11.5 机械效率 同步练习2026-2027学年苏科版物理九年级上学期

**基本信息** 围绕机械效率，通过基础概念、公式应用到实验探究的分层设计，构建从单一到综合的知识巩固路径，适配新授课教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|有用功、额外功、机械效率概念|知识点填空+简单单选，强化物理观念中的能量观念| |提升层|机械效率公式应用、影响因素分析|复杂单选+基础计算，结合滑轮组、斜面情境，体现科学推理| |综合层|实验测量与误差分析、综合计算|实验题+多知识点综合计算，培养科学探究与问题解决能力|

新九年级物理分层练习11.5 机械效率 1． 有用功：为达到目的必须要做的对人们有用的功，叫作有用功。 2． 额外功：人们不需要，但又不得不做的功，叫作额外功。 3． 总功：有用功和额外功之和，即。 4． 机械效率： 和 的比值，叫作机械效率。 ，即。 5． 提高动滑轮的机械效率： ①减小轮与轴之间的 ，减小 的重力等。 ②增加提起的货物重力。 一、单选题 1．小明用如图所示的滑轮组将80N的重物在4s内匀速提升了2m，所用拉力为50N，不考虑摩擦和绳重，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的动滑轮重为20N B．对重物做的有用功为200J C．滑轮组的机械效率为75% D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将减小 2．山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路如图所示，这样车辆向上行驶时可以（　　） A．减小所必需的牵引力 B．减小所做的功 C．提高机械效率 D．提高发动机功率 3．在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G=600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L=6m，斜面高h=1.5m，斜面的机械效率η=60%。下列叙述中正确的是（　　） A．小孙推动货物所用推力大小为150N B．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大 C．货物受到斜面的摩擦力大小为250N D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高 4．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（　　） A．该装置能够省力 B．提水时克服摩擦做的功是额外功 C．该装置能够省功 D．使用更轻的桶可以提高机械效率 5．如图所示，小南用300N的拉力将800N的重物在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦。下列计算正确的是（　　） A．拉力的功率是60W B．小南做的总功是1600J C．动滑轮的重力是200N D．滑轮组的机械效率是88.89% 6．如图，工人利用滑轮组匀速吊起重为2100N的路灯杆（质量，分布均匀），绳端拉力F保持1000N。下列说法正确的是（　　） A．路灯杆离地前，相当于费力杠杆 B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2100N C．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为70% D．路灯杆离地前后，滑轮组的机械效率不变 7．小华分别尝试用如图所示的两个滑轮组，在相同时间内将重为G的重物匀速提升了相同的高度h，所用的拉力分别为F甲和F乙。图中每个滑轮的质量均相等，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　） A．F甲小于F乙 B．甲的额外功等于乙的额外功 C．甲的有用功大于乙的有用功 D．F甲做功的功率大于F乙做功的功率 8．工人师傅用如图所示的装置将水泥从地面匀速运至高处，若水泥重为G0，桶重为G1，动滑轮重为G2，该装置的机械效率为η（不计绳重和摩擦），求工人师傅作用在绳子自由端的拉力F。下列表达式中正确的是（　　） A．F＝ B． C． D．F＝ 9．用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，杠杆的机械效率为η1；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（　　） A．η1＜η2 B．η1>η2 C．η1≥η2 D．η1≤η2 10．如图所示，某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重1200N、底面积为200cm2的货物。货物在20s内匀速上升了4m，工人所用的拉力F为500N，不计绳重和摩擦。下列分析和计算正确的是（　　） A．工人拉绳的速度为0.2m/s B．右侧滑轮可以省功 C．滑轮组的机械效率为80% D．增大提升货物的质量，该滑轮组的机械效率变小 一、单选题 11．如图所示，工人利用滑轮组提升一个重为400N的货物，动滑轮的重力G动=100N，货物以0.3m/s的速度匀速上升（忽略绳重及摩擦），下列说法正确的是（　　） A．拉力F为200N B．货物上升1m，绳子自由端移动3m C．拉力F做功的功率120W D．该滑轮组的机械效率为80% 12．如图甲所示是高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境，其平台结构的原理简图如图乙所示，吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦，g取10N/kg。则下列说法正确的是（　　） A．使用该装置可以省距离，但不能省功 B．电动机拉动绳子的功率为480W C．整个装置的机械效率为73.3% D．在承载范围内，工人及工具的总质量越大，该装置的机械效率越低 13．体重为600N的小阅用如图所示的滑轮组来提升重1350N的物体，他用500N的拉力使该物体缓慢匀速上升，5s内物体上升了1m。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．小阅拉力做功的功率为100W B．此时滑轮组的机械效率为75% C．提重物的过程中克服动滑轮重力做功450J D．小阅用该滑轮组能提起的最大物重为1650N 14．建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动了2m，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法错误的是（　　） ①绳子自由端沿水平方向移动的速度为1.5m/s ②物体受到的拉力为750N ③拉力F的功率为375W ④滑轮组的机械效率为80%    A．只有①和② B．只有②和③ C．只有③和④ D．只有①和④ 15．如图所示，小明用F=400N的拉力将一质量为64kg的物体，在10s内匀速竖直向上提升2m。不计摩擦和绳重，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮的重力为240N C．拉力F的功率为80W D．该滑轮组的机械效率为80% 16．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）    A．滑轮组的机械效率相同 B．拉力F1和F2大小相等 C．拉力F1对滑轮组所做的功大 D．拉力F1对滑轮组所做功的功率大 17．如图所示，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，他用沿斜面向上的推力分别将两件相同货物从两斜面的底端匀速推到顶端，推力大小分别为FAB、FCD，期间工人克服重力做功分别记为WAB、WCD，工人克服重力做功的功率分别记为PAB、PCD，机械效率分别记为ηAB、ηCD，下列判断一定正确的是（　　） A．FAB=FCD B．WAB=WCD C．PAB=PCD D．ηAB=ηCD 二、计算题 18．如图所示，利用滑轮组将重为80N的物体在30s内匀速提升3m，已知拉力F为50N，若不计绳重和摩擦，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力做功的功率； （3）动滑轮重力。    19．如图所示，某升降机在40s内将3700N的重物匀速提升了10m，此过程中钢丝绳的拉力为1000N，升降机货箱的重力是200N（g=10N/kg，不计钢丝绳的重力和摩擦），求： （1）动滑轮的重力； （2）钢丝绳中的拉力的功率； （3）当此升降机的机械效率低于多少时，该升降机不再省力。    20．工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，已知石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为1200N，滑轮组的机械效率为80%，滑轮和绳子的自重不计。在石材移动10s的过程中，（g取10 N/kg）求： （1）工人做的有用功和总功； （2）工人作用在绳子自由端的拉力； （3）工人拉力做功的功率。    21．如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为200N的货物，从A处水平路面上匀速移动2m至仓库门口B处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲=300W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在竖直方向上匀速移动3m到达指定位置C，拉力F乙为100N。求： （1）甲工人做的功？ （2）甲工人的推力F甲是多少？ （3）利用滑轮组做的总功与机械效率分别是多少？    22．在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直山中提升物资，已知物资重9×103N，汽车对绳子的拉力为4×103N，汽车受到地面摩擦力为6×103N，物资上升过程中的s﹣t图像如图乙所示，求该过程中： （1）物资的上升速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）汽车牵引力的功率。 23．如图所示，用100N的拉力F通过动滑轮将重180N的货物在10s内匀速提升2m，不计绳重及摩擦，求该过程中； （1）有用功； （2）拉力的功率P； （3）动滑轮的机械效率η。 24．在“测量斜面的机械效率”实验中，实验器材有：长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为5.4N木块（带挂钩）如图一所示，将长木板和支架搭成长1.0m、高0.2m的斜面，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块。    （1）如图二所示，此时弹簧测力计对木块的拉力为______N； （2）将木块匀速拉到斜面顶端，有用功为_______J，总功为_______J，斜面的机械效率为_______； （3）木块与斜面的摩擦力为______N； （4）在实验中若加速拉动木块到斜面顶端，则测得的机械效率与匀速拉动木块比较______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 25．在“测量滑轮组的机械效率”实验中：    （1）在实验操作中拉力的方向应沿_____方向______拉动弹簧测力计； （2）某次实验提升物体前后如甲和乙图所示，则物体上升的高度为______________cm， 绳子自由端移动的距离为______cm； （3）若物体的重力为 5 N，弹簧测力计的示数如图丙所示，则拉力是______N，滑轮组的机械效率为______。 26．如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，若物体重6N。 （1）如图中弹簧测力计的示数是：______N； （2）实验时沿______方向拉绳子自由端最省力，且应______拉动弹簧测力计，若物体上升高度为10cm，则滑轮组的机械效率是______； （3）若仅增加物体的重量，该滑轮组的机械效率将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 27．用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表： 悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力端移动距离s/m 机械效率η A 6 0.2 3 0.6 66.7% B 6 0.2 5 0.3 （1）钩码挂在B点时的机械效率______； （2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点______（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：_________ ； （3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为_________N； （4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______ 。（变大/变小/不变） 28．某实验小组用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率。测量过程中，同学们使用滑轮组正确提升重物并将相关数据记录在下表中。 次数 物体重力（N） 物体上升的高度（cm） 弹窗测力计的示数（N） 强子自由端移动的距离（cm） 机械效率 1 2 10 1.0 30 66.7% 2 4 10 1.7 30 3 6 10 2.4 30 83.3% （1）实验过程中需要竖直向上______拉动弹簧测力计；第二次实验中，滑轮组的机械效率约为______（百分号前保留一位小数）； （2）小组同学进一步分析数据发现，三次测量的额外功分别为0.10J、0.11J、0.12J。你认为对额外越来越大的原因解释合理的是______（选填序号）。 A．完全是因为测量误差导致的 B．三次测量过程中，需要克服动滑轮重力所做的功越来越多 C．所挂物体的重力越来越大，使拉动时机械内部压力增大，摩擦力增大 29．提高滑轮组的机械效率，能够更充分地发挥滑轮组的作用。于是物理小组成员打算通过测量滑轮组的机械效率，来探索提高滑轮组机械效率的方法。实验装置如图。（每个动滑轮重相同，忽略摩擦及绳重） 滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率η a 1 0.1 0.1 0.4 0.3 0.12 83.3% b 2 0.1 0.2 0.75 0.3 0.225 88.9% c 2 0.1 0.2 0.6 ______ ______ ______ （1）实验中应______拉动弹簧测力计； （2）请你将小组成员设计的实验记录表及收集和处理的数据补充完整； （3）比较a、b两组的机械效率，可知在使用同一滑轮组提升不同重物时，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越______； （4）通过比较b、c两组的机械效率，同学们知道了：若提升相同的重物，可采用______的方法来提高滑轮组的机械效率。      答案与解析 6． 有用功：为达到目的必须要做的对人们有用的功，叫作有用功。 7． 额外功：人们不需要，但又不得不做的功，叫作额外功。 8． 总功：有用功和额外功之和，即。 9． 机械效率：有用功和总功的比值，叫作机械效率。 ，即。 10． 提高动滑轮的机械效率： ①减小轮与轴之间的摩擦力，减小动滑轮的重力等。 ②增加提起的货物重力。 一、单选题 1．小明用如图所示的滑轮组将80N的重物在4s内匀速提升了2m，所用拉力为50N，不考虑摩擦和绳重，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的动滑轮重为20N B．对重物做的有用功为200J C．滑轮组的机械效率为75% D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将减小 【答案】A 【详解】A．由图可知，承担物重的绳子的股数n=2，不考虑摩擦和绳重，则，可求动滑轮的重力为 故A正确； BC．滑轮所做的有用功为 总功为 机械效率为 故BC错误； D．根据机械效率公式可知，因为额外功一定，当增加物重也就是增加有用功时，机械效率会增加，故D错误。 故选A。 2．山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路如图所示，这样车辆向上行驶时可以（　　） A．减小所必需的牵引力 B．减小所做的功 C．提高机械效率 D．提高发动机功率 【答案】A 【详解】A．盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，故A符合题意； B．根据功的原理：使用任何机械都不省功，即使用机械（如斜面）时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，故B不符合题意； C．从机械效率的公式 可知，有用功相同，盘山路越弯曲，额外功越多，总功就越大，机械效率越低，故C不符合题意； D．汽车的功率决定于汽车的发动机，每辆汽车都有自己的输出功率，是一个不变量，故D不符合题意。 故选A。 3．在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G=600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L=6m，斜面高h=1.5m，斜面的机械效率η=60%。下列叙述中正确的是（　　） A．小孙推动货物所用推力大小为150N B．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大 C．货物受到斜面的摩擦力大小为250N D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高 【答案】D 【详解】A．有用功 W有用=Gh=600N×1.5m=900J 根据可得总功 小孙推动货物所用推力 故A错误； B．滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，若增大推行速度，货物对斜面的压力大小和接触面的粗糙程度均不变，则货物受到的摩擦力将不变，故B错误； C．额外功 W额=W总-W有用=1500J-900J=600J 货物受到斜面的摩擦力 故C错误； D．若h不变、减小L，斜面变陡，物体对斜面的压力减小，斜面对物体的摩擦力减小，额外功减小，有用功不变，根据 W总=W有用+W额 可知，总功减小，根据可知斜面的机械效率将升高，故D正确。 故选D。 4．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（　　） A．该装置能够省力 B．提水时克服摩擦做的功是额外功 C．该装置能够省功 D．使用更轻的桶可以提高机械效率 【答案】C 【详解】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，故A正确，A不符合题意； B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，故B正确，B不符合题意； C．使用任何机械都不省功，故C错误，C符合题意； D．提水时，克服桶重力做的功属于额外功，使用更轻的桶，可以减少克服桶重力做的功；当有用功一定时，减少额外功，可以提高机械效率，故D正确，D不符合题意。 故选C。 5．如图所示，小南用300N的拉力将800N的重物在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦。下列计算正确的是（　　） A．拉力的功率是60W B．小南做的总功是1600J C．动滑轮的重力是200N D．滑轮组的机械效率是88.89% 【答案】D 【详解】AB．如图所示，有3段绳子承担重物，即n=3，小南做的总功是 拉力的功率是 故AB错误； C．动滑轮的重力是 故C错误； D．滑轮组所做的有用功为 滑轮组的机械效率是 故D正确。 故选D。 6．如图，工人利用滑轮组匀速吊起重为2100N的路灯杆（质量，分布均匀），绳端拉力F保持1000N。下列说法正确的是（　　） A．路灯杆离地前，相当于费力杠杆 B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2100N C．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为70% D．路灯杆离地前后，滑轮组的机械效率不变 【答案】C 【详解】A．路灯杆一端刚被拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆离地前，相当于省力杠杆，故A错误； B．路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为 F拉=G=2100N 故B错误； C．由图知道，承担物重的绳子段数n=3，由于 所以，滑轮组的机械效率为 故C正确； D．滑轮组对路灯杆的拉力F拉做的功为有用功；路灯杆一端刚被拉起与杠杆全部被拉起相比较，全部被拉起时滑轮组对物体的拉力更大，由于 所以，在提升高度相同时，路灯杆离地后所做的有用功增大，额外功几乎不变，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率越大，故D错误。 故选C。 7．小华分别尝试用如图所示的两个滑轮组，在相同时间内将重为G的重物匀速提升了相同的高度h，所用的拉力分别为F甲和F乙。图中每个滑轮的质量均相等，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　） A．F甲小于F乙 B．甲的额外功等于乙的额外功 C．甲的有用功大于乙的有用功 D．F甲做功的功率大于F乙做功的功率 【答案】B 【详解】A．不计绳重及摩擦，由拉力，由图知道，n甲＝2，n乙＝3，所以绳子受的拉力 比较得F甲＞F乙，故A错误； BC．因为不计绳重及摩擦，动滑轮重力相同，提升的物体重和高度相同，由W额＝G轮h，W有用＝G物h可得，两滑轮组做的有用功相同、额外功相同，拉力做的总功相同，故B正确，C错误； D．拉力做的总功相同，所用的时间相同，由知道，拉力F甲做功的功率等于拉力F乙做功的功率，故D错误。 故选B。 8．工人师傅用如图所示的装置将水泥从地面匀速运至高处，若水泥重为G0，桶重为G1，动滑轮重为G2，该装置的机械效率为η（不计绳重和摩擦），求工人师傅作用在绳子自由端的拉力F。下列表达式中正确的是（　　） A．F＝ B． C． D．F＝ 【答案】D 【详解】A．由图知，承担重物绳子的段数n=3，根据题意，不计绳重和摩擦，工人师傅作用在绳子自由端的拉力 故A错误； BCD．克服水泥重力做的有用功W有=G0h，绳子自由端的拉力做的总功 滑轮组的机械效率 所以绳子自由端拉力 综上分析知，故BC错误，D正确。 故选D。 9．用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，杠杆的机械效率为η1；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（　　） A．η1＜η2 B．η1>η2 C．η1≥η2 D．η1≤η2 【答案】A 【详解】弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，对物体做的有用功将发生变化，如下图 图中 根据有用功公式可得 可知有用功变大；摩擦不计，则杠杆重心上升的高度不变 可知，克服杠杆重所做额外功不变，根据 因为 可知杠杆的机械效率变大，即 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10．如图所示，某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重1200N、底面积为200cm2的货物。货物在20s内匀速上升了4m，工人所用的拉力F为500N，不计绳重和摩擦。下列分析和计算正确的是（　　） A．工人拉绳的速度为0.2m/s B．右侧滑轮可以省功 C．滑轮组的机械效率为80% D．增大提升货物的质量，该滑轮组的机械效率变小 【答案】C 【详解】A．由图可知滑轮组随后绳子n=3，绳子自由端移动的距离 s=nh=3×4m=12m 人拉绳子的速度 故A错误； B．根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故B错误； C．滑轮组的机械效率 故C正确； D．不计绳重和摩擦，提升更重的物体，由W有=Gh可知，有用功W有增大，由W＝G动h可知，额外功W额外不变，由 可知，机械效率变大，故D错误。 故选C。 一、单选题 11．如图所示，工人利用滑轮组提升一个重为400N的货物，动滑轮的重力G动=100N，货物以0.3m/s的速度匀速上升（忽略绳重及摩擦），下列说法正确的是（　　） A．拉力F为200N B．货物上升1m，绳子自由端移动3m C．拉力F做功的功率120W D．该滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，承担物重的绳子的股数 因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力 故A错误； B．绳子自由端移动的距离 故B错误； C．绳子自由端移动的速度 拉力做功的功率 故C错误； D．因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 12．如图甲所示是高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境，其平台结构的原理简图如图乙所示，吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦，g取10N/kg。则下列说法正确的是（　　） A．使用该装置可以省距离，但不能省功 B．电动机拉动绳子的功率为480W C．整个装置的机械效率为73.3% D．在承载范围内，工人及工具的总质量越大，该装置的机械效率越低 【答案】B 【详解】A．由图可知 则绳子自由端移动的距离 即使用该装置费距离，由功的原理可知，使用任何机械都不省功，故A错误； B．吊篮的重力 两名工人及工具的总重力 因为不计滑轮重、绳重和摩擦，使用绳子自由端的拉力 电动机拉动绳子做的总功 电动机拉动绳子做功的功率 故B正确； C．整个装置做的有用功 整个装置的机械效率：滑轮组的机械效率 故C错误； D．在承载范围内，工人及工具的总质量越大，由可知，有用功W有越大，额外功W额外不变；由 可知，有用功W有越大，额外功W额外不变时，机械效率越大，故D错误。 故选B。 13．体重为600N的小阅用如图所示的滑轮组来提升重1350N的物体，他用500N的拉力使该物体缓慢匀速上升，5s内物体上升了1m。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．小阅拉力做功的功率为100W B．此时滑轮组的机械效率为75% C．提重物的过程中克服动滑轮重力做功450J D．小阅用该滑轮组能提起的最大物重为1650N 【答案】D 【详解】AB．如图所示，有3段绳子承担重物，即n=3，小阅拉力做功的总功率为 小阅拉力做功的功率为 滑轮组对物体做的有用功为 此时滑轮组的机械效率为 故AB错误； C．动滑轮的重力为 提重物的过程中克服动滑轮重力做功 故C错误； D．小阅对绳子最大拉力等于自身的重力，即 所以小阅用该滑轮组能提起的最大物重为 故D正确。 故选D。 14．建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动了2m，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法错误的是（　　） ①绳子自由端沿水平方向移动的速度为1.5m/s ②物体受到的拉力为750N ③拉力F的功率为375W ④滑轮组的机械效率为80%    A．只有①和② B．只有②和③ C．只有③和④ D．只有①和④ 【答案】A 【详解】①绳子自由端移动的距离 s=2s物=2×2m=4m 速度为 ②物体受到的摩擦力为 f=0.4G=0.4×1500N=600N 由于物体匀速移动，物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，为600N。 ③拉力F的功率为 P=Fv=375N×1m/s=375W ④滑轮组的机械效率为 所以错误的是①②，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 15．如图所示，小明用F=400N的拉力将一质量为64kg的物体，在10s内匀速竖直向上提升2m。不计摩擦和绳重，在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．动滑轮的重力为240N C．拉力F的功率为80W D．该滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】由题图可知，绳子承重股数为n=2。 A．绳子自由端移动的距离为 故A错误； B．物体的重力为 根据 可得，动滑轮的重力为 故B错误； C．拉力做的功为 拉力的功率为 故C错误； D．有用功为 该滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 16．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）    A．滑轮组的机械效率相同 B．拉力F1和F2大小相等 C．拉力F1对滑轮组所做的功大 D．拉力F1对滑轮组所做功的功率大 【答案】A 【详解】AB．不计绳重及摩擦，拉力为 由甲图可知动滑轮上有2段绳子。所以n1=2，乙图可知动滑轮上有3段绳子，所以n2=3 绳子受的拉力 所以F1≠F2，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，所以W额=G轮h，W有用=G物h 利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同由知，滑轮组的机械效率相同，故A正确，B错误； CD．绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，则 s1=2h，s2=3h，s1≠s2，则拉力做的功 故W1=W2，由于用时相同，因此根据P=W/t，P1=P2，故CD错误。 故选A。 17．如图所示，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，他用沿斜面向上的推力分别将两件相同货物从两斜面的底端匀速推到顶端，推力大小分别为FAB、FCD，期间工人克服重力做功分别记为WAB、WCD，工人克服重力做功的功率分别记为PAB、PCD，机械效率分别记为ηAB、ηCD，下列判断一定正确的是（　　） A．FAB=FCD B．WAB=WCD C．PAB=PCD D．ηAB=ηCD 【答案】B 【详解】AD．AB、CD两个斜面的高度相同，CD斜面比较长，沿CD斜面推动更省力，因此F＞F；CD斜面比较长，克服摩擦力做的功更多，即额外功更多，所以机械效率不相等，故AD错误； BC．AB、CD两个斜面的高度相同，货物的重力相同，由W=Gh可知克服货物重力做的功相同，即W=W，两件货物推到顶端的时间未知，由可知工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故B正确，C错误。 故选B。 二、计算题 18．如图所示，利用滑轮组将重为80N的物体在30s内匀速提升3m，已知拉力F为50N，若不计绳重和摩擦，求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力做功的功率； （3）动滑轮重力。    【答案】（1）53.3%；（2）15W；（3）70N 【详解】解：（1）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，绳子自由端移动的距离 s=nh=3×3m=9m 拉力做的有用功 W有=Gh=80N×3m=240J 拉力做的总功 W总=Fs=50N×9m=450J 滑轮组的机械效率 （2）拉力做功的功率 （3）不计绳重和摩擦，动滑轮的重力 G动=nF-G=3×50N-80N=70N 答：（1）滑轮组的机械效率53.3%； （2）拉力做功的功率15W； （3）动滑轮重力70N。 19．如图所示，某升降机在40s内将3700N的重物匀速提升了10m，此过程中钢丝绳的拉力为1000N，升降机货箱的重力是200N（g=10N/kg，不计钢丝绳的重力和摩擦），求： （1）动滑轮的重力； （2）钢丝绳中的拉力的功率； （3）当此升降机的机械效率低于多少时，该升降机不再省力。    【答案】（1）100N；（2）1000W；（3）25℅ 【详解】解：（1）由图示知，滑轮组承重绳子为4根，不计钢丝绳的重力和摩擦，据得，动滑轮的重力 （2）重物匀速提升10m，钢丝绳移动的距离 s=4h=4×10m=40m 钢丝绳移动的速度 钢丝绳的拉力的功率 P=Fv=1000N×1m/s=1000W （3）升降机不再省力，则钢丝绳的拉力至少等于物重，此时拉力等于3700N。机械效率 答：（1）动滑轮的重力为100N； （2）钢丝绳中的拉力的功率为1000W； （3）当此升降机的机械效率低于25%时，该升降机不再省力。 20．工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，已知石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为1200N，滑轮组的机械效率为80%，滑轮和绳子的自重不计。在石材移动10s的过程中，（g取10 N/kg）求： （1）工人做的有用功和总功； （2）工人作用在绳子自由端的拉力； （3）工人拉力做功的功率。    【答案】（1）1200J；1500J；（2）500N；（3）150 W 【详解】解：（1）由图乙可知，石材10s内移动了1.0m，则工人做的有用功为 滑轮组的机械效率为80%，则总功为 （2）与动滑轮相连的绳子有3段，n=3，绳子自由端移动的距离为3.0m ，则绳子自由端的拉力为 （3）由图乙可知，石材移动的速度为 则绳子自由端移动的速度为0.3m /s ，工人拉力做功的功率为 答：（1）工人做的有用功是1200J，总功是1500J； （2）工人作用在绳子自由端的拉力是500N； （3）工人拉力做功的功率是150 W。 21．如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为200N的货物，从A处水平路面上匀速移动2m至仓库门口B处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲=300W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在竖直方向上匀速移动3m到达指定位置C，拉力F乙为100N。求： （1）甲工人做的功？ （2）甲工人的推力F甲是多少？ （3）利用滑轮组做的总功与机械效率分别是多少？    【答案】（1）3000J ；（2）1500N ；（3）66.7% 【详解】解：（1）由题意及做功公式可得 W甲=P甲t=300W×10s=3000J （2）由W=Fs可得，甲工人的推力为 （3）由题意可得，滑轮组的有用功为 W有=Gh=200N×3m=600J 由题意可得，动滑轮上有三股绳，则滑轮组的总功为 W总=F乙×3h=100N×3×3m=900J 则机械效率为 答：（1）做功为3000J； （2）推力为1500N； （3）机械效率为66.7%。 22．在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直山中提升物资，已知物资重9×103N，汽车对绳子的拉力为4×103N，汽车受到地面摩擦力为6×103N，物资上升过程中的s﹣t图像如图乙所示，求该过程中： （1）物资的上升速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）汽车牵引力的功率。 【答案】（1）0.1m/s；（2）75%；（3）3×103W 【详解】解：（1）由图乙可知，物资被匀速提升，在t＝10s内，提升的高度h＝s＝1m， 则物资的上升速度 （2）由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则在t＝10s内，滑轮组绳子自由端移动的距离是3m，滑轮组绳子拉力做的总功 滑轮组绳子拉力做的有用功 则滑轮组的机械效率 （3）汽车匀速运动时受到水平向右的牵引力和水平向左绳子的拉力、地面的摩擦力作用处于平衡状态，所以，汽车的牵引力 汽车行驶的速度是0.3m/s，则汽车牵引力的功率 答：（1）物资的上升速度为0.1m/s； （2）滑轮组的机械效率为75%； （3）汽车牵引力的功率为3×103W。 23．如图所示，用100N的拉力F通过动滑轮将重180N的货物在10s内匀速提升2m，不计绳重及摩擦，求该过程中； （1）有用功； （2）拉力的功率P； （3）动滑轮的机械效率η。 【答案】（1）360J；（2）40W；（3）90% 【详解】解：（1）有用功 W有=Gh=180N×2m=360J （2）由图可知动滑轮绕绳子的段数n=2，绳子自由端移动的距离 s=nh=2×2m=4m 拉力做的总功 W总=Fs=100N×4m=400J 拉力的功率 （3）动滑轮的机械效率 答：（1）有用功是360J； （2）拉力的功率是40W； （3）动滑轮的机械效率是90%。 24．在“测量斜面的机械效率”实验中，实验器材有：长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为5.4N木块（带挂钩）如图一所示，将长木板和支架搭成长1.0m、高0.2m的斜面，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块。    （1）如图二所示，此时弹簧测力计对木块的拉力为______N； （2）将木块匀速拉到斜面顶端，有用功为_______J，总功为_______J，斜面的机械效率为_______； （3）木块与斜面的摩擦力为______N； （4）在实验中若加速拉动木块到斜面顶端，则测得的机械效率与匀速拉动木块比较______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 1.8 1.08 1.8 60% 0.72 偏小 【详解】（1）[1]由图二可知，弹簧测力计分度值为0.2N，指针所在位置的示数为1.8N，所以弹簧测力计对木块的拉力为1.8N。 （2）[2]由可知，有用功为 [3]由可知，总功为 [4]由可知，机械效率为 （3）[5]额外功为 由可知，摩擦力为 （4）[6]由于重物重力和提升的高度不变，则有用功不变，加速拉动物体，弹簧测力计的拉力变大，斜面的长度不变，则拉力所做的总功偏大，由可知，机械效率偏小。 25．在“测量滑轮组的机械效率”实验中：    （1）在实验操作中拉力的方向应沿_____方向______拉动弹簧测力计； （2）某次实验提升物体前后如甲和乙图所示，则物体上升的高度为______________cm， 绳子自由端移动的距离为______cm； （3）若物体的重力为 5 N，弹簧测力计的示数如图丙所示，则拉力是______N，滑轮组的机械效率为______。 【答案】 竖直 匀速 10.0 30.0 2 83.3% 【详解】（1 ）[1][2]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，其示数才能够反映拉力的大小。 （2）[3][4]由图可知，物体上升的高度为 h=10.0cm-0cm=10.0cm 绳子自由端移动的距离为 s=60.0cm-30.0cm=30.0cm （3）[5]由丙图可知，测力计的分度值为0.2N，指针正对着2N，所以测力计的拉力为2N。 [6]克服物体重力所做的有用功为 W有=Gh=5N×10×10-2m=0.5J 拉力所做的总功为 W总=Fs=2N×30×10-2m=0.6J 所以机械效率为 26．如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，若物体重6N。 （1）如图中弹簧测力计的示数是：______N； （2）实验时沿______方向拉绳子自由端最省力，且应______拉动弹簧测力计，若物体上升高度为10cm，则滑轮组的机械效率是______； （3）若仅增加物体的重量，该滑轮组的机械效率将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 2.4N 竖直 匀速 83.3% 增大 【详解】（1）[1]每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N。 （2）[2][3]实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时测力计的示数才等于绳端拉力。 [4]由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2.4N；滑轮组由3段绳子承担物重，所以，机械效率 （3）[5]若仅增加物体的重量，则额外功不变，有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率增大。 27．用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表： 悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力端移动距离s/m 机械效率η A 6 0.2 3 0.6 66.7% B 6 0.2 5 0.3 （1）钩码挂在B点时的机械效率______； （2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点______（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：_________ ； （3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为_________N； （4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______ 。（变大/变小/不变） 【答案】 80% 有关 杠杆自重（或所提升物体的重力） 2 不变 【详解】（1）[1]钩码挂在B点时的有用功 W有用=Gh=6N×0.2m=1.2J 做的总功为 W总=Fs=5N×0.3m=1.5J 钩码挂在B点时的机械效率 （2）[2]由AB的机械效率知道，同一物体提升相同的高度，悬挂点不同，拉力不同，机械效率不同，说明杠杆的机械效率与悬挂点有关； [3]不计摩擦力，杠杆的重力和提升物体的重力也会影响杠杆的机械效率。 （3）[4]由于不计摩擦力，杠杆重力做的功为额外功；第1次实验即物体挂在A点时，有用功 W有用=Gh=6.0N×0.2m=1.2J 总功为 W总=Fs=3N×0.6m=1.8J 额外功 W额=W总-W有用=1.8J-1.2J=0.6J 因为OA=AB=BC，即 由重物移动0.2m，拉力F移动0.6m知道，重物移动距离为拉力移动距离的，杠杆的重心会移动 所以，杠杆自重 （4）[5]若只将测力计的悬挂点由C移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度不变，杠杆升高的距离h不变，所以有用功和额外功不变，则总功W总不变，由知道，机械效率η不变。 28．某实验小组用如图所示的装置测量滑轮组的机械效率。测量过程中，同学们使用滑轮组正确提升重物并将相关数据记录在下表中。 次数 物体重力（N） 物体上升的高度（cm） 弹窗测力计的示数（N） 强子自由端移动的距离（cm） 机械效率 1 2 10 1.0 30 66.7% 2 4 10 1.7 30 3 6 10 2.4 30 83.3% （1）实验过程中需要竖直向上______拉动弹簧测力计；第二次实验中，滑轮组的机械效率约为______（百分号前保留一位小数）； （2）小组同学进一步分析数据发现，三次测量的额外功分别为0.10J、0.11J、0.12J。你认为对额外越来越大的原因解释合理的是______（选填序号）。 A．完全是因为测量误差导致的 B．三次测量过程中，需要克服动滑轮重力所做的功越来越多 C．所挂物体的重力越来越大，使拉动时机械内部压力增大，摩擦力增大 【答案】 匀速 78.4% C 【详解】（1）[1]实验过程中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使系统处于平衡状态。 [2]第二次实验中，提升重物所做的有用功为 拉力做的总功为 则滑轮组的机械效率为 （2）[3]三次测量过程中，弹簧测力计上所挂物体的重力越来越大，使拉动时机械内部压力增大，摩擦力增大，从而需要克服机械内部摩擦力所做的功能来越多，即额外功越来越大。 故选C。 29．提高滑轮组的机械效率，能够更充分地发挥滑轮组的作用。于是物理小组成员打算通过测量滑轮组的机械效率，来探索提高滑轮组机械效率的方法。实验装置如图。（每个动滑轮重相同，忽略摩擦及绳重） 滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率η a 1 0.1 0.1 0.4 0.3 0.12 83.3% b 2 0.1 0.2 0.75 0.3 0.225 88.9% c 2 0.1 0.2 0.6 ______ ______ ______ （1）实验中应______拉动弹簧测力计； （2）请你将小组成员设计的实验记录表及收集和处理的数据补充完整； （3）比较a、b两组的机械效率，可知在使用同一滑轮组提升不同重物时，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越______； （4）通过比较b、c两组的机械效率，同学们知道了：若提升相同的重物，可采用______的方法来提高滑轮组的机械效率。      【答案】 匀速 0.4 0.24 83.3% 大 减少动滑轮个数 【详解】（1）[4]测量滑轮组的机械效率时，一定要匀速向上拉动。否则，弹簧测力计的示数不稳定，测量不准确。 （2）[1]由图c可知，绳子的段数为4段，绳子自由端移动距离 [2]拉力做的总功 [3]做的有用功 滑轮组的机械效率 （3）[5]比较a、b两组的机械效率可知，同一滑轮组提升重力不相同的物体，物体被提升的距离相等时，重力越大，滑轮组的机械效率越大。 （4）[6]通过比较b、c两组的机械效率可知，在提升重物相同时，动滑轮的个数越多，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低，因此若提升相同的重物，可采用减少动滑轮个数的方法来提高滑轮组的机械效率。 学科网（北京）股份有限公司 $