11.5机械效率 同步练习--2025-2026学年苏科版九年级物理上册

11.5机械效率 第1课时 认识机械效率 1.如图显示的是甲、乙两机械的参数.甲、乙相比，甲的 ( ) A.总功较大 B.有用功较小 C.额外功较大 D.机械效率较低 2.将一箱书搬上楼，可以有两种方法：一是把所有的书一起搬上楼；二是先搬一部分上楼，再搬剩下的部分.假设上楼的速度相同，第一种方法搬书的功率为 P₁，效率为η₁，第二种方法搬书的功率为 P₂，效率为η₂，则 ( ) 3.用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m ，水瓶对绳a的拉力为 绳b对人的拉力为 此过程（ ） A. 有用功为300 J B. F₁做的功等于 F₂做的功 C. F₁做的功小于 F₂做的功 D.滑轮组的机械效率为80% 4.如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，对物体A做的有用功是 J,对物体 B 做的额外功是 J. 5.(2024·淮安洪泽区期中)《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械.其中描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，水轮最高处距离水面3m，每分钟转动一周.若水流冲击筒车的功率为50 W，则筒车旋转一周取水的机械效率是 %.(g取10 N/ kg) 6.(2023·南京中考)用杠杆和滑轮组均可提升重物. (1)用杠杆将重为 180 N 的物体匀速提升5cm，用时2s，杠杆机械效率为90%，则提升该物体做的有用功是 J.总功的功率是 W. (2)用如图所示的滑轮组竖直向上匀速提升重物，不计绳重和摩擦.当物体和动滑轮的总重为200 N时，滑轮组的机械效率为80%，则动滑轮重为 N；若重物变为400 N，将物体匀速提升1m .此过程拉力 F所做的总功为 J. 7.如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相等.若用平行于斜面向上的拉力 F 将物体匀速拉上斜面时，斜面的机械效率为 ( ) A.20% B.25% C.50% D.75% 8.(2023·广安中考)学习了简单机械知识后，某同学自制了如图所示的晾衣架.他将50 N的衣物挂在横杆上，拉绳使其匀速上升1.6m，用时5s(上升过程中，横杆保持水平)，此过程该装置的机械效率为80%(不计绳重及摩擦).下列分析正确的是 ( ) A. 拉力做功80 J B.拉力的功率为20 W C. 动滑轮重12.5 N D.若增大衣物的质量，机械效率将减小 9.(2025·南京建邺区期中)用如图所示的滑轮组甲和乙分别提升重物 G甲和 Gz，动滑轮重分别为G₁和G₂，拉力分别为F甲和Fz，机械效率分别为η甲和ηz，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是 （ ） A.若 则η甲=η B.若 则η甲>η C.若 则η甲=η D.若 则η甲>η 10.(2025·无锡滨湖区期中)如图所示，为《墨经》记载的一种斜面引重车.绳子一端紧系在后轮，另一端绕过斜面顶端的滑轮与重物相连.轻推后轮，重物通过绳子被逐渐提升至斜面顶端.若物重为4 000 N,斜面长2m ,高0.8m,后轮施加在绳子上的力为2 000 N(不计绳重、滑轮与绳间的摩擦)，则该斜面的机械效率为 %，重物与斜面之间的摩擦力是 N. 11.(2024·扬州调研)小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2m，则绳子自由端移动的距离为 m，若物体与地面的摩擦力 为 9 N,则他 所 做 的 有 用 功 是 J，如果小勇对绳的拉力 F=4N，该滑轮组的机械效率为 %. 12.(2024·苏州外国语学校质检)如图所示，一根均匀的细木棒 OC， B为OC 的中点.小明在 C 点施加始终竖直向上的拉力 F 将挂在 A 点的重为180 N的物体匀速提升0.2m ，木棒的机械效率为90%，则木棒为 杠杆，木棒的重为 N. 13.如图(a)所示是用来提升重物的轮轴，它是一种变形杠杆，图(b)是它的杠杆示意图.若图中R=4r，作用在 C 点重物的拉力为 600 N,作用在 D 点的动力. 则轮轴的机械效率为η= . 学科网（北京）股份有限公司 14.如图甲所示，小明重为 500 N，最大臂力为550 N，利用滑轮组提升不同重物，动滑轮重100 N，绕制滑轮组的绳子能承受的最大拉力为700 N，随着货物从某个重量增加到允许的最大值时，小明绘制了滑轮组的机械效率η和物重G的关系图，如图乙所示，则B 点的机械效率为\(\eta {B}=\) %，A点的机械效率为 %(不计绳重和摩擦). 15.(2024·苏州中考)某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为 5 t.起重机将3600 kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为 80%.不计钢丝绳的重力和摩擦，g 取 10N/ kg.求： (1)克服钢板重力做的功 W有用； (2)钢丝绳的拉力 F； (3)滑轮组满载时的机械效率(百分号前保留一位小数). 16.(2024·常州二十四中质检)某建筑工地上，用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处，不计绳重和摩擦，同时吊起若干块水泥板时，滑轮组的效率为 75%，再多吊起一块水泥板时，滑轮组的效率为80%.若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%，应至少同时吊起水泥板 ( ) A. 5 块 B.7 块 C.9块 D.11块 17.如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在 F=2.5N 的拉力作用下，物体上升了 1m，则拉力做的有用功是 J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为 J. 18.如图甲所示，工人用滑轮组将陷入泥泞路面A 处的物体拉至平整路面 B 处。在此过程中，物体以0.2m/s的速度沿水平方向向左做匀速直线运动。人对绳子的拉力的功率 P与时间 t 的关系图像如图乙，t=0 时，绳子刚好拉紧，不计绳重和绳与滑轮受到的摩擦力。已知物体在两段路面分别受到的阻力均恒定，动滑轮的重力为 100N.求： (1)物体在泥泞路面上前进时人对绳子的拉力； (2)物体在平整路面上前进时物体受到的阻力； (3)物体在平整路面上前进时，滑轮组的机械效率。 第2课时 机械效率的探究与应用 1.如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱.以下做法可以提高动滑轮机械效率的是 ( ) A.适当增加木箱重力 B.增大木箱上升高度 C.增大提升木箱的速度 D.换用质量更大的动滑轮 2.如图所示，斜面与水平地面夹角为30°,某快递员用500 N的力，将重 800 N 的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 ；斜面的机械效率为 .若不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 的方法可以提高斜面的机械效率. 3.如图所示是螺旋千斤顶的原理示意图，使用它升起重物时，其螺纹的原理类似于 (填简单机械名称).如果人始终垂直于手柄用力，力的大小为 F 且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转两圈可将质量为m 的重物抬升高度h，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η= .当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是 (填“加润滑油”或“加长手柄”). 4.用如图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表 实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/ cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/ cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 (1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 ，并在弹簧测力计 时读数(以上两空均填“匀速运动”或“静止”).第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s. (2)第4次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 %. (3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 (填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (填“有关”或“无关”). (4)用滑轮组提升重物时，下列选项中可提高机械效率的是 (不计绳重与摩擦). A.换用更轻的动滑轮 B.加快提升物体的速度 C.改变滑轮组的绕绳方法 5.如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为 h，斜面长为s，且s=3h，物体所受重力为 G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则 ( ) 6.使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值.已知动滑轮的重力为1.0N，绳子能够承受的最大拉力为50 N.当匀速提升重为 9.0 N 的物体时，滑轮组的机械效率为81%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（ ） A. 90% B.89% C. 88% D.87% 7.(2025·南京鼓楼区期中)用如图所示的动滑轮将重32 N 的物体匀速提升2m ，拉力 F为20 N.此过程中有用功为 J，总功为 J，滑轮组机械效率为 %，根据已知条件，以下四个物理量：①动滑轮的重力、②拉力的功率、③额外功、④动滑轮上升的高度，能求出的有 (填序号).小明用重为10 N 的动滑轮提升物体，测得机械效率为60%，则所提物体的重力范围是 . 8.小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点.他将2 只钩码悬挂在 A 点，在B 点竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，拉力为F₁，测得A、B两点上升的高度分别为h₁、h₂，此次杠杆的机械效率为η= (用物理量的符号表示)；把弹簧测力计移到 C 点，在C 点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升高度仍为h₁，则此弹簧测力计的示数将 (填“大于”“等于”或“小于”，后两空同)F₁，此次弹簧测力计做的功将 第一次做的功，此次的机械效率 第一次的机械效率.(忽略支点O与铁架台间的摩擦) 9.建筑工地上，需要利用拖拉机和滑轮组(如图所示)将一个质量为 的物体从斜面底端拉到长 100m、高60 m的斜面顶端.测得拉动一个物体沿斜面匀速上升时拖拉机对绳的水平拉力为 .(不计绳重及轮轴间摩擦,g取10 N/ kg)求: (1)拖拉机对物体做的有用功； (2)求装置(滑轮组与斜面组合)的机械效率； (3)若拖拉机质量为12 t，最大输出功率为48 kW，受到水平地面的阻力为车重的0.01倍，则其在匀速运动时的最大速度为多少? (4)已知动滑轮重500 N，求物体与斜面间的摩擦力大小. 学科网（北京）股份有限公司 10.核心素养科学态度与责任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年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图.为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究.她们从斜面底端A 点沿斜面确定了相距1m 处的 B 点.(g取10 N/ kg) (1)使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量 B 点高度，结果如图乙所示，为 cm. (2)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0 N. ②将弹簧测力计与斜面平行放置并 ，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为 N. ③计算出将小车从A 点拉到 B 点的过程中，拉力所做的功为 J；利用斜面将小车从水平地面提升到 B 点时的机械效率为 . (3)在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重C，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A 点到 B 点所做的功 W₁；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到 B 点所做的功 W₂.以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出 W₁ 和W₂与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b. ①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重 (填“有关”或“无关”). ②若这位母亲的质量为50 kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为 N. 11.如图所示，实心物体A 漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A 向下运动.已知A的体积为0.9 m³，密度为 动滑轮重为 600 N，电动机工作时拉绳子的功率为1.2×10³W 且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力,求:(g取10 N/ kg) (1)A的重力与A 浸没在水中受到的浮力； (2)A向下运动的最小速度及A 向下运动过程中滑轮组机械效率的最大值. 学科网（北京）股份有限公司 五、机械效率 第1课时认识机械效率 1. B 2. B 3. D解析：A. F₂ 做的功为有用功，大小为 480 N×0.5m =240 J,故A 错误;BC. F₁ 做的功为总功,大小为 故BC错误；D.滑轮组的机械效率为 故D正确.故选 D. 4.2 0.5 5.60 解析：水流冲击筒车的功率为50 W，1m in内水流所做的功为W= Pt=50 W×60s=3000 J,该简车旋转一周提升水的质量为m=12×5 kg=60 kg,对水所做的功为 Gh= mgh=60kg×10 N/kg×3m=1800 J,筒车旋转一周取水的机械效率为 6.(1)9 5 (2)40 440 解析：(1)提升物体做的有用功为 0.05m=9J,杠杆机械效率为90%,则总功为 总功的功率为 (2)由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，物体和动滑轮的总重为200 N，则拉力大小为 滑轮组的机械效率为 80%，则 解得 则动滑轮重为 G物=200 N-160 N=40 N;若重物变为400 N,将物体匀速提升1m,则拉力移动的距离为s=2h=2×1m=2m,拉力大小为 此过程拉力 F所做的总功为W'=F's=220N×2m=440J. 7. C解析：设斜面高为h，则斜面长s=4h，物体在斜面上匀速下滑过程中重力做的功 由题意知重力做的功和克服阻力做的功相等，即fs=Gh.用平行于斜面向上的拉力 F将物体匀速拉上斜面时所做的总功 Gh=2Gh，斜面的机械效率为 50%,故C符合题意. 8. B解析：A.如题图，滑轮组做的有用功 1.6m=80J,拉力做的功 故 A 错误；B.拉力的功率 故B 正确；C.滑轮组做的额外功 动滑轮与横杆的总重 则动滑轮的重小于12.5N，故C错误；D.若增大衣物的质量，滑轮组的额外功不变，有用功增多，由可知，机械效率将提高，故D 错误.故选 B. 9. D解析：由图可知，甲滑轮组承重绳子段数为3，乙滑轮组承重绳子段数为2，不计绳重与摩擦的情况下，滑轮组机械效率可表示为： 若 由上述表达式 则η甲<ηz,故 AB 错误;CD. 若 由上述表达式， 则 可得η甲>η,故 C 错误，D正确.故选 D. 10.80 400 解析:有用功为W有用= Gh=4 000 N×0.8 m=3200 J,总功为 则该斜面的机械效率为 额外功为 则重物与斜面之间的摩擦力为 11.0.61.8 75 解析:由图示知,动滑轮上绳子有3段,物体匀速前进 0.2m，绳子自由端移动的距离s= ns物=3×0.2m=0.6m，拉动物体所做的有用功 0.2m=1.8 J,拉动物体所做的总功 2.4J，滑轮组的机械效率 12.省力 10 解析：由图可知，拉力 F的力臂为OC，阻力的力臂为OA，则动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡的条件可知为省力杠杆.提升该物体做的有用功 0.2m=36 J,由 可得 40J,因为所以，克服木棒重力做的额外功 因为 所以OB=2OA，由比例关系可知，B点(重心)将上升h'=2h=2×0.2m=0.4m,由可得，木棒重力 13.75%解析：利用轮轴提升重物时，物体升高的高度和绳子自由端移动距离的比值等于轴半径与轮半径的比值，即 已知 R=4r,则 提升重物的有用功 总功 轮轴的机械效率为 75%. 14.90 75 15.(1)3.6×10⁵J (2)1.125×10⁴N(3)84.7% 解析：(1)克服钢板重力做的功为 (2)起重机的滑轮组做的总功为 4.5×10⁵J, 由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为 (3)起重机的滑轮组做的额外功为 起重机活动部分的重力为 滑轮组满载时的机械效率为 16. C解析：不计绳子重和摩擦，滑轮组的机械效率为η= 设每一块水泥板的重力为G，同时吊起n块水泥板，滑轮组的机械效率为75%,有 再多吊起一块水泥板，滑轮组的效率为：80%, ②.由①②可得 .若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%,则 解得n'≥9，故应至少同时吊起9块水泥板，C符合题意. 17.103 解析：该滑轮组克服物体重力做有用功，所做有用功 物体上升1m，则从下数的第一个动滑轮也上升 其右侧绳端上升2m；第二个动滑轮上升 ，其右侧绳端上升4m；第三个动滑轮上升 ，其右侧绳端上升8 m，即绳子自由端移动的距离s=8m，拉力做的总功 克服动滑轮重力做的额外功 1 N×1m+1 N×2m+1 N×4m=7 J,则克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功 10 J-7J=3 J. 18.(1)500 N (2)400 N (3)80% 解析：(1)由甲图可知，动滑轮上有2股绳，物体以0.2m/s的速度沿水平方向向左做匀速直线运动，则绳子端移动速度 由乙图可知，人在泥泞路面拉绳子的功率为200 W，由 可得， 人对绳子的拉力 (2)由乙图可知，人在平整路面拉绳子的功率为100 W，则人对绳子的拉力 动滑轮的重力为 100 N、物体做匀速直线运动，则物体受到的阻力等于拉力 (3)物体在平整路面上前进时，滑轮组的机械效率 第2课时 机械效率的探究与应用 1. A 2.下80%减小斜面的粗糙程度 3.斜面 加润滑油 解析：螺旋千斤顶提升重物时，螺纹的原理和斜面类似，将质量为m的重物抬升高度 h时，有用功为 圆的周长公式为2πr(r为圆的半径)，总功为 4FπL,机械效率 加润滑油会减小摩擦力，减小额外功，会使机械效率增大；而加长手柄只是更省力，但不会使总功减小，机械效率不会提高. 4.(1)匀速运动 匀速运动 0.05 (2)0.3 80 (3)大 无关 (4)A 5. C解析：根据题意知道，拉力做的有用功 拉力做的总功 斜面的机械效率 解得拉力 克服摩擦力所做的额外功 则摩擦力 故 C 符合题意. 6. B解析：根据题意，设其他因素导致的额外功与总功的比值为α，即 则有 α).代入机械效率公式，则： 将 代入，解得α=10%.绳子能够承受的最大拉力为50 N，此时提升的物体重力为( 故最大机械效率为 7.64 80 80 ③④ 大于 15 N 小于 等于 等于 解析：有用功为 总功 则机械效率的表达式：η= 悬挂点在 B点时，由杠杆的平衡条件得 悬挂点移至 C点时，阻力和阻力臂大小不变，因动力臂变大，所以弹簧测力计的示数变小，即此弹簧测力计的示数将小于 F₁.把弹簧测力计移到 C点，在C点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升高度仍为h₁，根据 有用功不变，因忽略支点O 与铁架台间的摩擦，故克服杠杆自身的重力做的功为额外功的唯一来源. A点上升高度不变，由数学知识可知，杠杆重心上升相同的高度，额外功不变，总功等于额外功与有用功之和，因此弹簧测力计做的功等于第一次做的功.前后两次有用功和总功都不变，机械效率不变. 9.(1)7.2×10⁵J (2)75% (3)8 m/s(4)2.1×10³N 解析：(1)克服物体重力做的有用功 (2)由图可知，滑轮组中有两段绳子通过动滑轮，即n=2，将物体拉上斜面时，拖拉机通过距离 s=2L=2×100m=200m, 拉力总功 装置(滑轮组与斜面组合)的机械效率 (3)拖拉机做匀速直线运动，水平方向牵引力、阻力和拉力是平衡力，牵引力 由 可得，拖拉机在水平地面上匀速拉动物体过程中的最大速度 (4)额外功 不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，克服动滑轮重和斜面摩擦所做的功是额外功，所以 所以物体所受摩擦力 10.(1)9.00 (2)②重新调零 0.3 ③0.3 60% (3)①无关 ②105 解析：(1)由图乙可知，该刻度尺每大格为1cm，平均分成10小格,即分度值为0.1cm,故B 点高度为9.00cm. (2)②弹簧测力计在不同方向上使用时，都需要重新进行调零.由图乙可知，弹簧测力计每大格表示0.2N，平均分成10小格，即分度值为0.02 N，故弹簧测力计示数为0.3 N. 小车从A点拉到B点的过程中，距离为1m，则拉力所做的功为 有用功为 故机械效率为 (3)①机械效率等于有用功与总功的比值，即W₂与W₁的比值 由图丙可得，W₁与W₂分别与物体的重力成正比，即 则W₂与W₁的比值为 而k₁、k₂为定值，即W₂与W₁的比值也为定值，故用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关. ②由图丙可知，随着总重的增加，拉小车从A 点到 B 点所做的功W₁成正比例增加,当总重为1 N时,W₁为0.15 J,故它们之间的函数关系为 若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则此时总重 则此时拉小车从A 点到 B点所做的功 W₁=0.15G=0.15×700 J=105 J, 则此时推力 11.(1)7.2×10³N 9×10³N (2)0.5m /s 75% 解析：(1)实心物体A 的重力 A浸没在水中时， 此时A受到的浮力 (2)由题意知，电动机工作的功率保持不变，据P=Fv知，当电动机拉绳子的力越大，即动滑轮对绳子的拉力越大时，A的速度越小.而A在竖直方向受到向上的浮力与向下的重力和拉力作用，当浮力最大时，拉力最大，此时速度最小， 物体A浸没在水中所受的浮力最大，此时动滑轮对A 的最大拉力 据滑轮组的特点，电动机对绳子的拉力 绳子端的最小速度 则A向下运动的最小速度 当动滑轮对A的拉力最大时，所做的有用功最大，则此时的机械效率最大，最大机械效率 100%=75%. $