五、机械效率（专项训练）物理苏科版2024九年级上册

五、机械效率 一．有用功和额外功 二．机械效率的定义 三．机械效率的大小比较 四．机械效率的简单计算 五．影响机械效率大小的因素 六．测量滑轮组的机械效率 七．测量斜面和杠杆的机械效率 八．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共10小题） 九．斜面模型及相关计算（共7小题） 一．有用功和额外功 1．人们往卡车上装载较重的货物时，常常会在车尾斜搭一块木板，将货物沿着木板往上推，如图所示。下列说法正确是（　　） A．使用斜面可以减少额外功 B．使用斜面不省功 C．木板越长越费力 D．上推时间越少，机械效率越高 2．小红用下图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　　） A．物体的重力做的功是有用功 B．拉力F做的功是额外功 C．拉力F做的功是有用功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是有用功 3．小明用两种方法搬相同的书上楼：一是把所有书一起搬上楼；二是分多次先后将所有书搬上楼。若两种方法搬书的时间相同，则两种搬书过程中，小明完成的物理量相同的是（　　） A．有用功 B．总功 C．机械效率 D．总功功率 4．如图所示，固定的斜面长s＝1.2m，高h＝0.3m，沿斜面向上用6N的拉力把一个重为18N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面的效率为 ，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。 5．如图所示，沿斜面把质量为的物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是，斜面长、高则其机械效率是 ，物体所受摩擦力是 。 二．机械效率的定义 6．下列关于机械效率的说法中正确的是（　　） A．机械效率越大，说明做功越快 B．机械效率越大，说明做功越多 C．机械的功率越大，机械效率越大 D．机械效率是反映机械性能的物理量 7．下列说法正确的是（　　） A．越省力的机械，做功一定越快 B．机械效率越高的机械，功率越大 C．任何机械都能省功 D．做功越快的机械，功率一定越大 8．输入能量、输出有效能量、输出无效能量的关系： ＝ ＋ 。能量转化效率η＝ 。在任何情况下，η都 1。 9．花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，可以轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于 （选填“省力”或“费力”）杠杆，使用时，若在轴上加润滑油，则可以 （选填“增大”或“减小”）杠杆的机械效率。 三．机械效率的大小比较 10．如图所示，用甲、乙、丙、丁四个装置分别将同一物体匀速提升相同高度，每个滑轮重相同，且滑轮的重力小于物体的重力。若不计绳重及摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．甲装置所需拉力最大，机械效率最高 B．乙装置可以看成支点在一侧的不等臂杠杆 C．四个装置的有用功相等，机械效率也相等 D．丁装置最省力，但不能改变施力的方向 11．某人用如图所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功WA，WB，两种装置的机械效率，的关系正确的是（　　） A．； B．； C．； D．； 12．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重100N，绳重和摩擦不计。使用图甲方式的好处是可以改变力的 ，画出乙滑轮中F的力臂 。若甲、乙两种方式的机械效率分别为、，则 （选填“>”、“=”或“<”）。 13．如图是商场的自动扶梯。质量为60kg的小鸣站在该扶梯上从商场一楼到二楼，已知扶梯以1m/s的速度匀速运行，则扶梯克服小明重力做功 J，克服重力做功的功率是 W，如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 四．机械效率的简单计算 14．如图所示是《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车，系紧在后轮轮轴上的绳索绕过斜板顶端的滑轮与斜板上的重物连接。若用该引重车将重为2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，该过程用时20s，已知斜板长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．该装置的机械效率为80% C．木箱与斜板之间的摩擦力为100N D．绳子拉力的功率为40W 15．如图所示，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．乙做的有用功多 B．甲做的总功多 C．乙做总功的功率大 D．甲所用装置的机械效率大 16．用如图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为600J，不计绳重和摩擦，则（　　） A．第一次提升重物时机械效率较低 B．第二次提升重物时的额外功较大 C．先后两次提升重物的重力之比为7∶12 D．先后两次提升重物的总功率之比为3∶2 17．如图所示，一根均匀的细木棒OC，，B为的中点。在点施力将挂在点的重为的物体匀速提升，木棒的机械效率为。提升该物体做的有用功是 J，木棒重为 N（不计摩擦）。 18．如图所示，利用动滑轮在5s内将重6N的物体提升了1m，拉力F为4N。该过程中，绳端移动的距离为 m，克服物体重力做功的功率为 W，装置的机械效率为 。 19．如图所示，小明利用滑轮组将重为6N的重物以的速度竖直匀速提升，用时10s。由图可知小明的拉力为 N，该过程中拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。 20．如图所示，重150N的物体在平行于斜面的拉力F作用下，以0.3m/s的速度从斜面的底端匀速运动到斜面的顶端，用时20s。已知F=100N，斜面的高度为3m。求： (1)拉力F做功的功率； (2)利用斜面匀速拉动重物的过程中，该装置的机械效率； (3)重物所受摩擦力大小。 21．质量为8t的某载重汽车，额定功率为250kW，车上装有12t的砂石，汽车先以36km/h的速度、200kW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min；然后又以额定功率、用了2min的时间，把砂石从山坡脚下送到了60m高的坡顶施工场地，求： (1)求汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机做的功； (2)求汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力； (3)求汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。 22．一物块重2.5N，在拉力F的作用下从底部沿斜面匀速运动到如图1所示的位置，用时6s。此过程F做的功W和时间t的关系图像如图2所示，物块运动的速度和时间的关系图像如图3所示。求： (1)物体在斜面上6s运动的长度是多少？ (2)F所做的功的功率是多少？ (3)斜面的机械效率是多少？（保留一位小数） 五．影响机械效率大小的因素 23．利用等重滑轮，分别采用如图所示的两种方式提升同一重物，升高相等高度。若绳重和摩擦不计，下列分析中正确的是（　　） A．乙绳自由端移动距离较大 B．乙绳自由端作用力较小 C．两种方式所做的总功相等 D．增大提升速度，机械效率都变大 24．小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，下列说法正确的是（　　） A．小明做的有用功减小、总功不变，滑轮组的机械效率减小 B．小明做的有用功增加、总功增加，滑轮组的机械效率不变 C．小明做的有用功减小、总功减小，滑轮组的机械效率不变 D．小明做的有用功不变、总功减小，滑轮组的机械效率增大 25．如图所示，重的物体在的水平拉力的作用下，以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为。在此过程中，下列说法正确的是（   ） A．拉力做的功为 B．物体与地面间的滑动摩擦力为 C．额外功为200J D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低 26．用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为G=100N的钩码挂在粗细均匀铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.4m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=1m（不计转轴O处的摩擦，）则杠杆自重为 N；若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率将 （选填“不变”“变大”或“变小”）。 27．如图所示，站在地面上的工人利用滑轮组在10s内将一个物体匀速提升了3m，工人施加的拉力为100N。如果滑轮组的机械效率是80%，则工人拉力所做的功为 J，拉力做功的功率为 W，提升的物体重为 N；若增加提升物体的重量，该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 28．小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想： A、对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？ B、斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关； 为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如表： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 有用功 W有用/J 总功W总/J 斜面机械效率η ① 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60% ② 30° 5 4.2 0.6 1.2 3 5.04 ③ 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71% (1)在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块；此时的绳子对物体的拉力和斜面对木块的摩擦力 （选填“是”或“不是”）平衡力； (2)第②次实验中斜面的机械效率= ； (3)对比实验①②的数据可以用来验证猜想 ，细心的小明发现第②次实验中的额外功大于第①次实验中的额外功，你认为可能是由于 力变大的原因造成的； (4)对比①③两次实验数据，可初步得出的结论是 。 29．小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示： 次数 钩码所受的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25% 2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25% 3 2.0 0.1 1.2 0.4 41.67% 4 3.0 0.1 1.5 (1)在实验操作中，应该 拉动弹簧测力计； (2)根据表中的数据计算得出第4次实验时机械效率η＝ %； (3)通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率 ； (4)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是________； A．动滑轮的重力 B．绳子与滑轮之间的摩擦 C．物体上升的高度 (5)在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为 N。 30．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中实验装置如图所示，得到的数据如表所示： 实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 0.4 62.5% 3 6 0.1 2.4 (1)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，他认为应该静止读数。老师说该想法是错误的，原因是忽略了 对滑轮组机械效率的影响。如果这样做，测得的机械效率将 （选填“偏大”、“偏小”或“更准确”）。 (2)小组同学再用甲装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s= m，机械效率η= （百分号前保留一位小数）； (3)通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。 (4)比较第1次实验和第3次实验可得出结论： ： (5)根据所学知识，不计绳重和摩擦，图丙是机械效率η与动滑轮重G动的关系图像，分析图丙中的A点可知，被提升物体所受的重力大小为 。 六．测量滑轮组的机械效率 31．如图所示，在测定滑轮组机械效率的实验中，下列要求错误的是（　　） A．弹簧测力计必须先校零 B．弹簧测力计必须匀速向上拉 C．弹簧测力计必须在静止时读数 D．实验时装置中的直尺必须竖直放置 32．某小组利用如图所示的实验装置甲乙丙进行了三次实验，“测量滑轮组机械效率”，并得到数据如表所示。 实验组数 钩码重力 钩码上升的高度 绳端的拉力 绳端移动的距离 机械效率 甲 4 0.1 2.7 0.2 乙 4 0.1 1.8 0.3 丙 8 0.1 3.1 0.3 (1)实验中用弹簧测力计拉着绳端运动，弹簧测力计应沿竖直方向 拉动； (2)有小组成员发现实验过程中边拉动弹簧测力计边读数，示数不稳定，不便于读数，他认为应该静止时读数，他的想法不正确的原因是：没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响； (3)第丙组实验数据中，机械效率应该为 ； (4)通过比较乙、丙两组实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，所提重物越重，滑轮组的机械效率越 。 33．小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表： 物理量实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/cm 测力计示数F/N 测力计移动距离s/cm 机械效率η 1 4 10 1.8 30 2 6 10 2.4 30 83% 3 4 10 1.4 50 57% 4 4 20 1.4 100 57% (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在 （拉动过程中/静止时）读数； (2)分析表中数据可知：第1次实验的机械效率是 %；第2次实验是用图 （a/b/c）滑轮组完成的； (3)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 ； (4)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。 34．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行三次实验（如图所示），实验数据记录如下表： 实验序号 钩码重 钩码上升高度 弹簧测力计示数 弹簧测力计移动 距离 机械效率 (1)在实验过程中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。 (2)第次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数），额外功为 。 (3)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。 (4)根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重的物体匀速提升，此时滑轮组的机械效率可能为___________（只填序号）。 A． B． C． (5)若第次实验中，钩码上升高度变为，则滑轮组的机械效率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。 35．小林在测量如图所示滑轮组机械效率的实验时，部分实验数据如下表所示。 实验次数 钩码重力 钩码上升高度 拉力 绳端移动距离 机械效率 1 1.0 5 0.6 15 55.6％ 2 1.5 5 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7％ 4 2.0 10 1.0 30 66.7％ (1)实验过程中，应竖直向上 缓慢拉动弹簧测力计。 (2)第2次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N，由表格数据可得，此次拉力做的总功为 J，滑轮组的机械效率为 。 (3)分析1、2、3次实验数据可知，用同一滑轮组提升重物时，重物越 ，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升高度 （选填“有关”或“无关”）。 (4)结合生活实际，用滑轮组提升重物时，可提高机械效率的措施有 （写出一例不同于上述实验的措施）。 36．实验小组在做“测量滑轮组机械效率”的实验。如图用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。 实验次数 钩码重G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.9 0.3 74.0% 2 4 0.1 1.7 0.3 78.4% 3 6 0.1 ① 0.3 (1)小明用弹簧测力计沿 方向 提升不同数量的钩码进行实验； (2)第三次实验中，弹簧测力计的示数如图所示，通过分析实验数据，第三次实验对应的机械效率是 %；（结果精确到1%） (3)有小组成员提出，最后要计算三次实验机械效率的平均值，这个想法是否正确？并说明理由 ； (4)分析表中数据可知：滑轮组的效率与 有关。 七．测量斜面和杠杆的机械效率 37．请完成下列填空。 (1)如图甲，蜡烛跷跷板摆动的原因可以用 原理来解释。 (2)如图乙所示是小明测量斜面的机械效率的实验装置，沿斜面拉动木块时，应保持测力计的弹簧轴线与斜面 ,并且使木块做 运动。 (3)如图丙，用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置， 则勺子悬挂点 （选填“左”或“右”）侧的质量较大一些。 38．如图所示，不考虑摩擦，用竖直向上的力F匀速拉动均匀杠杆，使悬挂在O点的重为G的物体缓慢升高此时杠杆的机械效率为η1；若将力F的作用点由C点向左移动到B点，仍将该物体缓慢升高人时，杠杆的机械效率为η2，则η1 η2（选填“>”“<”或“=”）；在物体被提升的过程中，其重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 39．小丽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4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η为 。 (2)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。问：杠杆的机械效率η与第一次相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 40．小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。 (1)实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节； (2)如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动 格； (3)小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，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 ； (4)若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”），分析原因可知 。 41．学习了简单机械后，小明了解到斜面也是一种机械，于是他想探究这种机械的特点。 (1)他将木块放在如图b所示的斜面上，并用弹簧测力计沿斜面 向上拉木块，收集到下表中的实验数据：①比较表中木块重力G和拉力F的大小，得出：使用斜面时 （选填“能”或“不能”）省力；斜面长度相同时，斜面高度越小越 （选填“省力”或“费力”）；②实验时，可以通过移动木块A来改变斜面的倾斜程度，要减小斜面的倾斜程度，木块A要向 （选填“左”或“右”）移； 斜面倾斜程度 木块重力G/N 斜面高度h/m 斜面长s/m 沿斜面拉力F/N 较缓 5 0.2 1 2 较陡 5 0.3 1 2.6 最陡 5 0.4 1 3.2 (2)请举出应用斜面的一种实例： （写出一种即可）。 根据表格，较缓时有用功是 ，较陡时总功为 J，最陡时机械效率为 %。 42．如图所示，某实验小组的同学们在“探究斜面的机械效率”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。 (1)分析表中的数据可得出：斜面越缓越 （填“省”或“费”）力。 (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0.5m和1m，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4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 (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 和 有关。 (4)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （填“大于”、“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% 八．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共10小题） 43．一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出，已知整个过程中，水平拉力是，汽车沿水平方向匀速移动了4m，滑轮组的机械效率为80%，则（　　） A．水平拉力F克服汽车重力、绳子及轮间摩擦力做的功是额外功 B．拉力F做的有用功为 C．拉力F作用点移动距离是1.33m D．拉力F做的总功 44．用如图所示的滑轮组提升重为400N的物体M，人施加在绳子自由端的拉力F恒为250N，使M匀速上升8m。不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．左边的滑轮可以省力 B．右边的滑轮可以改变力的方向 C．滑轮组做的有用功是6400J D．滑轮组的机械效率是80% 45．使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的倍。不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法不正确的是（ ） A．该滑轮组中有两个定滑轮和一个动滑轮 B．绳子自由端拉力的速度 C．动滑轮重力为100N D．该滑轮组的机械效率为 46．某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s。若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为 W，使用该滑轮组的额外功为 J，滑轮组的机械效率为 。工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 47．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦．若GA＝GB，相同时间绳子自由端移动距离sA＞sB，则FA FB，FA、FB做功的功率PA和PB的大小关系为PA PB；若GA＜GB，则两滑轮组的机械效率η甲 η乙。（以上均选填“＞”、“＜”或“＝”） 48．如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，该滑轮组绳子自由端移动的速度为 m/s，动滑轮重 N，拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率是 %。 49．一位工人用如图所示的滑轮组提升货物，已知货物的质量为，工人对绳的拉力为，货物在拉力的作用下匀速上升了，取，求： (1)工人做的有用功； (2)这个滑轮组的机械效率是多少？ 50．如图所示，工人用200N的拉力，在15s的时间内，将重51kg的建筑材料提升到6m高的楼顶上，不计绳重及摩擦，求： (1)建筑材料的重力（取g=10N/kg）； (2)拉力做功的功率； (3)滑轮组的机械效率。 51．工人用如图所示装置，在10s内，将质量为64kg的货物匀速吊起1m，此过程中竖直向上的拉力F为400N，g取10N/kg。求： (1)货物受到的重力； (2)工人做功的功率； (3)动滑轮的机械效率。 52．一救援队员用如图所示的装置从水中打捞一装有贵重物品的箱子，在打捞过程中箱子始终做匀速竖直上升，己知该箱子的体积为，质量为240kg，该箱子上表面距水面。若该箱子在救援队员施加600N的拉力作用下在水中竖直匀速上升，绳重和摩擦不计。求： (1)箱子上表面受到的水的压强； (2)箱子在水中所受浮力的大小； (3)在箱子拉出水面之后，该装置的机械效率。 九．斜面模型及相关计算（共7小题） 53．如图所示，盘山公路的设计采用弯曲路线，目的是减小坡度以便车辆上山。关于这一设计原理，下列说法正确的是（　　） A．通过增加道路长度来减小坡度，使车辆上坡更省力 B．减小轮胎与地面的摩擦力，防止车辆打滑 C．改变汽车行驶轨迹，使车辆重力减小 D．盘山公路既可以省力，也可以省功 54．如图所示，人们往卡车上装载较重的货物时，常常会在车尾斜搭一块木板，将货物沿着木板往上推，这样比直接向上抬起货物省力很多。这块倾斜的木板就是斜面。斜面是与水平面成一定角度的平面，也是一种简单机械。下列说法错误的是（　　） A．木板受到的摩擦力的方向沿斜面向下 B．将货物沿着木板匀速往上推时，货物受平衡力作用 C．同样的高度，斜面的倾角越小，斜面就越长，也就越省力 D．盘山公路是斜面在生活中的应用 55．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。下面说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为300N B．斜面的机械效率是80% C．拉力做的功大小为1200J D．拉力的功率为240W 56．工人师傅用斜面把重物搬运到汽车上。如图所示，如果汽车车厢底板离地面的高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F=2400N沿着斜面把重力G=3600N的重物匀速拉到车厢上，则工人师傅所做的功为 J，该斜面的机械效率是 %，重物所受摩擦力为 N。 57．为了方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道.沿专用通道至入口和直接上台阶相比较，可以 （选填“省力”、“省功”或“省距离”）。若将重600N的小车沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，在此过程中推力做的总功为 J，斜面的机械效率为 %，小车在斜面上的摩擦力为 N。 58．斜面是一种常见的简单机械。如图所示的斜面高为，斜面长为。现用平行于斜面的拉力，将一个重物从斜面底端匀速拉到斜面顶端，在此过程中斜面的机械效率为。试求： (1)拉力做的功是多少？ (2)重物的重力是多少？ (3)已知物体沿斜面上升过程中，斜面对物体摩擦力所做的功是额外功，则整个过程中克服摩擦力做的功是多少？ 59．斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经·经下》里记载了一种斜面引重车，如图所示，该车前轮矮小，后轮高大，前后轮之间装上木板，在后轮轮轴上系紧绳索，通过斜板高端的滑轮将绳索的另一端系在斜面上的重物上，只要轻推车子前进，就可以将重物拉到一定高度。工人师傅想用该引重器将质量为200kg的木箱从斜面的底端匀速拉到顶端，已知木箱沿斜面运动了6m，升高了3m，该装置的效率为80%。（不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦）。（取10N/kg） (1)整个过程克服木箱重力做的功是多少？ (2)该斜面引重车对木箱的拉力是多少？ (3)若该装置使用的绳索最大可以提供2000N的拉力，当达到最大拉力时效率为90%，则该装置最大可以牵引的物体质量是多少？ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 五、机械效率 一．有用功和额外功 二．机械效率的定义 三．机械效率的大小比较 四．机械效率的简单计算 五．影响机械效率大小的因素 六．测量滑轮组的机械效率 七．测量斜面和杠杆的机械效率 八．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共10小题） 九．斜面模型及相关计算（共7小题） 一．有用功和额外功 1．人们往卡车上装载较重的货物时，常常会在车尾斜搭一块木板，将货物沿着木板往上推，如图所示。下列说法正确是（　　） A．使用斜面可以减少额外功 B．使用斜面不省功 C．木板越长越费力 D．上推时间越少，机械效率越高 【答案】B 【详解】A．使用斜面时，需要克服摩擦力做额外功，不能减少额外功，故A错误； B．根据功的原理，使用任何机械都不省功，所以使用斜面不省功，故B正确； C．在高度一定时，木板越长（斜面的坡度越小），越省力，而不是越费力，故C错误； D．机械效率是有用功与总功的比值，与上推时间无关，故D错误。 故选B。 2．小红用下图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　　） A．物体的重力做的功是有用功 B．拉力F做的功是额外功 C．拉力F做的功是有用功 D．克服物体受到的摩擦力做的功是有用功 【答案】D 【详解】A．由图知，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，故A错误； BC．绳子自由端的拉力做的功包括有用功、额外功，为总功，故BC错误； D．水平使用动滑轮向左匀速拉动物体，物体受到的拉力F1和地面给物体的摩擦力是一对平衡力，大小相等，则拉力F1做的功（克服物体受到的摩擦力做的功）为有用功，故D正确； 故选D。 3．小明用两种方法搬相同的书上楼：一是把所有书一起搬上楼；二是分多次先后将所有书搬上楼。若两种方法搬书的时间相同，则两种搬书过程中，小明完成的物理量相同的是（　　） A．有用功 B．总功 C．机械效率 D．总功功率 【答案】A 【详解】A．有用功是克服书的重力做的功，两种方法搬的书相同，上楼的高度相同，根据，所以有用功相同，故A符合题意； B．总功是克服书和人自身重力做的功，分多次搬书时，人需要多次上下楼，克服自身重力做的功更多，所以总功不同，故B不符合题意； C．机械效率，有用功相同，总功不同，所以机械效率不同，故C不符合题意； D．总功率，总功不同，时间相同，所以总功功率不同，故D不符合题意。 故选 A。 4．如图所示，固定的斜面长s＝1.2m，高h＝0.3m，沿斜面向上用6N的拉力把一个重为18N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面的效率为 ，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】 75% 1.5 不可以 【详解】[1]有用功 总功 斜面的效率 [2]额外功W额=W总-W有=7.2J-5.4J=1.8J 物体与斜面间的摩擦力 [3]使用任何机械都不省功，使用斜面不可以省功。 5．如图所示，沿斜面把质量为的物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是，斜面长、高则其机械效率是 ，物体所受摩擦力是 。 【答案】 70 30 【详解】[1]有用功 拉力做的总功 斜面的机械效率为 [2]额外功 由可知，物体所受摩擦力是 二．机械效率的定义 6．下列关于机械效率的说法中正确的是（　　） A．机械效率越大，说明做功越快 B．机械效率越大，说明做功越多 C．机械的功率越大，机械效率越大 D．机械效率是反映机械性能的物理量 【答案】D 【详解】A．机械效率高，表明使用该机械做功时，有用功在总功中所占的比例高，它并不能反映机械做功的快慢，表示做功快慢的是功率，故A错误； B．机械效率，说明有用功在总功中所占的比例高；做功的多少是由力和物体沿力的方向的路程决定，故B错误； C．功率是表示物体做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值，二者是衡量机械性能的不同指标，无必然联系，故C错误； D．机械效率是反映机械性能优劣的重要标志之一。机械效率高，表明使用该机械做功时，有用功在总功中所占的比例高，机械性能好，故D正确。 故选D。 7．下列说法正确的是（　　） A．越省力的机械，做功一定越快 B．机械效率越高的机械，功率越大 C．任何机械都能省功 D．做功越快的机械，功率一定越大 【答案】D 【详解】A．功率与做功多少和做功时间有关，与机械是否省力没有直接关系，比如一个省力的杠杆，若做功时间很长，其做功速度依然会很慢，故A错误； B．机械效率是有用功与总功的比值，反映的是机械对能量的利用效率；功率是单位时间内所做的功，反映的是做功的快慢，二者描述的是机械的不同特性，没有必然联系，比如机械效率高的缝纫机，其做功速度（功率）可能远小于机械效率低的起重机，故B错误； C．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，因为机械在工作过程中，不可避免地会克服摩擦、克服自身重力等做额外功，导致总功等于有用功与额外功之和，总功始终大于有用功，故C错误； D．功率的物理意义就是表示物体做功的快慢，功率越大，说明物体做功越快，反之，做功越快的机械，其功率一定越大，这符合功率的定义，故D正确。 故选D。 8．输入能量、输出有效能量、输出无效能量的关系： ＝ ＋ 。能量转化效率η＝ 。在任何情况下，η都 1。 【答案】 输入能量 输出有效能量 输出无效能量 小于 【详解】[1][2][3][4]在机械使用过程中，输入的能量=输出的有效能量+输出无效能量；能量的转化效率。 [5]由于在任何情况下，都会有无效能量，因此都小于1。 9．花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，可以轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于 （选填“省力”或“费力”）杠杆，使用时，若在轴上加润滑油，则可以 （选填“增大”或“减小”）杠杆的机械效率。 【答案】 省力 增大 【详解】[1]由图可知，修枝剪刀在使用时会围绕B点转动，所以修枝剪刀是一个杠杆，支点是B点。 使用时，动力臂大于阻力臂，所以修枝剪刀属于省力杠杆。 [2]使用时，若在轴上加润滑油，可以减小摩擦力，从而减小额外功，从而增加有用功占总功的比例，能增大杠杆的机械效率。 三．机械效率的大小比较 10．如图所示，用甲、乙、丙、丁四个装置分别将同一物体匀速提升相同高度，每个滑轮重相同，且滑轮的重力小于物体的重力。若不计绳重及摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．甲装置所需拉力最大，机械效率最高 B．乙装置可以看成支点在一侧的不等臂杠杆 C．四个装置的有用功相等，机械效率也相等 D．丁装置最省力，但不能改变施力的方向 【答案】C 【详解】A．甲是定滑轮，拉力，不需要克服动滑轮重力做额外功，机械效率。乙、丙、丁是动滑轮或滑轮组，需要克服动滑轮重力做额外功，拉力小于，机械效率小于100%，所以甲装置所需拉力最大，机械效率最高，故A正确，不符合题意； B．乙是动滑轮，可看成支点在一侧的不等臂杠杆，动力臂是阻力臂的 2 倍，故B正确，不符合题意； C．由有用功公式可知，同一物体提升相同高度，有用功相等。但乙、丙、丁要克服动滑轮重力做额外功，甲不需要，所以机械效率不相等，故C错误，符合题意； D．丁是滑轮组，承担物重的绳子段数最多，最省力，但拉力方向与物体运动方向相同，不能改变施力方向，故D正确，不符合题意。 故选 C。 11．某人用如图所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功WA，WB，两种装置的机械效率，的关系正确的是（　　） A．； B．； C．； D．； 【答案】A 【详解】用两种方法将同一物体匀速提升相同的高度，根据W有＝Gh可知，用两种方法所做的有用功相等，即；因为不计摩擦，则乙图中为定滑轮，不做额外功，而甲图需要克服动滑轮自身重力做一些额外功，所以甲图中做的总功较多，根据可知，甲的机械效率小于乙的机械效率，即。故A正确，BCD错误。 故选A。 12．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重100N，绳重和摩擦不计。使用图甲方式的好处是可以改变力的 ，画出乙滑轮中F的力臂 。若甲、乙两种方式的机械效率分别为、，则 （选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】 方向 > 【详解】[1]甲图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮可以改变力的方向。 [2]动滑轮是动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆，支点O在固定绳这端，过支点作F作用线的垂线段，即为动力臂L，作图如下： [3]甲图为定滑轮，不计绳重及摩擦，则额外功为零，总功等于有用功，机械效率为100%；乙图为动滑轮，不计绳重及摩擦，克服动滑轮的重力做功为额外功，总功大于有用功，机械效率小于100%；故可得机械效率的关系为。 13．如图是商场的自动扶梯。质量为60kg的小鸣站在该扶梯上从商场一楼到二楼，已知扶梯以1m/s的速度匀速运行，则扶梯克服小明重力做功 J，克服重力做功的功率是 W，如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 1800 360 变大 【详解】[1]小明重力 一楼到二楼的高度为3m，故克服重力做功 [2]扶梯从一楼到二楼的时间 克服重力做功功率 [3]站在扶梯上的人数增大，有用功变大，额外功不变，根据 可知扶梯的效率将变大。 四．机械效率的简单计算 14．如图所示是《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车，系紧在后轮轮轴上的绳索绕过斜板顶端的滑轮与斜板上的重物连接。若用该引重车将重为2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，该过程用时20s，已知斜板长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．该装置的机械效率为80% C．木箱与斜板之间的摩擦力为100N D．绳子拉力的功率为40W 【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的摩擦力做的额外功 由可得，木箱与斜板之间的摩擦力，故C错误； D．由功率公式可得，绳子拉力的功率，故D错误。 故选B。 15．如图所示，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．乙做的有用功多 B．甲做的总功多 C．乙做总功的功率大 D．甲所用装置的机械效率大 【答案】B 【详解】A．把质量相等的货物匀速提升到同一平台，根据可知，甲、乙做的有用功相同，故A错误； B．把质量相等的货物匀速提升到同一平台，甲、乙做的有用功相同，但是甲还需要提升动滑轮，因此甲做的总功多，故B正确； C．在相同的时间内甲做的总功比乙多，因此甲做总功的功率大，故C错误； D．不计绳重及滑轮的摩擦，甲提升重物和动滑轮，乙只需要提升重物，有用功相同，总功越大，机械效率越低；因此甲所用装置的机械效率小，故D错误。 故选B。 16．用如图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为600J，不计绳重和摩擦，则（　　） A．第一次提升重物时机械效率较低 B．第二次提升重物时的额外功较大 C．先后两次提升重物的重力之比为7∶12 D．先后两次提升重物的总功率之比为3∶2 【答案】D 【详解】A．机械效率 第一次的机械效率是η=80%，第二次的机械效率是70%，故A不符合题意； B．不计绳重和摩擦，额外功是克服动滑轮重力做的功，动滑轮重力不变，提升高度相同，根据，两次额外功相等，故B不符合题意； C．由题意可知第一次 再根据 两次额外功相等，由题意可知第二次 计算出有用功 因为W有=Gh，且提升的高度相同，则，故C不符合题意； D．功率，第一次总功3000J，第二次总功2000J，且时间相同，则，故D符合题意； 故选D。 17．如图所示，一根均匀的细木棒OC，，B为的中点。在点施力将挂在点的重为的物体匀速提升，木棒的机械效率为。提升该物体做的有用功是 J，木棒重为 N（不计摩擦）。 【答案】 20 25 【详解】[1]物体的重力为 物体被提升的距离为 提升该物体做的有用功为 [2]木棒的机械效率为 则提升物体做的总功为 提升物体做的额外功为 由图可知，OB=2OA，根据比例关系，木棒重心被提升的距离为 额外功为克服木棒重力做的功，则木棒的重力为 18．如图所示，利用动滑轮在5s内将重6N的物体提升了1m，拉力F为4N。该过程中，绳端移动的距离为 m，克服物体重力做功的功率为 W，装置的机械效率为 。 【答案】 2 1.2 【详解】[1]由图知，承担物重绳子的股数为，拉力端移动距离 [2]物体被提升的高度，克服物体重力做的功 由功率公式可得，克服物体重力做功的功率为 [3]根据公式可得，拉力做的总功为 装置的机械效率为 19．如图所示，小明利用滑轮组将重为6N的重物以的速度竖直匀速提升，用时10s。由图可知小明的拉力为 N，该过程中拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 2.4 0.72 【解析】【小题1】[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为，则其示数为，则小明的拉力为； [2][3]由图可知，绳子自由端移动的速度 拉力的功率 滑轮组的机械效率 20．如图所示，重150N的物体在平行于斜面的拉力F作用下，以0.3m/s的速度从斜面的底端匀速运动到斜面的顶端，用时20s。已知F=100N，斜面的高度为3m。求： (1)拉力F做功的功率； (2)利用斜面匀速拉动重物的过程中，该装置的机械效率； (3)重物所受摩擦力大小。 【详解】（1）物体在斜面上运动的路程即斜面长度为 拉力F做的总功为 拉力F的功率 （2）利用斜面提升物体过程中，克服物体重力对物体所做的功为有用功，此过程中有用功为 斜面的机械效率 （3）利用斜面匀速拉动重物的过程中，克服斜面对物体的摩擦力所做的功为额外功 物体受到斜面的摩擦力大小为 21．质量为8t的某载重汽车，额定功率为250kW，车上装有12t的砂石，汽车先以36km/h的速度、200kW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min；然后又以额定功率、用了2min的时间，把砂石从山坡脚下送到了60m高的坡顶施工场地，求： (1)求汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机做的功； (2)求汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力； (3)求汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。 【解析】【小题1】由题可知，平直路面匀速行驶时发动机做的功 【小题2】平路匀速时，牵引力 阻力等于牵引力 【小题3】上坡过程，有用功是克服重力把砂石提升做的功 总功是发动机以额定功率做的功 效率 22．一物块重2.5N，在拉力F的作用下从底部沿斜面匀速运动到如图1所示的位置，用时6s。此过程F做的功W和时间t的关系图像如图2所示，物块运动的速度和时间的关系图像如图3所示。求： (1)物体在斜面上6s运动的长度是多少？ (2)F所做的功的功率是多少？ (3)斜面的机械效率是多少？（保留一位小数） 【详解】（1）由图3知，物体运动的速度0.3m/s，由可得物体在斜面上6s运动的长度 （2）由图2知，6s内拉力做的总功 F做功的功率 （3）由图1知，在6s内物体上升的高度 克服物体重力做的有用功 斜面的机械效率 五．影响机械效率大小的因素 23．利用等重滑轮，分别采用如图所示的两种方式提升同一重物，升高相等高度。若绳重和摩擦不计，下列分析中正确的是（　　） A．乙绳自由端移动距离较大 B．乙绳自由端作用力较小 C．两种方式所做的总功相等 D．增大提升速度，机械效率都变大 【答案】C 【详解】A．从图中可知，，，分别采用如图所示的两种方式提升同一重物，升高相等高度，根据s=nh可知，两绳自由端移动距离相等，故A错误； B．不计绳重及摩擦，根据可知，两绳自由端作用力大小相等，故B错误； C．两绳自由端移动距离相等，两绳自由端作用力大小相等，由，则可知两种方式自由端作用力所做的总功相等，故C正确； D．若绳重和摩擦不计，由可知，滑轮组的机械效率与提升的物重、动滑轮重有关，与提升速度无关，增大提升速度，不能提高滑轮组的机械效率，故D错误。 故选C。 24．小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，下列说法正确的是（　　） A．小明做的有用功减小、总功不变，滑轮组的机械效率减小 B．小明做的有用功增加、总功增加，滑轮组的机械效率不变 C．小明做的有用功减小、总功减小，滑轮组的机械效率不变 D．小明做的有用功不变、总功减小，滑轮组的机械效率增大 【答案】D 【详解】加润滑油后将同样重的货物从一楼提升到三楼时，货物的重力和提升的高度不变，由W有=Gh可知，所做的有用功不变，在滑轮组上加润滑油后，摩擦力减小，克服摩擦力所做的额外功减少，由W总=W有+W额可知，总功减小，由可知，滑轮组的机械效率增大，故D正确，ABC错误。 故选D。 25．如图所示，重的物体在的水平拉力的作用下，以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为。在此过程中，下列说法正确的是（   ） A．拉力做的功为 B．物体与地面间的滑动摩擦力为 C．额外功为200J D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低 【答案】B 【详解】A．物体移动距离 由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离 拉力F做的功，故A错误； B．有用功 物体与地面间的滑动摩擦力，故B正确； C．额外功，故C错误； D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，增大了物体与地面间的摩擦力，增大了有用功，所以在额外功不变的情况下，滑轮组的机械效率变大，故D错误。 故选B。 26．用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为G=100N的钩码挂在粗细均匀铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.4m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=1m（不计转轴O处的摩擦，）则杠杆自重为 N；若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率将 （选填“不变”“变大”或“变小”）。 【答案】 20 变大 【分析】根据题中“杠杆的机械效率”可知，本题考查杠杆力臂的变化引起的机械效率变化，根据相似三角形求出杠杆上升高度即可进行求解。 【详解】[1]由题知，拉力所做功为W总=Fs=50N×1m=50J 对钩码所作有用功为W有=Gh=100N×0.4m=40J 又因为W总=W有+W额，因为不计转轴O处的摩擦，故对杠杆做功W额=W总−W有=50J-40J=10J 因为杠杆粗细均匀，故杠杆重心为杠杆中点，则杠杆重力力臂为L杆=，由相似三角形可知，杠杆重力力臂与弹簧测力计拉力的力臂关系为，故h杆===0.5m 由W额=G杆h杆得，G杆===20N [2]若将钩码移到Q点后匀速提升h的高度，则W有=Gh不变，又因为杠杆重力不变，将钩码移动后，杠杆提升高度变小，故W额减小，又因为W总=W有+W额，故W总减小，由机械效率公式η=×100%可知，杠杆的机械效率将变大。 27．如图所示，站在地面上的工人利用滑轮组在10s内将一个物体匀速提升了3m，工人施加的拉力为100N。如果滑轮组的机械效率是80%，则工人拉力所做的功为 J，拉力做功的功率为 W，提升的物体重为 N；若增加提升物体的重量，该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 600 60 160 变大 【详解】[1]如图所示，拉动动滑轮的绳子段数为2段，物体匀速提升3m，绳子移动距离为 则工人拉力所做的功为 [2]拉力做功的功率为 [3]工人做的有用功为 提升的物体重为 [4]若增加提升物体的重量，将物体提升相同的高度，有用功增大，滑轮组的额外功主要来自动滑轮重力和摩擦，在提升高度相同时，额外功变化较小，则该滑轮组的机械效率将变大。 28．小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想： A、对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？ B、斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关； 为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如表： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 有用功 W有用/J 总功W总/J 斜面机械效率η ① 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60% ② 30° 5 4.2 0.6 1.2 3 5.04 ③ 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71% (1)在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块；此时的绳子对物体的拉力和斜面对木块的摩擦力 （选填“是”或“不是”）平衡力； (2)第②次实验中斜面的机械效率= ； (3)对比实验①②的数据可以用来验证猜想 ，细心的小明发现第②次实验中的额外功大于第①次实验中的额外功，你认为可能是由于 力变大的原因造成的； (4)对比①③两次实验数据，可初步得出的结论是 。 【答案】(1) 匀速直线 不是 (2)60% (3) A 摩擦 (4)用同一斜面提升同一重物时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高 【详解】（1）[1]在测斜面机械效率时，为了准确测量拉力F，应沿斜面向上匀速直线拉动木块，这样弹簧测力计示数稳定。 [2]对木块受力分析，木块受到竖直向下的重力，垂直斜面的支持力，沿斜面向上弹簧测力计的拉力，以及沿斜面向下的摩擦力，木块在四个力的作用下处于平衡状态，虽然拉力和摩擦力在同一直线上，作用在同一物体上，方向也相反，但是大小不相等，所以不是平衡力。 （2）由表可知，第二次实验中，有用功，总功，则机械效率 （3）[1][2]①②斜面倾角相同（），物重不同（3N与5N），是探究机械效率与物重的关系，对应猜想A。 额外功主要是克服摩擦力做功，。 ①的额外功： ②的额外功： 可知额外功变大，这是因为物重增加，对斜面压力变大，导致摩擦力变大，所以额外功增加。 （4）①③中物重相同（3N），斜面倾角不同（与），机械效率①60%，③71%，说明倾角增大，机械效率提高。所以可初步得出结论：在物重一定时，使用同一斜面提升物体，斜面倾角越大，机械效率越高。 29．小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示： 次数 钩码所受的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25% 2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25% 3 2.0 0.1 1.2 0.4 41.67% 4 3.0 0.1 1.5 (1)在实验操作中，应该 拉动弹簧测力计； (2)根据表中的数据计算得出第4次实验时机械效率η＝ %； (3)通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率 ； (4)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是________； A．动滑轮的重力 B．绳子与滑轮之间的摩擦 C．物体上升的高度 (5)在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为 N。 【答案】(1)匀速向下 (2)50 (3)越高 (4)C (5)2.2 【详解】（1）实验中要竖直向下匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数。 （2）图中连接动滑轮绳子的股数是4股，则第4次实验，绳末端移动的距离为0.4m，第4次实验时机械效率为 （3）比较1、3和4三次实验数据可知，使用相同的滑轮组，提高相同的高度，物重越大，滑轮组的效率越高，因此可得结论为：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高。 （4）由可知，滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳子与滑轮之间的摩擦、绳重、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关，故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 （5）忽略摩擦力和绳重的前提下，根据可得，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为 30．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中实验装置如图所示，得到的数据如表所示： 实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 0.4 62.5% 3 6 0.1 2.4 (1)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，他认为应该静止读数。老师说该想法是错误的，原因是忽略了 对滑轮组机械效率的影响。如果这样做，测得的机械效率将 （选填“偏大”、“偏小”或“更准确”）。 (2)小组同学再用甲装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s= m，机械效率η= （百分号前保留一位小数）； (3)通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。 (4)比较第1次实验和第3次实验可得出结论： ： (5)根据所学知识，不计绳重和摩擦，图丙是机械效率η与动滑轮重G动的关系图像，分析图丙中的A点可知，被提升物体所受的重力大小为 。 【答案】(1) 绳子与滑轮间的摩擦 偏大 (2)0.3 83.3% (3)低 (4)用同一滑轮组提升物体时，物重越大，机械效率越高 (5)12N 【详解】（1）[1][2]在测滑轮组机械效率的实验中，应匀速竖直拉动测力计，使物体向上运动，边拉动边读数，但由于拉动时物体很难做匀速运动，弹簧测力计示数不稳定；若物体静止时再读数，由于忽略了绳子与滑轮间的摩擦对滑轮组机械效率的影响，这种做法是错误的。如果这样做，读出的拉力将偏小，计算出的总功减小，由可知，测得的机械效率将偏大。 （2）[1][2]如图甲，滑轮组由三根绳承担物重，则，物体上升的高度为0.1m，绳端移动距离 机械效率 （3）比较1、2两组数据可知，第1组数据由甲滑轮组得到，装置中只有一个动滑轮，第2组数据由乙滑轮组得到，装置中有两个动滑轮，把同一物体提升同样的高度，实验2克服动滑轮重力做的额外功较多，有用功相同，因此机械效率较低；可得出结论：使用不同滑轮组提升同一重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （4）比较第1次实验和第3次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，第3次实验时，提升物体的重力大，机械效率高；可得出结论：用同一滑轮组提升物体时，物重越大，机械效率越高。 （5）由图丙可知，滑轮组的机械效率 解得，被提升物体所受的重力大小为 六．测量滑轮组的机械效率 31．如图所示，在测定滑轮组机械效率的实验中，下列要求错误的是（　　） A．弹簧测力计必须先校零 B．弹簧测力计必须匀速向上拉 C．弹簧测力计必须在静止时读数 D．实验时装置中的直尺必须竖直放置 【答案】C 【详解】A．弹簧测力计使用前必须先校零，故A正确，不符合题意； B．实验时，应使弹簧测力计做匀速直线运动，故 B正确，不符合题意； C．若在用弹簧测力 计静止时进行读数，则减小了一部分由于摩擦造成的额外功， 因此得出的机械效率与实际值相比偏高，故C错误，符合题意； D．要测物体上升的高度和绳端移动的距离，装置旁的直尺必须竖直放置，故D正确，不符合题意。 故选C 。 32．某小组利用如图所示的实验装置甲乙丙进行了三次实验，“测量滑轮组机械效率”，并得到数据如表所示。 实验组数 钩码重力 钩码上升的高度 绳端的拉力 绳端移动的距离 机械效率 甲 4 0.1 2.7 0.2 乙 4 0.1 1.8 0.3 丙 8 0.1 3.1 0.3 (1)实验中用弹簧测力计拉着绳端运动，弹簧测力计应沿竖直方向 拉动； (2)有小组成员发现实验过程中边拉动弹簧测力计边读数，示数不稳定，不便于读数，他认为应该静止时读数，他的想法不正确的原因是：没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响； (3)第丙组实验数据中，机械效率应该为 ； (4)通过比较乙、丙两组实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，所提重物越重，滑轮组的机械效率越 。 【答案】(1)匀速缓慢 (2)摩擦力 (3) (4)大 【详解】（1）实验中用弹簧测力计拉着绳端运动时，若拉动速度不均匀，会导致弹簧测力计示数不稳定，无法准确测量绳端拉力。只有让弹簧测力计沿竖直方向匀速缓慢拉动，才能使钩码处于平衡状态，此时绳端拉力大小稳定，且等于弹簧测力计的示数，从而保证测量的拉力准确，为后续计算机械效率提供可靠数据，故应填匀速缓慢。 （2）滑轮组在实际工作过程中，动滑轮与绳子之间、滑轮的轴与滑轮之间都会存在摩擦力，这些摩擦力会额外消耗一部分拉力，影响滑轮组的机械效率。当弹簧测力计静止读数时，滑轮组各部件之间没有相对运动，摩擦力几乎为零，此时测量的拉力会比实际工作时（有相对运动、存在摩擦力）的拉力偏小。若用静止时的拉力计算机械效率，会使计算出的有用功与总功的比值偏大，不能真实反映滑轮组在工作状态下的机械效率，所以该想法不正确的原因是没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。 （3）机械效率为 （4）分析乙、丙两组实验数据可知，两组实验使用的是同一滑轮组（从绳端移动距离与钩码上升高度的比值可判断，乙、丙组s=3h，滑轮组绕线方式相同），即动滑轮重力、绳重及摩擦力等额外功的影响因素基本相同。乙组实验中，钩码重力为4N，机械效率约为74%；丙组实验中，钩码重力为8N，其机械效率约为86%，明显高于乙组。故得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，所提重物越重，滑轮组的机械效率越大。 33．小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表： 物理量实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/cm 测力计示数F/N 测力计移动距离s/cm 机械效率η 1 4 10 1.8 30 2 6 10 2.4 30 83% 3 4 10 1.4 50 57% 4 4 20 1.4 100 57% (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在 （拉动过程中/静止时）读数； (2)分析表中数据可知：第1次实验的机械效率是 %；第2次实验是用图 （a/b/c）滑轮组完成的； (3)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 ； (4)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。 【答案】(1) 匀速 拉动过程中 (2) 74 b (3) 增加物重 越小 (4)无关 【详解】（1）[1][2]为使装置处于平衡状态，拉力等于弹簧测力计的示数，需竖直向上匀速拉动测力计，且要在拉动过程中读数，静止读数拉力变小。 （2）[1]机械效率为 [2]一个钩码重2N，实验中钩码总重6N，故滑轮组提升的是3个钩码，故是b。 （3）[1]比较第1、2次实验，物体升高的距离与绳子自由移动的距离相同，说明使用的是同滑轮组，只是提升物体的重力不同，滑轮组的机械效率就不同。分析数据发现，提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。 [2]比较第1、3次实验，可以发现，提升物体的重是相同的，第三次实验中滑轮组中动滑轮个数多，它的机械效率就小。这是因为在提升重物的过程中也要提升动滑轮，故动滑轮越多，做的额外功就越多，在其他情况相同时，机械效率就越小。 （4）两次实验，重物被提升的高度不同，但机械的效率相同，说明机械效率大小与物体被提升的高度无关。 34．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行三次实验（如图所示），实验数据记录如下表： 实验序号 钩码重 钩码上升高度 弹簧测力计示数 弹簧测力计移动 距离 机械效率 (1)在实验过程中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。 (2)第次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数），额外功为 。 (3)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。 (4)根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重的物体匀速提升，此时滑轮组的机械效率可能为___________（只填序号）。 A． B． C． (5)若第次实验中，钩码上升高度变为，则滑轮组的机械效率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】(1)匀速 (2)88.9% 0.05 (3)高 (4)C (5)等于 【详解】（1）实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到平衡力的作用，拉力大小不变，测力计示数稳定。 （2）[1]由表中数据可得，第2次实验中滑轮组的机械效率为 [2]额外功为W额外=W总−W有=0.45J−0.4J=0.05J （3）纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （4）根据“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm，此时物重比第3次实验的物重大，则机械效率大于90.9%，所以此时滑轮组的机械效率可能为92.1%，故选C。 （5）该滑轮组的机械效率，可知滑轮组机械效率与物体提升的高度无关，所以，若第1次实验中，钩码上升高度变为20cm，则滑轮组的机械效率等于83.3%。 35．小林在测量如图所示滑轮组机械效率的实验时，部分实验数据如下表所示。 实验次数 钩码重力 钩码上升高度 拉力 绳端移动距离 机械效率 1 1.0 5 0.6 15 55.6％ 2 1.5 5 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7％ 4 2.0 10 1.0 30 66.7％ (1)实验过程中，应竖直向上 缓慢拉动弹簧测力计。 (2)第2次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N，由表格数据可得，此次拉力做的总功为 J，滑轮组的机械效率为 。 (3)分析1、2、3次实验数据可知，用同一滑轮组提升重物时，重物越 ，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升高度 （选填“有关”或“无关”）。 (4)结合生活实际，用滑轮组提升重物时，可提高机械效率的措施有 （写出一例不同于上述实验的措施）。 【答案】(1)匀速 (2)0.8 0.12 62.5％ (3)重 无关 (4)减少动滑轮质量 【详解】（1）实验过程中，应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样才能保证弹簧测力计的示数稳定，且示数等于绳子自由端的拉力。 （2）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为 0.1N ，示数为 0.8N。 [2] F=0.8N ， s=15cm=0.15m ，则拉力做的总功 W总 =Fs =0.8N×0.15m= 0.12J ​ [3]G=1.5N ， h=5cm=0.05m ，则有用功W有=Gh=1.5N×0.05m=0.075J 机械效率 （3）[1]分析 1 、 2 、 3 次实验数据可知，用同一滑轮组提升不同重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越高，因为额外功基本不变，有用功增加，有用功占总功的比例增大。 [2]分析 3 、 4 次实验数据可知，钩码上升高度不同，但机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与钩码上升高度无关。 （4）结合生活实际，用滑轮组提升重物时，可提高机械效率的措施有减小动滑轮的质量或减小绳子与滑轮间的摩擦等。 36．实验小组在做“测量滑轮组机械效率”的实验。如图用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。 实验次数 钩码重G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.9 0.3 74.0% 2 4 0.1 1.7 0.3 78.4% 3 6 0.1 ① 0.3 (1)小明用弹簧测力计沿 方向 提升不同数量的钩码进行实验； (2)第三次实验中，弹簧测力计的示数如图所示，通过分析实验数据，第三次实验对应的机械效率是 %；（结果精确到1%） (3)有小组成员提出，最后要计算三次实验机械效率的平均值，这个想法是否正确？并说明理由 ； (4)分析表中数据可知：滑轮组的效率与 有关。 【答案】(1) 竖直 匀速 (2)87% (3)不正确，滑轮组的效率不是一个定值，求平均值无意义 (4)物重有关 【详解】（1）[1][2]实验中要沿竖直方向，向上匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，从而使系统处于平衡状态，使测力计示数等于拉力大小。 （2）第三次实验中，弹簧测力计的示数如图所示，已知图中弹簧测力计的分度值为0.1N，故弹簧测力计示数为2.3N，因此表格中①处的数值是2.3，则第三次实验对应的机械效率 （3）这种做法不正确，因为滑轮组的机械效率不是一个定值，求平均值无意义。 （4）由表格可知，三次实验中只有悬挂钩码重不同，实验结果得到的三次机械效率也不同，由此可知同一滑轮组，所提物体重力越大，机械效率越大，因此滑轮组的效率与物重有关。 七．测量斜面和杠杆的机械效率 37．请完成下列填空。 (1)如图甲，蜡烛跷跷板摆动的原因可以用 原理来解释。 (2)如图乙所示是小明测量斜面的机械效率的实验装置，沿斜面拉动木块时，应保持测力计的弹簧轴线与斜面 ,并且使木块做 运动。 (3)如图丙，用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置， 则勺子悬挂点 （选填“左”或“右”）侧的质量较大一些。 【答案】(1)杠杆 (2) 平行 匀速直线 (3)右 【详解】（1）图甲中，点燃的蜡烛上下摆动，有一个支点、两个力、两个力臂，符合杠杆的五个要素，故蜡烛跷跷板摆动的原因可以用杠杆原理来解释； （2）[1][2]沿斜面拉动木块时，测力计的弹簧轴线与斜面平行，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动。 （3）用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置，则勺子悬挂点为支点，悬挂点左侧部分的力臂大于悬挂点右侧部分的力臂，根据杠杆的平衡条件可得，即，因为，所以，故勺子悬挂点右侧的质量较大一些。 38．如图所示，不考虑摩擦，用竖直向上的力F匀速拉动均匀杠杆，使悬挂在O点的重为G的物体缓慢升高此时杠杆的机械效率为η1；若将力F的作用点由C点向左移动到B点，仍将该物体缓慢升高人时，杠杆的机械效率为η2，则η1 η2（选填“>”“<”或“=”）；在物体被提升的过程中，其重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 = 变大 【详解】[1]因为不考虑摩擦，则两次所做的额外功等于将杠杆提升相同高度所做的功，额外功相同，因为有用功也相同，所以总功相同，根据可知两次的机械效率相同。 [2]重力势能和物体质量与高度有关，在物体被提升的过程中质量不变，高度变大则重力势能变大。 39．小丽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4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η为 。 (2)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。问：杠杆的机械效率η与第一次相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)75% (2)变小 【详解】（1）有用功 总功 机械效率 （2）杠杆的重心在杠杆上的位置不变，动力方向和动力作用点上升的高度不变，杠杆转动角度不变，杠杆重心上升的高度h杠杆不变，杠杆的重力大小G杠杆不变，所以额外功不变。 将钩码的悬挂点从A点移至B点，杠杆转动角度不变时，B点升高的高度小于A点升高的高度，所以物体被提升的高度变小，因为物体的重力G不变，根据可知，有用功变小。 杠杆的机械效率 综上所述：W有用'变小、W额外不变，所以，则分母变大，η'变小。 40．小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。 (1)实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节； (2)如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动 格； (3)小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，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 ； (4)若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”），分析原因可知 。 【答案】(1) 平衡 右 (2)2 (3)66.7% (4) 变大 杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的 【详解】（1）[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态，图甲中杠杆静止，因此杠杆处于平衡状态。 [2]图甲中杠杆左端下沉，说明左端重，因此应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）假设一个钩码重G，杠杆一格为L；根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂得出3G×2L=2G×nL 解得n=3。因此应将B位置的钩码向右移动2格。 （3）图丙中，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为F=0.5N 总功 有用功 （4）[1][2]由（3）中 杠杆的中点B上升的高度 所以杠杆的重力 只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，钩码上升相同的高度，有用功W有不变，仍为0.1J，由三角形相似数学知识可知重心B上升的距离 克服杠杆重力所做额外功 此时杠杆的机械效率 故机械效率变大；由此可知，杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。 41．学习了简单机械后，小明了解到斜面也是一种机械，于是他想探究这种机械的特点。 (1)他将木块放在如图b所示的斜面上，并用弹簧测力计沿斜面 向上拉木块，收集到下表中的实验数据：①比较表中木块重力G和拉力F的大小，得出：使用斜面时 （选填“能”或“不能”）省力；斜面长度相同时，斜面高度越小越 （选填“省力”或“费力”）；②实验时，可以通过移动木块A来改变斜面的倾斜程度，要减小斜面的倾斜程度，木块A要向 （选填“左”或“右”）移； 斜面倾斜程度 木块重力G/N 斜面高度h/m 斜面长s/m 沿斜面拉力F/N 较缓 5 0.2 1 2 较陡 5 0.3 1 2.6 最陡 5 0.4 1 3.2 (2)请举出应用斜面的一种实例： （写出一种即可）。 根据表格，较缓时有用功是 ，较陡时总功为 J，最陡时机械效率为 %。 【答案】(1) 匀速 能 省力 右 (2) 盘山公路 1J 2.6 62.5 【详解】（1）[1]如图b所示，为了能够准确的测量出拉力，应使弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动木块。 ①[2][3]由表中数据可知，随着斜面的倾角变大，拉力分别为2N、2.6N、3.2N，变大，但均小于物重5N，斜面的倾角变大，则沿斜面拉力F的数值也随之变大，但始终小于物体的重力，因此使用斜面可以省力，并且斜面长度相同时，斜面高度越低越省力。 ②[4]如图b所示，木块A向左移动，张角变大，斜面变得更陡，故要减小斜面的倾斜程度，木块A应向右移动。 （2）[1]盘山公路是斜面应用的一个很好的例子。 [2]由表格中数据，较缓时有用功是 [3]较陡时总功为 [4]最陡时总功为 最陡时有用功为 最陡时机械效率为 42．如图所示，某实验小组的同学们在“探究斜面的机械效率”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。 (1)分析表中的数据可得出：斜面越缓越 （填“省”或“费”）力。 (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0.5m和1m，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4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 (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 和 有关。 (4)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （填“大于”、“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% 【答案】(1)省 (2)55.6% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【详解】（1）由记录的数据可以看出斜面的倾斜程度越缓时，沿斜面的拉力F越小，则斜面越省力。 （2）物体重G=5N提升高度h=0.5m克服物块重力做的有用功为 拉力F4=4.5N拉力移动的距离s=1m拉力做的总功为 则斜面的机械效率为 （3）[1]分析表格中的第2列和第7列可知，斜面越倾斜机械效率越大，则斜面的机械效率与倾斜程度有关。 [2]分析第2次和第4次实验数据可知，接触面越粗糙机械效率越小，斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关。 （4）实验过程中，用弹簧测力计的拉力F要同时克服摩擦力f和物体的一部分重力，因此属多力平衡；根据可知W额小于W总，即fs小于Fs，斜面的长相同，所以f＜F。 八．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共10小题） 43．一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出，已知整个过程中，水平拉力是，汽车沿水平方向匀速移动了4m，滑轮组的机械效率为80%，则（　　） A．水平拉力F克服汽车重力、绳子及轮间摩擦力做的功是额外功 B．拉力F做的有用功为 C．拉力F作用点移动距离是1.33m D．拉力F做的总功 【答案】D 【详解】A．此过程中汽车沿水平方向运动，重力方向竖直向下，重力不做功，额外功是克服绳子及轮间摩擦力做的功，故A错误； BD．先计算拉力作用点移动距离，三段绳子承担，所以移动距离s=3×4m=12m 拉力做的总功W总=Fs=1×104N×12m=1.2×105J 再根据机械效率，可得有用功，故B错误，D正确； C．由三段绳子承担物重（或汽车移动距离）可知，拉力F作用点移动距离s=3×4m=12m，不是1.33m，故C错误。 故选D。 44．用如图所示的滑轮组提升重为400N的物体M，人施加在绳子自由端的拉力F恒为250N，使M匀速上升8m。不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．左边的滑轮可以省力 B．右边的滑轮可以改变力的方向 C．滑轮组做的有用功是6400J D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，左边的滑轮固定不动，是定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向，故A错误； B．由图可知，右边的滑轮随物体一起移动，是动滑轮，动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，故B错误； C．滑轮组做的有用功为W有=Gh=400N×8m=3200J，故C错误； D．由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，该滑轮组的机械效率为，故D正确。 故选D。 45．使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的倍。不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法不正确的是（ ） A．该滑轮组中有两个定滑轮和一个动滑轮 B．绳子自由端拉力的速度 C．动滑轮重力为100N D．该滑轮组的机械效率为 【答案】D 【详解】A．由图可知，上、下两个滑轮的轴的位置固定不变，为定滑轮，中间滑轮的轴随物体一起运动，为动滑轮，故A正确，不符合题意； B．由图可知，滑轮组的绳子承重股数为，绳子自由端的速度为 故B正确，不符合题意； C．物体的重力 物体受到的摩擦力 绳子自由端的拉力F等于弹簧测力计的示数，即，不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力，则动滑轮重力为 故C正确，不符合题意； D．滑轮组的机械效率 故D错误，符合题意。 故选D。 46．某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s。若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为 W，使用该滑轮组的额外功为 J，滑轮组的机械效率为 。工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 120 4500 62.5% 减小 【详解】[1][2][3]由图可知，承担物重的绳子股数为，工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s，绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 有用功为 则拉力的功率为 使用该滑轮组的额外功为 滑轮组的机械效率为 [4]由机械效率公式可知，当物重减小时，有用功减小，额外功不变，所以机械效率会降低，所以工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将减小。 47．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦．若GA＝GB，相同时间绳子自由端移动距离sA＞sB，则FA FB，FA、FB做功的功率PA和PB的大小关系为PA PB；若GA＜GB，则两滑轮组的机械效率η甲 η乙。（以上均选填“＞”、“＜”或“＝”） 【答案】 ＞ ＞ ＜ 【详解】[1] 由图可知，甲装置中承担物重的绳子段数是2，乙装置中承担物重的绳子段数是3。 不计绳重和摩擦，根据公式得出拉力大小，甲图的拉力为，乙图的拉力为 因为GA＝GB，且滑轮相同，则有FA＞FB [2] 已知相同时间绳子自由端移动距离 sA＞sB ，根据速度公式，可得绳子自由端移动的速度。根据公式，结合第一空力的关系可得PA＞PB。 [3] 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 提升B物体的效率为 因为GA＜GB，根据数学关系可得到。 48．如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，该滑轮组绳子自由端移动的速度为 m/s，动滑轮重 N，拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率是 %。 【答案】 1.5 30 150 90 【详解】[1]由图乙可知，4s时绳子自由端移动的距离为6m，则该滑轮组绳子自由端移动的速度为 [2]由乙图可知绳子自由端和物体移动距离之比为3，故有效绳子段数。物体重力为 不计绳重和摩擦，动滑轮重力为 [3]根据，拉力的功率为 [4]滑轮组的机械效率为 49．一位工人用如图所示的滑轮组提升货物，已知货物的质量为，工人对绳的拉力为，货物在拉力的作用下匀速上升了，取，求： (1)工人做的有用功； (2)这个滑轮组的机械效率是多少？ 【详解】（1）货物的重力为 工人对货物做的有用功 （2）由图可知，承担物重绳子的股数n=2，货物上升7m时，绳子自由端移动的距离 工人对绳子所做的总功 滑轮组的机械效率 50．如图所示，工人用200N的拉力，在15s的时间内，将重51kg的建筑材料提升到6m高的楼顶上，不计绳重及摩擦，求： (1)建筑材料的重力（取g=10N/kg）； (2)拉力做功的功率； (3)滑轮组的机械效率。 【详解】（1）建筑材料的重力 （2）由图可知，滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为 拉力做功为 则拉力做功的功率 （3）滑轮组的机械效率 51．工人用如图所示装置，在10s内，将质量为64kg的货物匀速吊起1m，此过程中竖直向上的拉力F为400N，g取10N/kg。求： (1)货物受到的重力； (2)工人做功的功率； (3)动滑轮的机械效率。 【详解】（1）设货物质量为m=64kg，重力加速度取g=10N/kg，则货物重力G=mg=64kg×10N/kg=640N （2）因安装的是单个动滑轮，货物上升1m时，工人需将绳子拉动2m，设拉力为F=400N，则工人对绳子做的总功为W总=Fs=400N×2m=800J 货物上升所用时间t=10s，故工人做功的功率 （3）动滑轮的机械效率η为有用功与总功的比值，货物上升时有用功为W有用=Gh=640N×1m=640J 则动滑轮的机械效率 52．一救援队员用如图所示的装置从水中打捞一装有贵重物品的箱子，在打捞过程中箱子始终做匀速竖直上升，己知该箱子的体积为，质量为240kg，该箱子上表面距水面。若该箱子在救援队员施加600N的拉力作用下在水中竖直匀速上升，绳重和摩擦不计。求： (1)箱子上表面受到的水的压强； (2)箱子在水中所受浮力的大小； (3)在箱子拉出水面之后，该装置的机械效率。 【详解】（1）由题可知，箱子上表面受到的水的压强 （2）因为箱子在水中，即浸没水中，所以，则箱子受到的浮力 （3）由图知，重物由3股绳子承担，则，箱子的重力 绳重和摩擦不计，箱子浸没在水中时，绳端的拉力 解得动滑轮重力 绳重和摩擦不计，箱子离开水面后，绳端的拉力 此时滑轮组的机械效率 九．斜面模型及相关计算（共7小题） 53．如图所示，盘山公路的设计采用弯曲路线，目的是减小坡度以便车辆上山。关于这一设计原理，下列说法正确的是（　　） A．通过增加道路长度来减小坡度，使车辆上坡更省力 B．减小轮胎与地面的摩擦力，防止车辆打滑 C．改变汽车行驶轨迹，使车辆重力减小 D．盘山公路既可以省力，也可以省功 【答案】A 【详解】A．盘山公路是斜面原理的典型应用，盘山公路的设计是通过增加道路长度来减小坡度，使车辆上坡更省力，故A正确； B．盘山公路的设计，减小了坡度，增大了车辆对路面的压力，从而增大了摩擦力，可防止车辆打滑，故B错误； C.根据G=mg可知，改变汽车行驶轨迹，车辆的质量不变，g的值不变，则车辆重力不能减小，故C错误； D．根据斜面的工作特点和功的原理可知，盘山公路虽然可以省力，但要做额外功，所以不可以省功，故D错误。 故选A。 54．如图所示，人们往卡车上装载较重的货物时，常常会在车尾斜搭一块木板，将货物沿着木板往上推，这样比直接向上抬起货物省力很多。这块倾斜的木板就是斜面。斜面是与水平面成一定角度的平面，也是一种简单机械。下列说法错误的是（　　） A．木板受到的摩擦力的方向沿斜面向下 B．将货物沿着木板匀速往上推时，货物受平衡力作用 C．同样的高度，斜面的倾角越小，斜面就越长，也就越省力 D．盘山公路是斜面在生活中的应用 【答案】A 【详解】A．货物沿着木板往上推，则货物受到沿斜面向下的摩擦力，因为物体间力的是相互的，则木板受到的摩擦力的方向沿斜面向上，故A错误，符合题意； B．物体受力平衡时，将保持静止状态或匀速直线运动状态，将货物沿着木板匀速往上推时，则货物受平衡力作用，故B正确，不符合题意； C．同样的高度，倾斜度越小，斜面越平缓，所需的力就越小，也就越省力，故C正确，不符合题意； D．根据斜面的特点，生活中的应用有盘山公路等，故D正确，不符合题意。 故选A。 55．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。下面说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为300N B．斜面的机械效率是80% C．拉力做的功大小为1200J D．拉力的功率为240W 【答案】B 【详解】C．拉力做的总功大小为 故C错误； D．拉力的功率为 故D错误； B．拉力做的有用功 斜面的机械效率是 故B正确； A．拉力做的额外功 物体受到的摩擦力为 故A错误。 故选B。 56．工人师傅用斜面把重物搬运到汽车上。如图所示，如果汽车车厢底板离地面的高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F=2400N沿着斜面把重力G=3600N的重物匀速拉到车厢上，则工人师傅所做的功为 J，该斜面的机械效率是 %，重物所受摩擦力为 N。 【答案】 7200 75 600 【详解】[1]工人做的有用功 工人所做的总功 [2]该斜面的机械效率 [3]克服摩擦力做的额外功 重物所受摩擦力 57．为了方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道.沿专用通道至入口和直接上台阶相比较，可以 （选填“省力”、“省功”或“省距离”）。若将重600N的小车沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，在此过程中推力做的总功为 J，斜面的机械效率为 %，小车在斜面上的摩擦力为 N。 【答案】 省力 1600 75 50 【详解】[1]斜面是省力机械，沿斜面推物体可以省力，但不能省功。 [2]推力做的总功   [3]有用功 ，机械效率   [4]额外功 摩擦力 58．斜面是一种常见的简单机械。如图所示的斜面高为，斜面长为。现用平行于斜面的拉力，将一个重物从斜面底端匀速拉到斜面顶端，在此过程中斜面的机械效率为。试求： (1)拉力做的功是多少？ (2)重物的重力是多少？ (3)已知物体沿斜面上升过程中，斜面对物体摩擦力所做的功是额外功，则整个过程中克服摩擦力做的功是多少？ 【详解】（1）拉力做的功 （2）有用功为 则重物的重力为 （3）整个过程中克服摩擦力做的功为 59．斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经·经下》里记载了一种斜面引重车，如图所示，该车前轮矮小，后轮高大，前后轮之间装上木板，在后轮轮轴上系紧绳索，通过斜板高端的滑轮将绳索的另一端系在斜面上的重物上，只要轻推车子前进，就可以将重物拉到一定高度。工人师傅想用该引重器将质量为200kg的木箱从斜面的底端匀速拉到顶端，已知木箱沿斜面运动了6m，升高了3m，该装置的效率为80%。（不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦）。（取10N/kg） (1)整个过程克服木箱重力做的功是多少？ (2)该斜面引重车对木箱的拉力是多少？ (3)若该装置使用的绳索最大可以提供2000N的拉力，当达到最大拉力时效率为90%，则该装置最大可以牵引的物体质量是多少？ 【详解】（1）木箱重力为 整个过程克服木箱重力做的功为 （2）工人做的总功为 该斜面引重车对木箱的拉力为 （3）由代入得 解得，则该装置最大可以牵引的物体质量是 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $