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12.4机械效率
重点知识总结
知识点一：机械效率
1. 有用功—W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。
也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。
2. 额外功—W额外
(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。
(2)额外功的主要来源：
①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
3. 总功—W总：
(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。
(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F s
4. 机械效率—η
(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。
(2)公式：η= W有用/ W总。
(3)机械效率总是小于1。
(4)提高机械效率的方法：①改进结构，使它更合理、更轻巧；②经常保养，使机械处于良好的状态。
(5)功率与机械效率的区别：
①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。
②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。
补充：斜面机械效率计算类问题需要学习的基础知识
1.用斜面提升物体的模型图
2. 用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法
（1）有用功W有用= Gh
（2）总功W总= F s
（3）额外功W额外=W总—W有用
其中 s是动力F 沿着斜面移动的距离，h 是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。
3. 斜面机械效率的求解
（1）用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。
（2）斜面机械效率公式：η＝（W有用/W总）×100％　
η＝（W有用/W总）×100％= (Gh / F s) ×100％
经典基础训练题
一、单选题（本大题共8小题）
1．如图，两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成．用它们分别将重物G1、G2提高相同高度，则（　　）
A．若G1＝G2，拉力做的额外功相同
B．若G1＝G2，拉力做的总功相同
C．若G1＝G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
D．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
2．下列关于机械效率的说法正确的是(　　)
A．机械效率可以小于1、等于1，也可以大于1
B．越省力的机械，机械效率越高
C．功率大的机械，机械效率高
D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高
3．下列说法中正确的是（　　）
A．质量大的物体动能就大
B．物体在平衡状态下，机械能大小一定不变
C．功率大的机械做功就多
D．效率高的机械做的有用功占总功的比例一定大
4．关于机械效率，下列说法正确的是（　　）
A．减小摩擦，可使机械效率等于100%
B．机械做功的功率越大，机械效率越高
C．机械所做的有用功越多，机械效率就越高
D．机械效率越高，有用功和额外功的比值越大
5．下列说法中正确的是(　　)
A．功率越大，机械效率越大
B．动滑轮和定滑轮相比，其优点是使用时可以省功
C．用动滑轮和定滑轮把同一个重物匀速提高相同的高度时，定滑轮机械效率高一些
D．用同一个定滑轮提升物体，不计绳子自重和摩擦力，物体被提得越高，机械效率越大
6．用如图所示的滑轮组提升重物（忽略绳重及摩擦），下列做法能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A. 增加重物被提升的高度
B. 减小动滑轮的重力
C. 改变绳子的绕法，减少承担物重的绳子的段数
D. 减小重物的重力
7．如图所示的滑轮组，用F＝60N的拉力，拉动放在水平地面上重为400N的物体，使物体匀速前进了2m，物体和地面之间的摩擦力为90N，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．拉力做的功是30J
B．绳子自由端移动的距离是2m
C．滑轮组的机械效率是75%
D．A点受到的拉力为400N
8．如图所示，已知物体受到水平地面的摩擦力为240N，在绳子自由端用F = 150N的力通过滑轮组水平拉重为1200N的物体，使其2s时间内向左匀速运动0.6m。下列说法中正确的是（　　）
A．滑轮组的机械效率为60% B．绳子自由端移动速度为0.9m/s
C．绳子自由端拉力的功率为72W D．2s 时间内拉力做的功为180J
二、填空题（本大题共5小题）
9．如图所示，将一个重10N的物体用沿斜面向上的拉力F＝8N匀速拉到斜面的顶端，物体沿斜面移动的距离s为5m，上升的高度h为3.2m，则斜面的机械效率为 。
10．在斜面上将一个重10N的物体匀速拉到高处（如图所示），沿斜面向上的拉力为4N，斜面长1m，高0.3m。把重物直接提升h所做的有用功为 ，这个斜面的机械效率是 。
11．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36 N的物体缓慢升高0.2 m，拉力F＝16 N，拉力移动的距离为0.5 m。拉力所做的功为 J，有用功为 J，额外功为 J。
12．用图示甲、乙两种方式将同一重物匀速提升相同高度。图中所有滑轮等重，且不计绳重和摩擦。在重物上升过程中，甲的有用功 乙的有用功，甲的机械效率 乙的机械效率。（以上空填“大于”“等于”或“小于”）
13．如图所示，沿斜面向上匀速拉一个重为100N的物体到斜面顶端，斜面长0.5m，高0.3m，拉力为80N，则这个斜面的机械效率是 %，物体受到的摩擦力是 N．
三、实验题（本大题共2小题）
14．小乐和小明用四个滑轮组成一个滑轮组，研究“滑轮组的机械效率与被提升物体所受重力的关系”。下表是他们记录的部分实验数据。
(1)根据实验数据计算，滑轮组提升重 16N的钩码的有用功为 J，机械效率为 %。
(2)分析数据可知，使用同一个滑轮组，提升的物重越大，机械效率越 。（选填“高”或“低”）
15．在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的实验数据如下表：
次数 钩码总重 G/N 钩码上升的高度 h/m 绳端的拉力 F/N 绳端移动距离 s/m 机械效率 η
1 4 0.1 1.8 0.3 ；74%
2 6 0.1 2.4 0.3 ；83%
3 4 0.1 1.4 0.5 ；57%
4 4 0.2 1.4 1.0 ；57%
（1）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 可提高滑轮组的机械效率。
（2）分析第1、3次实验数据可知：滑轮组的机械效率与 有关。
（3）分析 两次实验数据可知：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
四、综合题（本大题共1小题）
16．如图所示，用动滑轮匀速提起质量m=10kg的A 物体，在t =5s 内将A物体匀速提升h=4m，不计摩擦和绳子重力，已知竖直向上的拉力F=60N。求
（1）物体上升的速度 v= m/s；
（2）动滑轮受到的重力大小 G= N；
（3）滑轮的机械效率。（结果保留一位小数）（ ）
五、计算题（本大题共2小题）
17．如图所示，某工人用滑轮组将重103N的重物提高2m，所用的拉力是600N，求：
（1）工人通过滑轮组所做的有用功；
（2）工人做的总功；
（3）工人的机械效率。
18．工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物2s内匀速提升了2m，此时拉力为250N。求：
（1）工人师傅2s内做功的功率；
（2）当他用400N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，求提升货物的重力。
三．经典能力提升训练题
一、单选题（本大题共12小题）
1．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
2．如图所示，邻居大叔正在吃力地把一重物搬上高台，小勇看见后急忙前去帮忙他找来一块木块，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把同样地重物推到了高台上，关于这两种方式，下列说示正确的是（　　）
A．图乙情况下更省力
B．大叔的有用功大些
C．图乙情况的机械效率高
D．小勇做功的功率一定更大
3．关于机械效率的说法，正确的是（　　）
A．机械效率越高的机械越省功
B．机械效率越高的机械越省力
C．机械效率越高的机械，额外功与有用功的比值越小
D．机械效率越高的机械，机械的功率越大
4．关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．做功越少，功率越小，机械效率越小
C．机械效率越大，表明它做的功越多
D．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
5．下列说法中正确的是（　　）
A．省力的机械，也可以省距离
B．做功时间越长，功率一定会越小
C．机械做功越快，机械效率一定越高
D．省力的机械，机械效率不一定越高
6．如图所示，用滑轮组提升重物时，重200N的物体在5s内匀速上升了1m。已知物体在水面上方时拉绳子的力F为120N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（　　）
A．在水面上方时，滑轮组的机械效率是81.3％
B．物体在水面上方时拉力F的功率是24W
C．绳子自由端被拉下3m
D．动滑轮重40N
7．下列说法正确的是（　　）
A．小明背着书包上楼梯过程中小明对书包做了功
B．机械做功越多，功率一定越大，机械效率也一定越大
C．机械做功所用的时间越少，功率一定越大，机械效率也一定越大
D．滑轮组越省力，一定越省功，其机械效率一定越大
8．如图所示，小红用10N的拉力将重为20N的物体在5s内匀速提升了0.2m，则以下说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为0.4m B．有用功为4J
C．滑轮组的机械效为83.3% D．拉力的功率为12W
9．在杂技表演中，有一项跳板节目，如图所示，支点在跳板的中央，此时跳板右端距离地面1 m，当质量为80 kg的甲表演者从距离跳板右端2 m高的位置由静止落到跳板的右端时(跳板右端刚好接触地面)，会将质量为40 kg的乙表演者弹起5 m，使乙恰好落在丙表演者肩上扛的杆的座椅上。跳板的机械效率约为(g取10 N/kg，甲落至跳板时能量损失不计，忽略空气阻力，跳板质量分布均匀)(　　)
A．75% B．78% C．83% D．87%
10．如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），下列计算结果正确的是
A．所做的有用功为0.6J
B．动滑轮自重0.2N
C．拉力F做功的功率为0.3W
D．该滑轮组的机械效率为83.3%
11．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．甲图省力，机械效率一样大 B．甲图省力，机械效率甲图大
C．乙图省力，机械效率一样大 D．乙图省力，机械效率乙图大
12．如图所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是 (　　)
A．甲方式可以省力 B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等 D．甲、乙两种方式的机械效率相等
二、填空题（本大题共6小题）
13．如图所示，把重力为500N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为3m，高为0.9m，若实际推力为200N，则推力所做总功为 ，额外功为 ，该斜面的机械效率为 。
14．斜面高为1m，长为4m，工人用400N沿斜面方向的力将重为1200N的箱子推到车上．在这过程中工人做的有用功是 J，机械效率是 ．
15．某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重 N，5s内人拉绳子做的功是 J，该滑轮组的机械效率是 ．
16．一粗糙斜面长4m，高1m，把重为4000N的物体匀速地推向斜面顶端，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为 %，利用斜面所做的额外功为 J，物体受到斜面对它的摩擦力为 N。
17．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端．已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75%，则推力做的总功是 ， 推力做的有用功是 ， 物体的重力是 ．
18．沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长s=1.2m，高h=0.3m，拉力做功为2.16J，则拉力的大小为 N，则这个斜面的机械效率是 %。
三、作图题（本大题共3小题）
19．如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。
20．如图所示，通过定滑轮，在竖直向下的力F3作用下，将装满沙子的盒子水平匀速拉动。盒子重为G，受到的水平拉力为F1经过的路程为s1（忽略绳长变化）。
（1）此过程，定滑轮做的有用功W有用= ；机械效率= （用题目中的符号，写出表达式）；
（2）如图所示，盒子倒去部分沙后放在水平B面，在水平拉力F2（F2=F1）的作用下盒子做匀速直线运动，则A面对盒子的摩擦力 B面对盒子的摩擦力（选填“大于”“等于”“小于”）；
（3）如图所示，原杠杆水平平衡，现用10N的力F拉杠杆，同时在杠杆上吊了一个5N的盒子（图中没画出），使得杠杆仍水平平衡，已知杠杆每格等长。
①画出：F的力臂；
②在确定的位置，画出盒子（用" "表示） 。
21．如图所示，为三个完全相同的滑轮组成的两个滑轮组，现在小明要使用其中一个效率较高的滑轮组提升重物，请你在这两个滑轮组中选一个合适的绕上绳子．
(；； )
四、实验题（本大题共5小题）
22．小华发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示的装置进行实验探究。测量数据如下表所示。
实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力 物体上升高度 沿斜面拉力 物体移动距离 有用功 总功 机械效率
① 较缓
② 较陡
③ 最陡
（1）测量斜面的机械效率，需要的测量工具是：刻度尺和 ；
（2）根据下表中的数据可求出第③次实验中斜面的机械效率是 %；
（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越 （选填“陡”或“缓”），越省力。同时可初步分析，斜面机械效率与倾斜程度的关系是：在其他条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越 （选填“高”或“低”）。

23．同学们共同研究滑轮和滑轮组的特点：
（1）研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮可以 ；
（2）研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示。据此可知，使用动滑轮可以 ；
（3）组装滑轮组后，他们进行的实验如图丙所示。请根据丙图信息，得出当时实验过程中滑轮组的机械效率为 。
24．小红和小明在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”实验中，测得了三组数据，如下表所示：
次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度 h/cm 测力计的示数F/N 绳端移动的距离 s/cm
1 2 5 0.8 15
2 4 5 1.5 15
3 6 5 2.2 15
（1）实验时，测绳端拉力时，应尽量沿着 方向匀速直线拉动弹簧测力计并读数；
（2）他们设计这三次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与 是否有关；
（3）他们通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的一种方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请指出以下三种提高效率方法中，方法 是与本实验同理的；
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量满员出行；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑；
（4）小明发现绳端移动的距离与钩码上升的高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码重一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率；小红则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为 的看法是正确的。
25．某实验小组按如图所示的方式组装滑轮组，进行“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验。实验时，他们先用弹赞测力计测量钩码所受的重力G，再将钩码挂在滑轮组下端，向上拉动弹簧测力，使钩码缓慢匀速上升，并得到下表实验数据：
实验次数 钩码重G（N） 钩码上升 高度h（m） 绳端拉力 F（N） 绳端移动 距离s（m） 机械效率η
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 3.0 0.1 0.3
3 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
（1）若进行第2次测量时，弹簧测力计的示数如图所示F= N，则此时滑轮组的机械效率为 （保留一位小数）；
（2）若实验时，弹簧测力计拉绳子移动的速度增大，仍使钩码缓慢匀速上升，则所测的机械效率将 （填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）分析表中数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高；
（4）在进行第2组数据测量时，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W，滑轮组做的额外功为 J。
26．某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如下表所示：
(1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多， ；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重， ；比较第1、4次实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度 ．
(2)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)，测得的机械效率 (选填“偏高”“偏低”或“不变”)．
(3)有两个滑轮组所用的动滑轮重力相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮之间的 不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了 它们的机械效率．
五、计算题（本大题共4小题）
27．工人使用如图所示的滑轮组，在50s内将重1600N的物体A匀速提升1m，拉力F为500N。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：
（1）拉力F的功率；
（2）此滑轮组的机械效率。
28．如图所示：用滑轮组拉动重500N的物体在水平支持面上以2m/s的速度做匀速直线运动，且物体所受摩擦力是物重的0.2倍，问：
（1）若不计机械自重及滑轮与轴之间的摩擦，则拉力F是多大 ？
（2）若滑轮组的机械效率是90%，则F的大小是多大 ？（保留一位小数）
（3）可见，使用滑轮组时可以省力不能省功，在物理学中这一原理称为 ．
29．一建筑工人，使用了如图所示的装置将建筑材料提上高处，已知建筑材料的质量为80kg，人对绳的拉力为500N，重物在拉力的作用下60s匀速上升了10m，绳重和摩擦不计，g取10N/kg，求：
（1）人在60s内做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）工人做功的功率。
30．建筑工地上，某施工人员利用如图所示的滑轮组匀速提升重为1000N的物体，若动滑轮重200N，不计绳重与摩擦，求：
(1)在匀速提升重物时所用拉力为多少N？
(2)若物体被匀速提升1m，则人所做的总功是多少？
(3)此滑轮组的机械效率是多少？（结果保留一位小数）
经典基础训练题参考答案参考答案
1．【答案】C
【详解】
A．由图可知，滑轮的每个质量相等，甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，已知把物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦阻力，额外功是对动滑轮做的功，根据W额=G动h可知，乙滑轮组做的额外功多，故A不符合题意；
BC．若G1=G2，已知把物体提升相同的高度，由W有=Gh可知，甲乙所做的有用功相同；乙滑轮组做的额外功多，由
W总=W有+W额
可知乙做的总功大于甲做的总功，根据得到甲的机械效率大于乙的机械效率，故B不符合题意，C符合题意；
D．用同一个滑轮组提起不同的重物，在提升高度相同时，所做的额外功不变，有用功发生变化，所以有用功在总功中所占的比值将发生变化，即机械效率要发生变化，故D不符合题意。
故选C。
2．【答案】D　
【解析】总功等于有用功加额外功，所以有用功永远小于总功，有用功与总功的比值叫机械效率，所以机械效率一定小于1，故A选项错误；功率大表示机械做功快，但机械效率不一定高，故C选项错误；总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高，与机械是否省力没有关系，故B选项错误，D选项正确。
【易错警示】功率由功和时间共同决定，而机械效率由有用功与总功决定，它们是两个完全不同的物理量。功率表示物体做功的快慢，机械效率表示物体做的有用功在总功中占的比例，是表示机械性能的重要指标。另外，无论科技怎么发展，机械效率永远都是小于1的，因为机械会克服摩擦力或自身重力做功，永远都存在额外功。
3．【答案】D
【详解】
A．物体的动能与物体的质量和速度有关，质量大的物体动能不一定大，故A错误；
B．物体在平衡状态下，物体的速度不变，物体的动能不变，但重力势能可能变大，所以机械能大小不一定不变，故B错误；
C．功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的机械做功较快，但做功不一定越多，做功的多少与功率和时间有关，故C错误；
D．由可知，效率高的机械做的有用功占总功的比例一定大，故D正确。
故选D。
4．【答案】D
【详解】A．减小摩擦，可以使机械少做额外功，但不可能不做额外功，机械效率不会等于100%，故A错误；
B．功率是指机械做功的快慢，机械效率是有用功在总功中所占的比值，机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故B错误；
C．机械所做的有用功越多，总功也就越多，有用功在总功中所占的比值不一定就高，因此机械效率不一定越高，故C错误；
D．机械效率越高，有用功在总功中所占的比例越大，额外功在总功中的比例就越小，有用功和额外功的比值越大，故D正确。
故选D。
5．【答案】C　
【解析】功率表示物体做功的快慢，功率大则做功快，功率小则做功慢；机械效率高，表明使用该机械做功时，有用功在总功中所占的比例大，与功率大小无关，故A错误。定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；无论是定滑轮还是动滑轮，都不能省功，故B错误。使用动滑轮时，需要把重物和动滑轮一块向上提起，使用定滑轮时，只需提起重物，所以，把同一重物匀速提升相同的高度，有用功相等，使用动滑轮所做的额外功多，故定滑轮的机械效率更高一些，故C正确。不计绳子自重和摩擦力，用定滑轮提升物体时的机械效率总是1，与物体被提升的高度无关，故D错误。故选C。
6．【答案】B
【解析】不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率，由表达式可知，滑轮组的机械效率与重物被提升的高度无关，故A错误；由表达式可知，减小动滑轮的重力，变小，则滑轮组的机械效率变大，故B正确；由表达式可知，滑轮组的机械效率与承担物重的绳子的段数无关，故C错误；由表达式可知，减小重物的重力，变大，则滑轮组的机械效率变小，故D错误。故选B。
【易错警示】
滑轮组的机械效率不是固定不变的，它与提升物体的重力、绳重、动滑轮重以及滑轮内部的摩擦等有关；不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率与滑轮组绳子的绕法和物体被提升的高度无关。
7．【答案】C
【详解】
AB．由图知道，n=2，则绳子自由端移动的距离
s绳=2s物=2×2m=4m
拉力做的功
W总=Fs绳=60N×4m=240J
故AB错误；
C．克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功，则有用功
W有=fs物=90N×2m=180J
滑轮组的机械效率
故C正确；
D．因物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以，A点受到的拉力
FA=f=90N
故D错误。
故选C。
8．【答案】D
【分析】
【详解】
A．滑轮组的机械效率为
故A错误；
B．绳子自由端移动速度为
故B错误；
C．绳子自由端拉力的功率为
故C错误；
D．2s 时间内拉力做的功为
故D正确。
故选D。
9．【答案】80%
【详解】
克服物体重力所做的功为有用功，则有用功
W有用=Gh=10N×3.2m=32J
拉力做的总功
W总=Fs=8N×5m=40J
斜面的机械效率
=80%
10．【答案】3J；75%；
【详解】
拉力F所做的有用功为
W有用=Gh=10N×0.3m=3J
拉力F对物体做的总功为
W总=Fs=4N×1m=4J
斜面的机械效率为
11．【答案】8；7.2；0.8
【详解】拉力所做的功W总＝Fs＝16 N×0.5 m＝8 J，有用功W有＝Gh＝36 N×0.2 m＝7.2 J，额外功W额＝W总－W有＝8 J－7.2 J＝0.8 J。
12．【答案】等于；大于；
【详解】
因为W有=Gh，所以利用甲和乙滑轮组将同一重物提升相同高度做的有用功相等，即
W有用甲=W有用乙
不计绳重及摩擦时，提升动滑轮做的功是额外功，甲图中只有一个动滑轮，乙图中有两个动滑轮，提起相同高度，由W额=G动h可知，所以
W额甲＜W额乙
因为
W总=W有+W额
W额甲＜W额乙，W有用甲=W有用乙
所以甲的总功小于乙的总功，即
W总甲＜W总乙
两图中有用功相同，甲的总功小，由可知，甲的机械效率大，即
η甲＞η乙
13．【答案】75；20；
【详解】
[1]有用功：
W有用=Gh=100N×0.3m=30J，
总功：
W总=Fs=80N×0.5m=40J，
斜面的机械效率：
η== =75%；
[2]额外功：
W额=W总 W有用=40J 30J=10J，
所以摩擦力大小：
f==20N．
14．【答案】0.64；80；高；
【详解】
(1)[1][2]根据实验数据可知，提升重16N的钩码，提升高度h=4cm，拉力F=4.0N，绳端移动距离s=20cm，则滑轮组提升重16N的钩码的有用功为
W有=Gh=16N×0.04m=0.64J
此时滑轮组的机械效率为
η==80%
(2)[3]纵向分析表中数据可知，使用同一个滑轮组，提升的物重越大，机械效率越高。
15．【答案】增大物重；动滑轮重力；3和4；
【详解】
（1）使用同一个滑轮组，物重变重，机械效率变高，故结论是使用同一滑轮组，提高物重可以提高机械效率。
（2）1，3实验对比，物重相同，动滑轮的数目不同，滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。
（3）探究机械效率与高度的关系，即高度是变量，高度不同，物重相同，动滑轮数目相同，故选择3、4组实验。
16．【答案】0.8；20；83.3%；
【详解】
（1）物体上升的速度
（2）物体的重力
G=mg=10kg×10N/kg=100N
由图可知n=2，不计绳子和摩擦时动滑轮的重力
G动=nF-G=2×60N-100N=20N
（3）该动滑轮的机械效率
17．【答案】（1）2×103J；（2）2.4×103J；（3）83.3%
【详解】
解：（1）工人通过滑轮组所做的有用功
W有=Gh=103N×2m=2×103J
（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，工人做的总功
W总=Fs=F×2h=600N×2×2m=2.4×103J
（3）工人的机械效率
答：（1）工人通过滑轮组所做的有用功2×103J；
（2）工人做的总功2.4×103J；
（3）工人的机械效率83.3%。
18．【答案】（1）750W；（2）1020N
【详解】
解：（1）由图可知绳子的有效段数n=3，则绳端移动的距离
s=3h=3×2m=6m
拉力做的功
W=F1s=250N×6m=1500J
拉力做功的功率
（2）滑轮组的机械效率为
当他用400N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，可知滑轮组的机械效率
η'=1-15%=85%
使用滑轮组做的有用功
W有′=G′h′
绳端移动的距离
s′=3h′
拉力做的总功
W总′=F′s′=3F′h′
由
可得，此时提升货物的重为
G′=η′×3F′=85%×3×400N=1020N
答：（1）工人师傅2s内做功的功率为750W；
当他用400N的拉力匀速提升其他货物时额外功占总功的15%，提升货物的重 力为1020N。
典能力提升训练题参考答案
1．【答案】C
【详解】
AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
2．【答案】A
【分析】①使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值叫机械效率；
②功率是描述物体做功快慢的物理量，等于做功多少与所用时间的比值．
【详解】A. 斜面是一种省力机械，利用斜面将物体推上高台可更省力，故A正确；
B. 这两种方法，都把重物推到了高台上，两人做同样多的有用功，克服重力做功相同，故B错误；
C. 由于甲中情况直接克服物体重力做功，所以甲种情况下的机械效率高．故C错误；
D. 功率等于功与时间的比值，由于题中没有给出时间，不能确定哪个做功的功率大．故D错误．
3．【答案】C
【详解】
A．使用任何简单机械都不能省功，故A错误；
B．机械效率高的机械不一定省力，比如分别用一个定滑轮和一个动滑轮提升同一物体，虽然动滑轮省力，但需要克服动滑轮的重力做额外功，动滑轮的机械效率反而低，故B错误；
C．机械效率越高的机械，有用功与总功的比值越大，即有用功一定时，额外功越小，或额外功一定时，有用功越大，所以额外功机械效率越高的机械，额外功与有用功的比值越小，故C正确；
D．功率是指做功的快慢，与机械效率的高低无关，故D错误。
故选C。
4．【答案】D
【分析】
【详解】
ABD．机械效率与功率大小没有直接关系，功率是描述物体做功快慢的物理量，功率越大，反映做功越快，与效率无关，故AB错误，D 正确；
C．机械效率越大，有用功与总功的比值越大，它做的功不一定越多，故C错误。
故选D。
5．【答案】D
【分析】
【详解】
A．使用机械可以省力、省距离，但不能既省力又省距离，也就是省功，故A错误；
B．功率等于物体做的功与所用时间之比，时间较长，做功多少不确定，所以功率大小不能确定，故B错误；
C．机械效率是有用功在总功中所占比例，与做功快慢没有关系，故C错误；
D．机械效率是有用功与总功的比值，与机械是否省力没有关系，故D正确。
故选D。
6．【答案】D
【详解】
A．在水面上方时，承担动滑轮与物重的绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离
滑轮组的机械效率
故A不符合题意；
B．绳子自由端移动的速度
拉力F的功率
故B不符合题意；
C．由A知，当物体提升1m时，绳子的自由端被拉下2m，故C不符合题意；
D．滑轮组中承担动滑轮与物重的每股绳子承受的力F=120N，则动滑轮重
故D符合题意。
故选D。
7．【答案】A
【分析】
【详解】
A．小明背着书包上楼梯过程中小明对书包的力的方向竖直向上，运动距离也是竖直向上，有力，且在力的方向上运动了一段距离，说明做功，故A正确；
B．在相同时间内，机械做功越多，功率一定越大；判断机械效率需要知道有用功和总功，故无法判断机械效率，故B错误；
C．在做功相同时，所用的时间越少，功率一定越大；判断机械效率需要知道有用功和总功，故无法判断机械效率，故C错误；
D．滑轮组越省力，一定不省功；判断机械效率需要知道有用功和总功，故无法判断机械效率，故D错误。
故选A。
8．【答案】B
【详解】
A. 如图，由三段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为：
，故A错误；
B. 有用功为：
，故B正确；
C. 总功为：；
滑轮组的机械效为：，故C错误；
D. 拉力的功率为：，故D错误；
故选B．
点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了．
9．【答案】C
【详解】甲表演者做的总功W总＝G1h1＝m1gh1＝80 kg×10 N/kg×(2 m＋1 m)＝2 400 J；跳板对乙表演者做的有用功W有用＝G2h2＝m2gh2＝40 kg×10 N/kg×5 m＝2 000 J；跳板的机械效率η＝×100%＝×100%≈83%，故选C。
10．【答案】D
【详解】
A．因为用滑轮组提升物体,对物体做的功是有用功，所以有用功：
W有用＝Gh＝10N×0.1m＝1J，
故A错误；
B．不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时F＝(G轮+G物)，则：动滑轮的重力
G动＝2F G物＝2×6N 10N＝2N，
故B错误；
C．用滑轮组提升物体,拉力F做的功是总功,则拉力F做功的功率：
P总＝＝＝0.6W，
故C错误；
D．机械效率
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%，
故D正确。
故选D。
11．【答案】A
【分析】
【详解】
不计绳重及摩擦，拉力
由图可知

甲绳子受到的拉力为
乙绳子受到的拉力为
则有
可见甲图更省力。提升的物体高度相同时，滑轮组的机械效率为
由此可以看出，此时滑轮组的机械效率与滑轮受到的重力和物体受到的重力有关，因为甲与乙中滑轮受到的重力和物体受到的重力相同，所以甲与乙滑轮组的机械效率一样大。
故选A。
12．【答案】C
【解析】由图可知,甲方式是用两个定滑轮提升货物,定滑轮不能省力,故A错误;乙方式是用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组提升货物,不仅可以省力,还可以改变力的方向,故B错误;甲、乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有用=Gh知W甲有=W乙有,故C正确;乙方式做的额外功大于甲方式做的额外功,两者有用功相同,额外功不同,总功不同,根据η=可知,两个滑轮组的机械效率不相等,故D错误。故选C。
13．【答案】；600J；150J；75%
【详解】
把物体匀速推到斜面顶端，提升重物做的功是有用功，克服摩擦力所做的功是额外功，推力做的功是总功，斜面的机械效率是有用功跟总功的比值。
[1]由题知，斜面长，斜面高，物体重，推力；有用功为
推力做的总功为
[2]额外功为
[3]斜面的机械效率为
14．【答案】 1200 ； 75%
【分析】
根据物体重力和斜面高，利用W=Gh计算拉力做的有用功；根据拉力和斜面的长度，利用W=Fs计算拉力F对物体做的总功，利用计算斜面的机械效率．
【详解】
根据题意知道，由W=Gh知道，斜面上拉力做的有用功是：W有用=Gh=1200N×1m=1200J；拉力F对物体做的总功是：W总=Fs=400N×4m=1600J；由可知，斜面的机械效率是：.
15．【答案】75N；375J；80%
【详解】
试题分析：动滑轮上有三股绳子承担物重，n=3，不计绳重及摩擦，所以F=（G物+G动），
所以G动=3F﹣G物=125N×3﹣300N=75N；
物体上升的高度h=vt=0.2m/s×5s=1m，绳子自由端移动的距离s=3h=3m
拉力F做的总功W总=Fs=125N×3m=375J；
滑轮组的有用功为W有=Gh=300N×1m=300J，
滑轮组的机械效率
16．【答案】；80；1000；250
【详解】
[1][2][3]所做有用功为
总功为
额外功为
由得，摩擦力为
机械效率为
17．【答案】1200J；900J；900N；
【分析】
（1）知道推力和斜面长度，根据公式W＝Fs求出推力做的总功；（2）根据公式η＝求出有用功；（3）根据公式W＝Gh求出物体的重力；
【详解】
（1）推力做的总功W总＝Fs＝300N×4m＝1200J；（2）∵η＝∴推力做的有用功：W有＝ηW总＝1200J×75%＝900J；（3）∵W有＝Gh∴物体所受的重力：G＝＝900N；
18．【答案】 1.8 ； 62.5
【详解】
[1]由题意可得，拉力做功为2.16J，斜面长s=1.2m，根据可得拉力的大小为
[2]由题意可得，拉力做的有用功为
W有用=Gh=4.5N×0.3m=1.35J
根据可得，这个斜面的机械效率为
19．【答案】
【详解】
人沿斜面向上的力做的功是总功，力的示意图如下图所示
20．【答案】 等于
【分析】
【详解】
（1）[1]由题意知，定滑轮所做的有用功
W有用=F1s1
[2]定滑轮所做的总功
W总=F3s1
所以定滑轮的机械效率
（2）[3]盒子放在水平A面时，受到F1的拉力作用时，匀速直线运动，所以A面对盒子的摩擦力等于F1。倒出沙子后，盒子放在水平B面，受到F2拉力作用时，也是匀速直线运动，则B面对盒子的摩擦力等于F2，但盒子两次受到的拉力相等，所以两次所受的摩擦力也相等。
（3）[4]将F的作用线反向延长，过支点O作力F的作用线垂线段，即为力F的力臂。
因F的作用点与支点的距离为4格，设杠杆每格的长度为L，则F的力臂
而杠杆上吊的盒子重力为5N，即阻力即是盒子对杠杆的作用力，方向竖直向下。据杠杆平衡条件有
10N 2L=5N l2
解得
l2=4L
即盒子所吊的位置与支点的距离为4格。
作图如下：
21．【答案】
【详解】因为不计绳重和绳子与滑轮的摩擦，所以滑轮组的机械效率 ，
又因为甲乙两图的物体重是相同的，乙图中的动滑轮重小于甲图中的动滑轮重，所以，使用乙图的滑轮组效率较高，故答案如图所示：
22．【答案】（1）弹簧测力计　（2）；缓　（3）高
【详解】（1）要测量斜面的机械效率，需要测量物重及拉力的大小，故需要弹簧测力计；还需要测量斜面的高度和斜面的长度，故需要有刻度尺。
（2）第③次的机械效率。
（3）通过比较发现，实验1中力最小，实验3中力最大，而实验1中斜面最缓，实验3中斜面最陡，故可得：在粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越缓越省力，越陡越费力；由数据分析可知，三次实验中，物体的重力相同，上升的高度不同，斜面的倾斜程度不同，斜面越陡，机械效率越高。
23．【答案】（1）改变力的方向　（2）省力　（3）83.3%
【详解】（1）甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同。在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮可以改变力的方向，但不省力。
（2）在图乙中，拉力F=0.6N（3）由图丙可知，弹簧测力计的示数是0.8N，实验过程中滑轮组的机械效率为
24．【答案】（1）竖直　（2）钩码重力　（3）一　（4）小明
【详解】（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（2）由表格中数据可以看出，在3次实验中物体的重力是不同的，所以是探究滑轮组机械效率与物重是否有关。
（3）由表中数据可知，同一滑轮组将不同的重物提升相同的高度，提升物体越重，机械效率越高；即对同一滑轮组，增加提升物体的重力可提高机械效率；
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意。
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来提高机械效率的，故不符合题意。
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑，是通过减小摩擦来提高机械效率的，故不符合题意。
（4）分析表格数据，由可知，由，可知，滑轮组的机械效率与提升的高度无关，故小明的看法正确。
25．【答案】（1）1.4；71.4%；
（2）不变；
（3）越大；
（4）0.42；0.12；
【详解】
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，由指针可知示数为1.4N。
第2次测量时滑轮组的机械效率
（2）根据机械效率的计算公式
可知，机械效率的大小与物体移动的速度无关，故弹簧测力计拉绳子移动的速度增大，仍使钩码缓慢匀速上升，则所测的机械效率将不变。
（3）由表中数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
（4）滑轮组的动滑轮绕3段绳，物体上升的速度为0.1m/s，则绳子自由端的速度
v=3×0.1m/s=0.3m/s
则拉力F的功率为
P==Fv=1.4N×0.3m/s=0.42W
有用功
W有=Gh=3N×0.1m=0.3J
总功
W总=Fs=1.4N×0.3m=0.42J
滑轮组做的额外功为
W额= W总- W有=0.42J-0.3J=0.12J
26．【答案】；机械效率越低　　；机械效率越高；无关；偏小　　；偏高；摩擦；提高
【详解】
[解析] (1)比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，其机械效率越低；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越高；比较第1、4次实验数据可知，两次实验时的效率相同，因此同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关．(2)要正确测量拉力，弹簧测力计需要做匀速运动，若在弹簧测力计静止时读数，则由摩擦力分担了一部分拉力的作用，所以所测拉力偏小，机械效率偏高．(3)两个小组所用的动滑轮重力相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮之间的摩擦不同，影响了测量结果；我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了减小摩擦，提高机械效率．
点睛：比较第1、2次实验数据可知机械效率与动滑轮个数的关系；比较第2、3次实验数据可知，机械效率与物重间的关系；比较1、4次实验数据可知机械效率与物体上升高度的关系；知道弹簧测力计做匀速运动，物体受力才平衡．在提升物体时，不仅要克服动滑轮的重力，还要克服摩擦力．当静止时读数，则所测拉力偏小，机械效率偏大．从摩擦的大小方面进行分析，在同等情况下，摩擦力越小，机械效率越高．
27．【答案】（1）40W；（2）80%
【详解】
解：（1）由图可知，该滑轮组绳子的承重段数n=4，所以当物体升高1m时，绳子自由端移动的距离为
s=nh=4×1m=4m
所以拉力做的功，即总功为
W总=Fs=500N×4m=2000J
所以拉力的功率为
（2）由题意可知，物体提升1m，可得有用功为
W有用=Gh=1600N×1m=1600J
所以滑轮组的机械效率为
答：（1）拉力F的功率为40W；
（2）此滑轮组的机械效率为80%。
28．【答案】50N；55.6N；功的原理
【详解】(1)由图知，此滑轮组由n＝2段绳子拉着物体，所以F＝＝50N；(2)根据η＝ ＝90%，解得：F55.6N；(3)使用滑轮组时可以省力不能省功，在物理学中这一原理称为：功的原理．
29．【答案】（1）8000J；（2）80%；（3）166.7W
【详解】
解：（1）建筑材料所受重力
G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N
人在60s内做的有用功
W有用＝Gh＝800N×10m＝8000J
（2）由图知，n＝2，绳子自由端移动距离为
s＝nh＝2×10m＝20m
拉力所做的总功为
W总＝Fs＝500N×20m＝10000J
滑轮组的机械效率为
（3）工人做功的功率
答：（1）人在60s内做的有用功为8000J；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）工人做功的功率约为为166.7W。
30．【答案】(1)600N；(2)1200J；(3)83.3%
【详解】
解：(1)由图可知n＝2，不计摩擦和绳重，则匀速提升重物时所用拉力
F＝(G+G动)＝×(1000N+200N)＝600N
(2)若物体被匀速提升1m，则所做的有用功为
W有＝Gh＝1000N×1m＝1000J
不计绳重与摩擦，所做的额外功为
W额＝G动h＝200N×1m＝200J
人所做的总功为
W总＝W有+W额＝1000J+200J＝1200J
(3)滑轮组的机械效率
η＝×100%≈83.3%
答：(1)在匀速提升重物时所用拉力为600N；
(2)若物体被匀速提升1m，则人所做的总功是1200J；
(3)此滑轮组的机械效率是83.3%。
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