专题04 机械效率（期中压轴题训练）九年级物理上学期新教材苏科版

专题04 机械效率 1．如图所示，用滑轮组把重720N的货物沿竖直方向匀速提高10m，用时5s，此滑轮组的机械效率为80%，忽略绳重及摩擦。下列说法正确的是（     ） A．有用功为3600J B．总功为9000J C．动滑轮重18N D．绳子末端拉力的功率为1440W 【答案】B 【详解】A. 有用功 故A错误； B. 由 得总功 故B正确； C. 额外功 忽略绳重及摩擦，由 得动滑轮重 故C错误； D. 绳子末端拉力的功率 故D错误。 故选B。 2．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30 N，滑轮组下端挂有质量为30 kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动：用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6 cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（     ） A．物体A所受滑动摩擦力大小为120 N B．测力计示数为250 N C．F做功的功率为42 W D．提升物体B时的机械效率约为83% 【答案】B 【详解】由题意知，物体B的重力，每个滑轮重，则下方动滑轮重； A．由绕线可知：动滑轮被3段绳子承担总重，绳子末端拉力为 当A向右匀速运动时，滑动摩擦力等于绳子拉力，即，故A错误； B．上方被测力计挂着的定滑轮静止，受力平衡，向下的总力为滑轮自身重力和两段绳子的拉力之和，因此测力计示数为 ，故B正确； C．当A向左匀速运动时，A受到向左的拉力F，向右的滑动摩擦力、向右的绳子拉力，处于平衡状态，则 B上升速度，A的速度 拉力的功率为 ，故C错误； D．提升B的机械效率为 ，故D错误。 故选B。 3．小明用一根最大能承受3N拉力的细绳、两个滑轮绕制了一个滑轮组，用重力均为1N的钩码作为被提升的物体，不计绳重和摩擦，多次改变钩码的个数，根据测得的数据，作出了如图所示的图像。下列说法中正确的是（     ） A．由图像可知，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越大 B．当绳端拉力为1.5N时，钩码的重力可能为2.5N C．所用动滑轮的重力为0.4N D．滑轮组的最大机械效率约为94.1% 【答案】D 【详解】AC. 由图像可知，横坐标为钩码重力，图像显示钩码越重，机械效率越大，而动滑轮重力不变，故A错误；不计绳重和摩擦， 代入数据 解得，故C错误； B. 两个滑轮绕制滑轮组，绳子股数可能为2或3。若，，代入数据，解得钩码的重力可能为，题目钩码每个重力为 1N，物体重力只能是 1N、2N、3N、4N……不能等于 2.5N，故B错误； D. 若，绳端最大拉力，由，代入数据 解得。因钩码重均为1N，故最大物重，，故D正确。 故选D。 4．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（     ） A．钢板提升越高，机械效率越高 B．钢丝绳的拉力为10000N C．动滑轮的重力为6000N D．滑轮组满载时的机械效率约为84.7% 【答案】D 【详解】A．机械效率 机械效率与提升高度无关，故A错误； B．钢板的重力 由 得，拉力 ，故B错误； C．不计绳重和摩擦，拉力 ，因此动滑轮重力 ，故C错误； D．滑轮组满载时，最大物重 此时机械效率 ，故D正确。 故选D。 5．如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为的货物，电动机的输出功率恒为。内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则内（　　） A．斜面对货物的支持力做功为 B．电动机对绳子的拉力为 C．货物受到斜面的摩擦力为 D．滑轮组的机械效率为 【答案】C 【详解】A．支持力的方向垂直于斜面向上，而货物的运动方向是沿斜面向上，支持力与货物的运动方向相互垂直。根据功的计算公式W=Fs，当力的方向与物体运动方向垂直时，力对物体不做功，即支持力做的功为0J，故A不符合题意； B．由图乙可知，10秒内货物匀速移动了4m，因为滑轮组由4段绳子拉动物体，所以绳子自由端移动的距离s绳=4s物=4×4m=16m 电动机的输出功率 P=240W，整个过程的时间 t=10s，可先计算出电动机做的总功W总=Pt=240W×10s=2400J 再根据功的计算公式W=Fs，变形可得电动机对绳子的拉力 故B不符合题意； C．货物的重力G=900N，被提升的高度h=2m，克服货物重力所做的功为有用功W有= Gh=900N×2m=1800J 因为不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，所以额外功仅来自克服货物与斜面之间的摩擦力，即W额= W总－W有= 2400J－1800J=600J 额外功是克服摩擦力所做的功，其计算公式为W额= fs物，变形可得摩擦力 故C符合题意； D．机械效率η是有用功与总功的比值，，故D不符合题意。 故选C。 6．如图所示，滑轮组甲和乙的每个滑轮的质量相同，绳自由端拉力分别为和，相同时间内分别使物体匀速上升相同高度，物重分别为和，和所做功的功率分别为和，机械效率分别为和，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．若，则， B．若，则， C．若，则， D．若，则， 【答案】C 【详解】AB．当时，因为不计绳重和摩擦，根据可知，当动滑轮重力相等，甲乙两物体的重力相同时，；相同时间内分别使物体匀速上升相同高度，拉力做功等于克服动滑轮重力做的额外功加上克服物体重力的有用功，两图中物体的重力相同，动滑轮的重力相同，物体和动滑轮上升高度相同，所以有用功和额外功都相同，即拉力所做的总功相同，做功时间相同，根据可得，功率相同，故AB错误； CD．当时，因为不计绳重和摩擦，根据可知，由图可知甲图中绳子段数为2，乙图中绳子段数为3，而拉力与动滑轮重相同，故。 根据可知，当，时，可得。 相同时间内使物体匀速升高相同的高度，根据速度公式可知物体上升的速度v物相同；由图可知，，两滑轮组绳端移动的速度分别为，。 而，则根据可知拉力做功的功率关系为，故C正确，D错误。 故选C。 7．小华用如图甲所示的装置提升重物，的重力为，小华在绳端施加的拉力随时间变化关系及上升的速度随时间变化关系如图乙、丙所示（忽略绳重和摩擦）。2-3秒内，拉力的功率为_________，此时该装置的机械效率为_________%。时动滑轮对物体的拉力为_________。 【答案】 80 90 260 【详解】由图甲可知承担物重的绳子段数，2~3s内物体匀速上升，绳端速度为 拉力的功率为 装置的机械效率为 因2~3s匀速，忽略绳重和摩擦，由得，动滑轮重力为 0.5s时物体静止，动滑轮受力平衡，故动滑轮对物体的拉力为 8．斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。如图所示，在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为30kg的物体以0.5m/s的速度沿斜面向上匀速运动了1m，升高了30cm，斜面的机械效率为90%，则拉力做功的功率为________W，该物体所受摩擦力的大小为_______N。若以1m/s的速度匀速拉动该物体，则斜面机械效率_______90%（填“大于”、“小于”或“等于”），g取10N/kg。 【答案】 50 10 等于 【详解】[1]此过程中做的有用功 拉力做的功 拉力的大小 拉力做功的功率 [2]此过程中，克服摩擦力做的功 该物体所受摩擦力的大小 [3]因为滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、接触面受到的压力有关，与物体运动速度无关。若以1m/s的速度匀速拉动该物体时，因为接触面的粗糙程度、接触面受到的压力不变，故该物体受到的滑动摩擦力不变，则该物体上升相同高度时，物体所做的额外功不变，有用功不变，则总功不变，根据可知，此时斜面机械效率不变，仍等于90%。 9．如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，实验数据如表所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 4 10 2.7 20 74.1% 2 4 10 1.8 30 74.1% 3 8 10 3.1 30 86.0% 4 8 10 2.5 40 (1)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和___________；实验中应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计，若某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）； (2)通过比较___________（填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关； (3)根据表中数据可以计算出第4次实验中滑轮组的机械效率为___________； (4)通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越___________；（不计绳重和摩擦） (5)若每个滑轮的质量为80g，第4次实验中克服摩擦做的额外功为___________J（不计绳重）。 【答案】(1) 刻度尺 匀速直线 偏小 (2)1、2 (3)80.0% (4)低 (5)0.04 【详解】（1）[1]在测量滑轮组机械效率的实验中，用到的测量工具有弹簧测力计和刻度尺，弹簧测力计测量力的大小，刻度尺测量钩码上升高度和绳端移动距离等。 [2]实验中要竖直向上匀速直线拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小。 [3]如果在实验过程中加速向上提升物体，所用的拉力就会偏大，在其他条件不变的情况下，计算出来的总功就会偏大，所测得的机械效率会偏小。 （2）比较1、2次实验，用相同滑轮提升同一重物，这两次绕绳方式不同，这两次机械效率是相同的，说明滑轮组机械效率与绕绳方式无关，或者说，用相同滑轮提升同一重物，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 （3）第4次实验中滑轮组的机械效率 （4）从表格数据可以知道，第3次实验滑轮组分担物重的绳子段数，第4 次实验滑轮组分担物重的绳子段数。不计绳重和摩擦的情况下，由可得，第3次实验所用动滑轮重 第4次实验动滑轮重 比较3、4两次实验数据，不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （5）第4次有用功 第4次总功 第4次额外功 第4次实验绳子承重段数等于4，即应用图丁滑轮组，则动滑轮的总质量 第4次所用动滑轮重 第4次克服动滑轮做的额外功 在不考虑绳重的情况下，额外功包括克服动滑轮做的功和克服摩擦做的功，所以第4次克服摩擦做的额外功 10．如图所示，是某型号爬梯式混凝土搅拌机。工作时，在提升电机的带动下，“运料斗”沿竖直爬梯匀速上升到指定位置，然后将“运料斗”中的混凝土卸下。该搅拌机部分参数如表所示，请完成以下问题： 型号 J2M310 整机质量/kg 2000 接地面积/m2 0.08 提升电机功率/kW 1.5 （1）运料斗上升的过程中，其动能将______（选填“变大”，“变小”或“不变”），以运料斗为参照物，斗中的混凝土是______（选填“运动”或“静止”）的； （2）若“运料斗”每次能运送混凝土400kg，则运送 40m3的混凝土至少需要多少次？（混凝土的密度 ρ=2×103 kg/m3） （3）搅拌机空载时对水平地面的压强是多少？（g取 10N/kg） （4）某次将装有4000N 混凝土的“运料斗”提升9m，用时 30s，则提升装置的机械效率为多少？ 【答案】 不变 静止 200次 2.5×105Pa 80% 【详解】解：（1）[1]运料斗上升的过程中，做匀速直线运动，速度不变，质量也不变，其动能不变。 [2]斗中的混凝土相对于运料斗的位置没有发生改变，以运料斗为参照物，斗中的混凝土是静止的。 （2）[3] 40m2的混凝土的质量 m=ρV=2×103kg/m3×40m3=8×104kg 要运的次数 （3）[4]搅拌机空载时对水平地面的压力 F=G机=m机 g=2000kg×10N/kg = 2×104 N 搅拌机空载时对水平地面的压强 （4）[5]提升过程所做的有用功 W有=G料h=4000N×9m=3.6×104J 提升电机所做的总功 W总=Pt=1.5×103W×30s=4.5×104J 机械效率为 答：（1）运料斗上升的过程中，其动能将不变以运料斗为参照物，斗中的混凝土是静止； （2）若“运料斗”每次能运送混凝土400kg，则运送 40m3的混凝土至少需要200次； （3）搅拌机空载时对水平地面的压强是； （4）提升装置的机械效率为80%。 11．如图所示，用滑轮组提升所受重力为600N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了3m，用时10s，滑轮组的额外功是150J（不计绳重和摩擦）。对于这一过程，下列说法中正确的是（　　） A．有用功为1800J B．动滑轮重为200N C．拉力 F的功率是60W D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，绳子自由端竖直向上匀速移动了3m，则物体上升的距离为 拉力做的有用功W有=Gh=600N×1m=600J，故A错误； B．若不计绳重和摩擦时，克服动滑轮的重力做的功为额外功，由W额=G动h可知，动滑轮的重力为，故B错误； C．拉力F做的总功为W总=W有+W额=600J+150J=750J 拉力的功率为，故C错误； D．滑轮组的机械效率为，故D正确。 故选D。 12．建筑工人要向高处运送建筑材料，为了更省力设计了用滑轮组与斜面共同组成的机械，其简化装置如图所示。物重G=2000N，斜面长5m、高3m，测得将物体匀速拉动时的拉力大小为500N，若克服动滑轮重、绳重和绳与滑轮间的摩擦力做的额外功为500J。则下列说法中正确的是（　　） A．拉力做的总功为6500J B．整个装置的机械效率约为92.3% C．滑轮组的机械效率为80% D．物体和斜面间的摩擦力为200N 【答案】D 【详解】由图可知，动滑轮上有三段绳子，将物体拉至斜面顶端，故拉力移动的距离 拉力做的总功 克服物体重力所做的功 整个装置的机械效率 克服动滑轮重、绳重和绳与滑轮间的摩擦力做的额外功为 整个装置的总功 故物体克服摩擦力做的功 物体和斜面之间的摩擦力 滑轮组的机械效率 综上所述ABC错误，D正确。 故选D。 13．使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值．已知动滑轮的重力为4.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N．当匀速提升重为15N的物体时，滑轮组的机械效率为75%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（   ） A．92% B．91% C．90% D．89% 【答案】B 【详解】当匀速提升重为15N的物体时，滑轮组的机械效率为75%，设物体匀速提升的高度为h，则拉力所做的有用功 W有=Gh=15N×h 拉力所做的总功 克服动滑轮重力所做的额外功 W额动=G动h=4.0N×h 除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功 W额其他=W总-W有-W额动=20N×h-15N×h-4.0N×h=1N×h 其他因素导致的额外功与总功之比为 由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，当使用该滑轮组匀速提升物体上升的高度为h时，绳子自由端移动的距离 s=nh=2h 由绳子能够承受的最大拉力为50N可知，拉力所做总功的最大值 W总大=F大s=50N×2h=100N×h 因除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值，所以，其他因素导致的额外功 拉力所做有用功的最大值 W有大=W总大-W额动-W额其他大=100N×h-4.0N×h-5N×h=91N×h 使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值 故选B。 14．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC=BC=OA；他将重为G的钩码悬挂在A点，在B点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2，杠杆的机械效率η大小关系是（　　） A．； B．； C．； D．； 【答案】D 【详解】保持弹簧测力计位置不变，只是将钩码作用点从A移到C点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，阻力和动力臂不变，阻力臂变大，根据杠杆的平衡条件：，可知弹簧测力计示数会变大，即； 由题意分析可知，将相同的钩码提升相同的高度时，第二次弹簧测力计移动的距离变小，由，可知杠杆提升钩码时，对钩码做的有用功不变，杠杆上升高度变小，额外功变小，总功变小，根据，可知杠杆的机械效率变大，即，故D符合题意，ACD不符合题意。 故选D。 15．用甲、乙两个滑轮组分别将两个物体在相同时间内匀速提升相同高度，两个物体的重分别为、。该过程拉力大小分别为、，，拉力的功率分别为、，滑轮组的机械效率分别为、，其它相关数据如图所示，则下列说法中正确的是（　　） ① ② ③ ④ A．① B．② C．③ D．④ 【答案】A 【详解】A．由图知甲滑轮组总功=1200J，乙滑轮组总功=800J，看滑轮组绕线：甲滑轮组=3，乙滑轮组=2， 总功=Fs=Fnh 则甲的拉力 乙的拉力 由于h相同则，，故，故A正确； B．机械效率 则有 故，故B错误； C．因为功率 则 匀速时间t相同，故，故C错误； D．有用功，， 因为且h相同，所以，故D错误。综上A正确，BCD错误。 故选A。 16．如图所示，每个滑轮质量相同，两物体也相同，在拉力的作用下均匀速上升，已知乙滑轮组的机械效率为η，滑轮转轴摩擦、绳重和木板重均不计。两滑轮组将相同重物提升相同的高度时，下列说法不正确的是（　　） A．两滑轮组的机械效率有可能相等 B．拉力F1的大小一定大于拉力F2 C．每个滑轮所受的重力均为 D．拉力F1和F2的功率有可能相等 【答案】A 【详解】ABC．由图可知，甲滑轮组动滑轮上的绳子段数为2，乙滑轮组动滑轮上的绳子段数为4，且不计摩擦、绳重和木板重，所以甲滑轮组的拉力 乙滑轮组的拉力为 故F1>F2 甲滑轮组的机械效率 乙滑轮组的机械效率 则η甲>η乙 已知乙滑轮组的机械效率为η，结合上述乙滑轮组的机械效率可得每个滑轮所受的重力 故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意； D．两滑轮组将重物提升相同的高度h，则甲滑轮组拉力的功率 乙滑轮组拉力的功率 因t1和t2的关系不确定，所以F1与F2的功率可能相等，故D正确，不符合题意。 故选A。 17．小明要将两箱书搬上楼，有两种方法：  a是把两箱书一起搬上楼； b是先搬一箱书上楼，再搬剩下的一箱。假设他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书，人对书做的功Wa___________Wb，人对书做功的功率Pa___________Pb，机械效率ηa___________ηb（均选填“<”，“=”或“>”）。 【答案】 = > > 【详解】[1]设每箱书重力为，楼高为，一次搬两箱，对书做功 分两次搬，每次搬一箱，对书做功 所以。 [2]根据功率公式，上楼速度相同， ， 所以。 [3]机械效率公式为，有用功相同， ，，所以，有用功相同，所以。 18．如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端；拉力大小为240N，绳重不计，小明做的有用功为_______J，斜面的机械效率为_______，木块与斜面间的摩擦力为________N，若仅增大斜面的倾角，斜面的机械效率会_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 900 75% 60 增大 【详解】[1]小明做的有用功为 W有=Gh=300N×3m=900J [2]小明做的总用功为 W总=Fs=240N×5m=1200J 斜面的机械效率为 [3]小明做的额外功为 W额=W总-W有=1200J-900J=300J 根据W额=fs可得，木块与斜面间的摩擦力为 [5]斜面的倾角为α，则 斜面的机械效率为 若仅增大斜面的倾角，其他量不变，sinα随着倾角的增大而增大，斜面的机械效率会增大。 19．如图所示，一根均匀的细木棒OC，，B为的中点。在点施力将挂在点的重为的物体匀速提升，木棒的机械效率为。提升该物体做的有用功是___________J，木棒重为___________N（不计摩擦）。 【答案】 20 25 【详解】[1]物体的重力为 物体被提升的距离为 提升该物体做的有用功为 [2]木棒的机械效率为 则提升物体做的总功为 提升物体做的额外功为 由图可知，OB=2OA，根据比例关系，木棒重心被提升的距离为 额外功为克服木棒重力做的功，则木棒的重力为 20．如图所示，物理实践小组的同学设计出一种滑轮组（图中没有画出），利用一个大量程弹簧测力计测量电动车的质量。电动车被匀速拉起用时，绳子自由端的移动速度为。已知动滑轮总重为，不计绳重和摩擦，滑轮组中共有______段绳子承担物重，做的额外功为______J；若此过程中弹簧测力计示数为，则滑轮组的机械效率为______，电动车的质量为______。（g取，百分号前保留一位小数） 【答案】 30 30 88.9% 80 【详解】[1]电动车上升的速度为 承重绳子的股数为 [2]拉力做的额外功为 [3]拉力做的总功为 拉力做的有用功为 滑轮组的机械效率为 [4]电动车的重力为 电动车的质量为 21．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 弹簧测力计示数/N 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 88.9 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)实验中要______拉动弹簧测力计，使钩码升高； (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)小明进一步研究时，先测出了动滑轮的重力，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值ΔW（ΔW=W总-W有-W动），发现钩码的重力越大，ΔW______（越大/越小/不变），请用所学知识进行解释：______； (4)另一实验小组改变动滑轮的重力，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出图像丁。分析可知：被提升物体的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越______（高/低）；分析图像丁中的A点可知，此时被提升物体的重力______。 A．一定大于12N  B．等于12N  C．一定小于12N 【答案】(1)匀速竖直向上 (2)被提升物体的重力 (3) 越大 ΔW=W总-W有-W动，其中ΔW是克服绳重和摩擦所做的额外功。当钩码重力越大，绳子受到的拉力越大，绳与滑轮间的摩擦力越大；而绳子移动的距离（弹簧测力计上升距离）不变，根据W=fs，克服摩擦做的功越多，因此ΔW越大。 (4) 低 A 【详解】（1）实验中要匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高。此时钩码做匀速直线运动，受力平衡，弹簧测力计的示数稳定且等于拉力的大小。 （2）分析实验数据可知，同一滑轮组，钩码重（被提升物体的重力）不同，机械效率不同。同一滑轮组的机械效率与被提升物体的重力（钩码重）有关。 （3）[1][2]略。 （4）[1]被提升物体的重力相同时，动滑轮越重，额外功（克服动滑轮重力的功）越多，有用功不变，总功W总=W有+W额越大，由可知，机械效率越低。 [2] 由图象可知当G动=4N时，η=75%，若不计绳重和滑轮轴处摩擦，根据 故有 解得G物=12N。 根据，当机械效率不变时，若考虑绳重和滑轮轴处摩擦，额外功会变大，则有用功也会变大，当物体提升高度不变时，物体的重力会变大，即物重应大于12N，故BC不符合题意，A符合题意。 故选A。 22．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg） （1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙为______ cm； （2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N，则小车的质量是______g； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并______ ，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为______N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为______J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为______； （3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b； ①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重______ （选填“有关”或“无关”）； ②若这位母亲的质量为56kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为______N。 【答案】 9.00 200 校零 0.30 0.3 60% 无关 114 【详解】（1）[1]刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm，即此刻度尺的分度值为1mm，使刻度尺“”刻度线与水平地面对齐，点所处高度为9.00cm。 （2）①[2]由可得，小车的质量为 ②[3]弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线，如果没指向零刻度线，需要校零；所以将弹簧测力计与斜面平行放置并校零。 [4]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.02N，弹簧测力计的示数为0.30N。 ③[5]将小车从A点拉到B点的过程中，拉力做的功为 利用斜面将小车从水平地面提升到点时所做的有用功为 [6]机械效率为 （3）①[7]从图像读出，当小车的总重G增大到5N时，拉小车从A点到B点所做的功，竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功，利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为 ，所以由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关。 ②[8]这位母亲和所坐的轮椅总重力为 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为 由得，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为 由得，力的大小为 23．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中 （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？      【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J 【详解】解：（1）根据题意，人做的有用功为 （2）根据题意可知 （3）根据题意可知 克服水斗做的功为 克服井绳重力及摩擦力做的功为 答：（1）人做的有用功为400J； （2）辘轳的机械效率为80%； （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 机械效率 1．如图所示，用滑轮组把重720N的货物沿竖直方向匀速提高10m，用时5s，此滑轮组的机械效率为80%，忽略绳重及摩擦。下列说法正确的是（     ） A．有用功为3600J B．总功为9000J C．动滑轮重18N D．绳子末端拉力的功率为1440W 2．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30 N，滑轮组下端挂有质量为30 kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动：用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6 cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是（     ） A．物体A所受滑动摩擦力大小为120 N B．测力计示数为250 N C．F做功的功率为42 W D．提升物体B时的机械效率约为83% 3．小明用一根最大能承受3N拉力的细绳、两个滑轮绕制了一个滑轮组，用重力均为1N的钩码作为被提升的物体，不计绳重和摩擦，多次改变钩码的个数，根据测得的数据，作出了如图所示的图像。下列说法中正确的是（     ） A．由图像可知，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越大 B．当绳端拉力为1.5N时，钩码的重力可能为2.5N C．所用动滑轮的重力为0.4N D．滑轮组的最大机械效率约为94.1% 4．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（     ） A．钢板提升越高，机械效率越高 B．钢丝绳的拉力为10000N C．动滑轮的重力为6000N D．滑轮组满载时的机械效率约为84.7% 5．如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为的货物，电动机的输出功率恒为。内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则内（　　） A．斜面对货物的支持力做功为 B．电动机对绳子的拉力为 C．货物受到斜面的摩擦力为 D．滑轮组的机械效率为 6．如图所示，滑轮组甲和乙的每个滑轮的质量相同，绳自由端拉力分别为和，相同时间内分别使物体匀速上升相同高度，物重分别为和，和所做功的功率分别为和，机械效率分别为和，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．若，则， B．若，则， C．若，则， D．若，则， 7．小华用如图甲所示的装置提升重物，的重力为，小华在绳端施加的拉力随时间变化关系及上升的速度随时间变化关系如图乙、丙所示（忽略绳重和摩擦）。2-3秒内，拉力的功率为_________，此时该装置的机械效率为_________%。时动滑轮对物体的拉力为_________。 8．斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。如图所示，在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为30kg的物体以0.5m/s的速度沿斜面向上匀速运动了1m，升高了30cm，斜面的机械效率为90%，则拉力做功的功率为________W，该物体所受摩擦力的大小为_______N。若以1m/s的速度匀速拉动该物体，则斜面机械效率_______90%（填“大于”、“小于”或“等于”），g取10N/kg。 9．如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，实验数据如表所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 4 10 2.7 20 74.1% 2 4 10 1.8 30 74.1% 3 8 10 3.1 30 86.0% 4 8 10 2.5 40 (1)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和___________；实验中应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计，若某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）； (2)通过比较___________（填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关； (3)根据表中数据可以计算出第4次实验中滑轮组的机械效率为___________； (4)通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越___________；（不计绳重和摩擦） (5)若每个滑轮的质量为80g，第4次实验中克服摩擦做的额外功为___________J（不计绳重）。 10．如图所示，是某型号爬梯式混凝土搅拌机。工作时，在提升电机的带动下，“运料斗”沿竖直爬梯匀速上升到指定位置，然后将“运料斗”中的混凝土卸下。该搅拌机部分参数如表所示，请完成以下问题： 型号 J2M310 整机质量/kg 2000 接地面积/m2 0.08 提升电机功率/kW 1.5 （1）运料斗上升的过程中，其动能将______（选填“变大”，“变小”或“不变”），以运料斗为参照物，斗中的混凝土是______（选填“运动”或“静止”）的； （2）若“运料斗”每次能运送混凝土400kg，则运送 40m3的混凝土至少需要多少次？（混凝土的密度 ρ=2×103 kg/m3） （3）搅拌机空载时对水平地面的压强是多少？（g取 10N/kg） （4）某次将装有4000N 混凝土的“运料斗”提升9m，用时 30s，则提升装置的机械效率为多少？ 11．如图所示，用滑轮组提升所受重力为600N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了3m，用时10s，滑轮组的额外功是150J（不计绳重和摩擦）。对于这一过程，下列说法中正确的是（　　） A．有用功为1800J B．动滑轮重为200N C．拉力 F的功率是60W D．滑轮组的机械效率是80% 12．建筑工人要向高处运送建筑材料，为了更省力设计了用滑轮组与斜面共同组成的机械，其简化装置如图所示。物重G=2000N，斜面长5m、高3m，测得将物体匀速拉动时的拉力大小为500N，若克服动滑轮重、绳重和绳与滑轮间的摩擦力做的额外功为500J。则下列说法中正确的是（　　） A．拉力做的总功为6500J B．整个装置的机械效率约为92.3% C．滑轮组的机械效率为80% D．物体和斜面间的摩擦力为200N 13．使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值．已知动滑轮的重力为4.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N．当匀速提升重为15N的物体时，滑轮组的机械效率为75%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（   ） A．92% B．91% C．90% D．89% 14．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC=BC=OA；他将重为G的钩码悬挂在A点，在B点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2，杠杆的机械效率η大小关系是（　　） A．； B．； C．； D．； 15．用甲、乙两个滑轮组分别将两个物体在相同时间内匀速提升相同高度，两个物体的重分别为、。该过程拉力大小分别为、，，拉力的功率分别为、，滑轮组的机械效率分别为、，其它相关数据如图所示，则下列说法中正确的是（　　） ① ② ③ ④ A．① B．② C．③ D．④ 16．如图所示，每个滑轮质量相同，两物体也相同，在拉力的作用下均匀速上升，已知乙滑轮组的机械效率为η，滑轮转轴摩擦、绳重和木板重均不计。两滑轮组将相同重物提升相同的高度时，下列说法不正确的是（　　） A．两滑轮组的机械效率有可能相等 B．拉力F1的大小一定大于拉力F2 C．每个滑轮所受的重力均为 D．拉力F1和F2的功率有可能相等 17．小明要将两箱书搬上楼，有两种方法：  a是把两箱书一起搬上楼； b是先搬一箱书上楼，再搬剩下的一箱。假设他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书，人对书做的功Wa___________Wb，人对书做功的功率Pa___________Pb，机械效率ηa___________ηb（均选填“<”，“=”或“>”）。 18．如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端；拉力大小为240N，绳重不计，小明做的有用功为_______J，斜面的机械效率为_______，木块与斜面间的摩擦力为________N，若仅增大斜面的倾角，斜面的机械效率会_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 19．如图所示，一根均匀的细木棒OC，，B为的中点。在点施力将挂在点的重为的物体匀速提升，木棒的机械效率为。提升该物体做的有用功是_______J，木棒重为______N（不计摩擦）。 20．如图所示，物理实践小组的同学设计出一种滑轮组（图中没有画出），利用一个大量程弹簧测力计测量电动车的质量。电动车被匀速拉起用时，绳子自由端的移动速度为。已知动滑轮总重为，不计绳重和摩擦，滑轮组中共有______段绳子承担物重，做的额外功为______J；若此过程中弹簧测力计示数为，则滑轮组的机械效率为______，电动车的质量为______。（g取，百分号前保留一位小数） 21．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 弹簧测力计示数/N 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 88.9 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)实验中要______拉动弹簧测力计，使钩码升高； (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)小明进一步研究时，先测出了动滑轮的重力，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值ΔW（ΔW=W总-W有-W动），发现钩码的重力越大，ΔW______（越大/越小/不变），请用所学知识进行解释：______； (4)另一实验小组改变动滑轮的重力，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出图像丁。分析可知：被提升物体的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越______（高/低）；分析图像丁中的A点可知，此时被提升物体的重力______。 A．一定大于12N  B．等于12N  C．一定小于12N 22．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。（g取10N/kg） （1）使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙为______ cm； （2）选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N，则小车的质量是______g； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并______ ，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为______N； ③计算出将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为______J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为______； （3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1；计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2。以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的线段a和b； ①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重______ （选填“有关”或“无关”）； ②若这位母亲的质量为56kg，所坐的轮椅质量为20kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为______N。 23．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中 （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？      原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $