2026年浙江省中考冲刺限时精练19 机械效率问题

精练19 机械效率问题 知识点一、有用功 使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，W有用＝GH。 知识点二、额外功 使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：a.提升物体时，克服机械自重、容器自重、绳重等所做的功；b.克服机械的摩擦所做的功。 知识点三、总功 人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用 W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝FS。 知识点四、机械效率 ①定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。 ②公式：η＝w有/w总 由于总是存在额外功，使得W有用＜W额，所以η总是＜1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。 常考机械的有用功、总功、机械效率计算 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总－W有用 滑轮组 W有用=Gh W总=Fs W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦） W额=W总－W有用 W额=G动h（不计绳重和摩擦） 斜面 W有用=Gh W总=Fl W总=Gh+fl （f为摩擦力） W额=W总－W有用 W额=fl （f为摩擦力） 考向一 杠杆机械效率问题 1. （2025•杭州三模）研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具（如图甲），他查阅资料后知道，这种农具叫“舂”，农民捣谷用的，其工作原理图如图乙，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B点处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重力为40N，每踩一次碓头上升的高度为60cm，OA长1.6m，OB长0.4m。 （1）脚在下踩过程中，“舂”可视为 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 （2）不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起？ （3）若1min克服“舂”的重力做功为720J，“舂”的机械效率为60%，则人做功的功率是多大？ 2. （2025•舟山二模）如图为一举重杠铃。 （1）小明同学在一次体育课上举杠铃的过程中，他觉得自己右手力量要大于左手的力量，如果在举重过程中想让右手再多承担一些压力，则他的右手应该向 （选填“右端”或“左端”）移动。 （2）在一次举重过程中，小明同学双手将杠铃举过头顶，在他举着杠铃站立时左右两手间距离为1m，左手距离左侧杠铃0.4m，右手距离右侧杠铃0.6m，若此时小明左手竖直向上举的力为350N，则小明同学所举杠铃总质量为多少千克？ （3）若小明同学体重50kg，某次举起的杠铃总重只有30kg，在由蹲下到起立的举重过程中，杠铃高度升高了1.8米，而自身重心升高1米，则在该次举重过程中的机械效率是多少？ 3. （2023秋•玉环市期末）在“测杠杆机械效率”的实验中，如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若OA：OB＝2：3，物块所受重力G为1.4N，弹簧测力计的示数F是2.8牛。则该杠杆的机械效率为 %。 考向二 滑轮机械效率问题 4. （2025秋•浙江期末）现代家庭使用的升降衣架的结构示意图如下图所示，它通过一些简单机械的组合，大大方便了人们晾晒衣服。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（不计绳重和摩擦）。求： （1）绳子自由端拉力F的大小； （2）拉力所做的有用功； （3）整个过程中滑轮组的机械效率。 5. （2025•宁波自主招生）如图所示，重100N的物体A在F＝10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为1m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大 6. （2025秋•西湖区校级月考）如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（　　） A．物体所受摩擦力大小为10N，方向为水平向左 B．物体下落速度为4m/s C．若用力F向左匀速拉动物体A，该滑轮组提升物体B的机械效率约为80% D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N 考向三 斜面机械效率问题 7. （2025•宁波自主招生）卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”） 8. （2024•三台县二模）工人用如图所示装置把重为1000N的物体，从斜面底部匀速拉到2m高的平台上（斜面与水平地面的夹角为30°），用时20s。工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，整个过程中工人做功的功率为 W，整个装置的机械效率为 。 9. （2025秋•西湖区校级期中）用如图所示的装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表所示： 实验 次序 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η 1 木块 4 15 1.1 90 60.6% 2 小车 4 15 0.7 90 _____ （1）沿斜面拉动物体时，应使其做 运动。 （2）第2次弹簧测力计示数如图所示，可知斜面机械效率约为 （结果精确到0.1%）； 由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越小，机械效率越大。 （3）第1次实验中，木块所受摩擦力约为 N（结果保留两位小数）。 1. （2025•绍兴模拟）如图，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．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率小 2. （2025秋•镇海区校级月考）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 3. （2025•宁波自主招生）用如图所示的装置匀速提升浸没在容器底部的正方体物块A，物块A的质量为5kg，棱长为10cm，水的深度为60cm。物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，在水中上升的时间为5s。物块A与容器底部未紧密接触，水对物块A的阻力、绳子的重力、绳子与滑轮间摩擦都忽略不计，下列分析不正确的是（　　） A．物块A的重力为50N B．物块A上升的速度为0.12m/s C．物块A露出水面前，拉力所做的有用功为20J D．物块A完全露出水面后，滑轮组的机械效率约为83.3% 4. （2025秋•平阳县校级月考）如图，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．乙做的有用功比甲多 B．甲装置的总功比乙少 C．甲装置绳子自由端移动的距离和乙的一样多 D．乙装置的机械效率为100% 5. （2025秋•杭州期中）如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒，此时装置的机械效率为80%（不计滑轮、绳子及弹簧秤的质量），那么在此过程中（　　） A．物体M与地面间的摩擦力为5牛 B．物体M与地面间的摩擦力为20牛 C．水平拉力F做功的功率为20瓦 D．1秒内滑轮对物体M做功为20焦 6. （2025秋•西湖区校级期中）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（　　） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 7. （2025秋•西湖区校级期中）小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，实际测量F甲＝0.58N，F乙＝0.44N，则（　　） A．W有甲＜W有乙 B．W总甲＞W总乙 C．η甲＜η乙 D．η甲＞η乙 8. （2025秋•宁波期中）用如图1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2所示。第一次的额外功为900J，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7：9 D．先后两次提升重物的总功率之比为6：5 9. （2024秋•永康市期末）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg，牵引力F1为4000N，对绳子的拉力F2为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，不计绳重和滑轮间的摩擦。下列说法中（　　） ①滑轮组的机械效率为80% ②汽车受到的摩擦为4000N ③动滑轮的重力为1500N ④汽车牵引力的功率为4000W A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有①③正确 D．只有③④正确 10. （2024•宁波模拟）如图甲是建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物C。现用该装置吊起重8×103N的物体C，若不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，g取10N/kg，请完成以下问题。 （1）滑车B中定滑轮的作用是 。 （2）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？ （3）若电机在25s内将物体C竖直向上匀速吊起10m，则该电机克服物体C重力做功的功率为多少？若此时电机工作的实际功率为5000W，则该电机的机械效率为多少？ 11. （2024•瓯海区一模）如图甲是用来打捞一封闭货箱的模拟装置设计。已知货箱重2500牛，货箱高2.5米，动滑轮重500牛，声音在水中的传播速度是1500米/秒。在水面上用超声测位仪向水中垂直发射声波直至遇到货箱后返回，测位仪用时0.02秒收到回波。货箱在水面下匀速上升时绳子自由端的拉力F为600牛。（注：不计绳重和摩擦，不计动滑轮体积，g取10牛/千克，ρ水＝1.0×103千克/米3）求： （1）货箱在水下的深度是 。 （2）货箱在水面下匀速上升，则货箱受到的浮力是 ；货箱的体积是 。 （3）若货箱提升速度恒保持1米/秒，出水后继续提升5米，乙图表示整个过程中F拉绳的功率P和货箱匀速被提升的距离关系的坐标图，请补充图中P1和P2的数值：P1＝ W；P2＝ W。 （4）出水前机械效率 出水后的机械效率。（选填“大于”、“等于”或“小于”） 学科网（北京）股份有限公司 $ 精练19 机械效率问题 知识点一、有用功 使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，W有用＝GH。 知识点二、额外功 使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：a.提升物体时，克服机械自重、容器自重、绳重等所做的功；b.克服机械的摩擦所做的功。 知识点三、总功 人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用 W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝FS。 知识点四、机械效率 ①定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。 ②公式：η＝w有/w总 由于总是存在额外功，使得W有用＜W额，所以η总是＜1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。 常考机械的有用功、总功、机械效率计算 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总－W有用 滑轮组 W有用=Gh W总=Fs W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦） W额=W总－W有用 W额=G动h（不计绳重和摩擦） 斜面 W有用=Gh W总=Fl W总=Gh+fl （f为摩擦力） W额=W总－W有用 W额=fl （f为摩擦力） 考向一 杠杆机械效率问题 1. （2025•杭州三模）研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具（如图甲），他查阅资料后知道，这种农具叫“舂”，农民捣谷用的，其工作原理图如图乙，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B点处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重力为40N，每踩一次碓头上升的高度为60cm，OA长1.6m，OB长0.4m。 （1）脚在下踩过程中，“舂”可视为 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。 （2）不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起？ （3）若1min克服“舂”的重力做功为720J，“舂”的机械效率为60%，则人做功的功率是多大？ 【解答】解：（1）由图可知，脚在下踩过程中，支点到脚施加力的力臂为动力臂，支点到碓头对杠杆的力的力臂为阻力臂，所以动力臂小于阻力臂，故“舂”可视为费力杠杆； （2）不计碓杆的重力和摩擦，当脚用力方向垂直于OB向下时，动力臂最长，根据杠杆的平衡条件知，动力最小，由杠杆平衡条件可得： F1×OB＝G×LG， 即：； （3）舂的机械效率为60%，每1min人做的总功 ， 人做功的功率为： 。 答：（1）费力； （2）不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用160N的力才可以将碓头抬起； （3）人做功的功率是20W。 2. （2025•舟山二模）如图为一举重杠铃。 （1）小明同学在一次体育课上举杠铃的过程中，他觉得自己右手力量要大于左手的力量，如果在举重过程中想让右手再多承担一些压力，则他的右手应该向 （选填“右端”或“左端”）移动。 （2）在一次举重过程中，小明同学双手将杠铃举过头顶，在他举着杠铃站立时左右两手间距离为1m，左手距离左侧杠铃0.4m，右手距离右侧杠铃0.6m，若此时小明左手竖直向上举的力为350N，则小明同学所举杠铃总质量为多少千克？ （3）若小明同学体重50kg，某次举起的杠铃总重只有30kg，在由蹲下到起立的举重过程中，杠铃高度升高了1.8米，而自身重心升高1米，则在该次举重过程中的机械效率是多少？ 【解答】解：（1）如图所示，杠杆的支点为O，动力为F，动力臂为OD，阻力为G，阻力臂为OC， 根据杠杆平衡条件可知，在动力和动力臂一定的情况下，阻力臂越短，阻力越大，因此，则他的右手应该向左端移动。 （2）如图，C为杠铃重心，OD＝1m，AD＝0.4m，OB＝0.6m， 则AB＝2m，AC＝CB＝1m， 则OC＝CB﹣OB＝1m﹣0.6m＝0.4m， 设杠铃的重力为G，根据杠杆平衡条件可得，F×OD＝G×OC，即：350N×1m＝G×0.4m， 解得G＝875N， 杠铃的质量m87.5kg； （3）将杠铃举高做的功为有用功： W有用＝G杠铃h＝m杠铃gh＝30kg×10N/kg×1.8m＝540J， 小明同学克服自身重力所做的功： W＝G小明h＝m小明gh＝50kg×10N/kg×1m＝500J， 在该次举重过程中的总功： W总＝W有用+W＝540J+500J＝1040J， 在该次举重过程中的机械效率： η100%100%≈51.9%。 3. （2023秋•玉环市期末）在“测杠杆机械效率”的实验中，如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若OA：OB＝2：3，物块所受重力G为1.4N，弹簧测力计的示数F是2.8牛。则该杠杆的机械效率为 %。 【解答】解：由图可知，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数保持不变； 若OA：OB＝2：3，则拉力和物体上升的高度之比为2：3， 则杠杆的机械效率：η75%。 故答案为：不变；75。 考向二 滑轮机械效率问题 4. （2025秋•浙江期末）现代家庭使用的升降衣架的结构示意图如下图所示，它通过一些简单机械的组合，大大方便了人们晾晒衣服。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（不计绳重和摩擦）。求： （1）绳子自由端拉力F的大小； （2）拉力所做的有用功； （3）整个过程中滑轮组的机械效率。 【解答】解：（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝4，所承受的总重力： G总＝m总g＝（4kg+1kg）×10N/kg＝50N， 不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力： FG总50N＝12.5N； （2）拉力所做的有用功： W有用＝G衣h＝m衣gh＝4kg×10N/kg×0.5m＝20J， （3）拉力端移动的距离： s＝4h＝4×0.5m＝2m， 拉力做功： W总＝Fs＝12.5N×2m＝25J， 整个过程中机械效率： η100%＝80%。 答：（1）绳子自由端拉力F的大小为12.5N； （2）拉力所做的有用功为20J； （3）整个过程中机械效率为80%。 5. （2025•宁波自主招生）如图所示，重100N的物体A在F＝10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为1m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大 【解答】解： A、根据图示可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为：s＝2×1.5m＝3m；绳自由端移动的速度为：v1m/s，故A正确； B、总功为：W总＝Fs＝10N×3m＝30J；在此过程中所做的额外功为：W额＝W总（1﹣η）＝30J×（1﹣90%）＝3J，故B错误； C、有用功为：W有＝W总η＝30J×90%＝27J，则摩擦力为：f18N，故C正确； D、拉力F增大时，物体A对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以受到地面的摩擦力大小不变，故D错误。 故选：AC。 6. （2025秋•西湖区校级月考）如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（　　） A．物体所受摩擦力大小为10N，方向为水平向左 B．物体下落速度为4m/s C．若用力F向左匀速拉动物体A，该滑轮组提升物体B的机械效率约为80% D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N 【解答】解：A、绳子和滑轮间的摩擦不计，由图知，动滑轮组由2段绳子承担物重，所以A物体对绳子的拉力：FA（GB+G动）（20N+10N）＝15N，由物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为：F'A＝FA＝15N，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为：f＝F'A＝15N，故A错误； B、由v绳＝2v动可知，B物体下落速度为：vB＝v动v绳2m/s＝1m/s，故B错误； C、若用力F向左匀速拉动物体A，A物体对绳子的拉力为FA＝15N，则该滑轮组提升物体B的机械效率为： η100%≈66.7%，故C错误； D、当物体A向左运动时，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则物体A受到的摩擦力不变，方向向右，要使物体A向左做匀速直线运动，则向左拉物体A的力F＝f+F'A＝15N+15N＝30N，故D正确。故选：D。 考向三 斜面机械效率问题 7. （2025•宁波自主招生）卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”） 【解答】解：工人所做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J， 工人所做的有用功为：W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J， 斜面的机械效率为：η100%＝75%； 工人所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J， 由W额＝fs可得物体受到的摩擦力为：f100N； （2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，物体受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，由机械效率公式可知，斜面的机械效率变大。 故答案为：75%；100；变大。 8. （2024•三台县二模）工人用如图所示装置把重为1000N的物体，从斜面底部匀速拉到2m高的平台上（斜面与水平地面的夹角为30°），用时20s。工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，整个过程中工人做功的功率为 W，整个装置的机械效率为 。 【解答】解：由图可知，n＝2，斜面与水平地面的夹角为30°，平台高2m，根据数学知识可知斜面的长为L＝4m，工人做的功为： W总＝Fs＝FnL＝400N×2×4m＝3200J， 工人做功的功率为： P160W； 有用功为： W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J， η100%＝62.5%。 故答案为：160；62.5%。 9. （2025秋•西湖区校级期中）用如图所示的装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表所示： 实验 次序 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η 1 木块 4 15 1.1 90 60.6% 2 小车 4 15 0.7 90 _____ （1）沿斜面拉动物体时，应使其做 运动。 （2）第2次弹簧测力计示数如图所示，可知斜面机械效率约为 （结果精确到0.1%）； 由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越小，机械效率越大。 （3）第1次实验中，木块所受摩擦力约为 N（结果保留两位小数）。 【解答】解：（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动； （2）由图可知，第2次实验弹簧测力计的示数即拉力F＝0.7N， 则斜面的机械效率η100%≈95.2%； 比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大； （3）由第1次实验的数据可知， 沿斜面拉木块做的有用功W有＝Gh＝4N×0.15m＝0.6J， 拉力做的总功W总＝Fs＝1.1N×0.9m＝0.99J， 则额外功W额＝W总﹣W有＝0.99J﹣0.6J＝0.39J， 由W额＝fs得，木块所受摩擦力f0.43N。 故答案为：（1）匀速直线；（2）95.2%；摩擦力；（3）0.43。 难度：★★★ 建议时间：25分钟 1. （2025•绍兴模拟）如图，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．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率小 【解答】解： A、提升物体的重力相等，在相同的时间内物体升高了相同的距离，由W有用＝Gh可知两次提升物体所做的有用功相等，故A错误； BC、图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s甲＝2h，不计绳重和摩擦； 使用甲动滑轮时，拉力F甲（G+G动）；所以拉力做功W甲＝F甲s甲（G+G动）×2h＝（G+G动）h＞Gh； 使用乙定滑轮时，拉力F乙＝G，拉力做功W乙＝F乙s乙＝Gh，所以乙装置中拉力F做的总功少，由P知乙装置中拉力F做的总功率小，甲做总功的功率大，故B错误，C正确； D、不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，额外功为0J，机械效率为100%；使用动滑轮时，要提升动滑轮做额外功，机械效率小于100%；所以两种装置的机械效率η乙＞η甲，故D错误。 故选：C。 2. （2025秋•镇海区校级月考）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 【解答】解：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，由机械效率计算公式可知，滑轮组的机械效率增大，故D正确，ABC错误。 故选：D。 3. （2025•宁波自主招生）用如图所示的装置匀速提升浸没在容器底部的正方体物块A，物块A的质量为5kg，棱长为10cm，水的深度为60cm。物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，在水中上升的时间为5s。物块A与容器底部未紧密接触，水对物块A的阻力、绳子的重力、绳子与滑轮间摩擦都忽略不计，下列分析不正确的是（　　） A．物块A的重力为50N B．物块A上升的速度为0.12m/s C．物块A露出水面前，拉力所做的有用功为20J D．物块A完全露出水面后，滑轮组的机械效率约为83.3% 【解答】解：A．已知物块质量为5kg，物块A的重力G＝mg＝5kg×10N/kg＝50N，故A正确； B．已知物块棱长为10cm，水深为60cm，可知在水中上升的距离为s＝60cm﹣10cm＝50cm＝0.5m， 物块A上升的速度为，故B错误； C．物块A露出水面前，完全浸没在水中，可知物块A排开水的体积为V排＝（10cm）3＝1000cm3＝10﹣3m3， 由阿基米德原理可得，F浮＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×10﹣3m3×10N/kg＝10N， 由题意知，物块出水面前，拉力所做的有用功是物块上升时克服其重力和浮力的合力做的功，W有用＝（G﹣F浮）s＝（50N﹣10N）×0.5m＝20J，故C正确； D．物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，根据得，该过程的总功为， 由图可知，滑轮组动滑轮绕绳子的段数是2段，绳子自由端移动的距离s绳＝2×0.5m＝1m， 绳子自由端拉力大小为， 根据F（G﹣F浮+G动）可知，动滑轮的重力为G动＝nF﹣（G﹣F浮）＝2×25N﹣（50N﹣10N）＝10N， 物块A露出水面后，不再受浮力，此时自由端的拉力为， 物块A露出水面后，滑轮组的机械效率约为，故D正确，不符合题意。 故选：B。 4. （2025秋•平阳县校级月考）如图，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．乙做的有用功比甲多 B．甲装置的总功比乙少 C．甲装置绳子自由端移动的距离和乙的一样多 D．乙装置的机械效率为100% 【解答】解：A．两装置中，克服物体重力做的功为有用功，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，根据W＝Gh＝mgh知道，两人所做有用功相等，故A错误； B．图甲的滑轮为动滑轮，图乙中的滑轮为定滑轮。不计绳重及滑轮的摩擦，克服动滑轮重做的功额外功， 则甲要做额外功，乙不做额外功，根据W总＝W有+W额可知甲装置的总功比乙多，故B错误； C．在甲中，绳子自由端移动的距离等于物体上升高度的2倍；在乙中，绳子自由端移动的距离等于物体上升高度，则甲装置绳子自由端移动的距离比乙多，故C错误； D．不计绳重及滑轮的摩擦在乙中，乙所用拉力F＝G，绳子自由端移动的距离s＝h，则乙装置的机械效率：η100%，故D正确。 故选：D。 5. （2025秋•杭州期中）如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒，此时装置的机械效率为80%（不计滑轮、绳子及弹簧秤的质量），那么在此过程中（　　） A．物体M与地面间的摩擦力为5牛 B．物体M与地面间的摩擦力为20牛 C．水平拉力F做功的功率为20瓦 D．1秒内滑轮对物体M做功为20焦 【解答】解：已知弹簧秤读数为10N，即作用在绳端的拉力F＝10N； AB、由图知，n＝2，根据η可知，摩擦力的大小为： f＝ηnF＝80%×2×10N＝16N，故AB错误； C、绳子自由端移动的速度v＝2v物＝2×1m/s＝2m/s，水平拉力F做功的功率： PFv＝10N×2m/s＝20W，故C正确； D、物体M做匀速直线运动，则动滑轮对物体施加的力F′＝f＝16N， 1秒内物体M沿水平地面移动的路程：s物＝v物t＝1m/s×1s＝1m， 则动滑轮对物体做功：W＝F′s物＝16N×1m＝16J；故D错误。 故选：C。 6. （2025秋•西湖区校级期中）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（　　） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 【解答】解：A、物体M做匀速直线运动，受力平衡，根据力的平衡关系可知，物体M所受的拉力为： F拉＝f＝0.1G＝0.1×960N＝96N，故A错误； B、绳子自由端的水平拉力为40N，物体M所受的摩擦力为96N，不计绳重和滑轮重，根据FF拉可知，绳子股数为： n2.4≈3， 则绳子自由端移动的距离为s＝nl＝3×4m＝12m，故B错误； C、滑轮组拉动物体M做的有用功为： W有＝F拉l＝96N×4m＝384J，故C错误； D、拉力做的总功为： W总＝Fs＝40N×12m＝480J，则滑轮组的机械效率为： ，故D正确。 故选：D。 7. （2025秋•西湖区校级期中）小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，实际测量F甲＝0.58N，F乙＝0.44N，则（　　） A．W有甲＜W有乙 B．W总甲＞W总乙 C．η甲＜η乙 D．η甲＞η乙 【解答】解：A、图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，则根据W有用＝Gh可知有用功相同，即：W有甲＝W有乙，故A错误； B、把同一重物G匀速提升相同的高度，图甲和乙拉力移动的距离为：s甲＝2h，s乙＝3h， 则W总甲＝F甲s甲＝0.58N×2h＝1.16N×h，W总乙＝F乙s乙＝0.44N×3h＝1.32N×h，所以，W总甲＜W总乙，故B错误； CD、已知W有甲＝W有乙，W总甲＜W总乙，根据η可知：η甲＞η乙，故C错误，D正确。 故选：D。 8. （2025秋•宁波期中）用如图1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2所示。第一次的额外功为900J，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7：9 D．先后两次提升重物的总功率之比为6：5 【解答】解：A．机械效率等于有用功和总功的比值，由图2可知，第一次动滑轮的机械效率η1＝75%，第二次动滑轮的机械效率η2＝70%，所以第一次提升重物时机械效率较高，故A错误； B．不计绳重和摩擦，使用动滑轮提升重物时，额外功是克服动滑轮重力做的功，克服动滑轮重力做的额外功为W额＝G动h，因为两次使用相同的动滑轮，动滑轮重力G动不变，提升高度h相同，所以两次提升重物时的额外功相同，故B错误； C．根据η有： 第一次提升重物：η1＝75%，解得G1＝3G动； 第二次提升重物：η2＝70%，解得G2G动； 则，即先后两次提升重物的重力之比为9：7，故C错误； D．已知第一次的额外功为900J，两次提升重物时的额外功相同，则W额＝900J； 提升重物所做的总功为：W总， 则W总13600J； W总23000J； 先后两次提升重物的时间相同，根据P，则先后两次提升重物的总功率之比为：，故D正确。 故选：D。 9. （2024秋•永康市期末）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg，牵引力F1为4000N，对绳子的拉力F2为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，不计绳重和滑轮间的摩擦。下列说法中（　　） ①滑轮组的机械效率为80% ②汽车受到的摩擦为4000N ③动滑轮的重力为1500N ④汽车牵引力的功率为4000W A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有①③正确 D．只有③④正确 【解答】解：①由图可知，n＝3，滑轮组的机械效率为： ，故①正确； ②由于物体匀速上升，则汽车匀速直线运动，则汽车受到平衡力的作用，汽车受到牵引力的作用、摩擦力的作用及滑轮组对它的拉力的作用，因此它受到的摩擦力：f＝F1﹣F2＝4000N﹣2500N＝1500N，故②错误； ③动滑轮的重力G动＝nF2﹣G物＝3×2500N﹣6000N＝1500N，故③正确； ④由于汽车做匀速直线运动，，汽车牵引力的功率为：，故④错误； 综上所述，ABD错误，C正确。 故选：C。 10. （2024•宁波模拟）如图甲是建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物C。现用该装置吊起重8×103N的物体C，若不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，g取10N/kg，请完成以下问题。 （1）滑车B中定滑轮的作用是 。 （2）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？ （3）若电机在25s内将物体C竖直向上匀速吊起10m，则该电机克服物体C重力做功的功率为多少？若此时电机工作的实际功率为5000W，则该电机的机械效率为多少？ 【解答】解：（1）滑车B中定滑轮的作用：改变拉力方向，但不省力； （2）配重箱的重力相当于动力，即F1＝G＝mg＝4000kg×10N/kg＝4×104N，重物的重力相当于阻力F2＝G′＝8×103N，根据杠杆平衡条件可知：F1L1＝F2L2，滑车B可向右移动的最远距离为：L225m； （4）该电机克服物体C重力做功：W＝G′h＝8×103N×10m＝8×104J； 该电机克服物体C重力做功的功率为：P3200W； 电机所做的功为W电机＝Pt＝5000W×25s＝1.25×105J； 该电机的机械效率为η64%。 故答案为：（1）改变拉力方向；（2）滑车B可向右移动的最远距离是25m；（4）电机克服物体C重力做功的功率为3200W；电机的机械效率为64%。 11. （2024•瓯海区一模）如图甲是用来打捞一封闭货箱的模拟装置设计。已知货箱重2500牛，货箱高2.5米，动滑轮重500牛，声音在水中的传播速度是1500米/秒。在水面上用超声测位仪向水中垂直发射声波直至遇到货箱后返回，测位仪用时0.02秒收到回波。货箱在水面下匀速上升时绳子自由端的拉力F为600牛。（注：不计绳重和摩擦，不计动滑轮体积，g取10牛/千克，ρ水＝1.0×103千克/米3）求： （1）货箱在水下的深度是 。 （2）货箱在水面下匀速上升，则货箱受到的浮力是 ；货箱的体积是 。 （3）若货箱提升速度恒保持1米/秒，出水后继续提升5米，乙图表示整个过程中F拉绳的功率P和货箱匀速被提升的距离关系的坐标图，请补充图中P1和P2的数值：P1＝ W；P2＝ W。 （4）出水前机械效率 出水后的机械效率。（选填“大于”、“等于”或“小于”） 【解答】解：（1）由v可得，超声波传播的距离： s＝vt＝1500m/s×0.02s＝30m， 因货箱在水下的深度等于超声波传播距离的一半， 所以，货箱所在的深度： hs30m＝15m； （2）由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力为：F（G﹣F浮+G轮）， 则：nF＝G﹣F浮+G轮， 工件受到的浮力：F浮＝G+G轮﹣nF＝2500N+500N﹣3×600N＝1200N； 由F浮＝ρ水gV排可得货箱的体积： V＝V排0.12m3； （3）若货箱提升速度恒保持1m/s，则货箱在水面下匀速上升时的功率P1为： P1Fv'＝Fnv＝600N×3×1m/s＝1800W； 货箱出水后，不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力为：F'（G+G轮）（2500N+500N）＝1000N， 则货箱出水后匀速上升时的功率P2为： P1F'v＝F'nv＝1000N×3×1m/s＝3000W； （4）物体在水中，滑轮组做的有用功，W有′＝（G﹣F浮）h，出水后，W有＝Gh，物体完全出水后吊起同样的高度，有用功增大，不计绳重及摩擦，额外功不变，由η可知，机械效率增大，即出水前机械效率小于出水后的机械效率。 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