2.1 简单机械 第6课时（分层作业）科学新教材浙教版九年级下册

**基本信息** 本练习以“机械效率”为核心，通过A、B、C三层设计实现从基础巩固到思维拔高的递进，融合科学观念与探究实践，适配新授课分层教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组|机械效率概念及基础计算|以选择、填空为主，如升降平台、斜面效率辨析，强化科学观念| |B组|实验探究与综合应用|含斜面/滑轮组效率实验（如第14题数据处理），培养科学思维与探究实践| |C组|复杂情境与工程问题|结合起重机、立体停车库等实际场景（如第21题吊装计算），提升态度责任与创新思维|

第1节 简单机械 第6课时（分层作业） 目 录 A组 巩固过关 知识点1：机械效率 B组 能力进阶 C组 思维拔高 ( 知识点 1 )机械效率 1.如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮总质量为30kg，吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，20s内吊篮匀速上升4m，电动机对钢丝绳的拉力为750N。下列说法错误的是（　　）    A．本次吊升过程中的有用功是8×103J B．本次吊升过程中的机械效率约为87.0% C．可以通过减少吊篮和动滑轮的重力来提高该平台使用时的机械效率 D．可以通过增加工人和工具重力来提高该平台使用时的机械效率 【答案】B 【详解】A．两名工人及所带工具的总重力 则该过程中的有用功 故A正确，不符合题意； B．由图可知 本次吊升过程中的总功为 则本次吊升过程中的机械效率为 故B错误，符合题意； CD．根据提升机械效率的方法可知，可以减小额外功或者增加物重来提高机械效率，即可以通过减少吊篮和动滑轮的重力，或者通过增加工人和工具重力来提高该平台使用时的机械效率，故CD正确，不符合题意。 故选B。 2.如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法错误的是（　　） A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速 B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C．木块在匀速上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力 D．斜面的倾斜程度越小，沿斜面所用的拉力越小 【答案】C 【详解】A．为了保证弹簧测力计的示数稳定，需使木块受到的力为平衡力，则要让木块做匀速直线运动，故A正确；不符合题意； 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；不符合题意； C．木块在匀上升过程中受到的力有：重力、拉力和摩擦力三个力。这三个力平衡，拉力和摩擦力不是一对平衡力。故C错误；符合题意； D．斜面的倾斜程度越小，越省力，故D正确。不符合题意。 故选C。 3.下列关于机械效率说法正确的是（　　） A．机械做功越快，机械效率就越高 B．省力越多的机械，机械功率越大 C．单位时间做功越多的机械，效率越高 D．额外功在总功中占比例越小的机械效率越高 【答案】D 【详解】A．机械效率是有用功跟总功的比值，与做功的快慢没有关系，故A错误； B．机械功率是机械做功与做功时间的比值，与省力与费力也没有关系，故B错误； C．机械效率是有用功跟总功的比值，跟做功快慢无关，即单位时间做功多少无关，故C错误； D．额外功在总功中占的比例越小，则有用功在总功中占的比例越大，有用功跟总功的比值越大，机械效率越高，故D正确。 故选D。 4.如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和100N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，下列说法正确的是（　　） A．拉力大小： B．有用功： C．额外功： D．机械效率： 【答案】D 【详解】A．每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图绳子承重股数为，而乙图绳子承重股数为，所以甲中拉力大小为 乙中拉力大小为 则，故A错误； B．克服重力所做的功就是有用功，即，甲做的有用功为 乙做的有用功为 所以 故B错误； C．绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故C错误； D．根据 可知，W额相同，甲装置所做的有用功较多，所以甲机械效率较高，故D正确。 故选D。 5.如图，某同学用大小恒为100牛的推力，10秒内将轮椅沿斜面从地面匀速推到了顶部。已知轮椅和人的总重720牛，斜面高为0.5米，长为6米。下列说法正确的是（　　） A．推力做功50焦 B．克服轮椅重力做功4320焦 C．推力的功率为36瓦 D．此时斜面的机械效率为60% 【答案】D 【详解】A．推力做的功是总功，即，故A错误； B．克服重力做的功是有用功，即，故B错误； C．推力的功率为，故C错误； D．斜面机械效率为，故D正确。 故选D。 6.如图1，将三角形纸片绕在铅笔上可说明图2盘山公路的本质是斜面（如图3）。一辆总重为牛的汽车，沿盘山公路行驶600米后到达高度为120米的山顶。若汽车的牵引力恒为6000牛，下列描述正确的是（     ） A．牵引力做的总功为焦 B．该盘山公路的机械效率为50% C．汽车沿盘山公路上山可以省功 D．坡度不会影响盘山公路的机械效率 【答案】B 【详解】A．牵引力做的总功为，故A错误； B．有用功为 则该盘山公路的机械效率为，故B正确； C．任何机械都不能省功，汽车沿盘山公路上山可以省力，不能省功，故C错误； D．盘山公路属于斜面，额外功是克服摩擦做的功，则机械效率 坡度改变时，汽车所受摩擦力改变，根据上式可知会显著改变机械效率，故D错误。 故选B。 7.卡车的车厢高1.5m，师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成坡面（如图），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（     ） A．55% B．65% C．75% D．85% 【答案】C 【详解】工人所做的总功为 工人所做的有用功为 斜面的机械效率为，故选C。 8.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_________？ 【答案】(1)左端 (2)87.5kg (3)51.9% 【详解】（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 则 则 设杠铃的重力为G，根据杠杆平衡条件可得 即 解得 杠铃的质量 （3）将杠铃举高做的功为有用功 小明同学克服自身重力所做的功 在该次举重过程中的总功 在该次举重过程中的机械效率 9.有一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械（如图所示），借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处。小科利用该装置，在20s内将质量为80kg的重物匀速提升了3m。已知滚轴A、B的质量都是5kg。若不计绳重和摩擦，则以下说法正确的是（ ）   A．该装置可以看做是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，其中动滑轮是A B．重物上升3m，绳子自由端下降12m C．整个过程，小科所做的功是2700J D．该过程，小科做功功率为127.5W 【答案】D 【详解】A．由图可知，该装置可以看做滑轮组，其中定滑轮是A，动滑轮是B，故A错误； B．图中动滑轮上绳子有5股，重物上升3m，则绳子自由端下降15m，故B错误； C．重物和动滑轮共85kg，则小科做功 故C错误； D．由题意可知，小科做功功率 故D正确。 10.甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们在相同时间内分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若，则拉力做的总功相同 B．若，则甲机械效率大于乙机械效率 C．若，则拉力做功的功率相同 D．用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 【答案】B 【详解】AB．甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多。若G1=G2，把物体提升相同的高度，则根据W=Gh可知，甲、乙所做的有用功相同，总功等于有用功和额外功之和，所以乙滑轮组的总功较大，由可知甲的机械效率大于乙的机械效率，故A错误，B正确； C．相同时间内提升相同的高度，由可知物体上升的速度相同，图甲中滑轮组的动滑轮绕3段绳，图乙中滑轮组的动滑轮绕4段绳，则甲、乙绳子自由端的速度分别为 v甲=3v，v乙=4v 若F1＝F2，由P=Fv可知乙图中拉力做功的功率较大，故C错误； D．用同一个滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，所以有用功在总功中的比值发生变化，即机械效率变化，所以D错误。 故选B。 11.如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（　　） A．重物在A点处人做的有用功多 B．重物在B点处人做的有用功多 C．重物在A点处杠杆的机械效率高 D．重物在B点处杠杆的机械效率高 【答案】D 【详解】AB．有用功是对物体做的功，即 由于拉力把同一个重物提升到同样的高度，因此拉力在A、B处所做的有用功相同，故AB错误； CD．由图可知，在A、B两处提升重物，重物上升同样的⾼度h时，⽽杠杆的重⼼上升的⾼度 额外功 则 在A、B两处⼈做的有⽤功相同，而 所以 由 可知 故C错误，D正确。 故选D。 12.前一段时间我区针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（　　） A．做功越快时，吊车的机械效率越高 B．吊车功率越大，做功一定越多 C．吊车做的额外功越少，机械效率就越高 D．做功越快时，吊车的功率一定越大 【答案】D 【详解】A．机械效率是有用功跟总功的比值，物体做功快慢表示功率的大小，而功率的大小与机械效率的高低无关，故A错误； B．由W=Pt可知，吊车功率越大，时间未知，做功不一定越多，故B错误； C．机械效率是有用功跟总功的比值，吊车工作时有用功一定，额外功越少，总功越少，机械效率越高，故C错误； D．功率表示做功快慢的物理量，做功越快时，吊车的功率一定越大，故D正确。 故选 D。 13.关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（　　） A．做有用功越多，机械效率一定越高 B．省力越多的机械，机械效率一定越高 C．单位时间内做功越多，机械效率一定越高 D．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高 【答案】D 【详解】A．机械效率是有用功与总功的比值，与做功的多少没有直接关系，故A错误； B．省力多的机械往往会费更多的距离，因此不能省功，越省力的机械，在做相同有用功的情况下，需要克服机械自重做的额外功越多，机械效率越低，故B错误； C．单位时间内做功越多，表明机械的功率越大，但机械效率不一定越高，故C错误； D．额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确。 故选D。 14.如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置，小科同学猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小宁猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。表格是其中一位同学的实验数据。    斜面的倾斜程度 物块重（N） 斜面高（m） 沿斜面拉力（N） 斜面长（m） 机械效率 较缓 10 0.1 5.0 1 20% 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 最陡 10 0.5 8.4 1 (1)表中空格处应填______，由此得出的结论是：_______； (2)甲图实验中物体在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物体的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是______； A． B． C． D． (3)如图乙所示，同一木块分别从两光滑斜面顶端由静止释放后沿着斜面1、2下滑，木块到达斜面底端时的速度大小分别为、，则______（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】(1) 59.5% 在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高 (2)B (3)等于 【详解】（1）[1]由表格中数据可知，斜面的倾斜程度最陡时，斜面的机械效率 [2]由表中实验数据可知，物体的重力不变，斜面长度不变，斜面的倾斜程度越陡，斜面高度越高，沿斜面拉力越大，斜面的机械效率越大，所以可以得出的结论是在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 （2）A．物体在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动时，随时间变大，物体运动的路程逐渐变大，故A错误； B．物体在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动时，物体的质量不变，速度不变，所以物体的动能不变，故B正确； C．物体在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动时，物体的质量不变，高度逐渐升高，所以物体的重力势能逐渐变大，故C错误； D．物体在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动时，物体的动能不变，重力势能逐渐变大，所以物体的机械能逐渐变大，故D错误。 故选B。 （3）木块从两光滑斜面顶端由静止释放后，沿着斜面下滑时，不受摩擦力作用，机械能守恒，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，则速度相同，即v1等于v2。 15.在测“滑轮组机械效率”的实验中，某同学组装好如图所示的实验装置，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，并分别记下钩码和弹簧测力计的位置，不计绳重和摩擦，三次实验数据记录如表： 次数 钩码重力G/牛 钩码上升的高度h/厘米 拉力F/牛 绳端移动的距离s/厘米 机械效率η 1 2 10 1.8 20 55.6% 2 4 10 2.8 20 ? 3 2 10 1.2 30         55.6% (1)根据表中数据，可判断第3次实验所选的是 _______（填“甲”或“乙”）滑轮组。 (2)第2次实验中，该滑轮组的机械效率为 _______（计算结果保留到0.1%）。 (3)①分析对比1、3组实验可知，滑轮组的机械效率与其绕绳方式_______（填“有关”或“无关”）。 ②分析对比1、2组实验可知，用相同的滑轮组提升物体时，物体重力越大，滑轮组的机械效率越高。机械效率是滑轮组机械性能优劣的重要标志，除了增加物重外，请再提出一条提高滑轮组机械效率的措施： ______________。 【答案】(1)乙 (2)71.4% (3) 无关 减小动滑轮重力或润滑滑轮减小摩擦等合理措施 【详解】（1）第3次实验的绳端移动距离s=30厘米，钩码上升高度h=10厘米，因此滑轮组的承重绳子段数 可知实验所选的是乙滑轮组。 （2）第2次实验中，该滑轮组的机械效率 （3）由表中数据可知，实验1和3滑轮组的机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。机械效率等于有用功除以总功，若要增大机械效率，在有用功一定时，要减小额外功，例如减小动滑轮的重力、或润滑滑轮减小摩擦等合理措施。 16．（杭州市十三中）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m。已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（   ） A．有用功为0.1J B．拉力F的功率为0.03125W C．该滑轮的机械效率为80% D．小宁可以通过减小动滑轮的重力来增大滑轮的机械效率 【答案】B 【详解】A．有用功，故A正确，不符合题意； B．该装置承担物重的绳子段数，不计绳重摩擦，拉力 拉力移动距离 总功 拉力功率，故B错误，符合题意； C．机械效率，故C正确，不符合题意； D．提升相同物重时，减小动滑轮重力，额外功减少，有用功不变，总功减小，滑轮机械效率增大，故D正确，不符合题意。 故选B。 17．小金用如图所示装置研究“杠杆的机械效率”实验，将重为G的钩码挂在杠杆的A点，弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率；若将钩码改挂到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升相同高度，杠杆的机械效率为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 【答案】B 【详解】原来弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，测得杠杆的机械效率η1；将弹簧测力计移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升相同的高度，根据W有用=Gh知道有用功不变；由于杠杆的偏转角度不变，则杠杆重心上升的高度不变，根据W额=G杠杆h杠杆知道，克服杠杆重和摩擦所做额外功不变；由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，由知道，杠杆的机械效率不变，即，故B正确。 故选B。 18．（23-24九年级上·浙江杭州·阶段检测）关于功、能、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．能够做功的物体就具有能量，但不一定在做功 B．机械效率越高，功率越大 C．做功越多，功率一定越大 D．机械越省力，一定越省功，其机械效率一定越大 【答案】A 【详解】A．能够做功的物体具有能量，但不一定做功，例如奔驰的汽车具有动能，一旦装上物体就会对物体做功，但并不是只有撞上，才知道它有能量，故A正确。 B．机械效率表示机械性能的好坏，而功率表示做功的快慢，二者没有任何联系，故B错误。 C．根据W=Pt可知，功率与功和时间有关，当时间相同时，做功越多，则功率越大，故C错误。 D．使用任何机械都不能省功，但可以省力，但是省力的机械的效率不一定大，故D错误。 故选A。 19．（23-24九年级下·浙江宁波·阶段检测）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A． 筒车向上运输的水越多，功率越大 B． 转轮转速越快，筒车的机械效率越高 C． 筒车匀速转动运水时，筒内水的机械能变大 D． 上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮 【答案】C 【详解】A．功率是表示做功快慢的物理量，筒车向上运输的水越多，功率不一定越大，故A错误； B．转轮转速越快，相同时间内对水做功就越多，根据可知，功率越大；机械效率是有用功与总功的比值，机械效率不一定越高，故B错误； C．筒车匀速转动运水时，水从河里源源不断输送到上方农田中，高度增加了，因此筒内水的机械能变大，故C正确； D．上、下两个转轮的轮轴都是固定不变的，因此都看作定滑轮，故D错误。 故选C。 20．（25-26九年级上·浙江杭州·期末）为探究斜面机械效率的影响因素，小乐提出了以下猜想：可能与斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度以及物体的重力有关。为此，她利用如图所示装置进行实验。实验中使用的不同物块的粗糙程度相同，部分实验数据如表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 斜面倾斜角θ 30° 30° 30° 20° 10° 物块重力G/N 5.0 4.0 3.0 3.0 3.0 斜面长L/m 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 斜面高度h/m 0.6 0.6 0.6 0.4 0.2 沿斜面拉力F/N 3.4 2.7 2.0 2.1 2.1 有用功W有/J 3.0 2.4 1.8 1.2 0.6 总功W总/J 4.08 3.24 2.40 2.52 2.52 斜面的机械效率% 73.5 74.1 75.0 47.6 23.8 (1)实验时，应用弹簧秤拉着物块沿着斜面做________运动； (2)分析表中3、4、5三次的实验数据，得到的结论：________； (3)理论上，斜面的机械效率与物体的重力无关。但小乐根据1、2、3三次的实验数据发现，当物块的重力不同时，斜面的机械效率略有差异。导致这一差异的可能原因是________； (4)若要验证斜面的机械效率与接触面的粗糙程度是否有关，应在保持斜面倾角、物块重力、斜面长度等条件与第1次实验相同的情况下，只改变接触面的粗糙程度，即在木板上分别铺上________，测出对应机械效率进行比较。 【答案】(1)匀速直线 (2)在接触面的粗糙程度与物块重力相同时，斜面的倾角越大，机械效率越大 (3)物块没有匀速拉动，相关测量数据有误差 (4)棉布与毛巾 【详解】（1）实验时，应用弹簧秤拉着物块沿着斜面做匀速直线运动。因为根据二力平衡，只有物块做匀速直线运动时，物体处于平衡状态，弹簧测力计示数稳定，这样才能准确测量拉力，从而计算有用功和总功等物理量。 （2）分析表中3、4、5三次实验数据，这三次实验中接触面粗糙程度与物块重力相同，斜面倾斜角不同，且斜面倾斜角越大，斜面的机械效率越高。所以得到的结论是：在接触面的粗糙程度与物块重力相同时，斜面的倾角越大，机械效率越大。 （3）理论上斜面的机械效率与物体重力无关，但1、2、3次实验中物块重力不同时机械效率略有差异。导致这一差异的可能原因是物块没有匀速拉动，相关测量数据有误差，会使测量的拉力不准确，进而影响总功和机械效率的计算结果。 （4）若要验证斜面的机械效率与接触面的粗糙程度是否有关，应采用控制变量法，保持斜面倾角、物块重力、斜面长度等条件与第1次实验相同，只改变接触面的粗糙程度。所以应在木板上分别铺上棉布与毛巾，然后测出对应机械效率进行比较。 21．（25-26九年级下·浙江杭州·阶段检测）换流变压器阀侧套管是换流变压器的重要组件，其安装是换流站（一种电力设施）建设中的关键工序，对位精度要求极高。如图1所示为专用起重机将阀侧套管吊装至半空，并调整至安装角度后处于悬停状态时的情景。图2为该情景下起重机的部分起吊装置和阀侧套管的简易示意图。阀侧套管自重18t，长28m，重心在O点。 (1)使用时，滑轮N的作用是___________。 (2)吊装过程中的某阶段，起重机将套管沿竖直方向匀速吊升，在此过程中拉力大小保持，若不计空气阻力，在这个匀速吊升阶段，滑轮组的机械效率是多少？ (3)图2中，AC是固定套管的专用吊环，左侧吊带AB=20m，右侧吊带BC=15m，AC=25m，套管重心O在大吊勾B的正下方，A点和C点到竖直线距离均为，求此时吊带上的拉力。（不计吊带和吊环的重力） 【答案】(1)省力 (2) (3) 【详解】（1）滑轮N随被吊物体一起运动，是动滑轮，动滑轮的作用是省力。 （2）由图2可知，动滑轮上有三段绳子，不计空气阻力，在这个匀速吊升阶段，滑轮组的机械效率是 （3）由题意可知，，，，正好是直角三角形，以A为支点，BC拉力的力臂等于BA的长度，重力的力臂为A点到竖直线BO的距离为12m，根据杠杆平衡条件可得 即 22．（25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测）如图所示，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知深井深12米，物体重N，汽车重N，汽车匀速拉绳子时的拉力N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。 求： (1)将物体从井底拉至井口的过程中，物体克服重力做了多少功?_____。 (2)滑轮组的机械效率是多少？_____。 (3)若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口，汽车牵引力和功率分别是多少？_____。 【答案】(1)7.2×104J (2)90.9% (3)5.2×103N，1.56×104W 【详解】（1）物体克服重力做的有用功 （2）由图可知，n=3，拉力端移动距离 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功 滑轮组的机械效率 （3）汽车受到的阻力 汽车做匀速直线运动，汽车的牵引力等于汽车受到的阻力与滑轮组对车的拉力之和，即 牵引力的功率 23．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）为了有效缓解停车难问题，人们建了立体停车库。其运行原理如图所示，电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层，然后用横移装置（图中未画出）将车辆送入或送出车位，从而达到立体存取车的目的。已知电动机对钢绳的拉力为，在某次停车时，质量为的某车辆被匀速提升后，再由横移装置将该车辆送入车位，g取，问： (1)提升装置对该车辆做的有用功多大？ (2)提升该车辆时电动机对钢绳做的总功是多大？ (3)提升装置提升该车辆时的机械效率是多大？ 【答案】(1) (2) (3)50% 【详解】（1）车辆的重力 提升装置对该车辆做的有用功 （2）由图可知，绳子的股数，则绳端移动的距离 提升该车辆时电动机对钢绳做的总功 （3）提升装置提升该车辆时的机械效率 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 简单机械 第6课时（分层作业） 目 录 A组 巩固过关 知识点1：机械效率 B组 能力进阶 C组 思维拔高 ( 知识点 1 )机械效率 1.如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮总质量为30kg，吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，20s内吊篮匀速上升4m，电动机对钢丝绳的拉力为750N。下列说法错误的是（　　）    A．本次吊升过程中的有用功是8×103J B．本次吊升过程中的机械效率约为87.0% C．可以通过减少吊篮和动滑轮的重力来提高该平台使用时的机械效率 D．可以通过增加工人和工具重力来提高该平台使用时的机械效率 2.如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法错误的是（　　） A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速 B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C．木块在匀速上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力 D．斜面的倾斜程度越小，沿斜面所用的拉力越小 3.下列关于机械效率说法正确的是（　　） A．机械做功越快，机械效率就越高 B．省力越多的机械，机械功率越大 C．单位时间做功越多的机械，效率越高 D．额外功在总功中占比例越小的机械效率越高 4.如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和100N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，下列说法正确的是（　　） A．拉力大小： B．有用功： C．额外功： D．机械效率： 5.如图，某同学用大小恒为100牛的推力，10秒内将轮椅沿斜面从地面匀速推到了顶部。已知轮椅和人的总重720牛，斜面高为0.5米，长为6米。下列说法正确的是（　　） A．推力做功50焦 B．克服轮椅重力做功4320焦 C．推力的功率为36瓦 D．此时斜面的机械效率为60% 6.如图1，将三角形纸片绕在铅笔上可说明图2盘山公路的本质是斜面（如图3）。一辆总重为牛的汽车，沿盘山公路行驶600米后到达高度为120米的山顶。若汽车的牵引力恒为6000牛，下列描述正确的是（     ） A．牵引力做的总功为焦 B．该盘山公路的机械效率为50% C．汽车沿盘山公路上山可以省功 D．坡度不会影响盘山公路的机械效率 7.卡车的车厢高1.5m，师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成坡面（如图），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（     ） A．55% B．65% C．75% D．85% 8.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_________？ 9.有一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械（如图所示），借助这种装置可以将较重的物体搬运到高处。小科利用该装置，在20s内将质量为80kg的重物匀速提升了3m。已知滚轴A、B的质量都是5kg。若不计绳重和摩擦，则以下说法正确的是（ ）   A．该装置可以看做是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，其中动滑轮是A B．重物上升3m，绳子自由端下降12m C．整个过程，小科所做的功是2700J D．该过程，小科做功功率为127.5W 10.甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们在相同时间内分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若，则拉力做的总功相同 B．若，则甲机械效率大于乙机械效率 C．若，则拉力做功的功率相同 D．用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 11.如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（　　） A．重物在A点处人做的有用功多 B．重物在B点处人做的有用功多 C．重物在A点处杠杆的机械效率高 D．重物在B点处杠杆的机械效率高 12.前一段时间我区针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（　　） A．做功越快时，吊车的机械效率越高 B．吊车功率越大，做功一定越多 C．吊车做的额外功越少，机械效率就越高 D．做功越快时，吊车的功率一定越大 13.关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（　　） A．做有用功越多，机械效率一定越高 B．省力越多的机械，机械效率一定越高 C．单位时间内做功越多，机械效率一定越高 D．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高 14.如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置，小科同学猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小宁猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。表格是其中一位同学的实验数据。    斜面的倾斜程度 物块重（N） 斜面高（m） 沿斜面拉力（N） 斜面长（m） 机械效率 较缓 10 0.1 5.0 1 20% 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 最陡 10 0.5 8.4 1 (1)表中空格处应填______，由此得出的结论是：_______； (2)甲图实验中物体在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物体的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是______； A． B． C． D． (3)如图乙所示，同一木块分别从两光滑斜面顶端由静止释放后沿着斜面1、2下滑，木块到达斜面底端时的速度大小分别为、，则______（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 15.在测“滑轮组机械效率”的实验中，某同学组装好如图所示的实验装置，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，并分别记下钩码和弹簧测力计的位置，不计绳重和摩擦，三次实验数据记录如表： 次数 钩码重力G/牛 钩码上升的高度h/厘米 拉力F/牛 绳端移动的距离s/厘米 机械效率η 1 2 10 1.8 20 55.6% 2 4 10 2.8 20 ? 3 2 10 1.2 30         55.6% (1)根据表中数据，可判断第3次实验所选的是 _______（填“甲”或“乙”）滑轮组。 (2)第2次实验中，该滑轮组的机械效率为 _______（计算结果保留到0.1%）。 (3)①分析对比1、3组实验可知，滑轮组的机械效率与其绕绳方式_______（填“有关”或“无关”）。 ②分析对比1、2组实验可知，用相同的滑轮组提升物体时，物体重力越大，滑轮组的机械效率越高。机械效率是滑轮组机械性能优劣的重要标志，除了增加物重外，请再提出一条提高滑轮组机械效率的措施： ______________。 16．（杭州市十三中）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m。已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦。这一过程中，下列说法错误的是（   ） A．有用功为0.1J B．拉力F的功率为0.03125W C．该滑轮的机械效率为80% D．小宁可以通过减小动滑轮的重力来增大滑轮的机械效率 17．小金用如图所示装置研究“杠杆的机械效率”实验，将重为G的钩码挂在杠杆的A点，弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率；若将钩码改挂到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升相同高度，杠杆的机械效率为，则（　　） A． B． C． D．无法确定 18．（23-24九年级上·浙江杭州·阶段检测）关于功、能、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．能够做功的物体就具有能量，但不一定在做功 B．机械效率越高，功率越大 C．做功越多，功率一定越大 D．机械越省力，一定越省功，其机械效率一定越大 19．（23-24九年级下·浙江宁波·阶段检测）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A． 筒车向上运输的水越多，功率越大 B． 转轮转速越快，筒车的机械效率越高 C． 筒车匀速转动运水时，筒内水的机械能变大 D． 上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮 20．（25-26九年级上·浙江杭州·期末）为探究斜面机械效率的影响因素，小乐提出了以下猜想：可能与斜面的倾斜程度、接触面的粗糙程度以及物体的重力有关。为此，她利用如图所示装置进行实验。实验中使用的不同物块的粗糙程度相同，部分实验数据如表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 斜面倾斜角θ 30° 30° 30° 20° 10° 物块重力G/N 5.0 4.0 3.0 3.0 3.0 斜面长L/m 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 斜面高度h/m 0.6 0.6 0.6 0.4 0.2 沿斜面拉力F/N 3.4 2.7 2.0 2.1 2.1 有用功W有/J 3.0 2.4 1.8 1.2 0.6 总功W总/J 4.08 3.24 2.40 2.52 2.52 斜面的机械效率% 73.5 74.1 75.0 47.6 23.8 (1)实验时，应用弹簧秤拉着物块沿着斜面做________运动； (2)分析表中3、4、5三次的实验数据，得到的结论：________； (3)理论上，斜面的机械效率与物体的重力无关。但小乐根据1、2、3三次的实验数据发现，当物块的重力不同时，斜面的机械效率略有差异。导致这一差异的可能原因是________； (4)若要验证斜面的机械效率与接触面的粗糙程度是否有关，应在保持斜面倾角、物块重力、斜面长度等条件与第1次实验相同的情况下，只改变接触面的粗糙程度，即在木板上分别铺上________，测出对应机械效率进行比较。 21．（25-26九年级下·浙江杭州·阶段检测）换流变压器阀侧套管是换流变压器的重要组件，其安装是换流站（一种电力设施）建设中的关键工序，对位精度要求极高。如图1所示为专用起重机将阀侧套管吊装至半空，并调整至安装角度后处于悬停状态时的情景。图2为该情景下起重机的部分起吊装置和阀侧套管的简易示意图。阀侧套管自重18t，长28m，重心在O点。 (1)使用时，滑轮N的作用是___________。 (2)吊装过程中的某阶段，起重机将套管沿竖直方向匀速吊升，在此过程中拉力大小保持，若不计空气阻力，在这个匀速吊升阶段，滑轮组的机械效率是多少？ (3)图2中，AC是固定套管的专用吊环，左侧吊带AB=20m，右侧吊带BC=15m，AC=25m，套管重心O在大吊勾B的正下方，A点和C点到竖直线距离均为，求此时吊带上的拉力。（不计吊带和吊环的重力） 22．（25-26九年级上·浙江绍兴·阶段检测）如图所示，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知深井深12米，物体重N，汽车重N，汽车匀速拉绳子时的拉力N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。 求： (1)将物体从井底拉至井口的过程中，物体克服重力做了多少功?_____。 (2)滑轮组的机械效率是多少？_____。 (3)若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口，汽车牵引力和功率分别是多少？_____。 23．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）为了有效缓解停车难问题，人们建了立体停车库。其运行原理如图所示，电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层，然后用横移装置（图中未画出）将车辆送入或送出车位，从而达到立体存取车的目的。已知电动机对钢绳的拉力为，在某次停车时，质量为的某车辆被匀速提升后，再由横移装置将该车辆送入车位，g取，问： (1)提升装置对该车辆做的有用功多大？ (2)提升该车辆时电动机对钢绳做的总功是多大？ (3)提升装置提升该车辆时的机械效率是多大？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $