内容正文:
专题11.5 机械效率
(知识梳理+13个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 共51题)
知识梳理 技巧点拨 1
知识点梳理01:机械效率 1
知识点梳理02:各种机械的机械效率 2
优选题型 考点讲练 4
考点1:有用功和额外功 4
考点2:机械效率的定义 5
考点3:机械效率的大小比较 6
考点4:机械效率的简单计算 8
考点5:影响机械效率大小的因素 9
考点6:测量滑轮组的机械效率 10
考点7:测量斜面的机械效率 13
考点8:测量杠杆的机械效率 16
考点9:杠杆机械效率的计算 18
考点10:滑轮、滑轮组机械效率的计算 20
考点11:斜面模型及相关计算 22
考点12:斜面机械效率的计算 23
考点13:含有滑轮组的复杂装置的机械效率计算 24
中考真题 实战演练 26
难度分层 拔尖冲刺 30
基础夯实 30
培优拔高 36
知识点梳理01:机械效率
1.有用功、额外功与总功
人利用机械在达到目的的过程中,所做的对人们有用的功,叫做有用功。
在工作时,人们不需要的但不得不做的功,叫做额外功。
动力做的功,称为总功,树枝上等于有用功加额外功。
2.机械效率
物理学中,将有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示
使用机械时,由于额外功的存在,有用功总小于总功,所以机械效率不能为100%
易错点①机械效率指的是有用功占总功的比例,功率指的是做功的快慢,效率大,功率不一定大
②机械效率是功的比值,做功越多不能说明功率大,同样也不能说明效率大
③机械越省力,对应的结构也会越复杂,所以效率反而会更低
④提高机械效率可以考虑减小摩擦或者只增大有用功,更改绕线方式不影响机械效率
知识点梳理02:各种机械的机械效率
1. 杠杆的机械效率
①有用功:克服物体自重所做的功,即
②额外功:克服杠杆自重及摩擦力所做的功。
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
2. 滑轮组的机械效率
①有用功:克服物体自重所做的功,即
②额外功:克服动滑轮、绳自重及摩擦力所做的功。若不计绳重和摩擦,
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
(不计绳重及摩擦)
3. 水平滑轮组的机械效率
①有用功:克服物体受到的摩擦力所做的功,即
②额外功:克服滑轮与绳之间的摩擦力所做的功
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
4. 斜面的机械效率
①有用功:克服物体重力所做的功,即
②额外功:克服物体与斜面间的摩擦力所做的功,
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
考点1:有用功和额外功
【典例精讲】(2025·江苏宿迁·三模)如图所示,物体重160N,动滑轮重30N,工人用100N的拉力将物体匀速提升了2m,用时10s,此过程中拉力匀速提升物体的功率是 W,克服摩擦力及绳重所做的功为 J,动滑轮的机械效率是 %。
【答案】 40 20 80
【规范解答】[1]绳子自由端移动的距离s=nh=2×2m=4m
拉力做的总功W总=Fs=100N×4m=400J
拉力的功率
[2]此过程中有用功W有=Gh=160N×2m=320J
克服动滑轮重所做的功W动=G动h=30N×2m=60J
克服摩擦力及绳重所做的额外功
[3]动滑轮的机械效率是
【变式训练】(24-25九年级上·江苏泰州·期末)工人利用图示滑轮组匀速提升450N的建筑材料,绳子自由端移动了4m,动滑轮重力为50N。不计绳重和摩擦,工人对绳的拉力是 N,工人做的有用功是 J,此过程中滑轮组的机械效率是 %。
【答案】 250 900 90
【规范解答】[1]一共有两段绳子分担动滑轮重,故绳子的拉力为
[2]工人做的有用功是
[3]工人做的总功为
此过程中滑轮组的机械效率是
考点2:机械效率的定义
【典例精讲】(25-26九年级上·江苏宿迁·阶段练习)甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%,则下列说法中正确的是( )
A.使用甲机械省力
B.在相同的时间内,使用甲机械做的功多
C.使用甲机械做功快
D.乙机械的额外功在总功中占的比例大
【答案】D
【规范解答】A.机械效率是指有用功与总功的比值,甲机械机械效率高是指有用功与总功的比值大,与是否省力无关,故A错误;
B.根据W=Pt可知,在相同的时间内,使用甲机械做的功多说明甲机械的功率大,并不能说明甲机械的机械效率大,功率与机械效率没有必然的联系,故B错误;
C.功率是描述做功快慢的物理量,做功越快,功率越大,并不是机械效率越大,故C错误;
D.机械效率是指有用功与总功的比值,乙机械效率低,说明有用功占总功的比例小,额外功占总功的比例就大,故D正确。
故选D。
【变式训练】(23-24八年级下·陕西榆林·期末)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
【规范解答】[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。
考点3:机械效率的大小比较
【典例精讲】(2024·河南周口·二模)用两个完全相同的滑轮,分别按如图所示的甲、乙两种方式将重为G的物体匀速提升相同的高度。下列判断正确的是(不计绳重与摩擦)( )
A.两次的拉力
B.两次的机械效率
C.两绳子自由端移动距离
D.通过两机械所做的总功
【答案】B
【规范解答】A.由图可知,甲是定滑轮,乙是动滑轮;不计绳重和摩擦,在定滑轮上,F甲=G,在动滑轮上
不知道滑轮与物体G的关系,所以两次的拉力无法比较,故A错误;
B.将两个重为G的物体匀速提升相同高度,说明有用功是相等的,不计绳重和摩擦,使用动滑轮时要克服动滑轮的重力做额外功,所以机械效率,故B正确;
C.将相同的物体匀速提升相同的高度h,则定滑轮绳子自由端移动的距离为h,动滑轮绳子自由端移动的距离为2h,,故C错误;
D.相同的两物体提升相同的高度,有用功相等,由于不计绳重与摩擦,定滑轮不需要做额外功,使用动滑轮时需要克服动滑轮的重力做额外功,故乙做的总功多,故D错误。
故选B。
【变式训练】(2024·宁夏银川·二模)如图所示,工人们用相同的滑轮按照不同的方式组装成A、B两种滑轮组,根据需要来提起等重的建筑材料,若不计摩擦和绳重,则F1 F2,机械效率ηA ηB(均选填“>”、“<”或“=”)。如果用A图提起重为25N的物体,动滑轮重为5N,则该滑轮组的机械效率为 。(结果保留到0.1%)
【答案】 < = 83.3%
【规范解答】[1]由图知,承担物重的绳子股数,,不计摩擦及绳重,提升等重的建筑材料时,拉力分别为
,
所以,拉力。
[2]不计摩擦及绳重,提升动滑轮做的功为额外功,滑轮组的机械效率
因为动滑轮的重力相同、提起物体的重力相同,所以机械效率。
[3]不计摩擦及绳重,滑轮组的机械效率,如果用A图提起重为25N的物体,动滑轮重为5N,该滑轮组的机械效率
考点 4:机械效率的简单计算
【典例精讲】(2025·江苏淮安·三模)如图所示,工人用动滑轮匀速提起重为300N的重物,拉力F为200N,物体在10s内上升1m。在此过程中,拉力F做的功为 J,该装置的机械效率为 。
【答案】 400 75%
【规范解答】[1]由图可知,承担重物的绳子股数为2,物体上升的距离为1m,绳端移动的距离
拉力F为200N,则拉力F做的功为
[2]克服物体重力做的为有用功,大小为
装置的机械效率
【变式训练】(2025·江苏扬州·三模)如图所示,工人用200N的拉力将重为190N的物体4s内匀速吊起2m。求:
(1)物体上升的速度;
(2)工人做的有用功;
(3)定滑轮的机械效率。
【答案】(1)0.5m/s
(2)380J
(3)95℅
【规范解答】(1)物体4s内匀速吊起2m,物体上升的速度为
(2)工人做的有用功为
(3)由于工人用定滑轮提升重物,工人拉力移动的距离等于物体上升的距离即
工人做的总功为
定滑轮的机械效率为
考点 5:影响机械效率大小的因素
【典例精讲】(2025·江苏连云港·一模)如图所示,在的拉力作用下,将重物匀速提升了,用时,在此过程中,滑轮组的机械效率为80%,则物重为 N,拉力的功率为 ,若增大提升的物重,则滑轮组的机械效率将 。
【答案】 增大
【规范解答】[1]物体上升的高度,由图可知绳子段数,绳子自由端移动的距离
已知拉力,拉力所做的总功
已知机械效率为80%,由机械效率的计算公式可得有用功
由有用功的计算公式可得物体重力
[2]已知时间,拉力的功率
[3]滑轮组的额外功主要来自动滑轮重力和摩擦,当提升的物重增大时,有用功显著增加,额外功变化不大,有用功在总功中的占比提高,因此机械效率增大。
【变式训练】(23-24八年级下·重庆·期末)关于功、功率和机械效率,下列说法正确的( )
A.通过减小机械的摩擦,可使机械效率达到100%
B.某机械做功的功率越大,其机械效率越高
C.某机械所做的有用功越多,其机械效率就越高
D.机械效率越高的机械,做功时有用功和额外功的比值越大
【答案】D
【规范解答】A.减小机械的摩擦,可以减小额外功,但不可能不做额外功,机械效率永远小于100%,故A错误;
B.功率是指机械做功的快慢,机械效率是有用功在总功中所占的比值,机械做功越快,表示功率越大,单位时间内做的功越多,但机械效率不一定就高,故B错误;
C.机械所做的有用功越多,总功也就越多,有用功在总功中所占的比值不一定就高,因此机械效率不一定越高,故C错误;
D.机械效率越高,有用功在总功中所占的比例越大,额外功在总功中的比例就越小,有用功和额外功的比值越大,故D正确。
故选D。
考点 6:测量滑轮组的机械效率
【典例精讲】(24-25九年级下·江苏苏州·阶段练习)如图,测动滑轮机械效率时,应 拉动弹簧测力计,此时其机械效率是η1,若再增加一个重物,其机械效率变为η2,则η1 η2,若某小组便于读数,在弹簧测力计静止时读取拉力F,所测机械效率将偏 。
【答案】 匀速 < 大
【规范解答】[1]测动滑轮机械效率时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。因为只有匀速拉动,弹簧测力计的示数才等于拉力的大小,才能准确测量拉力。
[2]不考虑绳重及摩擦,根据动滑轮机械效率公式
当再增加一个重物时,物体重力G增大,动滑轮重力G动不变,的值增大,即机械效率增大,所以。
[3]若在弹簧测力计静止时读取拉力F,此时没有考虑到绳子与滑轮之间的摩擦力。因为实际拉动时,摩擦力会使拉力增大,而静止时读数偏小。根据,总功偏小,有用功不变,由可知,所测机械效率将偏大。
【变式训练】(24-25八年级下·吉林·期末)学习滑轮组的机械效率之后,小明用同样的滑轮,组装成两个滑轮组,完成分两次不同的实验,分别如图甲、乙所示,实验的部分数据如表格所示:
次数
物体重G/N
提升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
2
10
1.5
20
2
2
10
(1)实验过程中,沿竖直方向 拉动弹簧测力计;
(2)第一次实验的机械效率为 %;
(3)第二次实验如图乙所示,则弹簧测力计移动的距离是 cm;若忽略绳重和摩擦,则第二次实验测得滑轮组的机械效率应 (选填“>”“<”或“=”)第一次实验测得滑轮组的机械效率;
(4)若想提高此滑轮组的机械效率,以下措施中不可行的是 (选填序号)。
①选用轻质动滑轮
②给滑轮的轴心加润滑油
③增加物体被提升的高度
④增大被提升的物体的重力
【答案】 匀速 66.7% 30 = ③
【规范解答】(1)[1]实验过程中,为了读数方便应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
(2)[2]由图甲可知,有两段绳子拉着动滑轮,弹簧测力计移动的距离
s1=2h1=2×10cm=20cm=0.2m
第一次实验时滑轮组的机械效率
(3)[3][4]若忽略绳重和摩擦,由图甲可知
解得
G动=2F1-G=2×1.5N-2N=1N
由图乙可知,有三段绳子拉着动滑轮,弹簧测力计移动的距离
s2=3h2=3×10cm=30cm=0.3m
第二次实验时滑轮组的机械效率
则
η1=η2
(4)[5]①选用轻质动滑轮,在提升相同重物、提升相同高度时,动滑轮重力做的功减小,即额外功减小,总功减小,有用功不变,根据
可知,有用功与总功的比值增大,机械效率增大,故①不符合题意;
②给滑轮的轴心加润滑油,在提升相同重物、提升相同高度时,减小额外功,而有用功不变,总功减小,有用功与总功的比值增大,提高了滑轮组的机械效率,故②不符合题意;
③滑轮组的机械效率
可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关,所以,增加重物上升高度,不能提高滑轮组的机械效率,故③符合题意;
④增大提升的物重,有用功增大,而额外功几乎不变,有用功与总功的比值增大,滑轮组的机械效率增大,故④不符合题意。
故选③。
考点 7:测量斜面的机械效率
【典例精讲】(23-24九年级上·广西柳州·期中)如图所示,某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时,用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块A,收集了表中的实验数据:
次数
斜面的倾斜程度
物块重力
斜面高度
拉力
斜面长度
机械效率
1
较缓
5
0.2
2.4
1
较陡
5
0.5
3.2
1
3
最陡
5
0.7
4.3
1
(1)实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向 移动(选填“左”或“右”)。分析表中的数据可得出:斜面越缓越 力(选填“省”或“费”),斜面的机械效率越 ;
(2)该小组又进行了第4次实验,他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,保持斜面高和长分别是和,用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数为4.0N,与第二次实验相比,有用功 (选填“相同”或“不同”)、而拉力做得总功 (选填“变大”或“变小”),这种情况下斜面的机械效率将变 (选填“变大”或“变小”);
(3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和 有关。
【答案】 左 省 小 相同 变大 变小 粗糙程度
【规范解答】(1)[1]实验时要使木板的倾斜角变大,斜面长度不变,h变大,应该把木板下面的木块向左移动。
[2][3]分析表中第2列与第5列,对比斜面坡度与沿斜面拉力的变化情况可知,斜面越缓越省力;对比第2与第7列数据可知,斜面越缓,斜面的机械效率越小。
(2)[4]第4次实验与第2次实验相比,保持斜面高和长分别是和,两次实验做的有用功
与第2次实验相比,有用功相同。
[5][6]与第2次实验相比拉力变大,由可知,拉力做得总功变大;有用功相同,总功变大,由可知,这种情况下斜面的机械效率将变小。
(4)[7]分析表格中的第2列和第7列可知,斜面的机械效率与倾斜程度有关,分析第2次和第4次实验数据可知斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关;故斜面的机械效率与斜面倾斜程度和斜面粗糙程度有关。
【变式训练】(23-24八年级下·广东汕头·期末)图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他的母亲缓缓上行。为估测中年人推轮椅时所用力的大小,小明进行了实验测量。如图乙,他设置了与通道坡度相同的斜面,确定了与A点沿斜面相距1m处的B点。
(1)选用与轮椅的车轮相同材料的小车为研究对象,进行了如下操作:
①测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置,沿斜面方向匀速直线拉动小车,弹簧测力计示数如图乙所示;
③将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为 J;此时,该斜面的机械效率为 ;
结论:斜面可以省 (选填“力”“距离”或“功”);
(2)在小车上逐渐添加重物,重复上述实验,计算出小车从A点到B点拉力所做的总功 W1;重力做的有用功为 W2,并根据数据画出W1和 W2与小车总重G的关系图像,如图丙图线a和b所示。
①由图像可知:用该通道斜面提升物体的机械效率与物重 (选填“有关”或“无关”);
②图甲的无障碍通道上坡的机械效率与图乙中斜面的相同。若母亲的质量为55kg,所坐的轮椅质量为15kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力F推轮椅匀速上坡时,母亲的动能 (选填“增大”“不变”或“减小”),力F的大小为 N。
【答案】 0.3 60% 省力 无关 不变 105
【规范解答】(1)[1]刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm,即此刻度尺的分度值为1mm,使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐,B点所处高度为
h=9.00cm=0.09m
①测出小车重为G=2.0N;
②由图可知,弹簧测力计的分度值是0.02N,弹簧测力计的示数为F=0.3N;
③将小车从A点拉到B点的过程中,s=1m,拉力做的功为
[2]利用斜面将小车从水平地面提升到B点时所做的有用功为
该斜面的机械效率为
[3]由图可知,测力计的分度值为0.02N,指针指在0.3N处,所以弹簧测力计示数为0.3N;小车重为2.0N,拉力为0.3N,故拉力小于重力,则使用斜面可以省力。但是费距离,任何机械都不省功。
(2)①[4]从图像读出当小车的总重G增大到5N时,拉小车从A点到B点所做的功
W1=0.75J
竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功
W2=0.45J
利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为
因为η′=η,所以由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关。
[5]中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,母亲的速度和质量不变,故动能不变。
[6]这位母亲和所坐的轮椅总重力为
中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,从A点到B点所做的有用功为
W有用′=Gh=700N×0.09m=63J
由得,中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,从A点到B点所做的总功为
由W=Fs得,力的大小为
考点 8:测量杠杆的机械效率
【典例精讲】(23-24九年级上·江苏南通·阶段练习)小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,杠杆的质量分布均匀,右端固定在O点,且AC=BC=OA;弹簧测力计始终竖直向上提杠杆。
(1)该实验中杠杆所做的额外功主要是 ;
(2)他将重为G的钩码悬挂在A点,在B点匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η1= (用物理量的符号表示);
(3)若保持弹簧测力计位置不变,将钩码挂在C点,缓慢拉动弹簧测力计将杠杆提升与第一次相同的高度(不计摩擦),此次弹簧测力计的拉力F2做的功 第一次拉力做的功,此次杠杆的机械效率η2 η1(选填“>”或“<”或“=”);
(4)若保持钩码挂在A点位置不变,仅将弹簧测力计由B点移动到C,缓慢将杠杆提升与第一次相同的高度(不计摩擦),此时弹簧测力计示数与第一次相比 (选填“变大”或“变小”或“不变”),此次杠杆的机械效率为η3,则η3 η1。(选填“>”或“<”或“=”)
【答案】 克服杠杆重力做的功 > > 变大 =
【规范解答】(1)[1]因为杠杆自身有重力,提升物体的同时也要提升杠杆,因此杠杆所做的额外功主要是克服杠杆重力做的功。
(2)[2]拉力做的功为总功,大小为W总=F1h2,杠杆对重物做的功为有用功,大小为W有=Gh1,则杠杆的机械效率为
(3)[3]将钩码悬挂点移至C点,由图可知,测力计拉力的力臂不变,钩码的重力不变,但钩码重力的力臂变大,根据杠杆的平衡条件可知,弹簧测力计的示数变大,即F1<F2,上升的高度相同,由W=Gh知弹簧测力计的拉力F2做的功大于第一次拉力做的功。
[4]悬挂点移至C点时,杠杆提升与第一次相同,钩码提升高度增大,有用功增大,杠杆自重不变,提升高度不变,额外功不变,根据总功等于有用功与额外功之和可知,总功增大,根据
可知,机械效率变大,即η2>η1。
(4)[5]由图可知,测力计拉力的力臂变小,钩码的重力和力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知,弹簧测力计的示数变大。
[6]不计摩擦,杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆重力做额外功,并且
W总=W有+W额
设杠杆重心升高的距离为h,则有
Gh1+G杆h=Fh2
而G不变,h1不变,G杆不变,弹簧测力计从B点到C点,钩码升高相同的高度,杠杆升高的距离h不变,所以Gh1+G杆h不变,所以Fh2也不变,由
得,杠杆的机械效率不变,即。
【变式训练】(24-25九年级上·江苏镇江·阶段练习)小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升(支点和杠杆的摩擦不计)。问:
(1)重为5N的钩码挂在A点时,人的拉力F为2.5N,钩码上升0.15m时,动力作用点C上升0.5m,小金利用机械所做的有用功为 J,总功为 J,此时机械效率η1为 ;
(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,仍用该实验装置,将钩码移到B点,再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m,拉力变为4N,钩码上升0.3m。实验测得,此时的机械效率η2 (选填“>”“<”或“=”)η1。请你进一步分析,简述此过程中杠杆效率变化的原因 。
【答案】 0.75 1.25 60% > 额外功一定的情况下,有用功增大了(合理即可)
【规范解答】(1)[1]重为5N的钩码上升0.15m,则有用功
[2]人的拉力F为2.5N,动力作用点C上升0.5m,则总功
[3]则机械效率
(2)[4]重为5N的钩码上升0.3m,则有用功
人的拉力F为4N,动力作用点C上升0.5m,则总功
则机械效率
所以
η2>η1
[5]将钩码移到A点左侧的B点,再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m,对杠杆做的额外功大小不变;
钩码重不变,钩码上升高度增大,则有用功增大,由
可得,有用功在总功中占比增大,所以η2大于η1。
考点 9:杠杆机械效率的计算
【典例精讲】(24-25九年级上·江苏无锡·阶段练习)如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,弹簧测力计示数 (选填“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”)。如果使重为36N的物体缓慢升高10cm,拉力大小F为16N,拉力移动的距离为25cm。拉力所做的功为 J,杠杆的机械效率为 ,若将重物的悬挂点A向右移动到B点,将重物提升相同的高度,则杠杆的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)(不考虑摩擦)。
【答案】 不变 4 90% 变大
【规范解答】[1]杠杆的示意图如图所示:
由杠杆的平衡条件有:F×L1=G×L2,根据相似三角形相似比关系有
G、OA、OC均为定值,所以移动过程中拉力F的大小不变。
[2]拉力所做的功为
W总=Fs=16N×25×10-2m=4J
[3]有用功为
W有=Gh=36N×10×10-2m=3.6J
杠杆的机械效率为
[4]此装置的额外功来自于克服杠杆自重所做的功,提升相同的高度,悬挂点B相比A点,杠杆重心上升的高度要小,所做额外功小,而有用功相同,则总功小,由知,将重物的悬挂点A向右移动到B点,杠杆的机械效率变大。
【变式训练】(23-24九年级上·江苏苏州·阶段练习)如图所示是一种小型千斤顶的示意图。当手往下压动摇臂时,能把重物抬高一段较小的距离,工人在4s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m,把1000N的重物匀速抬高0.08m。则人做功的功率 W,使用千斤顶抬高重物的机械效率是 。
【答案】 25 80%
【规范解答】[1][2]人做功的大小为
则人做功的功率为
有用功为
所以使用千斤顶抬高重物的机械效率为
考点 10:滑轮、滑轮组机械效率的计算
【典例精讲】(25-26九年级上·江苏南京·阶段练习)如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400N的拉力作用下,使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里,匀速竖直上升了2m。不计绳子重力和摩擦,g取10N/kg,求:
(1)此过程中所做的有用功;
(2)滑轮组的机械效率η;
(3)动滑轮的重力G动。
【答案】(1)1400J
(2)87.5%
(3)100N
【规范解答】(1)建筑材料的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N
对建筑材料做的有用功W有=Gh=700N×2m=1400J
(2)图中连接动滑轮的绳子股数n=2,则拉力F移动的距离s=nh=2×2m=4m
拉力做的总功W总=Fs=400N×4m=1600J
滑轮组的机械效率
(3)不计绳子重力和摩擦,动滑轮的重力G动=nF-G=2×400N-700N=100N
【变式训练】(2025·江苏苏州·二模)工人用如图所示滑轮组提升重物。用100N的拉力F在15s内使重为160N的物体匀速上升了3m。不计绳重和摩擦,求:
(1)拉力F的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若用此滑轮组提升另一重物,机械效率为,则此时提升的物体重为多大?
【答案】(1)40W
(2)80%
(3)360N
【规范解答】(1)由图知道,动滑轮上的绳子段数为n=2,拉力F做的总功
拉力F的功率
(2)拉力做的有用功
滑轮组的机械效率
(3)不计绳重和摩擦,根据知道,动滑轮的重力
机械效率为90%时,根据
可得
解得,提升的物体重为G′=360N。
考点 11:斜面模型及相关计算
【典例精讲】(25-26九年级上·江苏宿迁·阶段练习)如图所示,用沿斜面向上、大小为400N的力F将重G=600N的货物匀速运到距地面2m高的平台上,斜面长4m。该过程中斜面的机械效率为 ,货物受到的摩擦力f为 N,判断出使用斜面可以省力的依据是 。
【答案】 75% 100 拉力小于重力
【规范解答】[1]拉力做的有用功为
拉力做的总功为
则该斜面的机械效率为
[2]拉力做的额外功为
克服摩擦力所做的功为额外功,根据可知,货物受到斜面的摩擦力大小为
[3]由于拉力小于重力,即
所以使用斜面可以省力。
【变式训练】(2025·江苏常州·二模)如图所示,把重为40N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,斜面长2m,高0.8m,沿斜面的推力F为20N,那么,此过程中物体所受摩擦力为 N,有用功是 J,斜面的机械效率是 。
【答案】 4 32
【规范解答】[1][2]在斜面上推动物体克服物体的重力做功属于有用功,则做的有用功为
推力做的功为总功,则总功为
推动物体过程中做的额外功为克服物体受到的摩擦力做功为
此过程中物体所受摩擦力为
[3]斜面的机械效率是
考点 12:斜面机械效率的计算
【典例精讲】(24-25九年级上·江苏苏州·期中)如图所示,工人用800N的拉力将重1800N的货物匀速运送到斜面顶端,货物上升高度h=1m,货物在斜面上移动的距离s=3m,用时10s。求:
(1)工人做功的功率是多少?
(2)斜面的机械效率是多少?
(3)货物受到的摩擦力是多少?
【答案】(1)240W
(2)75%
(3)200N
【规范解答】(1)工人用800N的拉力将货运送到斜面顶端,物体在斜面上匀速移动的距离s=3m,则所做总功为
用时10s,拉力的功率
(2)由题意知,将1800N重的货运送到斜面顶端,物体上升高度h=1m,则所做有用功为
斜面的机械效率是
(3)货物受到的摩擦力是
【变式训练】(24-25九年级上·江苏苏州·期中)如图所示,用一块直木板将重500N的箱子匀速拉上平台。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升高1m,用时20s。求:
(1)上移过程中拉力做的总功;
(2)斜面的机械效率;
(3)斜面对木块的摩擦力的大小。
【答案】(1)
(2)
(3)100N
【规范解答】(1)上移过程中拉力做的总功
(2)有用功为
则斜面的机械效率
(3)额外功为
则斜面对木块的摩擦力的大小为
考点 13:含有滑轮组的复杂装置的机械效率计算
【典例精讲】(2025·安徽六安·一模)工人用如图所示装置把重的物体,从斜面底部匀速拉到高的平台上(斜面与水平地面的夹角为),用时。工人对绳子的拉力为,动滑轮重,不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦,求:
(1)绳子对物体做的功;
(2)物体克服摩擦力所做的功;
(3)整个装置的机械效率。
【答案】(1)3120J
(2)1120J
(3)62.5%
【规范解答】(1)从图中可知绳子的股数,工人对绳子的拉力,不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦,根据可知,绳子对物体的拉力
斜面与水平地面的夹角为,平台高,根据数学知识可知斜面的长
则绳子对物体做的功
(2)重物沿斜面移动到高台上拉力的有用功
物体克服摩擦力做的功
(3)工人对绳子的拉力做的总功
整个装置的机械效率
【变式训练】(2024·山东烟台·中考真题)在建筑工地上,小明同学利用如图所示的装置,用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动,A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍,不计绳重及滑轮组的摩擦,则动滑轮所受重力 N,该装置的机械效率为 ,若增加物体A的重力,仍使物体A匀速运动,则该装置的机械效率将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 15N 80% 增大
【规范解答】[1]物体A受到的摩擦力
由题意可知,人施加的拉力
所以动滑轮的重力
[2]该装置的机械效率
[3]若增加物体A的重力,物体A对地面的压力增大,物体受到的滑动摩擦力增大,由于物体A匀速运动,所以拉力也会增大,总功一定时,有用功占总功的比例会增大,故机械效率会增大。
1.(2025·江苏无锡·中考真题)重为600N的建筑工人用如图所示的滑轮组,将重为450N的货物沿竖直方向以0.4m/s的速度匀速提升了4m,建筑工人做功的功率为200W。不计滑轮轴的摩擦,下列说法正确的是( )
A.建筑工人所用的拉力为500N
B.建筑工人所做的有用功是1800J
C.建筑工人所做的额外功是300J
D.提升货物的过程中地面对工人的支持力为350N
【答案】B
【规范解答】A.由图可知n=2,绳子自由端移动的速度v=nv物=2×0.4m/s=0.8m/s
由可知,工人的拉力
故A错误;
B.提升货物所做的功为有用功W有=Gh=450N×4m=1800J
故B正确;
C.绳子自由端移动的距离s=nh=2×4m=8m
工人做的总功W总=Fs=250N×8m=2000J
则额外功W额=W总-W有=2000J-1800J=200J
故C错误;
D.工人在竖直方向上受到竖直向下的重力、绳子向下的拉力和地面竖直向上的支持力,由力的平衡条件可知,地面对工人的支持力F支=F+G人=250N+600N=850N
故D错误。
故选B。
2.(2025·江苏苏州·中考真题)如图所示,用四个拉力分别匀速提升同一物体,下列说法错误的是( )
A.
B.额外功等于0
C.定滑轮的实质是一个等臂杠杆
D.方向不同,说明使用定滑轮能改变施力的方向
【答案】B
【规范解答】AC.定滑轮的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,所以定滑轮的实质是一个等臂杠杆,则使用定滑轮不能省力,所以F1、F2、F3、F4一样大,故AC正确,不符合题意;
B.由于拉物体上升时,要克服绳重和摩擦做额外功,所以额外功不等于零,故B错误,符合题意;
D.使用定滑轮向不同方向都能使物体上升,说明使用定滑轮能改变施力的方向,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.(2025·江苏南通·中考真题)如图所示,用滑轮组将重为12N的物体匀速提升0.2m,作用在绳端的拉力F为5N。利用以上信息不能求解的物理量是( )
A.滑轮组的有用功 B.动滑轮的重力
C.滑轮组的额外功 D.滑轮组的机械效率
【答案】B
【规范解答】A.有用功是对我们有用的功,对于滑轮组提升物体来说,有用功等于克服物体重力所做的功,计算公式为W 有= Gh。已知物体重力G=12N,提升高度h=0.2m,因此可以计算出有用功W 有= Gh=12N×0.2m=2.4J
故A不符合题意;
B.动滑轮的重力需要根据额外功来计算,而额外功包括克服动滑轮重力做的功和克服摩擦力、绳子重力做的功,即额外功不仅包含克服动滑轮重力的功,还有其他未知的额外功,所以无法单独求出动滑轮的重力,故B符合题意;
C.总功是作用在绳端的拉力所做的功,计算公式为W 总=Fs,其中s是绳端移动的距离。由于有三段绳子承担物重,所以绳端移动距离s=3h=3×0.2m=0.6m
已知拉力F=5N,可算出总功W总=Fs=5N×0.6m=3J
额外功等于总功减去有用功,即W额= W总-W有=3J-2.4J=0.6J
因此可以求出额外功,故C不符合题意;
D.机械效率是有用功跟总功的比值,机械效率
可以求出机械效率,故D不符合题意。
故选B。
4.(2025·江苏南京·中考真题)如图,滑轮组1min内将重为N的重物匀速吊起2m。动滑轮重1000N,滑轮组的机械效率为80%,绳端的拉力的功率为 W,若增加重物的重力,则额外功与有用功的比值将 。
【答案】 1000 变小
【规范解答】[1]提升重物做的有用功
拉力做的总功
拉力的功率
[2]增加重物的重力,将重物提升相同的高度,则有用功增大,额外功不变,额外功与有用功的比值将变小。
5.(2025·江苏常州·中考真题)如图甲所示,是建筑工地上塔式起重机示意图。
(1)由杠杆平衡条件可知,配重一定时,起吊幅度L越大,物料重G应该越 ;
(2)如图乙所示,该起重机是通过电动机的拉力F,带动图示的滑轮组竖直起吊物料的。电动机的输出功率为60kW,重为的物料以1.5m/s匀速提升,则电动机拉力 N,滑轮组的机械效率为 %。
【答案】(1)小
(2) 75
【规范解答】(1)由杠杆的平衡条件可得
在、不变时,起吊幅度L越大,越小,即物料重越小。
(2)[1][2]由图乙知,承担物重的绳子股数为n=2
物料上升的速度v物=1.5m/s
拉力F端移动的速度为
电动机的输出功率,即拉力F做功功率
由可得,拉力
滑轮组的机械效率
基础夯实
1.(25-26九年级上·江苏南通·阶段练习)如图所示的滑轮组,用40N的拉力F将重为60N的物体竖直匀速提起,绳子自由端在10s内移动了5m(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是( )
A.动滑轮的重力为60N
B.提升物体所做的有用功为400J
C.绳端拉力的功率为40W
D.滑轮组提升物体的机械效率为75%
【答案】D
【规范解答】A.由图可知,承担物重的绳子段数。不计绳重和摩擦,根据,可得动滑轮重力,故A错误;
B.物体上升的高度
提升物体所做的有用功,故B错误;
C.绳端拉力做的总功
绳端拉力的功率,故C错误;
D.滑轮组的机械效率,故D正确。
故选D。
2.(25-26九年级上·江西九江·阶段练习)关于功率、机械效率,下列说法正确的是( )
A.做功越多的机械,其功率就越大
B.越省力的机械,其功率就越小
C.做功越慢的机械,其机械效率就越低
D.有用功一定时,额外功少的机械,机械效率一定高
【答案】D
【规范解答】AB.功率表示做功的快慢,做功越多的机械,其功率不一定越大,越省力的机械,其功率不一定越小,故AB错误;
CD.功率表示做功的快慢,机械效率是有用功跟总功的比值,做功越慢的机械,其机械效率不一定越低。有用功一定时,额外功少的机械,总功少,有用功占总功的比值大,机械效率一定高,故C错误,D正确。
故选D。
3.(2025·云南玉溪·二模)如图所示,利用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m,作用在绳子自由端的拉力F为250N,方向竖直向上。不计绳重和摩擦,则下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3m B.动滑轮受到的重力为100N
C.拉力F做的功为1200J D.该动滑轮的机械效率为62.5%
【答案】B
【规范解答】A.由题图可知,滑轮组的绳子承重股数为n=2,绳子自由端移动的距离为
故A错误;
B.不计绳重和摩擦,根据可知,动滑轮受到的重力为
故B正确;
C.拉力F做的功为
故C错误;
D.该动滑轮的机械效率为
故D错误。
故选B。
4.(24-25九年级下·甘肃张掖·期中)如图,小明用沿斜面向上150N的推力,将总重为500N的小车匀速推到斜面顶端。已知斜面高1.2m,长5m。此过程中小明推小车所做的功为 J,该斜面的机械效率为 。
【答案】 750 80%
【规范解答】[1]功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积,根据题意可知,小明沿斜面的推力,小明推小车移动的距离,所以小明推小车所做的功为
[2]对于这个斜面来说,小明推力做的功是总功,小车从斜面底部抬升到斜面顶端,这部分功是必须做的功,是有用功,抬升高度,故,根据机械效率公式可知,该斜面的机械效率
5.(2025·青海西宁·一模)《墨经·经下》记载了一种斜面引重车如图所示。系紧在后轮轴上的绳索,绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物相连。已知该引重车的斜板长2m、高0.8m,若将重2000N的大箱从斜板底端匀速拉到顶端,后轮轴施加在绳子上的力为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是 N,该斜板的机械效率为 %。
【答案】 200 80
【规范解答】[1]对木箱做的有用功为
拉力做的总功为
克服摩擦力做的功为
木箱与斜面之间的摩擦力是
[2]斜板的机械效率为
6.(25-26九年级上·湖南衡阳·开学考试)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
【规范解答】[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
7.(2025·四川广元·三模)如图所示,固定在水平地面上的斜面长s=5m,高h=3m,用平行于斜面向上F=4N的拉力,将重为6N的物体由斜面底端匀速拉到顶端,则拉力F做的功是 J,斜面的机械效率是 %。
【答案】 20 90
【规范解答】[1]根据W=Fs可得,拉力F做的功是
[2]利用斜面所做的有用功为
则斜面的机械效率是
8.(2025·广东汕头·一模)小轿车行驶在盘山公路爬坡过程可简化为如图所示的斜面模型。若小轿车的质量为,小轿车从斜面底端沿斜面往上匀速行驶了,升高了,所用时间为,该装置的机械效率为,匀速行驶牵引力恒定不变,其方向始终与斜面平行。求该过程(取):
(1)汽车的平均速度;
(2)牵引力做的有用功;
(3)牵引力的功率。
【答案】(1)9km/h
(2)
(3)
【规范解答】(1)设汽车行驶的距离为s=18km,时间为t=2h,则平均速度v为
(2)“有用功”即克服重力使汽车升高的功。设汽车质量为m=1.2×10³kg,g=10N/kg,升高高度为h=9km=9×0³m,则
(3)机械效率η=75%=0.75,表示有用功与总功之比为0.75,故总功
牵引力做总功所用时间为2h=7200s,则牵引力的功率P为
9.(25-26九年级上·山东东营·开学考试)工人用如图所示装置在6s内将质量为60kg的货物匀速提升1m,此过程中拉力的功率为200W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg,求:
(1)此过程中的有用功;
(2)工人所用的拉力;
(3)滑轮组的机械效率。
【答案】(1)600J
(2)400N
(3)50%
【规范解答】(1)货物重力G=mg=60kg×10N/kg=600N
此过程中的有用功W有用=Gh=600N×1m=600J
(2)由题图可知,滑轮组的绳子承重股数为n=3,绳子自由端移动的距离为
总功为W总=Pt=200W×6s=1200J
工人所用的拉力
(3)滑轮组的机械效率
10.(25-26九年级上·北京·开学考试)斜面是简单机械的一种,可用于克服竖直提升重物的困难。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关,她利用图甲的装置进行实验,用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表:
实验次数
斜面倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度
机械效率
1
较缓
20
0.2
11
1
2
较陡
20
0.4
14
1
3
最陡
20
0.6
17
1
(1)表格的空白处应该填的数据是 ;
(2)已知乙图B斜面对物体的支持力为5N,斜面长1m,物体沿斜面下滑到底端,支持力在这个过程中做功 J;
(3)通过对比实验数据,可以得出的探究结论是:其他方面一定时,斜面倾斜程度越 ,机械效率越高。
【答案】(1)70.6%
(2)0
(3)陡
【规范解答】(1)第3次实验中,利用斜面所做的有用功为
所做的总功为
则第3次实验的机械效率为
因此表格的空白处应该填的数据是70.6%
(2)物体沿斜面下滑到底端,因支持力与移动的距离垂直,所以,支持力在这个过程中不做功,即做功0J。
(3)分析表格数据可知,其他方面一定时,第1次实验中,斜面倾斜程度较缓,机械效率为36.4%;第2次实验中,斜面倾斜程度较陡,机械效率为57.1%;第3次实验中,斜面倾斜程度最陡,机械效率为70.6%;可以得出的探究结论是:其他方面一定时,斜面倾斜程度越陡,机械效率越高。
培优拔高
11.(24-25九年级上·陕西咸阳·阶段练习)如图所示,工人们利用滑轮组拉困在水平地面上重为16000N的汽车,使汽车以0.5m/s的速度向左匀速行驶1m,所用拉力F为1000N,汽车与水平地面间的摩擦力为1600N。下列说法正确的是( )
A.滑轮组中的定滑轮可以省功
B.滑轮组的机械效率为80%
C.拉力F做功的功率为500W
D.增大拉动速度可以提高滑轮组的机械效率
【答案】B
【规范解答】A.根据功的原理可知,使用任何机械都不能省功,定滑轮的作用是可以改变力的方向,故A错误;
B.由图可知,动滑轮上绳子的根数n=2,则滑轮组的机械效率为
故B正确;
C.已知动滑轮上绳子的根数n=2,则绳端移动的速度v绳=nv车=2×0.5m/s=1m/s
拉力F做功的功率为P=Fv绳=1000N×1m/s=1000W
故C错误;
D.根据可知,增大拉动速度不会改变滑轮组的机械效率,故D错误。
故选B。
12.(25-26九年级上·安徽安庆·开学考试)周末爸爸到超市买了一袋米和一袋面粉,现要将它们搬到四楼,可以有两种方法:一是把它们一起搬上楼;二是先将一袋米搬上楼,再搬剩下的一袋面粉。假设他上楼的速度相同,第一种方法搬米和面粉的功率为,机械效率为,第二种方法搬米和面粉的功率为,机械效率为,用这两种方法搬米和面粉的有用功分别为、,则下列关系正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【规范解答】将米和面粉一次搬上楼和分两次搬米和面粉总重力不变,米和面粉上升的高度不变,所以对米和面粉做的有用功不变,故W1=W2;由于将米和面粉一次搬上楼,克服人的重力做功1次;将米和面粉分两次搬克服人的重力做功2次;所以分两次搬米和面粉做的额外功多,故分两次搬米和面粉做的总功多,所以将米和面粉一次搬上楼的机械效率大于分两次搬的机械效率,即η1>η2;因上楼的速度相同,方法二需要上楼二次,所以方法二所用时间是第一次的两倍,将米和面粉一次搬上楼人做功的功率为 ①
将米和面粉分两次搬上楼人做功的功率为 ②
比较①②两式可知P1>P2。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
13.(25-26九年级上·河北石家庄·开学考试)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
【规范解答】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。
14.(25-26九年级上·陕西延安·阶段练习)如图,小刚用动滑轮把重400N的一袋粮食匀速提高10m,他所用拉力竖直向上,大小为250N,不计绳重和摩擦,则动滑轮重力为 N,拉力做的有用功为 J,动滑轮的机械效率是 。
【答案】 100 4000/ 80%
【规范解答】[1]动滑轮承重的绳子段数n=2。不计绳重和摩擦时,有
将拉力及物重代入可得
[2]小刚做的有用功为W有=Gh=400N×10m=4000J
[3]小刚做的总功为
动滑轮的机械效率为
15.(25-26九年级上·江苏南通·阶段练习)如图所示,固定的斜面长s=1.2m,高h=0.3m,沿斜面向上用5N的拉力把一个重为16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端,拉力做的功为 J, 斜面的机械效率为 ,物体与斜面间的摩擦力为 N,使用斜面 (选填“可以”或“不可以”)省功。
【答案】 6 80% 1 不可以
【规范解答】[1]拉力做的总功为
[2]有用功
斜面的效率
[3]额外功
又因为,所以摩擦力
[4]使用任何机械都不可以省功,所以使用斜面不可以省功。
16.(2025·湖南衡阳·模拟预测)如图所示,重100N的物体A在20N水平拉力F的作用下10s内沿直线匀速运动了1m的距离,滑轮组的机械效率为。则拉力F做功的功率是 W,物体A受到的摩擦力是 N。若增大拉力F,则物体A受到的摩擦力 选填“变大”“变小”或“不变”。
【答案】 4 32 不变
【规范解答】[1]由图可知,动滑轮上的绳子段数为,绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力做功的功率
[2]根据可得,有用功
水平匀速直线拉动物体A时,克服物体A受到的摩擦力做的功为有用功,根据可得,物体A受到的摩擦力
[3]滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与其它因素无关,由于增大拉力F时,物体A对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度也不变,所以物体A受到的摩擦力不变。
17.(25-26九年级上·江西九江·阶段练习)如图所示,在水平拉力作用下,重为的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体移动距离为,物体与地面间滑动摩擦力为。则滑动摩擦力做功为 ,滑轮组的机械效率为 。
【答案】
【规范解答】[1]滑动摩擦力做功
[2]从图中可知n=3,绳子自由端移动的距离
拉力所做总功
滑轮组的机械效率
18.(25-26九年级上·广东深圳·开学考试)如图所示,用一动滑轮将500N的物体在10s内匀速提高3m,绳子自由端的拉力为300N。求:
(1)拉力做功多大;
(2)拉力做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
【答案】(1)1800J
(2)180W
(3)83.3%
【规范解答】(1)如图,动滑轮有两根绳承担物重,,绳子自由端移动的距离
拉力做的功
(2)拉力做功的功率
(3)有用功
滑轮组的机械效率
19.(24-25九年级上·江苏苏州·期中)重量为500N的工人用如图所示的滑轮组提升重物,工人站在地面上向下拉动绳子,使重400N的物体G在10s内匀速上升2m。图中每个滑轮重均为100N,不计绳重和摩擦。求:
(1)滑轮组的机械效率是多大?
(2)若绳子能承受的最大拉力为600N,站在地面上的工人用此滑轮组提升重物的最大机械效率是多少?
【答案】(1)80%
(2)90%
【规范解答】(1)不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率
(2)由图可知,滑轮组的动滑轮绕2段绳,工人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力
因此站在地面上的工人用此滑轮组提升物体时,最大拉力为500N,不计绳重和摩擦,工人能提升物体的最大重力G大=nF大-G动=2×500N-100N=900N
滑轮组的最大机械效率
20.(24-25九年级上·江西九江·期中)小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好如图甲所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)小红 向上 缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其它被测物理量和计算的数据如下表:
钩码重(N)
弹簧测力计提升的高度(m)
有用功(J)
总功(J)
机械效率
2
0.4
0.2
0.2
100%
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们得到的结论是 (填“正确”或“错误”),请你帮助找出原因 ;
(3)该滑轮组的机械效率实际为 ;
(4)若提升的钩码重增加6N,则该滑轮组的机械效率将 ;(填变化情况)
(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的,他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率,请你在图丙中画出下一步实验所需的组装图。
【答案】(1) 竖直 匀速
(2) 错误 弹簧测力计提升的高度测量错误
(3)
(4)提高
(5)
【规范解答】(1)[1][2]实验中小红应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,此时滑轮组系统处于动态平衡状态,测力计示数才等于绳子自由端拉力。
(2)[1][2]由于额外功的存在,滑轮组的机械效率不可能为100%,所以小雪和小红得出的结论是错误的。由图甲可知,滑轮组有效绳子段数,则弹簧测力计提升的高度
所以小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%的原因是弹簧测力计提升的高度测量错误。
(3)总功为
该滑轮组的机械效率实际为
(4)若提升的钩码重增加6N,则在提升的高度不变的情况下,有用功增大,额外功基本不变,根据可知,该滑轮组的机械效率将提高。
(5)图乙与动滑轮相连的绳子段数为2段,则改变绕法,让绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上,此时与动滑轮相连的绳子段数为3段,作图如下:
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专题11.5 机械效率
(知识梳理+13个考点讲练+中考真题演练+难度分层练 共51题)
知识梳理 技巧点拨 1
知识点梳理01:机械效率 1
知识点梳理02:各种机械的机械效率 2
优选题型 考点讲练 4
考点1:有用功和额外功 4
考点2:机械效率的定义 5
考点3:机械效率的大小比较 5
考点4:机械效率的简单计算 6
考点5:影响机械效率大小的因素 7
考点6:测量滑轮组的机械效率 7
考点7:测量斜面的机械效率 8
考点8:测量杠杆的机械效率 10
考点9:杠杆机械效率的计算 11
考点10:滑轮、滑轮组机械效率的计算 11
考点11:斜面模型及相关计算 13
考点12:斜面机械效率的计算 13
考点13:含有滑轮组的复杂装置的机械效率计算 14
中考真题 实战演练 15
难度分层 拔尖冲刺 17
基础夯实 17
培优拔高 20
知识点梳理01:机械效率
1.有用功、额外功与总功
人利用机械在达到目的的过程中,所做的对人们有用的功,叫做有用功。
在工作时,人们不需要的但不得不做的功,叫做额外功。
动力做的功,称为总功,树枝上等于有用功加额外功。
2.机械效率
物理学中,将有用功跟总功的比值叫做机械效率,用η表示
使用机械时,由于额外功的存在,有用功总小于总功,所以机械效率不能为100%
易错点①机械效率指的是有用功占总功的比例,功率指的是做功的快慢,效率大,功率不一定大
②机械效率是功的比值,做功越多不能说明功率大,同样也不能说明效率大
③机械越省力,对应的结构也会越复杂,所以效率反而会更低
④提高机械效率可以考虑减小摩擦或者只增大有用功,更改绕线方式不影响机械效率
知识点梳理02:各种机械的机械效率
1. 杠杆的机械效率
①有用功:克服物体自重所做的功,即
②额外功:克服杠杆自重及摩擦力所做的功。
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
2. 滑轮组的机械效率
①有用功:克服物体自重所做的功,即
②额外功:克服动滑轮、绳自重及摩擦力所做的功。若不计绳重和摩擦,
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
(不计绳重及摩擦)
3. 水平滑轮组的机械效率
①有用功:克服物体受到的摩擦力所做的功,即
②额外功:克服滑轮与绳之间的摩擦力所做的功
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
4. 斜面的机械效率
①有用功:克服物体重力所做的功,即
②额外功:克服物体与斜面间的摩擦力所做的功,
③总功:拉力做的功,即
④机械效率:
考点1:有用功和额外功
【典例精讲】(2025·江苏宿迁·三模)如图所示,物体重160N,动滑轮重30N,工人用100N的拉力将物体匀速提升了2m,用时10s,此过程中拉力匀速提升物体的功率是 W,克服摩擦力及绳重所做的功为 J,动滑轮的机械效率是 %。
【变式训练】(24-25九年级上·江苏泰州·期末)工人利用图示滑轮组匀速提升450N的建筑材料,绳子自由端移动了4m,动滑轮重力为50N。不计绳重和摩擦,工人对绳的拉力是 N,工人做的有用功是 J,此过程中滑轮组的机械效率是 %。
考点2:机械效率的定义
【典例精讲】(25-26九年级上·江苏宿迁·阶段练习)甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%,则下列说法中正确的是( )
A.使用甲机械省力
B.在相同的时间内,使用甲机械做的功多
C.使用甲机械做功快
D.乙机械的额外功在总功中占的比例大
【变式训练】(23-24八年级下·陕西榆林·期末)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”)。
考点3:机械效率的大小比较
【典例精讲】(2024·河南周口·二模)用两个完全相同的滑轮,分别按如图所示的甲、乙两种方式将重为G的物体匀速提升相同的高度。下列判断正确的是(不计绳重与摩擦)( )
A.两次的拉力
B.两次的机械效率
C.两绳子自由端移动距离
D.通过两机械所做的总功
【变式训练】(2024·宁夏银川·二模)如图所示,工人们用相同的滑轮按照不同的方式组装成A、B两种滑轮组,根据需要来提起等重的建筑材料,若不计摩擦和绳重,则F1 F2,机械效率ηA ηB(均选填“>”、“<”或“=”)。如果用A图提起重为25N的物体,动滑轮重为5N,则该滑轮组的机械效率为 。(结果保留到0.1%)
考点 4:机械效率的简单计算
【典例精讲】(2025·江苏淮安·三模)如图所示,工人用动滑轮匀速提起重为300N的重物,拉力F为200N,物体在10s内上升1m。在此过程中,拉力F做的功为 J,该装置的机械效率为 。
【变式训练】(2025·江苏扬州·三模)如图所示,工人用200N的拉力将重为190N的物体4s内匀速吊起2m。求:
(1)物体上升的速度;
(2)工人做的有用功;
(3)定滑轮的机械效率。
考点 5:影响机械效率大小的因素
【典例精讲】(2025·江苏连云港·一模)如图所示,在的拉力作用下,将重物匀速提升了,用时,在此过程中,滑轮组的机械效率为80%,则物重为 N,拉力的功率为 ,若增大提升的物重,则滑轮组的机械效率将 。
【变式训练】(23-24八年级下·重庆·期末)关于功、功率和机械效率,下列说法正确的( )
A.通过减小机械的摩擦,可使机械效率达到100%
B.某机械做功的功率越大,其机械效率越高
C.某机械所做的有用功越多,其机械效率就越高
D.机械效率越高的机械,做功时有用功和额外功的比值越大
考点 6:测量滑轮组的机械效率
【典例精讲】(24-25九年级下·江苏苏州·阶段练习)如图,测动滑轮机械效率时,应 拉动弹簧测力计,此时其机械效率是η1,若再增加一个重物,其机械效率变为η2,则η1 η2,若某小组便于读数,在弹簧测力计静止时读取拉力F,所测机械效率将偏 。
【变式训练】(24-25八年级下·吉林·期末)学习滑轮组的机械效率之后,小明用同样的滑轮,组装成两个滑轮组,完成分两次不同的实验,分别如图甲、乙所示,实验的部分数据如表格所示:
次数
物体重G/N
提升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
2
10
1.5
20
2
2
10
(1)实验过程中,沿竖直方向 拉动弹簧测力计;
(2)第一次实验的机械效率为 %;
(3)第二次实验如图乙所示,则弹簧测力计移动的距离是 cm;若忽略绳重和摩擦,则第二次实验测得滑轮组的机械效率应 (选填“>”“<”或“=”)第一次实验测得滑轮组的机械效率;
(4)若想提高此滑轮组的机械效率,以下措施中不可行的是 (选填序号)。
①选用轻质动滑轮
②给滑轮的轴心加润滑油
③增加物体被提升的高度
④增大被提升的物体的重力
考点 7:测量斜面的机械效率
【典例精讲】(23-24九年级上·广西柳州·期中)如图所示,某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时,用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块A,收集了表中的实验数据:
次数
斜面的倾斜程度
物块重力
斜面高度
拉力
斜面长度
机械效率
1
较缓
5
0.2
2.4
1
较陡
5
0.5
3.2
1
3
最陡
5
0.7
4.3
1
(1)实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向 移动(选填“左”或“右”)。分析表中的数据可得出:斜面越缓越 力(选填“省”或“费”),斜面的机械效率越 ;
(2)该小组又进行了第4次实验,他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,保持斜面高和长分别是和,用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数为4.0N,与第二次实验相比,有用功 (选填“相同”或“不同”)、而拉力做得总功 (选填“变大”或“变小”),这种情况下斜面的机械效率将变 (选填“变大”或“变小”);
(3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和 有关。
【变式训练】(23-24八年级下·广东汕头·期末)图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他的母亲缓缓上行。为估测中年人推轮椅时所用力的大小,小明进行了实验测量。如图乙,他设置了与通道坡度相同的斜面,确定了与A点沿斜面相距1m处的B点。
(1)选用与轮椅的车轮相同材料的小车为研究对象,进行了如下操作:
①测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置,沿斜面方向匀速直线拉动小车,弹簧测力计示数如图乙所示;
③将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为 J;此时,该斜面的机械效率为 ;
结论:斜面可以省 (选填“力”“距离”或“功”);
(2)在小车上逐渐添加重物,重复上述实验,计算出小车从A点到B点拉力所做的总功 W1;重力做的有用功为 W2,并根据数据画出W1和 W2与小车总重G的关系图像,如图丙图线a和b所示。
①由图像可知:用该通道斜面提升物体的机械效率与物重 (选填“有关”或“无关”);
②图甲的无障碍通道上坡的机械效率与图乙中斜面的相同。若母亲的质量为55kg,所坐的轮椅质量为15kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力F推轮椅匀速上坡时,母亲的动能 (选填“增大”“不变”或“减小”),力F的大小为 N。
考点 8:测量杠杆的机械效率
【典例精讲】(23-24九年级上·江苏南通·阶段练习)小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,杠杆的质量分布均匀,右端固定在O点,且AC=BC=OA;弹簧测力计始终竖直向上提杠杆。
(1)该实验中杠杆所做的额外功主要是 ;
(2)他将重为G的钩码悬挂在A点,在B点匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η1= (用物理量的符号表示);
(3)若保持弹簧测力计位置不变,将钩码挂在C点,缓慢拉动弹簧测力计将杠杆提升与第一次相同的高度(不计摩擦),此次弹簧测力计的拉力F2做的功 第一次拉力做的功,此次杠杆的机械效率η2 η1(选填“>”或“<”或“=”);
(4)若保持钩码挂在A点位置不变,仅将弹簧测力计由B点移动到C,缓慢将杠杆提升与第一次相同的高度(不计摩擦),此时弹簧测力计示数与第一次相比 (选填“变大”或“变小”或“不变”),此次杠杆的机械效率为η3,则η3 η1。(选填“>”或“<”或“=”)
【变式训练】(24-25九年级上·江苏镇江·阶段练习)小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升(支点和杠杆的摩擦不计)。问:
(1)重为5N的钩码挂在A点时,人的拉力F为2.5N,钩码上升0.15m时,动力作用点C上升0.5m,小金利用机械所做的有用功为 J,总功为 J,此时机械效率η1为 ;
(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,仍用该实验装置,将钩码移到B点,再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m,拉力变为4N,钩码上升0.3m。实验测得,此时的机械效率η2 (选填“>”“<”或“=”)η1。请你进一步分析,简述此过程中杠杆效率变化的原因 。
考点 9:杠杆机械效率的计算
【典例精讲】(24-25九年级上·江苏无锡·阶段练习)如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,弹簧测力计示数 (选填“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”)。如果使重为36N的物体缓慢升高10cm,拉力大小F为16N,拉力移动的距离为25cm。拉力所做的功为 J,杠杆的机械效率为 ,若将重物的悬挂点A向右移动到B点,将重物提升相同的高度,则杠杆的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)(不考虑摩擦)。
【变式训练】(23-24九年级上·江苏苏州·阶段练习)如图所示是一种小型千斤顶的示意图。当手往下压动摇臂时,能把重物抬高一段较小的距离,工人在4s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m,把1000N的重物匀速抬高0.08m。则人做功的功率 W,使用千斤顶抬高重物的机械效率是 。
考点 10:滑轮、滑轮组机械效率的计算
【典例精讲】(25-26九年级上·江苏南京·阶段练习)如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400N的拉力作用下,使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里,匀速竖直上升了2m。不计绳子重力和摩擦,g取10N/kg,求:
(1)此过程中所做的有用功;
(2)滑轮组的机械效率η;
(3)动滑轮的重力G动。
【变式训练】(2025·江苏苏州·二模)工人用如图所示滑轮组提升重物。用100N的拉力F在15s内使重为160N的物体匀速上升了3m。不计绳重和摩擦,求:
(1)拉力F的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若用此滑轮组提升另一重物,机械效率为,则此时提升的物体重为多大?
考点 11:斜面模型及相关计算
【典例精讲】(25-26九年级上·江苏宿迁·阶段练习)如图所示,用沿斜面向上、大小为400N的力F将重G=600N的货物匀速运到距地面2m高的平台上,斜面长4m。该过程中斜面的机械效率为 ,货物受到的摩擦力f为 N,判断出使用斜面可以省力的依据是 。
【变式训练】(2025·江苏常州·二模)如图所示,把重为40N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,斜面长2m,高0.8m,沿斜面的推力F为20N,那么,此过程中物体所受摩擦力为 N,有用功是 J,斜面的机械效率是 。
考点 12:斜面机械效率的计算
【典例精讲】(24-25九年级上·江苏苏州·期中)如图所示,工人用800N的拉力将重1800N的货物匀速运送到斜面顶端,货物上升高度h=1m,货物在斜面上移动的距离s=3m,用时10s。求:
(1)工人做功的功率是多少?
(2)斜面的机械效率是多少?
(3)货物受到的摩擦力是多少?
【变式训练】(24-25九年级上·江苏苏州·期中)如图所示,用一块直木板将重500N的箱子匀速拉上平台。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升高1m,用时20s。求:
(1)上移过程中拉力做的总功;
(2)斜面的机械效率;
(3)斜面对木块的摩擦力的大小。
考点 13:含有滑轮组的复杂装置的机械效率计算
【典例精讲】(2025·安徽六安·一模)工人用如图所示装置把重的物体,从斜面底部匀速拉到高的平台上(斜面与水平地面的夹角为),用时。工人对绳子的拉力为,动滑轮重,不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦,求:
(1)绳子对物体做的功;
(2)物体克服摩擦力所做的功;
(3)整个装置的机械效率。
【变式训练】(2024·山东烟台·中考真题)在建筑工地上,小明同学利用如图所示的装置,用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动,A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍,不计绳重及滑轮组的摩擦,则动滑轮所受重力 N,该装置的机械效率为 ,若增加物体A的重力,仍使物体A匀速运动,则该装置的机械效率将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
1.(2025·江苏无锡·中考真题)重为600N的建筑工人用如图所示的滑轮组,将重为450N的货物沿竖直方向以0.4m/s的速度匀速提升了4m,建筑工人做功的功率为200W。不计滑轮轴的摩擦,下列说法正确的是( )
A.建筑工人所用的拉力为500N
B.建筑工人所做的有用功是1800J
C.建筑工人所做的额外功是300J
D.提升货物的过程中地面对工人的支持力为350N
2.(2025·江苏苏州·中考真题)如图所示,用四个拉力分别匀速提升同一物体,下列说法错误的是( )
A.
B.额外功等于0
C.定滑轮的实质是一个等臂杠杆
D.方向不同,说明使用定滑轮能改变施力的方向
3.(2025·江苏南通·中考真题)如图所示,用滑轮组将重为12N的物体匀速提升0.2m,作用在绳端的拉力F为5N。利用以上信息不能求解的物理量是( )
A.滑轮组的有用功 B.动滑轮的重力
C.滑轮组的额外功 D.滑轮组的机械效率
4.(2025·江苏南京·中考真题)如图,滑轮组1min内将重为N的重物匀速吊起2m。动滑轮重1000N,滑轮组的机械效率为80%,绳端的拉力的功率为 W,若增加重物的重力,则额外功与有用功的比值将 。
5.(2025·江苏常州·中考真题)如图甲所示,是建筑工地上塔式起重机示意图。
(1)由杠杆平衡条件可知,配重一定时,起吊幅度L越大,物料重G应该越 ;
(2)如图乙所示,该起重机是通过电动机的拉力F,带动图示的滑轮组竖直起吊物料的。电动机的输出功率为60kW,重为的物料以1.5m/s匀速提升,则电动机拉力 N,滑轮组的机械效率为 %。
基础夯实
1.(25-26九年级上·江苏南通·阶段练习)如图所示的滑轮组,用40N的拉力F将重为60N的物体竖直匀速提起,绳子自由端在10s内移动了5m(不计绳重和摩擦)。下列说法正确的是( )
A.动滑轮的重力为60N
B.提升物体所做的有用功为400J
C.绳端拉力的功率为40W
D.滑轮组提升物体的机械效率为75%
2.(25-26九年级上·江西九江·阶段练习)关于功率、机械效率,下列说法正确的是( )
A.做功越多的机械,其功率就越大
B.越省力的机械,其功率就越小
C.做功越慢的机械,其机械效率就越低
D.有用功一定时,额外功少的机械,机械效率一定高
3.(2025·云南玉溪·二模)如图所示,利用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m,作用在绳子自由端的拉力F为250N,方向竖直向上。不计绳重和摩擦,则下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3m B.动滑轮受到的重力为100N
C.拉力F做的功为1200J D.该动滑轮的机械效率为62.5%
4.(24-25九年级下·甘肃张掖·期中)如图,小明用沿斜面向上150N的推力,将总重为500N的小车匀速推到斜面顶端。已知斜面高1.2m,长5m。此过程中小明推小车所做的功为 J,该斜面的机械效率为 。
5.(2025·青海西宁·一模)《墨经·经下》记载了一种斜面引重车如图所示。系紧在后轮轴上的绳索,绕过斜面顶端的滑轮与斜面上的重物相连。已知该引重车的斜板长2m、高0.8m,若将重2000N的大箱从斜板底端匀速拉到顶端,后轮轴施加在绳子上的力为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是 N,该斜板的机械效率为 %。
6.(25-26九年级上·湖南衡阳·开学考试)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 %。
7.(2025·四川广元·三模)如图所示,固定在水平地面上的斜面长s=5m,高h=3m,用平行于斜面向上F=4N的拉力,将重为6N的物体由斜面底端匀速拉到顶端,则拉力F做的功是 J,斜面的机械效率是 %。
8.(2025·广东汕头·一模)小轿车行驶在盘山公路爬坡过程可简化为如图所示的斜面模型。若小轿车的质量为,小轿车从斜面底端沿斜面往上匀速行驶了,升高了,所用时间为,该装置的机械效率为,匀速行驶牵引力恒定不变,其方向始终与斜面平行。求该过程(取):
(1)汽车的平均速度;
(2)牵引力做的有用功;
(3)牵引力的功率。
9.(25-26九年级上·山东东营·开学考试)工人用如图所示装置在6s内将质量为60kg的货物匀速提升1m,此过程中拉力的功率为200W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg,求:
(1)此过程中的有用功;
(2)工人所用的拉力;
(3)滑轮组的机械效率。
10.(25-26九年级上·北京·开学考试)斜面是简单机械的一种,可用于克服竖直提升重物的困难。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关,她利用图甲的装置进行实验,用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表:
实验次数
斜面倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度
机械效率
1
较缓
20
0.2
11
1
2
较陡
20
0.4
14
1
3
最陡
20
0.6
17
1
(1)表格的空白处应该填的数据是 ;
(2)已知乙图B斜面对物体的支持力为5N,斜面长1m,物体沿斜面下滑到底端,支持力在这个过程中做功 J;
(3)通过对比实验数据,可以得出的探究结论是:其他方面一定时,斜面倾斜程度越 ,机械效率越高。
培优拔高
11.(24-25九年级上·陕西咸阳·阶段练习)如图所示,工人们利用滑轮组拉困在水平地面上重为16000N的汽车,使汽车以0.5m/s的速度向左匀速行驶1m,所用拉力F为1000N,汽车与水平地面间的摩擦力为1600N。下列说法正确的是( )
A.滑轮组中的定滑轮可以省功
B.滑轮组的机械效率为80%
C.拉力F做功的功率为500W
D.增大拉动速度可以提高滑轮组的机械效率
12.(25-26九年级上·安徽安庆·开学考试)周末爸爸到超市买了一袋米和一袋面粉,现要将它们搬到四楼,可以有两种方法:一是把它们一起搬上楼;二是先将一袋米搬上楼,再搬剩下的一袋面粉。假设他上楼的速度相同,第一种方法搬米和面粉的功率为,机械效率为,第二种方法搬米和面粉的功率为,机械效率为,用这两种方法搬米和面粉的有用功分别为、,则下列关系正确的是( )
A. B.
C. D.
13.(25-26九年级上·河北石家庄·开学考试)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
14.(25-26九年级上·陕西延安·阶段练习)如图,小刚用动滑轮把重400N的一袋粮食匀速提高10m,他所用拉力竖直向上,大小为250N,不计绳重和摩擦,则动滑轮重力为 N,拉力做的有用功为 J,动滑轮的机械效率是 。
15.(25-26九年级上·江苏南通·阶段练习)如图所示,固定的斜面长s=1.2m,高h=0.3m,沿斜面向上用5N的拉力把一个重为16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端,拉力做的功为 J, 斜面的机械效率为 ,物体与斜面间的摩擦力为 N,使用斜面 (选填“可以”或“不可以”)省功。
16.(2025·湖南衡阳·模拟预测)如图所示,重100N的物体A在20N水平拉力F的作用下10s内沿直线匀速运动了1m的距离,滑轮组的机械效率为。则拉力F做功的功率是 W,物体A受到的摩擦力是 N。若增大拉力F,则物体A受到的摩擦力 选填“变大”“变小”或“不变”。
17.(25-26九年级上·江西九江·阶段练习)如图所示,在水平拉力作用下,重为的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体移动距离为,物体与地面间滑动摩擦力为。则滑动摩擦力做功为 ,滑轮组的机械效率为 。
18.(25-26九年级上·广东深圳·开学考试)如图所示,用一动滑轮将500N的物体在10s内匀速提高3m,绳子自由端的拉力为300N。求:
(1)拉力做功多大;
(2)拉力做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
19.(24-25九年级上·江苏苏州·期中)重量为500N的工人用如图所示的滑轮组提升重物,工人站在地面上向下拉动绳子,使重400N的物体G在10s内匀速上升2m。图中每个滑轮重均为100N,不计绳重和摩擦。求:
(1)滑轮组的机械效率是多大?
(2)若绳子能承受的最大拉力为600N,站在地面上的工人用此滑轮组提升重物的最大机械效率是多少?
20.(24-25九年级上·江西九江·期中)小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好如图甲所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)小红 向上 缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其它被测物理量和计算的数据如下表:
钩码重(N)
弹簧测力计提升的高度(m)
有用功(J)
总功(J)
机械效率
2
0.4
0.2
0.2
100%
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们得到的结论是 (填“正确”或“错误”),请你帮助找出原因 ;
(3)该滑轮组的机械效率实际为 ;
(4)若提升的钩码重增加6N,则该滑轮组的机械效率将 ;(填变化情况)
(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的,他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率,请你在图丙中画出下一步实验所需的组装图。
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