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机械效率
@基础知识
1.机械效率
定　　义：有用功跟总功的比值叫作机械效率。机械效率越高，有用功在总功中所占的比例　越大　。
公　　式：η＝×100％＝×100％。
η表示机械效率；W有用表示有用功，是我们为达到某一目的而必须要做的功；W额外表示额外功，是使用机械时，并非我们需要，但又不得不做的功，一般是克服机械自重和机械间摩擦所做的功；W总表示总功，它等于有用功加上额外功或拉力所做的功。
注　　意：（1）机械效率是反映机械性能的物理量，通常被表示为一个百分数，没有单位。使用任何机械都不可避免地要做额外功，总有W有用＜W总，所以机械效率总是小于1。
（2）机械效率和功率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系，不能混淆。
（3）W有用和W额外的判断要根据工作目的来确定。工作目的不同，W有用和W额外可能不同。
①从井中打水：对水所做的功为W有用，而对水桶和绳子所做的功为W额外。工作目的：打水。
②从井中捞桶：对水桶所做的功为W有用。而此时对桶里的水所做的功是W额外。工作目的：捞桶。
2.影响滑轮组机械效率的因素（不计绳重和摩擦）
（1）同一个滑轮组，所载物重越大，机械效率越　高　。
（2）载重相同，动滑轮越重，机械效率越　低　。
（3）物体提升的高度、绳子的绕法　不会　（填“会”或“不会”）影响其机械效率。
（4）机械效率与使用机械是省力还是费力　无关　（填“有关”或“无关”）。
（5）同一滑轮组匀速拉动时与静止时的机械效率　不同　（填“相同”或“不同”），是因为　摩擦力　对机械效率有影响，静止时的机械效率要高些。
3.常见机械的机械效率
（1）杠杆：W有用＝Gh，W总＝Fs，
W额外＝W总－W有用，η＝×100％。
说　　明：动力臂是阻力臂的几倍，s就是h的几倍，影响杠杆额外功的因素有杠杆自重和摩擦。
　　（2）滑轮组（不计绳重、摩擦）：
①竖直方向匀速拉动物体时：
W有用＝Gh，W额外＝G动h，
W总＝Fs＝Gh＋G动h，
η＝×100％＝×100％＝×100％（n为承担物重的绳子段数）；
②水平方向匀速拉动物体时：
W有用＝fs物（f为物体与水平面间的摩擦力），
W总＝Fs绳，s绳＝ns物，
η＝×100％＝×100％＝×100％；
③竖直方向匀速拉浸没在水中的物体时：
W有用＝（G－F浮）·h，
W总＝Fs，
η＝×100％＝×100％，
若不计绳重和摩擦，
则η＝×100％。
（3）斜面：W有用＝Gh，W额外＝fL，
W总＝FL＝Gh＋fL（f为摩擦力），
η＝×100％＝×100％。
说　　明：在相同条件下，斜面越陡，机械效率越高；斜面越光滑，机械效率越高。
4.提高机械效率的方法
有用功一定时，减小　额外功　（减小机械自重及机械间的摩擦）；
额外功一定时，增大　有用功　（增大物重）。
@归类探究
类型之一　会计算滑轮组的机械效率
　[2024·达州模拟]如图所示的装置中甲、乙分别表示两个滑轮组，连接滑轮和物块的细绳相同，绳子能承受的最大拉力为500N，物块重为200N，动滑轮重均为20N，当甲绳自由端拉力为400N，乙绳自由端拉力为150N时，物块在水平方向匀速向左运动；当甲的绳端拉力为340N，乙的绳端拉力为F乙时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，物块与水平地面粗糙程度均匀，忽略绳重及滑轮转轴摩擦。求：
（1）物块与地面之间的滑动摩擦力大小。
（2）F乙的大小。
（3）物块匀速移动时，乙滑轮组的最大机械效率。
解：（1）由图可知，乙滑轮组中n＝2，由不计绳重和摩擦时F＝（F物＋G动）可知，当甲绳自由端拉力为400N，乙绳自由端拉力为150N时，乙滑轮组对物块的拉力：
F物乙1＝nF乙1－G动＝2×150N－20N＝280N；
甲滑轮组由两个定滑轮组成，由定滑轮的特点可知，甲滑轮组对物块的拉力：F物甲1＝F甲＝400N；
由力的平衡条件可知，物块与地面之间的滑动摩擦力：
f＝F物甲1－F物乙1＝400N－280N＝120N。
（2）因为当甲的绳端拉力为340N，乙的绳端拉力为F乙时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，
所以，由二力平衡条件可知，乙滑轮组对物块的拉力：
F物乙2＝＝340N。
因为不计绳重和摩擦，所以乙的绳端拉力：
F乙＝（F物乙2＋G动）＝×（340N＋20N）＝180N。
（3）由不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝＝可知，当乙滑轮组对物块拉力最大时，乙滑轮组的机械效率最大。由题意可知，甲滑轮组对物块的最大拉力：F甲大＝500N。
由力的平衡条件可知，当物块在水平方向匀速向右运动时，物块受到的滑动摩擦力方向向左。
此时乙滑轮组对物体的拉力最大，则：＝F甲大＋f＝500N＋120N＝620N＞500N。
则乙滑轮组对物体的实际最大拉力：F物乙大＝500N，
乙滑轮组的最大机械效率：η＝＝＝＝＝×100％≈96.2％。
【变式1】　如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N。已知滑轮组的机械效率为80％，则下列说法错误的是（　A　）
A.拉力F大小为4N
B.绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C.拉力F做功的功率为3W
D.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
类型之二　探究滑轮组的机械效率
　提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想。
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如表所示。
实验 次数 钩码的 重力G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动的 距离s/m 机械 效率η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1％
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9％
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6 88.9％
　　（1）实验时应沿竖直方向　匀速　缓慢向上拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图　丙　的装置完成的，它的机械效率η＝　80％　。
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是　错误　（填“正确”或“错误”）的。
（4）通过比较　1、2　（填实验次数）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
（5）通过比较2、3两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　越低　。
【变式2】　[2024·广安]房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，物体的重力为800N，在绳子自由端用500N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3m，该滑轮组的机械效率为　80％　。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有　①③　（填序号）。
①增加物体的重力；
②增加提升物体的高度；
③减小动滑轮的重力。
类型之三　斜面的机械效率
　如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重力G＝9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v＝2m/s，经过t＝10s，货物A竖直升高h＝10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦。求：
（1）10s内汽车对绳的拉力所做的功。
（2）汽车对绳的拉力大小。
（3）斜面的机械效率。
解：（1）由P＝可得，10s内汽车对绳的拉力所做的功：
W＝Pt＝1.2×105W×10s＝1.2×106J。
（2）10s内货物移动的距离：s物＝vt＝2m/s×10s＝20m，
由图知，n＝3，拉力端移动距离：s＝3s物＝3×20m＝60m，
由W＝Fs可得，汽车对绳的拉力：
F＝＝＝20000N。
（3）不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力：
F拉＝3F＝3×20000N＝60000N，
斜面的机械效率：
η＝×100％＝×100％＝×100％＝75％。
【变式3】　[2024·眉山]如图所示是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75％。则下列说法正确的是（　D　）
A.拉力做功为3J
B.物体受到摩擦力为1.5N
C.在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D.若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75％
@限时集训
1.[2025·眉山]一台起重机将重2 000N的货物在10s内匀速提高5m，如果需要做的额外功是10 000J，则下列说法错误的是（　B　）
A.起重机做的总功是20 000J
B.起重机的功率是1 000W
C.起重机的机械效率为50％
D.增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率
2.[2025·河南]如图所示，某工人利用滑轮在时间t内，将重为G的物料匀速提升了h的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为F，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　C　）
A.该工人使用的是定滑轮
B.提升物料做的有用功为2Gh
C.拉力F做功的功率为
D.该滑轮的机械效率为
3.[2023·达州]搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端。已知斜面长5m，高2m，物体重1 000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列说法不正确的是（　A　）
A.物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0
B.推力所做的功是2 500J
C.斜面的机械效率为80％
D.物体受到斜面的摩擦力为100N
4.[2024·遂宁]修建房屋时，质量为60kg的建筑工人使用滑轮组提升建材。他用竖直向下的拉力在15s内将重为480N的建材匀速提升了3m，每个滑轮重20N，不计滑轮摩擦和绳重，g取10N/kg。下列结论正确的是（　C　）
A.工人拉动绳子的速度为0.2m/s
B.工人对绳子拉力的功率50W
C.此装置的机械效率为96％
D.若工人两脚与地接触面积共400cm2，则他对地面的压强为1.5×104Pa
5.[2025·自贡]如图所示，质量为60kg的工人将重为500N的彩灯组件竖直向上匀速提升了6m，用时12s，绳子自由端拉力F为300N。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（　D　）
A.拉力的功率是150W
B.绳子末端移动的速度是0.5m/s
C.滑轮组的机械效率是78.5％
D.若工人的脚与地面接触的总面积为300cm2，则他对地面的压强是1.0×104Pa
6.[2025·广元]用如图所示的滑轮组将重450N的物体M沿水平地面匀速拉动1m，绳子末端拉力F大小为40N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2。则下列说法错误的是（　C　）
A.物体M所受摩擦力方向水平向左
B.绳子末端移动的距离为3m
C.该滑轮组的机械效率为70％
D.在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率
7.[2024·成都]（多选）小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程如下：先测得定滑轮的重力为0.2N，动滑轮的重力为0.25N，再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升20cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg，下列说法正确的是（　AC　）
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03W
B.滑轮组的机械效率为80％
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J
D.若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变
8.[2024·泸州]如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力F＝100N，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F。当绳子自由端的拉力F绳为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为　20　N；当绳子自由端拉力F1为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为　60　N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力F1的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为　75％　。
9.[2025·凉山州]用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体A的重力为900N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物体A以0.5m/s的速度匀速提高了5m。拉力F做的功随时间的变化图像如图乙所示（不计绳重和滑轮与轴的摩擦）。此过程滑轮组提升重物的机械效率为　90　％，动滑轮的重力为　100　N。
10.[2024·宜宾]质量为500kg的物体M，与水平地面的接触面积为0.2m2，用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点，AB距离为10m，物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的，在此过程中，因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝200J，g取9.8N/kg。求在此过程中：
（1）物体M受到的重力。
（2）物体M对地面的压强。
（3）滑轮组对物体M做的功。
（4）如果电动卷扬机的效率是80％，则此电动卷扬机消耗的电能。
解：（1）物体M受到的重力：
G＝mg＝500kg×9.8N/kg＝4900N。
（2）物体M对地面的压力：F＝G＝4900N，
物体M对地面的压强：p＝＝＝24500Pa。
（3）滑轮组对物体M的拉力：F＝f＝G＝×4900N＝980N；
滑轮组对物体M做的功：W有用＝Fs＝980N×10m＝9800J。
（4）电动机做的总功：W总＝W有用＋W0＝9800J＋200J＝10000J；
如果电动卷扬机的效率是80％，电动卷扬机消耗的电能：
W＝＝＝12500J。
11.[2025·遂宁]我国很早就有使用滑轮的记载，出土的一些汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图所示的装置（篮子质量不计），质量为60kg的采矿工人用400N的拉力将70kg的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石上升了2m。（忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg）求：
（1）绳子自由端移动的速度。
（2）此滑轮组的机械效率。
（3）若工作时矿工双脚与地面接触面积为400cm2，他对水平地面的压强大小。
【答案】 （1）0.4m/s
（2）87.5％
（3）5 000Pa
12.[2024·德阳]小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，她查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为2m2、重为8×103N的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，绳子自由端的拉力为5×103N。求：
（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强。
（2）该过程克服长方体建筑材料重力所做的功。
（3）塔吊机械部分（如图乙所示）的机械效率。
解：（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压力等于长方体建筑材料的重力，即F压＝G＝8×103N，则长方体建筑材料对地面的压强：p＝＝＝4×103Pa。
（2）该过程克服长方体建筑材料重力所做的功：
W有用＝Gh＝8×103N×20m＝1.6×105J。
（3）由图可知，n＝2，该滑轮组的机械效率：
η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝80％。
13.[2024·凉山州]质量为75kg的建筑工人，想利用如图甲所示的装置将水池底的长方体石料拉出水面。石料的质量为200kg、体积为0.08m3，每个动滑轮的质量均为6kg，石料上表面到水面的距离为1m，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力。求：
（1）石料浸没在水中受到的浮力。
（2）工人利用甲图匀速拉动过程中，石料上表面到达水面时，工人的拉力所做的功。
（3）工人继续利用甲图拉动石料，石料总体积露出水面时因滑轮组上的绳子承受的拉力达到最大而断裂，工地上没有其他型号的绳子替代，工人利用原型号绳子设计了如图乙所示的滑轮组，欲将石料全部拉出水面，请你通过计算，判断他能否成功（无推理过程不得分）。
解：（1）石料浸没在水中受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m3＝800N。
（2）如甲图，石料的重力：G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N，
滑轮组对石粒的拉力：F＝G－F浮＝2000N－800N＝1200N。
动滑轮的重力：
G动＝m动g＝6kg×10N/kg＝60N。
由甲图可知n＝2，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力，
则匀速拉动过程中，工人的拉力：F'＝×（G＋G动－F浮）＝×（2000N＋60N－800N）＝630N。
石料上表面到达水面时工人的拉力所做的功：W＝F's＝630N×2×1m＝1260J。
（3）石料总体积露出水面时，浮力的减少量：ΔF浮＝ρ水gΔV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg××0.08m3＝100N。
滑轮组对石料的拉力：F″＝F＋ΔF浮＝1200N＋100N＝1300N，每个动滑轮的质量均为G'＝m动g＝6kg×10N/kg＝60N。
在甲图中，绳子能承受的最大拉力：F拉＝×（F″＋G'）＝×（1300N＋60N）＝680N。
在乙图中，滑轮组将石料全部拉出水面，绳子的拉力：F拉'＝×（G＋G'）＝×（2000N＋60N）≈686.7N＞680N，滑轮组将石料全部拉出水面时绳子断裂，他不能成功。机械效率
@基础知识
1.机械效率
定　　义：有用功跟总功的比值叫作机械效率。机械效率越高，有用功在总功中所占的比例 。
公　　式：η＝×100％＝×100％。
η表示机械效率；W有用表示有用功，是我们为达到某一目的而必须要做的功；W额外表示额外功，是使用机械时，并非我们需要，但又不得不做的功，一般是克服机械自重和机械间摩擦所做的功；W总表示总功，它等于有用功加上额外功或拉力所做的功。
注　　意：（1）机械效率是反映机械性能的物理量，通常被表示为一个百分数，没有单位。使用任何机械都不可避免地要做额外功，总有W有用＜W总，所以机械效率总是小于1。
（2）机械效率和功率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系，不能混淆。
（3）W有用和W额外的判断要根据工作目的来确定。工作目的不同，W有用和W额外可能不同。
①从井中打水：对水所做的功为W有用，而对水桶和绳子所做的功为W额外。工作目的：打水。
②从井中捞桶：对水桶所做的功为W有用。而此时对桶里的水所做的功是W额外。工作目的：捞桶。
2.影响滑轮组机械效率的因素（不计绳重和摩擦）
（1）同一个滑轮组，所载物重越大，机械效率越 。
（2）载重相同，动滑轮越重，机械效率越 。
（3）物体提升的高度、绳子的绕法 （填“会”或“不会”）影响其机械效率。
（4）机械效率与使用机械是省力还是费力 （填“有关”或“无关”）。
（5）同一滑轮组匀速拉动时与静止时的机械效率 （填“相同”或“不同”），是因为 对机械效率有影响，静止时的机械效率要高些。
3.常见机械的机械效率
（1）杠杆：W有用＝Gh，W总＝Fs，
W额外＝W总－W有用，η＝×100％。
说　　明：动力臂是阻力臂的几倍，s就是h的几倍，影响杠杆额外功的因素有杠杆自重和摩擦。
　　（2）滑轮组（不计绳重、摩擦）：
①竖直方向匀速拉动物体时：
W有用＝Gh，W额外＝G动h，
W总＝Fs＝Gh＋G动h，
η＝×100％＝×100％＝×100％（n为承担物重的绳子段数）；
②水平方向匀速拉动物体时：
W有用＝fs物（f为物体与水平面间的摩擦力），
W总＝Fs绳，s绳＝ns物，
η＝×100％＝×100％＝×100％；
③竖直方向匀速拉浸没在水中的物体时：
W有用＝（G－F浮）·h，
W总＝Fs，
η＝×100％＝×100％，
若不计绳重和摩擦，
则η＝×100％。
（3）斜面：W有用＝Gh，W额外＝fL，
W总＝FL＝Gh＋fL（f为摩擦力），
η＝×100％＝×100％。
说　　明：在相同条件下，斜面越陡，机械效率越高；斜面越光滑，机械效率越高。
4.提高机械效率的方法
有用功一定时，减小 （减小机械自重及机械间的摩擦）；
额外功一定时，增大 （增大物重）。
@归类探究
类型之一　会计算滑轮组的机械效率
　[2024·达州模拟]如图所示的装置中甲、乙分别表示两个滑轮组，连接滑轮和物块的细绳相同，绳子能承受的最大拉力为500N，物块重为200N，动滑轮重均为20N，当甲绳自由端拉力为400N，乙绳自由端拉力为150N时，物块在水平方向匀速向左运动；当甲的绳端拉力为340N，乙的绳端拉力为F乙时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0N，物块与水平地面粗糙程度均匀，忽略绳重及滑轮转轴摩擦。求：
（1）物块与地面之间的滑动摩擦力大小。
（2）F乙的大小。
（3）物块匀速移动时，乙滑轮组的最大机械效率。
【变式1】　如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N。已知滑轮组的机械效率为80％，则下列说法错误的是（　 　）
A.拉力F大小为4N
B.绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C.拉力F做功的功率为3W
D.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
类型之二　探究滑轮组的机械效率
　提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想。
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如表所示。
实验 次数 钩码的 重力G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动的 距离s/m 机械 效率η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1％
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9％
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6 88.9％
　　（1）实验时应沿竖直方向 缓慢向上拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 的装置完成的，它的机械效率η＝ 。
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 （填“正确”或“错误”）的。
（4）通过比较 （填实验次数）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
（5）通过比较2、3两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 。
【变式2】　[2024·广安]房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，物体的重力为800N，在绳子自由端用500N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3m，该滑轮组的机械效率为 。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有 （填序号）。
①增加物体的重力；
②增加提升物体的高度；
③减小动滑轮的重力。
类型之三　斜面的机械效率
　如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重力G＝9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v＝2m/s，经过t＝10s，货物A竖直升高h＝10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦。求：
（1）10s内汽车对绳的拉力所做的功。
（2）汽车对绳的拉力大小。
（3）斜面的机械效率。
【变式3】　[2024·眉山]如图所示是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75％。则下列说法正确的是（　 　）
A.拉力做功为3J
B.物体受到摩擦力为1.5N
C.在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D.若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75％
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1.[2025·眉山]一台起重机将重2 000N的货物在10s内匀速提高5m，如果需要做的额外功是10 000J，则下列说法错误的是（　 　）
A.起重机做的总功是20 000J
B.起重机的功率是1 000W
C.起重机的机械效率为50％
D.增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率
2.[2025·河南]如图所示，某工人利用滑轮在时间t内，将重为G的物料匀速提升了h的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为F，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　 　）
A.该工人使用的是定滑轮
B.提升物料做的有用功为2Gh
C.拉力F做功的功率为
D.该滑轮的机械效率为
3.[2023·达州]搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端。已知斜面长5m，高2m，物体重1 000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列说法不正确的是（　 　）
A.物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0
B.推力所做的功是2 500J
C.斜面的机械效率为80％
D.物体受到斜面的摩擦力为100N
4.[2024·遂宁]修建房屋时，质量为60kg的建筑工人使用滑轮组提升建材。他用竖直向下的拉力在15s内将重为480N的建材匀速提升了3m，每个滑轮重20N，不计滑轮摩擦和绳重，g取10N/kg。下列结论正确的是（　 　）
A.工人拉动绳子的速度为0.2m/s
B.工人对绳子拉力的功率50W
C.此装置的机械效率为96％
D.若工人两脚与地接触面积共400cm2，则他对地面的压强为1.5×104Pa
5.[2025·自贡]如图所示，质量为60kg的工人将重为500N的彩灯组件竖直向上匀速提升了6m，用时12s，绳子自由端拉力F为300N。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（　 　）
A.拉力的功率是150W
B.绳子末端移动的速度是0.5m/s
C.滑轮组的机械效率是78.5％
D.若工人的脚与地面接触的总面积为300cm2，则他对地面的压强是1.0×104Pa
6.[2025·广元]用如图所示的滑轮组将重450N的物体M沿水平地面匀速拉动1m，绳子末端拉力F大小为40N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2。则下列说法错误的是（　 　）
A.物体M所受摩擦力方向水平向左
B.绳子末端移动的距离为3m
C.该滑轮组的机械效率为70％
D.在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率
7.[2024·成都]（多选）小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程如下：先测得定滑轮的重力为0.2N，动滑轮的重力为0.25N，再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升20cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg，下列说法正确的是（　 　）
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03W
B.滑轮组的机械效率为80％
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J
D.若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变
8.[2024·泸州]如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力F＝100N，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F。当绳子自由端的拉力F绳为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力F1为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力F1的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。
9.[2025·凉山州]用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体A的重力为900N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物体A以0.5m/s的速度匀速提高了5m。拉力F做的功随时间的变化图像如图乙所示（不计绳重和滑轮与轴的摩擦）。此过程滑轮组提升重物的机械效率为 ％，动滑轮的重力为 N。
10.[2024·宜宾]质量为500kg的物体M，与水平地面的接触面积为0.2m2，用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点，AB距离为10m，物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的，在此过程中，因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝200J，g取9.8N/kg。求在此过程中：
（1）物体M受到的重力。
（2）物体M对地面的压强。
（3）滑轮组对物体M做的功。
（4）如果电动卷扬机的效率是80％，则此电动卷扬机消耗的电能。
11.[2025·遂宁]我国很早就有使用滑轮的记载，出土的一些汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图所示的装置（篮子质量不计），质量为60kg的采矿工人用400N的拉力将70kg的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石上升了2m。（忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg）求：
（1）绳子自由端移动的速度。
（2）此滑轮组的机械效率。
（3）若工作时矿工双脚与地面接触面积为400cm2，他对水平地面的压强大小。
12.[2024·德阳]小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，她查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为2m2、重为8×103N的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，绳子自由端的拉力为5×103N。求：
（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强。
（2）该过程克服长方体建筑材料重力所做的功。
（3）塔吊机械部分（如图乙所示）的机械效率。
13.[2024·凉山州]质量为75kg的建筑工人，想利用如图甲所示的装置将水池底的长方体石料拉出水面。石料的质量为200kg、体积为0.08m3，每个动滑轮的质量均为6kg，石料上表面到水面的距离为1m，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力。求：
（1）石料浸没在水中受到的浮力。
（2）工人利用甲图匀速拉动过程中，石料上表面到达水面时，工人的拉力所做的功。
（3）工人继续利用甲图拉动石料，石料总体积露出水面时因滑轮组上的绳子承受的拉力达到最大而断裂，工地上没有其他型号的绳子替代，工人利用原型号绳子设计了如图乙所示的滑轮组，欲将石料全部拉出水面，请你通过计算，判断他能否成功（无推理过程不得分）。

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