12.4 机械效率 同步练--2025-2026学年人教版物理八年级下学期

**基本信息** 本练习以“概念辨析-定量计算-实验探究-综合应用”为分层路径，覆盖机械效率核心知识，通过梯度设计强化物理观念与科学思维，适配新授课巩固与能力提升需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|功、功率、机械效率定义，简单机械特点|选择1-3直接考查概念辨析，实验11-12聚焦基础操作与数据记录| |中档|滑轮组效率计算，实验变量控制|选择4-7结合功率与效率综合计算，实验13-14探究斜面/滑轮组效率影响因素| |提升|多装置比较，跨知识点应用|选择8-10涉及动态平衡与效率比较，综合题20-21结合压强、功率实现力学知识整合|

机械效率 同步练习 好 题 冲 关 一、选择题 1．关于功、功率及机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械做功越多，功率越大 B．机械做功越快，功率越大 C．机械做有用功越快，机械效率越大 D．机械做有用功越多，机械效率越大 【答案】B 【详解】A．根据功率公式，功率大小由做功多少和做功时间共同决定，只知道做功多，不知道时间长短，无法确定功率大小，故A错误； B．功率是表示物体做功快慢的物理量，机械做功越快，功率越大，故B正确； C．机械效率是有用功与总功的比值，而做有用功快指的是有用功的功率大，功率和机械效率没有必然联系，故C错误； D．根据机械效率公式，机械效率由有用功和总功的比值决定，只知道有用功多，不知道总功的多少，无法确定机械效率大小，故D错误。 故选 B。 2．如图，工人利用动滑轮提升重物。下列说法正确的是（　　） A．使用动滑轮可以省距离 B．此过程中拉力做的功为有用功 C．被提升的重物越重，该装置的机械效率越高 D．重物被提升越高，该装置的机械效率越高 【答案】C 【详解】A．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，特点是省力费距离，不能省距离，故A错误； B．拉力做的功包括两部分：提升重物的功（有用功）和克服动滑轮重力、摩擦的功（额外功），因此拉力做的功是总功，不是有用功，故B错误； C．机械效率公式为​ 当动滑轮重不变时，被提升的重物越重（G越大），机械效率η越高，故C正确； D．由上面的公式可知，机械效率与重物被提升的高度h无关，因为h在分子分母中会约去。因此提升高度不影响机械效率，故D错误。 故选C。 3．如图所示（示意图），是龙东地区某农户使用的滑轮组，用来提升粮食，已知动滑轮重10N，粮食重90N，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率是（　　） A．90% B．80% C．70% D．60% 【答案】A 【详解】滑轮组的机械效率为，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物。工人师傅用50N的拉力竖直向上拉动绳子自由端，使重为80N的物体在5s内匀速上升了2m。不计绳重与摩擦，下列说法错误的是（　　） A．上升过程中，重物受到的拉力和重力是一对平衡力 B．使用此滑轮能改变力的大小 C．物体上升的速度为0.4m/s D．滑轮的机械效率为75％ 【答案】D 【详解】A．物体匀速上升，处于平衡状态，重物受到的拉力和重力大小相等、方向相反，且作用在同一物体、同一直线上，是一对平衡力，故A正确； B．图中是动滑轮，动滑轮可以省力，改变了力的大小，故B正确； C．物体上升速度 ，故C正确； D．该动滑轮由2段绳子承担物重，绳子自由端移动距离 有用功 总功 机械效率 。故D错误。 本题选择错误的，故选D。 5．用图甲所示的动滑轮，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乙所示。不计绳重和摩擦，则（    ） A．第二次做的有用功比第一次多 B．第二次做的额外功比第一次多 C．第一次做的总功比第二次多 D．先后两次提升重物的总功率相等 【答案】C 【详解】B．同一动滑轮，不计绳重和摩擦时，额外功来自克服动滑轮自重做的功，即 两次提升高度h相同，动滑轮重力G动不变，因此两次的额外功大小相等，故B错误； C．由图乙可知，第一次额外功占总功的25%，即 可得 第二次额外功占总功的30%，可得 因此 即第一次总功比第二次多，C正确； A．有用功 计算得， 即第一次有用功更多，故A错误； D．总功率，两次提升时间相同，总功不同，因此总功率不相等，故D错误。 故选C。 6．小融想借助不同的机械将重为400 N的货物从地面提升至10 m处的高台。第一次使用定滑轮，所用拉力（如图甲）；第二次使用动滑轮，所用拉力为（如图乙），他两次拉绳的速度均为0.1m/s。则下列说法正确的是（　　） A．图甲中的机械效率更小 B．图甲中小融对地面的压强更小 C．图乙中动滑轮的重力为100N D．图乙中小融做功的功率为50W 【答案】B 【详解】A．图甲中定滑轮的机械效率 图乙中动滑轮的机械效率 所以图甲中的机械效率更大，故A错误； B．图甲中，小融对地面的压力，图乙中，小融对地面的压力，所以，又因为受力面积相同，根据，可知图甲中小融对地面的压强更小，故B正确； C．若不计绳重和摩擦，根据，可得动滑轮的重力，由图甲中拉力大于物体重力可知，有绳重和摩擦，所以动滑轮重力小于100N，故C错误； D．两次拉绳的速度均为0.1m/s，图乙中小融做功的功率，故D错误。 故选B。 7．如图所示的电动起重机动滑轮装置，绳子一端固定，一端为自由端。将质量为540kg的建筑材料匀速提升10m，用时20s。已知电动机提供自由端拉力恒为3000N，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．该动滑轮的机械效率为90% B．提升过程中，该装置的有用功为 C．绳子自由端拉力功率为1500W D．该装置的动滑轮自重800N 【答案】A 【详解】A．已知滑轮组的，绳子移动距离和物体上升高度的关系为 机械效率，故A正确； B．物体的重力 有用功 故B错误； C．绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力的功率 故C错误； D．额外功 额外功包括提升动滑轮做的功，克服绳重和摩擦做的功，原题未说明忽略绳重和摩擦，不能计算动滑轮重，故D错误。 故选A。 8．如图所示，在旗杆顶端固定一个定滑轮，旗手便可以通过下拉绳索完成升旗。某天，在奏响国歌的内，50kg的小谷用恒为的拉力将的国旗匀速升到了的杆顶。下列说法中正确的是（    ） A．小谷做功的功率为 B．该过程中的机械效率约为76% C．滑轮与绳之间的摩擦力为2.2N D．小谷在升旗过程中对地面的压力为509.2N 【答案】B 【详解】国旗重力 小谷做总功 小谷克服物重做有用功 机械效率 小谷做功的功率 额外功 额外阻力 额外功包含克服滑轮轴的摩擦、滑轮和绳间的摩擦、绳的重力做的功，因此克服滑轮与绳之间摩擦力做的功小于总额外功，则滑轮与绳之间的摩擦力小于2.2N。 人的重力 人受到绳索向上拉力F=9.2N，则地面对人的支持力 人对地面的压力与地面对人的支持力为相互作用力，其大小相等。则人对地面的压力为490.8N。 故选B。 9．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 【答案】B 【详解】第一次拉绳子时，工人对绳子的拉力： 工人重力，工人对地面压力为，因此拉力 货物重力，货物对地面压力为，因此动滑轮对货物的拉力为 该滑轮组动滑轮上有段绳子，不计绳重摩擦，得 解得动滑轮重力，甲、乙和丙完全相同，因此 A．第一次拉绳子时，甲、乙都是定滑轮，绳子各段拉力均为，两个滑轮自重相同，都受到自身重力+两段向下的绳子拉力，总向下力均为 因此对天花板的拉力大小相等，故A正确； B．第二次匀速拉货物，拉力 绳子自由端速度 工人拉力的功率，故B错误； C．第二次拉绳子时，工人对地面压力 受力面积 压强 ，故C正确； D．滑轮组机械效率 ，故D正确。 本题选择错误描述的，故选B。 10．如图所示，甲、乙两个滑轮组，动滑轮所受重力分别为G动1、G动2；被提升的两个物体重力分别为G1、G2；在相同时间内匀速提升相同高度，拉力分别为F1、F2；功率分别为P1、P2；机械效率分别为η1、η2。若此过程中η1＜η2，不计绳重和摩擦。则下列说法一定正确的是（　　） A．若G1＝G2，则F1＝F2 B．若G1＝G2，则P1＞P2 C．若G1＜G2，则F1＜F2 D．若G1＜G2，则G动1＜G动2 【答案】B 【详解】A．不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效， 由于η1＜η2，则 若G1＝G2，则2F2＜3F1，故无法判断F1、F2的大小关系，故A错误； B．若G1＝G2，滑轮组的机械效率， 因为η1＜η2，则G动1＞G动2，所以甲中克服动滑轮所在的额外功较大，若G1＝G2，甲、乙有用功相同，故W总1＞W总2，滑轮组的功率，做功时间相同，故P1＞P2，故B正确； C．不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效， 由于η1＜η2，则 若G1＜G2，无法推出F2＞F1，故C错误； D．不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效滑轮组的机械效率， 由于η1＜η2，所以 若G1＜G2，则G1+G动1＜G2+G动2 无法推出G动1＜G动2，故D错误。 故选B。 二、实验与探究题 11．在物理学中斜面是一个很重要的模型。初中物理的学习中与斜面有关的实验也多次使用。 (1)如图甲，利用斜面和小车测量平均速度，实验时应保持斜面的倾斜角较______，这是为了减小测量______时造成的误差。 (2)如图乙，让小车从斜面的同一高度自由下滑，这样操作的目的是控制小车到达不同水平面的______相同；实验中是通过观察小车在水平面通过的距离来反映______对物体运动的影响。 (3)如图丙，用F1的拉力直接将物体A匀速提升h，换用斜面把物体A匀速提升相同的高度，拉力为F2，物体沿斜面运动的距离为L，利用斜面工作过程中，对物体所做的有用功为______，克服物体受到的摩擦力做的额外功为______。 【答案】(1) 小 时间 (2) 速度 阻力 (3) 【详解】（1）实验时要选择倾斜角较小的斜面，小车在斜面上运行的速度慢，在坡上运行的时间长，方便计时，可以减小测量时间造成的误差。 （2）让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目的是使小车到达水平面时的速度相同。 阻力对物体运动的影响不易观察，实验中，是通过观察小车在水平面上运动的距离来判断小车在水平面上受到阻力的大小。 （3）利用斜面工作过程中，对物体所做的有用功与用的拉力直接匀速提升物体所做的功相同，即 利用斜面工作过程中做的总功为 所以克服物体受到的摩擦力做的额外功为 12．杠杆、滑轮作为生活的工具，让困难的事情简单化，利用杠杆、滑轮相关知识回答下列问题。 (1)在测量某物体密度的时候，小雅发现不用天平也能够测量物体的质量，于是设计了如图1所示的装置。测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是__________； (2)保持左侧重物及其位置不变，改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图2所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是____N（杠杆上每一小格长度为1cm）； (3)接着，小雅利用量筒测量该物体体积如图3所示，其体积为____cm3；该物质的密度为____kg/m3；通过查询，发现该物质可能为加工青铜（取10N/kg）； (4)如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同数量的同种钩码，绳子末端的力____，甲的机械效率____乙的机械效率（前两空均选填“大于”“小于”或“等于”）。 (5)若图乙中，用拉力大小为的力使钩码匀速提升的高度，钩码总重力为，该装置中克服绳重及摩擦所做的功为，则动滑轮重力______（用所给字母表示，空气阻力忽略不计）。 【答案】(1)便于测量力臂大小 (2)1.5 (3) 20 (4) 小于 小于 (5) 【详解】（1）重力的方向竖直向下，测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，由力臂的定义，支点到力的作用线的垂直距离即为力臂大小，故目的是便于测量力臂大小。 （2）由题意可知，只改变动力臂，多次测量，则阻力与阻力臂的乘积保持不变，根据杠杆平衡条件可知，利用图像中一组数据能得出动力与动力臂乘积为 由图1可知，，则杠杆左端所挂重物的重力 （3）图3中量筒的分度值为2mL，该物体体积 该物质的密度为 （4）如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同重物，到相同的高度，额外功可认为相同，甲中物体的重力小，做的有用功小，拉力也小，即小于； 根据 可知甲的机械效率小于乙的机械效率。 （5）图乙中，绳子的有效段数为3，用拉力大小为F的力使钩码匀速提升h的高度，绳子移动的距离为3h，总功为。钩码总重力为，克服钩码总重力做的有用功为；该装置中克服绳重及摩擦所做的功为W，则克服动滑轮的自重做的额外功 则动滑轮重力 13．小华用同样的滑轮安装了如图甲、乙滑轮组，来探究影响滑轮组机械效率的因素，测得的实验数据如表所示。 次序 物体的重力G/N 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 0.2 1 0.6 66.7% 2 3 0.2 1.4 0.6 71.4% 3 4 0.2 1.8 0.6 4 2 0.2 1.5 0.4 66.7% (1)第4次数据用图____（选填“甲”或“乙”）滑轮组测得； (2)第3次实验中的机械效率为_____； (3)比较1、2、3次实验数据可初步得到实验结论：_______。下列与该实验结论同理的是____（填字母）； A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量坐满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重力 (4)若想要探究滑轮组机械效率与重物被提升高度的关系，操作是____________。 【答案】(1)乙 (2)74.1% (3) 同一滑轮组，提升的物体重力越大，滑轮组机械效率越高 A (4)使用同一滑轮组，提升相同的重物，改变提升高度，多次测量比较机械效率 【详解】（1）根据滑轮组公式，可得第4次实验承担物重的绳子段数 题图甲滑轮组，乙滑轮组，因此第4次数据是乙滑轮组测得。 （2）代入第3次数据得机械效率 （3）1、2、3次实验使用同一滑轮组，提升物重越大，机械效率越高。 A．汽车自身消耗是额外功，满载时总有用功增大，机械效率提高，符合结论； B．是通过减轻自身重力减小额外功提高效率，原理不同。 故选A。 （4）探究该关系需要用到控制变量法，保持滑轮组、提升物重不变，只改变提升高度，多次实验比较。 14．实验小组用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表： 实验次数 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 90 66.7 2 小车 4 15 90 (1)沿斜面拉动物体时，为使测力计的示数稳定，应使物体做________运动，此时绳子对物体的拉力和斜面对物体的摩擦力________（选填“是”或“不是”）平衡力； (2)根据图中测力计的示数可算得，第2次实验的机械效率为________%（保留小数点后一位）；由实验可得初步结论：其他条件不变时，________越小，斜面的机械效率越大； (3)第1次实验中，木块所受摩擦力为________N（保留小数点后一位）。 【答案】(1) 匀速直线 不是 (2) 95.2 摩擦力 (3)0.3 【详解】（1）[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，应使物体做匀速直线运动。 [2]沿斜面向上匀速拉动物体时，在斜面方向上物体受到沿斜面向上的拉力，沿斜面向下的摩擦力，竖直向下的重力，在这三个力作用下物体处于平衡状态，所以物体所受到的拉力和斜面对物体的摩擦力不是一对平衡力。 （2）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计示数为0.7N；由表中数据可知，第2次实验中，斜面的机械效率为 [2]沿着斜面拉物体时，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功，由表中1、2两次的数据可知，斜面高度和长度相同，即斜面的倾角相同，物体重力相同，木块和小车对斜面的压力相同，但接触面粗糙程度不同，所以木块和小车受到的摩擦力不同，故斜面的机械效率不同。第1次木块在斜面上滑动，第2次小车在斜面上滚动，在压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦小得多，故第2次机械效率跟高。所以得出结论：其他条件不变时，摩擦力越小，斜面的机械效率越大。 （3）第1次实验中，总功为 有用功为 克服摩擦力所做的额外功为 木块所受摩擦力为 三、综合与应用题 15．如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上、受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为_______N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动；撤去水平向左的恒力，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为_______。 【答案】 20 75% 【详解】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，所以绳子自由端拉力 代入数据可得 解得G动=20N。 [2]当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体受到向右的拉力 物体受到水平向左的恒力，物体水平方向受到向左的摩擦力、向左的拉力和向右的拉力是平衡力，物体与桌面之间的滑动摩擦力 撤去水平向左的恒力F，仍使物体水平向右匀速运动时，使用滑轮组做的有用功等于克服物体受到摩擦力做的功，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组的机械效率16．用如图所示的动滑轮，在5s内将重为180N的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力F为100N，该动滑轮的机械效率是______%，拉力F的功率是______W。 【答案】 90 80 【详解】滑轮做的有用功为 承担物重的绳子段数为2，绳子自由端移动的距离为 拉力做的总功为 滑轮组的机械效率为 拉力F的功率是 17．小明记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 习题：“汉代画像砖”中记载了我国古代劳动人民利用滑轮提升重物的情景。如图所示，小明模仿古人利用滑轮提升重物，用竖直向上150N的拉力将240N的重物匀速提升了3m，不计绳重和摩擦，求这个滑轮的机械效率。 解：滑轮做的有用功 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 滑轮的机械效率 错误之处：______ 错因分析：______ 正确解答：______ (1)错误之处：______； (2)错因分析：______； (3)正确解答：______。 【答案】(1)绳子自由端移动的距离 (2)对动滑轮费距离的特点理解错误，拉力做功的距离与重物上升的高度混淆 (3) 滑轮做的有用功 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 滑轮的机械效率 【详解】略。 18．如图所示，用100N的拉力F通过动滑轮将重160N的货在10s内匀速提升1m，不计绳重及摩擦，求该过程中； (1)有用功W有； (2)拉力的功率P； (3)动滑轮的机械效率η。 【答案】(1)160J (2)20W (3)80% 【详解】（1）克服物体重力做的有用功为 （2）动滑轮绳子股数为2，拉力做的总功为 拉力的功率为 （3）动滑轮的机械效率为 19．阅读短文，回答问题。 福建舰（如图甲）是我国建造的首艘电磁弹射型航母，正常情况下可搭载超过 70 架舰载机（如图乙）。其装配的电磁弹射装置的核心是靠弹射轨道下的强磁场来驱动金属滑块高速移动，从而在2~3秒的时间内，通过牵引索把与之相连的舰载机弹射出去（如图丙）。 福建舰的电磁弹射装置所施加的牵引力恒为，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道，电磁弹射轨道上舰载机的速度与路程的关系如图丁所示。 为了使福建舰上的舰载机顺利起飞，技术人员提前在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度的关系，如图戊所示。（注：“风洞”就是一个巨大的“人造吹风管道”） (1)舰载机机翼的横截面设计是利用在气体中_______的原理，从而使机翼产生升力的； (2)航母甲板表面上的涂层非常粗糙，这样设计的原因是________； (3)当航母静止在水面上时，空载的舰载机起飞至少需要______m的电磁弹射轨道； (4)若航母以54km/h的速度航行，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程中舰载机从相对静止到起飞至少需要消耗______J的电能。 【答案】(1)流速越大的位置压强越小 (2)增大接触面粗糙程度，增大摩擦力 (3)125 (4) 【详解】（1）舰载机机翼横截面为上凸下平的形状，飞行时机翼上方空气流速更大、压强更小，下方流速更小、压强更大，产生向上的压力差，即升力，因此机翼的横截面设计原理为流速越大的位置压强越小。 （2）航母甲板涂层粗糙，是为了在压力一定时，通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦力，防止舰载机起飞、降落时打滑，因此设计的原因是增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。 （3）空载舰载机质量 重力 舰载机起飞需要升力至少等于自身重力，即 从图戊可得，时，需要的相对空气速度为 航母静止时，舰载机相对空气的速度等于自身速度，从图丁可得，舰载机速度为时，弹射路程为，因此电磁弹射轨道至少为。 （4）先换算航母航行速度 此时舰载机相对空气已有的速度，因此舰载机相对航母只需要加速到 即可满足起飞要求，从图丁可得，舰载机速度为时，弹射路程，牵引力做的有用功 已知机械效率，根据，可得消耗的电能 20．一名体重为500N，双脚与地面接触面积为的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。 (1)他站在地面上时对地面的压强多大？ (2)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F多大？ 【答案】(1) (2)400N 【详解】（1）学生站在水平地面上，对地面的压力等于其自身重力，对地面的压力 他站在地面上时对地面的压强为 （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，则绳端移动的距离 拉力做的有用功 拉力做的总功 拉力的大小 21．如图甲是某中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。DB是以O点为转轴的水平杠杆，杠杆可以绕O点在竖直平面内转动，OD的长度为2m。水平地面上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D端，配重E的质量mE为250kg。安装在杠杆DB上的行走装置由支架、动滑轮X、提升电动机、定滑轮K构成，行走装置的质量m为20kg。电动机Q可以通过定滑轮S和动滑轮X拉动行走装置沿BO水平滑动。固定在提升电动机下的定滑轮K和动滑轮M组成滑轮组Y，当行走装置处于杠杆DB上C点的位置时，提升电动机拉动绳子H端，通过滑轮组Y竖直提升水中的圆柱体A。圆柱体A完全在水中，以0.1m/s匀速上升的过程中，滑轮组Y的机械效率为η1，配重E对地面的压强为p1；物体A以原来的速度匀速竖直上升，全部露出水面后，最终停在空中某高度时，配重E对地面的压强为p2。滑轮组Y提升物体A的过程中，行走装置受到的水平拉力始终为零，杠杆DB在水平位置保持平衡。电动机H处绳子拉力的功率随时间变化的情况如图乙所示。已知圆柱体A的质量mA为60kg，底面积为30dm2，p1与p2之比为4∶1。物体A被打捞出水面后，停留在一定高度，电动机Q开始拉动行走装置。在行走装置以0.05m/s的速度水平匀速移动的过程中，电动机Q处拉力T的功率为5W，行走装置受到的水平拉力为F。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计，g取10N/kg。求： (1)动滑轮M所受的重力； (2)机械效率η1； (3)OC的长度； (4)拉力F。 【答案】(1)100N (2)75% (3)5m (4)100N 【详解】（1）对滑轮组，忽略摩擦，电动机H处绳子拉力的功率 因此，A完全在水中时 ① A完全出水后 ② 圆柱体A所受的重力为 则动滑轮M所受的重力 （2）由①式得 圆柱体A完全在水中时滑轮组机械效率 代入数据得 （3）行走装置的重力 当A在水中时，杠杆C端总向下压力 根据杠杆平衡条件 得D端拉力 配重E的重力 配重E对地面的压力 当A出水后，杠杆C端总向下压力 同理得D端拉力 配重E对地面的压力 压强，配重底面积不变，因此 代入得 解得 （4）行走装置由动滑轮X拉动，行走装置速度，拉力的速度 已知的功率，由得 行走装置受到的拉力 学科网（北京）股份有限公司 $ 机械效率 同步练习 好 题 冲 关 一、选择题 1．关于功、功率及机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械做功越多，功率越大 B．机械做功越快，功率越大 C．机械做有用功越快，机械效率越大 D．机械做有用功越多，机械效率越大 2．如图，工人利用动滑轮提升重物。下列说法正确的是（　　） A．使用动滑轮可以省距离 B．此过程中拉力做的功为有用功 C．被提升的重物越重，该装置的机械效率越高 D．重物被提升越高，该装置的机械效率越高 3．如图所示（示意图），是龙东地区某农户使用的滑轮组，用来提升粮食，已知动滑轮重10N，粮食重90N，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率是（　　） A．90% B．80% C．70% D．60% 4．某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物。工人师傅用50N的拉力竖直向上拉动绳子自由端，使重为80N的物体在5s内匀速上升了2m。不计绳重与摩擦，下列说法错误的是（　　） A．上升过程中，重物受到的拉力和重力是一对平衡力 B．使用此滑轮能改变力的大小 C．物体上升的速度为0.4m/s D．滑轮的机械效率为75％ 5．用图甲所示的动滑轮，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乙所示。不计绳重和摩擦，则（    ） A．第二次做的有用功比第一次多 B．第二次做的额外功比第一次多 C．第一次做的总功比第二次多 D．先后两次提升重物的总功率相等 6．小融想借助不同的机械将重为400 N的货物从地面提升至10 m处的高台。第一次使用定滑轮，所用拉力（如图甲）；第二次使用动滑轮，所用拉力为（如图乙），他两次拉绳的速度均为0.1m/s。则下列说法正确的是（　　） A．图甲中的机械效率更小 B．图甲中小融对地面的压强更小 C．图乙中动滑轮的重力为100N D．图乙中小融做功的功率为50W 7．如图所示的电动起重机动滑轮装置，绳子一端固定，一端为自由端。将质量为540kg的建筑材料匀速提升10m，用时20s。已知电动机提供自由端拉力恒为3000N，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．该动滑轮的机械效率为90% B．提升过程中，该装置的有用功为 C．绳子自由端拉力功率为1500W D．该装置的动滑轮自重800N 8．如图所示，在旗杆顶端固定一个定滑轮，旗手便可以通过下拉绳索完成升旗。某天，在奏响国歌的内，50kg的小谷用恒为的拉力将的国旗匀速升到了的杆顶。下列说法中正确的是（    ） A．小谷做功的功率为 B．该过程中的机械效率约为76% C．滑轮与绳之间的摩擦力为2.2N D．小谷在升旗过程中对地面的压力为509.2N 9．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 10．如图所示，甲、乙两个滑轮组，动滑轮所受重力分别为G动1、G动2；被提升的两个物体重力分别为G1、G2；在相同时间内匀速提升相同高度，拉力分别为F1、F2；功率分别为P1、P2；机械效率分别为η1、η2。若此过程中η1＜η2，不计绳重和摩擦。则下列说法一定正确的是（　　） A．若G1＝G2，则F1＝F2 B．若G1＝G2，则P1＞P2 C．若G1＜G2，则F1＜F2 D．若G1＜G2，则G动1＜G动2 二、实验与探究题 11．在物理学中斜面是一个很重要的模型。初中物理的学习中与斜面有关的实验也多次使用。 (1)如图甲，利用斜面和小车测量平均速度，实验时应保持斜面的倾斜角较______，这是为了减小测量______时造成的误差。 (2)如图乙，让小车从斜面的同一高度自由下滑，这样操作的目的是控制小车到达不同水平面的______相同；实验中是通过观察小车在水平面通过的距离来反映______对物体运动的影响。 (3)如图丙，用F1的拉力直接将物体A匀速提升h，换用斜面把物体A匀速提升相同的高度，拉力为F2，物体沿斜面运动的距离为L，利用斜面工作过程中，对物体所做的有用功为______，克服物体受到的摩擦力做的额外功为______。 12．杠杆、滑轮作为生活的工具，让困难的事情简单化，利用杠杆、滑轮相关知识回答下列问题。 (1)在测量某物体密度的时候，小雅发现不用天平也能够测量物体的质量，于是设计了如图1所示的装置。测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是__________； (2)保持左侧重物及其位置不变，改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图2所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是____N（杠杆上每一小格长度为1cm）； (3)接着，小雅利用量筒测量该物体体积如图3所示，其体积为____cm3；该物质的密度为____kg/m3；通过查询，发现该物质可能为加工青铜（取10N/kg）； (4)如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同数量的同种钩码，绳子末端的力____，甲的机械效率____乙的机械效率（前两空均选填“大于”“小于”或“等于”）。 (5)若图乙中，用拉力大小为的力使钩码匀速提升的高度，钩码总重力为，该装置中克服绳重及摩擦所做的功为，则动滑轮重力______（用所给字母表示，空气阻力忽略不计）。 13．小华用同样的滑轮安装了如图甲、乙滑轮组，来探究影响滑轮组机械效率的因素，测得的实验数据如表所示。 次序 物体的重力G/N 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 0.2 1 0.6 66.7% 2 3 0.2 1.4 0.6 71.4% 3 4 0.2 1.8 0.6 4 2 0.2 1.5 0.4 66.7% (1)第4次数据用图____（选填“甲”或“乙”）滑轮组测得； (2)第3次实验中的机械效率为_____； (3)比较1、2、3次实验数据可初步得到实验结论：_______。下列与该实验结论同理的是____（填字母）； A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量坐满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重力 (4)若想要探究滑轮组机械效率与重物被提升高度的关系，操作是____________。 14．实验小组用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表： 实验次数 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 90 66.7 2 小车 4 15 90 (1)沿斜面拉动物体时，为使测力计的示数稳定，应使物体做________运动，此时绳子对物体的拉力和斜面对物体的摩擦力________（选填“是”或“不是”）平衡力； (2)根据图中测力计的示数可算得，第2次实验的机械效率为________%（保留小数点后一位）；由实验可得初步结论：其他条件不变时，________越小，斜面的机械效率越大； (3)第1次实验中，木块所受摩擦力为________N（保留小数点后一位）。 三、综合与应用题 15．如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上、受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为_______N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动；撤去水平向左的恒力，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为_______。 16．用如图所示的动滑轮，在5s内将重为180N的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力F为100N，该动滑轮的机械效率是______%，拉力F的功率是______W。 17．小明记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 习题：“汉代画像砖”中记载了我国古代劳动人民利用滑轮提升重物的情景。如图所示，小明模仿古人利用滑轮提升重物，用竖直向上150N的拉力将240N的重物匀速提升了3m，不计绳重和摩擦，求这个滑轮的机械效率。 解：滑轮做的有用功 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 滑轮的机械效率 错误之处：______ 错因分析：______ 正确解答：______ (1)错误之处：______； (2)错因分析：______； (3)正确解答：______。 18．如图所示，用100N的拉力F通过动滑轮将重160N的货在10s内匀速提升1m，不计绳重及摩擦，求该过程中； (1)有用功W有； (2)拉力的功率P； (3)动滑轮的机械效率η。 19．阅读短文，回答问题。 福建舰（如图甲）是我国建造的首艘电磁弹射型航母，正常情况下可搭载超过 70 架舰载机（如图乙）。其装配的电磁弹射装置的核心是靠弹射轨道下的强磁场来驱动金属滑块高速移动，从而在2~3秒的时间内，通过牵引索把与之相连的舰载机弹射出去（如图丙）。 福建舰的电磁弹射装置所施加的牵引力恒为，空载的舰载机质量为10t，舰载机起飞需要达到一定的速度（相对于空气），因此需要建造较长的起飞跑道，电磁弹射轨道上舰载机的速度与路程的关系如图丁所示。 为了使福建舰上的舰载机顺利起飞，技术人员提前在风洞中模拟了舰载机的升力F与速度的关系，如图戊所示。（注：“风洞”就是一个巨大的“人造吹风管道”） (1)舰载机机翼的横截面设计是利用在气体中_______的原理，从而使机翼产生升力的； (2)航母甲板表面上的涂层非常粗糙，这样设计的原因是________； (3)当航母静止在水面上时，空载的舰载机起飞至少需要______m的电磁弹射轨道； (4)若航母以54km/h的速度航行，电磁弹射装置的机械效率为50%，则该过程中舰载机从相对静止到起飞至少需要消耗______J的电能。 20．一名体重为500N，双脚与地面接触面积为的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。 (1)他站在地面上时对地面的压强多大？ (2)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F多大？ 21．如图甲是某中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。DB是以O点为转轴的水平杠杆，杠杆可以绕O点在竖直平面内转动，OD的长度为2m。水平地面上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D端，配重E的质量mE为250kg。安装在杠杆DB上的行走装置由支架、动滑轮X、提升电动机、定滑轮K构成，行走装置的质量m为20kg。电动机Q可以通过定滑轮S和动滑轮X拉动行走装置沿BO水平滑动。固定在提升电动机下的定滑轮K和动滑轮M组成滑轮组Y，当行走装置处于杠杆DB上C点的位置时，提升电动机拉动绳子H端，通过滑轮组Y竖直提升水中的圆柱体A。圆柱体A完全在水中，以0.1m/s匀速上升的过程中，滑轮组Y的机械效率为η1，配重E对地面的压强为p1；物体A以原来的速度匀速竖直上升，全部露出水面后，最终停在空中某高度时，配重E对地面的压强为p2。滑轮组Y提升物体A的过程中，行走装置受到的水平拉力始终为零，杠杆DB在水平位置保持平衡。电动机H处绳子拉力的功率随时间变化的情况如图乙所示。已知圆柱体A的质量mA为60kg，底面积为30dm2，p1与p2之比为4∶1。物体A被打捞出水面后，停留在一定高度，电动机Q开始拉动行走装置。在行走装置以0.05m/s的速度水平匀速移动的过程中，电动机Q处拉力T的功率为5W，行走装置受到的水平拉力为F。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计，g取10N/kg。求： (1)动滑轮M所受的重力； (2)机械效率η1； (3)OC的长度； (4)拉力F。 学科网（北京）股份有限公司 $