11.3 《机械效率》科素养同步分层练习设计（培优版） 2026-2027学年沪粤版初中物理九年级上册

**基本信息** 《机械效率》科素养同步分层练习设计（培优版）聚焦初中物理机械效率知识点，通过基础巩固、综合应用到拓展提升的三阶分层，结合多样化题型构建知识进阶路径，培养科学思维与探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础理解|机械效率概念及基本计算|选择题辨析功率与效率区别（如第1题），填空题巩固动滑轮效率计算（如第10题）| |综合应用|实验探究与多因素分析|实验题（如第12题）通过数据对比研究效率影响因素，多选题结合功率综合判断（如第6题）| |拓展提升|跨知识点综合应用|计算题（如第14题）结合密度与效率计算，科普题（如第16题）联系三峡升船机工程实际|

11.3 《机械效率》科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理九年级上册（沪粤版新教材） 一、选择题 1．如图，叉车将货物从地面缓慢举高，然后又沿水平方向缓慢移动到车厢旁。叉车工作时，下列说法正确的是（　　） A．叉车对货物做功越多，功率越大 B．叉车举起货物越快，机械效率越高 C．叉车举起的货物越重，机械效率越高 D．叉车在水平移动货物过程中对货物做了功 【答案】C 【知识点】功率的概念；机械效率的大小比较；是否做功的判断 【解析】【解答】A、功率公式为，功率由做功多少和做功时间共同决定，只知道做功多，无法确定功率大小，故A错误； B、机械效率，反映有用功占总功的比例，和做功快慢（功率）没有关联，举起货物快只能说明功率大，不能提升机械效率，故B错误； C、同一叉车，额外功基本不变，货物越重，克服货物重力做的有用功越大，有用功在总功中的占比越高，机械效率越高，故C正确； D、水平移动货物时，叉车对货物的支持力竖直向上，货物移动方向水平，力和移动距离垂直，不满足做功条件，叉车对货物不做功，故D错误； 故答案为：C。 【分析】A、考查功率计算公式。依托功率定义式，功率由功和时间两个量共同决定，单一物理量无法判断功率大小。 B、考查机械效率与功率的区分。机械效率描述能量利用比例，功率描述做功快慢，二者无必然联系。 C、考查机械效率变化规律。额外功不变时，增大有用功可以提高机械效率。 D、考查做功的两个必要条件。有力、且物体沿力的方向移动距离，二者缺一不可。 2．如图所示，用的水平拉力拉着滑轮使重为200N的物体A沿水平地面匀速运动，且物体A运动的速度为0.2m/s，地面对物体A的摩擦力是物体A重力的。两段绳子均水平，不计绳子和滑轮重力，下列说法正确的是（　　） A．10s内物体A克服与地面之间的摩擦力做的功是80J B．10s内拉力F做的功是100J C．拉力F的功率是10W D．该装置的机械效率是80% 【答案】D 【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；有用功和额外功 【解析】【解答】A、物体A受到的摩擦力，10s内物体A移动的距离，克服摩擦力做功，故A错误； B、该滑轮为动滑轮，拉力移动的速度，10s内拉力移动的距离，拉力做的功，故B错误； C、拉力的功率，故C错误； D、装置的机械效率，故D正确； 故答案为：D。 【分析】A、先计算摩擦力，再根据算出物体移动距离，最后用求克服摩擦力做功，结果为，而非。 B、动滑轮拉力移动距离是物体移动距离的一半，即，用算出拉力做功为，而非。 C、根据，代入拉力做功和时间，算出功率为，而非。 D、机械效率，代入有用功和总功，结果为，计算正确。 3．图甲，某同学用滑轮组提升物体，绳端移动的距离①和物体上升的高度②随时间变化的关系如图乙所示，已知物重为 5N，动滑轮的重量为 1N，绳端的拉力F为2.5N. 则在0~5s A．拉力F做的功为0.25J B．图线b是绳端移动距离 C．滑轮组的有用功为0.5J D．滑轮组的机械效率为 83.3% 【答案】C 【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的概念；功的计算及应用；有用功和额外功 【解析】【解答】 解：AB、由绳子自由端移动的距离s=nh可知，绳子自由端移动的距离等于物体竖直上升高度的n倍，因此绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系是图线a，物体竖直上升的高度随时间变化的关系是图线b； 由图线a可知，在0～5s时，绳子自由端竖直移动的距离s=0.3m，拉力F做的功为： W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J，故AB错误； C、由图线b可知，在0～5s时，物体竖直上升的高度为0.1m，则滑轮组的有用功为： W有=Gh=5N×0.1m=0.5J，故C正确； D、滑轮组的机械效率为：，故D错误。 故选：C。 【分析】 （1）由绳子自由端移动的距离s=nh分析绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系的图线与物体竖直上升的高度随时间变化的关系的图线；根据W总=Fs求出拉力F做的功； （2）根据W有=Gh求出滑轮组的有用功； （3）根据求出滑轮组的机械效率。 4．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 【答案】C 【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的大小比较；机械效率的计算 【解析】【解答】A．甲乙有用功均是克服重物的重力做功，即有用功，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误； BCD．图甲使用的是动滑轮，滑轮上缠绕的绳子数为2，所以，图乙使用的是定滑轮，，根据做功公式计算可知，，甲做的总功多，乙做的总功少，根据功率公式知，甲做总功的功率大；有用功一样多，甲的总功多，根据效率公式知，乙所用装置的机械效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。 故选C。 【分析】1、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力； 2、拉力的计算，，n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍， 3、功的相关计算：W=Fs，距离为拉力的方向。总结：考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。 5．如图所示，用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，动滑轮重为G动（且G>G动），不计绳重及摩擦的情况下，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的机械效率相等 B．甲比乙更省力，且 C．甲、乙、丙装置所做的有用功相等 D．若物重G=100N，F3=50N，丙的机械效率为75% 【答案】C 【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；有用功和额外功 【解析】【解答】A．不计绳重及摩擦，甲装置需对动滑轮做额外功，乙装置不需要做额外功，拉力做的有用功相同，甲、乙装置做的总功不相等，根据可知，甲装置的机械效率小于乙装置的机械效率，故A错误； B．由图可知，不计绳重及摩擦，甲是动滑轮，则绳子受的拉力分别为： ， 乙是定滑轮，不省力： F2=G， 又因为G>G动，所以： 则，故B错误； C．用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，有用功均为克服重力做功，由W=Gh可知甲、乙、丙装置所做的有用功相同，故C正确； D．若物重G=100N，F3=50N，拉力做的有用功为： W有=Gh=100N×2m=200J 使用丙装置拉力做的总功为： W总=F3l=50N×5m=250J 丙装置的机械效率为： 故D错误。 故选C。 【分析】 （1）用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高相同的高度，拉力做的有用功相同；不计绳重及摩擦，甲装置需对动滑轮做额外功，乙装置不需要做额外功，甲、乙装置做的总功不相等，利用可知甲、乙装置的机械效率的关系； （2）由图可知，甲是动滑轮、乙是定滑轮，不计绳重及摩擦，绳子受的拉力分别为、F2=G，据此比较F1和F2的大小关系； （3）用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，利用W=Gh比较甲、乙、丙装置所做的有用功关系； （4）若物重G=100N，F3=50N，利用W=Gh计算拉力做的有用功，利用W=Fl计算使用丙装置拉力做的总功，利用可求出丙装置的机械效率。 二、多选题 6． 如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提升货物。工人用 300 N 的力竖直向上拉动绳子，使货物以0.09 m/s 的速度匀速上升。已知货物重为 810 N， g 取 10 N/kg，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是 ( ) A．工人拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 27 W B．10 s 内，工人拉绳子的自由端移动的距离为2.7 m C．若增大提升重物的质量，滑轮组的机械效率不变 D．该滑轮组的机械效率为 90% 【答案】B,D 【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】A、图中，动滑轮上绳子股数n=3，工人拉力的功率为： ，故A错误； B、在10s内，工人拉绳子的自由端移动的距离为：s=nvt=3×0.09m/s×10s=2.7m，故B正确； C、若增大提升重物的质量，重物的重力增加，有用功变大，额外功不变，机械效率变大，故C错误； D、滑轮组的机械效率为：，故D正确。 故选BD。 【分析】根据滑轮组装置确定绳子股数，利用P=Fv，计算工人拉力的功率； 根据s=vt，计算10s内工人拉绳子的自由端移动的距离； 增大机械效率的方法有：一是增大有用功，则重物重力变大；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重；根据，计算机械效率。 7． 如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度是0.2m/s B．拉力做的有用功为2400J C．拉力做功的功率为100W D．若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80% 【答案】B,C 【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.根据图像，绳子股数n=2，计算绳子自由端移动的距离s=2h=2×6m12m，速度是，A不符合题意； B.根据重力，计算拉力做的有用功为W有=Gh=400N×6m=2400J，B符合题意； C.根据拉力，计算做功为W总=Fs=250N×12m=3000J，功率为，C符合题意； D.计算动滑轮为G动=nF-G=2×250N-400N=100N，提升重500N的物体，滑轮的机械效率为，D不符合题意。 故答案为：BC. 【分析】根据，计算速度；利用W有=Gh，计算有用功，根据W总=Fs，计算总功，利用，计算功率；根据G动=nF-G，计算动滑轮的重力，根据，计算机械效率。 8．如图所示，A物体受到的重力是100Ｎ，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力F=5Ｎ，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F的功率是1 W B．2s内绳子自由端移动的距离是1.2 m C．5s内拉力F所做功的大小是15J D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是12Ｎ 【答案】B,C,D 【知识点】功率的计算；动滑轮拉力的计算；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】 A．由图可知，n=3，则绳端移动的速度v绳=nvA=3×0.2m/s=0.6m/s，拉力F的功率P=Fv绳=5N×0.6m/s=3W ，故A错误；B．由可得，2s内绳子自由端移动的距离s绳=v绳t1=0.6m/s×2s=1.2m，故B正确； C.5s内绳子自由端移动的距离s绳'=v绳t2=0.6m/s×5s=3m，拉力做的功W=Fs绳'=5N×3m=15J，故C正确； D．滑轮组的机械效率，则物体A受到水平地面的摩擦力大小是12N，故D正确。 故选：BCD。 【分析】 （1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据v绳=nvA求出绳端移动的速度，根据求出拉力F的功率； （2）根据s=vt求出2s内绳子自由端移动的距离； （3）根据s=vt求出5s内绳子自由端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功； （4）滑轮组克服物体摩擦力做的功为有用功，根据求出物体A受到水平地面的摩擦力。 三、填空题 9．如图是为了上山方便而修建的盘山公路，我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆重 的小型货车从山脚匀速行驶到竖直高度为500 m的山顶，货车通过的路程为3600m。已知从山脚开上山顶，货车所受牵引力和摩擦力保持不变。且牵引力大小为 则货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功为　 　J，该盘山公路的机械效率为　 　，行驶过程中货车所受摩擦力为　 　N。 【答案】9×107；35%；16250 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】牵引力所做的功为 ，有用功，机械效率，所以额外功摩擦力。 【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：。 10．如图所示，将重为900N的货物竖直向上匀速提起时，动滑轮的机械效率为90%，不计摩擦和绳重，则该动滑轮重为　 　N。 【答案】100 【知识点】动滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算；机械效率 【解析】【解答】不计绳重、摩擦的动滑轮机械效率计算采用，变形可得。 代入数值计算，。【分析】由于滑轮重力，导致系统存在额外功，结合机械效率公式求解。 11．如图所示，一位工人师傅用一个定滑轮将15kg的重物竖直匀速向上提起6m，其所做的总功为1000J。在该过程中，有用功是　 　J，定滑轮的机械效率是　 　。 【答案】900；90% 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】 根据题意可知，重物的质量为15kg，则重物受到的重力：G=mg=15kg×10N/kg=150N； 将重物匀速提升6m，则工人师傅所做的有用功：W有用=Gh=150N×6m=900J； 那么定滑轮的机械效率。 故填：900；90%。 【分析】 首先根据G=mg可求出重物受到的重力G的大小，然后根据W有用=Gh求出工人师傅做的有用功，最后根据求出定滑轮的机械效率。 四、实验探究题 12．用如题图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如题表。 实验 次数 钩码重力 G/N 钩码上升 高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动 距离s/cm 机械 效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% （1）实验过程中，在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计，同时进行读数，应使钩码做　 　运动。 （2）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。以下三种提高效率的方法中，方法　 　与1、2次实验给我们的启示相同。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重力。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。 （3）分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（有关/无关）。 （4）小明想对测得的机械效率取平均值，并认为它是这个滑轮组准确的机械效率。你认为这种做法　 　（选填“正确”或“错误”），理由是　 　。 （5）实验过程中如果弹簧测力计在静止状态下读数，测得的机械效率将　 　（选填“偏大”“偏小”或“更准确”）。 【答案】（1）匀速直线 （2）一 （3）无关 （4）错误；滑轮组的机械效率随物重增大而增大 （5）偏大 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】（1）为了精准测量绳子的拉力，需要使得钩码做匀速直线运动； （2）结合实验1、2分析可知，增加物体的重力可以增加机械效率，所以与使汽车坐满人员可以增加效率的原理相同，故选一， （3）分析实验2、3可知，机械效率和钩码上升高度无关； （4）据实验分析可知，滑轮的机械效率随着物重增大而增大，所以求取平均值做法错误； （5）弹簧测力计在静止状态下读数，导致测量的数据偏小，原因为不考虑摩擦力，导致总功减小，有用功不变，所以机械效率增加。 【分析】1、功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η=。 2、考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。 13．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验 次数 钩码所受的 重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动 的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * （1）实验中应竖直向上 　 　拉动弹簧测力计使钩码上升； （2）表格中编号①的数据应为　 　；编号②的数据应为　 　； （3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越　 　； （4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为　 　N； （5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 ___________。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 【答案】（1）匀速 （2）2.2；88.9% （3）高 （4）0.4 （5）B 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小。 （2）由图知，1N之间有10个小格，每个小格代表0.1N，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计的示数为2.2N，故拉力为2.2N。第2次实验的机械效率为 （3）实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，即做的有用功越大，因为做的额外功不变，故滑轮组的机械效率越高。 （4）根据表中数据，在第一次实验做的总功 ，做的有用功为 ，做的额外功为 ，因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功，则动滑轮的重力为 （5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意； B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意； C．滑轮组的机械效率为 可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，再根据 可知，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。 故答案为：B。 【分析】 （1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小； （2）看清弹簧测力计的分度值，结合对应刻度读数；根据，可求出机械效率； （3）同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； （4）根据，可求出滑轮重； （5）减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大。 五、计算题 14．图示为水下考古时打捞货物的示意图。若将体积大小为0.128m3、质量为640kg的货箱提离水面后匀速拉起1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求： （1）货物的平均密度； （2）货物克服重力所做的功； （3）绳子所受的拉力。 【答案】（1）解：货物的平均密度 （2）解：货物的重力 货物克服重力做功为有用功 （3）解：已知滑轮组机械效率，根据，可得总功 由图可知，承担货箱和动滑轮的绳子有效段数，根据，可得绳子自由端移动距离 根据，可得绳子拉力 【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】(1) 本小问考查密度基础计算公式，直接代入已知质量与体积即可求解平均密度。 (2) 本小问考查重力公式与有用功计算，先由质量求出物体重力，再结合提升高度计算克服重力做的有用功。 (3) 本小问综合考查滑轮组机械效率、绳子段数规律与总功公式，先利用有用功和效率求出总功，再根据滑轮组绳子段数算出绳端移动距离，最后反推绳子自由端的拉力大小。 （1）货物的平均密度 （2）货物的重力 货物克服重力做功为有用功 （3）已知滑轮组机械效率，根据，可得总功 由图可知，承担货箱和动滑轮的绳子有效段数，根据，可得绳子自由端移动距离 根据，可得绳子拉力 15．如图所示，某起重机在转运货物。已知货物所受重力为4000N，静止在水平地面时和地面接触的总面积为0.8m2。若起重机将货物匀速竖直提升3m，额外功为8000J。求：（g取10N/kg） （1）货物静止在水平地面时，对地面的压强； （2）起重机提升货物过程中做的有用功； （3）起重机提升货物过程中的机械效率。 【答案】（1）解：货物静止在水平地面时，对地面的压强为5×103Pa。 （2）解：起重机提升货物过程中做的有用功为1.2×104J。 （3）解：起重机提升货物过程中的机械效率为60%。 【知识点】压强的大小及其计算；机械效率的计算；有用功和额外功 【解析】【分析】（1）结合计算货物静止在水平地面时，对地面的压强； （2）结合W=Gh计算起重机提升货物过程中做的有用功； （3）结合效率公式计算起重机提升货物过程中的机械效率。 六、科普阅读题 16．三峡工程 如图，作为三峡工程最大的难题之一，三峡升船机已于2016年9月成功通航。而这个被称为“船舶电梯”的升船机，是在没有先例和参考标准的情况下，我国企业大胆创新，攻坚克难，完成了这一世界奇迹。 三峡升船机位于三峡双线五级船闸右侧，由上游引航道、上闸首、承船厢室段、下闸首和下游引航道等部分组成，全线总长约7300米。船厢室段塔柱建筑高度146米，最大提升高度为113米、最大提升质量超过1.5万吨，相当于同时提升20万人。承船厢长132米、宽23.4米、高10米，可提升3000吨级的船舶过坝。三峡升船机型为“齿轮齿条爬升式垂直升船机”，整个船舶提升过程约8分钟，通过三峡升船机，船舶过坝时间由原来通过永久船闸的3.5小时缩短为约40分钟。升船机可升船也可降船，为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。众多数据显示三峡升船机是世界上规模最大、技术难度最高的升船机工程。 （1）从工作原理图上看，升船机船厢室塔柱顶运用的滑轮属于　 　； （2）三峡升船机最大提升重力超过　 　N，船舶提升过程以8分钟计算，升船机最大提升功率约为　 　W（保留1位小数）； （3）给机械加润滑油，这是在有用功一定的情况下，通过减小　 　（选填“有用功”、“额外功”或“总功”），来提高升船机的机械效率。 【答案】（1）定滑轮 （2）； （3）额外功 【知识点】功率计算公式的应用；重力及其大小的计算；定滑轮及其工作特点；增大或减小机械效率的方法 【解析】【解答】（1）如图所示， 升船机船厢室塔柱顶运用的滑轮在提升物体时位置固定不变 ，故该滑轮属于定滑轮； （2）第1空，由题意可知，该升船机最大提升质量超过1.5万吨，即 m＝1.5万吨＝1.5×107kg 其最大提升的重力为： G＝mg＝1.5×107kg×10N/kg＝1.5×108N 第2空，提升搞过程中，最大提升高度为h=113m，故升船机提升最大重量提升113m时做的功最多为 W=Gh=1.5×108N×113m=1.695×1010J 做功所用时间为t=8min=480s，故升船机最大提升功率约为 （3）使用该机械时，克服摩擦力以及机械自重所做的功为额外功， 给机械加润滑油， 是在有用功一定时，通过减少克服摩擦做的额外功，使总功减小，提高滑轮组的机械效率。 故答案为：（1）定滑轮（2）；；（3）额外功。 【分析】（1）定滑轮指滑轮位置固定不变的滑轮； （2）由材料给出的信息，可得到最大提升质量，再利用G=mg计算最大提升重力；最大提升功率应为一定时间内将最大提升物重提升的高度最高时所做的功与时间之比； （3）机械效率为有用功与总功之比，额外功指机械克服摩擦力和机械自重做的功。 （1）如图，升船机船厢室塔柱顶运用的滑轮绕固定轴转动，所以该滑轮属于定滑轮。 （2）[1]该升船机最大提升质量为 m＝1.5万吨＝1.5×107kg 最大提升的重力为 G＝mg＝1.5×107kg×10N/kg＝1.5×108N [2]船舶提升过程以8分钟计算，升船机所做的功为 W=Gh=1.5×108N×113m=1.695×1010J 升船机最大提升功率约为 （3）要想提高升船机的机械效率，给机械加润滑油，可减少克服摩擦做的额外功，在有用功一定时，总功减小，滑轮组的机械效率将变大。 七、综合题 17．周末，小明和爸爸一起将仓库里的货物抬上货架。为了省力，他们使用了滑轮组（如图所示），在一次提升货物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动8m，货物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的货物重800N。请计算该过程中： （1）绳子自由端拉力的功率　 　； （2）绳子自由端拉力的大小　 　； （3）滑轮组的机械效率　 　； （4）如果想提高该滑轮组的效率，可以采取的措施有　 　。（列出一条即可） 【答案】（1）200W （2）500N （3）80% （4）增加物重 【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；增大或减小机械效率的方法；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】（1）由W−t图像可得，第 10s 时绳子拉力做功为2×103J，利用功率公式即可计算绳子自由端拉力的功率。 （2）由图乙可知，20s 内拉力做功4000J，绳子移动距离为8m，由功的公式W=Fs变形，可求出拉力大小。 （3）计算滑轮组所做的有用功，再代入机械效率公式，便可求出滑轮组的机械效率。 （4）在相同条件下，增大提升物体的物重，有用功随之增大，而动滑轮重力、摩擦等产生的额外功基本不变，有用功在总功中的占比变大，因此滑轮组的机械效率将会升高。 【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：； 考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。 （1）由W-t图像可知，第10s时，绳子拉力做功2×103J，根据功率的计算公式求绳子自由端拉力的功率 （2）由图乙可知，20s内拉力做功4000J，绳子移动了8m，根据W=Fs可变形求出拉力 （3）求出有用功 根据机械效率公式可求出滑轮组的机械效率 （4）同等情况下，增加物重时，有用功增加，而额外功几乎不变，有用功在总功中占有的比例增大，滑轮组的机械效率会提高。 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.3 《机械效率》科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理九年级上册（沪粤版新教材） 一、选择题 1．如图，叉车将货物从地面缓慢举高，然后又沿水平方向缓慢移动到车厢旁。叉车工作时，下列说法正确的是（　　） A．叉车对货物做功越多，功率越大 B．叉车举起货物越快，机械效率越高 C．叉车举起的货物越重，机械效率越高 D．叉车在水平移动货物过程中对货物做了功 2．如图所示，用的水平拉力拉着滑轮使重为200N的物体A沿水平地面匀速运动，且物体A运动的速度为0.2m/s，地面对物体A的摩擦力是物体A重力的。两段绳子均水平，不计绳子和滑轮重力，下列说法正确的是（　　） A．10s内物体A克服与地面之间的摩擦力做的功是80J B．10s内拉力F做的功是100J C．拉力F的功率是10W D．该装置的机械效率是80% 3．图甲，某同学用滑轮组提升物体，绳端移动的距离①和物体上升的高度②随时间变化的关系如图乙所示，已知物重为 5N，动滑轮的重量为 1N，绳端的拉力F为2.5N. 则在0~5s A．拉力F做的功为0.25J B．图线b是绳端移动距离 C．滑轮组的有用功为0.5J D．滑轮组的机械效率为 83.3% 4．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 5．如图所示，用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，动滑轮重为G动（且G>G动），不计绳重及摩擦的情况下，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的机械效率相等 B．甲比乙更省力，且 C．甲、乙、丙装置所做的有用功相等 D．若物重G=100N，F3=50N，丙的机械效率为75% 二、多选题 6． 如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提升货物。工人用 300 N 的力竖直向上拉动绳子，使货物以0.09 m/s 的速度匀速上升。已知货物重为 810 N， g 取 10 N/kg，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是 ( ) A．工人拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 27 W B．10 s 内，工人拉绳子的自由端移动的距离为2.7 m C．若增大提升重物的质量，滑轮组的机械效率不变 D．该滑轮组的机械效率为 90% 7． 如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度是0.2m/s B．拉力做的有用功为2400J C．拉力做功的功率为100W D．若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80% 8．如图所示，A物体受到的重力是100Ｎ，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力F=5Ｎ，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F的功率是1 W B．2s内绳子自由端移动的距离是1.2 m C．5s内拉力F所做功的大小是15J D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是12Ｎ 三、填空题 9．如图是为了上山方便而修建的盘山公路，我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆重 的小型货车从山脚匀速行驶到竖直高度为500 m的山顶，货车通过的路程为3600m。已知从山脚开上山顶，货车所受牵引力和摩擦力保持不变。且牵引力大小为 则货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功为　 　J，该盘山公路的机械效率为　 　，行驶过程中货车所受摩擦力为　 　N。 10．如图所示，将重为900N的货物竖直向上匀速提起时，动滑轮的机械效率为90%，不计摩擦和绳重，则该动滑轮重为　 　N。 11．如图所示，一位工人师傅用一个定滑轮将15kg的重物竖直匀速向上提起6m，其所做的总功为1000J。在该过程中，有用功是　 　J，定滑轮的机械效率是　 　。 四、实验探究题 12．用如题图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如题表。 实验 次数 钩码重力 G/N 钩码上升 高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动 距离s/cm 机械 效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% （1）实验过程中，在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计，同时进行读数，应使钩码做　 　运动。 （2）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。以下三种提高效率的方法中，方法　 　与1、2次实验给我们的启示相同。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重力。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。 （3）分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（有关/无关）。 （4）小明想对测得的机械效率取平均值，并认为它是这个滑轮组准确的机械效率。你认为这种做法　 　（选填“正确”或“错误”），理由是　 　。 （5）实验过程中如果弹簧测力计在静止状态下读数，测得的机械效率将　 　（选填“偏大”“偏小”或“更准确”）。 13．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验 次数 钩码所受的 重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动 的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * （1）实验中应竖直向上 　 　拉动弹簧测力计使钩码上升； （2）表格中编号①的数据应为　 　；编号②的数据应为　 　； （3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越　 　； （4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为　 　N； （5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 ___________。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 五、计算题 14．图示为水下考古时打捞货物的示意图。若将体积大小为0.128m3、质量为640kg的货箱提离水面后匀速拉起1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。求： （1）货物的平均密度； （2）货物克服重力所做的功； （3）绳子所受的拉力。 15．如图所示，某起重机在转运货物。已知货物所受重力为4000N，静止在水平地面时和地面接触的总面积为0.8m2。若起重机将货物匀速竖直提升3m，额外功为8000J。求：（g取10N/kg） （1）货物静止在水平地面时，对地面的压强； （2）起重机提升货物过程中做的有用功； （3）起重机提升货物过程中的机械效率。 六、科普阅读题 16．三峡工程 如图，作为三峡工程最大的难题之一，三峡升船机已于2016年9月成功通航。而这个被称为“船舶电梯”的升船机，是在没有先例和参考标准的情况下，我国企业大胆创新，攻坚克难，完成了这一世界奇迹。 三峡升船机位于三峡双线五级船闸右侧，由上游引航道、上闸首、承船厢室段、下闸首和下游引航道等部分组成，全线总长约7300米。船厢室段塔柱建筑高度146米，最大提升高度为113米、最大提升质量超过1.5万吨，相当于同时提升20万人。承船厢长132米、宽23.4米、高10米，可提升3000吨级的船舶过坝。三峡升船机型为“齿轮齿条爬升式垂直升船机”，整个船舶提升过程约8分钟，通过三峡升船机，船舶过坝时间由原来通过永久船闸的3.5小时缩短为约40分钟。升船机可升船也可降船，为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。众多数据显示三峡升船机是世界上规模最大、技术难度最高的升船机工程。 （1）从工作原理图上看，升船机船厢室塔柱顶运用的滑轮属于　 　； （2）三峡升船机最大提升重力超过　 　N，船舶提升过程以8分钟计算，升船机最大提升功率约为　 　W（保留1位小数）； （3）给机械加润滑油，这是在有用功一定的情况下，通过减小　 　（选填“有用功”、“额外功”或“总功”），来提高升船机的机械效率。 七、综合题 17．周末，小明和爸爸一起将仓库里的货物抬上货架。为了省力，他们使用了滑轮组（如图所示），在一次提升货物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动8m，货物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的货物重800N。请计算该过程中： （1）绳子自由端拉力的功率　 　； （2）绳子自由端拉力的大小　 　； （3）滑轮组的机械效率　 　； （4）如果想提高该滑轮组的效率，可以采取的措施有　 　。（列出一条即可） 答案解析部分 1．【答案】C 【知识点】功率的概念；机械效率的大小比较；是否做功的判断 【解析】【解答】A、功率公式为，功率由做功多少和做功时间共同决定，只知道做功多，无法确定功率大小，故A错误； B、机械效率，反映有用功占总功的比例，和做功快慢（功率）没有关联，举起货物快只能说明功率大，不能提升机械效率，故B错误； C、同一叉车，额外功基本不变，货物越重，克服货物重力做的有用功越大，有用功在总功中的占比越高，机械效率越高，故C正确； D、水平移动货物时，叉车对货物的支持力竖直向上，货物移动方向水平，力和移动距离垂直，不满足做功条件，叉车对货物不做功，故D错误； 故答案为：C。 【分析】A、考查功率计算公式。依托功率定义式，功率由功和时间两个量共同决定，单一物理量无法判断功率大小。 B、考查机械效率与功率的区分。机械效率描述能量利用比例，功率描述做功快慢，二者无必然联系。 C、考查机械效率变化规律。额外功不变时，增大有用功可以提高机械效率。 D、考查做功的两个必要条件。有力、且物体沿力的方向移动距离，二者缺一不可。 2．【答案】D 【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；有用功和额外功 【解析】【解答】A、物体A受到的摩擦力，10s内物体A移动的距离，克服摩擦力做功，故A错误； B、该滑轮为动滑轮，拉力移动的速度，10s内拉力移动的距离，拉力做的功，故B错误； C、拉力的功率，故C错误； D、装置的机械效率，故D正确； 故答案为：D。 【分析】A、先计算摩擦力，再根据算出物体移动距离，最后用求克服摩擦力做功，结果为，而非。 B、动滑轮拉力移动距离是物体移动距离的一半，即，用算出拉力做功为，而非。 C、根据，代入拉力做功和时间，算出功率为，而非。 D、机械效率，代入有用功和总功，结果为，计算正确。 3．【答案】C 【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的概念；功的计算及应用；有用功和额外功 【解析】【解答】 解：AB、由绳子自由端移动的距离s=nh可知，绳子自由端移动的距离等于物体竖直上升高度的n倍，因此绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系是图线a，物体竖直上升的高度随时间变化的关系是图线b； 由图线a可知，在0～5s时，绳子自由端竖直移动的距离s=0.3m，拉力F做的功为： W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J，故AB错误； C、由图线b可知，在0～5s时，物体竖直上升的高度为0.1m，则滑轮组的有用功为： W有=Gh=5N×0.1m=0.5J，故C正确； D、滑轮组的机械效率为：，故D错误。 故选：C。 【分析】 （1）由绳子自由端移动的距离s=nh分析绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系的图线与物体竖直上升的高度随时间变化的关系的图线；根据W总=Fs求出拉力F做的功； （2）根据W有=Gh求出滑轮组的有用功； （3）根据求出滑轮组的机械效率。 4．【答案】C 【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的大小比较；机械效率的计算 【解析】【解答】A．甲乙有用功均是克服重物的重力做功，即有用功，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误； BCD．图甲使用的是动滑轮，滑轮上缠绕的绳子数为2，所以，图乙使用的是定滑轮，，根据做功公式计算可知，，甲做的总功多，乙做的总功少，根据功率公式知，甲做总功的功率大；有用功一样多，甲的总功多，根据效率公式知，乙所用装置的机械效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。 故选C。 【分析】1、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力； 2、拉力的计算，，n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍， 3、功的相关计算：W=Fs，距离为拉力的方向。总结：考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。 5．【答案】C 【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；有用功和额外功 【解析】【解答】A．不计绳重及摩擦，甲装置需对动滑轮做额外功，乙装置不需要做额外功，拉力做的有用功相同，甲、乙装置做的总功不相等，根据可知，甲装置的机械效率小于乙装置的机械效率，故A错误； B．由图可知，不计绳重及摩擦，甲是动滑轮，则绳子受的拉力分别为： ， 乙是定滑轮，不省力： F2=G， 又因为G>G动，所以： 则，故B错误； C．用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，有用功均为克服重力做功，由W=Gh可知甲、乙、丙装置所做的有用功相同，故C正确； D．若物重G=100N，F3=50N，拉力做的有用功为： W有=Gh=100N×2m=200J 使用丙装置拉力做的总功为： W总=F3l=50N×5m=250J 丙装置的机械效率为： 故D错误。 故选C。 【分析】 （1）用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高相同的高度，拉力做的有用功相同；不计绳重及摩擦，甲装置需对动滑轮做额外功，乙装置不需要做额外功，甲、乙装置做的总功不相等，利用可知甲、乙装置的机械效率的关系； （2）由图可知，甲是动滑轮、乙是定滑轮，不计绳重及摩擦，绳子受的拉力分别为、F2=G，据此比较F1和F2的大小关系； （3）用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，利用W=Gh比较甲、乙、丙装置所做的有用功关系； （4）若物重G=100N，F3=50N，利用W=Gh计算拉力做的有用功，利用W=Fl计算使用丙装置拉力做的总功，利用可求出丙装置的机械效率。 6．【答案】B,D 【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算 【解析】【解答】A、图中，动滑轮上绳子股数n=3，工人拉力的功率为： ，故A错误； B、在10s内，工人拉绳子的自由端移动的距离为：s=nvt=3×0.09m/s×10s=2.7m，故B正确； C、若增大提升重物的质量，重物的重力增加，有用功变大，额外功不变，机械效率变大，故C错误； D、滑轮组的机械效率为：，故D正确。 故选BD。 【分析】根据滑轮组装置确定绳子股数，利用P=Fv，计算工人拉力的功率； 根据s=vt，计算10s内工人拉绳子的自由端移动的距离； 增大机械效率的方法有：一是增大有用功，则重物重力变大；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重；根据，计算机械效率。 7．【答案】B,C 【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】A.根据图像，绳子股数n=2，计算绳子自由端移动的距离s=2h=2×6m12m，速度是，A不符合题意； B.根据重力，计算拉力做的有用功为W有=Gh=400N×6m=2400J，B符合题意； C.根据拉力，计算做功为W总=Fs=250N×12m=3000J，功率为，C符合题意； D.计算动滑轮为G动=nF-G=2×250N-400N=100N，提升重500N的物体，滑轮的机械效率为，D不符合题意。 故答案为：BC. 【分析】根据，计算速度；利用W有=Gh，计算有用功，根据W总=Fs，计算总功，利用，计算功率；根据G动=nF-G，计算动滑轮的重力，根据，计算机械效率。 8．【答案】B,C,D 【知识点】功率的计算；动滑轮拉力的计算；机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】 A．由图可知，n=3，则绳端移动的速度v绳=nvA=3×0.2m/s=0.6m/s，拉力F的功率P=Fv绳=5N×0.6m/s=3W ，故A错误；B．由可得，2s内绳子自由端移动的距离s绳=v绳t1=0.6m/s×2s=1.2m，故B正确； C.5s内绳子自由端移动的距离s绳'=v绳t2=0.6m/s×5s=3m，拉力做的功W=Fs绳'=5N×3m=15J，故C正确； D．滑轮组的机械效率，则物体A受到水平地面的摩擦力大小是12N，故D正确。 故选：BCD。 【分析】 （1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据v绳=nvA求出绳端移动的速度，根据求出拉力F的功率； （2）根据s=vt求出2s内绳子自由端移动的距离； （3）根据s=vt求出5s内绳子自由端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功； （4）滑轮组克服物体摩擦力做的功为有用功，根据求出物体A受到水平地面的摩擦力。 9．【答案】9×107；35%；16250 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】牵引力所做的功为 ，有用功，机械效率，所以额外功摩擦力。 【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：。 10．【答案】100 【知识点】动滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算；机械效率 【解析】【解答】不计绳重、摩擦的动滑轮机械效率计算采用，变形可得。 代入数值计算，。【分析】由于滑轮重力，导致系统存在额外功，结合机械效率公式求解。 11．【答案】900；90% 【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】 根据题意可知，重物的质量为15kg，则重物受到的重力：G=mg=15kg×10N/kg=150N； 将重物匀速提升6m，则工人师傅所做的有用功：W有用=Gh=150N×6m=900J； 那么定滑轮的机械效率。 故填：900；90%。 【分析】 首先根据G=mg可求出重物受到的重力G的大小，然后根据W有用=Gh求出工人师傅做的有用功，最后根据求出定滑轮的机械效率。 12．【答案】（1）匀速直线 （2）一 （3）无关 （4）错误；滑轮组的机械效率随物重增大而增大 （5）偏大 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】（1）为了精准测量绳子的拉力，需要使得钩码做匀速直线运动； （2）结合实验1、2分析可知，增加物体的重力可以增加机械效率，所以与使汽车坐满人员可以增加效率的原理相同，故选一， （3）分析实验2、3可知，机械效率和钩码上升高度无关； （4）据实验分析可知，滑轮的机械效率随着物重增大而增大，所以求取平均值做法错误； （5）弹簧测力计在静止状态下读数，导致测量的数据偏小，原因为不考虑摩擦力，导致总功减小，有用功不变，所以机械效率增加。 【分析】1、功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η=。 2、考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。 13．【答案】（1）匀速 （2）2.2；88.9% （3）高 （4）0.4 （5）B 【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验 【解析】【解答】（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小。 （2）由图知，1N之间有10个小格，每个小格代表0.1N，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计的示数为2.2N，故拉力为2.2N。第2次实验的机械效率为 （3）实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，即做的有用功越大，因为做的额外功不变，故滑轮组的机械效率越高。 （4）根据表中数据，在第一次实验做的总功 ，做的有用功为 ，做的额外功为 ，因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功，则动滑轮的重力为 （5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意； B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意； C．滑轮组的机械效率为 可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，再根据 可知，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。 故答案为：B。 【分析】 （1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小； （2）看清弹簧测力计的分度值，结合对应刻度读数；根据，可求出机械效率； （3）同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； （4）根据，可求出滑轮重； （5）减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大。 14．【答案】（1）解：货物的平均密度 （2）解：货物的重力 货物克服重力做功为有用功 （3）解：已知滑轮组机械效率，根据，可得总功 由图可知，承担货箱和动滑轮的绳子有效段数，根据，可得绳子自由端移动距离 根据，可得绳子拉力 【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【分析】(1) 本小问考查密度基础计算公式，直接代入已知质量与体积即可求解平均密度。 (2) 本小问考查重力公式与有用功计算，先由质量求出物体重力，再结合提升高度计算克服重力做的有用功。 (3) 本小问综合考查滑轮组机械效率、绳子段数规律与总功公式，先利用有用功和效率求出总功，再根据滑轮组绳子段数算出绳端移动距离，最后反推绳子自由端的拉力大小。 （1）货物的平均密度 （2）货物的重力 货物克服重力做功为有用功 （3）已知滑轮组机械效率，根据，可得总功 由图可知，承担货箱和动滑轮的绳子有效段数，根据，可得绳子自由端移动距离 根据，可得绳子拉力 15．【答案】（1）解：货物静止在水平地面时，对地面的压强为5×103Pa。 （2）解：起重机提升货物过程中做的有用功为1.2×104J。 （3）解：起重机提升货物过程中的机械效率为60%。 【知识点】压强的大小及其计算；机械效率的计算；有用功和额外功 【解析】【分析】（1）结合计算货物静止在水平地面时，对地面的压强； （2）结合W=Gh计算起重机提升货物过程中做的有用功； （3）结合效率公式计算起重机提升货物过程中的机械效率。 16．【答案】（1）定滑轮 （2）； （3）额外功 【知识点】功率计算公式的应用；重力及其大小的计算；定滑轮及其工作特点；增大或减小机械效率的方法 【解析】【解答】（1）如图所示， 升船机船厢室塔柱顶运用的滑轮在提升物体时位置固定不变 ，故该滑轮属于定滑轮； （2）第1空，由题意可知，该升船机最大提升质量超过1.5万吨，即 m＝1.5万吨＝1.5×107kg 其最大提升的重力为： G＝mg＝1.5×107kg×10N/kg＝1.5×108N 第2空，提升搞过程中，最大提升高度为h=113m，故升船机提升最大重量提升113m时做的功最多为 W=Gh=1.5×108N×113m=1.695×1010J 做功所用时间为t=8min=480s，故升船机最大提升功率约为 （3）使用该机械时，克服摩擦力以及机械自重所做的功为额外功， 给机械加润滑油， 是在有用功一定时，通过减少克服摩擦做的额外功，使总功减小，提高滑轮组的机械效率。 故答案为：（1）定滑轮（2）；；（3）额外功。 【分析】（1）定滑轮指滑轮位置固定不变的滑轮； （2）由材料给出的信息，可得到最大提升质量，再利用G=mg计算最大提升重力；最大提升功率应为一定时间内将最大提升物重提升的高度最高时所做的功与时间之比； （3）机械效率为有用功与总功之比，额外功指机械克服摩擦力和机械自重做的功。 （1）如图，升船机船厢室塔柱顶运用的滑轮绕固定轴转动，所以该滑轮属于定滑轮。 （2）[1]该升船机最大提升质量为 m＝1.5万吨＝1.5×107kg 最大提升的重力为 G＝mg＝1.5×107kg×10N/kg＝1.5×108N [2]船舶提升过程以8分钟计算，升船机所做的功为 W=Gh=1.5×108N×113m=1.695×1010J 升船机最大提升功率约为 （3）要想提高升船机的机械效率，给机械加润滑油，可减少克服摩擦做的额外功，在有用功一定时，总功减小，滑轮组的机械效率将变大。 17．【答案】（1）200W （2）500N （3）80% （4）增加物重 【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；增大或减小机械效率的方法；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用 【解析】【解答】（1）由W−t图像可得，第 10s 时绳子拉力做功为2×103J，利用功率公式即可计算绳子自由端拉力的功率。 （2）由图乙可知，20s 内拉力做功4000J，绳子移动距离为8m，由功的公式W=Fs变形，可求出拉力大小。 （3）计算滑轮组所做的有用功，再代入机械效率公式，便可求出滑轮组的机械效率。 （4）在相同条件下，增大提升物体的物重，有用功随之增大，而动滑轮重力、摩擦等产生的额外功基本不变，有用功在总功中的占比变大，因此滑轮组的机械效率将会升高。 【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：； 考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。 （1）由W-t图像可知，第10s时，绳子拉力做功2×103J，根据功率的计算公式求绳子自由端拉力的功率 （2）由图乙可知，20s内拉力做功4000J，绳子移动了8m，根据W=Fs可变形求出拉力 （3）求出有用功 根据机械效率公式可求出滑轮组的机械效率 （4）同等情况下，增加物重时，有用功增加，而额外功几乎不变，有用功在总功中占有的比例增大，滑轮组的机械效率会提高。 学科网（北京）股份有限公司 $