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北师大版八下物理9.5探究-使用机械是否省功
考点一．功的原理的探究实验
1．（2018秋?东台市月考）在“测量提升物体所做的功”实验中：
（1）本实验中的测量工具除了要用到弹簧测力计外，还需要用到　 　。
（2）实验时应当用弹簧测力计沿斜面　 　拉动小车并记下拉力F；小车升高高度h时　 　运动的距离s；
（3）记录数据的表格如下：
物理
量
次数 用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车时的拉力F/N 小车升高高度h时沿斜面运动的距离s/m 拉力做的功W1/J 小车受到的
重力G/N 小车升高
高度h/m 克服小车的重力做的功W2/J
① 1.2 0.5
2 0.3
② 1 0.6
2 0.3
③ 0.5 1.2
2 0.3
由表格数据分析后得到实验结论：使用斜面可以省力，但是多费了　 　。
2．（2018春?闵行区期中）用如图所示装置“探究光滑斜面做功”，记录的实验数据如下表：
（1）在实验操作过程中，应沿光滑斜面向上　 　拉动物块，从斜面底部拉到最高处。
（2）比较第2列和第4列，沿光滑斜面的拉力和物块的重力可知：使用斜面的好处是　 　
（3）根据实验次数②，请把表格中①③的空缺数据填写完整。（填写在答题纸上）
实验 次数 物块重力
G/N 斜面
高度
h/m 沿斜面拉力
F/N 斜面长
s/m 克服重力做功W/J 沿斜面拉力做功W/J
① 10.0 0.9 　 　 1.5 9.0 　 　
② 10.0 0.9 4.5 2.0 9.0 9.0
③ 10.0 0.9 　 　 3.0 　 　 9.0
（4）分析比较第4列和第5列，沿斜面拉力与斜面的长度关系可得结论：　 　。
（5）进一步分析比较：　 　，可得结论：　 　。
3．（2018秋?海陵区月考）在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装，并进行如下实验：
①刻度尺量斜面的长L和高h
②将小车正放在斜面底端，用测力计沿　 　方向　 　拉动小车至斜面顶端，测量拉力计算做功
③沿　 　方向匀A速提升小车至斜面顶端，使之上升至高度h，测量拉力计算做功
④保持斜面高度不变，用不同的长木板改变斜面的坡度，再做1组实验，并将实验数填入表中
实验次数 斜面坡度 斜面长度
s/m 沿斜面的拉力
F/N A 小车重力
G/N 斜度高度
h/m B
1 较缓 0.8 0.6 / 2.0 0.20 /
2 较陡 0.5 0.9 / 2.0 0.20 /
（1）根据实验目的将表格A、B两处填写完整
（2）A　 　B　 　
（3）根据实验目的，分析测量结果，你认为最合理的结论　 　
A．利用斜面提升物体可以省力
B．利用斜面提升物体既可以省力，也可以省功
C．利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功
D．斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离
4．（2018秋?灌南县校级月考）如图所示，在“测量利用斜面提升物体所做的功”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动重为G的小车至h高度处，记录了如下三次实验数据。
根据表格中的数据可知：
实验 序号 小车的重力
G/N 斜面的高度
h/cm 沿斜面向上的
拉力F/N 斜面的长度
s/cm
1 10 20 5.5 100
2 10 40 7.0 100
3 10 60 8.5 100
（1）在第一次实验中，拉力做功为　 　J。
（2）比较三次实验数据，使用斜面时，　 　（能/不能）省力。
（3）比较三次实验数据，使用斜面时，　 　（能/不能）省功。
5．（2018秋?沭阳县校级月考）在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装，并进行如图实验，并将实验数填入表中
斜面长度 s/m 沿斜面的拉力
F/N 小车重力
G/N 斜度高度
h/m
0.8 0.6 2.0 0.20
（1）该实验的主要目的是　 　
（2）根据实验目的，分析测量结果，你认为最合理的结论　 　
A．利用斜面提升物体可以省力
B．利用斜面提升物体既可以省力，也可以省功
C．利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功
D．斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离
考点二．机械效率的概念
6．（2020秋?江城区期末）下列说法中正确的是（　　）
A．机械效率高的机械，做功就越多
B．功率大的机械，做功就越多
C．功率大的机械，做功就越快
D．功率小的机械，其机械效率越低
7．（2020秋?南丹县期末）下列关于功率与机械效率的说法中正确的是（　　）
A．省力多的机械效率高
B．功率大的机械做功快
C．功率大的机械做功多
D．机械效率高的机械功率大
8．（2021?江都区模拟）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，机械效率越大
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
9．（2020秋?江都区月考）关于功率、机械效率的说法正确的是（　　）
A．功率大的机器做功一定多
B．额外功占总功比值小的机器机械效率高
C．做功多的机器机械效率一定高
D．功率大的机器做功时间一定短
10．（2020秋?紫金县校级月考）关于机械效率，以下说法正确的是（　　）
A．机械效率总小于1
B．单位时间里做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越多的机械，机械效率越高
D．省力越多的机械，机械效率越高
考点三．机械效率的大小比较
11．如图所示不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G，用它们分别将物重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。则下列关系正确的是（　　）
A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．η甲＜η乙 D．η甲＝η乙
12．（2020秋?九江月考）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组提升相同的重物，不计绳重和摩擦（　　）
A．甲较省力且机械效率较高
B．乙较省力且机械效率较高
C．乙较省力，机械效率相同
D．两个滑轮组省力不同，机械效率不同
13．（2020秋?荔湾区校级月考）用如图所示的滑轮或滑轮组将同一重物G匀速提高h高度，每个滑轮的重相同，不计摩擦和绳重，四种方法中，拉力大小和机械效率都相同的是（　　）
A．A和B B．C和D C．B和C D．B和C和D
14．（2020春?龙凤区校级期末）如图所示A物体重力为20N，用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升和水平移动物体A．物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N，F1＝12N，F2＝6N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m。则在该过程中，下列分析正确的是（　　）
A．两种方法中所做的总功一样
B．F1做功与F2做功快慢相等
C．甲的机械效率等于乙的机械效率
D．甲图中动滑轮的重力为4N
15．（2021?秦淮区模拟）利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把质量相等的重物G匀速提升，在相同的时间内绳子移动的距离相等，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的有用功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），则F甲　 　F乙、W甲　 　W乙、P甲　 　P乙、η甲　 　η乙。（均选填“＞”“＝”或“＜”）
考点四．机械效率的计算
16．（2020春?方城县期末）两台机械完成的有用功之比W1：W2＝4：3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（　　）
A．5：3 B．3：5 C．16：15 D．15：16
17．（2020?南充）如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为　 　N，斜面的机械效率为　 　。
18．（2020?靖远县二模）如图所示，工人用240N的拉力，在15s的时间内，将重600N的建筑材料提升到6m高的楼顶上，拉力做的功是　 　J，拉力的功率是　 　W，机械效率　 　。
19．（2020秋?三江县期中）在修建柳州市城市轻轨的施工过程中，起重机在4s内将质量为5×104N的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机做的功是2×105J。求：
（1）起重机对钢材所做的有用功；
（2）起重机所做的额外功；
（3）起重机的机械效率。
20．（2020?宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M＝25kg的木箱，长L＝5m，高h＝3m的固定斜面，他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
北师大版八下物理9.5使用机械是否省功
答案
1．（2018秋?东台市月考）在“测量提升物体所做的功”实验中：
（1）本实验中的测量工具除了要用到弹簧测力计外，还需要用到　刻度尺　。
（2）实验时应当用弹簧测力计沿斜面　匀速　拉动小车并记下拉力F；小车升高高度h时　沿斜面　运动的距离s；
（3）记录数据的表格如下：
物理
量
次数 用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车时的拉力F/N 小车升高高度h时沿斜面运动的距离s/m 拉力做的功W1/J 小车受到的
重力G/N 小车升高
高度h/m 克服小车的重力做的功W2/J
① 1.2 0.5
2 0.3
② 1 0.6
2 0.3
③ 0.5 1.2
2 0.3
由表格数据分析后得到实验结论：使用斜面可以省力，但是多费了　距离　。
【解答】解：（1）根据W＝Fs知，需要用弹簧测力测量出拉力F，用刻度尺测量出小车沿斜面移动的距离；
（2）实验中，应将小车正放在斜面底端，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动，测量出拉力F，测量出小车升高高度h时沿斜面运动的距离s，根据W＝Fs计算拉力做的功；
（3）由表格数据知，物体的重力为2N，三次的拉力都小于2N，故使用斜面可以省力；
三次实验小车升高高度h都为0.3m，三次小车升高高度h时沿斜面运动的距离s都大于0.3m，故使用斜面费了距离，故使用斜面可以省力，但是多费了距离；
故答案为：（1）刻度尺；（2）匀速；沿斜面；（3）距离。
2．（2018春?闵行区期中）用如图所示装置“探究光滑斜面做功”，记录的实验数据如下表：
（1）在实验操作过程中，应沿光滑斜面向上　匀速　拉动物块，从斜面底部拉到最高处。
（2）比较第2列和第4列，沿光滑斜面的拉力和物块的重力可知：使用斜面的好处是　可以省力　
（3）根据实验次数②，请把表格中①③的空缺数据填写完整。（填写在答题纸上）
实验 次数 物块重力
G/N 斜面
高度
h/m 沿斜面拉力
F/N 斜面长
s/m 克服重力做功W/J 沿斜面拉力做功W/J
① 10.0 0.9 　6　 1.5 9.0 　9.0　
② 10.0 0.9 4.5 2.0 9.0 9.0
③ 10.0 0.9 　3　 3.0 　9.0　 9.0
（4）分析比较第4列和第5列，沿斜面拉力与斜面的长度关系可得结论：　提升同一重物，斜面越长，拉力越小　。
（5）进一步分析比较：　第6列和第7列数据　，可得结论：　对光滑的斜面，不用斜面直接用手做的功等于使用斜面做的功　。
【解答】解：（1）用弹簧测力计拉着木块沿光滑斜面向上匀速拉动物块，拉力大小等于弹簧测力计的示数；
（2）由表中②次实验可知，不用斜面直接用手做的功等于使用斜面做的功，故①实验沿斜面拉力做功为9.0J
即Gh＝Fs，故沿斜面拉力：
F＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣Ⅰ
故第①的拉力：
F1＝＝6N＜10.0N
故第③的拉力：
F3＝＝3N＜10.0N；
故使用斜面的好处是可以省力；
（3）第③次实验做的克服重力做功：
W3＝Gh＝10.0N×0.9m＝9.0J；
如下表所示：
实验 次数 物块重力
G/N 斜面
高度
h/m 沿斜面拉力
F/N 斜面长
s/m 克服重力做功WG/J 沿斜面拉力做功WF/J
① 10.0 0.9 6 1.5 9.0 9.0
② 10.0 0.9 4.5 2.0 9.0 9.0
③ 10.0 0.9 3 3.0 9.0 9.0
（4）分析比较第4列和第5列，沿斜面拉力与斜面的长度关系可得结论：斜面越长，拉力越小；
（5）进一步分析比较：第6列和第7列数据，可得结论：对光滑的斜面，不用斜面直接用手做的功等于使用斜面做的功，
故答案为：（1）匀速；（2）可以省力；（3）如上表所示；（4）提升同一重物，斜面越长，拉力越小；（5）第6列和第7列数据；对光滑的斜面，不用斜面直接用手做的功等于使用斜面做的功。
3．（2018秋?海陵区月考）在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装，并进行如下实验：
①刻度尺量斜面的长L和高h
②将小车正放在斜面底端，用测力计沿　斜面　方向　匀速　拉动小车至斜面顶端，测量拉力计算做功
③沿　竖直　方向匀A速提升小车至斜面顶端，使之上升至高度h，测量拉力计算做功
④保持斜面高度不变，用不同的长木板改变斜面的坡度，再做1组实验，并将实验数填入表中
实验次数 斜面坡度 斜面长度
s/m 沿斜面的拉力
F/N A 小车重力
G/N 斜度高度
h/m B
1 较缓 0.8 0.6 / 2.0 0.20 /
2 较陡 0.5 0.9 / 2.0 0.20 /
（1）根据实验目的将表格A、B两处填写完整
（2）A　沿斜面提升小车做功W1/J　B　竖直提升小车做的功W2/J　
（3）根据实验目的，分析测量结果，你认为最合理的结论　C　
A．利用斜面提升物体可以省力
B．利用斜面提升物体既可以省力，也可以省功
C．利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功
D．斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离
【解答】解：
②实验中，应将小车正放在斜面底端，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动，测量拉力计算做功；
③沿竖直方向匀速提升小车至斜面顶端，使之上升至高度h，测量拉力计算做功；
（1）由表中实验数据可以算出沿斜面提升小车做功和竖直提升小车做的功，可以通过比较，得出利用斜面提升物体是否可以省功；
（2）根据表中数据可知，要探究使用斜面是否省功，需要计算有用功和总功，所以表格A、B两处填写的物理量为：A沿斜面提升小车做功W1/J； B竖直提升小车做的功W2/J；
（3）第1次实验中沿斜面提升小车做功为：W1＝F1s1＝0.6N×0.8m＝0.48J，
竖直提升小车做的功为：W＝Gh＝2N×0.2m＝0.4J；
第1次实验中沿斜面提升小车做功为：W2＝F2s2＝0.5N×0.9m＝0.45J，
竖直提升小车做的功为：W＝Gh＝2N×0.2m＝0.4J；
由以上数据可知，利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功，故C正确；
故答案为：②斜面；匀速；③竖直；
（1）探究利用斜面提升物体是否省功；
（2）A沿斜面提升小车做功W1/J；B竖直提升小车做的功W2/J；
（3）C。
4．（2018秋?灌南县校级月考）如图所示，在“测量利用斜面提升物体所做的功”的实验中，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动重为G的小车至h高度处，记录了如下三次实验数据。
根据表格中的数据可知：
实验 序号 小车的重力
G/N 斜面的高度
h/cm 沿斜面向上的
拉力F/N 斜面的长度
s/cm
1 10 20 5.5 100
2 10 40 7.0 100
3 10 60 8.5 100
（1）在第一次实验中，拉力做功为　5.5　J。
（2）比较三次实验数据，使用斜面时，　能　（能/不能）省力。
（3）比较三次实验数据，使用斜面时，　不能　（能/不能）省功。
【解答】解：（1）由表中第一次实验数据，在第一次实验中，拉力做功为：
W＝Fs＝5.5N×1m＝5.5J；
（2）比较三次实验数据，物体的重力相同，小车的重力都为10N，但拉力都小于重力，故使用斜面时，能省力；
（3）第1次实验中，克服重力做的有用功：
W′＝Gh＝10N×0.2m＝2J；
使用斜面做的功W＝5.5J，因W′＜W，同理第2、3次实验也有类似的结论，故比较三次实验数据，使用斜面时，不能省功。
故答案为：（1）5.5； （2）能； （3）不能。
5．（2018秋?沭阳县校级月考）在“测量提升物体所做的功”的实验中，小李所在的实验小组利用长木板、木块组装，并进行如图实验，并将实验数填入表中
斜面长度 s/m 沿斜面的拉力
F/N 小车重力
G/N 斜度高度
h/m
0.8 0.6 2.0 0.20
（1）该实验的主要目的是　探究利用斜面提升物体是否省功　
（2）根据实验目的，分析测量结果，你认为最合理的结论　C　
A．利用斜面提升物体可以省力
B．利用斜面提升物体既可以省力，也可以省功
C．利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功
D．斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离
【解答】解：
（1）由表中实验数据可以算出沿斜面提升小车做功和竖直提升小车做的功，可以通过比较，得出利用斜面提升物体是否可以省功，即该实验的主要目的是探究利用斜面提升物体是否省功；
（2）实验中沿斜面提升小车做功为：W1＝F1s1＝0.6N×0.8m＝0.48J；
竖直提升小车做的功为：W2＝Gh＝2N×0.2m＝0.4J；
由表格数据和以上计算可知，利用斜面提升物体可以省力，但费距离，不省功，故C正确，AB错误；
虽然斜面越陡越不省力，斜面越陡，可以省距离，但不符合实验目的，不是最合理的结论，故D错误。
故选C。
故答案为：（1）探究利用斜面提升物体是否省功；（2）C。
6．（2020秋?江城区期末）下列说法中正确的是（　　）
A．机械效率高的机械，做功就越多
B．功率大的机械，做功就越多
C．功率大的机械，做功就越快
D．功率小的机械，其机械效率越低
【解答】解：A、机械效率等于有用功与总功的比值，反映了有用功在总功中所占比例的大小，所以机械效率高的机械，做功不一定越多，故A错误；
B、功率大的机械，做功不一定越多，因为做功的时间不明确，故B错误；
C、功率表示物体做功快慢的物理量，机械功率越大，则机械做功越快，故C正确；
D、功率和机械效率是两个不同的物理概念，二者没有必然的联系，故D错误。
故选：C。
7．（2020秋?南丹县期末）下列关于功率与机械效率的说法中正确的是（　　）
A．省力多的机械效率高
B．功率大的机械做功快
C．功率大的机械做功多
D．机械效率高的机械功率大
【解答】解：AD、机械效率是有用功与总功的比值，与是否省力、做功多少、功率的大小无关，故AD错误；
BC、功率是表示物体做功快慢的物理量，功率大的机械一定比功率小的机械做功快，但不一定做功多，故B正确，C错误。
故选：B。
8．（2021?江都区模拟）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，机械效率越大
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
【解答】解：A、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A说法不对；
B、机械效率是指有用功占总功的百分比，与是否省力没有必然的联系，故B说法不对；
C、单位时间做功越多，说明功率越大，与机械效率无关，故C说法不对；
D、总功包括有用功和额外功，额外功在总功中占比例越小，则有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故D说法正确。
故选：D。
9．（2020秋?江都区月考）关于功率、机械效率的说法正确的是（　　）
A．功率大的机器做功一定多
B．额外功占总功比值小的机器机械效率高
C．做功多的机器机械效率一定高
D．功率大的机器做功时间一定短
【解答】解：A、由W＝Pt可知，做功多少由于功率和做功时间有关，时间不确定无法比较做功多少，故A错误；
B、机械效率是有用功与总功的比值，总功包括有用功和额外功两部分。额外功占总功的比值越小，机械效率越高，故B正确；
C、机械效率与做功多少没有关系，故C错误；
D、功率描述物体做功的快慢。功率大说明做功快，时间长短不能确定，故D错误。
故选：B。
10．（2020秋?紫金县校级月考）关于机械效率，以下说法正确的是（　　）
A．机械效率总小于1
B．单位时间里做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越多的机械，机械效率越高
D．省力越多的机械，机械效率越高
【解答】解：A、只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确。
B、功率越大，表示机械做功越快，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、有用功与总功的比值叫机械效率，与做功的多少没有直接关系，故C错误。
D、有用功与总功的比值叫机械效率，与机械省力的多少没有关系，故D错误。
故选：A。
11．如图所示不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G，用它们分别将物重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。则下列关系正确的是（　　）
A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．η甲＜η乙 D．η甲＝η乙
【解答】解：由图知，甲为定滑轮，乙为定滑轮；
不计绳重与摩擦，由定滑轮和动滑轮的使用特点可知：F甲＝G；F乙＝（G+G动），
已知动滑轮重G动小于物重G，则有2G＞G+G动，所以G＞（G+G动），即F甲＞F乙，故B正确，A错误；
用它们分别将物重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，根据W＝Gh知所做的有用功一样大；
不计绳重与摩擦，则使用定滑轮不做额外功，而使用动滑轮要克服动滑轮重力做额外功，由W总＝W有+W额可知，使用动滑轮做的总功多，由η＝×100%可知动滑轮的机械效率低，定滑轮的机械效率高，所以η甲＞η乙，故CD错误。
故选：B。
12．（2020秋?九江月考）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组提升相同的重物，不计绳重和摩擦（　　）
A．甲较省力且机械效率较高
B．乙较省力且机械效率较高
C．乙较省力，机械效率相同
D．两个滑轮组省力不同，机械效率不同
【解答】解：（1）从图中可以看出，甲图是有两段绳子在拉重物，故F＝（G动+G物）；乙图有三段绳子在拉重物，故 F＝（G动+G物）。所以两个滑轮组的省力程度不同，乙较省力。
（2）因为两图的动滑轮和绳子是完全相同的，所以额外功相同，提升相同的高度，做的有用功相同，总功相同，根据η＝可知，两滑轮组的机械效率是相同。
综上所述，C正确，ABD错误。
故选：C。
13．（2020秋?荔湾区校级月考）用如图所示的滑轮或滑轮组将同一重物G匀速提高h高度，每个滑轮的重相同，不计摩擦和绳重，四种方法中，拉力大小和机械效率都相同的是（　　）
A．A和B B．C和D C．B和C D．B和C和D
【解答】解：（1）A图是定滑轮，不省力，即F1＝G；B图是动滑轮，省一半的力，即F2＝（G+G0）；C图是滑轮组，与动滑轮相连的绳子有两段，即F3＝（G+G0）；D图是滑轮组，与动滑轮相连的绳子有三段，即F4＝（G+G0）；比较拉力可知：B和C的拉力相同；
（2）四种方法中，将同一重物G匀速提高h高度，根据W有用＝Gh可知：四种方法中的有用功相同；
由于不计摩擦和绳重，则只有BCD图中滑轮使用中需要克服动滑轮的重力做额外功，已知每个滑轮的重相同，根据W额＝G动h可知：BCD图中的额外功相同，
根据W总＝W有用+W额可知BCD图中的总功相同，所以根据η＝可知BCD的机械效率相同，
由上分析可知：拉力大小和机械效率都相同的是B和C。
故选：C。
14．（2020春?龙凤区校级期末）如图所示A物体重力为20N，用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升和水平移动物体A．物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N，F1＝12N，F2＝6N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m。则在该过程中，下列分析正确的是（　　）
A．两种方法中所做的总功一样
B．F1做功与F2做功快慢相等
C．甲的机械效率等于乙的机械效率
D．甲图中动滑轮的重力为4N
【解答】解：
（1）甲图中n＝2，绳子自由端运动距离：s绳＝2h物＝2×0.6m＝1.2m；
有用功为：W有甲＝Gh＝20N×0.6m＝12J；
总功为：W总甲＝F1s＝12N×1.2m＝14.4J；
机械效率为：η＝＝≈83.3%，
在不计绳重和摩擦的情况下，可以根据F＝（G+G动）求出甲图中动滑轮的重力，但由于题中没有说明不计绳重和摩擦，所以不能求出动滑轮的重力，故D错误；
（2）乙图中n＝3，绳子自由端运动距离L绳＝3L物＝3×0.6m＝1.8m；
有用功为：W有乙＝fL物＝15N×0.6m＝9J；
总功为：W总乙＝F2L绳＝6N×1.8m＝10.8J；
其机械效率为：η＝＝≈83.3%；
由以上计算可知，两滑轮组的总功不相等，而机械效率是相等的，故C正确，A错误；
时间相同，总功不同，则拉力做功的功率不同，即拉力做功的快慢不同，故B错误。
故选：C。
15．（2021?秦淮区模拟）利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把质量相等的重物G匀速提升，在相同的时间内绳子移动的距离相等，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的有用功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），则F甲　＜　F乙、W甲　＜　W乙、P甲　＜　P乙、η甲　＝　η乙。（均选填“＞”“＝”或“＜”）
【解答】解：由图可知，承担物重的绳子段数n甲＝3，n乙＝2。
由题可知，滑轮重、物体质量和重力均相等，不计绳重与摩擦，根据F＝（G+G动）可知，甲滑轮组的拉力较小，即F甲＜F乙；
拉力做的功是总功，绳子自由端移动的距离相同，F甲＜F乙，根据W＝Fs可知，W甲＜W乙；
物拉力做功的功率P＝，由于W甲＜W乙，做功时间相同，故P甲＜P乙；
物体的重力相同，动滑轮的重力也相同，根据η＝＝＝可知，机械效率是相同的，即η甲＝η乙。
故答案为：＜；＜；＜；＝。
16．（2020春?方城县期末）两台机械完成的有用功之比W1：W2＝4：3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（　　）
A．5：3 B．3：5 C．16：15 D．15：16
【解答】解：由题意可知，W1：W2＝4：3，η1＝60%，η2＝75%，
由η＝可得，两台机械所做总功之比：
＝＝×＝×＝。
故选：A。
17．（2020?南充）如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为　1　N，斜面的机械效率为　75%　。
【解答】解：
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝4N×5m＝20J，
使用斜面做的有用功，
W有用＝Gh＝5N×3m＝15J，
额外功为：
W额＝W总﹣W有用＝20J﹣15J＝5J，
根据W额＝fs知物体受到的摩擦力：
f＝＝＝1N；
斜面的机械效率为：
η＝＝×100%＝75%。
故答案为：1；75%。
18．（2020?靖远县二模）如图所示，工人用240N的拉力，在15s的时间内，将重600N的建筑材料提升到6m高的楼顶上，拉力做的功是　4320　J，拉力的功率是　288　W，机械效率　83.3%　。
【解答】解：
（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×6m＝18m，
W总＝Fs＝240N×18m＝4320J，
（2）拉力做功的功率：
P＝＝＝288W；
（3）W有用＝Gh＝600N×6m＝3600J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%。
故答案为：4320；288；83.3%。
19．（2020秋?三江县期中）在修建柳州市城市轻轨的施工过程中，起重机在4s内将质量为5×104N的钢材沿竖直方向匀速提升了2m，而它的电动机做的功是2×105J。求：
（1）起重机对钢材所做的有用功；
（2）起重机所做的额外功；
（3）起重机的机械效率。
【解答】解：（1）起重机对钢材所做的有用功：
W有用＝Gh＝5×104N×2m＝1×105J；
（2）额外功为：
W额外＝W总﹣W有用＝2×105J﹣1×105J＝1×105J；
（3）由题知，电动机做的总功：W总＝2×105J，
则起重机的机械效率：η＝×100%＝×100%＝50%。
答：（1）起重机对钢材所做的有用功为1×105J；
（2）起重机对钢材所做的额外功为1×105J；
（3）起重机的机械效率为50%。
20．（2020?宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M＝25kg的木箱，长L＝5m，高h＝3m的固定斜面，他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
【解答】解：（1）木箱移动的距离：
s＝L＝5m，
木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间：
t＝＝＝25s；
（2）由图知，动滑轮上绳子的股数n＝2，
绳子自由端移动的速度：
v绳＝nv＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力的功率：
P＝＝＝Fv绳＝100N×0.4m/s＝40W；
（3）物体的重力：
G＝Mg＝25kg×10N/kg＝250N，
机械做的有用功：
W有＝Gh＝250N×3m＝750J，
绳子自由端移动的距离：
s′＝nL＝2×5m＝10m，
机械做的总功：
W总＝Fs′＝100N×10m＝1000J，
整个装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%；
（4）动滑轮的重力：
G动＝mg＝1kg×10N/kg＝10N，
克服动滑轮重力所做的功：
W动＝G动h＝10N×3m＝30J，
克服摩擦力做的功：
Wf＝W总﹣W有﹣W动﹣W0＝1000J﹣750J﹣30J﹣20J＝200J，
斜面对木箱的摩擦力为：
f＝＝＝40N。
答：（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为25s；
（2）小马同学拉力的功率为40W；
（3）整个装置的机械效率为75%；
（4）斜面对木箱的摩擦力为40N。

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