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必考点7：探究机械效率的实验问题（解析版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．（2021·山东青岛·中考真题）如图所示，建筑工人使用滑轮组匀速向楼上运送石料，下列不能提高滑轮组机械效率的是（　　）21·cn·jy·com
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A．换用轻质的动滑轮 B．滑轮转轴处加润滑油
C．增大匀速提升的速度 D．增大单次运送石料的重力
【答案】C
【详解】
根据机械效率公式
η=
可知，用轻质的动滑轮、滑轮转轴处加润滑油可 ( http: / / www.21cnjy.com )以减少额外功，而增大单次运送石料的重力，可以增加有用功，所以都可以提高机械效率，但增大匀速提升的速度不影响机械效率。故ABD正确，不符合题意，C错误，符合题意。21·世纪*教育网
故选C。
2．（2021·河北顺平·八年级期末）关于功率和机械效率，下列正确的是（　　）
A．机械效率越高，说明有用功在总功中所占的比例越大
B．功率大的机械，机械效率一定高
C．功率大的机械，做的功一定多
D．机械效率是用来描述做功快慢的物理量
【答案】A
【详解】
A．机械效率即有用功占总功的比例，机械效率越高，表示有用功在总功中所占的比例越大，故A正确；
B．功率大的机械，只能说明做功快，但是有用功在总功中所占的比例的大小未知，机械效率的大小未知，故B错误；
C．功率大的机械，时间未知，故做的功多少未知，故C错误；
D．用来描述做功快慢的物理量是功率，而不是机械效率，故D错误。
故选A。
3．（2021·河北丰润·）关于功和机械效率，下列说法中正确的是（　　）
A．使用滑轮组时，有用功越多，机械效率越高
B．使用同一滑轮组提升物体时，所提升重物越重，机械效率越高
C．使用滑轮组提升物体，所用力越大、物体运动速度越快，机械效率越高
D．用滑轮组提升物体时，动滑轮越轻，机械效率越高
【答案】B
【详解】
A．使用滑轮组时，有用功越多，总功也越大，机械效率不一定越高，故A错误；
B．提升滑轮组的机械效率的方法有：增大所提的物体的重或者减小定滑轮的重。使用同一滑轮组提升物体时，所提升重物越重，机械效率越高，故B正确；
C．使用滑轮组提升物体，所用力越大、物体运动速度越快，机械效率不改变，故C错误；
D．用滑轮组提升物体时，当所提物体质量相同时，动滑轮越轻，机械效率越高，故D错误。
故选B。
4．（2021·四川邛崃·八年级期 ( http: / / www.21cnjy.com )末）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，得出的数据如下表，分析数据，下列说法正确的是（　　）
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm
1 2 10 1.2 20
2 5 10 2.7 20
A．此实验中至少需要2个动滑轮
B．第 1次实验过程中机械所做有用功为 20 J
C．第 2 次实验过程中滑轮组的机械效率约为 83.3%
D．比较两次实验说明同一机械提升货物越重，滑轮组的机械效率越高
【答案】D
【详解】
A．分析数据知道，弹簧测力计移动距离是钩 ( http: / / www.21cnjy.com )码上升高度的2倍，故应有2段绳子吊着动滑轮，所以，动滑轮要有1个，定滑轮要有1个，共需要2个滑轮来组成滑轮组，故A错误；【来源：21cnj*y.co*m】
B．由 知道，第 1次实验过程中机械所做有用功
故B错误；
C．第二次的机械效率为
故C错误；
D．将数据代入
第一次的机械效率
与C比较知道，说明同一机械提升货物越重，滑轮组的机械效率越高，故D正确。
故选D。
5．（2021·山东宁阳 ( http: / / www.21cnjy.com )·八年级期末）如图所示，规格完全相同的滑轮用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G1、G2两个物体，比较它们的省力情况和机械效率（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　）
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A．若G1＝G2，则F1＜F2，甲、乙的机械效率一样
B．若G1＝G2，则F1＜F2，甲的机械效率较高
C．若G1＜G2，则F1＞F2，乙的机械效率较高
D．条件不足，无法判断
【答案】A
【详解】
由图示和题意可知，两滑轮组都是一定一动，动滑轮的重力G动相同，n1＝3，n2＝2；
不计绳重和摩擦，拉力
ABD．如果物重G1＝G2，则由上式可知拉力F1＜F2；
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
因物重相同、动滑轮重也相同，所以甲、乙的机械效率相同，故A正确、BD错误；
C．若物重G1＜G2，即在物 ( http: / / www.21cnjy.com )重相同的基础上，乙滑轮组提升的物重增大，则乙滑轮组的拉力F2更大，即F1＜F2；此时乙滑轮组提升的物重增大，根据
可知，乙滑轮组的机械效率增大，即乙的机械效率高，故C错误。
故选A。
6．（2021·陕西莲湖·九年级三模）如图所示，工人用100N的拉力F搬运重为1200N的物体A，物体A在20s内沿水平方向匀速移动3m，物体A移动过程中受到的摩擦力为总重的，不计滑轮重及绳轮间的摩擦。下列说法正确的是（　　）
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A．右侧滑轮相当一个省力杠杆
B．绳端拉力F移动的速度为0.15m/s
C．工人所做的有用功为3600N
D．该滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【详解】
A．右侧滑轮是定滑轮，定滑轮相当于一个等臂杠杆，不省力，也不费力，只改变力的方向，故A错误；
B．图中有三股绳拉着物体，因此绳的自 ( http: / / www.21cnjy.com )由端移动的距离是物体移动距离的三倍，物体A在20s内沿水平方向匀速移动3m，绳端拉力F移动的距离为9m,速度为
故B错误；
C．工人所做的有用功为物体克服摩擦阻力做的功，摩擦阻力
工人所做的有用功
故C错误；
D．该滑轮组的机械效率
故D正确。
故选D。
二、多选题
7．（2021·河北兴隆·八 ( http: / / www.21cnjy.com )年级期末）图甲是小刚测量滑轮组机械效率的示意图。实验时，他用弹簧测力计拉动绳子自由端，1s 内将总重为 4.8N 的钩码从 A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的 A' 位置匀速竖直上升到B' 位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为 F，弹簧测力计的示数如图乙所示。则（　　）
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A．弹簧测力计的示数为 2N B．滑轮组做的有用功是 24J
C．绳子自由端移动的速度是 0.15m/s D．滑轮组的机械效率为 80%
【答案】ACD
【详解】
A．由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2N，故A符合题意；
B．物体上升的高度
h=5cm=0.05m
有用功
W有=Gh=4.8N×0.05m=0.24J
故B不符合题意；
C．绳子自由端移动的距离
s=15cm=0.15m
绳子自由端移动的速度
故C符合题意；
D．总功
W总=Fs=2N×0.15m=0.3J
滑轮组的机械效率
故D符合题意。
故选ACD。
8．（2021·河北香河·八年级期末）下面措施中能使滑轮组的机械效率提高的是（　　）
A．增加提升重物的高度 B．给滑轮的轮和轴之间加润滑油
C．提升质量更大的物体 D．将铁质滑轮换成体积相等的塑料滑轮
【答案】BCD
【详解】
机械效率是指有用功占总功的百分比， ( http: / / www.21cnjy.com )而有用功和额外功之和称为总功。对于提高滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。2·1·c·n·j·y
A．增加提升重物的高度对滑轮组的机械效率没有影响，故A不符合题意；
B．给滑轮的轮和轴之间加润滑油，可以减少额外功，在有用功一定时，可提高机械效率，故B符合题意；
C．提升质量更大的物体，这样有用功变大，在额外功一定时，有用功占总功的比例更大，机械效率变大，故C符合题意；【来源：21·世纪·教育·网】
D．将铁质滑轮换成体积相等的塑料滑轮，减小了动滑轮的重，减小了额外功，使机械效率变大，故D符合题意。21*cnjy*com
故选BCD。
三、填空题
9．（2021·东台苏东双语学 ( http: / / www.21cnjy.com )校九年级月考）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法是______（填“正确”或“错误”）的，因为她没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响，结果使机械效率变______。（填“大”或者“小”）
【答案】错误 摩擦力 大
【详解】
[1][2][3]测滑轮组机械效率的实验 ( http: / / www.21cnjy.com )中，应该缓慢匀速拉动弹簧测力计。若保持静止读数，摩擦力会对实验产生影响，导致测出的拉力会偏小，即总功的测量值会偏小，所以机械效率测量值会偏大。因此该同学的想法是错误的。
10．（2021·广东江门·八年级期末）小 ( http: / / www.21cnjy.com )明利用如图所示滑轮组，使重为 180N 的物体匀速直线运动了 2m，所用的拉力 F=40N，物体受到地面的滑动摩擦力为 60N．则此过程中，绳子自由端移动了______m、有用功是______J，滑轮组的机械效率为______。
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【答案】4 120 75%
【详解】
[1]由图可知，承重绳子段数n=2，绳子自由端移动距离
[2]有用功
[3]拉力F做的总功
机械效率
11．（2021·安徽九年级模拟预测） ( http: / / www.21cnjy.com )利用图中所示的装置分别用力竖直匀速提升重100N的物体，物体运动速度为0.1m/s，每个滑轮重20N，不计绳重和摩擦。能改变用力方向的是图_____；拉力F甲＝_____N，F丙＝_____N；拉力F乙做功的功率是_____W。
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【答案】甲 100N 40N 12
【详解】
[1]甲图是定滑轮，能改变力的方向。
[2]由于不计摩擦与绳重，故甲的拉力为100N。
[3]由于动滑轮处于平衡状态，一共有三 ( http: / / www.21cnjy.com )段绳子拉动动滑轮，故定滑轮受到了向上对的3段绳子的拉力，受到了向下的物体对其拉力，和自身的重力，可得等式
故拉力的大小为
故拉力的大小为40N。
[4] 拉力F乙的大小为
绳子运动的速度为
故拉力F乙做功的功率是
故拉力的大小为12W。
12．（2020·四川苍溪·）如图在 ( http: / / www.21cnjy.com )粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长s＝2m、高h＝1m。其中物体受到的摩擦力大小为______N，斜面的机械效率为______。在高度相同时，斜面越长越______（选填“省力”或“费力”）。21教育网
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【答案】2 80% 省力
【详解】
[1] 所做的有用功
拉力F做的总功：
则所做的额外功
由可得，物体受到的摩擦力
故摩擦力为2N。
[2] 斜面的机械效率
故斜面的机械效率为。
[3]由功的原理可知，在高度相同时，斜面越长越省力。
【点评】
本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，明确使用斜面时克服摩擦做的功是额外功是关键。21世纪教育网版权所有
13．（2020·西安市铁一中学）如图甲 ( http: / / www.21cnjy.com )所示，是测量滑轮组机械效率的示意图。用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将总质量为400g的重物从A位置匀速提升到A'位置，同时弹簧测力计从图中的B位置匀速竖直上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示，则物体上升的高度为_____________cm，弹簧测力计对绳的拉力F所做的功为_____________J；该滑轮组的机械效率是_________%。(取g=10N/kg，保留一位小数)21cnjy.com
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【答案】10.0 0.48 83.3
【详解】
[1]由图可知，刻度尺的分度值为1cm，重物由5.0cm处上升至15.0cm处，则物体上升的高度为10.0cm。【出处：21教育名师】
[2]弹簧测力计分度值为0.2 ( http: / / www.21cnjy.com )N，指针在2N刻度线以下第2个小格处，则示数为2.4N，即对绳的拉力为2.4N；测力计由40.0cm处上升至60.0cm处，则测力计上升的高度为20.0cm；则弹簧测力计对绳的拉力F所做的功为21教育名师原创作品
[3]重物上升做的有用功为
则该滑轮组的机械效率为
14．（2021·沙坪坝·重庆八中）如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示，小川的质量为50kg，A、B、C处能承受的最大拉力分别为1000N，1300N，600N，每个滑轮重力均为100N，设每段绳子均处于竖直状态，不考虑绳子的质量和摩擦，则用此滑轮组提升重物的最大的机械效率为_____，在最大机械效率的情况下若让物体以0.lm/s的速度上升，小川做功的功率为______W。
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【答案】87.5% 80
【详解】
[1]由图可知，n=2，当C处绳子的拉力为600N时，由
可得，A处绳子的拉力为
大于1000N，所以此种情况不可能；
当A处绳子的拉力为1000N时，C处绳子的拉力为
由力的平衡条件可得，B处绳子的拉力
大于1300N，所以此种情况不可能；
当B处的绳子拉力为1300N时，由力的平衡条件可得
则A处绳子的拉力为
此种情况可能，滑轮组的机械效率为
[2]因为物体上升的速度为0.1m/s，所以小川拉动的速率为0.2m/s，由功率公式可得
故小川做功的功率为80W。
四、实验题
15．（2021·湖南道县·）小泽和小阳同学在做“测滑轮组机械效率”的实验；
（1）他们分别设计了如图所示的甲和乙的滑轮组，二种实验方案中，较省力的是图 ______；
（2）根据下表数据，你认为他们最后选用了图 ______的滑轮组；
实验次数 提升钩码重G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 拉力移动距离s/m 机械效率η/%
1 1 0.1 0.5 0.3 66.7
2 2 0.2 0.9 0.6 74.1
3 3 0.45 1.2 1.35 83.3
（3）分析表中数据发现，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 ______；
（4）在安全、有效的前提下提高机械的效率，下面的方法可行的是 ______。
A．改进结构，使机械更合理更轻巧
B．一次能提升的货物分为几次提升
C．增大提升物体的高度
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【答案】甲 甲 高 A
【详解】
（1）[1]承担动滑轮的绳子的段数越多，就越省力，甲图是三段，乙图是两段，故甲图省力。
（2）[2]由表格中的数据可知，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的3倍，故选用的是甲图。
（3）[3]由表中的数据可知，使用相同的滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
（4）[4]A．改进结构，使机械更合理更轻巧，能减小额外功，故能提高机械效率，故A符合题意；
B．一次能提升的货物分为几次提升，不会改变有用功的大小，但此时所做的额外功增加，所做的总功增大，机械效率会降低，故B不符合题意；2-1-c-n-j-y
C．若不计绳重和摩擦力，根据
η＝＝＝＝
可知滑轮组的机械效率与提升物体的高度没有关系，所以增大物体上升的高度不影响机械效率，故C不符合题意。21*cnjy*com
故选A。
16．（2021·南昌市外国语学校）巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）在使用甲弹簧测力计时需要竖直向上___ ( http: / / www.21cnjy.com )____拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会_______（选填“变大”、“变小”和“不变”）；
（2）从表中数据可分析出实验1是用图_______（选填甲或乙）做的实验；
（3）请将表中空白处天上恰当的数据（百分数保留到0.1%）
（4）通过实验1和实验2的数 ( http: / / www.21cnjy.com )据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越_______（选填“高”或“低”）；比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，_______，可以提高滑轮组的机械效率。
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%
1 4 0.1 1.8 0.3 74.1
2 4 0.1 1.4 0.5
3 6 0.1 2.4 0.3 83.3
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【答案】匀速 变大 甲 低 提升的物体越重
【详解】
（1）[1]在使用弹簧测力计时，要保证匀速直线拉动，才能稳定的读取弹簧测力计的示数。
[2]由图知道，若斜向上匀速拉动弹簧测力计会导致力臂变小，力变大，故弹簧测力计的示数变大。
（2）[3]由绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系知道，第1次实验时绳子的有效段数
由图知道，第1次实验是用甲图装置做的实验。
（4）[4]通过实验1和实验2的数 ( http: / / www.21cnjy.com )据分析得出的结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的总质量越大），滑轮组的机械效率越低。
[5]对比实验1和实验3，得出结论：使用相同的滑轮组提升重物时，提升物体的重力越大，机械效率越大。www.21-cn-jy.com
17．（2021·江西九江 ( http: / / www.21cnjy.com )·九年级期末）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 8 0.8 24 83.3%
2 4 5 1.5 15 a
3 6 10 b c 90.9%
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）写出表中空格处的数据。a＝_______；b＝________；c＝________。
（2）在实验操作中应该________拉动弹簧测力计。
（3）分析实验数据，影响同一滑轮组的机械效率的主要因素是________。因为________。
（4）不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢？（列举一例）________。
【答案】88.9 2.2 30 匀速竖直向上 物重 见解析 见解析
【详解】
（1）[1]第2次实验的机械效率
η＝×100%≈88.9%
[2][3]第3次实验
W'总＝ ≈0.66J
如图，物体由三段绳子承担，所以绳子自由端移动的距离是
s'＝3h＝3×0.1m＝0.3m＝30cm
拉力
F'＝ ＝2.2N
（2）[4]如图用滑轮组竖直拉动物体时，绳子自由端都要匀速竖直向上拉动。
（3）[5][6]由表中数据可知，同一滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以同一滑轮组的机械效率主要与提起的物重有关。www-2-1-cnjy-com
（4）[7]滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力、摩擦、绳重有关。
18．（2021·江西九江·九年级月考）在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用如图所示的两组滑轮组进行了次测量，测得数据如表：
实验次数 动滑轮重 物重 钩码上升高度 动力 动力作用点移动距离 滑轮组的机械效率
①
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（1）前4次实验是由甲滑轮组完成的，根据前四组数据，在图甲中画出实验时滑轮组的绕绳方式________；
（2）在实验过程中弹簧测力计示数 ( http: / / www.21cnjy.com )不稳定，有同学认为匀速拉动弹簧测力计上升比较困难，可以使弹簧测力计拉着绳子末端静止时读数，他的观点是________（选填“正确”或“错误”）的；
（3）表格中编号①处数据为________。
（4）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与________有关；
（5）有的同学认为机械越省力，它的机械效率越高。你是用小明收集到的第________两组数据对比分析来判断这句话是错误的；
（6）若第5组实验时，钩码上升的 ( http: / / www.21cnjy.com )时间为3s，则第5组实验过程中克服摩擦及绳重做功的功率为________W。用如图乙所示的滑轮组提升重物，若不计摩擦和绳重，绳子能承受的最大拉力为5N，则该滑轮组的最大机械效率为________。
【答案】 错误 50 被提升的物重 4、5 0.1 96%
【详解】
（1）[1]由前4次数据可知动力作用点移动距离总是钩码上升高度的3倍，则可知动滑轮上有三段绳子，则作图如下
（2）[2]不可用静止的的读数作为实验数据，因为静止时的摩擦影响就被忽略了，影响实验结论。
（3）[3]第五次实验机械效率为
（4）[4]对比3、4组数据可知，除重物重力不同，其他条件均相同，最终机械效率不同，则可知同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关。
（5）[5]对比实验4、5可知， ( http: / / www.21cnjy.com )第5次实验中动滑轮上绳子段数更多，更省力，但最终机械效率更低，因此可判断机械越省力，它的机械效率越高是错误的。
（6）[6]克服摩擦及绳重做的功为总功减去克服物体和滑轮重力做的功，则其功率为
[7]能提升物体重力最大为
Gmax=5Fmax-2G滑=5×5N-1N=24N
此时机械效率最大，为
19．（2020·江苏吴江·九年级期中）某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。
实验次数 钩码重/N 钩码上升的高度/m 绳端的拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率
1 4.0 0.10 1.8 0.30
2 6.0 0.10 2.5 0.30
3 6.0 0.15 2.5
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）实验中，使用滑轮组提升钩码时，应竖直向上________拉动弹簧测力计。
（2）第二次实验中，钩码上升的高度为0.10m，已知动滑轮重1.0N，则克服绳重及摩擦所做的额外功是________J。
（3）第三次实验中，3s内钩码上升的高度为0.15m，拉力F做功的功率为________W，滑轮组的机械效率为________。
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W ( http: / / www.21cnjy.com )1有________W2有，滑轮组的机械效率η1________η2（两空均选填“＞”“＝”或“＜”）。由此可知：可采用________的方法来提高滑轮组的机械效率。
【答案】缓慢匀速 0.05 0.375 80% ＜ ＜ 增大物重
【详解】
（1）[1]实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，测力计示数才等于拉力大小。
（2）[2]有用功
W有用=Gh=6.0N×0.10m=0.6J
克服动滑轮做的额外功
W动=G动h=1.0N×0.10m=0.1J
拉力做的总功
W总=Fs=2.5N×0.30m=0.75J
克服绳重及摩擦力所做的额外功
W额=W总-W有用-W动=0.75J-0.6J-0.1J=0.05J
（3）[3][4]第3次测量中，钩码运动的速度为
拉力F作用点移动的速度
v=nv钩码=3×0.05m/s=0.15m/s
拉力F做功的功率为
第3次测量中，绳端移动的距离
s=nh=3×0.15m=0.45m
滑轮组的机械效率
（4）[5][6]根据第1次和第2次数据可知，有用功分别为
W1有=G1h1=4N×0.1m=0.4J
W2有=G2h2=6N×0.1m=0.6J
故
W1有总功分别为
W总1=F1s1=1.8N×0.3m=0.54J
W总2=F2s2=2.5N×0.3m=0.75J
机械效率分别为
故
η1<η2
[7]两次所用滑轮组相同 ( http: / / www.21cnjy.com )，但第2次物重大于第1次物重，机械效率也大于第一次的机械效率，所以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率。
五、计算题
20．（2019·辽宁大连·九年级一模）如图所示，建筑工人用滑轮组将的重物提升，物体上升速度是，拉力为，不计绳重和摩擦。求：
（1）拉力所做的功；
（2）工人做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）工人做功的功率。
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】
解：（1）拉力F=200N，滑轮组用3段绳子提升重物，重物被提升的高度h=6m，因此，拉力F做的功为
（2）工人做的有用功
（3）滑轮组的机械效率
=83.33%
（4）物体上升速度是v物=，则绳子自由端移动的速度为
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
则工人做功的功率
P=F v绳=200N×0.3m/s=60W
答：（1）拉力所做的功为；
（2）工人做的有用功为；
（3）滑轮组的机械效率为；
（4）工人做功的功率为。
21．（2020·吴川市第二中学）如图所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速提升20cm。所用的拉力F=5N，问：
（1）有用功是多少？
（2）总功是多少？
（3）机械效率是多少？（忽略绳重和滑轮与轴的摩擦）
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】（1）2.4J；（2）3J；（3）80%
【详解】
解：（1）匀速提升的高度
h=20cm=0.2m
有用功
（2）从滑轮组的图形中，可以得出承担动滑轮的绳子股数为3股，绳子自由端移动的距离为
s=3h=30.2m=0.6m
所以忽略细重和滑轮与轴的摩擦，则有总功
（3）机械效率
答：（1）有用功是2.4J；
（2）总功是3J；
（3）机械效率是80%。
22．（2021·广东南山实验教 ( http: / / www.21cnjy.com )育麒麟中学九年级三模）如图所示，工人用沿斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m。试问：
(1)水平推力做功的功率为多少
(2)斜面的机械效率为多少
(3)斜面对物体的摩擦力？
( http: / / www.21cnjy.com / )
【答案】(1)24 W；(2)80%；(3)100 N
【详解】
(1)货物在水平面上运动的距离为s＝1.2 m，所用时间为t＝5 s，在水平面上运动的速度
水平推力做功的功率
(2)在斜面上推力做的功
做的有用功
则斜面的效率
(3)所做的额外功
因为，所以斜面对物体的摩擦力
答：(1)水平推力做功的功率为24W；
(2)斜面的机械效率为80%；
(3) 斜面对物体的摩擦力100N。
六、综合题
23．（2021·广州大学附属中学九年级 ( http: / / www.21cnjy.com )二模）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得拉力和物体M所受的重力如表所示，
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）在甲图中，作出F1的力臂L1___________。
（2）三种机械中，提升物体M时会费力的有___________（选填“甲”、“乙”、“丙”）
（3）如图所示，丙图中，物体在F3的作用下，沿斜面匀速运动了s，F3对物体做的功为W3；丁图中，物体在F4的作用下，匀速提升至相同高度h时，F4对物体所做的功为W4；戊图中，物体在F5的作用下，在与斜面粗糙程度相同的水平面上，匀速直线运动了，F5对物体所做的功为W5，则该斜面的机械效率___________。（利用上述的符号表示）
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【答案】 ( http: / / www.21cnjy.com / ) 甲
【详解】
（1）[1]过支点O作垂直于力F1的作用线的垂线段，即力臂L1，如下图
( http: / / www.21cnjy.com / )
（2）[2]由甲图知道，重力的力臂小于 ( http: / / www.21cnjy.com )拉力的力臂，由杠杆的平衡条件知道，拉力大于重力，即提升物体M时会费力；乙图中使用的是定滑轮，既不也不费力；由功的原理知道，使用斜面可以省力。
（3）[3]根据题意知道，F3对物体做的功为W3是总功，F4对物体所做的功为W4是有用功，由知道，则该斜面的机械效率
24．（2021·宜兴外国语学校九年 ( http: / / www.21cnjy.com )级月考）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；
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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50kg，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。【版权所有：21教育】
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【答案】9.00cm 重新调零 0.3 0.3 60％ 有关 105
【详解】
（1）[1]由图乙可知，该刻度尺的分度值为0.1cm，故B点高度为9.00cm。
（2）②[2]弹簧测力计在不同方向上使用时，都需要重新进行调零。
[3]由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.02N，故弹簧测力计示数为0.3N。
③[4]将小车从A点拉到B点的过程中，距离为1m，则拉力所做的功为
W总=Fs=0.3N×1m=0.3J
[5]有用功为
W有=Gh=2N×0.09m=0.18J
故机械效率为
η==×100％=60％
（3）①[6]机械效率等于有用 ( http: / / www.21cnjy.com )功与总功的比值，即W2与W1的比值，由图丙可得，随着总重的增加，比值逐渐减小，故用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重有关。
②[7]由图丙可以，随着总重的增加，拉小车从A点到B点所做的功W1成正比例增加，当总重为1N时，W1为0.15J，故它们之间的函数关系为
W1=0.15G
若这位母亲的质量为50kg，所坐的轮椅质量为20kg，则此时总重
G=(m母+m轮)g=(50kg+20kg)×10N/kg=700N
则此时拉小车从A点到B点所做的功
W1=0.15G=0.15×700J=105J
则此时推力
F===105N
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必考点7：探究机械效率的实验问题（原卷版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．（2021·山东青岛·中考真题）如图所示，建筑工人使用滑轮组匀速向楼上运送石料，下列不能提高滑轮组机械效率的是（　　）www.21-cn-jy.com
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A．换用轻质的动滑轮 B．滑轮转轴处加润滑油
C．增大匀速提升的速度 D．增大单次运送石料的重力
2．（2021·河北顺平·八年级期末）关于功率和机械效率，下列正确的是（　　）
A．机械效率越高，说明有用功在总功中所占的比例越大
B．功率大的机械，机械效率一定高
C．功率大的机械，做的功一定多
D．机械效率是用来描述做功快慢的物理量
3．（2021·河北丰润·）关于功和机械效率，下列说法中正确的是（　　）
A．使用滑轮组时，有用功越多，机械效率越高
B．使用同一滑轮组提升物体时，所提升重物越重，机械效率越高
C．使用滑轮组提升物体，所用力越大、物体运动速度越快，机械效率越高
D．用滑轮组提升物体时，动滑轮越轻，机械效率越高
4．（2021·四川邛崃·八年级期末 ( http: / / www.21cnjy.com )）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，得出的数据如下表，分析数据，下列说法正确的是（　　）
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm
1 2 10 1.2 20
2 5 10 2.7 20
A．此实验中至少需要2个动滑轮
B．第 1次实验过程中机械所做有用功为 20 J
C．第 2 次实验过程中滑轮组的机械效率约为 83.3%
D．比较两次实验说明同一机械提升货物越重，滑轮组的机械效率越高
5．（2021·山东宁阳·八 ( http: / / www.21cnjy.com )年级期末）如图所示，规格完全相同的滑轮用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G1、G2两个物体，比较它们的省力情况和机械效率（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　）21*cnjy*com
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．若G1＝G2，则F1＜F2，甲、乙的机械效率一样
B．若G1＝G2，则F1＜F2，甲的机械效率较高
C．若G1＜G2，则F1＞F2，乙的机械效率较高
D．条件不足，无法判断
6．（2021·陕西莲湖·九年级三模）如图所示，工人用100N的拉力F搬运重为1200N的物体A，物体A在20s内沿水平方向匀速移动3m，物体A移动过程中受到的摩擦力为总重的，不计滑轮重及绳轮间的摩擦。下列说法正确的是（　　）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．右侧滑轮相当一个省力杠杆
B．绳端拉力F移动的速度为0.15m/s
C．工人所做的有用功为3600N
D．该滑轮组的机械效率为80%
二、多选题
7．（2021·河北兴隆·八年级期末 ( http: / / www.21cnjy.com )）图甲是小刚测量滑轮组机械效率的示意图。实验时，他用弹簧测力计拉动绳子自由端，1s 内将总重为 4.8N 的钩码从 A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的 A' 位置匀速竖直上升到B' 位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为 F，弹簧测力计的示数如图乙所示。则（　　）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．弹簧测力计的示数为 2N B．滑轮组做的有用功是 24J
C．绳子自由端移动的速度是 0.15m/s D．滑轮组的机械效率为 80%
8．（2021·河北香河·八年级期末）下面措施中能使滑轮组的机械效率提高的是（　　）
A．增加提升重物的高度 B．给滑轮的轮和轴之间加润滑油
C．提升质量更大的物体 D．将铁质滑轮换成体积相等的塑料滑轮
三、填空题
9．（2021·东台苏东双语学 ( http: / / www.21cnjy.com )校九年级月考）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法是______（填“正确”或“错误”）的，因为她没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响，结果使机械效率变______。（填“大”或者“小”）
10．（2021·广东江门·八年 ( http: / / www.21cnjy.com )级期末）小明利用如图所示滑轮组，使重为 180N 的物体匀速直线运动了 2m，所用的拉力 F=40N，物体受到地面的滑动摩擦力为 60N．则此过程中，绳子自由端移动了______m、有用功是______J，滑轮组的机械效率为______。
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11．（2021·安徽九年 ( http: / / www.21cnjy.com )级模拟预测）利用图中所示的装置分别用力竖直匀速提升重100N的物体，物体运动速度为0.1m/s，每个滑轮重20N，不计绳重和摩擦。能改变用力方向的是图_____；拉力F甲＝_____N，F丙＝_____N；拉力F乙做功的功率是_____W。
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12．（2020·四川苍 ( http: / / www.21cnjy.com )溪·）如图在粗糙斜面上将一个重为16N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长s＝2m、高h＝1m。其中物体受到的摩擦力大小为______N，斜面的机械效率为______。在高度相同时，斜面越长越______（选填“省力”或“费力”）。21教育网
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13．（2020·西安市铁一中学） ( http: / / www.21cnjy.com )如图甲所示，是测量滑轮组机械效率的示意图。用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将总质量为400g的重物从A位置匀速提升到A'位置，同时弹簧测力计从图中的B位置匀速竖直上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示，则物体上升的高度为_____________cm，弹簧测力计对绳的拉力F所做的功为_____________J；该滑轮组的机械效率是_________%。(取g=10N/kg，保留一位小数)【来源：21cnj*y.co*m】
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14．（2021·沙坪坝·重庆八中 ( http: / / www.21cnjy.com )）如图所示，小川的质量为50kg，A、B、C处能承受的最大拉力分别为1000N，1300N，600N，每个滑轮重力均为100N，设每段绳子均处于竖直状态，不考虑绳子的质量和摩擦，则用此滑轮组提升重物的最大的机械效率为_____，在最大机械效率的情况下若让物体以0.lm/s的速度上升，小川做功的功率为______W。
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四、实验题
15．（2021·湖南道县·）小泽和小阳同学在做“测滑轮组机械效率”的实验；
（1）他们分别设计了如图所示的甲和乙的滑轮组，二种实验方案中，较省力的是图 ______；
（2）根据下表数据，你认为他们最后选用了图 ______的滑轮组；
实验次数 提升钩码重G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 拉力移动距离s/m 机械效率η/%
1 1 0.1 0.5 0.3 66.7
2 2 0.2 0.9 0.6 74.1
3 3 0.45 1.2 1.35 83.3
（3）分析表中数据发现，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 ______；
（4）在安全、有效的前提下提高机械的效率，下面的方法可行的是 ______。
A．改进结构，使机械更合理更轻巧
B．一次能提升的货物分为几次提升
C．增大提升物体的高度
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16．（2021·南昌市外国语学校）巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。【来源：21·世纪·教育·网】
（1）在使用甲弹簧测力计时需要 ( http: / / www.21cnjy.com )竖直向上_______拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会_______（选填“变大”、“变小”和“不变”）；2-1-c-n-j-y
（2）从表中数据可分析出实验1是用图_______（选填甲或乙）做的实验；
（3）请将表中空白处天上恰当的数据（百分数保留到0.1%）
（4）通过实验1和实验2的数据分 ( http: / / www.21cnjy.com )析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越_______（选填“高”或“低”）；比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，_______，可以提高滑轮组的机械效率。
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%
1 4 0.1 1.8 0.3 74.1
2 4 0.1 1.4 0.5
3 6 0.1 2.4 0.3 83.3
( http: / / www.21cnjy.com / )
17．（2021·江西九江·九年级期末）在“ ( http: / / www.21cnjy.com )探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 8 0.8 24 83.3%
2 4 5 1.5 15 a
3 6 10 b c 90.9%
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）写出表中空格处的数据。a＝_______；b＝________；c＝________。
（2）在实验操作中应该________拉动弹簧测力计。
（3）分析实验数据，影响同一滑轮组的机械效率的主要因素是________。因为________。
（4）不同滑轮组的机械效率又与其它哪些因素有关呢？（列举一例）________。
18．（2021·江西九江·九年级月考）在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用如图所示的两组滑轮组进行了次测量，测得数据如表：21世纪教育网版权所有
实验次数 动滑轮重 物重 钩码上升高度 动力 动力作用点移动距离 滑轮组的机械效率
①
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）前4次实验是由甲滑轮组完成的，根据前四组数据，在图甲中画出实验时滑轮组的绕绳方式________；21cnjy.com
（2）在实验过程中弹簧测力计示数不 ( http: / / www.21cnjy.com )稳定，有同学认为匀速拉动弹簧测力计上升比较困难，可以使弹簧测力计拉着绳子末端静止时读数，他的观点是________（选填“正确”或“错误”）的；21·cn·jy·com
（3）表格中编号①处数据为________。
（4）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与________有关；
（5）有的同学认为机械越省力，它的机械效率越高。你是用小明收集到的第________两组数据对比分析来判断这句话是错误的；2·1·c·n·j·y
（6）若第5组实验时，钩码 ( http: / / www.21cnjy.com )上升的时间为3s，则第5组实验过程中克服摩擦及绳重做功的功率为________W。用如图乙所示的滑轮组提升重物，若不计摩擦和绳重，绳子能承受的最大拉力为5N，则该滑轮组的最大机械效率为________。
19．（2020·江苏吴江·九年级期中）某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。21·世纪*教育网
实验次数 钩码重/N 钩码上升的高度/m 绳端的拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率
1 4.0 0.10 1.8 0.30
2 6.0 0.10 2.5 0.30
3 6.0 0.15 2.5
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）实验中，使用滑轮组提升钩码时，应竖直向上________拉动弹簧测力计。
（2）第二次实验中，钩码上升的高度为0.10m，已知动滑轮重1.0N，则克服绳重及摩擦所做的额外功是________J。21*cnjy*com
（3）第三次实验中，3s内钩码上升的高度为0.15m，拉力F做功的功率为________W，滑轮组的机械效率为________。【出处：21教育名师】
（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W ( http: / / www.21cnjy.com )1有________W2有，滑轮组的机械效率η1________η2（两空均选填“＞”“＝”或“＜”）。由此可知：可采用________的方法来提高滑轮组的机械效率。【版权所有：21教育】
五、计算题
20．（2019·辽宁大连·九年级一模）如图所示，建筑工人用滑轮组将的重物提升，物体上升速度是，拉力为，不计绳重和摩擦。求：21教育名师原创作品
（1）拉力所做的功；
（2）工人做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）工人做功的功率。
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21．（2020·吴川市第二中学）如图所示的滑轮组将重G=12N的物体匀速提升20cm。所用的拉力F=5N，问：
（1）有用功是多少？
（2）总功是多少？
（3）机械效率是多少？（忽略绳重和滑轮与轴的摩擦）
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22．（2021·广东南山 ( http: / / www.21cnjy.com )实验教育麒麟中学九年级三模）如图所示，工人用沿斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m。试问：
(1)水平推力做功的功率为多少
(2)斜面的机械效率为多少
(3)斜面对物体的摩擦力？
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六、综合题
23．（2021·广州大学附属 ( http: / / www.21cnjy.com )中学九年级二模）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得拉力和物体M所受的重力如表所示，
( http: / / www.21cnjy.com / )
（1）在甲图中，作出F1的力臂L1___________。
（2）三种机械中，提升物体M时会费力的有___________（选填“甲”、“乙”、“丙”）
（3）如图所示，丙图中，物体在F3的作用下，沿斜面匀速运动了s，F3对物体做的功为W3；丁图中，物体在F4的作用下，匀速提升至相同高度h时，F4对物体所做的功为W4；戊图中，物体在F5的作用下，在与斜面粗糙程度相同的水平面上，匀速直线运动了，F5对物体所做的功为W5，则该斜面的机械效率___________。（利用上述的符号表示）www-2-1-cnjy-com
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24．（2021·宜兴外国语学校九年级月 ( http: / / www.21cnjy.com )考）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；
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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50kg，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。
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