暑假预习作业04 机械效率（预习培优）八年级物理新教材苏科版

**基本信息** 以机械效率概念为核心，通过分层题型（比较、计算、综合、实验）构建从基础到应用的知识逻辑链，强化科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |机械效率大小的比较|3小题（易错★）|基于η=W有用/W总分析影响因素|从概念公式到影响因素的推理应用| |滑轮/滑轮组机械效率计算|6小题|基础公式应用与多状态分析|概念→单滑轮→滑轮组的模型建构| |斜面机械效率计算|3小题（难★）|结合斜面省力特点的效率计算|机械效率公式在斜面模型中的迁移| |机械效率、压强和浮力综合计算|3小题（难★★★）|跨模块知识综合应用|效率计算与力学综合问题的科学论证| |测量机械效率|3小题（难★★）|实验操作与数据处理分析|从理论到实验探究的科学探究过程|

( 完成时间： 月 日 今日打卡 ： ☐ 已完成 用时： min 自评 勋章 ： ) 暑假预习作业04 机械效率 ( 目 录 01 新知初探 02 基础检测 03 小试牛刀 一． 机械效率大小的比较 （共 3 小题） （易错★） 二． 滑轮、滑轮组机械效率的计算 （共 6 小题） 三． 斜面机械效率的计算 （共 3 小题） （难★） 四． 机械效率、压强和浮力综合计算 （共 3 小题） （难★★★） 五． 测量机械效率 （共 3 小题） （ 难 ★★） ) 一、机械效率 1.有用功：动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。 2.额外功：用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功，用W额外表示。 3.手拉绳做的功叫作总功，用W总表示。总功等于有用功与额外功之和，即W总=W有用+W额外。 4.物理学中，将有用功跟总功的比叫做机械效率，用η表示。 5.公式： 6.使用机械时，由于额外功的存在，总有W有用<W总，因此η<100%。 二、斜面及其应用 在地面和高台间架一块长木板，沿斜面将重物拉到高台上，如图所示。这里的斜面就是一种省力的简单机械。使用斜面可以省力，但要费距离。由于物体在斜面上运动时会受到摩擦力，要做额外功，因而斜面的机械效率小于100%。 1．使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是__________总功，所以机械效率总是__________。 【答案】 小于 小于 【详解】略 2．某机械的效率为70%，表示有用功占总功的___________；使用任何机械都不可避免地要做___________功。 【答案】 70% 额外 【详解】[1]机械效率的物理意义是有用功与总功的比值，以百分比形式呈现，因此该机械的效率70%代表有用功占总功的70%。 [2]因为机械自身存在重力、运转过程中存在摩擦等因素，使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，这类功是为完成有用功而额外消耗的功。 3．如图所示的是某种塔式起重机，用该起重机搬运建筑材料时，起重机做的有用功是_____________，做的额外功是_____________。（均填序号） ①提起建筑材料做的功　②将挂钩、钢绳、动滑轮等提起做的功　③克服机械之间的摩擦做的功 【答案】 ① ②③ 【详解】[1][2]有用功：为了达到目的必须做的功，是对人们有用的功。额外功：并非我们需要但又不得不做的功。①提起建筑材料做的功是有用功；②将挂钩、钢绳、动滑轮等提起做的功和③克服机械之间的摩擦做的功是额外功。 4．利用图中实验装置测量滑轮组的机械效率，实验时要竖直向上________拉动弹簧测力计；若增大物体的质量，该滑轮组的机械效率将________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 匀速 增大 【详解】[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才能反映拉力的大小，且弹簧测力计示数稳定，便于读数。 [2]使用滑轮组时，相同条件下，做的额外功不变，增大物体的质量，提起的物体越重，有用功越大，有用功与总功的比值越大，机械效率将增大。 5．关于功、功率和机械效率，下列说法不正确的是（　　） A．机械效率总是小于1 B．做功慢的机械，功率一定小 C．功率大的机器做功一定多 D．使用任何机械都不能省功 【答案】C 【详解】A．由于存在摩擦，机械效率总是小于1，故A正确，不符合题意； B．功率表示物体做功的快慢，功率小的物体做功慢，则做功慢的机械，功率一定小，故B正确，不符合题意； C．由可知，做功大小是由功率和做功时间两个因素决定的，功率大的机器如果做功时间很短，则做功也小。故C错误，符合题意； D．使用任何机械都要克服摩擦力或者机械的重力做功，都不能省功，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．甲、乙两台电动起重机工作时的机械效率分别为70%和60%，这说明（　　） A．甲起重机更省力 B．甲起重机做功更多 C．乙起重机做功更慢 D．乙起重机工作时，有用功占总功比例小 【答案】D 【详解】机械效率是有用功与总功的比值，机械效率越高，说明有用功占总功比例更大，机械效率与机械是否省力、机械做功多少、机械做功快慢无关，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 7．为了提升重物，在生活中常常用到动滑轮，不计绳重和摩擦，下列方法可提高其机械效率的是（　　） A．增大提升重物时的速度 B．将重物提升得更高 C．使用更大的拉力 D．使用更轻的动滑轮 【答案】D 【详解】由可知，滑轮组机械效率的高低与提升重物时的速度、物体上升的高度、拉力大小无关；使用更轻的动滑轮或增大物重，均可提高机械效率，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 8．如图所示是利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。下列说法正确的是（　　） A．井架上的滑轮是动滑轮 B．提等量的水，水桶越轻机械效率越高 C．利用这个装置能够省功 D．提水过程中人对水桶做的功是有用功 【答案】B 【详解】A．由图可知，在提升水桶的过程中，滑轮的轴固定不动，属于定滑轮，故A错误； B．提等量的水，所做的有用功相同，水桶越轻，所做的额外功越少，有用功在总功的比值越大，机械效率越高，故B正确； C．使用任何机械都不能省功，故C错误； D．提水时，提桶所做的功不是人们的目的所在，但又不得不做，属于额外功，故D错误。 故选B。 9．如图，建筑工人分别用甲、乙两装置把同一桶沙提升相同高度（两装置中滑轮重相同且小于沙和桶的总重），工人对绳子的拉力分别为和。若不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（    ） A．使用甲装置可以省力 B．使用乙装置可以省功 C．人对绳子的拉力小于 D．乙装置的机械效率比甲低 【答案】D 【分析】甲装置：滑轮的轴是固定不动的，这是一个定滑轮。 乙装置：滑轮的轴会随着重物一起移动，这是一个动滑轮。 【详解】A．定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力等于物体的重力。因此，使用甲装置不能省力，故A错误； B．根据功的原理，使用任何机械都不能省功。使用机械可以省力，但需要多移动距离，总功不会减少。因此，使用乙装置不能省功，故B错误； C．不计绳重和摩擦，对于甲装置（定滑轮），拉力，对于乙装置（动滑轮），有两段绳子承担总重（沙和桶的重力以及动滑轮自身的重力）。所以拉力，滑轮重小于沙和桶的总重，即，所以 因此，人对绳子的拉力F1大于F2，故C错误； D．两装置都是将同一桶沙提升相同高度，所以做的有用功是相同的。对于甲装置（定滑轮），滑轮本身没有被提升，且不计绳重和摩擦，所以额外功为0；对于乙装置（动滑轮），在提升沙桶的同时，动滑轮也被提升了相同的高度，需要克服动滑轮的重力做功，所以额外功不为0。根据 所以甲装置机械效率等于1，乙装置机械效率小于1，乙装置的机械效率比甲低。故D正确。 故选D。 10．用如图所示的滑轮组将重为500N的物体，匀速提升1m，用时10s，已知拉力F的大小为200N。求： (1)滑轮组提升重物时所做的有用功； (2)拉力做功的功率； (3)滑轮组的机械效率。（保留一位小数） 【答案】(1)500J (2)60W (3)83.3% 【详解】（1）有用功是克服物体重力做的功，计算公式为 ，代入数据计算得 （2）由图可知，承担物重的绳子段数，绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 功率计算公式为，代入数据计算得 （3）滑轮组机械效率的计算公式为，代入数据计算得 一．机械效率大小的比较（共3小题）（易错★） 1．小李用相同的滑轮设计了甲、乙两种装置将两个相同货物在相同时间内匀速提升相同的高度，且物体重力大于滑轮重力，如图所示。两次的拉力分别为和，忽略绳重和摩擦，小李两次的拉力______，两次做的有用功______，两装置的机械效率______。 【答案】 【详解】设货物重力为，动滑轮重力为，提升货物高度为，忽略绳重和摩擦： 甲中用的均是定滑轮，可得 乙是普通滑轮组，2段绳子承担物重，可得 因为物重大于滑轮重，因此 有用功是提升货物做的功，，两次货物重力、提升高度都相同，因此 忽略绳重摩擦，乙多了克服动滑轮重力做的额外功，因此 总功，相同，，由可得， 2．甲、乙两人分别用如图所示的滑轮，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，下列说法正确的是（    ） A．甲省力，机械效率较高 B．甲省功，机械效率较低 C．乙不省力，机械效率较高 D．乙省功，机械效率较低 【答案】C 【详解】由图可知，甲使用的是动滑轮，使用时可以省力，但要费距离；乙使用的是定滑轮，使用时可以改变力的方向，但不能省力。货物质量相等、提升高度相同，所以甲、乙做的有用功相等；不计绳重及摩擦，甲做的总功需要克服货物和动滑轮重力做功，乙做的总功只需要克服货物重力做功，额外功为0，根据可知，乙装置的机械效率更高；根据功的原理，使用任何机械都不能省功。故ABD错误，C正确。 故选C。 3．如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将物体M、N匀速提升，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示.下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．甲、乙两滑轮组中，绳子自由端移动的距离关系为 B．甲、乙两滑轮组的机械效率关系为 C．物体M、N的重力大小关系为 D．提升物体时两拉力的功率大小关系为 【答案】C 【详解】A．由图可知，甲滑轮组中，动滑轮上绳子股数，绳子自由端移动的距离 乙滑轮组中，动滑轮上绳子股数，绳子自由端移动的距离 则，故A错误； B．由图可知，甲滑轮组中，拉力做的有用功 乙滑轮组中，拉力做的有用功 则甲滑轮组的机械效率 乙滑轮组的机械效率 则，故B错误； C．甲、乙滑轮组中，拉力做的有用功 提升高度相同，由可知，，故C正确； D．由图可知，甲、乙滑轮组中，拉力做的总功，提升的时间相同，由可知，两拉力的功率，故D错误。 故选C。 二．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共6小题） 4．质量为50kg的工人用如图所示的滑轮组运送货物上楼，每个滑轮重力相同，若工人在1min内将重为600N的货物匀速提升6m，作用在绳上的拉力F为400N。不计摩擦与绳重，下列说法中正确的是（　　） A．拉力F的功率为40W B．动滑轮受到的重力是400N C．滑轮组对天花板的拉力大小为1200N D．该滑轮组提升货物的机械效率为75% 【答案】D 【详解】A．绳子自由端移动距离 拉力做的总功 时间， 拉力功率 故A错误； B．货物匀速上升，不计摩擦和绳重，拉力满足 ，因此动滑轮重力 故B错误； C．定滑轮重力。 对定滑轮受力分析，向下的总力为：定滑轮自重 + 两段向下拉定滑轮的绳子拉力（每段拉力都等于），即 因此滑轮组对天花板的拉力等于，故C错误； D．有用功 机械效率 故D正确。 故选 D。 5．用图所示的滑轮组拉着重100 N的物体A在水平地面以0.5 m/s的速度做匀速直线运动，已知绳端拉力F=20 N，物体A受到地面的摩擦力为30 N。忽略绳重和动滑轮重的影响，下列说法中正确的是（     ） A．额外功主要是克服地面对物体A的摩擦力所做的功 B．拉力做功的功率为30 W C．滑轮组的机械效率为75% D．增大物体A的重力，该滑轮组的机械效率一定会降低 【答案】C 【详解】。由图可知，动滑轮上绳子段数n=2。 物体A的速度，因此绳子自由端速度 A．水平滑轮组中，克服地面对物体A的摩擦力做的功是有用功，故A错误； B．拉力F=20N，绳端速度，拉力功率 故B错误； C．绳子自由端移动的距离，有用功，其中摩擦力。 总功​ 机械效率 故C正确； D．增大物体A的重力，物体对地面的压力增大，摩擦力f也会增大，有用功会增加，而额外功（滑轮摩擦）不变，因此机械效率会升高，不是降低，故D错误。 故选C。 6．用图甲中的滑轮组竖直提升物体，机械效率与物重关系如图乙。不计绳重和摩擦，动滑轮重为________N；用此滑轮组将重为的物体竖直提升，拉力做功________J。 【答案】 10 80 【详解】[1]本题中，有用功是克服物体重力所做的功，额外功是克服动滑轮重力所做的功，由于总功等于有用功与额外功的和，依据 由图像可知，当时，，代入上式可得 [2]由甲图可知，动滑轮上两段绳，所以拉力为 绳子自由端移动的距离为 所以拉力做功为 7．小明家在3楼，家里要装修房子，需要把一些装修材料从楼下运送到楼上。装修的工人师傅把两个相同质量的滑轮组成如图所示的滑轮组，悬挂在阳台的水平支架上。运送货物时，工人师傅甲站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，工人师傅乙站在阳台上等待货物到达后取下货物。已知每个滑轮的质量是8kg，支架在定滑轮处能够支撑的最大拉力1000N。现在工人师傅甲把重为420N的装修材料A以0.2m/s的速度匀速运送到楼上，不计滑轮组的绳重和摩擦，求：（g取） (1)绳子自由端拉力的功率P； (2)滑轮组的机械效率； (3)根据支架能够支撑的最大拉力，分析说明利用这个滑轮组能否提升重为1000N的装修材料B上楼？ 【答案】(1) (2)84% (3)不能 【详解】（1）每个滑轮的重力 则 由图可知滑轮组绳子段数，不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力 绳子自由端移动的速度 绳子自由端拉力的功率 （2）因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 （3）因为不计绳重和摩擦，所以提升重为1000N的装修材料B时绳子自由端的拉力 此时支架受到的拉力 因此不能利用这个滑轮组提升重为1000N的装修材料B上楼。 8．质量为50kg的工人站在地上用如图所示的滑轮组匀速提升400N的重物，所用的拉力F为250N，5s内绳子自由端被拉下2m，在此过程中，（不计摩擦和绳重），绳所能承受力足够大，g取10N/kg。求： (1)拉力F的功率。 (2)动滑轮的重。 (3)此工人使用此滑轮组的最大机械效率。 【答案】(1)100W (2)100N (3)90％ 【详解】（1）拉力做的总功 拉力的功率 （2）由图可知，承担物重的绳子段数，不计摩擦和绳重，，变形得动滑轮重力 （3）工人站在地面向下拉绳子，能施加的最大拉力等于自身重力。工人的重力 即最大拉力 最大提升物重 不计摩擦和绳重，滑轮组机械效率 代入数据得最大机械效率 9．如图1所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为1300N的卷扬机放置在水平地面上，卷扬机和地面的接触面积为。两次分别匀速提升物体A、B时，卷扬机的输出功率P随物体上升速度v的变化关系图线分别为图2中的a、b。已知物体A的质量为80 kg，绳子能够承受的最大拉力为1200N，动滑轮和定滑轮质量相同。（不计滑轮组的绳重和轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg）求： (1)卷扬机未连接滑轮组时对水平地面的压强。 (2)提升物体B时滑轮组的机械效率。 (3)若水平支架能承受的滑轮组对它的最大拉力为3500N，用此滑轮组提升物体时能达到的最大机械效率（结果保留一位小数）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）卷扬机未连接滑轮组时，对水平地面的压力等于自身重力，即 卷扬机对水平地面的压强为 （2）由图1可知，承担物重的绳子股数；由图2可知，当物体上升速度时，提升A、B的功率分别为 ，；绳子自由端移动速度 提升A、B的拉力分别为， 物体A的重力 不计绳重和摩擦，由滑轮组拉力公式 ，变形得动滑轮重力 物体B的重力 由机械效率公式 得提升B的机械效率 （3）由题意，动滑轮和定滑轮质量相等，因此，水平支架受到的拉力为 ，当水平支架承受最大拉力为3500N时，绳子自由端最大拉力 （绳子能承受的最大拉力），因此绳子自由端最大拉力为。 提升的最大物重 滑轮组的最大机械效率 三．斜面机械效率的计算（共3小题）（难★） 10．如图所示，重150N的物体在平行于斜面的拉力F作用下，以0.3m/s的速度从斜面的底端匀速运动到斜面的顶端，用时20s。已知，斜面的高度为3m。求： (1)斜面的长度； (2)拉力F做功的功率； (3)利用斜面匀速拉动重物的过程中，该装置的机械效率。 【答案】(1)6m (2)30W (3)75% 【详解】（1）斜面的长度 （2）拉力F做功的功率 （3）有用功 总功 该装置的机械效率 11．机械对于人类社会的重大意义在于提高生产效率，如图所示一卡车车厢底板距地面1.5m高，用一块4m长的木板AB搭在车厢底板上，构成斜面。用沿斜面方向的推力F把一个重为600N的木箱由B处匀速推到A处（如图虚线所示），若斜面的机械效率为60%，则木箱与木板之间的摩擦力为______N。 【答案】150 【详解】推木箱时，克服木箱重力做的有用功为 总功为 额外功即克服木箱与斜面间摩擦力做的功为 则摩擦力为 12．（多选）如图所示，斜面长1m，高0.2m，将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，下列说法正确的是（　　） A．机械效率为80% B．有用功为2.5J C．重物上升过程中克服摩擦做了0.5J的额外功 D．为了提高该斜面的机械效率，应以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端竖直向下拉绳端 【答案】AC 【详解】AB．将物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端所做总功 所做有用功 机械效率，故A正确，B错误； C．重物上升过程中克服摩擦做的额外功，故C正确； D．斜面的机械效率仅与斜面的倾斜程度和接触面粗糙程度有关，与拉动物体的速度无关，故D错误。 故选AC。 四．机械效率、压强和浮力综合计算（共3小题）（难★★★） 13．如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为200N，均匀实心金属块的密度为，金属块的质量为120kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（，g取10N/kg）求： (1)在金属块还未露出水面，上表面距离水面10m时，上表面受到的水的压强； (2)在金属块未露出水面时，金属块所受到的浮力； (3)在金属块未露出水面时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力和该滑轮组的机械效率。 【答案】(1) (2)150N (3)1050N，84% 【详解】（1）金属块上表面受到水的压强为 （2）由密度公式 可得金属块的体积 当金属块未露出水面时 金属块受到的浮力 （3）金属块重力为 设绳对物体的拉力为F拉 ，当金属块未露出水面时，一直在水中匀速上升，金属块受力平衡，则 该滑轮组的机械效率为 14．施工队利用图甲海上打捞装置打捞物体，使用电动机和滑轮组将物体从海底竖直匀速吊起。见图乙，物体上表面到水面的距离为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)求物体从A点到B点吊起过程中的速度； (2)求物体的密度； (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。 【答案】(1)1m/s (2) (3)80% 【详解】（1）由图乙可知，物体从A点到B点上升的距离，由图丙可知，物体完全浸没在水中从A到B所用时间，物体匀速上升，则物体从A点到B点吊起过程中的速度为 （2）由图丙可知，物体完全离开水面后，拉力与重力平衡，因此物体重力 物体质量 物体浸没在水中时，绳子对物体的拉力 ，物体匀速运动受力平衡，浮力为 物体浸没在水中，排开水的体积等于物体自身体积，即，则物体体积 物体密度为 （3）由图甲可知，滑轮组承担拉力的绳子段数 ，物体从A到B过程中，滑轮组对物体的拉力 绳子自由端动力 机械效率公式推导 代入数值可得滑轮组的机械效率为 15．质量为75 kg的建筑工人，想利用如图甲所示的装置将水池底的长方体石料拉出水面。石料的质量为200 kg，体积为0.08 m3，动滑轮的质量为6 kg，石料上表面到水面的距离为1 m，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力。 (1)石料此时受到的浮力； (2)此时到石料上表面恰好接触水面，匀速运动了2s时间，求拉力的功率和机械效率； (3)建筑工人能把石料完全拉出水面吗？给出证明。 【答案】(1)800N (2)630W ；95.24% (3)不能，完全拉出水面，需要拉力1030N，人最多提供750N拉力。也可以人提供750N拉力，最终仍有560N浮力 【详解】（1）石料完全浸没在水中，排开水的体积 根据阿基米德原理， （2）由图可得滑轮组承担总重的绳子段数 石料上升速度 绳子自由端速度 石料重力 动滑轮重力 不计绳重摩擦，此时绳端拉力 拉力功率 机械效率 （3）工人站在地面，能提供的最大拉力等于自身重力，即 石料完全拉出水面后，需要的拉力 因为 所以工人不能把石料完全拉出水面。 五．测量机械效率（共3小题）（难★★） 16．如图所示，“探究”小组在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如下表。 次数 钩码重/N 钩码上升的高度/m 弹簧测力计示数 绳端移动的距离/m 机械效率 1 2 0.1 0.8 0.3 83.3% 2 4 0.1 1.5 0.3 ① 3 6 0.1 ② 0.3 90.9% 4 6 0.2 0.6 90.9% (1)实验时应沿________方向匀速拉动弹簧测力计，为了能准确测量绳子自由端的拉力，应该在弹簧测力计________（填“缓慢匀速提升”或“静止”）时读数。 (2)表格中编号①处的数据为________（计算结果保留到0.1%），编号②处的数据为________（如丙图所示）。 (3)第二次实验中，若3 s内钩码上升的高度为0.1 m，则拉力的功率为________。 (4)分析前3次实验数据发现：采用________的方法可以提高滑轮组的机械效率。 (5)分析第3、4次实验数据，发现滑轮组的机械效率与________无关。 (6)为提高滑轮组机械效率，可采取的措施有________（多选）。 A．减轻动滑轮重 B．增加所提物体重 C．机械加润滑油 D．增加绳端移动的距离 【答案】(1) 竖直 缓慢匀速提升 (2) 88.9% 2.2 (3)0.15 (4)增加所提物体重力 (5)提升的高度/绳端移动的距离 (6)ABC 【详解】（1）[1]实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。 [2]为了能准确测量绳子自由端的拉力，应该在弹簧测力计 缓慢匀速提升 时读数（因为在静止时，摩擦力会影响读数，不真实反映匀速拉动的力）。 （2）[1] [2] 由图可知，测力计分度值为0.2N，指针指向0.2N，故示数为2.2N。 （3）第二次实验中，因为钩码上升高度，而绳子段数n=3，所以绳端移动距离为 那么拉力做的总功为 因此拉力的功率为 （4）前3次实验中，钩码重力逐渐增大，有用功占总功的比例提高，机械效率也随之提高。所以采用增加所提物体重力的方法可以提高滑轮组的机械效率。 （5）第3、4次实验中，钩码重力相同，提升高度不同，但机械效率均为90.9%。说明滑轮组的机械效率与提升的高度（或绳端移动的距离）无关。 （6）A.减少动滑轮自重带来的额外功可以提高机械效率，故A符合题意； B.增加所提物体重，会增大有用功占比，提高机械效率，故B符合题意； C.机械加润滑油，会减小摩擦，减少额外功，提高机械效率，故C符合题意； D.增加绳端移动的距离，不影响有用功和总功的比例，机械效率不变，故D符合题意。 故选ABC。 17．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示）， 实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中①处应填写的内容为________，②处数据应为________（结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与________有关； (3)同组的小华发现边拉动弹簧测力计边读数时，弹簧测力计示数不稳定，她认为应在弹簧测力计静止时读数，小明认为她的想法________（选填“合理”或“不合理”），理由是________； (4)另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力________。 A．大于8N B．等于8N C．小于8N 【答案】(1) 拉力/N（或弹簧测力计示数F/N） 88.9 (2)被提升物体的重力（物重） (3) 不合理 没有考虑到摩擦力的影响 (4)A 【详解】（1）[1]测量滑轮组机械效率时，需要测量的物理量有：钩码重、钩码上升距离、拉力、弹簧测力计上升距离，因此①处应为拉力（弹簧测力计示数），单位为N。 [2]第2次实验，有用功 总功 机械效率 因此②处为88.9。 （2）实验数据显示：同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高，因此同一滑轮组的机械效率与被提升物体的重力（物重）有关。 （3）[1][2]该想法不合理，因为实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，绳子与滑轮间存在动摩擦力；静止时弹簧测力计不会克服摩擦力做功，测得的拉力偏小（没有机械之间的摩擦力），会影响滑轮组的机械效率，因此不能静止读数。 （4）若不计绳重和摩擦，机械效率 代入A点数据，解得：； 但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据 在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物体的重力会大于8N，故选A。 18．某小组在“探究斜面的机械效率的因素”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置。 (1)为探究以上猜想，设计了如下步骤。 把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；用弹簧测力计沿___________方向拉动木块做___________运动，进行相关测量，计算出斜面的机械效率，进行多次实验数据见下面表格。 (2)表格中第三次实验的机械效率为___________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究___________（选填“小明”或“小聪”）的猜想。 实验 序号 斜面的 倾斜程度 物块的重力 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长 s/m 机械效率 1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1% 3 最陡 10 0.6 8.5 1 (3)进一步探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系，分析表格数据可得出的实验结论是：___________； (4)经过探究得出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关后，同学们认为该实验中沿斜面的拉力会大于物块受到的摩擦力，请结合斜面的机械效率小于1来说明理由？___________ 【答案】(1) 平行斜面 匀速直线 (2) 70.6% 小聪 (3)斜面的粗糙程度一定，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高 (4)斜面上额外功；总功，因为斜面机械效率小于1，所以有用功小于总功，额外功也小于总功，s相同，所以， 【详解】（1）实验中为了使拉力大小等于弹簧测力计示数，保证受力平衡，需要沿平行斜面方向拉动木块做匀速直线运动。 （2）第三次实验的有用功 总功 机械效率 表格中实验只改变了斜面的倾斜程度，保持粗糙程度不变，因此是探究小聪“斜面机械效率跟倾斜程度有关”的猜想。 （3）根据表格数据，控制粗糙程度不变时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。 （4）略 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ ( 完成时间： 月 日 今日打卡 ： ☐ 已完成 用时： min 自评 勋章 ： ) 暑假预习作业04 机械效率 ( 目 录 01 新知初探 02 基础检测 03 小试牛刀 一． 机械效率大小的比较 （共 3 小题） （易错★） 二． 滑轮、滑轮组机械效率的计算 （共 6 小题） 三． 斜面机械效率的计算 （共 3 小题） （难★） 四． 机械效率、压强和浮力综合计算 （共 3 小题） （难★★★） 五． 测量机械效率 （共 3 小题） （ 难 ★★） ) 一、机械效率 1.有用功：动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。 2.额外功：用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功，用W额外表示。 3.手拉绳做的功叫作总功，用W总表示。总功等于有用功与额外功之和，即W总=W有用+W额外。 4.物理学中，将有用功跟总功的比叫做机械效率，用η表示。 5.公式： 6.使用机械时，由于额外功的存在，总有W有用<W总，因此η<100%。 二、斜面及其应用 在地面和高台间架一块长木板，沿斜面将重物拉到高台上，如图所示。这里的斜面就是一种省力的简单机械。使用斜面可以省力，但要费距离。由于物体在斜面上运动时会受到摩擦力，要做额外功，因而斜面的机械效率小于100%。 1．使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是__________总功，所以机械效率总是_______。 2．某机械的效率为70%，表示有用功占总功的___________；使用任何机械都不可避免地要做_________功。 3．如图所示的是某种塔式起重机，用该起重机搬运建筑材料时，起重机做的有用功是_____________，做的额外功是_____________。（均填序号） ①提起建筑材料做的功　②将挂钩、钢绳、动滑轮等提起做的功　③克服机械之间的摩擦做的功 4．利用图中实验装置测量滑轮组的机械效率，实验时要竖直向上________拉动弹簧测力计；若增大物体的质量，该滑轮组的机械效率将________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 5．关于功、功率和机械效率，下列说法不正确的是（　　） A．机械效率总是小于1 B．做功慢的机械，功率一定小 C．功率大的机器做功一定多 D．使用任何机械都不能省功 6．甲、乙两台电动起重机工作时的机械效率分别为70%和60%，这说明（　　） A．甲起重机更省力 B．甲起重机做功更多 C．乙起重机做功更慢 D．乙起重机工作时，有用功占总功比例小 7．为了提升重物，在生活中常常用到动滑轮，不计绳重和摩擦，下列方法可提高其机械效率的是（　　） A．增大提升重物时的速度 B．将重物提升得更高 C．使用更大的拉力 D．使用更轻的动滑轮 8．如图所示是利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。下列说法正确的是（　　） A．井架上的滑轮是动滑轮 B．提等量的水，水桶越轻机械效率越高 C．利用这个装置能够省功 D．提水过程中人对水桶做的功是有用功 9．如图，建筑工人分别用甲、乙两装置把同一桶沙提升相同高度（两装置中滑轮重相同且小于沙和桶的总重），工人对绳子的拉力分别为和。若不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（    ） A．使用甲装置可以省力 B．使用乙装置可以省功 C．人对绳子的拉力小于 D．乙装置的机械效率比甲低 10．用如图所示的滑轮组将重为500N的物体，匀速提升1m，用时10s，已知拉力F的大小为200N。求： (1)滑轮组提升重物时所做的有用功； (2)拉力做功的功率； (3)滑轮组的机械效率。（保留一位小数） 一．机械效率大小的比较（共3小题）（易错★） 1．小李用相同的滑轮设计了甲、乙两种装置将两个相同货物在相同时间内匀速提升相同的高度，且物体重力大于滑轮重力，如图所示。两次的拉力分别为和，忽略绳重和摩擦，小李两次的拉力______，两次做的有用功______，两装置的机械效率______。 2．甲、乙两人分别用如图所示的滑轮，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，下列说法正确的是（    ） A．甲省力，机械效率较高 B．甲省功，机械效率较低 C．乙不省力，机械效率较高 D．乙省功，机械效率较低 3．如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将物体M、N匀速提升，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示.下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．甲、乙两滑轮组中，绳子自由端移动的距离关系为 B．甲、乙两滑轮组的机械效率关系为 C．物体M、N的重力大小关系为 D．提升物体时两拉力的功率大小关系为 二．滑轮、滑轮组机械效率的计算（共6小题） 4．质量为50kg的工人用如图所示的滑轮组运送货物上楼，每个滑轮重力相同，若工人在1min内将重为600N的货物匀速提升6m，作用在绳上的拉力F为400N。不计摩擦与绳重，下列说法中正确的是（　　） A．拉力F的功率为40W B．动滑轮受到的重力是400N C．滑轮组对天花板的拉力大小为1200N D．该滑轮组提升货物的机械效率为75% 5．用图所示的滑轮组拉着重100 N的物体A在水平地面以0.5 m/s的速度做匀速直线运动，已知绳端拉力F=20 N，物体A受到地面的摩擦力为30 N。忽略绳重和动滑轮重的影响，下列说法中正确的是（     ） A．额外功主要是克服地面对物体A的摩擦力所做的功 B．拉力做功的功率为30 W C．滑轮组的机械效率为75% D．增大物体A的重力，该滑轮组的机械效率一定会降低 6．用图甲中的滑轮组竖直提升物体，机械效率与物重关系如图乙。不计绳重和摩擦，动滑轮重为________N；用此滑轮组将重为的物体竖直提升，拉力做功________J。 7．小明家在3楼，家里要装修房子，需要把一些装修材料从楼下运送到楼上。装修的工人师傅把两个相同质量的滑轮组成如图所示的滑轮组，悬挂在阳台的水平支架上。运送货物时，工人师傅甲站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，工人师傅乙站在阳台上等待货物到达后取下货物。已知每个滑轮的质量是8kg，支架在定滑轮处能够支撑的最大拉力1000N。现在工人师傅甲把重为420N的装修材料A以0.2m/s的速度匀速运送到楼上，不计滑轮组的绳重和摩擦，求：（g取） (1)绳子自由端拉力的功率P； (2)滑轮组的机械效率； (3)根据支架能够支撑的最大拉力，分析说明利用这个滑轮组能否提升重为1000N的装修材料B上楼？ 8．质量为50kg的工人站在地上用如图所示的滑轮组匀速提升400N的重物，所用的拉力F为250N，5s内绳子自由端被拉下2m，在此过程中，（不计摩擦和绳重），绳所能承受力足够大，g取10N/kg。求： (1)拉力F的功率。 (2)动滑轮的重。 (3)此工人使用此滑轮组的最大机械效率。 9．如图1所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为1300N的卷扬机放置在水平地面上，卷扬机和地面的接触面积为。两次分别匀速提升物体A、B时，卷扬机的输出功率P随物体上升速度v的变化关系图线分别为图2中的a、b。已知物体A的质量为80 kg，绳子能够承受的最大拉力为1200N，动滑轮和定滑轮质量相同。（不计滑轮组的绳重和轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg）求： (1)卷扬机未连接滑轮组时对水平地面的压强。 (2)提升物体B时滑轮组的机械效率。 (3)若水平支架能承受的滑轮组对它的最大拉力为3500N，用此滑轮组提升物体时能达到的最大机械效率（结果保留一位小数）。 三．斜面机械效率的计算（共3小题）（难★） 10．如图所示，重150N的物体在平行于斜面的拉力F作用下，以0.3m/s的速度从斜面的底端匀速运动到斜面的顶端，用时20s。已知，斜面的高度为3m。求： (1)斜面的长度； (2)拉力F做功的功率； (3)利用斜面匀速拉动重物的过程中，该装置的机械效率。 11．机械对于人类社会的重大意义在于提高生产效率，如图所示一卡车车厢底板距地面1.5m高，用一块4m长的木板AB搭在车厢底板上，构成斜面。用沿斜面方向的推力F把一个重为600N的木箱由B处匀速推到A处（如图虚线所示），若斜面的机械效率为60%，则木箱与木板之间的摩擦力为______N。 12．（多选）如图所示，斜面长1m，高0.2m，将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，下列说法正确的是（　　） A．机械效率为80% B．有用功为2.5J C．重物上升过程中克服摩擦做了0.5J的额外功 D．为了提高该斜面的机械效率，应以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端竖直向下拉绳端 四．机械效率、压强和浮力综合计算（共3小题）（难★★★） 13．如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为200N，均匀实心金属块的密度为，金属块的质量为120kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（，g取10N/kg）求： (1)在金属块还未露出水面，上表面距离水面10m时，上表面受到的水的压强； (2)在金属块未露出水面时，金属块所受到的浮力； (3)在金属块未露出水面时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力和该滑轮组的机械效率。 14．施工队利用图甲海上打捞装置打捞物体，使用电动机和滑轮组将物体从海底竖直匀速吊起。见图乙，物体上表面到水面的距离为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)求物体从A点到B点吊起过程中的速度； (2)求物体的密度； (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。 15．质量为75 kg的建筑工人，想利用如图甲所示的装置将水池底的长方体石料拉出水面。石料的质量为200 kg，体积为0.08 m3，动滑轮的质量为6 kg，石料上表面到水面的距离为1 m，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力。 (1)石料此时受到的浮力； (2)此时到石料上表面恰好接触水面，匀速运动了2s时间，求拉力的功率和机械效率； (3)建筑工人能把石料完全拉出水面吗？给出证明。 五．测量机械效率（共3小题）（难★★） 16．如图所示，“探究”小组在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如下表。 次数 钩码重/N 钩码上升的高度/m 弹簧测力计示数 绳端移动的距离/m 机械效率 1 2 0.1 0.8 0.3 83.3% 2 4 0.1 1.5 0.3 ① 3 6 0.1 ② 0.3 90.9% 4 6 0.2 0.6 90.9% (1)实验时应沿________方向匀速拉动弹簧测力计，为了能准确测量绳子自由端的拉力，应该在弹簧测力计________（填“缓慢匀速提升”或“静止”）时读数。 (2)表格中编号①处的数据为________（计算结果保留到0.1%），编号②处的数据为________（如丙图所示）。 (3)第二次实验中，若3 s内钩码上升的高度为0.1 m，则拉力的功率为________。 (4)分析前3次实验数据发现：采用________的方法可以提高滑轮组的机械效率。 (5)分析第3、4次实验数据，发现滑轮组的机械效率与________无关。 (6)为提高滑轮组机械效率，可采取的措施有________（多选）。 A．减轻动滑轮重 B．增加所提物体重 C．机械加润滑油 D．增加绳端移动的距离 17．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示）， 实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中①处应填写的内容为________，②处数据应为________（结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与________有关； (3)同组的小华发现边拉动弹簧测力计边读数时，弹簧测力计示数不稳定，她认为应在弹簧测力计静止时读数，小明认为她的想法________（选填“合理”或“不合理”），理由是________； (4)另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力________。 A．大于8N B．等于8N C．小于8N 18．某小组在“探究斜面的机械效率的因素”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置。 (1)为探究以上猜想，设计了如下步骤。 把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；用弹簧测力计沿___________方向拉动木块做___________运动，进行相关测量，计算出斜面的机械效率，进行多次实验数据见下面表格。 (2)表格中第三次实验的机械效率为___________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究___________（选填“小明”或“小聪”）的猜想。 实验 序号 斜面的 倾斜程度 物块的重力 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长 s/m 机械效率 1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1% 3 最陡 10 0.6 8.5 1 (3)进一步探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系，分析表格数据可得出的实验结论是：___________； (4)经过探究得出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关后，同学们认为该实验中沿斜面的拉力会大于物块受到的摩擦力，请结合斜面的机械效率小于1来说明理由？___________ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $