第4节 机械效率（重难点训练）物理新教材人教版八年级下册

第4节 机械效率 一．有用功和额外功（共5小题） 二．机械效率的定义（共4小题） 三．机械效率的大小比较（共5小题） 四．机械效率的简单计算（共9小题） 五．影响机械效率大小的因素（共5小题） 六．测量滑轮组的机械效率（共4小题） 七．测量斜面的机械效率（共3小题） 八．测量杠杆的机械效率（共2小题） 九．杠杆机械效率的计算（共3小题） 十．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共8小题） 十一．斜面机械效率的计算（共6小题） 一．有用功和额外功（共5小题） 1．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升A相比，提升B的过程滑轮组的机械效率较大。不计绳重与摩擦，则提升B的过程（　　） A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大 【答案】D 【详解】AB．由题意可知，提起两物体的滑轮组相同，将物体提升的高度相同，不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重力所做的功是额外功，由可知，提升A、B所做的额外功相同，故AB不符合题意； CD．不计绳重和摩擦，滑轮组的效率，额外功相等，提升B的过程滑轮组的机械效率较大，所以提升B物体所做的有用功大，其总功大，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．《天工开物》记载了水碓舂米（指碾米脱壳）的场景：水流冲击水轮转动，同时带动多个舂锤上下运动。水碓取代了人力或畜力，使得农民在一天内能舂出更多米，大大提高了生产效率。此机械无法解决的问题是（　　） A．一天内做的总功增加 B．增大了功率 C．完成相同的任务所用时间更少 D．减少了额外功 【答案】D 【详解】A．水流冲击水轮转动带动春舂运动，水碓利用水流的能量做功，相比人力或畜力，能在一天内提供更多的能量，从而使一天内做的总功增加，故 “一天内做的总功增加” 是该机械能解决的问题。故A不符合题意； B．功率是表示做功快慢的物理量，水碓提高了生产效率，即单位时间内做功更多，也就是增大了功率，故 “增大了功率” 是该机械能解决的问题。故B不符合题意； C．因为功率增大，根据，完成相同的任务所用时间更少，故C不符合题意； D．额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，比如克服机械自身摩擦、机械重力等所做的功。水碓在工作过程中，依然存在机械摩擦、舂锤提升时克服自身重力等额外功，该机械并没有减少额外功，故 “减少了额外功” 是该机械无法解决的问题。故D符合题意。 故选D。 3．如图所示，小李沿斜面用的拉力，将重的物体匀速拉到高处，斜面长，高。则（　　） A．小李做的有用功是0.54J B．小李做的额外功是 C．物体沿斜面受到的摩擦力为 D．斜面的机械效率为75% 【答案】C 【详解】A．小李做的有用功是 故A不符合题意； B．小李做的总功是 小李做的额外功是 故B不符合题意； C．物体沿斜面受到的摩擦力为 故C符合题意； D．斜面的机械效率为 故D不符合题意。 故选C。 4．某同学在做测量机械效率的实验时，分别用甲、乙、丙三种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，记录它们所做的总功如图所示，则甲机械做的有用功为 J，乙机械的额外功为 J，丙机械的机械效率为 。 【答案】 1.2 1.8 80% 【详解】[1]分别用甲、乙、丙三种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，所做的有用功 [2]从图中可知，乙机械的总功W乙＝3J，额外功为 [3]丙机械的总功W丙＝1.5J，机械效率为 5．我们用水桶从井中汲水，那么对桶中的水做的功是 ；若水桶掉进了井中，打捞起水桶的过程中，对桶中的水做的功是 。（两空均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 【答案】 有用功 额外功 【详解】[1]用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的是有用功，同时还要将水桶提起来，所以对桶做的是额外功。 [2]从井中打捞水桶的过程中，目的是捞桶，所以对桶做的是有用功，同时，还要将桶中的部分水提起来，所以对桶中水做的是额外功。 二．机械效率的定义（共4小题） 6．下列关于功、功率和机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，做功一定快 B．功率大的机械，做功一定多 C．更省力的机械，机械效率一定高 D．功率大的机械，机械效率一定高 【答案】A 【详解】AB．功率是描述物体做功快慢的物理量，功率大，做功一定快，如果工作时间较短，那么所做的功也较小，故A正确，B错误； C．机械效率是有用功与总功的比值，与力的大小无关，故C错误； D．功率与机械效率没有关系，效率高，功率不一定大，故D错误。 故选A。 7．关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高 B．有用功越大，机械效率一定越高 C．额外功越小，机械效率一定越高 D．总功越少，机械效率一定越高 【答案】A 【详解】A．机械效率是有用功与总功的比值，有用功在总功中所占的比例越大，则机械效率越高，故A正确； B．机械效率是有用功与总功的比值，机械做的有用功越多，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故B错误； C．机械效率是有用功与总功的比值，机械做的额外功越少，有用功越多，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故C错误； D．机械效率是有用功与总功的比值，机械做的总功越少，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故D错误。 故选A。 8．电动起重机中有一种滑轮，如图所示，使用该滑轮可以（　　） A．省力 B．省功 C．省距离 D．改变力的方向 【答案】A 【详解】ACD．图中滑轮随物体一起运动，是动滑轮，能省力，但是费距离，不能改变力的方向，故A符合题意，CD不符合题意； B．任何机械都不能省功，甚至还要做额外功，则使用该动滑轮不能省功，故B不符合题意。 故选A。 9．在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总 （选填“大于”或“小于”）100%。 【答案】小于 【详解】因为在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，且总功等于有用功与额外功之和，所以总功总大于有用功，而机械效率，所以任何机械的机械效率总小于100%。 三．机械效率的大小比较（共5小题） 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．如图所示，用简单机械分别提起同一重物G，滑轮重20N，均质杠杆重10N（OB=2OA），手的拉力始终沿竖直方向，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．如图甲，该装置的机械效率是三者中最高的 B．如图乙，该装置省力，省功，不省距离 C．如图丙，匀速拉动物体上升的过程中，F2逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越低 【答案】A 【详解】A．图甲是定滑轮，不计绳重及摩擦，提起重物的过程中机械效率是100%；图乙是动滑轮，提起重物过程中由于要克服动滑轮重力做功，有额外功，机械效率低于100%；图丁中是杠杆，提起重物过程中由于要克服杠杆重力做功，有额外功，机械效率低于100%，故A正确； B．图乙是动滑轮，省力，不省距离，不省功，故B错误； C．若始终保持拉力的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力保持不变，故C错误； D．若提升的物体越重，所做的有用功越多，而额外功不变，乙、丙的机械效率就会越高，故D错误。 故选A。 12．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（　　） A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．1＝2 D．1＜2 【答案】D 【详解】AB． 设2层楼的高度为h，则小明背着自己的书包上到教学楼三楼做的功为 小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼做的功为 由于两次爬楼的速度相同，高度相同，则时间相同，由可知，两次做功功率分别为， 因此，故AB错误； CD．两次爬楼的过程中做的额外功均是克服小明自身重力做功，第一次做的有用功是克服一个书包的重力做功，第二次做的有用功是克服两个书包的重力做功，由可知，第二次机械效率大于第一次机械效率，即，故C错误，D正确。 故选D。 13．小虎同学站在自动扶梯上匀速上行，在整个过程中小虎的机械能 ；如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的运行效率将 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 变大 变大 【解析】【小题1】[1]小虎在自动扶梯上匀速上行时，质量、速度不变，高度增加，即动能不变，重力势能增大，故机械能变大。 [2]站在扶梯上的人数增多，重力增大，克服重力所做的功增大，即有用功增大，在额外功不变时，有用功在总功中所占的比例会变大，故机械效率会变大。 14．如图为修建地铁时搬运建筑材料的机械示意图，此滑轮组在2min内将质量为0.48t的建筑材料匀速提升12m，此过程中拉力F做的功为7.92×104J，则拉力F的大小为 N，该滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）；若增大提升建筑材料的质量，该滑轮组的机械效率将 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。（g取10N/kg）    【答案】 2200 72.7 升高 【详解】[1]由图得 拉力移动的距离为 由得，拉力F的大小为 [2]滑轮组的有用功为 该滑轮组的机械效率为 [3]若增大提升建筑材料的质量，该滑轮组做的有用功增大，而额外功不变，由 得，机械效率将升高。 四．机械效率的简单计算（共9小题） 15．科技馆里有一种升降座椅，小明和小刚体验后画出如图所示的原理图。若小明重600N，小刚用250N的拉力使小明在3s的时间内匀速上升0.5m（不计绳重和摩擦），下列说法不正确的是（　　） A．所做有用功为300J B．该滑轮组的机械效率为80% C．拉力做功的功率为125W D．换轻质动滑轮，机械效率降低 【答案】D 【详解】A．当小明坐在升降座椅上，小刚用的拉力将重600N的小明匀速拉高，该过程中的有用功，故A正确，不符合题意； B．由图可知，此装置中绳子的有效段数，小刚拉力端移动距离 这个过程做的总功 小刚拉动升降座椅装置时的机械效率，故B正确，不符合题意； C．拉力做功的功率，故C正确，不符合题意； D．不计绳重和摩擦，克服动滑轮重及椅重做的功为额外功，该升降座椅装置的机械效率，由上式知，换用轻质动滑轮，动滑轮的重力减小，故该升降座椅装置的机械效率变大，故D错误，符合题意。 故选D。 16．题图为在建跨度拱桥的简图，钢绳1通过滑轮拉着重为800N的桥面材料，若某段时间内将桥面材料竖直上升了10cm，其中滑轮A重为200N，则下列说法正确的是（　　） A．滑轮A可以改变力的方向 B．滑轮B可以省力 C．钢绳1的拉力为 400N D．钢绳1拉动的滑轮组机械效率最大为80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，滑轮A随桥面材料移动，是动滑轮，由于动滑轮可以省力，不能改变力的方向，所以滑轮A不能改变力的方向，故A错误； B．由图可知，滑轮B是固定不动的滑轮，能改变力的方向，不能省力，故B错误； C．由图可知，动滑轮A上有2股绳，桥面材料重为800N，滑轮A重为200N，不计绳重和摩擦时，钢绳1的拉力 故C错误； D．钢绳1拉动的滑轮组机械效率最大为 故D正确。 故选D。 17．小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了如图所示的甲、乙两种方案，小明采用这两种搬运方案分别将地面上质量相同的材料运送到相同高度的二楼，实际所用拉力和时间均相等。已知每个滑轮受到的重力相同，绳重与滑轮的摩擦均可忽略不计。则下列关于甲、乙两种方案的说法正确的是（　　） A．小明所做的有用功之比为 B．小明所做的总功之比为 C．滑轮组的机械效率之比为 D．小明施加拉力的功率之比为 【答案】C 【详解】A．甲乙两图都把质量为m的材料运到二楼时，重力相等，高度相等，对物体做的有用功都是W有=Gh，所以小明所做的有用功之比为1∶1，故A错误； B．由图可知，甲图动滑轮上的绳子为三段，乙图动滑轮上的绳子为四段，拉力相等，则小明所做的总功之比为 故B错误； C．由于有用功相等，则滑轮组的机械效率之比为 故C正确； D．由于时间相同，则小明施加拉力的功率之比为 故D错误。 故选C。 18．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化图如图所示。交警指挥拖车在水平路面上将质量为1.5×103kg的故障车以2m/s的速度匀速拖动了12m。绳子自由端的拉力F为125N，故障车受到的阻力是车重的2%。该装置的机械效率是 。（g取10N/kg） 【答案】80% 【详解】由图可知，有效绳子段数 绳子末端移动的距离为 故障车受到的阻力是车重的2%，则故障车受到的阻力为 装置的机械效率是 19．如图所示，小明用平行于斜面的推力将货物从底端匀速推到顶端，已知推力为500N，斜面的长3m，高1m，机械效率为60%。则货物的重力为 N，货物与斜面间的摩擦力大小为 N。 【答案】 900 200 【详解】[1]推力做的总功为 由可得克服货物重力做的有用功 根据公式可得货物重力 [2]克服摩擦力所做的额外功 由额外功得货物受到斜面的摩擦力 20．利用动滑轮在2s内把重30N的物体竖直向上提升5m，所用拉力是20N，绳重和摩擦力不计，拉力所做的有用功是 J；拉力所做的额外功是______J；拉力的功率是 W；请你写出一种提高此动滑轮机械效率的方法： 。 【答案】 150 50 100 增加物体的重力 【解析】【小题1】[1]由题可知，绳重和摩擦力不计，拉力所做的有用功 [2]拉力做的总功 可得做的额外功 [3]拉力的功率 [4]根据为提高此动滑轮机械效率，在额外功不变的情况下，可以增加有用功，即可增加物体的重力。 21．一辆质量为1.5t的电动轿车在水平路面匀速行驶时，所受阻力为车重的5%。若该电动车的电能转化为机械能的效率为85%，要让它行驶150km，需消耗多少焦耳的电能？（已知g=10N/kg） 【详解】电动轿车的质量，路程 阻力为车重的5%，则阻力为 克服阻力做的机械功 根据效率公式可知，所需电能 22．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，现用它匀速起吊质量为的物体时，滑轮组的机械效率是，物体上升所用的时间为，g取。求： (1)使物体上升，所做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)绳端的拉力F是多大。 【详解】（1）物体的重力为 起重机所做的有用功为 （2）根据滑轮组的机械效率公式，可得拉力做的总功为 拉力F的功率为 （3）由图可知，承担物重的绳子段数 绳端移动的距离为 绳端的拉力F为 23．《天工开物》记载着大量的古代农业机械，如图甲所示是一种以水流作为动力来取水的机械筒车，图乙为机械筒车的简化示意图。若接水槽比取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周取水的机械效率为80%，水流冲击筒车的功率为40W（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）。则： (1)筒车旋转一周对水做的功是多少？ (2)筒车旋转一周，水流冲击筒车做的功是多少？ (3)筒车旋转一周所用的时间是多少？ 【详解】（1）设筒车旋转一周所取水的总质量为，每个取水筒可取水的质量为，取水筒的数量为n。筒车旋转一周所取水的总质量 这些水的总重力 筒车旋转一周对水做的有用功 （2）水流冲击筒车做的功为总功。根据机械效率可得总功 （3）根据可得筒车旋转一周所用的时间 五．影响机械效率大小的因素（共5小题） 24．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升A相比，提升B的过程滑轮组的机械效率较大。不计绳重与摩擦，则提升B的过程（　　） A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大 【答案】D 【详解】AB．由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由知，提升物体A和B所做额外功相同，故AB不符合题意； CD．不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率，额外功相同，提升B物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升B物体所做的有用功较大，其总功较大，故C不符合题意，D符合题意。 故选 D。 25．如图甲，工人启动卷扬机，将重为800N的沙箱A（内装沙子）以0.2m/s的速度匀速吊起，已知空沙箱A的重力为100N，每个滑轮重200N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．装置中滑轮B是动滑轮 B．滑轮组的机械效率为80% C．卷扬机对细绳拉力的功率为200W D．增大动滑轮的重力，可以提高滑轮组的机械效率 【答案】C 【详解】A．由图可知，在吊起沙箱时，B滑轮的轴固定不动，属于定滑轮，故A错误； B．由图可知，滑轮组承担物重的绳子有2段，则绳子自由端的拉力为 设沙箱吊起的高度为h，绳子自由端移动的距离为，由题意可知，沙箱内沙子的重为 该过程中拉力所做的有用功为 拉力所做的总功为 则滑轮组的机械效率为 故B错误； C．绳子自由端移动的速度为 则卷扬机对细绳拉力的功率为 故C正确； D．增大动滑轮的重力，额外功增大，在有用功不变时，由 可知，滑轮组的机械效率将减小，故D错误。 故选C。 26．如图所示，借助动滑轮用弹簧测力计将重物匀速提升10cm。下列说法正确的是（    ） A．作用在绳子上的拉力为3.6N B．绳子自由端移动的距离为10cm C．拉力做的功为0.48J D．增加重物提升的高度，可以提高该动滑轮的机械效率 【答案】C 【详解】A．由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，因此作用在绳子上的拉力为2.4N，故A错误； B．动滑轮绳子股数为2，绳子自由端移动的距离为 故B错误； C．拉力做的功为 故C正确； D．该动滑轮的机械效率 由此可知，只增加重物被提升的高度，该动滑轮的机械效率不变，故D错误。 故选C。 27．工人师傅借助如图所示的装置，在内，将重的货物匀速提升了。已知工人对绳子的拉力为，则工人所做的有用功为 J，装置的机械效率为 。请你提出一条提高该装置机械效率的方法： 。 【答案】 1800 75% 增加提升的物重 【详解】[1]工人所做的有用功为 [2]绳子自由端移动的距离 总功 装置的机械效率 [3]提高机械效率的方法有：增加提升的物重、减小动滑轮重力或减小摩擦等。 28．用图所示的滑轮组将重的物体匀速提升20cm，所用拉力．则所做的有用功为 J；此时滑轮组的机械效率为 ；当改为提升27N的重物时，该滑轮组的机械效率为 。（忽略摩擦阻力） 【答案】 2.4 80% 90% 【详解】[1]上升高度 提升重物做的有用功 [2]由图可知，，绳端移动的距离 拉力所做的总功 机械效率 [3]忽略摩擦阻力，动滑轮所做的额外功 由可得，动滑轮所受的重力 提升27N重物时的机械效率 六．测量滑轮组的机械效率（共4小题） 29．某同学根据如图所示的器材测量滑轮组的机械效率。测量数据如下表。则测量的机械效率约为（     ） 钩码重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/m 机械效率 1.0 0.1 0.5 0.3 A．70.5% B．80.3% C．66.7% D．57.8% 【答案】C 【详解】由表格数据可知，所做的有用功 所做的总功 由机械效率公式可得，测量的机械效率为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选 C。 30．如图所示，是某同学做“测量滑轮组机械效率”的实验装置。 （1）根据实验原理可知，影响滑轮组机械效率的因素主要有钩码的重力、动滑轮的重力和摩擦力，在钩码的重力和动滑轮的重力中，实验时不需要测量的是 ； （2）实验中测得两个钩码的总重力为2N，钩码竖直匀速升高0.2m时，弹簧测力计的示数为0.8N，则滑轮组的机械效率为 （结果保留到0.1%）。 【答案】 动滑轮的重力 83.3% 【详解】（1）[1]测量机械效率需要测量的是总功和有用功，而克服动滑轮的重力所做的功是额外功，故不需要测量动滑轮的重力。 （2）[2]由图示滑轮组可知当钩码升高0.2m时，拉力升高的距离 则机械效率 31．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 0.5 10 0.4 30 41.7% 2 1.5 10 0.8 30 62.5% 3 0.5 10 0.5 40 25.0% 4 1.5 10 0.7 40 53.6% (1)实验时，应竖直向上 拉动滑轮组；根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是 （选填“甲”或“乙”）滑轮组。 (2)通过比较 两次实验数据可以得出：同一滑轮组，物重越大，机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）。 (3)在忽略摩擦和绳重的前提下，通过第四次数据可算出动滑轮的总重为 N。 【答案】(1) 匀速 甲 (2) 1、2 越大 (3)1.3 【详解】（1）[1]实验中，当竖直向上匀速拉动滑轮组时，系统处于平衡状态，测力计示数稳定，便于读数。 [2]由甲、乙两图可知，根据表中数据可知，承担重物的绳子股数分别为n甲=3，n乙=4。物体上升的距离为h=10cm，绳端移动的距离s=30cm，所以承担重物的绳子股数为 所以第一次实验所选择的是甲滑轮组。 （2）[1][2]因第2次实验中，承担重物的绳子股数为 故1、2两次实验都是用甲装置做的，故第2次实验提起的物体更重，机械效率更大，所以由第1、2两次实验可得出结论：同一滑轮组，物重越大，机械效率越大。 （3）第4次实验中，克服物体重力所做的有用功W有=Gh=1.5N×0.1m=0.15J 所做的总功为W总=Fs=0.7N×0.4m=0.28J 所做的额外功W额=W总-W有=0.28J-0.15J=0.13J 忽略摩擦和绳重的前提下，通过第四次数据克服动滑轮的总重力做的额外功W额=0.13J，动滑轮的总重力为 32．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% 2 4 0.1 1.6 0.3 83% 3 6 0.1 ① 0.3 ② (1)小明用弹簧测力计沿 方向匀速提升不同数量的钩码进行实验。观察图中弹簧测力计的示数，表格中编号①的数值是 ；②的数值是 （结果保留到1%）。 (2)分析实验数据，可得出的结论：同一滑轮组提升的物重增大，机械效率将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 (3)小红想对上述机械效率取平均值，并认为它是这个滑轮组准确的机械效率。这种做法是 （选填“正确”或“错误”）的，其理由是 。 (4)实验过程中如果弹簧测力计在静止状态下读数，测得的机械效率将 （选填“偏大”“偏小”或“更准确”）。 【答案】(1) 竖直 2.3 87% (2)增大 (3) 错误 滑轮组的机械效率不是定值 (4)偏大 【详解】（1）[1]为了使测力计的示数不变，小明用弹簧测力计应竖直向上匀速直线提升不同数量的钩码，此时整个装置处于平衡状态。 [2]测力计的分度值为0.1N，示数为2.3N，则第3次拉力为2.3N。 [3]第3组实验中，滑轮做的有用功为 总功为 机械效率为 即②处的数据是87%。 （2）从1、2、3数据分析可知，当提升高度不变时，提升的物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，故可得结论：用相同滑轮组提升钩码时，当提升高度不变时，提升的物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 （3）[1][2]由表中数据可知，当钩码重力发生变化时，机械效率不是一个定值，求平均值无意义，所以机械效率不能求平均值。所以，这种做法是错误的。 （4）实验过程中，若静止读数，没有测量出机械之间的摩擦力，测量值偏小，导致求出的总功偏小，测得的机械效率将偏大。 七．测量斜面的机械效率（共3小题） 33．在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法正确的是（　　） A．用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉木块时拉力和摩擦力是一对平衡力 B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C．斜面的粗糙程度对机械效率没有影响 D．斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越小 【答案】B 【详解】A．木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，由于重力使物体有下滑的趋势，所以，要使物体匀速上升，拉力应大于摩擦力，拉力和摩擦力不是一对平衡力，故A错误； B．其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高，故B正确； C．在斜面倾斜程度一定时，斜面粗糙程度越大，克服摩擦做的额外功越多，机械效率越低，故C错误； D．斜面的倾斜程度越小，越省力，沿斜面所用的拉力越小，故D错误。 故选B。 34．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G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率 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% (1)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4.0N，与第二次实验相比，斜面的机械效率将 （选填“变大”或“变小”）； (3)实验中，若物重、斜面长度不变，且斜面光滑，以下能正确表示拉力F与斜面高度h的关系的是________。 A． B． C． D． 【答案】(1) 省 低 (2)变小 (3)C 【详解】（1）[1]分析表中斜面的倾斜程度与拉力的关系可知，斜面越缓越省力。 [2]对比斜面的倾斜程度与机械效率的数据可知，斜面越缓，斜面的机械效率越低。 （2）第4次实验与第2次实验相比，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，两次实验做的有用功为，即两次实验有用功相同；与第2次实验相比拉力变大，由可知，拉力做的总功变大；有用功相同，总功变大，由可知，斜面的机械效率将变小。 （3）物重、斜面长度不变，且斜面光滑，有用功与总功相等，即，，F与h成正比，即图像为过原点的直线；故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 35．某同学猜想斜面的机械效率与物体的重力、斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度都有关。在探究斜面的机械效率是否与物体的重力、斜面的倾斜程度有关时，他利用同一块木板组成如图甲所示的装置，在不同条件下分别进行实验，并对所测数据进行了分析论证。 (1)拉动物块沿斜面向上运动时，拉力的方向应该与斜面 ； (2)实验时，要使斜面的高度变大，应该把木板下面的垫木向 移动； (3)该同学记录的数据如下表 实验次数 物块重力 斜面高 斜面长 沿斜面拉力 机械效率 1 5 2 8 3 8 根据表格中数据可知：第1次实验中，斜面的机械效率为 ，第2次实验时物块所受的摩擦力为 N； (4)通过对比实验数据，可判断出斜面的机械效率与 有关； (5)请你利用所学过物理知识，再解决一个关于斜面的物理问题：图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，同一物块从两个斜面顶端由静止释放，分别沿着斜面1和斜面2下滑，到达斜面底端时的速度分别为、，若斜面光滑，且不计空气阻力，则 。选填“>”“<”或“=” 【答案】(1)平行 (2)左 (3) 60 (4)斜面倾斜程度 (5)= 【详解】（1）为了保证受力平衡，实验数据的可靠性，实验中应保持拉力的方向与斜面平行，同时拉动物块做匀速直线运动，所受的力才是平衡力，弹簧测力计的示数才与拉力大小相等。 （2）实验时要使斜面的高度变大，即使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向左移动。 （3）[1]在第1次实验时，有用功 总功 则机械效率 [2]在第2次实验中，有用功 总功 根据可得 （4）通过对比实验1、2数据，发现两次实验倾角相同，物块重力不同，机械效率都是，所以可知斜面的机械效率与物体的重力无关，通过对比实验2、3数据，控制物体的重力相同，改变的是斜面的倾角，且倾角越大机械效率越高，故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高。 （5）斜面光滑，且不计空气阻力，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑时，重力势能全部转化为动能，同一木块在斜面1和2上的高度相同，重力势能相同，故到达斜面底端时动能相同，速度相同，即。 八．测量杠杆的机械效率（共2小题） 36．小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，他先后将钩码放置在图中B、C位置，并得到下表实验数据。试完成下列问题： 实验次数 钩码悬挂点 钩码重G/N 钩码移动 距离h/m 拉力F/N 测力计移动 距离s/m 机械效 率η/% 1 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5 2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20 (1)实验中，应在物体处于 （填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数； (2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （保留1位小数）； (3)小新分析实验数据，发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度，重物的悬挂点不同，杠杆的机械效率也不同。这是因为 。 【答案】(1)匀速运动 (2)66.7% (3)在有用功相同时，克服杠杆重力所做的额外功不同 【详解】（1）实验中，小新应在物体处于匀速运动状态时，此时系统处于平衡状态，二力平衡，弹簧测力计示数才等于拉力大小。 （2）表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （3）重物的悬挂点不同，克服杠杆重力所做的额外功不同，而有用功相同，所以总功不同，由知，杠杆的机械效率不同。 37．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： ①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻细悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计、使杠杆保持水平； ②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2，回答下列问题： （1）杠杆机械效率的表达式为η= 。（用已知或测量的物理量符号表示） （2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是： 。 （3）若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，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 杠杆的自重 变大 【详解】（1）[1]有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式 η=×100%=×100% （2）[2]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，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；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。 （3）[3]钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得 G•OA=F•OB 悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得 G•OC=F•OB 经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。 九．杠杆机械效率的计算（共3小题） 38．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆，使其绕O点匀速缓慢转动，带动钩码上升一定的高度h（不计摩擦）。则（　　） A．在杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小 B．仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变 C．仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大 D．仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大 【答案】B 【详解】A．原来动力臂为OA，阻力臂为OB。在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆到下图示虚线位置（为分析方便，将图适当放大），阻力的作用点为B′，动力的作用点为A′，阻力大小不变，根据力臂的定义，动力臂OM减小，阻力臂ON变小，如下图所示： 根据三角形ONB′与三角形OMA′相似，所以有 所以动力臂与阻力臂的比值不变，因为阻力不变，根据杠杆的平衡条件知，弹簧测力计的示数应该不变，故A不符合题意； B．仅将拉力的作用点从A点移到C点，由于将相同的钩码提升相同的高度，有用功不变，额外功也不变，总功不变，故杠杆的机械效率不变，故B符合题意； C．克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重力和杠杆上升的高度不变，拉力所做的额外功不变，故C不符合题意； D．仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，有用功不变；钩码由B到C，上升高度不变，根据数学关系可知，杠杆提升的高度减小，如下图所示： 额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，所以拉力做的总功变小，故D不符合题意。 故选B。 39．如图甲是利用桔槔在井中汲水的情景，图乙是桔槔的杠杆模型。O为支点。A端系水桶（含水和桶），B端固定配重石。已知，，配重的重力为，水桶的重力为，人对水桶施加的竖直向上拉力，当提升水桶上升，配重下降了的过程中，杠杆的机械效率为 ；若人不施加拉力，则要使杠杆在水平位置静止，配重到支点的力臂为 m。 【答案】 80% 2.4 【详解】[1]以A点为研究对象，A点受到向下的力FA=G桶-F拉=160N-40N=120N A点上升的距离h=0.6m，因此有用功为W有=FAh=120N×0.6m=72J B点受到向下的力FB=G配=120N B点下降的距离s=0.75m，则总功为W总=FBs=120N×0.75m=90J 则杠杆的机械效率为 [2]当人不施加拉力时，A点受到向下的力FA'=G桶=160N 设配重到支点的力臂为OB'，根据杠杆平衡的条件可得FA'×OA=G配×OB' 即160N×1.8m=120N×OB' 解得OB'=2.4m 40．如图所示，OA是一个质量分布均匀的杠杆，O是支点，B是OA的中点，在B点悬挂一个重为的重物。用方向竖直向上，大小恒为25N的拉力F将杠杆从图中甲位置匀速提升到乙位置，重物上升的高度为0.3m，A点上升高度为0.6m。求： (1)拉力F做的有用功是多少？ (2)该过程杠杆的机械效率是多少？ (3)若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力是多少？ 【答案】(1)12J (2)80% (3)10N 【详解】（1）力F做的有用功 （2）由三角形相似可知力F移动的距离 总功 杠杆的机械效率 （3）若不计绳重和摩擦，克服杠杆自身的重力做的功是额外功，额外功 杠杆重心上升的高度与重物上升高度相同，杠杆自身的重力 十．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共8小题） 41．工人用如图甲所示的滑轮组将重为700N的物体匀速竖直提升2m，不计绳重和各种摩擦，滑轮组的部分数据如图乙所示，以下说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮重150N C．工人对绳子自由端的拉力为500N D．只增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率将小于70% 【答案】C 【详解】A．由图可知，绳子有效股数是，物体匀速提升2m，绳子自由端移动的距离为 故A错误； B．该滑轮组的机械效率为70%，有 可得 故B错误； C．有用功为 拉力F做的功为 根据，可得工人对绳子自由端的拉力为 故C正确； D．滑轮组的机械效率为 只增大物体的重力，可增大机械效率，机械效率将大于70%，故D错误。 故选C。 42．图甲，某同学用滑轮组提升物体，绳端移动的距离①和物体上升的高度②随时间变化的关系如图乙所示。已知物重为5N，动滑轮的重量为，绳端的拉力为。则在（　　） A．拉力做的功为 B．图线是绳端移动距离 C．滑轮组的有用功为 D．滑轮组的机械效率为83.3% 【答案】C 【详解】AB．由甲图可知，滑轮组，则绳端移动距离为物体上升距离的3倍，则图线a是绳端移动距离，在，绳端移动距离为0.3m，则拉力做的功为，故AB不符合题意； C．图线是物体上升高度，则在，物体上升高度为0.1m，则滑轮组的有用功为，故C符合题意； D．滑轮组的机械效率为，故D不符合题意。 故选C。 43．小明用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动动滑轮，使重为2N的钩码上升10cm，测得弹簧测力计示数为1.2N。下列说法中正确的是（　　） A．绳端移动的距离为10cm B．额外功为0.2J C．此过程中，该动滑轮的机械效率为83.3% D．若增加钩码的个数，该动滑轮的机械效率不变 【答案】C 【详解】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数，绳端移动的距离 故A错误； B．拉力做的总功 克服钩码重力做的有用功 拉力做的额外功 故B错误； C．该动滑轮的机械效率 故C正确； D．增加钩码的个数，即增大物重，有用功会增大，额外功几乎不变，根据 可知，机械效率会增大，故D错误。 故选C。 44．用如图所示滑轮组内将重为的物体匀速提升，人对绳的拉力为125N，动滑轮重为30N，则有用功为 J，拉力的功率为 ，滑轮组的机械效率为 ，额外功为 J。 【答案】 400 100 80% 100 【详解】[1]由题可知，有用功为 [2]由图可知，该滑轮组有2段绳子承担物重，即n=2，绳子自由端移动的距离为 拉力所做的总功为 拉力的功率为 [3]滑轮组的机械效率为 [4]滑轮组的额外功为 45．工人利用如图所示的滑轮组将重300N的物体在5s内匀速提升0.5m，工人对绳的拉力为200N，则工人拉力所做的功为 J，拉力做功的功率为 W，该滑轮组此时的机械效率为 %。工人使用该滑轮组提升400N的物体时，滑轮组的机械效率将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 200 40 75 增大 【详解】[1]由于物体上升0.5m，由图可知，绳子股数为2股，根据可知，绳子移动距离 工人拉力所做的功 [2]绳子移动时间和物体上升的时间是一致的同为5s，所以拉力做功的功率为 [3]滑轮组此时的有用功为 滑轮组此时的机械效率为 [4]如果提升的物体重增加，所做的有用功增加，有用功在总功所占的比例将会变大，所以工人使用该滑轮组提升400N的物体时机械效率将会增大。 46．用100N的拉力使一个动滑轮在5s内将一重为150N的物体向上提起3m。求： (1)动滑轮的机械效率； (2)拉力的功率。 【答案】(1)75% (2)120W 【详解】（1）用一个动滑轮将物体向上提起3m，绳端移动距离为 有用功 总功 机械效率 （2）拉力的功率 47．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦，大明在绳的自由端施力F，在20s内将重为450N的货物匀速提升4m，此过程中拉力F做功的功率为120W。求： (1)此过程中滑轮组做的有用功； (2)此过程中滑轮组做的总功； (3)此过程中滑轮组的机械效率； (4)若大明用此装置匀速提升其他货物时，他在绳的自由端施力为400N，求此种情况下滑轮组的机械效率有多大？ 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）此过程中滑轮组做的有用功为 （2）此过程中滑轮组做的总功为 （3）此过程中滑轮组的机械效率为 （4）由图可知，承担物重的绳子股数n = 3，绳子自由端移动的距离为s = nh = 3 × 4m = 12m 绳子自由端的拉力为 不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为 当施加的拉力时，提升的货物重力为 此时滑轮组的机械效率为 48．施工队利用图甲所示海上打捞平台装置打捞物体，使用电动机和滑轮组将物体从海底竖直匀速吊起。见图乙，物体到水面的距离为30m，A、B、C、D四个点是物体从海底竖直向上匀速吊起过程经过的4个位置。图丙是物体所受拉力F随时间t变化的图像。 (1)此时物体受到的重力是 N，物体浸没在水中时受到的浮力是 N； (2)求物体从A点到B点吊起过程中的速度； (3)物体从A点被匀速提升到B点的过程中，电动机提供给滑轮组绳子自由端的动力为，求滑轮组的机械效率。（结果保留1位小数） 【答案】(1) (2)1m/s (3)83.3% 【详解】（1）[1]由图丙可知，当时间时，物体已完全离开水面，在空气中做匀速直线运动。此时物体处于平衡状态，绳子对物体的拉力F与物体的重力G是一对平衡力，大小相等。所以物体的重力为 [2]由图丙可知，在0~30s内，物体完全浸没在水中做匀速直线运动，此时绳子对物体的拉力。物体在水中受到竖直向下的重力G、竖直向上的拉力和浮力F浮的作用，处于平衡状态，所以有，物体浸没在水中时受到的浮力为 （2）由图乙和图丙可知，物体从A点到B点的过程（即完全浸没在水中的过程）所用时间为，上升的高度为。物体从A点到B点吊起过程中的速度为 （3）由图甲可知，该滑轮组由2段绳子承担动滑轮和物体，即。在A到B的过程中，滑轮组对物体的拉力 这是有用功对应的力，电动机提供给绳子自由端的动力，这是总功对应的力。滑轮组的机械效率为 十一．斜面机械效率的计算（共6小题） 49．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60N D．拉力的功率为240W 【答案】D 【详解】A．根据题意和W=Fs可得，拉力做的功大小为，故A正确，不符合题意； B．利用斜面所做的有用功 斜面的机械效率，故B正确，不符合题意； C．额外功 因为，所以物体受到的摩擦力，故C正确，不符合题意； D．拉力的功率，故D错误，符合题意。 故选D。 50．如图所示，是公共场所残疾人专用斜面通道。现将重700N的小车沿4m长的斜面匀速推上0.6m高的平台，用时10s，平行于斜面向上的推力为150N，不计空气阻力，下列说法错误的是（　　） A．该斜面的机械效率为70% B．沿该斜面运动时的摩擦力为45N C．推力做功的功率为60W D．沿该斜面上台阶与直接上台阶相比，可以省功 【答案】D 【详解】A．推力做的有用功为W有=Gh=700N×0.6m=420J 推力做的总功为W总=Fs=150N×4m=600J 斜面的机械效率为 故A正确，不符合题意； B．克服摩擦力做的功为额外功，则额外功为W额=W总-W有=600J-420J=180J 小车所受摩擦力为 故B正确，不符合题意； C．推力做功的功率为 故C正确，不符合题意； D．根据功的原理，使用省力的机械会费距离，使用费力的机械会省距离，使用任何机械都不能省功，故D错误，符合题意。 故选D。 51．如图所示，斜面长，高。工人在内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N。此过程中，有用功是 J，工人做功的功率是 W，斜面的机械效率是 。 【答案】 360 75 80% 【详解】[1]拉力所做的有用功为克服物体重力做功，即有用功W有=Gh =600N×0.6m=360J [2]拉力做的总功W总=Fs=150N×3m=450J 由功率公式可得工人做功的功率 [3]由效率公式可得斜面的机械效率 52．如图，在斜面上用大小为100N的力将一个重200N的物体匀速拉到顶端，已知斜面长10m，高4m。则斜面的机械效率为 ，物体所受摩擦力的大小为 N。 【答案】 80% 20 【详解】[1]有用功为 总功为 则斜面的机械效率为 [2]额外功为 则物体所受摩擦力的大小为 53．如图所示，是公共场所残疾人专用斜面通道。现将一位坐轮椅的老人沿4m长的斜面匀速推上0.6m高的平台，用时10s，平行于斜面向上的推力为150N，老人与轮椅总重700N，不计空气阻力，求 (1)推力所做的功； (2)推力做功的功率； (3)该斜面的机械效率。 【详解】（1）已知斜面长4m，斜面高0.6m，推力150N，推力所做的功 （2）推力做功的功率 （3）克服老人和轮椅总重所做的功是有用功 该斜面的机械效率为 54．如图所示，一卡车车厢底板距地面高，小明把一块长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用力F把一个小木箱由B处匀速推到A处，时间用了，已知小木箱重为，由于摩擦力斜面的机械效率为。求： (1)小明对木箱做了多少功； (2)推力的功率多大； (3)木箱在斜面上运动时因受摩擦力而多做的功。 【详解】（1）小明对木箱做的功为有用功，根据公式W有=Gh，其中G为木箱重力1000N，h为车厢底板距地面高度1.5m，可算出有用功 （2）机械效率，已知η=75%，那么推力所做的总功 推力的功率 （3）木箱在斜面上运动时因受摩擦力而多做的功为额外功，已知总功，有用功，可算出额外功 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 机械效率 一．有用功和额外功（共5小题） 二．机械效率的定义（共4小题） 三．机械效率的大小比较（共5小题） 四．机械效率的简单计算（共9小题） 五．影响机械效率大小的因素（共5小题） 六．测量滑轮组的机械效率（共4小题） 七．测量斜面的机械效率（共3小题） 八．测量杠杆的机械效率（共2小题） 九．杠杆机械效率的计算（共3小题） 十．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共8小题） 十一．斜面机械效率的计算（共6小题） 一．有用功和额外功（共5小题） 1．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升A相比，提升B的过程滑轮组的机械效率较大。不计绳重与摩擦，则提升B的过程（　　） A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大 2．《天工开物》记载了水碓舂米（指碾米脱壳）的场景：水流冲击水轮转动，同时带动多个舂锤上下运动。水碓取代了人力或畜力，使得农民在一天内能舂出更多米，大大提高了生产效率。此机械无法解决的问题是（ ） A．一天内做的总功增加 B．增大了功率 C．完成相同的任务所用时间更少 D．减少了额外功 3．如图所示，小李沿斜面用的拉力，将重的物体匀速拉到高处，斜面长，高。则（　　） A．小李做的有用功是0.54J B．小李做的额外功是 C．物体沿斜面受到的摩擦力为 D．斜面的机械效率为75% 4．某同学在做测量机械效率的实验时，分别用甲、乙、丙三种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，记录它们所做的总功如图所示，则甲机械做的有用功为 J，乙机械的额外功为 J，丙机械的机械效率为 。 5．我们用水桶从井中汲水，那么对桶中的水做的功是 ；若水桶掉进了井中，打捞起水桶的过程中，对桶中的水做的功是 。（两空均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 二．机械效率的定义（共4小题） 6．下列关于功、功率和机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，做功一定快 B．功率大的机械，做功一定多 C．更省力的机械，机械效率一定高 D．功率大的机械，机械效率一定高 7．关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高 B．有用功越大，机械效率一定越高 C．额外功越小，机械效率一定越高 D．总功越少，机械效率一定越高 8．电动起重机中有一种滑轮，如图所示，使用该滑轮可以（　　） A．省力 B．省功 C．省距离 D．改变力的方向 9．在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总 （选填“大于”或“小于”）100%。 三．机械效率的大小比较（共5小题） 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．如图所示，用简单机械分别提起同一重物G，滑轮重20N，均质杠杆重10N（OB=2OA），手的拉力始终沿竖直方向，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．如图甲，该装置的机械效率是三者中最高的 B．如图乙，该装置省力，省功，不省距离 C．如图丙，匀速拉动物体上升的过程中，F2逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越低 12．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（　　） A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．1＝2 D．1＜2 13．小虎同学站在自动扶梯上匀速上行，在整个过程中小虎的机械能 ；如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的运行效率将 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 14．如图为修建地铁时搬运建筑材料的机械示意图，此滑轮组在2min内将质量为0.48t的建筑材料匀速提升12m，此过程中拉力F做的功为7.92×104J，则拉力F的大小为 N，该滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）；若增大提升建筑材料的质量，该滑轮组的机械效率将 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。（g取10N/kg）    四．机械效率的简单计算（共9小题） 15．科技馆里有一种升降座椅，小明和小刚体验后画出如图所示的原理图。若小明重600N，小刚用250N的拉力使小明在3s的时间内匀速上升0.5m（不计绳重和摩擦），下列说法不正确的是（　　） A．所做有用功为300J B．该滑轮组的机械效率为80% C．拉力做功的功率为125W D．换轻质动滑轮，机械效率降低 16．题图为在建跨度拱桥的简图，钢绳1通过滑轮拉着重为800N的桥面材料，若某段时间内将桥面材料竖直上升了10cm，其中滑轮A重为200N，则下列说法正确的是（　　） A．滑轮A可以改变力的方向 B．滑轮B可以省力 C．钢绳1的拉力为 400N D．钢绳1拉动的滑轮组机械效率最大为80% 17．小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了如图所示的甲、乙两种方案，小明采用这两种搬运方案分别将地面上质量相同的材料运送到相同高度的二楼，实际所用拉力和时间均相等。已知每个滑轮受到的重力相同，绳重与滑轮的摩擦均可忽略不计。则下列关于甲、乙两种方案的说法正确的是（　　） A．小明所做的有用功之比为 B．小明所做的总功之比为 C．滑轮组的机械效率之比为 D．小明施加拉力的功率之比为 18．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化图如图所示。交警指挥拖车在水平路面上将质量为1.5×103kg的故障车以2m/s的速度匀速拖动了12m。绳子自由端的拉力F为125N，故障车受到的阻力是车重的2%。该装置的机械效率是 。（g取10N/kg） 19．如图所示，小明用平行于斜面的推力将货物从底端匀速推到顶端，已知推力为500N，斜面的长3m，高1m，机械效率为60%。则货物的重力为 N，货物与斜面间的摩擦力大小为 N。 20．利用动滑轮在2s内把重30N的物体竖直向上提升5m，所用拉力是20N，绳重和摩擦力不计，拉力所做的有用功是 J；拉力所做的额外功是______J；拉力的功率是 W；请你写出一种提高此动滑轮机械效率的方法： 。 21．一辆质量为1.5t的电动轿车在水平路面匀速行驶时，所受阻力为车重的5%。若该电动车的电能转化为机械能的效率为85%，要让它行驶150km，需消耗多少焦耳的电能？（已知g=10N/kg） 22．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，现用它匀速起吊质量为的物体时，滑轮组的机械效率是，物体上升所用的时间为，g取。求： (1)使物体上升，所做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)绳端的拉力F是多大。 23．《天工开物》记载着大量的古代农业机械，如图甲所示是一种以水流作为动力来取水的机械筒车，图乙为机械筒车的简化示意图。若接水槽比取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周取水的机械效率为80%，水流冲击筒车的功率为40W（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）。则： (1)筒车旋转一周对水做的功是多少？ (2)筒车旋转一周，水流冲击筒车做的功是多少？ (3)筒车旋转一周所用的时间是多少？ 五．影响机械效率大小的因素（共5小题） 24．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升A相比，提升B的过程滑轮组的机械效率较大。不计绳重与摩擦，则提升B的过程（　　） A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大 25．如图甲，工人启动卷扬机，将重为800N的沙箱A（内装沙子）以0.2m/s的速度匀速吊起，已知空沙箱A的重力为100N，每个滑轮重200N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．装置中滑轮B是动滑轮 B．滑轮组的机械效率为80% C．卷扬机对细绳拉力的功率为200W D．增大动滑轮的重力，可以提高滑轮组的机械效率 26．如图所示，借助动滑轮用弹簧测力计将重物匀速提升10cm。下列说法正确的是（    ） A．作用在绳子上的拉力为3.6N B．绳子自由端移动的距离为10cm C．拉力做的功为0.48J D．增加重物提升的高度，可以提高该动滑轮的机械效率 27．工人师傅借助如图所示的装置，在内，将重的货物匀速提升了。已知工人对绳子的拉力为，则工人所做的有用功为 J，装置的机械效率为 。请你提出一条提高该装置机械效率的方法： 。 28．用图所示的滑轮组将重的物体匀速提升20cm，所用拉力．则所做的有用功为 J；此时滑轮组的机械效率为 ；当改为提升27N的重物时，该滑轮组的机械效率为 。（忽略摩擦阻力） 六．测量滑轮组的机械效率（共4小题） 29．某同学根据如图所示的器材测量滑轮组的机械效率。测量数据如下表。则测量的机械效率约为（     ） 钩码重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/m 机械效率 1.0 0.1 0.5 0.3 A．70.5% B．80.3% C．66.7% D．57.8% 30．如图所示，是某同学做“测量滑轮组机械效率”的实验装置。 （1）根据实验原理可知，影响滑轮组机械效率的因素主要有钩码的重力、动滑轮的重力和摩擦力，在钩码的重力和动滑轮的重力中，实验时不需要测量的是 ； （2）实验中测得两个钩码的总重力为2N，钩码竖直匀速升高0.2m时，弹簧测力计的示数为0.8N，则滑轮组的机械效率为 （结果保留到0.1%）。 31．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验数据如下表： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 0.5 10 0.4 30 41.7% 2 1.5 10 0.8 30 62.5% 3 0.5 10 0.5 40 25.0% 4 1.5 10 0.7 40 53.6% (1)实验时，应竖直向上 拉动滑轮组；根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是 （选填“甲”或“乙”）滑轮组。 (2)通过比较 两次实验数据可以得出：同一滑轮组，物重越大，机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）。 (3)在忽略摩擦和绳重的前提下，通过第四次数据可算出动滑轮的总重为 N。 32．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% 2 4 0.1 1.6 0.3 83% 3 6 0.1 ① 0.3 ② (1)小明用弹簧测力计沿 方向匀速提升不同数量的钩码进行实验。观察图中弹簧测力计的示数，表格中编号①的数值是 ；②的数值是 （结果保留到1%）。 (2)分析实验数据，可得出的结论：同一滑轮组提升的物重增大，机械效率将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。 (3)小红想对上述机械效率取平均值，并认为它是这个滑轮组准确的机械效率。这种做法是 （选填“正确”或“错误”）的，其理由是 。 (4)实验过程中如果弹簧测力计在静止状态下读数，测得的机械效率将 （选填“偏大”“偏小”或“更准确”）。 七．测量斜面的机械效率（共3小题） 33．在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法正确的是（　　） A．用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉木块时拉力和摩擦力是一对平衡力 B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C．斜面的粗糙程度对机械效率没有影响 D．斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越小 34．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G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率 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% (1)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4.0N，与第二次实验相比，斜面的机械效率将 （选填“变大”或“变小”）； (3)实验中，若物重、斜面长度不变，且斜面光滑，以下能正确表示拉力F与斜面高度h的关系的是________。 A． B． C． D． 35．某同学猜想斜面的机械效率与物体的重力、斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度都有关。在探究斜面的机械效率是否与物体的重力、斜面的倾斜程度有关时，他利用同一块木板组成如图甲所示的装置，在不同条件下分别进行实验，并对所测数据进行了分析论证。 (1)拉动物块沿斜面向上运动时，拉力的方向应该与斜面 ； (2)实验时，要使斜面的高度变大，应该把木板下面的垫木向 移动； (3)该同学记录的数据如下表 实验次数 物块重力 斜面高 斜面长 沿斜面拉力 机械效率 1 5 2 8 3 8 根据表格中数据可知：第1次实验中，斜面的机械效率为 ，第2次实验时物块所受的摩擦力为 N； (4)通过对比实验数据，可判断出斜面的机械效率与 有关； (5)请你利用所学过物理知识，再解决一个关于斜面的物理问题：图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，同一物块从两个斜面顶端由静止释放，分别沿着斜面1和斜面2下滑，到达斜面底端时的速度分别为、，若斜面光滑，且不计空气阻力，则 。选填“>”“<”或“=” 八．测量杠杆的机械效率（共2小题） 36．小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，他先后将钩码放置在图中B、C位置，并得到下表实验数据。试完成下列问题： 实验次数 钩码悬挂点 钩码重G/N 钩码移动 距离h/m 拉力F/N 测力计移动 距离s/m 机械效 率η/% 1 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5 2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20 (1)实验中，应在物体处于 （填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数； (2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （保留1位小数）； (3)小新分析实验数据，发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度，重物的悬挂点不同，杠杆的机械效率也不同。这是因为 。 37．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： ①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻细悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计、使杠杆保持水平； ②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2，回答下列问题： （1）杠杆机械效率的表达式为η= 。（用已知或测量的物理量符号表示） （2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是： 。 （3）若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，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 九．杠杆机械效率的计算（共3小题） 38．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆，使其绕O点匀速缓慢转动，带动钩码上升一定的高度h（不计摩擦）。则（　　） A．在杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小 B．仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变 C．仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大 D．仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大 39．如图甲是利用桔槔在井中汲水的情景，图乙是桔槔的杠杆模型。O为支点。A端系水桶（含水和桶），B端固定配重石。已知，，配重的重力为，水桶的重力为，人对水桶施加的竖直向上拉力，当提升水桶上升，配重下降了的过程中，杠杆的机械效率为 ；若人不施加拉力，则要使杠杆在水平位置静止，配重到支点的力臂为 m。 40．如图所示，OA是一个质量分布均匀的杠杆，O是支点，B是OA的中点，在B点悬挂一个重为的重物。用方向竖直向上，大小恒为25N的拉力F将杠杆从图中甲位置匀速提升到乙位置，重物上升的高度为0.3m，A点上升高度为0.6m。求： (1)拉力F做的有用功是多少？ (2)该过程杠杆的机械效率是多少？ (3)若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力是多少？ 十．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共8小题） 41．工人用如图甲所示的滑轮组将重为700N的物体匀速竖直提升2m，不计绳重和各种摩擦，滑轮组的部分数据如图乙所示，以下说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮重150N C．工人对绳子自由端的拉力为500N D．只增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率将小于70% 42．图甲，某同学用滑轮组提升物体，绳端移动的距离①和物体上升的高度②随时间变化的关系如图乙所示。已知物重为5N，动滑轮的重量为，绳端的拉力为。则在（　　） A．拉力做的功为 B．图线是绳端移动距离 C．滑轮组的有用功为 D．滑轮组的机械效率为83.3% 43．小明用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动动滑轮，使重为2N的钩码上升10cm，测得弹簧测力计示数为1.2N。下列说法中正确的是（　　） A．绳端移动的距离为10cm B．额外功为0.2J C．此过程中，该动滑轮的机械效率为83.3% D．若增加钩码的个数，该动滑轮的机械效率不变 44．用如图所示滑轮组内将重为的物体匀速提升，人对绳的拉力为125N，动滑轮重为30N，则有用功为 J，拉力的功率为 ，滑轮组的机械效率为 ，额外功为 J。 45．工人利用如图所示的滑轮组将重300N的物体在5s内匀速提升0.5m，工人对绳的拉力为200N，则工人拉力所做的功为 J，拉力做功的功率为 W，该滑轮组此时的机械效率为 %。工人使用该滑轮组提升400N的物体时，滑轮组的机械效率将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 46．用100N的拉力使一个动滑轮在5s内将一重为150N的物体向上提起3m。求： (1)动滑轮的机械效率； (2)拉力的功率。 47．如图所示的滑轮组，不计绳重及摩擦，大明在绳的自由端施力F，在20s内将重为450N的货物匀速提升4m，此过程中拉力F做功的功率为120W。求： (1)此过程中滑轮组做的有用功； (2)此过程中滑轮组做的总功； (3)此过程中滑轮组的机械效率； (4)若大明用此装置匀速提升其他货物时，他在绳的自由端施力为400N，求此种情况下滑轮组的机械效率有多大？ 48．施工队利用图甲所示海上打捞平台装置打捞物体，使用电动机和滑轮组将物体从海底竖直匀速吊起。见图乙，物体到水面的距离为30m，A、B、C、D四个点是物体从海底竖直向上匀速吊起过程经过的4个位置。图丙是物体所受拉力F随时间t变化的图像。 (1)此时物体受到的重力是 N，物体浸没在水中时受到的浮力是 N； (2)求物体从A点到B点吊起过程中的速度； (3)物体从A点被匀速提升到B点的过程中，电动机提供给滑轮组绳子自由端的动力为，求滑轮组的机械效率。（结果保留1位小数） 十一．斜面机械效率的计算（共6小题） 49．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60N D．拉力的功率为240W 50．如图所示，是公共场所残疾人专用斜面通道。现将重700N的小车沿4m长的斜面匀速推上0.6m高的平台，用时10s，平行于斜面向上的推力为150N，不计空气阻力，下列说法错误的是（　　） A．该斜面的机械效率为70% B．沿该斜面运动时的摩擦力为45N C．推力做功的功率为60W D．沿该斜面上台阶与直接上台阶相比，可以省功 51．如图所示，斜面长，高。工人在内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N。此过程中，有用功是 J，工人做功的功率是 W，斜面的机械效率是 。 52．如图，在斜面上用大小为100N的力将一个重200N的物体匀速拉到顶端，已知斜面长10m，高4m。则斜面的机械效率为 ，物体所受摩擦力的大小为 N。 53．如图所示，是公共场所残疾人专用斜面通道。现将一位坐轮椅的老人沿4m长的斜面匀速推上0.6m高的平台，用时10s，平行于斜面向上的推力为150N，老人与轮椅总重700N，不计空气阻力，求 (1)推力所做的功； (2)推力做功的功率； (3)该斜面的机械效率。 54．如图所示，一卡车车厢底板距地面高，小明把一块长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用力F把一个小木箱由B处匀速推到A处，时间用了，已知小木箱重为，由于摩擦力斜面的机械效率为。求： (1)小明对木箱做了多少功； (2)推力的功率多大； (3)木箱在斜面上运动时因受摩擦力而多做的功。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $