【第十一章功与机械能】11.3机械效率（同步分层）----2025-2026学年沪粤版物理九年级上学期

【第十一章功与机械能】 11.3机械效率 一、单选题 1．用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦)，下列做法能提高滑轮组机械效率的有 A．增加物体被提升的高度 B．增大动滑轮的重力 C．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数 D．增加物体的重力 2．下列说法中正确的是（　　） A．机械效率越大的机械，做功越多 B．做功快的机器，功率一定大 C．使用机械，有时可以省力，有时可以省功 D．只要有力作用在物体上，这个力就一定对物体做了功 3．下列关于“某起重机做功快”的说法正确的是（　　） A．该起重机做的功多 B．该起重机的功率大 C．该起重机的机械效率高 D．该起重机提升重物所用的时间长 4．如图是同一滑轮组的两种不同的绕法，用它们提起相同的重物，比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率η1、η2．（不计绳重及摩擦）下列说法正确的是（　　） A．F1＜F2，η1＜η2 B．F1＜F2，η1＞η2 C．F1＜F2，η1=η2 D．F1＞F2，η1=η2 5．关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是 A．机械做功少，功率一定小 B．功率小的机械，做功一定慢 C．功率大的机械，机械效率一定高 D．功率大的机械一定比功率小的机械做功多 6．利用相应规格型号的胶质滑轮，如图所示的甲、乙两种方式，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，机械效率分别是η甲、η乙(忽略绳重与摩擦，且动滑轮G动小于物重G)，下列关系式正确的是（　　） A．F甲＜F乙 η甲＜η乙 B．F甲＞F乙 η甲=η乙 C．F甲＞F乙 η甲＞η乙 D．F甲=F乙 η甲=η乙 7．如图甲所示，邻居大叔正吃力地把一重物搬上高台，放学回家的小明看见后赶快前去帮忙。他找来一块木板，搭成如图乙所示的斜面，结果非常轻松地把同样的重物推到了高台上。关于这两种方法，下列说法正确的是（　　） A．两种方式做的总功一样 B．使用甲种方式所做的有用功少些 C．使用乙种方式所做的额外功少些 D．使用乙种方式比较省力 8． 如图所示，工人们用沿斜面把一箱货物从底端匀速拉到顶端，拉力为，斜面长、高，货物质量为对此，下列说法正确的是取（　　） A．货物的重力和斜面对货物的支持力是一对平衡力 B．货物受到的摩擦力大小为 C．拉力的功率为 D．斜面的机械效率是 二、多选题 9．如图甲所示，用电动起重机的动滑轮竖直向上提升物体，拉力F移动的距离s随时间t变化的关系图象如图乙所示。已知物体的质量为0.5kg，绳子的拉力F恒为3.0N，g取10N/kg。在0～2s的时间内，下列说法正确的是（　　） A．物体上升的速度为4.0m/s B．动滑轮的机械效率约为83.3% C．拉力的功率为12W D．提升物体时所做的额外功为8J 10．下列说法中正确的是（　　） A．机械效率越高的机械，做功做多 B．当火车受到平衡力时，可能在做匀速直线运动 C．竖直向上抛出的排球（不考虑空气阻力），上升过程中速度越来越小，是因为排球所受的向上的力越来越小 D．功率越大，表明物体做功越快 11．如图所示，用滑轮组将质量为60kg的重物在10s内匀速提升了2m，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端拉力的功率是140W B．滑轮组的机械效率约为85.7% C．提升重物的过程中所做的额外功是200J D．提升的重物变成400N时，滑轮组的机械效率将变大 12．如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度是0.2m/s B．拉力做的有用功为2400J C．拉力做功的功率为100W D．若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80% 13．如图所示，小明分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为m1的物体，滑轮的质量均相等且为m2，在相同的时间内物体被提升的高度均为h，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离关系为s甲＞s乙＞s丙 B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙 C．甲、乙、丙三种装置做的有用功都为m1gh D．乙、丙两种装置的机械效率均为 14．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率不同 B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同 C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等 D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做功的功率相等 15．如图所示的滑轮或滑轮组，在不计绳重和摩擦的情况下，将重为G的物体提升相同的高度，已知滑轮的重力相等，且大小为。下列说法正确的是（　　） A．甲图装置的机械效率等于丙图装置的机械效率 B．乙图和丙图中的装置自由端的拉力相等 C．乙图和丁图中的装置的机械效率相等 D．丁图中的装置最省力 16．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2；保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F1的大小小于F2的大小 B．绳子自由端移动的距离相等 C．F1和F2的功率相同 D．两个滑轮组的机械效率相同 三、填空题 17．人在绳子的自由端用拉力F通过如图甲所示的滑轮组，将放在罐笼A中的重为1440N建筑材料匀速提升10m，用时10s，绳子自由端移动的速度为 　 　m/s，所做的有用功为 　 　J；拉力F所做的功随时间变化的图像如图乙所示，忽略摩擦及钢丝绳、动滑轮的重，则滑轮组的机械效率是 　 　。 18． 塔吊是工程建设中常用的装置，其起吊部分的结构可简化为如图所示的滑轮组。用的拉力，将的重物在内竖直匀速提升，则拉力的功率为　 　，该滑轮组的机械效率为　 　。 19．如图所示是一种小型千斤顶的示意图，往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在2s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8cm。则物体上升的速度是　 　m/s，人做的功为　 　J，千斤顶的效率是　 　%。 20．如图，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F1。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程 ①F1的功率；　 　 ②斜面的机械效率。　 　 21．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重的物体时，绳子自由端在5s内移动了5m，若滑轮组的机械效率为80%，则拉力F为N，拉力F的功率为W。 22．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为　 　J。若增大所提物体的质量，则滑轮组机械效率将　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 23．如图所示，斜面高为1m，长为3m．工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上．在这过程中工人做的有用功是　 　J，机械效率是　 　． 24．如图所示，站在水平地面上的工人师傅利用滑轮组将重为540N的物体在10s内匀速提升了2m，绳子自由端的拉力为200N，则克服物重力做功为　 　J，拉力做的总功为　 　，此时滑轮组的机械效率为　 　%。（不计绳重及摩擦） 四、实验探究题 25．在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。 （1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向　 　（选填“左”或“右”）调节。调平后，若在A处挂3个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，则需在B点挂　 　个钩码。（每个钩码的重量相等）最早得出杠杆平衡条件的物理学家是　 　。 （2）小明用图2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，记录数据如表。 实验次数 滑轮材质 钩码的重力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 1 铝 1 0.1 0.6 0.3 56％ 2 铝 2 0.1 1.0 0.3 67％ 3 铝 2 0.2 1.0 0.6 67％ 4 塑料 2 0.2 0.6 ①由图2可知，第4次实验中弹簧测力计示数为　 　N； ②第4次实验中滑轮组的机械效率为　 　％（结果保留整数）； ③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体　 　，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）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。某次实验测得物重、斜面长、高，若机械效率，则物体所受拉力为　 　N，在斜面上受到的摩擦力为　 　N。 26．提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如表所示。 次数 物体的重力 提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 　 （1）实验中应尽量竖直向上　 　选填“匀速”或“加速”拉动弹簧测力计； （2）计算出第组实验的机械效率是　 　结果精确到； （3）分析比较第、、次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率　 　选填“越高”或“越低”或“不变”；分析比较第、次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度　 　选填“有关”或“无关”。 五、计算题 27．在斜面上将一个重的物体匀速拉到高处如图，沿斜面向上的拉力为，斜面长、高。把重物直接提升所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率。 28．具有中国自主知识产权的、亚洲最大重型自航绞吸船“天鲲号”（图甲），可用于挖掘水下泥土、砂石等．其长140m、宽27.8m，满载排水量为17000t。作业时，输送系统将水下挖掘的泥石等，通过输送管输送到指定地方。已知水的密度为1.0×103kg/m3。 （1）水面下4m处的船体上受到水的压强是多少？ （2）若“天鲲号”漂浮在水面时排开的体积为1.2×104m3，则它受到的总重力是多少？ （3）某次作业时，水下重为G的泥沙沿着输送管运动，泥沙运动的高度与时间的关系如图乙所示。设输送系统的总功率为P，效率为η，泥沙在输送管内上升时受到的阻力为f。请推导在泥沙上升过程中，泥沙速度的表达式。 六、作图题 29．小明正在探究“滑轮组的机械效率和绕线方式是否有关”时，请参照小明设计的图甲补全图乙完成探究实验。 七、综合题 30．如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 31．如图所示，是某水上打捞船将一个完全密闭的正方体货箱缓慢地打捞出水面的起吊装置示意图．货箱平放在海底，海底深度H=30m，该货箱边长L=1m，货箱及内部货物的总重G货=4.0×104N，动滑轮（只有一个）及附属配件的总重G滑轮=1.0×104N．不计绳重和滑轮摩擦及绳在水中受到的浮力，不考虑风浪、水流等的影响．（海水的密度视为ρ=1×103kg/m3、g取10N/kg）试问： （1）用声呐探测货箱上表面的回声的时间是多少？（声音在海水中的传播速度为υ=1450m/s） （2）要将货箱从海底处匀速吊起到上表面将露出水面的过程中，拉力F做了多少功？ （3）若货箱从刚露出水面到完全露出水面的过程中是被匀速提升的，请分析在此过程中，货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况． 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】B 【解析】【解答】A．功是功率与做功时间的乘积，机械效率是有用功与总功的比值，机械效率大，只能说明所做的有用功占总功的比值大，不能说明做功的多少，A不符合题意； B．功率是表示做功快慢的物理量，所以做功快的机器，功率一定大，B符合题意； C．由功的原理知，使用任何机械都不能省功，C不符合题意； D．有力作用在物体上，且物体在力的方向上移动了距离，这样才做了功，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】机械效率是有用功和总功的比值，功率表示做功的快慢；使用机械时，省力费距离，省距离费力，任何机械都不省功；物体受力，且在力的方向上移动了距离，力对物体做了功。 3．【答案】B 4．【答案】C 【解析】【解答】解： A、物重和高度相同则有用功相等，滑轮相同，不计绳子重和摩擦则额外功相等，所以η1=η2，故A错误 B、物重和高度相同则有用功相等，滑轮相同，不计绳子重和摩擦则额外功相等，所以η1=η2，故B错误 C、甲图绳子段数n=3，则F1= G，乙图绳子段数n=2，则F2= G，F1＜F2；物重和高度相同则有用功相等，滑轮相同，不计绳子重和摩擦则额外功相等，所以η1=η2，故C正确 D、甲图绳子段数n=3，则F1= G，乙图绳子段数n=2，则F2= G，F1＜F2，故D错误 故选C． 【分析】首先判断甲图绳子段数n=3，则F1= G，乙图绳子段数n=2，则F2= G，可以比较F的大小；根据物重和高度相同则有用功相等，滑轮相同，不计绳子重和摩擦则额外功相等，可以比较机械效率的大小 5．【答案】B 【解析】【解答】功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大说明物体做功快，功率小说明物体做功慢。功率的大小与物体做功的多少和时间长短无关，所以 A、D 错误，B 正确；机械效率是指有用功与总功的比值，它表示机械在工作时对能量的利用率。机械效率的高低与功率的大小没有必然的联系，所以C 错误。 故该题选B 【分析】功率是表示物体做功快慢的物理量，与物体做功的多少和时间长短无关；机械效率是指有用功与总功的比值，与功率的大小没有必然的联系。 6．【答案】C 【解析】【解答】根据图像，利用定滑轮和动滑轮提升相同物体到高度时，滑轮对物体做的有用功相同，定滑轮可以改变方向，但不省力，动滑轮可以省力，所以F甲>F乙，由于使用动滑轮，对动滑轮做额外功，在有用功相同时，总功更大，机械效率小，C符合题意。 故答案为：C. 【分析】使用定滑轮可以改变方向但不省力，使用动滑轮可以省力，当有用功相同时，额外功越大，机械效率越小。 7．【答案】D 8．【答案】C 【解析】【解答】A.货物的重力和斜面对货物的支持力没在同一直线上，不是平衡力，A错误； B.有用功为，总功为，额外功为，，所以摩擦力为，B错误； C.拉力的功率为，C正确； D.斜面的机械效率是，D错误。 故选C。 【分析】大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一物体上的两个力是一对平衡力；克服摩擦力做功为额外功，由额外功计算摩擦力大小；拉力的功率为总功功率；斜面的机械效率是。 9．【答案】B,C 10．【答案】B,D 11．【答案】A,B,C 12．【答案】B,C 13．【答案】B,C 14．【答案】B,C,D 【解析】【解答】AB．甲图中动滑轮上有两段绳子，乙图中动滑轮上有三段绳子，则拉力F1、F2分别为 ， 由于物体重力相等，滑轮重力相同，则可得两个滑轮组机械效率均为 A不符合题意，B符合题意； CD．设物体上升高度为h1，由于甲图中动滑轮上有两段绳子，乙图中动滑轮上有三段绳子，则绳子自由端移动距离分别为s1=2h1，s2=3h1 则绳子自由端移动距离不相等，由于拉力克服滑轮重力及物体重力做功，滑轮重力及物体重力相等，且上升高度相同，则由W=G总h可知拉力做功相等，提升时间相同，则由 可知拉力做功功率相等，CD符合题意。 故答案为：BCD。 【分析】滑轮的绕线不同，提升相同物体时拉力不同，绳子移动距离不同，利用物体重力、动滑轮重力可以计算机械效率。 15．【答案】A,C,D 【解析】【解答】A、甲图装置和丙图装置中有用功都是克服物体重力做的功，总功都是拉力做的功，两个装置的机械效率相同，故A正确。 B、乙图拉力可以省一半的力，丙图不省力，两个装置自由端的拉力不相同，故B错误。 C、乙图和丁图有用功都是克服物体重力做的功，大小相同，乙图和丁图的额外功都是动滑轮做的功，大小也相同，总功等于有用功加上额外功，则乙图和丁图的总功相同，即乙图和丁图的机械效率相同，故C正确。 D、甲图中F1=G物，乙图中，丙图中F3=G物，丁图中，即丁图中最省力，故D正确。 故答案为：ACD 【分析】（1）定滑轮不省力，动滑轮可以省力。 （2）克服物体重力做功为有用功，动滑轮做的功为额外功，总工等于有用功加额外功。 16．【答案】A,D 17．【答案】2；14400；72% 【解析】【解答】（1）由图知， ，绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度： （2）将重为1440N建筑材料匀速提升10m，所做的有用功： （3）据图乙可知，10s内拉力做的功： 滑轮组的机械效率： 故答案为 第1空、 2； 第2空、 14400； 第3空、 72％。 【分析】（1）由图知， ，绳子自由端移动的距离，利用速度公式求绳子自由端移动的速度； （2）已知建筑材料的重力、升高的高度，利用求使用滑轮组做的有用功； （3）由图乙可以确定10s拉力做的总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。 18．【答案】120；80% 【解析】【解答】动滑轮缠绕绳子数为3，所以绳子移动距离时物体移动距离的3倍，移动距离为6m，速度为，根据P=Fv计算可知P=200N×6m/s=120W.有用功W有=Gh=480N×2m=960J，总功W=Fs=200N×6m=1200J，。 【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率： 。 19．【答案】0.04；100；80 20．【答案】125W；50% 21．【答案】1500,1500 22．【答案】800；增大 【解析】【解答】滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，所做的有用功为W=Gh=200N×4m=800J 若增大所提物体的质量，滑轮组做的有用功增加，额外功不变，总功增加，由可知，滑轮组的机械效率将增大。 【分析】利用W有=Gh求有用功；由W有=Gh=mgh可知增大所提物体的质量时有用功增大，而额外功几乎不变，则有用功在总功中所占的比例增大，据此分析滑轮组的机械效率的变化。 23．【答案】840；70 【解析】【解答】解：（1）箱子重为840N，斜面高1m，箱子被推到斜面顶端时，有用功为：W有=Gh=840N×1m=840J．（2）斜面的长度是3m，推力是400N，箱子被推到斜面顶端时，推力做的总功为：W总=Fs=400N×3m=1200J． 斜面的机械效率为：η= = =70%． 故答案为：840；70． 【分析】（1）知道物体重力和斜面的高度，根据W=Gh求出有用功．（2）知道斜面的长度和推力，根据W=Fs求出总功．知道有用功和总功，根据η= 求出机械效率． 24．【答案】1080；1200J；90 【解析】【解答】根据题意可知，物体的重力为540N，提升高度为2m， 则克服物体重力所做有用功： 根据图片可知，承担重力的绳子段数n=3， 则绳子自由端移动的距离为； 拉力做的功为； 滑轮组的机械效率为。 【分析】根据计算克服物体重力做的有用功，根据计算绳子自由端的移动的距离，根据计算拉力做的总功，最后根据计算滑轮组的机械效率。 25．【答案】右；2；阿基米德；0.8；83；越重；变大；1；0.2 26．【答案】（1）匀速 （2）74.1% （3）越高；无关 【解析】【解答】（1）实验中应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计； （2）第3组实验的机械效率：； （3）根据表格数据可知，分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；分析比较第3、4次实验数据可得，当物体上升的高度增大时，滑轮组的机械效率不变，那么机械效率与物体上升的高度无关。 【分析】（1）当匀速竖直向上拉动弹簧测力计时，测力计的示数等于绳子上的拉力； （2）根据计算滑轮组的机械效率； （3）根据表格数据分析解答。 27．【答案】解：此过程所做的有用功为：； 拉力所做的总功为：； 斜面的机械效率为：； 答：斜面的机械效率为。 【解析】【分析】克服重力做的功为有用功，拉力做的功是总功，利用效率的公式即可求出斜面的机械效率。 28．【答案】（1）4×104Pa；（2）1.2×108N；（3）。 29．【答案】 30．【答案】（1）解：作用在动滑轮上绳子段数是n= = =3，所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如下图： 答：滑轮组绕绳方法如图； （2）解：拉力做的功为W总=Fs=600N×1.5m=900J； 拉力的功率为P= = =90W． 答：人所做功的功率为90W； （3）解：∵η= ， ∴W有用=W总•η=900J×70%=630J ∵W有用=Gh ∴G= = =1260N； 又∵G=mg ∴物体的质量为m= = =126kg． 答：被吊起的重物质量是126kg． 【解析】【分析】（1）已知绳子拉下的距离和物体上升的高度，可以得到作用在动滑轮上的绳子段数；（2）已知拉力和绳子拉下的距离，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和所用时间，利用公式P= 得到拉力的功率；（3）已知拉力做的功和机械效率，可以得到有用功；已知有用功和物体上升的高度，可以得到物重，已知物重，利用公式m= 得到物体质量． 31．【答案】（1）解：由题知货箱上表面距离水面： h=H﹣L=30m﹣1m=29m， 超声走的路程： s=2（H﹣L）=2×29m=58m， 用声呐探测货箱上表面的回声的时间： t= = =0.04s （2）解：货箱排开水的体积： v=（1m）3=1m3， 货箱在水中受到水的浮力： F浮=ρ水v排g=ρ水vg=1×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N， 拉力F大小： F= （G滑轮+G货﹣F浮）= （1.0×104N+4.0×104N﹣1.0×104N）=2×104N， 拉力移动的距离： s=2h=2×29m=58m， 拉力做功： W=Fs=2×104N×58m=1.16×106J （3）解：货箱从刚露出水面到完全露出水面的过程中，货箱排开水的体积减小，货箱受到的浮力减小，滑轮受到的拉力增大，拉力做的有用功增大，额外功几乎不变，由此可知动滑轮的机械效率变大 【解析】【分析】（1）声呐发射的超声波遇到货箱经反射后，又被声呐接收，超声走的是2（H﹣L）的路程，利用速度公式求时间；（2）求出货箱的体积，得出货箱浸没水中排开水的体积，利用阿基米德原理求货箱在水中受到的浮力，再利用F= （G滑轮+G货﹣F浮）求出拉力大小，算出货箱在水中的上升高度，利用W=Fh求拉力F做功；（3）货箱从刚露出水面到完全露出水面的过程中，货箱受到的浮力减小，滑轮受到的拉力增大，拉力做的有用功增大，额外功几乎不变，由此可知动滑轮的机械效率变大． 学科网（北京）股份有限公司 $