>ηB>ηC C．ηA<ηC<ηB D．ηC<ηA<ηB 17．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N；钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 （计算结果精确到0.1%）；将三个相同的钩码仍悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2 （选填“＜”“＝”或“＞”）η1。 18．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） 【考点4 机械效率的简单计算】 19．建筑工人通过如图所示的装置将一桶重为450N的涂料从地面提起，桶在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90% C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变 20．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% 21．如图所示，斜面长、高，固定在水平地面上，小丽用平行于斜面向上的拉力，在内把重的物体沿斜面向上匀速拉动了，在此过程中（　　） A．使用斜面不仅省力，而且省功 B．斜面的机械效率是 C．斜面对物体的摩擦力为 D．该同学对物体做功的功率是 22．如图。1所示，小明分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M（绳长不变），做功情况如图2所示，则（   ） A．甲的总功大于乙 B．甲的机械效率等于乙 C．甲的机械效率高于乙 D．甲提升M的高度小于乙 23．小明利用动滑轮，将重1.5N的钩码匀速提升0.1m，所用的拉力为1N。此过程中，有用功为 J，动滑轮的机械效率为 。对于实际的机械，机械效率总 100%。 24．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 。 25．如图所示，用力F1直接将物体A匀速提升h，F1做功为300J；若借助长1.5m的斜面用力F2把A匀速提升相同的高度，斜面的机械效率是40%，则借助斜面做的总功为 J，F2的大小为 N。 26．盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力F是4.2×107N，在25s内向前推进0.05m，盾构机推进的总功率是2.8×105W。安装的某个管片有效承压面积是5m2，管片承受的压强是2×108Pa。求： (1)该管片承受的压力F压； (2)推进力做的功； (3)盾构机推进的机械效率。 27．小明是学校的升旗手，升国旗时，在奏响国歌的内，小明用恒为的拉力将升旗绳往下拉动了，在定滑轮作用下升旗绳另一端的国旗同时匀速上升了相同距离。该国旗质量为，g取，求： (1)小明做的功； (2)小明做功的功率； (3)该过程中的机械效率。 28．如图所示，某学校升旗时的情景，旗手利用固定在旗杆顶部的定滑轮通过下拉绳索匀速竖直向上提升重为20N的国旗（不包括固定国旗的钢棍和绳索），所用的竖直拉力为40N，国旗上升的高度为20m，用时20s。求： (1)旗手所做的有用功W有； (2)旗手所用拉力做功的功率P； (3)定滑轮的机械效率η。 【考点5 影响机械效率大小的因素】 29．如图是东坡井口木制辘轳结构及侧面图。人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轮轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下分析正确的（    ） A．辘轳是定滑轮的应用，可改变力的方向 B．辘轳是动滑轮的应用，可省力 C．辘轳属于轮轴结构，轮半径越大越省力 D．提高机械效率的关键是增大提水桶上升的速度 30．如图甲所示是我国古人用桔槔从井中汲水的情景，桔槔的杠杆模型图如图乙所示。杠杆（重力忽略不计）的支点O距A点，距B点。在杠杆B点悬挂重力为200N的石头，A点悬挂空水桶，当杠杆在水平位置平衡时，人在A点所用向下的拉力为260N（忽略绳重和摩擦）。下列说法正确的是（     ） A．桔槔在提水的过程相当于一个费力杠杆 B．利用桔槔汲水可以省功 C．提水时为了增加每次的提水量，可将配重适当靠近支点 D．空桶的重力为40N 31．港珠澳大桥的成功建成离不开我国自行制造的世界上最大的吊装船“振华30”，如图是“振华30”正在吊装重达6000t沉管隧道最后的一段，吊装中使用了非常复杂的滑轮组，下列有关说法正确的是（　　） A．使用滑轮组是为了省力 B．滑轮组中动滑轮的作用是改变力的方向 C．图中钢丝绳股数很多，是为了提高滑轮组的机械效率 D．该滑轮组的机械效率可能大于 32．用如图所示的滑轮组，将质量为36kg的重物5s内匀速提升1m，作用在绳端上的拉力为200N。不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为 。若增大物体重力，该滑轮的机械效率将 。（选填“增大”“减小”或“不变”） 33．旗杆顶端有一个定滑轮，可以改变力的方向。某个周一早晨升旗仪式上，升旗手向下用10N的拉力拉动绳端，使五星红旗匀速上升10m到达顶端。这个过程的机械效率为98%，国旗的重力为 N。因为风吹雨淋，定滑轮出现了锈蚀，升旗时的机械效率跟定滑轮未生锈时相比变 。 34．如图所示，工作人员正在用电动滑轮吊起神舟飞船。现使重的飞船部件在10s内匀速提升2m，则电动滑轮做的有用功为 J，电动滑轮的机械效率为80%，电动滑轮的功率为 W，用该电动滑轮提升1t的物体时，机械效率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）80%（g取10N/kg）。 【考点6 测量滑轮组的机械效率】 35．小华同学测滑轮组的机械效率时所用的实验装置如图所示： 实验次数 物重G/N 物体上升高度h/cm 拉力F/N 绳自由端上升距离s/cm 机械效率η 1 2 10 1.1 30 2 4 10 2.0 30 (1)根据表中实验数据画出滑轮组绕法； (2)第二次实验中滑轮组的机械效率为 %（保留一位小数）； (3)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计并进行读数，若在弹簧测力计静止时读数，则测得的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (4)若将此滑轮组换一种绕绳方法，物重不变，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (5)实验中，要想提高由图中两个滑轮所组装成的滑轮组机械效率，你可采用的方法是： 。（写出一种即可） 36．在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，一位同学设计了如图所示的三个滑轮组，动滑轮重为G动，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计拉力为F，测力计移动距离为s，机械效率为η，依次做1、2、3组实验，并将所测数据填入如下数据记录表中。 序号 G动/N G/N h/m F/N s/m η 1 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 1 4 0.1 1.67 0.3 3 1 4 0.1 2.5 0.2 80% (1)实验2的机械效率为 %。（百分号前保留至整数位。） (2)由第1次和第2次实验数据可知，用滑轮组提升物体，当滑轮组和提起物体重力一定时，滑轮组的机械效率 与有关。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中， 中的方法是与本实验同理的。 A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量 C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑 (3)由第2次和第3次实验数据可知，用滑轮组提升物体，当滑轮与被提升的物体重力一定时，滑轮组的机械效率可能与滑轮组绕绳方式 （选填“有关”或“无关”）。 39．图甲是小刚测量滑轮组机械效率的示意图。实验时，他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将总重为6N的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。则： (1)滑轮组机械效率是 %； (2)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 40．用如图甲所示的装置“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”： (1)实验时，应 拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升。若弹簧测力计向下拉动，则钩码上升 。 (2)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得多组数据并绘制出如图乙所示的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时， 越重，滑轮组的机械效率越 （选填“大”或“小”）。 (3)分析图乙中的点可知，被提升物体所受的重力为 ，此时弹簧测力计的示数为 （不计绳重和摩擦）。 【考点7 测量斜面和杠杆的机械效率】 41．在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图所示，甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；乙是“测定斜面的机械效率”。（忽略空气阻力） (1)在甲图实验探究中，“让小车从斜面的同一高度自由下滑”的操作步骤，这样操作的目的都是为了使小车 。 (2)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在平板玻璃上滑行的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。 (3)小明通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到最高点时，如果自己受到的力全部消失，他将会处于怎样的运动状态呢？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是 。（选填序号） ①保持静止状态        ②继续来回摆动        ③做匀速直线运动 (4)如下表所示是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，表中①处的数据为 ，（百分号前保留整数）分析表中数据，写出实验结论：其它条件相同时， 。 斜面倾斜程度 木块所受重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功/J 总功/J 机械效率η 较缓 5 0.2 2.1 1 1 2.1 48% 较陡 5 0.5 3.6 1 2.5 3.6 69% 最陡 5 0.7 4.3 1 3.5 4.3 ① (5)请计算出当斜面较陡时，木块受到的摩擦力大小为 N。 42．生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用： (1)在“探究杠杆平衡条件”实验中，小集先把杠杆水平调节平衡后，如图甲所示，杠杆左边A点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边点挂 个钩码。（实验中所用钩码均相同） (2)小集用图乙的实验装置探究滑轮组机械效率，实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表： 实验次数 钩码的重力 钩码提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 2 0.1 0.9 0.3 2 4 0.1 1.6 0.3 83.3% 3 6 0.1 2.2 0.3 90.9% ①第1次实验中，滑轮组的机械效率为 （精确到0.1%）； ②分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)小集用图丙的实验装置探究斜面的机械效率，某次实验测得物重、斜面长、高、拉力，则物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为 。 43．如图是“测量杠杆的机械效率”实验装置。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 (1)杠杆机械效率的表达式为η＝ ；（用已知或测量的物理量符号表示） (2)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 %（精确到0.1%）； (3)一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到上表数据：根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答： ，请简要说明至少一条理由： 。 【考点8 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 44．用一个动滑轮将重为80N的物体匀速提升2m，所用的拉力为50N则该动滑轮的机械效率为（　　） A．80% B．60% C．70% D．90% 45．如图甲所示，虚线框内是一个滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27kg的物体，在绳子自由端施加沿竖直方向的拉力为100N，物体和绳子自由端运动的路程随时间变化的规律如图乙所示，不计绳重与摩擦，g取10N/kg。则下列说法正确的是（　　） A．物体上升的速度为0.75m/s B．滑轮组中动滑轮重10N C．该滑轮组的机械效率为90% D．拉力的功率为25W 46．重力为500N的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像如图乙所示，定滑轮总重250N，摩擦及绳重忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A．动滑轮重力200N B．提升300N重物时，天花板对滑轮组的拉力是1000N C．提升300N重物时，人对地面的压力是200N D．该滑轮组最大的机械效率是80% 47．如图所示，小郭用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组，在相同时间内分别用不同拉力将同物体匀速提高了相同的高度，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　） A．使用该装置不但能省力，还能省功 B．甲和乙拉力的功率P甲>P乙 C．若增加提升物体的高度，则甲和乙的机械效率将变大 D．甲和乙机械效率η甲=η乙 48．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中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为，g取。在的过程中，绳子自由端移动的速度为 ，拉力F的功率为 W，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。（结果保留一位小数） 49．如图所示是某建筑工地塔吊吊起货物的情景，在拉力F的作用下，重为的重物被竖直向上匀速吊起，已知滑轮组的机械效率为，重物在8s内上升了10m，不计绳重与摩擦，则绳子自由端的拉力大小为 N。 50．如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的阻力为 N。 51．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。不计绳重和绳子与滑轮之间的摩擦力， g取10 N/kg，求： (1)物体的质量； (2)起重机通过滑轮组做的有用功； (3)滑轮组的机械效率； 52．如图，是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，悬线通过一个定滑轮连接到人手中的摇柄装置。已知悬线能承受的最大拉力为 20N。晾衣杆长度OA=1m，衣物悬挂点C距O点的距离OC=0.5m，衣物质量为2kg。滑轮组额外功来源为摇柄装置的机械摩擦，该摩擦使得系统机械效率为80%。（g取10N/kg） (1)初始平衡时，求悬线拉力F1的大小 (2)若将衣物悬挂点移至A点，求为保证悬线不断裂，衣物的最大质量： (3)人用时10秒将衣物匀速提升0.5米，求人做功的功率。 53．重300N的货物静止在仓库水平地面上，与地面的接触面积为。工人用如图所示的滑轮组，将该货物匀速提升到3m高的货架上，工人对绳子竖直向下的拉力为200N。求： (1)货物静止在水平地面上时，对地面的压强； (2)滑轮组的机械效率。 【考点9 斜面模型及相关计算】 54．如图所示，工人师傅在5s时间内，利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．拉力的功率为300W 55．如图所示，工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物重600N，沿斜面所用的推力为400N，则下列说法错误的是（　　） A．利用斜面搬运货物可以省力，但不能省功 B．货物与斜面间摩擦力为100N C．此斜面的机械效率为70% D．若只换用更粗糙的长木板搭成斜面，其机械效率将减小 56．如图所示为《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车，可将重物拉举到所需高度。系在后轮轴上的绳索，绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物连接。若用该引重车将重为2000N的木箱从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长2m，高0.8m，后轮轴施加在绳子上的力为1000N，不计绳重、滑轮与绳间的摩擦。下列说法正确的是（    ） A．该装置是一种费力机械 B．斜面的机械效率为80% C．木箱与斜面之间的摩擦力为1000N D．若木箱从斜面顶端下滑，将会驱动引重车向右运动 57．如图所示，固定的斜面长，高，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，其摩擦力为 N，斜面的机械效率为 %。 58．如图甲所示，用平行斜面向上的拉力F，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，力做功占比及斜面摩擦力做功如图乙所示；则斜面的机械效率为 ；有用功为 J。 59．如图所示，旋转楼梯的核心力学结构可简化为简单机械中的螺旋斜面，使用此类机械上楼可以省 （选填“距离”“力”或“功”）。梯面采用颗粒化防滑设计，使它与鞋底的接触面更粗糙，从而 摩擦力（选填“增大”或“减小”）。 60．如图所示，工人师傅要将重为1000N的木箱拉到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，用时20s，求： (1)工人拉动木箱的速度； (2)工人做功的功率； (3)斜面的摩擦力； (4)该斜面的机械效率。 61．骑自行车旅行是一种休闲时尚、低碳环保的旅游方式。五一假期，小强和爸爸通过骑行的方式来陶冶身心、欣赏美景。他们先在水平路面骑行，然后遇到一段爬坡的路段，小强匀速从坡底骑行到坡顶，已知坡面的长度为16m，坡高为3m，小强的质量为55kg，自行车的质量为15kg，两轮胎与地面的总接触面积为，爬坡时小强和车受到的地面阻力恒为25N。求：（g取） (1)小强在水平路面骑行时，自行车对路面的压强； (2)爬坡时，小强克服自行车和自身重力做的功； (3)小强骑自行车爬坡的机械效率。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.5 机械效率（专题训练）【九大题型】 【考点1 有用功和额外功】 1 【考点2 机械效率的定义】 5 【考点3 机械效率的大小比较】 7 【考点4 机械效率的简单计算】 10 【考点5 影响机械效率大小的因素】 16 【考点6 测量滑轮组的机械效率】 20 【考点7 测量斜面和杠杆的机械效率】 24 【考点8 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 27 【考点9 斜面模型及相关计算】 34 【考点1 有用功和额外功】 1．卢沟桥不仅是北京现存最古老的石造联拱桥，也是中华民族命运转折的见证之桥。如图为卢沟桥内的一幅壁雕，展示了古人修桥的智慧与匠心。可以看到，两名工匠正在使用滑轮将一块巨石抬起，下列对该滑轮说法正确的是（　　） A．该滑轮是一个动滑轮 B．使用此滑轮可以省力 C．使用此滑轮可以改变力的方向 D．使用此滑轮可以省功 【答案】C 【详解】由图可知，该滑轮固定在上端，两名工匠使用滑轮将一块巨石抬起时，该滑轮的轴位置固定不动，所以该滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向。由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故C正确，ABD错误。 故选C。 2．甲、乙两机械做功情况的部分数据如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲的机械效率等于乙的机械效率 B．甲机械的总功为 C．乙机械的额外功为 D．甲机械做的有用功大于乙机械做的有用功 【答案】D 【详解】A．由图可知，甲的机械效率为，乙的机械效率为。所以甲的机械效率小于乙的机械效率，故A错误； B．甲机械中额外功，其占总功的75%，所以甲机械的总功为，故B错误； C．由图可知，乙机械的有用功为，占总功的，而额外功占总功的，所以其额外功大于，故C错误； D．甲机械做的有用功为 而乙机械做的有用功为，所以甲机械做的有用功大于乙机械做的有用功，故D正确。 故选 D。 3．“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　） A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功 C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功 【答案】C 【详解】有用功的定义是完成一件事情而做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；我们的目的就是为了把水桶提上来，所以克服水桶的重力做的功为有用功。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．电梯将乘客从低楼层运送到高楼层的过程中，对乘客做的功是 功，克服电梯自身重力做的功是 功。 【答案】 有用 额外 【详解】[1][2]电梯将乘客从低楼层运送到高楼层的过程中，目的是把乘客往高处送，对乘客做的功是有用功，克服电梯自身重力做的功是不得不做的功，为额外功。 5．使用两种不同机械完成相同的任务时，数据如下图所示。 则甲的机械效率 乙的机械效率（选填“大于”“等于”或“小于”），甲机械做的总功是 J； 乙机械做的总功是 J。 【答案】 小于 2500 2133.3 【详解】[1]由图得，甲的机械效率为 乙的机械效率为75％，则甲的机械效率小于乙的机械效率。 [2]甲机械做的总功是 [3]甲乙机械完成相同的任务，则甲乙的有用功相等，由得，乙机械做的总功是 6．当你用桶从井中提水时，你对桶做的功是 ；如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是 ，对水做的功是 （均选填“总功”、“额外功”或“有用功”）。 【答案】 额外功 有用功 额外功 【详解】[1]用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的功是有用功，同时还要将水桶提起来，所以对桶做的功是额外功。 [2][3]从井捞桶时，目的是捞桶，所以对桶做的功是有用功，同时，还要将桶中的部分水提起来，所以对水做的功是额外功。 7．如图所示，工人用动滑轮将质量为30kg的物体匀速吊起2m，所用的拉力为200N，g取10N/kg.求： (1)物体所受的重力；在图中画出物体所受重力的示意图； (2)工人做的有用功； (3)动滑轮的机械效率。 【答案】（1）物体受到的重力为 G=mg=30kg×10N/kg=300N 物体受到的重力，大小为300N，方向竖直向下，作用点在它的重心，故作图如下： （2）工人做的有用功为 （3）绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 动滑轮的机械效率为 8．如图所示，将重的物体匀速提升。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%，而实际工作时机械效率只有75%。则实际工作时： (1)该滑轮组的有用功是多少J？ (2)该滑轮组的总功是多少J？ (3)绳端的实际拉力为多少N？ (4)克服摩擦和绳重所做的额外功是多少J。 【答案】（1）该滑轮组的有用功是 （2）由得，该滑轮组的总功是 （3）由W=Fs可得，绳端的实际拉力为 （4）总额外功功 滑轮组拉力做的功为 克服摩擦和绳重所做的额外功 【考点2 机械效率的定义】 9．下列关于功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．做功越多的机械，功率越大 B．所做有用功越多的机械，机械效率越高 C．做功越快的机械，功率不一定大 D．额外功一定时，增加有用功可以提高机械效率 【答案】D 【详解】A．由可知，功率大小与做功多少和所用时间有关，做功较多，时间不确定，功率大小不能确定，故A错误； B．机械效率是指有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定，故B错误； C．功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的机械，做功功率越大，故C错误； D．机械效率是指有用功与总功的比值，额外功一定时，增加有用功可以提高机械效率，故D正确。 故选D。 10．小红学习了“简单机械”后，在她的笔记中总结了几条“规律”，其中存在错误的是（　　） A．使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向 B．物体做功越快，功率不一定越大 C．使用任何机械都一定不能省功 D．机械效率大的机械，功率不一定高 【答案】B 【详解】A．动滑轮相当于省力杠杆，动力臂是阻力臂的二倍，使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，故 A正确，不符合题意； B．功率表示物体做功的快慢，物体做功越快，功率一定越大，故B错误，符合题意； C．使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此使用机械都一定不能省功，故C正确，不符合题意； D．功率是表示物体做功快慢的物理量，而机械效率是有用功与总功的比值，二者没有必然联系，机械效率大的机械，功率不一定高，故D正确，不符合题意。 故选B。 11．生产工具的发展促进社会的进步，简单机械是我们生活中最常见的工具，下列关于简单机械的说法正确的是（   ） A．通过改进可以制造出既省力又省距离的杠杆 B．随着科技的进步，机械的效率可以达到100% C．使用滑轮组提升物体既可以省力又可以省功 D．使用轻质材料制作滑轮、减小绳子与滑轮间的摩擦都可以提高滑轮组的机械效率 【答案】D 【详解】AC．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，故省力一定费距离，故不存在既省力又省距离的杠杆，AC错误； B．机械效率不可能达到100%，故B错误； D．使用轻质材料制作滑轮、减小绳子与滑轮间的摩擦，可以减小额外功，都可以提高滑轮组的机械效率，故D正确。 故选D。 12．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】[1]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。 [2]对竹篮做的功是必不可少的功，是额外功。 [3]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。 13．物理学中，将 跟 的比值叫做机械效率，用字母 表示，则有 ，机械效率通常用 表示。因为不可避免的要做额外功，所以机械效率总是 。 【答案】 有用功 总功 η 百分数 小于100% 【详解】[1][2][3]物理学中，机械效率是指有用功跟总功的比值，用字母η表示。 [4]根据定义，机械效率通常用的表示公式是 [5][6]机械效率通常用百分数表示，由于使用机械时总会不得不做一些额外功，所以机械效率总是小于100%。 【考点3 机械效率的大小比较】 14．用两个完全相同的滑轮构成如图甲、乙所示的两个滑轮组，分别将同一重物G提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳端拉力： B．绳端拉力做的功： C．两个滑轮组的机械效率： D．绳端拉力移动的距离： 【答案】C 【详解】A．若不计绳重和摩擦，绳端拉力 由公式可知，物重和动滑轮重不变时，绳子段数n越大，拉力F越小；由题可知，物重和动滑轮重相等，甲图中绳子段数大于乙图中绳子段数，所以F甲<F乙，故A错误； B．不计绳重和摩擦，绳端拉力做的功即为总功W总= W有+W额= G物h + G动h 由题可知，物重G物、动滑轮重G动、提升高度h均相等，故绳端拉力做功相等，故B错误； C．不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率为 由题可知，物重G物、动滑轮重G动均相等，故两次机械效率相等，故C正确； D．绳端移动距离s与物体提升高度h及绳子段数n的关系为s=nh，已知物体提升高度h相等，但绳子段数n不同，故绳端拉力移动的距离s不会相等，故D错误。 故选C。 15．如图所示，自重相等的甲、乙、丙三种简单机械中，被提升物体的重力大小相等，忽略绳重与摩擦，以下说法正确的是（　　） A．甲的机械效率可达100% B．乙机械能省一半的力 C．丙机械的机械效率比乙的效率高 D．若增大G，丙的机械效率会提高 【答案】D 【详解】A．甲中提升重物时，需要克服杠杆自重做功，这部分功是额外功，故甲的机械效率一定小于100%，故A错误； B．乙机械是定滑轮，它的特点能改变力的方向，但不能省力，故B错误； C．乙、丙机械中提升物体到相同高度时，丙机械要克服动滑轮重力做功而多做功，使得有用功相同时，总功更大，故机械效率较低，故C错误； D．根据滑轮组机械效率的规律：“被提升的重物越重，机械效率越高”可知，被提升的重物重力增大时，机械效率会变大，故D正确。 故选D。 16．如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m、0.3m，对应的机械效率分别为、、。则（    ） A．ηA<ηB<ηC B．ηA>ηB>ηC C．ηA<ηC<ηB D．ηC<ηA<ηB 【答案】A 【详解】机械效率 重物挂在A点，则重物被提升的高度为，该过程做的有用功，杠杆重心提升的高度，由几何关系可知，，额外功；重物挂在B点，则重物被提升的高度为，该过程做的有用功，杠杆重心提升的高度亦为，额外功。 则，，则 由机械效率推导式，可得 重物挂在C点，则重物被提升的高度为，该过程做的有用功，杠杆重心提升的高度，由几何关系可知，，额外功。 则，，则 由机械效率推导式可得，，综上可得 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 17．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N；钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 （计算结果精确到0.1%）；将三个相同的钩码仍悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2 （选填“＜”“＝”或“＞”）η1。 【答案】 0.5 66.7% ＞ 【详解】[1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。 [2]在实验过程中，有用功是W有用＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J 总功是W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J 所以杠杆的机械效率是η66.7% [3]三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，所做的额外功相同，有用功增大，即有用功在总功中占的比例增大，杠杆的机械效率变大，则η2＞η1。 18．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。 【考点4 机械效率的简单计算】 19．建筑工人通过如图所示的装置将一桶重为450N的涂料从地面提起，桶在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90% C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变 【答案】B 【详解】A．有用功，故A错误； B．根据定滑轮的特点：不省力不省距离。工人位绳子移动的距离等于桶上升的高度 总功 机械效率 故B正确； C．根据定滑轮的特点，绳子自由端移动的速度大小等于桶上升的速度 故C错误； D．工人拉力增大，通过定滑轮，绳子对桶向上拉力增大，桶对地面的压力减小，在受力面积不变的情况，根据压强的计算公式，桶对地面的压强减小，故D错误。 故选B。 20．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。 21．如图所示，斜面长、高，固定在水平地面上，小丽用平行于斜面向上的拉力，在内把重的物体沿斜面向上匀速拉动了，在此过程中（　　） A．使用斜面不仅省力，而且省功 B．斜面的机械效率是 C．斜面对物体的摩擦力为 D．该同学对物体做功的功率是 【答案】B 【详解】A．斜面是省力机械，不能省功，任何机械都不省功，故A不符合题意； B．由图知，若物体沿斜面向上匀速拉动了，则物体升高的高度为，此过程所做有用功为 对物体所做总功为 机械效率，故B符合题意； C．额外功为 由得，摩擦力为，故C不符合题意； D．该同学对物体做功的功率，故D不符合题意。 故选B。 22．如图。1所示，小明分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M（绳长不变），做功情况如图2所示，则（   ） A．甲的总功大于乙 B．甲的机械效率等于乙 C．甲的机械效率高于乙 D．甲提升M的高度小于乙 【答案】C 【详解】A．由图2可知，有用功，额外功，根据总功可知，故A不符合题意； B．在有用功相同的情况下，甲的总功小于乙的总功，根据机械效率的计算公式可知，甲的机械效率不等于乙，故B不符合题意； C．在有用功相同的情况下，甲的总功小于乙的总功，根据机械效率的计算公式可知，甲的机械效率高于乙，故C符合题意； D．根据有用功的计算公式可得，由题意可知有用功，提升的物体相同，提升的高度也相同，故D不符合题意。 故选C。 23．小明利用动滑轮，将重1.5N的钩码匀速提升0.1m，所用的拉力为1N。此过程中，有用功为 J，动滑轮的机械效率为 。对于实际的机械，机械效率总 100%。 【答案】 0.15 75% 小于 【详解】[1]有用功是对我们有用的功，对于用动滑轮提升钩码的情况，有用功等于克服钩码重力做的功，根据公式可知，故 [2]根据动滑轮的特点，动滑轮虽然省力但需要多费一倍的距离，所以，已知，根据题意可知 根据机械效率公式，故 [3]实际的机械在工作时，不可避免地要克服机械自身的重力、摩擦力等做额外功，总功等于有用功加上额外功，即 又因为 因为实际的机械工作中，所以，故机械效率 24．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 25．如图所示，用力F1直接将物体A匀速提升h，F1做功为300J；若借助长1.5m的斜面用力F2把A匀速提升相同的高度，斜面的机械效率是40%，则借助斜面做的总功为 J，F2的大小为 N。 【答案】 750 500 【详解】[1][2]根据题意可知有用功为，则借助斜面做的总功为 F2的大小为 26．盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力F是4.2×107N，在25s内向前推进0.05m，盾构机推进的总功率是2.8×105W。安装的某个管片有效承压面积是5m2，管片承受的压强是2×108Pa。求： (1)该管片承受的压力F压； (2)推进力做的功； (3)盾构机推进的机械效率。 【答案】（1）该管片承受的压力 （2）推进力做的功为W有=Fs=4.2×107N×0.05m=2.1×106J （3）盾构机推进的总功W总=Pt=2.8×105W×25s=7×106J 则盾构机推进的机械效率为 27．小明是学校的升旗手，升国旗时，在奏响国歌的内，小明用恒为的拉力将升旗绳往下拉动了，在定滑轮作用下升旗绳另一端的国旗同时匀速上升了相同距离。该国旗质量为，g取，求： (1)小明做的功； (2)小明做功的功率； (3)该过程中的机械效率。 【答案】（1）由知道，小明做的功 （2）由 知道，小明做功的功率 （3）国旗重力          有用功       机械效率 28．如图所示，某学校升旗时的情景，旗手利用固定在旗杆顶部的定滑轮通过下拉绳索匀速竖直向上提升重为20N的国旗（不包括固定国旗的钢棍和绳索），所用的竖直拉力为40N，国旗上升的高度为20m，用时20s。求： (1)旗手所做的有用功W有； (2)旗手所用拉力做功的功率P； (3)定滑轮的机械效率η。 【答案】（1）旗手所做的有用功为W有=Gh=20N×20m=400J （2）国旗旗杆顶部的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向，因此旗手下拉的绳端移动距离等于国旗上升的高度，即s=h=20m 旗手所用拉力做的功为 则旗手所用拉力做功的功率为 （3）定滑轮的机械效率为 【考点5 影响机械效率大小的因素】 29．如图是东坡井口木制辘轳结构及侧面图。人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轮轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下分析正确的（    ） A．辘轳是定滑轮的应用，可改变力的方向 B．辘轳是动滑轮的应用，可省力 C．辘轳属于轮轴结构，轮半径越大越省力 D．提高机械效率的关键是增大提水桶上升的速度 【答案】C 【详解】A．定滑轮的轴是固定不动的，不随物体一起运动。而辘轳在工作时，轮和轴一起转动，不是定滑轮，故A错误； B．动滑轮是轴随物体一起运动的滑轮。辘轳的轮和轴是一起转动的，并非动滑轮，故B错误； C．辘轳由轮和轴组成，属于轮轴结构。根据轮轴的原理， F1R=F2 r （ F1 是作用在轮上的力， R 是轮半径，F2是作用在轴上的力， r 是轴半径），在阻力和轴半径一定时，轮半径 R 越大，所需的动力F1越小，也就越省力，故 C 正确； D．提高机械效率的关键是增大有用功在总功中的比例，比如减小额外功，如减小摩擦力、减轻机械自身重量等，而不是增大提水桶上升的速度，故D错误。 故选 C。 30．如图甲所示是我国古人用桔槔从井中汲水的情景，桔槔的杠杆模型图如图乙所示。杠杆（重力忽略不计）的支点O距A点，距B点。在杠杆B点悬挂重力为200N的石头，A点悬挂空水桶，当杠杆在水平位置平衡时，人在A点所用向下的拉力为260N（忽略绳重和摩擦）。下列说法正确的是（     ） A．桔槔在提水的过程相当于一个费力杠杆 B．利用桔槔汲水可以省功 C．提水时为了增加每次的提水量，可将配重适当靠近支点 D．空桶的重力为40N 【答案】D 【详解】A．桔槔的工作过程是：人用力向下拉绳，将桶放入井中打水，放手后这桶水在配重的作用下被向上提起。所以提水过程中，配重（B点的石头）提供的是动力，提水时水桶（A点）提供的是阻力，那么动力臂是L2=2.1m，阻力臂是L1=1.4m，动力臂大于阻力臂，此时杠杆为省力杠杆，故A错误； B．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，桔槔作为杠杆，只能改变力的大小或方向，无法省功，故B错误； C．提水时，要增加每次的提水量，即增大A点的阻力（水桶和水的总重力）。根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，在动力（配重重力）和阻力臂不变时，阻力增大，需要增大动力臂。将配重适当远离支点，可增大动力臂，从而能平衡更大的阻力，即增加提水量，故C错误； D．当杠杆水平平衡，A点挂空桶，B点挂配重（石头），此时配重为动力，空桶重力为阻力。根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，则200N×2.1m=F阻×1.4m 解得F阻=300N，人在A点用向下的拉力F拉=260N，说明空桶重力G空=F阻－F拉=300N－260N=40N 故D正确。 故选D。 31．港珠澳大桥的成功建成离不开我国自行制造的世界上最大的吊装船“振华30”，如图是“振华30”正在吊装重达6000t沉管隧道最后的一段，吊装中使用了非常复杂的滑轮组，下列有关说法正确的是（　　） A．使用滑轮组是为了省力 B．滑轮组中动滑轮的作用是改变力的方向 C．图中钢丝绳股数很多，是为了提高滑轮组的机械效率 D．该滑轮组的机械效率可能大于 【答案】A 【详解】A．使用滑轮组的主要目的是省力，同时还可以改变力的方向，故A正确； B．滑轮组中动滑轮的作用是省力，定滑轮的作用是改变力的方向，故B错误； C．使用滑轮组过程中，克服钢丝绳重和摩擦做的功是额外功，在有用功一定时，钢丝绳股数越多，额外功越多，机械效率越低；图中钢丝绳股数很多，是为了省力，故C错误； D．机械效率是有用功跟总功的比值，由于使用机械时不可避免地要做额外功，总功一定大于有用功，所以机械效率总是小于，不可能大于，故D错误。 故选 A。 32．用如图所示的滑轮组，将质量为36kg的重物5s内匀速提升1m，作用在绳端上的拉力为200N。不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为 。若增大物体重力，该滑轮的机械效率将 。（选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 增大 【详解】[1]重物的重力 该滑轮组的机械效率 [2]滑轮组机械效率与动滑轮重和物体重有关，当动滑轮重一定时，物体越重，拉力做的有用功越大，滑轮组机械效率越大，所以对于该滑轮组来说，若增大物体重力，该滑轮的机械效率将增大。 33．旗杆顶端有一个定滑轮，可以改变力的方向。某个周一早晨升旗仪式上，升旗手向下用10N的拉力拉动绳端，使五星红旗匀速上升10m到达顶端。这个过程的机械效率为98%，国旗的重力为 N。因为风吹雨淋，定滑轮出现了锈蚀，升旗时的机械效率跟定滑轮未生锈时相比变 。 【答案】 9.8 小 【详解】[1][2]定滑轮既不省距离，也不费距离，绳子自由端移动的距离 升旗手做的总功为 做的有用功为 国旗的重力为 因为风吹雨淋，定滑轮出现了锈蚀，升旗时滑轮受到的摩擦力变大，在旗子重力不变的情况下，额外功在总功中的比例变大，升旗时的机械效率跟定滑轮未生锈时相比变小。 34．如图所示，工作人员正在用电动滑轮吊起神舟飞船。现使重的飞船部件在10s内匀速提升2m，则电动滑轮做的有用功为 J，电动滑轮的机械效率为80%，电动滑轮的功率为 W，用该电动滑轮提升1t的物体时，机械效率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）80%（g取10N/kg）。 【答案】 小于 【详解】[1]电动滑轮做的有用功为 [2]电动滑轮做的总功为 电动滑轮的功率为 [3]1t的物体重力为 在其他条件相同时，提升的物体越重，有用功在总功中所占比列越大，机械效率越高，反正越低，所以用该电动滑轮提升1t的物体时，机械效率小于80%。 【考点6 测量滑轮组的机械效率】 35．小华同学测滑轮组的机械效率时所用的实验装置如图所示： 实验次数 物重G/N 物体上升高度h/cm 拉力F/N 绳自由端上升距离s/cm 机械效率η 1 2 10 1.1 30 2 4 10 2.0 30 (1)根据表中实验数据画出滑轮组绕法； (2)第二次实验中滑轮组的机械效率为 %（保留一位小数）； (3)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计并进行读数，若在弹簧测力计静止时读数，则测得的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (4)若将此滑轮组换一种绕绳方法，物重不变，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (5)实验中，要想提高由图中两个滑轮所组装成的滑轮组机械效率，你可采用的方法是： 。（写出一种即可） 【答案】(1) (2)66.7 (3) 匀速 变大 (4)不变 (5)增大物重 【详解】（1）由数据表格可知，绳自由端上升距离是物体上升高度的3倍，则提升动滑轮绳子段数n=3，滑轮组绕法如图所示： （2）第二次实验中滑轮组的机械效率为 （3）[1][2]根据二力平衡知，拉动弹簧测力计时要竖直匀速拉动，才能保证拉力等于弹簧测力计示数。若在弹簧测力计静止下来读数时，没有测量绳子与轮、轮与轴间的摩擦力，所以测得的拉力F变小，则测得的总功变小，则测得的机械效率将变大。 （4）不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率 若将此滑轮组换一种绕绳方法，物重不变，动滑轮重力不变，机械效率与绕线方法无关，滑轮组的机械效率不变。 （5）只增大物重，在物体上升高度不变时，可增大有用功，额外功不变，滑轮组的机械效率会提高。 36．在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，一位同学设计了如图所示的三个滑轮组，动滑轮重为G动，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计拉力为F，测力计移动距离为s，机械效率为η，依次做1、2、3组实验，并将所测数据填入如下数据记录表中。 序号 G动/N G/N h/m F/N s/m η 1 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 1 4 0.1 1.67 0.3 3 1 4 0.1 2.5 0.2 80% (1)实验2的机械效率为 %。（百分号前保留至整数位。） (2)由第1次和第2次实验数据可知，用滑轮组提升物体，当滑轮组和提起物体重力一定时，滑轮组的机械效率 与有关。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中， 中的方法是与本实验同理的。 A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量 C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑 (3)由第2次和第3次实验数据可知，用滑轮组提升物体，当滑轮与被提升的物体重力一定时，滑轮组的机械效率可能与滑轮组绕绳方式 （选填“有关”或“无关”）。 【答案】(1)80% (2) 提起物体重力 A (3)无关 【详解】（1）[1]已知实验2时，钩码总重G为4N，钩码上升高度h为0.1m，测力计拉力F为1.67N，测力计移动距离s为0.3m，则 （2）[1]由第1次和第2次实验数据可知，当动滑轮重为G动与钩码上升高度为h一定时，钩码总重为G从2N变为4N，机械效率从66.7%变为80%，说明当滑轮组一定时，滑轮组的机械效率与提起物体重力有关。 [2]A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故A符合题意； B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率，故B不符合题意； C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦（额外功）来增加机械效率，故C不符合题意； 故选A。 （3）[1]由第2次和第3次实验数据可知，当滑轮与被提升的物体重力一定时，改变滑轮组绕绳方式，滑轮组的机械效率没有改变，说明了当滑轮与被提升的物体重力一定时，滑轮组的机械效率可能与滑轮组绕绳方式无关。 39．图甲是小刚测量滑轮组机械效率的示意图。实验时，他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将总重为6N的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。则： (1)滑轮组机械效率是 %； (2)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】(1)83.3 (2)增大 【详解】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N，则弹簧测力计的拉力为2.4N；钩码从A位置匀速提升到B位置，刻度尺的分度值为1cm，A点对齐0刻度，B点对齐刻度为8.0cm，则物体上升的高度h=8.0cm=0.08m 弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，A'点对齐刻度为25.0cm，B'点对齐刻度为49.0cm，拉力移动的距离s=49.0cm-25.0cm=24.0cm=0.24m 钩码的总重力为6N，则有用功W有=Gh=6N×0.08m=0.48J 拉力做的总功W总=Fs=2.4N×0.24m=0.576J 滑轮组机械效率 （2）在滑轮组其它条件不变的情况下，仅增加钩码的个数，提升相同的高度，有用功增大，额外功不变，由 可知，滑轮组的机械效率增大。 40．用如图甲所示的装置“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”： (1)实验时，应 拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升。若弹簧测力计向下拉动，则钩码上升 。 (2)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得多组数据并绘制出如图乙所示的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时， 越重，滑轮组的机械效率越 （选填“大”或“小”）。 (3)分析图乙中的点可知，被提升物体所受的重力为 ，此时弹簧测力计的示数为 （不计绳重和摩擦）。 【答案】(1) 匀速 15 (2) 动滑轮 小 (3) 20 12.5 【详解】（1）[1]当匀速拉动钩码时，弹簧测力计的示数大小才能保持不变，物体受力才能平衡。 [2]图中动滑轮上绕有两股绳子，所以钩码上升高度是拉力移动距离的一半，即 （2）[1][2]由图乙可知，纵轴表示机械效率，横轴表示动滑轮重，可以看出动滑轮越重，图像所示曲线越靠近横轴，则机械效率越小。 （3）[1]由图可知，此时机械效率为80%，因此 将G动=5N带入，解得 [2]此时弹簧测力计的示数表示拉力的大小，则弹簧测力计的示数为 【考点7 测量斜面和杠杆的机械效率】 41．在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图所示，甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；乙是“测定斜面的机械效率”。（忽略空气阻力） (1)在甲图实验探究中，“让小车从斜面的同一高度自由下滑”的操作步骤，这样操作的目的都是为了使小车 。 (2)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在平板玻璃上滑行的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 （选填“快”或“慢”）。 (3)小明通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到最高点时，如果自己受到的力全部消失，他将会处于怎样的运动状态呢？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是 。（选填序号） ①保持静止状态        ②继续来回摆动        ③做匀速直线运动 (4)如下表所示是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，表中①处的数据为 ，（百分号前保留整数）分析表中数据，写出实验结论：其它条件相同时， 。 斜面倾斜程度 木块所受重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功/J 总功/J 机械效率η 较缓 5 0.2 2.1 1 1 2.1 48% 较陡 5 0.5 3.6 1 2.5 3.6 69% 最陡 5 0.7 4.3 1 3.5 4.3 ① (5)请计算出当斜面较陡时，木块受到的摩擦力大小为 N。 【答案】(1)到达水平面时的速度相同 (2)慢 (3)① (4) 81% 斜面越陡，机械效率越高 (5)1.1 【详解】（1）小车从斜面上由静止滑下时的初始高度越高，进入水平面时的初始速度就越大；探究“阻力对物体运动的影响”时，需控制小车的初速度相同，所以小车从斜面的同一高度由静止开始下滑，使小车到达水平面的速度相同。 （2）小车在毛巾表面受到的阻力最大，滑行距离最短；在平板玻璃表面受到的阻力最小，滑行距离最长。这表明阻力越小，小车速度减小得越慢。因为如果速度减小得快，滑行距离就会短。 （3）当荡秋千运动到最高点时，速度为0 。根据牛顿第一定律，物体在不受力时，将保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，由于此时速度为0 ，若力全部消失，将保持静止状态。故 ②③不符合题意，①符合题意。 故选①。 （4）[1]机械效率 [2]分析表格数据，从上往下，斜面倾斜程度越来越陡，机械效率从48%到69%，再到81%，所以结论是：其它条件相同时，斜面越陡，机械效率越高。 （5）当斜面较陡时，有用功，总功，额外功 因为额外功是克服摩擦力做的功，且，所以摩擦力 42．生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用： (1)在“探究杠杆平衡条件”实验中，小集先把杠杆水平调节平衡后，如图甲所示，杠杆左边A点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边点挂 个钩码。（实验中所用钩码均相同） (2)小集用图乙的实验装置探究滑轮组机械效率，实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表： 实验次数 钩码的重力 钩码提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 2 0.1 0.9 0.3 2 4 0.1 1.6 0.3 83.3% 3 6 0.1 2.2 0.3 90.9% ①第1次实验中，滑轮组的机械效率为 （精确到0.1%）； ②分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)小集用图丙的实验装置探究斜面的机械效率，某次实验测得物重、斜面长、高、拉力，则物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为 。 【答案】(1)2 (2) 74.1% 变大 (3)0.3 【详解】（1）设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，设在B处挂了n个钩码，则 解得n=2 应在杠杆B处挂2个钩码。 （2）①第1次实验中，滑轮组的机械效率 ③使用滑轮组提升重物时，对动滑轮做额外功。提升同一物体时，有用功相等，动滑轮的重力越小，额外功越小，滑轮组的机械效率越大。 （3）实验证明斜面的机械效率与斜面倾斜程度、斜面的粗糙程度有关；利用斜面做的有用功 总功为 克服摩擦做的额外功为 物体在斜面上受到的摩擦力为 43．如图是“测量杠杆的机械效率”实验装置。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 (1)杠杆机械效率的表达式为η＝ ；（用已知或测量的物理量符号表示） (2)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 %（精确到0.1%）； (3)一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到上表数据：根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答： ，请简要说明至少一条理由： 。 【答案】(1) (2) 0.5 66.7 (3) 不能 因为没有控制购买位置及提升高度不变 【详解】（1）杠杆的机械效率 （2）[1][2]弹簧测力计的分度值是0.1N，图中的弹簧测力计的示数是0.5N；杠杆的机械效率 （3）[1][2]要探究杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，应控制其他条件都不变，只改变钩码的重力，图中没有控制钩码的位置及提升高度不变，故不能得出结论。 【考点8 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 44．用一个动滑轮将重为80N的物体匀速提升2m，所用的拉力为50N则该动滑轮的机械效率为（　　） A．80% B．60% C．70% D．90% 【答案】A 【详解】使用动滑轮提升物体时，承担物重的绳子段数为2段，所以绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍，即绳子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m 有用功是对我们有用的功，即克服物体重力所做的功，可得有用功 总功是动力所做的功，可得总功 机械效率是有用功跟总功的比值，将数值代入可得 故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 45．如图甲所示，虚线框内是一个滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27kg的物体，在绳子自由端施加沿竖直方向的拉力为100N，物体和绳子自由端运动的路程随时间变化的规律如图乙所示，不计绳重与摩擦，g取10N/kg。则下列说法正确的是（　　） A．物体上升的速度为0.75m/s B．滑轮组中动滑轮重10N C．该滑轮组的机械效率为90% D．拉力的功率为25W 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，在时，物体上升的高度，根据速度公式，物体上升的速度 故A错误； B．已知物体的质量，则物体的重力 由图乙可知，在时，绳子自由端移动的距离，物体上升的高度，则绳子段数。不计绳重与摩擦，根据，可得动滑轮重力 故B错误； C．滑轮组的机械效率 故C正确； D．由图乙可知，在时，绳子自由端移动的距离，则绳子自由端移动的速度 所以拉力的功率 故D错误。 故选C。 46．重力为500N的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图像如图乙所示，定滑轮总重250N，摩擦及绳重忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A．动滑轮重力200N B．提升300N重物时，天花板对滑轮组的拉力是1000N C．提升300N重物时，人对地面的压力是200N D．该滑轮组最大的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．由图甲可知，滑轮组的承重股数为n=3。摩擦及绳重忽略不计，结合图乙信息和 可得，动滑轮重力为 故A错误； B．当滑轮组的机械效率为50%时，人施加的拉力 对定滑轮进行受力分析可知，定滑轮受到竖直向下的重力和4股绳子的拉力、竖直向上的天花板对滑轮组的拉力作用处于平衡状态，由定滑轮受到的合力为零可得 所以，提升300N重物时，天花板对滑轮组的拉力是 故B错误； C．对人受力分析可知，人受到竖直向下的重力、绳子对其向上的拉力以及地面对其向上的支持力作用，可得 所以，地面对人的支持力为 根据物体间力的作用是相互的可知，人对地面的压力是 故C错误； D．工人使用此滑轮组的最大拉力等于工人的重力，即 不计摩擦和绳重，根据可知，最大物重为 此滑轮组的最大机械效率为 故D正确。 故选D。 47．如图所示，小郭用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组，在相同时间内分别用不同拉力将同物体匀速提高了相同的高度，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　） A．使用该装置不但能省力，还能省功 B．甲和乙拉力的功率P甲>P乙 C．若增加提升物体的高度，则甲和乙的机械效率将变大 D．甲和乙机械效率η甲=η乙 【答案】D 【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不省功，滑轮组可以省力，但不能省功，故A错误； B．不计绳重和摩擦，拉力做的功，因为两物体相同，动滑轮相同，提升高度相同，所以拉力做的总功相同。又因为时间相同，根据功率公式，可知甲和乙拉力的功率，故B错误； C．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，与提升物体的高度无关，所以增加提升物体的高度，甲和乙的机械效率不变，故C错误； D．不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，由于两物体相同，动滑轮相同，所以甲和乙机械效率相等，故D正确。 故选D。 48．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中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为，g取。在的过程中，绳子自由端移动的速度为 ，拉力F的功率为 W，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。（结果保留一位小数） 【答案】 20 【详解】[1]由图可知，在的过程中，绳子自由端移动的速度 [2]拉力做的总功 则拉力的功率 [3][4]由图可知，在的过程中，物体上升的高度 则拉力做的有用功 所以，滑轮组的机械效率 49．如图所示是某建筑工地塔吊吊起货物的情景，在拉力F的作用下，重为的重物被竖直向上匀速吊起，已知滑轮组的机械效率为，重物在8s内上升了10m，不计绳重与摩擦，则绳子自由端的拉力大小为 N。 【答案】750 【详解】由图可知，动滑轮上的绳子段数，根据 可知，绳子自由端的拉力大小 50．如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的阻力为 N。 【答案】 改变力的方向 1600 【详解】[1]滑轮B为定滑轮，作用为改变力的方向； [2]从图中可知n＝2，根据可得： 解得汽车受到的阻力f＝1600N。 51．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。不计绳重和绳子与滑轮之间的摩擦力， g取10 N/kg，求： (1)物体的质量； (2)起重机通过滑轮组做的有用功； (3)滑轮组的机械效率； 【答案】（1）已知物体的重力，根据，则物体的质量 （2）已知物体的重力，物体上升高度，有用功为物体克服重力上升所做的功，则起重机通过滑轮组做的有用功 （3）由图可知，滑轮组绳子的段数，则绳子自由端移动的距离 已知电动机的拉力，则起重机通过滑轮组做的总功 所以滑轮组的机械效率 52．如图，是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，悬线通过一个定滑轮连接到人手中的摇柄装置。已知悬线能承受的最大拉力为 20N。晾衣杆长度OA=1m，衣物悬挂点C距O点的距离OC=0.5m，衣物质量为2kg。滑轮组额外功来源为摇柄装置的机械摩擦，该摩擦使得系统机械效率为80%。（g取10N/kg） (1)初始平衡时，求悬线拉力F1的大小 (2)若将衣物悬挂点移至A点，求为保证悬线不断裂，衣物的最大质量： (3)人用时10秒将衣物匀速提升0.5米，求人做功的功率。 【答案】（1）已知衣物的质量m＝2kg，则衣物的重力 以O为支点，由几何关系可知，拉力F1的力臂，因为，所以 阻力，阻力臂 根据杠杆平衡条件，则悬线拉力F1的大小 （2）当衣物悬挂点移至A点时，阻力臂 悬线能承受的最大拉力，拉力的力臂 根据杠杆平衡条件，衣物对杠杆的阻力 衣物对杠杆的阻力大小等于衣物受到的重力大小，即 由得，衣物的最大质量 （3）人用时10秒将衣物匀速提升0.5米，则 已知系统机械效率，根据机械效率公式，则人做的功 则人做功的功率 53．重300N的货物静止在仓库水平地面上，与地面的接触面积为。工人用如图所示的滑轮组，将该货物匀速提升到3m高的货架上，工人对绳子竖直向下的拉力为200N。求： (1)货物静止在水平地面上时，对地面的压强； (2)滑轮组的机械效率。 【答案】（1）货物的重力为G=300 N，接触面积为S=800cm2=800×10⁻4m2=0.08 m2 货物静止在水平地面上时，对地面的压强 （2）由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，滑轮组的机械效率 【考点9 斜面模型及相关计算】 54．如图所示，工人师傅在5s时间内，利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．拉力的功率为300W 【答案】C 【详解】AD．拉力做的功大小为 拉力的功率为 故AD正确，不符合题意； B．斜面的机械效率是 故B正确，不符合题意； C．额外功 物体受到的摩擦力为 故C错误，符合题意。 故选C。 55．如图所示，工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物重600N，沿斜面所用的推力为400N，则下列说法错误的是（　　） A．利用斜面搬运货物可以省力，但不能省功 B．货物与斜面间摩擦力为100N C．此斜面的机械效率为70% D．若只换用更粗糙的长木板搭成斜面，其机械效率将减小 【答案】C 【详解】A．斜面是一种省力机械，通过增大运动距离（斜面长度）换取所需力的减小，但遵循功的原理，使用任何机械都不省功，故A正确，不符合题意； B．工人做的总功为 做的有用功为 所做额外功为 货物受到斜面的摩擦力 故B正确，不符合题意； C．此斜面的机械效率为 故C错误，符合题意； D．重物重力和提升高度不变，有用功不变，换用接触面粗糙程度更大的斜面，摩擦力变大，斜面长度不变，额外功变大，则拉力所做的总功变大，机械效率变小，故D正确，不符合题意。 故选C。 56．如图所示为《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车，可将重物拉举到所需高度。系在后轮轴上的绳索，绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物连接。若用该引重车将重为2000N的木箱从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长2m，高0.8m，后轮轴施加在绳子上的力为1000N，不计绳重、滑轮与绳间的摩擦。下列说法正确的是（    ） A．该装置是一种费力机械 B．斜面的机械效率为80% C．木箱与斜面之间的摩擦力为1000N D．若木箱从斜面顶端下滑，将会驱动引重车向右运动 【答案】B 【详解】A．车子后轮在该装置中是一个轮轴，人施加在车上的推力作用在轮上，绳子上的拉力作用在轴上，并且施加在车上的推力小于绳子上的拉力，同时绳子的拉力小于物体的重力，斜面是省力机械，故该装置是一种省力机械，故A错误； B．拉力做的有用功 拉力做的总功 斜面的机械效率 故B正确； C．克服木箱在斜板上受到摩擦力做的额外功 由可得，木箱与斜板之间的摩擦力 故C错误； D．若木箱从斜面顶端下滑，与向右运动时，物体的运动方向相反，将会驱动引重车向左运动，故D错误。 故选B。 57．如图所示，固定的斜面长，高，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，其摩擦力为 N，斜面的机械效率为 %。 【答案】 1 80 【详解】[1]拉力做的功为总功，大小为 克服物体重力做的功为有用功，有用功的大小为 克服斜面摩擦所做的额外功 物体受到斜面的摩擦力为 [2]斜面的机械效率为 58．如图甲所示，用平行斜面向上的拉力F，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，力做功占比及斜面摩擦力做功如图乙所示；则斜面的机械效率为 ；有用功为 J。 【答案】 72% 360 【详解】[1]斜面的机械效率为 由图乙可知，重力做功占比为72%，因此斜面的机械效率为72%。 [2]由图乙可知，摩擦力做功即额外功为140J，则总功为 则有用功为W有=W总-W额=500J-140J=360J 59．如图所示，旋转楼梯的核心力学结构可简化为简单机械中的螺旋斜面，使用此类机械上楼可以省 （选填“距离”“力”或“功”）。梯面采用颗粒化防滑设计，使它与鞋底的接触面更粗糙，从而 摩擦力（选填“增大”或“减小”）。 【答案】 力 增大 【详解】[1]使用螺旋斜面（属于简单机械中的斜面）上楼，根据简单机械的特点，使用斜面可以省力，但费距离，且不能省功。 [2]梯面采用颗粒化防滑设计，使接触面更粗糙。根据影响摩擦力大小的因素，在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力增大。 60．如图所示，工人师傅要将重为1000N的木箱拉到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，用时20s，求： (1)工人拉动木箱的速度； (2)工人做功的功率； (3)斜面的摩擦力； (4)该斜面的机械效率。 【答案】（1）工人拉动木箱的速度 （2）工人做的总功 工人做功功率 （3）克服木箱重力做的有用功 克服木箱受斜面摩擦力做的功为额外功，大小为 由 可得木箱受到的摩擦力 （4）斜面机械效率 61．骑自行车旅行是一种休闲时尚、低碳环保的旅游方式。五一假期，小强和爸爸通过骑行的方式来陶冶身心、欣赏美景。他们先在水平路面骑行，然后遇到一段爬坡的路段，小强匀速从坡底骑行到坡顶，已知坡面的长度为16m，坡高为3m，小强的质量为55kg，自行车的质量为15kg，两轮胎与地面的总接触面积为，爬坡时小强和车受到的地面阻力恒为25N。求：（g取） (1)小强在水平路面骑行时，自行车对路面的压强； (2)爬坡时，小强克服自行车和自身重力做的功； (3)小强骑自行车爬坡的机械效率。 【答案】（1）小强与自行车的总重力 小强在水平路面骑行时，自行车对路面的压力等于小强与自行车的总重力，即 自行车对路面的压强为 （2）爬坡时，小强克服自行车和自身重力做的功为 （3）由题意可知，爬坡时阻力做的功为额外功，则额外功为 小强骑自行车爬坡的机械效率为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $