11.3 机械效率 题型专练 ----2025-2026学年沪粤版物理九年级上学期

11.3 机械效率 xix   快速定位题型 题 型 目 录 【题型1】理解有用功和额外功的概念 1 【题型2】理解机械效率概念及意义 3 【题型3】影响机械效率的因素 4 【题型4】测量杠杆的机械效率 7 【题型5】滑轮机械效率的计算 9 【题型6】杠杆机械效率的计算 11 【题型7】斜面机械效率的计算 12 xix   夯实必备知识 新 知 梳 理 【题型1】理解有用功和额外功的概念 【典型例题】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，在她做完清洁后，不小心把水桶碰倒掉进了井底。她把水桶从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是(　　) A.对水桶所做的功是有用功 B.对水桶所做的功是额外功 C.对水所做的功是有用功 D.对水所做的功是总功 【举一反三1】某同学总结了机械的几条“规律”，其中总结正确的是(　　) A.克服摩擦力做的功一定是额外功 B.机械效率大的机械，做的有用功一定越多 C.使用任何机械都一定不能省功 D.机械的功率越大，机械效率也一定越大 【举一反三2】体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是(　　) A.500J；50J B.500J；2050J C.550J；2000J D.2500J；50J 【举一反三3】某同学总结了机械的几条“规律”，其中总结正确的是(　　) A.克服摩擦力做的功一定是额外功 B.机械效率大的机械，做的有用功一定越多 C.使用任何机械都一定不能省功 D.机械的功率越大，机械效率也一定越大 【举一反三4】如图所示，很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。该通道相当于简单机械中的          ；残疾人想要上台阶，可滚动轮椅沿着通道向上运动，此时轮椅受到的支持力对轮椅          (选填“不做功”或“做功”)，轮椅克服地面摩擦力做的功是          (选填“有用”“额外”或“总”)功。 【举一反三5】如图所示，古人用桔槹从水井中提水的过程中，对水桶做的功是       (选填“有用功”“额外功”或“总功”)，使用桔槔可以省       (选填“力”或“功”)。 【举一反三6】有两个形状、大小相同的铁桶和塑料桶，用它们分别从井里提起满满一桶水到井口。则人用铁桶提水时所做的有用功      用塑料桶提水时所做的有用功，人用铁桶提水时所做的额外功      用塑料桶提水时所做的额外功。(均选填“大于”“小于”或“等于”) 【举一反三7】如图标是在生产力比较低下的时期，人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。我们可以看出，辘轳工作时相当于简单机械中的           ；当使用辘轳从井中提水时，对桶做的功是           ；如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是           。(后两空选填“总功”“有用功”或“额外功”) 【题型2】理解机械效率概念及意义 【典型例题】下列有关机械效率的说法正确的是(　　) A.机械效率总小于1 B.功率大的机械机械效率高 C.机械效率越高的机械做功越多 D.机械效率越高的机械越省力 【举一反三1】关于机械效率的说法正确的是(　　) A.使用机械提升物体可以不做额外功 B.提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大 C.提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大 D.使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100% 【举一反三2】关于热机效率，下列说法正确的是(  ) A.蒸汽机的效率高于汽油机的效率 B.热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大 C.热机所做有用功越多，它的效率就越高 D.内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少 【举一反三3】下列关于机械效率的说法正确的是(　　) A.越省力的机械，机械效率越高 B.做功越快的机械，机械效率越高 C.所做有用功越多的机械，机械效率越高 D.做功相等的情况下，额外功越少的机械，机械效率越高 【举一反三4】两台机械，甲的机械效率为80%，乙的机械效率为60%。下列说法正确的是(　　) A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的多 B.有用功相同时，甲机械做的总功少 C.甲机械做功一定比乙机械做功快 D.经过改进，甲机械的机械效率可以达到100% 【举一反三5】使用杠杆提升重物时，机械效率能达到1吗? 【举一反三6】机械效率：物理学中，将          跟         的比值叫作机械效率。用      表示，则        。 【举一反三7】机械效率是表征            的重要指标。在物理学中，把有用功与总功的            ，叫做机械效率。 【题型3】影响机械效率的因素 【典型例题】用如图所示的装置探究“影响滑轮组机械效率的因素”，下列因素会影响机械效率的是(　　) A.重物上升的速度 B.重物上升的高度 C.定滑轮的重力 D.动滑轮的重力 【举一反三1】如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，忽略绳重和摩擦，下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是(　　) A.拉力F的方向由竖直向右偏 B.增大提升重物的速度 C.增大被提升的重物质量 D.改变绕绳的方式 【举一反三2】提升重物时，将一个定滑轮换为动滑轮使用，则它的机械效率将(　　) A.降低 B.提高 C.不变 D.无法确定 【举一反三3】下列各措施中能提高滑轮组机械效率的是(   ) A.减小提升高度 B.增大提升速度 C.改用品质大的定滑轮 D.增大被提升物体的质量 【举一反三4】工人师傅用如图所示的装置(每个滑轮的重均为20N)将重为160N的物体匀速提高，其中滑轮          (选填“A”或“B”)能省力。不计绳重和摩擦，工人师傅所用拉力          N；若增大提升物体所受的重力，该装置的机械效率将          (选填“变大”“变小”或“不变”)。 【举一反三5】如图所示，用滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升2m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，在此过程中，有用功为         J，拉力的大小为         N，如果增大提升重物的重量，该滑轮组的机械效率将变         。 【举一反三6】工人用如图所示的滑轮组，用12.5N的拉力将重力为20N的物体匀速提升了2m，该滑轮组的机械效率为      ；请写出一种提高该滑轮组机械效率的方法        。 【举一反三7】在物理实验课上，小明组装了如图甲所示的滑轮组“测量滑轮组的机械效率”。匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使重6N的物体升高了0.2m，测力计的示数如图乙所示。测力计对绳子的拉力为      N，滑轮组的机械效率为      。写出一种能够提升滑轮组机械效率的方法：      。 【题型4】测量杠杆的机械效率 【典型例题】小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，将重G为15N的物体挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点，手竖直提起棒的另一端，用10N的拉力使物体在2s内缓慢匀速提升了0.1m，如图所示(不计摩擦)。 (1)重物上升速度为         m/s。 (2)小明利用杠杆所做的有用功为         J，拉力做功的功率为        W，杠杆的机械效率为          。 (3)长硬棒自身的重力为          N，若把重物向支点移动一段距离，则将该重物缓慢匀速提升时杠杆的机械效率将        (选填“变大”“变小”或“不变”)。 【举一反三1】小明用图标实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，小明竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的重5.0 N的物体缓缓上升。 (1)实验中，小明将杠杆拉至图中虚线位置，此时测力计的示数为     N，物体上升的高度为0.3m，则拉力做的有用功为     (保留三位有效数字)； (2)请写出使用该杠杆做额外功的一个原因 　　    。 【举一反三2】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。 (1)实验中，将杠杆拉至图中实线位置，测力计的示数F为      N。钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m时，杠杆的机械效率为       %。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：              ； (2)为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据： 根据表中资料，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的结论? 答：         (填“能”或“不能”)，请简要说出两条理由：①             ；②           ； (3)若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将        (填“变大”“变小”或“不变”)，理由是                      。 【举一反三3】某实验小组利用如图所示的装置研究杠杆的机械效率： (1)实验中，两个钩码挂在A处，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是      。 (2)实验中，再将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，该杠杆的机械效率为η2，则η1      (选填“＞”“＜”或“＝”)η2。 (3)若将同一钩码分别悬挂在A、C两点，匀速提高相同高度，机械效率分别为ηA和ηC，则ηA      (选填“＞”“＜”或“＝”)ηC。 【题型5】滑轮机械效率的计算 【典型例题】工人用如图所示的滑轮提升建筑材料，拉动绳子自由端，使重为900N的建筑材料在10s内匀速上升了2m。滑轮重力为100N，不计绳重和摩擦，关于此过程，下列说法正确的是(　　) A.工人的拉力为450N B.此滑轮的机械效率为90% C.拉力的功率为100W D.绳子自由端的速度为0.2m/s 【举一反三1】如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重力为150N的物体提升4m，则此过程中(　　) A.动滑轮重20N B.他做的总功为1200J C.他做的有用功为800J D.该滑轮组的效率为75% 【举一反三2】如图所示，用大小为的水平拉力通过滑轮组拉动重为的物体。若在时间内使水平向左移动了距离，地面对的摩擦力为，则绳子端点的速度大小是      ；滑轮组所做的有用功是      ，滑轮组的机械效率是      。 【举一反三3】重力为600N的小明(未画出)站在地上用如图所示的滑轮组匀速提升350N的重物，所用的拉力F为250N，5s内绳子自由端被拉下2m，在此过程中，不计绳重和摩擦，绳所能承受力足够大。 (1)拉力F的功率； (2)动滑轮的重力； (3)小明使用此滑轮组的最大机械效率。 【题型6】杠杆机械效率的计算 【典型例题】如图所示，为质量分布均匀的金属杆，O端通过铰链固定在墙上，A端可以绕O点无摩擦的转动，C点为金属杆的中点，D点为段的中点，将一重物悬挂于C点，在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动一小段距离，该过程中，机械效率为70%；则重物和金属杆的品质之比为      。若将重物悬挂于D点，仍然在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动同样的距离，则金属杆的机械效率为      。(保留一位小数) 【举一反三1】如图所示，钩码的总重为1N，钩码上升的高度为0.1m，弹簧测力计竖直向上移动的距离为0.4m，弹簧测力计示数如图，则此杠杆的机械效率为          %。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A点移到B点，若将弹簧测力计从原位置提升相同高度，弹簧测力计的示数将          ，杠杆的机械效率将          。(均选填“增大”“减小”或“不变”) 【举一反三2】如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 (1)若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； (2)为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 【举一反三3】如图所示，重力 G=5N的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点A处。在力 F=4N作用下使物体匀速上升 h=0.6m，已知B点沿竖直方向上升 s=1.2m，不计摩擦，求： (1)此杠杆的机械效率η； (2)杠杆自身重力G的大小。 【题型7】斜面机械效率的计算 【典型例题】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；拉力做功的功率为      W． 【举一反三1】如图所示，在测斜面机械效率实验中，斜面倾角为θ1，斜面上一物块重为G1，通过轻绳跨过定滑轮，绳另一端吊一沙桶，增减沙子，称出桶和沙子的总重力为G2，(绳和滑轮间的摩擦不计)，斜面机械效率表达式为η=           (用题中已知量表示)。 【举一反三2】为创建文明城市，提升城市品味，我市对主要街道进行改造。如图是一辆汽车，发动机功率为160kW，运送5000kg的沙石，以5m/s的速度匀速运到坡顶，已知坡长300m，坡与地面的夹角30°。 求： (1)汽车上坡时的牵引力 (2)汽车做的有用功 (3)汽车运送沙石的机械效率？ 【举一反三3】斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经》一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法，在日常生活中经常会使用斜面，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，斜面长，高，货物品质，用平行于斜面的推力，由斜面的底端匀速推到顶端，所用时间，，求： (1)推力做功的功率； (2)物体受到的摩擦力大小。 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.3 机械效率 xix   快速定位题型 题 型 目 录 【题型1】理解有用功和额外功的概念 1 【题型2】理解机械效率概念及意义 5 【题型3】影响机械效率的因素 8 【题型4】测量杠杆的机械效率 13 【题型5】滑轮机械效率的计算 17 【题型6】杠杆机械效率的计算 20 【题型7】斜面机械效率的计算 23 xix   夯实必备知识 新 知 梳 理 【题型1】理解有用功和额外功的概念 【典型例题】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，在她做完清洁后，不小心把水桶碰倒掉进了井底。她把水桶从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是(　　) A.对水桶所做的功是有用功 B.对水桶所做的功是额外功 C.对水所做的功是有用功 D.对水所做的功是总功 【答案】A 【解析】 不小心把水桶碰倒掉进了井底，目的是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功，故A正确，B错误； 目的为了把水桶提上来，水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功，故C错误； 手对绳子拉力做的功，包括对水做的功、对桶做的功、对绳子做的功，为总功，故D错误。 【举一反三1】某同学总结了机械的几条“规律”，其中总结正确的是(　　) A.克服摩擦力做的功一定是额外功 B.机械效率大的机械，做的有用功一定越多 C.使用任何机械都一定不能省功 D.机械的功率越大，机械效率也一定越大 【答案】C 【解析】在传送带上，靠的是摩擦力前进，此时摩擦力做功就是有用功，故A错误； 机械效率大的机械，做的有用功的占比比较大，由于总功未知，故有用功的大小未知，故B错误； 任何机械都不省功，都不可能避免的需要做额外功，故C正确； 机械的功率越大，指的是做功越快，而机械效率大，指的是有用功的占比，这两个是不同的概念，不能等同，故D错误。 【举一反三2】体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是(　　) A.500J；50J B.500J；2050J C.550J；2000J D.2500J；50J 【答案】B 【解析】该同学的目的是将水提高5m，因此所做的有用功是克服水的重力做功，则有用功为 额外功是克服水桶和人的重力做功，则额外功为 故B符合题意，A、C、D不符合题意。 【举一反三3】某同学总结了机械的几条“规律”，其中总结正确的是(　　) A.克服摩擦力做的功一定是额外功 B.机械效率大的机械，做的有用功一定越多 C.使用任何机械都一定不能省功 D.机械的功率越大，机械效率也一定越大 【答案】C 【解析】在传送带上，靠的是摩擦力前进，此时摩擦力做功就是有用功，故A错误； 机械效率大的机械，做的有用功的占比比较大，由于总功未知，故有用功的大小未知，故B错误； 任何机械都不省功，都不可能避免的需要做额外功，故C正确； 机械的功率越大，指的是做功越快，而机械效率大，指的是有用功的占比，这两个是不同的概念，不能等同，故D错误。 【举一反三4】如图所示，很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。该通道相当于简单机械中的          ；残疾人想要上台阶，可滚动轮椅沿着通道向上运动，此时轮椅受到的支持力对轮椅          (选填“不做功”或“做功”)，轮椅克服地面摩擦力做的功是          (选填“有用”“额外”或“总”)功。 【答案】斜面 　　　 不做功 　　　 额外 【解析】如图所示轮椅专用通道是一个斜坡，该通道实际上是简单机械中的斜面。 当轮椅沿着通道向上运动时，轮椅在支持力的方向上没有通过了距离，轮椅沿着通道向上运动时，受到的支持力不做功。 在斜面推轮椅的情境中，是想要上台阶，故有用功是指克服重力所做的功，即提升轮椅和人的总重量所做的功，克服摩擦力所做的功是额外功。 【举一反三5】如图所示，古人用桔槹从水井中提水的过程中，对水桶做的功是       (选填“有用功”“额外功”或“总功”)，使用桔槔可以省       (选填“力”或“功”)。 【答案】额外功 　　 力 【解析】从井中提水的过程中，目的是提水，所以对水做的是有用功，同时，还要将桶提起来，所以对桶做的功是额外功；使用任何简单机械都不能省功，因此使用桔槔可以省力。 【举一反三6】有两个形状、大小相同的铁桶和塑料桶，用它们分别从井里提起满满一桶水到井口。则人用铁桶提水时所做的有用功      用塑料桶提水时所做的有用功，人用铁桶提水时所做的额外功      用塑料桶提水时所做的额外功。(均选填“大于”“小于”或“等于”) 【答案】等于 　　 大于 【解析】有用功是指为了达到目的而必须做的功。由于铁桶和塑料桶的形状、大小相同，且都装满了水，所以它们提上来的水的质量是相等的。又因为它们都是把一桶水提到井口，上升的高度也相同，根据功的计算公式可知，它们所做的有用功是相等的。 额外功是指并非需要但又不得不做的功。在提水过程中，额外功主要来自于提起桶本身所做的功。由于铁的密度大于塑料的密度，且铁桶和塑料桶的体积相同，所以铁桶的质量大于塑料桶的质量。因此，在提起铁桶时，克服铁桶的重力做的额外功更多。 【举一反三7】如图标是在生产力比较低下的时期，人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。我们可以看出，辘轳工作时相当于简单机械中的           ；当使用辘轳从井中提水时，对桶做的功是           ；如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是           。(后两空选填“总功”“有用功”或“额外功”) 【答案】轮轴 　　 额外功 　　　 有用功 【解析】古代的辘轳实际上是简单机械中的轮轴，由于轮半径大于轴半径，在使用时，动力作用在轮上，可以省力，辘轳本质是可以连续转动的省力杠杆。 当使用辘轳从井中提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。 如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，目的是捞桶，所以对水桶做的功是有用功。 【题型2】理解机械效率概念及意义 【典型例题】下列有关机械效率的说法正确的是(　　) A.机械效率总小于1 B.功率大的机械机械效率高 C.机械效率越高的机械做功越多 D.机械效率越高的机械越省力 【答案】A 【解析】机械效率等于有用功在总功中占的比例，有用功总小于总功，所以，机械效率总小于1，故A正确； 功率等于单位时间内做的功，功率大小与机械效率大小无关，故B错误； 机械效率越高的机械有用功在总功中占的比例越大，做功不一定越多，也不一定越省力，故CD错误。 【举一反三1】关于机械效率的说法正确的是(　　) A.使用机械提升物体可以不做额外功 B.提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大 C.提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大 D.使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100% 【答案】D 【解析】使用机械时，额外功不可避免，所以使用机械提升物体一定会做额外功，机械效率不可能达到100%，故A错误，D正确； 提升同一物体，使用省力杠杆可以省力，但费距离，机械效率指的是有用功与总功的比值，其大小与是否省力无关，所以使用省力杠杆不一定比用等臂杠杆的机械效率大，故B错误； 提升同一物体，使用动滑轮不一定比用定滑轮的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功的比值，其大小与是否省力无关，故C错误。 【举一反三2】关于热机效率，下列说法正确的是(  ) A.蒸汽机的效率高于汽油机的效率 B.热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大 C.热机所做有用功越多，它的效率就越高 D.内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少 【答案】B 【解析】蒸汽机的效率低于汽油机的效率，故A错误； 热机的效率越高，说明内能转化成的机械能与内能的比值越大，故B正确； 热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故C错误； 内燃机的效率越高，完成相同的有用功时，消耗的燃料就越少，做功多少不确定，无法确定消耗的燃料多少，故D错。 【举一反三3】下列关于机械效率的说法正确的是(　　) A.越省力的机械，机械效率越高 B.做功越快的机械，机械效率越高 C.所做有用功越多的机械，机械效率越高 D.做功相等的情况下，额外功越少的机械，机械效率越高 【答案】D 【解析】机械效率是指有用功占总功的百分比，与是否省力、做功快慢没有必然的联系，故A、B错误； 效率指有用功占总功的比值，有用功多，额外功多少不确定，则效率不一定高，故C错误； 做功相等的情况下，额外功越少的机械，有用功占总功的比值越大，所以机械效率越高，故D正确。 【举一反三4】两台机械，甲的机械效率为80%，乙的机械效率为60%。下列说法正确的是(　　) A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的多 B.有用功相同时，甲机械做的总功少 C.甲机械做功一定比乙机械做功快 D.经过改进，甲机械的机械效率可以达到100% 【答案】B 【解析】机械效率表示有用功与总功的比值，甲机械效率的机械效率较大，说明甲机械的有用功与总功的比值较大，不能说明甲机械做的有用功一定比乙机械做的多，故A错误； 由得，有用功相同时，甲机械做的总功少，故B正确； 机械效率与功率无关，通过机械效率大小无法得出功率大小，故C错误； 经过改进，由于存在摩擦，甲机械的机械效率不可以达到100%，故D错误。 【举一反三5】使用杠杆提升重物时，机械效率能达到1吗? 【答案】见解析 【解析】使用杠杆提升重物时，需要克服摩擦力做额外功，使得有用功小于总功，根据得，杠杆的机械效率总小于，机械效率不能达到。 【举一反三6】机械效率：物理学中，将          跟         的比值叫作机械效率。用      表示，则        。 【答案】有用功 　　　 总功 　　　 η 　　　 【解析】在物理学中，机械效率是有用功跟总功的比值，用符号η表示，结果一般用百分比表示，则。 【举一反三7】机械效率是表征            的重要指标。在物理学中，把有用功与总功的            ，叫做机械效率。 【答案】机械性能 　　　 比值 【解析】使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功，对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功，有用功与额外功之和叫总功，有用功与总功的比值叫机械效率，机械效率是表征机械性能的重要指针。 【题型3】影响机械效率的因素 【典型例题】用如图所示的装置探究“影响滑轮组机械效率的因素”，下列因素会影响机械效率的是(　　) A.重物上升的速度 B.重物上升的高度 C.定滑轮的重力 D.动滑轮的重力 【答案】D 【解析】改变滑轮组的机械效率可以通过改变提升重物的重力、改变动滑轮的重力、改变绳子的重力、改变绳子与滑轮之间的摩擦，与重物上升的速度、高度，定滑轮重无关。故A、B、C不符合题意，D符合题意。 故选D。 【举一反三1】如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，忽略绳重和摩擦，下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是(　　) A.拉力F的方向由竖直向右偏 B.增大提升重物的速度 C.增大被提升的重物质量 D.改变绕绳的方式 【答案】C 【解析】忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 影响滑轮组机械效率的因素有重物的重力大小、动滑轮的重力大小。 拉力F的方向由竖直向右偏，不影响有用功和总功大小，所以机械效率不变，故A不符合题意； 增大提升重物的速度，不影响有用功和总功大小，故机械效率不变，故B不符合题意； 增大被提升的重物质量，重物的重力增大，由可知，动滑轮的重力不变，所以机械效率增大，故C符合题意； 改变绕绳方式，不会改变有用功和总功大小，所以机械效率不变，故D不符合题意。 故选C。 【举一反三2】提升重物时，将一个定滑轮换为动滑轮使用，则它的机械效率将(　　) A.降低 B.提高 C.不变 D.无法确定 【答案】A 【解析】提高机械效率的方法：额外功相同时，增大有用功；有用功相同时，减小额外功。提升的重物质量不变时，由W=Gh可知：两种机械做的有用功相同，将一定滑轮改为动滑轮使用时，在提升重物的同时，也要把动滑轮提起，故增大了额外功；由 可知，机械效率降低，故A符合题意，B、C、D不符合题意。 【举一反三3】下列各措施中能提高滑轮组机械效率的是(   ) A.减小提升高度 B.增大提升速度 C.改用品质大的定滑轮 D.增大被提升物体的质量 【答案】D 【解析】由滑轮组的机械效率 可知，减少提升高度、增大提升速度或改用质量大的定滑轮，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故ABC不符合题意； 增大被提升物体的质量，可以增加提升物体的重力，提升的高度不变，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故D符合题意。 【举一反三4】工人师傅用如图所示的装置(每个滑轮的重均为20N)将重为160N的物体匀速提高，其中滑轮          (选填“A”或“B”)能省力。不计绳重和摩擦，工人师傅所用拉力          N；若增大提升物体所受的重力，该装置的机械效率将          (选填“变大”“变小”或“不变”)。 【答案】A 　　 90 　　 变大 【解析】如图，滑轮A为动滑轮，可以省力，滑轮B是定滑轮，不能省力。 不计绳重和摩擦，工人师傅所用拉力 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 若增大提升物体所受的重力，该装置的机械效率将变大。 【举一反三5】如图所示，用滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升2m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，在此过程中，有用功为         J，拉力的大小为         N，如果增大提升重物的重量，该滑轮组的机械效率将变         。 【答案】600 　　 125 　　 大 【解析】滑轮组做的有用功 滑轮组做的总功 由图可知，动滑轮承担物重的绳子段数n=3，则拉力移动的距离 拉力的大小 不计绳重和摩擦，由滑轮组的机械效率可知，在动滑轮重力不变时，增大提升重物的重力，该滑轮组的机械效率将变大。 【举一反三6】工人用如图所示的滑轮组，用12.5N的拉力将重力为20N的物体匀速提升了2m，该滑轮组的机械效率为      ；请写出一种提高该滑轮组机械效率的方法        。 【答案】80% 　　　 增大物重(使用轻质动滑轮) 【解析】由图像可知此滑轮组绳子股数n=2，因此滑轮组的机械效率为 增大物重来增大有用功，增大有用功占总功的比值；或使用轻质动滑轮、加润滑油来减小摩擦等方式，可以减小额外功，增大有用功占总功的比值，从而提高滑轮组的机械效率。 【举一反三7】在物理实验课上，小明组装了如图甲所示的滑轮组“测量滑轮组的机械效率”。匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使重6N的物体升高了0.2m，测力计的示数如图乙所示。测力计对绳子的拉力为      N，滑轮组的机械效率为      。写出一种能够提升滑轮组机械效率的方法：      。 【答案】2.5 　　 80% 　　　 增加钩码重 【解析】测力计的分度值为0.1N，示数为2.5N。测力计对绳子的拉力为2.5N。 有用功 由图可知，承担物重绳子的股数是n=3，总功 机械效率 要提升滑轮组的机械效率，可以通过在额外功不变时，增大有用功或者减小额外功的方式，例如增大钩码的重或减小动滑轮重或轴上加润滑剂减小摩擦。 【题型4】测量杠杆的机械效率 【典型例题】小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，将重G为15N的物体挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点，手竖直提起棒的另一端，用10N的拉力使物体在2s内缓慢匀速提升了0.1m，如图所示(不计摩擦)。 (1)重物上升速度为         m/s。 (2)小明利用杠杆所做的有用功为         J，拉力做功的功率为        W，杠杆的机械效率为          。 (3)长硬棒自身的重力为          N，若把重物向支点移动一段距离，则将该重物缓慢匀速提升时杠杆的机械效率将        (选填“变大”“变小”或“不变”)。 【答案】(1) 0.05 (2) 1.5 1 75% (3) 5 变小 【解析】(1)根据题意可得，重物上升的速度为 (2)根据题意有，所做有用功为W有=Gh=15N×0.1m=1.5J 由图可知：拉力移动距离s=2h=2×0.1m=0.2m 所以总功为W总=Fs=10N×0.2m=2J 杠杆做功的功率为 杠杆的机械效率为 (3)根据题意可得W额=W总-W有=2J-1.5J=0.5J 根据W额=G棒h可知，长硬棒的重力为 如果将该物体的悬挂点离支点近一点，将物体提升到同一高度，所做有用功不变，则需要把杠杆提升到更高的高度，即所做的额外功增加，所以杠杆的机械效率将变小。 【举一反三1】小明用图标实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，小明竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的重5.0 N的物体缓缓上升。 (1)实验中，小明将杠杆拉至图中虚线位置，此时测力计的示数为     N，物体上升的高度为0.3m，则拉力做的有用功为     (保留三位有效数字)； (2)请写出使用该杠杆做额外功的一个原因 　　    。 【答案】(1)　 2.5 　　 1.50J 　　 (2)克服杠杆的自重做额外功(或克服摩擦做额外功) 【解析】(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的分度值为0.1N，示数F为2.5N； 物体的重力为5.0N，上升的高度为0.3m，则拉力做的有用功为； (2) 产生额外功的原因：克服杠杆的自重做额外功(或克服摩擦做额外功)。 【举一反三2】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。 (1)实验中，将杠杆拉至图中实线位置，测力计的示数F为      N。钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m时，杠杆的机械效率为       %。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：              ； (2)为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据： 根据表中资料，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率越高”的结论? 答：         (填“能”或“不能”)，请简要说出两条理由：①             ；②           ； (3)若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将        (填“变大”“变小”或“不变”)，理由是                      。 【答案】(1) 0.5 　　 66.7 　　 杠杆自身有重力 　　 (2) 不能 　　 两次实验时钩码没有挂在同一位置 　　 一次对比实验所得结论是不可靠的 　　(3) 变大 　　 见解析 【解析】(1)弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，示数为0.5N。 用杠杆提起货物，对货物做的功有用功为W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J 用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功为总功为W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J 则杠杆的机械效率为 用杠杆提起重物时，杠杆也会同时被提升一定高度，由于杠杆自身有一定重力，此时对杠杆做的功为额外功。 (2)分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变，多次改变物重；分析多组数据，才能得出正确结论，故实验中重物位置不同，只凭一次实验数据做出结论是不科学的。 (3)钩码的悬挂点在A点或B点时，将杠杆提升到相同位置的过程，拉力克服杠杆自身重力所做额外功是一样的，但B点物物体提升的高度更大，所做的有用功更多，根据机械效率的定义，此时的有用功占总功的比例更大，机械效率更高。故若仅将钩码从A点改挂到B点，其他因素不变，则杠杆的机械效率将变大。 【举一反三3】某实验小组利用如图所示的装置研究杠杆的机械效率： (1)实验中，两个钩码挂在A处，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是      。 (2)实验中，再将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，该杠杆的机械效率为η2，则η1      (选填“＞”“＜”或“＝”)η2。 (3)若将同一钩码分别悬挂在A、C两点，匀速提高相同高度，机械效率分别为ηA和ηC，则ηA      (选填“＞”“＜”或“＝”)ηC。 【答案】(1) 　 杠杆自身的重力 　　(2) 　 < 　　 (3)　 < 【解析】(1)有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功；提升的钩码重一定，说明有用功一定；所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力。 (2)将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，根据可知，。因为杠杆的自身重力不变，且杠杆重心移动的距离不变，所以根据可知额外功不变，所以 所以，。 (3)将钩码的悬挂点从A点移至C点，把钩码匀速提高相同高度时，知有用功不变，根据三角形的知识可知：杠杆重心提升的高度减小，由可知额外功减小，因此在有用功相同的条件下，杠杆的机械效率变大，即ηA＜ηC。 【题型5】滑轮机械效率的计算 【典型例题】工人用如图所示的滑轮提升建筑材料，拉动绳子自由端，使重为900N的建筑材料在10s内匀速上升了2m。滑轮重力为100N，不计绳重和摩擦，关于此过程，下列说法正确的是(　　) A.工人的拉力为450N B.此滑轮的机械效率为90% C.拉力的功率为100W D.绳子自由端的速度为0.2m/s 【答案】B 【解析】不计绳重和摩擦，工人的拉力为 故A错误； 拉力做的总功为 拉力做的有用功为 此滑轮的机械效率为 故B正确； 拉力的功率为 故C错误； 绳子自由端的速度为 故D错误。 【举一反三1】如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重力为150N的物体提升4m，则此过程中(　　) A.动滑轮重20N B.他做的总功为1200J C.他做的有用功为800J D.该滑轮组的效率为75% 【答案】D 【解析】由图知，不计绳重和摩擦，拉力，动滑轮的重力，故A错误； 拉力端端移动的距离，拉力做的总功，故B错误； 他做的有用功，故C错误； 滑轮组的机械效率，故D正确。 【举一反三2】如图所示，用大小为的水平拉力通过滑轮组拉动重为的物体。若在时间内使水平向左移动了距离，地面对的摩擦力为，则绳子端点的速度大小是      ；滑轮组所做的有用功是      ，滑轮组的机械效率是      。 【答案】 　　　 　　　 【解析】由图知，滑轮组绳子承重股数为，绳子端点B移动距离，绳子端点B的速度 滑轮组做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 【举一反三3】重力为600N的小明(未画出)站在地上用如图所示的滑轮组匀速提升350N的重物，所用的拉力F为250N，5s内绳子自由端被拉下2m，在此过程中，不计绳重和摩擦，绳所能承受力足够大。 (1)拉力F的功率； (2)动滑轮的重力； (3)小明使用此滑轮组的最大机械效率。 【答案】(1)100W　　　(2)150N　　　(3)87.5% 【解析】(1)拉力做的总功W总=Fs=250N×2m=500J 拉力做功的功率 (2)由图知n=2，不计绳重和摩擦，拉力 则动滑轮的重力G动=nF-G=2×250N-350N=150N (3)小明施加的最大拉力F最大=G人=600N 由不计绳重和摩擦时 可知，小明能提升的最大物重G最大=nF最大-G动=2×600N-150N=1050N 由 可知，滑轮组的最大机械效率 【题型6】杠杆机械效率的计算 【典型例题】如图所示，为质量分布均匀的金属杆，O端通过铰链固定在墙上，A端可以绕O点无摩擦的转动，C点为金属杆的中点，D点为段的中点，将一重物悬挂于C点，在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动一小段距离，该过程中，机械效率为70%；则重物和金属杆的品质之比为      。若将重物悬挂于D点，仍然在A端施加竖直向上的力，使金属杆绕O点缓慢向上转动同样的距离，则金属杆的机械效率为      。(保留一位小数) 【答案】7∶3 　　　 77.8% 【解析】OA为品质分布均匀的金属杆，重心在中点C，将一重物悬挂于C点时，假设物体上升h，则杠杆重心上升高度为h，有用功W有用=Gh 额外功W额外=G0h 总功W总=W有用+W额外=G0h+Gh 机械效率 重物和金属杆的品质之比G∶G0=7∶3 当将重物悬挂于D点时，物体上升h，根据数学关系知，重心C上升的高度为，此时机械效率 【举一反三1】如图所示，钩码的总重为1N，钩码上升的高度为0.1m，弹簧测力计竖直向上移动的距离为0.4m，弹簧测力计示数如图，则此杠杆的机械效率为          %。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A点移到B点，若将弹簧测力计从原位置提升相同高度，弹簧测力计的示数将          ，杠杆的机械效率将          。(均选填“增大”“减小”或“不变”) 【答案】50 　　　 增大　　　 增大 【解析】由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，所以它的示数是0.5N，整个过程中，有用功为 总功为 所以此杠杆的机械效率为 仅将钩码的悬挂点从A点移到B点，可知阻力臂变大，由阻力不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力臂不变，则动力会变大，则弹簧测力计的示数将变大。 杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且 设杠杆重心升高的距离为h，所以 G不变，h1不变，G杠不变，钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，因为变小，所以Fh2也变小，根据可知，总功变小，有用功不变，所以增大。 【举一反三2】如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 (1)若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； (2)为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 【答案】(1)83.3%　　　(2)90N 【解析】据题意有用功即是杠杆对物体做功，所以有用功为 额外功应是克服杠杆自身重力做功，所以额外功为 总功为 因此机械效率为 (2)由杠杆平衡条件可知 根据公式可得 得 【举一反三3】如图所示，重力 G=5N的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点A处。在力 F=4N作用下使物体匀速上升 h=0.6m，已知B点沿竖直方向上升 s=1.2m，不计摩擦，求： (1)此杠杆的机械效率η； (2)杠杆自身重力G的大小。 【答案】(1)62.5%　　　(2)3N 【解析】解：(1)克服物体重力所做的功是有用功，大小为W有=G物h=5N×0.6m=3J 拉力所做的功为总功，大小为W总=Fs=4N×1.2m=4.8J 机械效率为 (2)不计摩擦，克服杠杆重力做额外功，额外功为W额=W总-W有=4.8J-3J=1.8J 杠杆重心上升的高度h=0.6m，自身重力G的大小为 【题型7】斜面机械效率的计算 【典型例题】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；拉力做功的功率为      W． 【答案】72% 　　　 360 　　　50 【解析】斜面的机械效率即为为 总功为 有用功为 拉力做功的功率为 【举一反三1】如图所示，在测斜面机械效率实验中，斜面倾角为θ1，斜面上一物块重为G1，通过轻绳跨过定滑轮，绳另一端吊一沙桶，增减沙子，称出桶和沙子的总重力为G2，(绳和滑轮间的摩擦不计)，斜面机械效率表达式为η=           (用题中已知量表示)。 【答案】 【解析】设斜面的长为l，则斜面高为 h=sinθ×l 因绳和滑轮间的摩擦不计且定滑轮不省力，故绳子对物体的拉力等于G2，克服重力做的有用功 W有=G1h=G1×sinθ×l 绳子对物体做的总功 W总=Fs=G2l 斜面机械效率表达式为 【举一反三2】为创建文明城市，提升城市品味，我市对主要街道进行改造。如图是一辆汽车，发动机功率为160kW，运送5000kg的沙石，以5m/s的速度匀速运到坡顶，已知坡长300m，坡与地面的夹角30°。 求： (1)汽车上坡时的牵引力 (2)汽车做的有用功 (3)汽车运送沙石的机械效率？ 【答案】(1)3.2×104N　　　(2)7.5×106J　　　(3)78.1% 【解析】(1)由P=Fv可知，汽车上坡时的牵引力为 (2)坡长300m，坡与地面的夹角30°，根据三角形关系可知，坡的高度为150m，汽车做的有用功 W有=Gh=mgh=5000kg×10N/kg×150m=7.5×106J (3)汽车所做的总功为W总=Fs=3.2×104N×300m=9.6×106J 则汽车运送沙石的机械效率 【举一反三3】斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经》一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法，在日常生活中经常会使用斜面，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，斜面长，高，货物品质，用平行于斜面的推力，由斜面的底端匀速推到顶端，所用时间，，求： (1)推力做功的功率； (2)物体受到的摩擦力大小。 【答案】(1)400W　　　(2)125N 【解析】(1)推力所做的功 推力做功的功率 (2)物体的重力 物体克服重力所做的有用功W有用=Gh=1000N×3m=3000J 物体克服摩擦力做的额外功W额=W﹣W有用=4000J﹣3000J=1000J 物体受到的摩擦力 学科网（北京）股份有限公司 $