第4节 机械效率（专项训练）物理新教材人教版八年级下册

第四节 机械效率 【题型1 有用功、额外功、总功】 1 【题型2 机械效率的概念与计算】 2 【题型3 滑轮组的机械效率】 4 【题型4 斜面的机械效率】 6 【题型5 影响机械效率的因素】 10 【题型6 简单机械综合计算】 13 【题型 1 有用功、额外功、总功】 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用________表示。 (2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用________表示。 (3)总功：________与________之和，用表示，________。 2.如图所示是泰山特殊的“挑山工”——智能机器狗。机器狗搬运货物上山时，对货箱做的功是______；机器狗将货箱运送下山时，对货箱做的功是______。（均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 3.《天工开物·作咸》中记录了井盐的生产过程。如图所示为从井中汲卤的示意图，其中A相当于一个________滑轮，使用这类滑轮的好处是________。从井中汲卤的过程中，对盐卤桶所做的功是________功（选填“有用”、“额外”或“总”）。 【题型 2 机械效率的概念与计算】 4.机械效率 (1)定义：________跟________的比值叫作机械效率，用字母________表示。 (2)公式：________。 (3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总________1。 5．关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械效率可以大于100% B．额外功占比越少，机械效率越高 C．功率大的机械效率一定高 D．机械效率与做功快慢有关 6.关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C．越省力的机械，机械效率越高 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越高 【题型 3 滑轮组的机械效率】 7.如图所示，用20N的拉力F向上拉动绳子，使重为50N的物体M在2s内匀速升高0.2m（不计绳重和摩擦）。下列说法错误的是（　　） A．动滑轮重为10N B．拉力的功率是6W C．滑轮组的机械效率约是83.3% D．绳子自由端移动0.4m 8. 如图1所示，物体甲重5N，甲在水平拉力作用下，在水平地面从M匀速直线运动到N用时3s；如图2所示，在甲上放置一个钩码，使用滑轮组让甲在另一个水平地面从P匀速直线运动到Q，拉力为，用时2s，滑轮组的机械效率为80%。在、段，甲所受到的摩擦力分别为、，、所做的功分别为、。则该滑轮组的有用功（　　） A．为3J B．为0.448J C．为0.6J D．为0.4J 9.如图甲所示，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面上匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M的重力为400N，动滑轮的重力为5N，，。物体M从a点到c点的过程中，拉力F与M移动距离s的关系图像如图乙所示，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及机械之间的摩擦。下列结论正确的是（    ） A．绳子自由端移动的距离为15m B．拉力F做的功为840J C．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 D．物体从ab段运动到bc段，滑轮组的机械效率变小 【题型 4 斜面的机械效率】 10．如图用大小为F的拉力使物体沿斜面方向匀速向上运动，该斜面高为h，长为s，下列说法正确的是（　　） A．拉力与斜面对物体的摩擦力是平衡力 B．拉力做功W=Fh C．该斜面不能省功 D．该斜面一定能省力 11.如图所示，在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m，把重物直接提升h所做的功作为有用功。下列说法正确的是（   ） A．物体所受摩擦力的方向沿斜面向上 B．提升重物所做的有用功为5.4J C．拉力所做的功为0.54J D．该装置的机械效率为62.5% 12.如图甲，A、B是两个完全相同的物体，小明分别将A、B两物体匀速拉至斜面顶端。 物体做功情况如图乙所示。下列有关说法不正确的是（　　） A．小明对A、B物体做的有用功相等 B．物体B的额外功为0.5J C．斜面对物体B的摩擦力为5N D．物体B被匀速拉至斜面顶端的机械效率为80% 13.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的母亲缓缓上行。为估测中年人推轮椅时所用力的大小，小明进行了实验测量。如图乙，他设置了与通道坡度相同的斜面，确定了与A点沿斜面相距1m处的B点。 (1)选用与轮椅的车轮相同材料的小车为研究对象，进行了如下操作： ①测出小车重为2.0N； ②将弹簧测力计与斜面平行放置，沿斜面方向匀速直线拉动小车，弹簧测力计示数如图乙所示为___________N； ③将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为___________J；此时，该斜面的机械效率为___________； 结论：斜面可以省___________（选填“力”“距离”或“功”）； (2)在小车上逐渐添加重物，重复上述实验，计算出小车从A点到B点拉力所做的总功W1；重力做的有用功为W2，并根据数据画出W1和W2与小车总重G的关系图像，如图丙图线a和b所示。 ①由图像可知：用该通道斜面提升物体的机械效率与物重___________（选填“有关”或“无关”）； ②图甲的无障碍通道上坡的机械效率与图乙中斜面的相同。若母亲的质量为55kg，所坐的轮椅质量为15kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力F推轮椅匀速上坡时，母亲的动能___________（选填“增大”“不变”或“减小”），力F的大小为___________N。 【题型 5 影响机械效率的因素】 14.影响滑轮组机械效率高低的主要因素 (1)动滑轮越重，个数越多则____________相对就多； (2)提升重物越重，做的__________相对就多； (3)各种摩擦越大，做的____________就越多； (4)绕线方法和重物提升高度____________滑轮组机械效率。 15.2月，贵州多地突发山火，紧急启动直升飞机取水灭火。直升飞机每次尽可能取更多水其目的是（　　） A．增大有用功 B．减小额外功 C．增大总功 D．增大功率 16.小明利用如图甲所示的装置测量滑轮组的机械效率（忽略绳重和摩擦）。 (1)若钩码以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向上移动的速度为________m/s。 (2)只改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图像。分析图像可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________（填“高”或“低”）。 (3)分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N；若该物体被匀速提升的距离为20cm，则此时拉力做的总功为________J。 (4)小明同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组匀速提升相同的钩码时，甲、丙滑轮组的机械效率________（填“相同”或“不相同”）。 (5)若小明在做图甲实验时用力加速提升钩码，则此时滑轮组的机械效率与匀速提升钩码时相比将________（填“升高”“降低”或“不变”）。 17.小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上，联想到物理课上学到的知识，提出了以下两个问题： ①斜面越缓越省力，是不是机械效率高呢？ ②对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？ 为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效率η（%） ① 45° 1 0.7 0.9 1 _____ 0.9 77.8 ② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4 ③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4 _____ (1)表格中缺少2个数据，请补充完整（保留一位小数）； (2)在实验操作过程中，应沿斜面向上 _____拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 _____移动（选填“左”或“右”）； (3)通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越 _____； (4)通过对比实验 _____的数据（选填实验次数），得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 _____。 【题型 6 简单机械综合计算】 18.如图是中国古代取水工具——辘轳，是利用轮轴原理的起重机具。其构造是在井上安置带有水平转轴的支撑架，转轴一端装有曲柄，转轴上缠有绳索。绳索下端系有水桶。用人力或畜力转动曲柄，即可从井中提水。下列关于辘轳的说法正确的是（    ） A．辘轳相当于一个动滑轮 B．人对水平转轴做的功是有用功 C．利用辘轳取水的机械效率可达100% D．取水时水越多，辘轳的机械效率越高 19.如图所示，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，不计绳重及摩擦。下列判断错误的是（    ） A．甲、乙做的有用功相等 B．乙对绳子的拉力做功的功率更大 C．甲所用装置的机械效率更高 D．缩短提升货物的时间可以提高乙所用装置的机械效率 20.如图所示，为提升重物，现选用粗细均匀、重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一重物挂在A、B两处，每次用力让重物匀速上升相同高度，下列说法正确的是（   ） A．重物在A处人做的有用功多 B．重物在B处杠杆的机械效率更高 C．重物在A处人做的额外功少 D．提升重物过程中杠杆是费力、省距离的 21.如下图所示，用滑轮组提升矿井内重力为6400N的物体M，汽车10s内匀速前进了20m。此过程中，滑轮组的机械效率为80％。（不考虑绳重和摩擦） (1)汽车对绳子的拉力F大小为多少？ (2)汽车对绳子拉力做功的功率大小为多少？ (3)如果把重物换成8000N的另一个重物，则该滑轮组的机械效率为多大？（结果精确到0.1％） 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 机械效率 【题型1 有用功、额外功、总功】 1 【题型2 机械效率的概念与计算】 2 【题型3 滑轮组的机械效率】 4 【题型4 斜面的机械效率】 6 【题型5 影响机械效率的因素】 10 【题型6 简单机械综合计算】 13 【题型 1 有用功、额外功、总功】 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用________表示。 (2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用________表示。 (3)总功：________与________之和，用表示，________。 【答案】(1) (2) (3) 有用功 额外功 【详解】（1）利用机械的时候，对人们有用的功叫有用功。针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功叫有用功，用表示。 （2）人们不需要又不得不做的功叫额外功，用表示。 （3）[1][2][3]根据总功的定义可知，有用功与额外功之和叫做总功，因此。 2.如图所示是泰山特殊的“挑山工”——智能机器狗。机器狗搬运货物上山时，对货箱做的功是______；机器狗将货箱运送下山时，对货箱做的功是______。（均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 【答案】 额外功 有用功 【详解】[1][2]对人们有用且必须做的功叫有用功，并非需要但又不得不做的功叫额外功。机器狗搬运货物上山时，对货箱做的功是额外功。机器狗将货箱运送下山时，对货箱做的功是有用功。 3.《天工开物·作咸》中记录了井盐的生产过程。如图所示为从井中汲卤的示意图，其中A相当于一个________滑轮，使用这类滑轮的好处是________。从井中汲卤的过程中，对盐卤桶所做的功是________功（选填“有用”、“额外”或“总”）。 【答案】 定 可以改变力的方向 额外 【详解】[1][2]由图可知，从井中汲卤的过程中，A位置固定不动，且能转动，相当于定滑轮；使用定滑轮不能省力，好处是可以改变力的方向。 [3]从井中汲卤的过程中，目的是汲卤，所以对盐卤做的是有用功，而对桶做的功是没有用，但不得不做，所以盐卤桶做的功是额外功。 【题型 2 机械效率的概念与计算】 4.机械效率 (1)定义：________跟________的比值叫作机械效率，用字母________表示。 (2)公式：________。 (3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总________1。 【答案】(1) 有用功 总功 (2) (3)小于 【详解】（1）[1][2][3]根据机械效率的定义，机械效率是有用功跟总功的比值，用η表示。 （2）根据机械效率的定义，机械效率的计算公式是 （3）机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，有用功总是小于总功，故机械效率总小于1。 5．关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械效率可以大于100% B．额外功占比越少，机械效率越高 C．功率大的机械效率一定高 D．机械效率与做功快慢有关 【答案】B 【详解】A．机械效率是有用功与总功的比值，由于总功包含额外功，机械效率必然小于100%，故A错误； B．额外功占比越少，有用功占比越大，机械效率是有用功与总功的比值，越高，故B正确； CD．功率反映做功快慢，机械效率与有用功和总功的比例有关，两者无直接关系，故CD错误。 故选B。 6.关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C．越省力的机械，机械效率越高 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越高 【答案】B 【详解】A．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系。功率大只说明做功快，但并不能说明机械效率高。故A错误； B．机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率越高，有用功与总功的比值越大，故B正确； C．机械效率等于有用功在总功中所占的比值，越省力的机械，机械效率不一定越高，故C错误； D．由得，机械做功时，由于总功未知，做的有用功越多，机械效率不一定越大，故D错误。 故选B。 【题型 3 滑轮组的机械效率】 7.如图所示，用20N的拉力F向上拉动绳子，使重为50N的物体M在2s内匀速升高0.2m（不计绳重和摩擦）。下列说法错误的是（　　） A．动滑轮重为10N B．拉力的功率是6W C．滑轮组的机械效率约是83.3% D．绳子自由端移动0.4m 【答案】D 【详解】AD．如图，滑轮组有三根绳承担物重，，绳子自由端移动 动滑轮重为 故A正确，不符合题意，D错误，符合题意； B．拉力做的功 拉力的功率是 故B正确，不符合题意； C．滑轮组的机械效率约 故C正确，不符合题意。 故选D。 8. 如图1所示，物体甲重5N，甲在水平拉力作用下，在水平地面从M匀速直线运动到N用时3s；如图2所示，在甲上放置一个钩码，使用滑轮组让甲在另一个水平地面从P匀速直线运动到Q，拉力为，用时2s，滑轮组的机械效率为80%。在、段，甲所受到的摩擦力分别为、，、所做的功分别为、。则该滑轮组的有用功（　　） A．为3J B．为0.448J C．为0.6J D．为0.4J 【答案】B 【详解】由图2可知，承担拉力的绳子股数n=2，物体甲移动的距离 则绳子自由端移动的距离 拉力做的总功为 滑轮组的机械效率 有用功是克服物体甲所受摩擦力做的功，根据机械效率公式可得该滑轮组的有用功为，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 9.如图甲所示，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面上匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M的重力为400N，动滑轮的重力为5N，，。物体M从a点到c点的过程中，拉力F与M移动距离s的关系图像如图乙所示，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及机械之间的摩擦。下列结论正确的是（    ） A．绳子自由端移动的距离为15m B．拉力F做的功为840J C．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 D．物体从ab段运动到bc段，滑轮组的机械效率变小 【答案】B 【详解】AB．物体M从a点到c点过程中，通过的距离为2m+3m=5m，滑轮组绳子的有效段数为2，故绳子自由端移动的距离s=2s物=2×5m=10m sab=2m，sbc=3m，绳子自由端移动的距离分别为s1=2×2m=4m，s2=2×3m=6m 由图乙知，绳子的拉力分别为60N和100N，拉力做的总功为W=W1+W2=F1s1+F2s2=60N×4m+100N×6m=840J 故A错误，B正确； C．本题中，克服摩擦力做的功为有用功。忽略绳子重力及机械之间的摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功，ab段和bc段动滑轮提升的高度不同，根据W=Gh可知，拉力F在ab段做的额外功小于在bc段做的额外功，故C错误； D．使物体M在水平地面匀速移动，根据二力平衡，物体受到的滑动摩擦力等于水平方向上绳子拉力的大小，因绳端拉力100N大于60N，由f=F水平=nF绳-G动可知，bc段物体受到的滑动摩擦力大。滑轮组的机效率为 动滑轮的重力不变，物体从ab段到bc段，滑动摩擦力变大，所以滑轮组的机械效率变大，故D错误。 故选B。 【题型 4 斜面的机械效率】 10．如图用大小为F的拉力使物体沿斜面方向匀速向上运动，该斜面高为h，长为s，下列说法正确的是（　　） A．拉力与斜面对物体的摩擦力是平衡力 B．拉力做功W=Fh C．该斜面不能省功 D．该斜面一定能省力 【答案】C 【详解】A．物体沿斜面方向匀速向上运动，物体处于平衡状态，物体受到四个力，重力竖直向下、斜面对物体的支持力垂直于斜面向上、沿斜面向上拉力F、沿斜面向下摩擦力。重力与斜面对物体的支持力，不在同一条直线，不平衡，这两个力不平衡，则另外两个力即拉力与斜面对物体的摩擦力也不平衡，不是一对平衡力，故A错误； B．拉力做功W=Fs，故B错误； C．根据功的机械原理，使用机械不能省功。故C正确； D．若斜面太粗糙，摩擦力太大，则有可能不能省力，故D错误。 故选C。 11.如图所示，在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m，把重物直接提升h所做的功作为有用功。下列说法正确的是（   ） A．物体所受摩擦力的方向沿斜面向上 B．提升重物所做的有用功为5.4J C．拉力所做的功为0.54J D．该装置的机械效率为62.5% 【答案】D 【详解】A．物体匀速沿斜面向上运动，受到的摩擦力沿斜面向下，故A错误； B．提升重物所做的有用功为 故B错误； C．拉力所做的功为 故C错误； D．该装置的机械效率为 故D正确。 故选D。 12.如图甲，A、B是两个完全相同的物体，小明分别将A、B两物体匀速拉至斜面顶端。 物体做功情况如图乙所示。下列有关说法不正确的是（　　） A．小明对A、B物体做的有用功相等 B．物体B的额外功为0.5J C．斜面对物体B的摩擦力为5N D．物体B被匀速拉至斜面顶端的机械效率为80% 【答案】C 【详解】A．由图甲可知，两物体上升的高度相同，且A、B是两个完全相同的物体，根据可知小明对A、B物体做的有用功相等，故A正确，不符合题意； B．由乙图可知，提升物体A时做的总功W总A=3J，额外功W额A=1J，对物体A做的有用功 W有用A=W总A-W额A=3J-1J=2J 故物体B的有用功也为2J，物体B的额外功W额B=W总B-W有用B=2.5J-2J=0.5J 故B正确，不符合题意； C．斜面对物体B的摩擦力 故C错误，符合题意； D．物体B被匀速拉至斜面顶端的机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选C。 13.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的母亲缓缓上行。为估测中年人推轮椅时所用力的大小，小明进行了实验测量。如图乙，他设置了与通道坡度相同的斜面，确定了与A点沿斜面相距1m处的B点。 (1)选用与轮椅的车轮相同材料的小车为研究对象，进行了如下操作： ①测出小车重为2.0N； ②将弹簧测力计与斜面平行放置，沿斜面方向匀速直线拉动小车，弹簧测力计示数如图乙所示为___________N； ③将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为___________J；此时，该斜面的机械效率为___________； 结论：斜面可以省___________（选填“力”“距离”或“功”）； (2)在小车上逐渐添加重物，重复上述实验，计算出小车从A点到B点拉力所做的总功W1；重力做的有用功为W2，并根据数据画出W1和W2与小车总重G的关系图像，如图丙图线a和b所示。 ①由图像可知：用该通道斜面提升物体的机械效率与物重___________（选填“有关”或“无关”）； ②图甲的无障碍通道上坡的机械效率与图乙中斜面的相同。若母亲的质量为55kg，所坐的轮椅质量为15kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力F推轮椅匀速上坡时，母亲的动能___________（选填“增大”“不变”或“减小”），力F的大小为___________N。 【答案】(1) 0.3 0.3 60% 力 (2) 无关 不变 105 【详解】（1）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.02N，弹簧测力计的示数为F=0.3N [2]将小车从A点拉到B点的过程中，s=1m，拉力做的功为 [3]利用斜面将小车从水平地面提升到B点时所做的有用功为 该斜面的机械效率为 [4]因为拉力为0.3N，小于重力2.0N，故斜面可以省力。 （2）[1]由图可知，随着物体重量的变化，有用功、总功与物重的比值是不变的，都是正比例。则有用功与总功比值也不变，故机械效率与物重无关 [2]轮椅匀速上坡，速度不变、质量不变，故母亲的动能不变。 [3]这位母亲和所坐的轮椅总重力为 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为 由得，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为 由W=Fs得，力的大小为 【题型 5 影响机械效率的因素】 14.影响滑轮组机械效率高低的主要因素 (1)动滑轮越重，个数越多则____________相对就多； (2)提升重物越重，做的__________相对就多； (3)各种摩擦越大，做的____________就越多； (4)绕线方法和重物提升高度____________滑轮组机械效率。 【答案】(1)额外功 (2)有用功 (3)额外功 (4)不影响 【详解】（1）对动滑轮做的功为额外功，动滑轮越重，额外功越多。 （2）对物体做的功为有用功，提升的物体越重，有用功越多。 （3）克服各种摩擦力做的功属于额外功，各种摩擦越大，做的额外功越多。 （4）绕绳方法和重物提升高度对机械效率没有影响，物体重，动滑轮重，绳子重和摩擦对机械效率有影响。 15.2月，贵州多地突发山火，紧急启动直升飞机取水灭火。直升飞机每次尽可能取更多水其目的是（　　） A．增大有用功 B．减小额外功 C．增大总功 D．增大功率 【答案】A 【详解】取水灭火过程中，使水移动距离一定，每次取水越多，克服水的重力做功越多，有用功越多，则有用功在总功中所占的比例越高，能提高取水效率，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 16.小明利用如图甲所示的装置测量滑轮组的机械效率（忽略绳重和摩擦）。 (1)若钩码以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向上移动的速度为________m/s。 (2)只改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图像。分析图像可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________（填“高”或“低”）。 (3)分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N；若该物体被匀速提升的距离为20cm，则此时拉力做的总功为________J。 (4)小明同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组匀速提升相同的钩码时，甲、丙滑轮组的机械效率________（填“相同”或“不相同”）。 (5)若小明在做图甲实验时用力加速提升钩码，则此时滑轮组的机械效率与匀速提升钩码时相比将________（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】(1)0.3 (2)低 (3) 4 1 (4)相同 (5)降低 【详解】（1）由图可知承重绳子股数n=3，则弹簧测力计竖直向上移动的速度 （2）根据图乙可知，被提升物体的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （3）[1][2]忽略绳重和摩擦，克服物体重力所做的功为有用功，克服物体和动滑轮重力所做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率 由图乙可知G动=1N，机械效率为80%，则 解得G=4N。拉力为 若该物体被匀速提升的距离为20cm，则此时拉力做的总功为 （4）小明同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组匀速提升相同的钩码时，若忽略绳重及摩擦，则克服动滑轮重做的功为额外功，额外功相同，做的有用功相同，因此总功相同，由 可知，甲、丙滑轮组的机械效率相同。 （5）当弹簧测力计拉着钩码加速上升时，此时绳端受的是不平衡的力，测力计对绳端拉力变大，总功变大，机械效率会降低。 17.小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上，联想到物理课上学到的知识，提出了以下两个问题： ①斜面越缓越省力，是不是机械效率高呢？ ②对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？ 为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效率η（%） ① 45° 1 0.7 0.9 1 _____ 0.9 77.8 ② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4 ③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4 _____ (1)表格中缺少2个数据，请补充完整（保留一位小数）； (2)在实验操作过程中，应沿斜面向上 _____拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 _____移动（选填“左”或“右”）； (3)通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越 _____； (4)通过对比实验 _____的数据（选填实验次数），得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 _____。 【答案】(1)0.7，71.4 (2) 匀速 左 (3)小 (4) ②③ 无关 【详解】（1）[1]第一组数据中的有用功 [2]第三组数据中斜面的机械效率 （2）[1]根据二力平衡的知识，只有物体做匀速直线运动时，受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小，所以应沿斜面向上匀速拉动木块。 [2]斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小。 （3）分析表格中①②两组数据可知，说明当其它条件一定时，斜面越缓越省力，机械效率越小。 （4）[1][2]要得出斜面机械效率与所拉物体重力之间的关系应控制其它条件不变改变物重，表格中②③两组数据符合；由②③两组数据可知，其它条件相同时改变物体的重力，斜面的机械效率不变，故可得结论：对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力无关。 【题型 6 简单机械综合计算】 18.如图是中国古代取水工具——辘轳，是利用轮轴原理的起重机具。其构造是在井上安置带有水平转轴的支撑架，转轴一端装有曲柄，转轴上缠有绳索。绳索下端系有水桶。用人力或畜力转动曲柄，即可从井中提水。下列关于辘轳的说法正确的是（    ） A．辘轳相当于一个动滑轮 B．人对水平转轴做的功是有用功 C．利用辘轳取水的机械效率可达100% D．取水时水越多，辘轳的机械效率越高 【答案】D 【详解】A．该装置是一个轮轴，本质是一个杠杆，故A错误； B．使用辘轳的目的是为了取水，取水时克服水重做的功是有用功，故B错误； C．利用辘轳取水时不可避免要做额外功，机械效率不可能达到100%，故C错误； D．取水时水越多，有用功越多，额外功基本不变，则辘轳的机械效率越高，故D正确。 故选D。 19.如图所示，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，不计绳重及摩擦。下列判断错误的是（    ） A．甲、乙做的有用功相等 B．乙对绳子的拉力做功的功率更大 C．甲所用装置的机械效率更高 D．缩短提升货物的时间可以提高乙所用装置的机械效率 【答案】D 【详解】A．有用功是对我们有用的功，公式为 甲、乙提升的货物质量相等（m相同）、提升高度h相同、重力加速度g相同，因此有用功W有相等，故 A 正确，不符合题意； B．功率是表示做功快慢的物理量，公式为。甲使用的是定滑轮，不计绳重及摩擦时，拉力，总功（s甲=h） 乙使用的是动滑轮，不计绳重及摩擦时，拉力 总功（s乙=2h） 可见，且时间t相同，根据，乙的总功率更大，故 B正确，不符合题意； C．机械效率公式为。甲的总功（无额外功），因此η甲=100%。乙的总功（额外功为克服动滑轮重力的功），因此η乙<100%。所以甲的机械效率更高，故 C正确，不符合题意； D．机械效率，与做功时间无关，功率与时间有关，但效率只与有用功和总功的比例有关。缩短提升时间只会改变功率，不会改变机械效率，故D错误，符合题意； 故选D。 20.如图所示，为提升重物，现选用粗细均匀、重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一重物挂在A、B两处，每次用力让重物匀速上升相同高度，下列说法正确的是（   ） A．重物在A处人做的有用功多 B．重物在B处杠杆的机械效率更高 C．重物在A处人做的额外功少 D．提升重物过程中杠杆是费力、省距离的 【答案】B 【详解】A．利用杠杆提升重物，有用功，在A、B两处提升的是同一个重物，上升同样的高度， 在A、B两处人做的有用功相同，故A错误； BC．由图可知，在A、B两处提升重物，重物上升同样的高度时，杠杆的重心上升的高度hA>hB，额外功W额外=Gh，所以W额外A>W额外B。 在A、B两处人做的有用功相同，则做的总功W总=W有用+W额外 所以W总A>W总B，由于 ，所以ηA<ηB，故B正确，C错误； D．根据力臂的定义，由图可知，动力臂大于阻力臂，则该杠杆为省力杠杆，提升重物过程中，杠杆是省力、费距离的，故D错误。 故选B。 21.如下图所示，用滑轮组提升矿井内重力为6400N的物体M，汽车10s内匀速前进了20m。此过程中，滑轮组的机械效率为80％。（不考虑绳重和摩擦） (1)汽车对绳子的拉力F大小为多少？ (2)汽车对绳子拉力做功的功率大小为多少？ (3)如果把重物换成8000N的另一个重物，则该滑轮组的机械效率为多大？（结果精确到0.1％） 【答案】(1)4000N (2)8000W (3)83.3％ 【详解】（1）由图可知，该滑轮组承担物重的绳子段数。 滑轮组的机械效率公式为：，则汽车对绳子的拉力F为：。 （2）汽车内匀速前进了，即绳子自由端移动的距离。 汽车对绳子拉力做的总功为：； 汽车对绳子拉力做功的功率为：。 （3）不考虑绳重和摩擦，拉力，其中为动滑轮的重力。 动滑轮的重力为：； 当提升的物重变为时，滑轮组的机械效率为： 。 1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $