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/ 让教学更有效 精品试卷 | 二轮专题复习
专题14机械效率
参考答案与试题解析
一．选择题（共22小题）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 B D C D B D D D C C B
题号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
答案 D C A A D A A C C D D
一．选择题（共22小题）
1．《范蠡兵法》记载着一种攻守兼备的战具——藉车，也叫抛石机，如图所示是它的简单结构示意图，长杆AB可绕O点转动，在B处放重石，人拉A处的绳子将重石抛出。抛石机在使用过程中（　　）
A．可以省力又可以省功
B．可以省距离但不可以省功
C．既省力又省距离
D．既不省力又不省距离
【分析】杠杆的分类方法及特点：动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆（省力费距离）；动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆（费力省距离）；动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆（不省力也不费距离）。
【解答】解：题目中，人拉A处施加动力，B处重石为阻力。图中O点靠近A端，则阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆，费力杠杆的特点是可以省距离。根据功的原理，使用任何机械都不省功，同时既省力又省距离的机械是不存在的。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
2．某同学在家利用一模一样的两个衣架组装成简易滑轮组。如图所示，他将重为3N的矿泉水瓶匀速提升0.5m，绳端拉力大小只有0.8N（不考虑绳子的自重和摩擦，g取10N/kg），下列说法正确的是（　　）
A．甲衣架与天花板之间那段绳子的拉力为4.8N
B．乙衣架的质量为1N
C．自由端绳子通过的距离为3m
D．拉力F所做的有用功为1.5J
【分析】（1）由图可知，甲衣架相当于定滑轮，乙衣架相当于动滑轮，承担物重的绳子段数n＝5；已知矿泉水瓶的重力和绳端拉力大小，不考虑绳子的自重和摩擦，根据计算出动滑轮的重力即乙衣架的重力，再根据G＝mg可计算乙衣架的质量；
（2）甲衣架处于平衡状态，对甲衣架进行受力分析，从而求出甲衣架与天花板之间那段绳子的拉力；
（3）已知矿泉水瓶被提升的高度h，根据s＝nh计算自由端绳子通过的距离；
（4）根据W有＝G物h计算拉力F所做的有用功为。
【解答】解：由图可知，甲衣架相当于定滑轮，乙衣架相当于动滑轮，承担物重的绳子段数n＝5；
B．由题意可知，矿泉水瓶的重力为G物＝3N，绳端拉力大小为F＝0.8N；
不考虑绳子的自重和摩擦，根据可知，动滑轮的重力（即乙衣架的重力）为：
G动＝G衣架＝nF﹣G物＝5×0.8N﹣3N＝1N；
由G＝mg可得，乙衣架的质量为：，故B错误；
A．两个衣架一模一样，则甲衣架的重力为G衣架＝1N，绕过甲衣架的绳子有6段，不考虑绳子的自重和摩擦，甲衣架受到天花板那段绳子向上的拉力、衣架自身的重力、绕过甲衣架的6段绳子向下的拉力，甲衣架处于平衡状态；
则甲衣架与天花板之间那段绳子的拉力为：F拉＝6F+G衣架＝6×0.8N+1N＝5.8N，故A错误；
C．矿泉水瓶被提升的高度h＝0.5m，则自由端绳子通过的距离为：s＝nh＝5×0.5m＝2.5m，故C错误；
D．拉力F所做的有用功为：W有＝G物h＝3N×0.5m＝1.5J，故D正确。
故选：D。
3．如图所示，快递小哥在将货物装入运输车时，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，下列分析不正确的是（　　）
A．甲方式不可以省力
B．乙方式能改变力的方向
C．两种方式中快递小哥用的拉力相等
D．两种方式做的有用功相同
【分析】（1）使用滑轮组可以省力，也能改变力的方向；由图判断出承担物重的绳子段数，据此判断省力情况；
（2）有用功就是提升重物所做的功，忽略绳重和摩擦，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和。
【解答】解：A、图甲中两个滑轮都是定滑轮，可以改变力的方向，不省力，故A正确；
B、图乙中有一个定滑轮和一个动滑轮，即省力又改变了力的方向，故B正确；
C、忽略绳重和摩擦，图甲中拉力等于物重，图乙中拉力等于物体和动滑轮总重力的一半，甲、乙两图拉力不相等，故C错误；
D、由题可知，甲、乙两滑轮组均将同一货物提升相同高度，由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有，故D正确。
故选：C。
4．分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度，做的有用功（　　）
A．杠杆最多 B．斜面最多
C．滑轮组最多 D．一样多
【分析】物体的重力相等，升高的高度相等，根据公式W＝Gh可求有用功的大小。
【解答】解：用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，根据公式W有＝Gh可知，做的有用功相等。
故选：D。
5．在劳动实践活动中，小明在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的250N推力，将重为600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L为6m，斜面高h为1.5m。不计空气阻力，这一过程中（　　）
A．货物受到木板的摩擦力沿斜面向上
B．货物受到的摩擦力大小为100N
C．斜面可以省力也可以省功
D．小明所做的有用功为3600J
【分析】（1）摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反；
（2）根据W有＝Gh求出有用功，利用W总＝FL计算总功的大小；再根据W总＝W有+W额求出小明做的额外功，利用W额＝fL求出物体受的摩擦力大小；
（3）使用任何机械都不省功；
（4）根据W有＝Gh求出克服重力做的有用功。
【解答】解：A、小明推着货物沿斜面向上运动，则货物受到木板的摩擦力沿斜面向下，故A错误；
BD、小明克服货物重力做的有用功为：
W有＝Gh＝600N×1.5m＝900J，
小明所做的总功为：
W总＝FL＝250N×6m＝1500J，
根据W总＝W有+W额可知，小明做的额外功为：
W额＝W总﹣W有＝1500J﹣900J＝600J，
则物体受的摩擦力为：
f100N，故B正确、D错误；
C、由功的原理可知，使用斜面可以省力，但不能省功，故C错误。
故选：B。
6．下列说法中正确的是（　　）
A．省距离的机械可以省功，但一定费力
B．省力的机械可以省功，但一定费距离
C．省距离的机械可以省力，但不能省功
D．省力的机械一定费距离，但不省功
【分析】用机械的主要目的是省力、省距离或改变力的方向，但任何机械都不能省功。
【解答】解：A、省距离的机械一定费力，但不能省功；故A错误；
B、使用省力机械费距离，不可以省功，故B错误；
C、省距离的机械一定费力，但不能省功，故C错误；
D、费力的机械省距离，省力的机械费距离，都不能省功；故D正确。
故选：D。
7．相同质量的甲、乙两人，用不同的装置（如图），在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．甲做的有用功比乙多
B．乙做的总功比甲多
C．两图中物体上升速度不同
D．甲对平台的压力比乙大
【分析】（1）提升物体的质量相等、重力相等，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，物体上升的高度相同，利用W＝Gh可知两次提升物体所做有用功的大小关系；
（2）图甲使用的是动滑轮，不计绳重和摩擦，总功为W＝（G+G动）h＞Gh，使用乙定滑轮时，拉力F＝G，拉力做功W＝Fs＝Gh，据此可得两装置中拉力F做的总功大小关系；
（3）乙两图提升物体的高度相同，时间相同，利用可得物体上升速度的大小关系；
（4）甲对平台的压力F压＝F甲+G甲＝G甲+F甲，乙对平台的压力F乙＝G乙﹣F乙，甲、乙两人质量相等，G甲＝G乙，据此可得压力大小关系。
【解答】解：A、提升物体的质量相等、重力相等，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，物体上升的高度相同，由W有用＝Gh可知，两次提升物体所做的有用功相等，故A错误；
B、图甲使用的是动滑轮，不计绳重和摩擦，总功为W甲＝（G+G动）h＞Gh，
使用乙定滑轮时，拉力F乙＝G，拉力做功W乙＝F乙s乙＝Gh，所以乙装置中拉力F做的总功少，故B错误；
C、乙两图提升物体的高度相同，时间相同，由可知，物体上升速度相同，故C错误；
D、甲对平台的压力F压＝F甲+G甲＝G甲+F甲，乙对平台的压力F乙＝G乙﹣F乙，甲、乙两人质量相等，G甲＝G乙，甲对平台的压力比乙大，故D正确。
故选：D。
8．小明使用滑轮组匀速向上提升重力为20N的物体M，分别采用图甲、乙两种绕线方式，图甲中绳子自由端的拉力F1＝15N，图乙中绳子自由端的拉力F2＝25N。则下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两图中上端的滑轮均为动滑轮，下端的滑轮均为定滑轮
B．采用图甲和图乙两种绕线方式均可以省力
C．M每上升1m，图甲中绳子自由端会移动2m，图乙中绳子自由端会移动3m
D．M每上升1m，图甲中滑轮组所做的有用功为20J，图乙中滑轮组所做的额外功为30J
【分析】（1）定滑轮是轴固定不动，动滑轮的轴与物体一起运动；
（2）根据题意可知图乙绕线方式没有省力；
（3）绳子自由端移动的距离s＝nh；
（4）滑轮组所做的有用功W有＝Gh，总功W总＝Fs，额外功W额＝W总﹣W有。
【解答】解：A.定滑轮是轴固定不动，动滑轮的轴与物体一起运动，因此甲、乙两图中上端的滑轮均为定滑轮，下端的滑轮均为动滑轮，故A错误；
B.根据题意可知图甲绕线方式F1＜G，可以省力；图乙绕线方式F2＞G没有省力，故B错误；
C.绳子自由端移动的距离s＝nh，图甲n甲＝3，s甲＝n甲h＝3×1m＝3m；图甲n乙＝2，s乙＝n乙h＝2×1m＝2m，故C错误；
D.图甲滑轮组所做的有用功W有＝Gh甲＝20N×1m＝20J；
图乙滑轮组所做的有用功W有′＝Gh乙＝20N×1m＝20J；总功W总′＝F2s乙＝25N×2m＝50J，额外功W额＝W总′﹣W有′＝50J﹣20J＝30J，故D正确。
故选：D。
9．用动滑轮沿竖直方向匀速提升重为G的物体。已知拉力为F，绳子自由端移动的距离为s，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用此滑轮可以省功
B．使用此滑轮可以省距离
C．动滑轮重2F﹣G
D．所做有用功为Gs
【分析】（1）使用任何简单机械都不能省功；
（2）使用动滑轮省力费距离；
（3）忽略绳重及摩擦，根据F（G+G动）求出动滑轮重；
（4）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用s＝nh求出物体上升的高度，根据W有＝Gh求出有用功。
【解答】解：A、使用此滑轮可以省力，但并不能省功，故A错误；
B、使用动滑轮省力费距离，故B错误；
C、忽略绳重及摩擦，n＝2，根据F（G+G动）可知，动滑轮重为G动＝2F﹣G，故C正确；
D、n＝2，物体上升的高度h，有用功数值为W有＝Gh，故D错误。
故选：C。
10．如图所示，工人师傅用轻绳将重1000N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，用时6s，拉力F为300N，已知斜面长6m，高1.2m，则下列说法正确的是（　　）
A．拉力做的额外功是300J
B．斜面上的摩擦力是50N
C．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对相互作用力
D．物体对斜面的压力和物体受到地球的引力是一对平衡力
【分析】根据W＝Gh求出有用功；再根据功的计算公式W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；根据总功与有用功之差得出额外功，再根据W额＝fs，变形后可求摩擦力f；
二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上；
相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上。
【解答】解：AB．拉力F为300N，斜面长6m，拉力做的总功为W总＝Fs＝300N×6m＝1800J
有用功为W有＝Gh＝1000N×1.2m＝1200J
根据总功与有用功之差得出额外功，额外功为W额＝W总﹣W有＝1800J﹣1200J＝600J
则斜面上的摩擦力
故AB错误；
C．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线和不同物体上，是一对相互作用力，故C正确；
D．物体对斜面的压力和物体受到地球的引力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故D错误。
故选：C。
11．如图所示，用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，已知水平拉力为F，物体受到地面对它的摩擦力为f，物体移动的距离为s，忽略绳重、动滑轮重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．拉力
B．拉力
C．克服重力做的功Gs为有用功
D．克服摩擦力做的功fs为额外功
【分析】使用动滑轮水平拉动物体，拉力，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功。
【解答】解：AB、用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，已知水平拉力为F，物体受到地面对它的摩擦力为f，根据二力平衡的条件，与物体直接相连的绳子的拉力等于摩擦力f，图中为动滑轮，故有拉力，故A错误，B正确；
CD、物体在重力方向没有移动距离，克服重力做功为0，物体受到地面对它的摩擦力为f，物体移动的距离为s，根据功的公式，克服摩擦力做的功fs为有用功，故CD错误。
故选：B。
12．如图所示，利用滑轮将一桶水在10s内匀速竖直提高2m。已知桶重5N，水重25N，绳端拉力为20N，不计绳重及摩擦，则（　　）
A．该滑轮为定滑轮，使用时不省力
B．该滑轮的质量为10kg
C．绳端拉力的功率为5W
D．该过程中，提升水所做的有用功为50J
【分析】不计绳重及摩擦，动滑轮省一半力，绳端移动的距离是桶上升距离的2倍。
【解答】解：利用滑轮将一桶水在10s内匀速竖直提高2m。已知桶重5N，水重25N，绳端拉力为20N，不计绳重及摩擦，
A、该滑轮为动滑轮，使用时省力，故A错误；
B、不计绳重及摩擦，动滑轮省一半力，即FG总（G水+G桶+G动）（25N+5N+G动）＝20N，得G动＝10N，由 G＝mg得m 1kg，故B错误；
C、绳端拉力为20N，将物体提升2m时，绳端移动的距离s＝2h＝2×2m＝4m，拉力做功W＝Fs＝20N×4m＝80J，功率P8W，故C错误；
D．该过程中，提升水所做的有用功W有用＝Gh ＝25N×2m＝50J，故D正确。
故选：D。
13．小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，克服水的重力所做的功和克服桶的重力所做的功分别是（　　）
A．总功和有用功 B．总功和额外功
C．有用功和额外功 D．均是有用功
【分析】往楼上提水，我们的目的是将水提到三楼，提水不得不用水桶，不得不将桶提上去；这里就出现了有用的功（有用功），没有用的功但又不得不做（额外功）。据此分析回答。
【解答】解：
小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，目的是提水，所以克服水的重力做的功是有用功；克服桶的重力做功不是我们需要的，但又不得不做的功，因此是额外功。
故选：C。
14．分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，做的有用功是（　　）
A．一样多 B．斜面的多
C．滑轮组的多 D．杠杆的多
【分析】物体的重力相等，升高的高度相等，根据公式W＝Gh可求有用功的大小。
【解答】解：用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，根据公式W＝Gh可知，做的有用功相等。
故选：A。
15．小明要将两箱书匀速搬上楼，有如图所示的两种方法：
一是把两箱书一起搬上楼，整个过程搬书的功率为P1，机械效率为η1；
二是先搬一箱书上楼，再搬剩下的一箱，整个过程搬书的功率为P2，机械效率为η2。
假设他上楼的速度相同，则下列判断正确的是（　　）
A．P1＞P2，η1＞η2 B．P1＜P2，η1＜η2
C．P1＞P2，η1＜η2 D．P1＜P2，η1＞η2
【分析】已知这箱书的重力一定，楼的高度不变，由W＝Gh可知克服书的重力做的有用功相同；比较两次所做额外功的多少，从而确定总功的大小，根据机械效率公式可知效率的大小；
搬书的功率是指对书做的功与所用时间的比，则对书做的功相同；上楼的速度相同，得出上楼时间关系，根据P可知功率大小。
【解答】解：这两箱书的重力一定，楼的高度不变，由W＝Gh可知，两次所做的有用功相等；
方法一所做的额外功为克服自身重力所做的功，而方法二所做的额外功是两次克服自身重力所做的功，
因此方法二的额外功大于方法一的额外功，故方法二的总功大于方法一的总功，
由η可知，η1＞η2。
搬书的功率是指对书做的功与所用时间的比，对书做的功相同，而上楼的速度相同，方法二需要上楼二次，所以方法二所用时间长；
由P可知：P1＞P2。
故选：A。
16．如图，用甲、乙两机械分别将重为GM、GN的两物体M、N匀速提升，物体上升高度分别为h甲、h乙。对绳子的拉力分别为F甲、F乙，机械效率分别为η甲、η乙，忽略两机械的一切摩擦阻力和绳重，两机械的动滑轮重力未知。下列说法正确的是（　　）
A．若h甲＝h乙、GM＝GN，则F甲＝F乙
B．若GM＝GN、F甲＞F乙，则η甲＞η乙
C．若GM＜GN、F甲＝F乙，则η甲＞η乙
D．若GM＞GN、F甲＜F乙，则η甲＞η乙
【分析】由图知甲、乙两机械中动滑轮上的绳子段数。
（1）若h1＝h2、GM＝GN，根据F（G+G动）判断拉力的大小关系；
（2）若GM＞GN，F甲＝F乙，或GM＜GN，F甲＜F乙，或GM＜GN，F甲＞F乙，根据η判断η甲与η乙的大小关系。
【解答】解：由图可知：甲滑轮绳子承重股数为n甲＝2，乙滑轮组绳子承重股数为n乙＝2；
A．若h甲＝h乙、GM＝GN，则图甲中绳子自由端的拉力为：
，
乙中绳子自由端的拉力为：
，
由于不知道动滑轮重力的大小关系，所以无法比较F甲和F乙的大小，故A错误；
B．若GM＝GN、F甲＞F乙，甲中绳子自由端的拉力为：
，
乙中绳子自由端的拉力为：
，
可知，G甲动＞G乙动，根据
，
则η甲，
η乙，
可知，物重相等时，动滑轮重力越大，机械效率越低，即η甲＜η乙，故B错误；
C．若GM＜GN、F甲＝F乙，图甲中绳子自由端的拉力为
，
乙中绳子自由端的拉力为：
，
可知G甲动＞G乙动，根据
，
由题意可知：
，
可知，η甲＜η乙，故C错误；
D．若GM＞GN、F甲＜F乙，图甲中绳子自由端的拉力为
，
乙中绳子自由端的拉力为：
，
可知G甲动＜G乙动，根据
由题意可知：
，
可知，η甲＞η乙，故D正确。
故选：D。
17．如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（　　）
A．F1＞F2P1＝P2η1＝η2 B．F1＞F2P1＜P2η1＝η2
C．F1＞F2P1＜P2η1＜η2 D．F1＜F2P1＞P2η1＞η2
【分析】（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，由FG比较F1、F2的大小；
（2）把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据η和功率计算公式可比较机械效率和拉力做功的功率大小。
【解答】解：不计绳重及摩擦，乙图可知，n1＝2，n2＝3，甲图中拉力，
乙图中拉力，
由于动滑轮质量相等，动滑轮重力相等，已知G1＝G2，所以F1＞F2，把重力相同的物体提升相同的高度，由W有用＝Gh可知，做的有用功相等，相同的动滑轮升高相同高度，做的额外功相等，由W总＝W有用+W额可知，用甲、乙两个滑轮组提升物体做的总功相等，还是在相等时间内，根据可得，两装置做功的功率相等，P1＝P2，用这两个装置做的有用功相等，总功也相等，根据机械效率公式，两装置的机械效率相等，即η1＝η2，故A正确，BCD错误。
故选：A。
18．下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　）
A．机械做功的功率越大，做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率一定越高
C．功率越大的机械做功一定越多
D．站在匀速上升电梯中的人没有力对其做功
【分析】功率是单位时间内做的功的多少；
机械效率是有用功与总功的比值；
做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离，二者缺一不可。
【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，功率大说明做功快，故A正确；
B、由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大，故B错误；
C、功率是表示做功快慢的物理量，功率大说明做功快，如果做功时间少，则做功不一定多，故C错误；
D、匀速上升的电梯中的人，受到电梯支持力，并在支持力的方向上移动了距离，支持力对人做功，故D错误。
故选：A。
19．工人用如图甲所示的滑轮组将重为700N的物体匀速竖直提升2m，不计绳重和各种摩擦，滑轮组的部分数据如图乙所示，以下说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为6m
B．动滑轮重150N
C．工人对绳子自由端的拉力为500N
D．只增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率将小于70%
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用s＝nh求出绳子自由端移动的距离；
（2）根据求出动滑轮重；
（3）利用W有用＝Gh求得有用功，结合机械效率求得总功，根据W总＝Fs可得工人对绳子自由端的拉力。
【解答】解：A．由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为s＝nh＝2×2m＝4m，故A错误；
B．由
可得，故B错误；
C．有用功为W有用＝Gh＝700N×2m＝1400J
拉力F做的功为
根据W总＝Fs，可得工人对绳子自由端的拉力为，故C正确；
D．结合可知，只增大物体的重力，可增大机械效率，机械效率将大于目前的效率70%，故D错误。
故选：C。
20．小理学习完机械效率之后有了一定的认识，其中有关滑轮组机械效率的说法正确的是（　　）
A．增加提升重物的高度可以提高滑轮组的机械效率
B．增加提升重物的速度可以提高滑轮组的机械效率
C．增加提升重物的重量可以提高滑轮组的机械效率
D．增加所用动滑轮的重量可以提高滑轮组的机械效率
【分析】对于改变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。据此分析。
【解答】解：AB．根据可知，增加提升重物的高度和增加提升重物的速度，并不影响滑轮组的机械效率，故AB错误；
C．额外功不变，增加提升重物的重量可以增加有用功，所以可以提高滑轮组的机械效率，故C正确；
D．有用功不变，增加所用动滑轮的重量会增大额外功，滑轮组的机械效率会减小，故D错误。
故选：C。
21．某同学在学习滑轮的使用时，如图所示，他用三个质量相同的轻质滑轮分别把同一物体匀速提升30cm的高度，所用时间均为3s，下列分析正确的是（　　）
A．三次所用拉力的大小关系为：F1＝F3＜F2
B．仅增加提升高度，滑轮机械效率增大
C．乙图中绳子自由端的移动速度为0.1m/s
D．测得乙图中F2＝1.2N，则拉力F2的功率为0.24W
【分析】轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向。
轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，使用动滑轮能省一半力，但费距离，绳自由端移动的距离s＝2h；绳子自由端移动的速度v拉与物体移动的速度v物的关系是v拉＝nv物。
提升滑轮组机械效率的方法：①增加物重；②减少动滑轮的自重；③减小摩擦。
计算功率的另一个公式：P＝Fv，即物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力F所做功的功率可表示为Fv．（其中F表示物体所受的拉力，v表示物体运动的速度）。
【解答】解：A、甲图是定滑轮，定滑轮不省力，乙图是动滑轮，不计动滑轮重，动滑轮省一半力，丙图是定滑轮，定滑轮不省力。所F1＝F3＞F2，故A错误。
B、滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关，仅增加提升高度，滑轮机械效率不变，故B错误。
C、乙图是动滑轮，物体上升速v物0.1m/s，动滑轮绳子自由端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s ＝ 0.2m/s，故C错误。
D、乙图中F2＝1.2N，绳子自由端移动速度v＝0.2m/s，根据P＝Fv，可得拉力的功率P＝F2v 1.2N×0.2m/s＝0.24W，故D正确。
故选：D。
22．如图甲，用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（　　）
A．改为乙图绕线方式 B．减小定滑轮的重力
C．增大重物上升的高度 D．减小动滑轮的重力
【分析】影响滑轮组的机械效率的因素为：绳子重力以及摩擦、动滑轮的重力以及提升物体的重力等
【解答】解：A.滑轮组的机械效率和绕线方式没有关系，A错误；
B.减小定滑轮的重力不会影响滑轮组的机械效率，B错误；
C.增大重物上升的高度也不会改变滑轮组的机械效率，C错误；
D.减小动滑轮的重力可以减少额外功，从而增大机械效率，D正确；
故选：D。
二．填空题（共10小题）
23．如图所示，用甲、乙两个相同的滑轮将重力都为G的重物，在相同时间内，缓慢提升相同的高度，不计绳重和摩擦。则F1、F2所做的功W1和W2的大小关系为W1　＜　 W2，两滑轮的机械效率η甲　＞　 η乙；若乙的机械效率为60%，要使此滑轮的机械效率增大，则需要　增加被提升物重　 。（不计绳重和摩擦）
【分析】不计绳重和摩擦，甲是定滑轮，乙是动滑轮，机械效率与物重和动滑轮的重量有关；在物重相同时，不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，F＝G，W＝Gh；使用动滑轮时，W总＞W有＝Gh。
【解答】解：甲是定滑轮，乙是动滑轮，不计绳重和摩擦，甲的拉力等于物体的重力，而乙的拉力等于物体和滑轮总重的一半，
因为物重相同，提升的高度相同，甲做的有用功等于乙做的有用功，
因为甲用定滑轮提升，乙用动滑轮提升，所以甲做的额外功为零，甲的额外功是克服动滑轮重力做的功，所以甲做的总功小于乙做的总功，W1＜W2；
由于甲做的总功小于乙做的总功，因为机械效率是有用功与总功的比值，所以甲的机械效率大于乙的机械效率，即η甲＞η乙。
若乙的机械效率为60%，要使此滑轮的机械效率增大，则需要增大有用功，故增加被提升物重。
故答案为：＜；＞；增加被提升物重。
24．花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，便可以轻松地剪断树枝，这时修枝剪刀属于 　省力　 杠杆，它的支点在 　B　 点。使用时，若在轴上加润滑油，则杠杆的机械效率将 　增大　 （变大/变小/不变）。
【分析】（1）剪刀的本质是杠杆，“把长刃短”的剪刀是省力杠杆的结构，利用省力杠杆节省力的特点来产生较大的力；
（2）影响剪刀机械效率的因素在于刀片与轴之间的摩擦，加润滑油可以减小摩擦。
【解答】解：剪刀属于杠杆，支点是B点，动力作用在A点，阻力作用在C点，使用时动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆；
使用时，若在轴上加润滑油，可以减小轴的摩擦，从而减小额外功，可以增大杠杆的机械效率。
故答案为：省力；B；增大。
25．如图所示，是某工地简易货梯的工作原理图，其中滑轮　A　 （“A”或“B”）能省力；若增大货箱内货物的质量，则该货梯的机械效率将　变大　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【分析】定滑轮不省力，动滑轮，能省力。不计绳重和摩擦，根据F＝得出工人师傅所用拉力；
根据滑轮组的机械效率公式
分析该装置的机械效率的变化。
【解答】解：定滑轮B能改变力的方向，不能省力；动滑轮A不能改变力的方向，但能省力，省力费距离。
滑轮组的机械效率
由上式可知，若增大货箱内货物的质量，货物的重力G增大，则该货梯的机械效率变大。
故答案为：A；变大。
26．图甲是小明提升重物的装置图，图乙是提升过程中功和物重的关系图，在提升100N的重物时所做的额外功是 　100　 J，提升150N的重物时的机械效率更 　高　 （选填“高”或“低”）。
【分析】根据图乙结合W总＝W有+W额求出小明在提升100N、150N的重物时所做的额外功；
根据η判断机械效率的变化。
【解答】解：由图乙可知，提升100N的重物时，做的有用功为100J，总功为200J，根据W总＝W有+W额可知，小明在提升100N的重物时所做的额外功为：
W额＝W总 W有＝200J 100J＝100J；
小明在提升150N的重物时所做的额外功为：
W额′＝W总′﹣W有′＝250J 150J＝100J；
结合图乙，根据η知，当重物的重力增加，额外功不变，机械效率增加，故提升150N的重物时的机械效率更高。
故答案为：100；高。
27．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 　2.5　 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 　90　 %，使用该杠杆做额外功的一个原因是 　使用杠杆时需要克服杠杆自重或克服摩擦力等做功　 。
【分析】根据测力计的分度值读数；根据η100%100%计算杠杆的机械效率；
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功。
【解答】解：测力计的分度值为0.2N，示数F为2.5N；
则杠杆的机械效率为η90%，
使用该杠杆做额外功的一个原因是使用杠杆时需要克服杠杆自重或克服摩擦力等做功。
故答案为：2.5；90；使用杠杆时需要克服杠杆自重或克服摩擦力等做功。
28．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率；实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升，（支点和杠杆的摩擦不计）问：
（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为 　75%　 。
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：杠杆的机械效率η与第一次相比 　变小　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【分析】（1）根据W＝Gh求出有用功；根据W＝Fs求出总功，根据η求出机械效率；
（2）将钩码的悬挂点从A点移至B点，改变了钩码重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析人的拉力的变化情况；
将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码提升的高度变小，根据W有用＝Gh可知，有用功减小；而额外功不变，有用功和总功的比值变小、机械效率变小。
【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh＝5N×0.3m＝1.5J；
总功：W总＝Fs＝4N×0.5m＝2J，
此时杠杆的机械效率：η1100%＝75%；
（2）钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，
由杠杆的平衡条件得：G×OA+G杠杆OC＝F×OC；
悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G×OB+G杠杆OC＝F′×OC，
观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB＜OA，即钩码重力的力臂变小，所以拉力F也变小；
杠杆的机械效率：η；
因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变（即W额＝G杠杆 h杠杆不变）；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用＝Gh可知，有用功减小；
从上面η的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以变大，分母变大，η就减小；即η2＜η1。
答：（1）75%；（2）变小。
29．小明用一个滑轮组拉动一辆空载的小轿车，如图甲所示，使小轿车在10s内水平向右匀速直线运动了0.5m，这个过程中绳子自由端移动了1m，所用拉力F为800N，小轿车受阻力为1000N。由数据推算可知小明选用的滑轮组为　丙　 滑轮组（选填“乙”或“丙”），拉小轿车过程中所做的额外功为　300　 J。
【分析】（1）使用滑轮组时，拉力端移动的距离s＝ns车，据此确定n的大小，据此选择合适的滑轮组；
（2）利用W＝fs车求滑轮组对小轿车做的有用功，利用W＝Fs求拉力做的总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：如图甲所示，使小轿车在10s内水平向右匀速直线运动了0.5m，这个过程中绳子自由端移动了1m，拉力端移动的距离s＝ns车，则n＝2，可知小明选用的滑轮组为丙滑轮组；
滑轮组对小轿车做的有用功为W有＝fs车＝1000N×0.5m＝500J，
拉力做的总功为W总＝Fs＝800N×1m＝800J，
拉小轿车过程中所做的额外功W额＝W总﹣W有＝800J﹣500J＝300J。
故答案为：丙；300。
30．某同学在做测量机械效率的实验时，分别用甲、乙两种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，记录它们所做的总功如图所示，则甲机械做的有用功为 　1.2　 J，乙机械的额外功为 　1.8　 J。
【分析】分别用甲、乙两种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，根据W有＝Gh得出所做的有用功；从图中可知乙机械的总功，根据W额＝W乙﹣W有得出额外功。
【解答】解：分别用甲、乙、丙三种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，所做的有用功W有＝Gh＝2N×0.6m＝1.2J；
从图中可知，乙机械的总功W乙＝3J，额外功为W额＝W乙﹣W有＝3J﹣1.2J＝1.8J。
故答案为：1.2；1.8。
31．如图甲，分别将两个相同的物体A、B匀速拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，其中斜面MN长0.5m，则对物体A做的有用功是 　2　 J，对物体B做的额外功是 　0.5　 J，物体A运动过程中受到的摩擦力是 　2　 N。
【分析】有用功与额外功的和叫总功。提升同一物体到相同高度，有用功不变。斜面上的摩擦力等于额外功与斜面长的比值。
【解答】解：由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，
有用功与额外功的和叫总功。故对物体A做的有用功W有＝WA总﹣WA额＝3J﹣1J＝2J；
A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端提升的高度相同，根据W有＝Gh，
故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；
由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功WB额＝WB总﹣W有＝2.5J﹣2J＝0.5J；
物体A运动过程中受到的摩擦力
；
故答案为：2；0.5；2。
32．如图所示，固定的斜面长s＝2m，高h＝0.5m沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中对物体做的有用功是　30　 J，物体受到的摩擦力是　35　 。
【分析】（1）知道物体重力、斜面高，利用W＝Gh计算对物体做的有用功，即克服物体重力做的功；
（2）知道拉力大小、斜面长，利用W＝Fs计算拉力做的总功，克服物体受摩擦力做的额外功W额＝W总﹣W有，再利用W额＝fs计算物体受的摩擦力。
【解答】解：对物体做的有用功，即克服物体重力做的功：W有＝Gh＝60N×0.5m＝30J；
拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×2m＝100J，
克服物体受摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有＝100J﹣30J＝70J，
由W额＝fs可得物体受的摩擦力：
f35N。
故答案为：30；35。
三．实验探究题（共3小题）
33．质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则图乙中F做的功为 　1.6mgh　 焦，两次提升物体的机械效率 　相等　 （填“甲大”、“乙大”、“相等”或“无法确定”）。
【分析】可以利用物体所做的功公式W＝Fs和机械效率的公式η来求解。
【解答】解：两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则图乙中F做的功为W＝Fs＝0.8mg×2h＝1.6mgh；
两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有＝Gh可知，有用功相同；由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s＝2h；物体在斜面通过的距离为AB＝2h，根据W总＝Fs可知，拉力做的总功相同；
由η可知，两次提升物体的机械效率相等。
故答案为：1.6mgh；相等。
34．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。
次数 钩码 重G/N 钩码上升距离h/cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计上升距离s/cm 机械效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 88.9%
3 6 10 30
（1）实验时，要竖直向上　匀速　 拉动弹簧测力计；
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数如图，为　2.2　 N；机械效率为　90.9%　 （结果保留一位小数）；
（3）分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越　高　 ；
（4）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功　增大　 ，滑轮组的机械效率　不变　 ；（均选填“增大”、“减小”或“不变”）
（5）小明发现边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率　升高　 （选填“升高”、“不变”或“降低”）。
【分析】（1）在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；
（2）由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置读数
根据机械效率公式可求第3次实验中滑轮组的机械效率；
（3）用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
（4）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，根据W额＝G动h知额外功增大，根据机械效率公式知滑轮组的机械效率不变；
（5）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组的与绳子之间没有滑动摩擦力，拉力变小，滑轮组的总功比实际总功偏小，造成机械效率变大。
【解答】解：（1）在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；
（2）由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N。
第3次实验中拉力的总功为，
第3次实验中有用功为，
滑轮组的机械效率为；
（3）由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
（4）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，根据W额＝G动h知额外功增大，拉力和物体的重力大小不变，拉力移动距离仍是物体移动距离的3倍，根据机械效率公式知滑轮组的机械效率不变。
（5）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组的与绳子之间没有滑动摩擦力，造成拉力变小，滑轮组的总功比实际总功偏小，造成机械效率变大。
故答案为：（1）匀速；（2）2.2；90.9%；（3）高；（4）增大；不变；（5）升高。
35．小华用如图所示的装置探究滑轮组的机械效率，每个钩码重2N，实验数据记录如下表。
实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动的距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3
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）实验时应沿竖直方向　匀速　 拉动弹簧测力计，不能停下来读数，是因　滑轮组的摩擦力　 对实验的影响不同；
（2）第1次实验测得的机械效率为　74%　 ；
（3）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，　增加物重　 可以提高滑轮组的机械效率；
（4）通过比较第1、3次实验数据可知：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　小　 ；
（5）分析第3、4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　 （选填“有关”或“无关”）。
【分析】（1）测绳端拉力F时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；
当测力计停止运动时，滑轮组也会停止工作，此时滑轮组内部的摩擦力和其他阻力会发生变化，而这些变化会直接影响到滑轮组的机械效率；
（2）根据机械效率公式可求第1次实验的机械效率；
（3）使用同一滑轮组增加物重可以提高滑轮组的机械效率；
（4）使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越小；
（5）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
【解答】解：（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；
当测力计停止运动时，滑轮组也会停止工作，此时滑轮组内部的摩擦力会发生变化，而这些变化会直接影响到滑轮组的机械效率。因此，为了得到准确的机械效率值，我们必须在测力计运动的过程中进行读数，以确保所有参数都处于稳定状态；
（2）第1次实验的机械效率为：
；
（3）第1、2次实验数据，使用同一滑轮组，被提升的物重越大，机械效率越高，可知：使用同一滑轮组增加物重可以提高滑轮组的机械效率；
（4）第1、3次实验数据，使用不同的滑轮组，C图中动滑轮个数多，滑轮组的机械效率低，可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越小。
（5）第3、4次实验数据，使用同一滑轮组提升相同的物重，物体被提升的高度不同，但机械效率相同，可知：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
故答案为：（1）匀速；滑轮组的摩擦力；（2）74%；（3）增加物重；（4）小；（5）无关。
四．计算题（共7小题）
36．如图所示，某学生研究小组正在进行“使用书包和滑轮组来提升人”的实验。书包在5s内沿直线匀速下降8m，使人匀速升高0.4m，书包对绳a的拉力F1＝50N，绳b对人的拉力F2＝600N。请通过计算求：
（1）此过程中滑轮组所做的有用功；
（2）此过程中书包对绳a做功的功率；
（3）此过程中滑轮组的机械效率。
【分析】（1）根据W有＝Gh求出此过程中滑轮组的有用功；
（2）根据W总＝F1s求出此过程中书包对绳a做的总功，利用P求出此过程中书包对绳a做功的功率；
（3）根据η求出此过程中滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）克服人的重力做的功为有用功，则此过程中滑轮组的有用功为：
W有＝Gh＝F2h＝600N×0.4m＝240J；
（2）书包拉力做的功为：
W总＝F1s＝50N×8m＝400J，
此过程中书包对绳a做功的功率为：
P80W；
（3）此过程中滑轮组的机械效率为：
。
答：（1）此过程中滑轮组的有用功为240J；
（2）此过程中滑轮组的总功为400J；
（3）此过程中滑轮组的机械效率为60%。
37．如图所示，工人在往车上搬运货物时，用长木板搭了一个3m长的斜面，在10s内用500N的推力把120kg的货物沿斜面匀速推到1m高的车厢里，g取10N/kg，求：
（1）工人对货物做的有用功；
（2）推力的功率；
（3）斜面的机械效率。
【分析】（1）根据W有＝Gh＝mgh求出工人对货物做的有用功；
（2）根据W总＝Fs求出推力做的总功，利用P求出推力的功率；
（3）根据η求出斜面的机械效率。
【解答】解：（1）工人对货物做的有用功为：
W有＝Gh＝mgh＝120kg×10N/kg×1m＝1200J；
（2）推力做的总功为：
W总＝Fs＝500N×3m＝1500J，
推力的功率为：
P150W；
（3）斜面的机械效率为：
η100%＝80%。
答：（1）工人对货物做的有用功为1200J；
（2）推力的功率为150W；
（3）斜面的机械效率为80%。
38．某公司在工艺品市场购买了一件大型工艺花瓶，花瓶质量约为250kg。为了便于搬运，工作人员先用质量约为50kg的包装箱对花瓶进行包装；然后用两根粗钢管在高1.2m的车厢与地面之间搭成一个长度约为4.8m的简易斜面，如图所示。装车时，工作人员用平行于钢管方向1000N的推力把包装好的花瓶匀速推上车，求：
（1）花瓶的重力；
（2）搬运花瓶的推力做的功；
（3）搬运花瓶的机械效率。
【分析】（1）根据G＝mg求出花瓶的重力；
（2）根据W总＝Fs求出搬运花瓶的推力做的功；
（3）根据W有＝Gh求出克服花瓶重力做的有用功，利用η求出搬运花瓶的机械效率。
【解答】解：（1）花瓶的重力为：
G＝mg＝250kg×10N/kg＝2500N；
（2）搬运花瓶的推力做的功为：
W总＝Fs＝1000N×4.8m＝4800J；
（3）克服花瓶重力做的有用功为：
W有＝Gh＝2500N×1.2m＝3000J，
搬运花瓶的机械效率为：
η100%＝62.5%。
答：（1）花瓶的重力为2500N；
（2）搬运花瓶的推力做的功为4800J；
（3）搬运花瓶的机械效率为62.5%。
39．工人用斜面把重物搬运到汽车上，车厢底板高度为1.5m，斜面长度为3m，现用力F沿着斜面把G＝1800N的物体匀速拉到车上。若实际拉力为F＝1200N，求：
（1）工人师傅做的有用功；
（2）此斜面的机械效率；
（3）重物在斜面上受到摩擦力。
【分析】（1）利用W有＝Gh求出有用功；
（2）知道拉力大小，根据W总＝Fs求出总功；利用效率公式求出斜面的机械效率；
（3）克服摩擦力做的功即为额外功，根据W＝fs求出摩擦力的大小。
【解答】解：（1）工人师傅做的有用功：
W有＝Gh＝1800N×1.5m＝2700J；
（2）工人师傅做的总功：
W总＝Fs＝1200N×3m＝3600J；
斜面的机械效率：
η100%＝75%；
（3）额外功：
W额＝W总﹣W有＝3600J﹣2700J＝900J，
由W额＝fs可得，物体所受的摩擦力：
f300N。
答：（1）工人师傅做的有用功为2700J；
（2）此斜面的机械效率是75%；
（3）重物在斜面上受到摩擦力为300N。
40．装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，工人用500N的拉力，将重800N的货物从斜面底端匀速拉到顶端。顶端到地面的高度为3m。求：
（1）拉力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）斜面对货物的摩擦力。
【分析】（1）利用W＝Gh计算克服货物重力做的功，即拉力做的有用功；
（2）由于斜面倾角为30°，在直角三角形中30°角所对直角边等于斜边的一半，可求斜边长，利用W＝Fs计算拉力所做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功的比值；
（3）克服摩擦力所做的额外功W额＝W总﹣W有用，利用W额＝fs计算斜面对货物的摩擦力。
【解答】解：（1）克服货物重力做的功，即拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝800N×3m＝2400J；
（2）由于斜面倾角为30°，在直角三角形中30°角所对直角边等于斜边的一半，则斜边长s＝2h＝2×3m＝6m，
拉力所做的总功为：
W总＝Fs＝500N×6m＝3000J，
斜面的机械效率为：
η100%＝80%；
（3）根据W总＝W有+W额可得克服摩擦力所做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝3000J﹣2400J＝600J；
由W额＝fs可得斜面对货物的摩擦力：
f100N。
答：（1）拉力做的有用功为2400J；
（2）斜面的机械效率为80%；
（3）斜面对货物的摩擦力为100N。
41．某工人用如图所示的滑轮组将质量为54kg的重物从地面拉到四楼，用时100s，重物上升10m，绳端拉力为200N，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）克服物重所做的有用功；
（2）该工人做功的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
【分析】（1）根据W有＝Gh＝mgh求出克服物重所做的有用功；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用W总＝Fs＝Fnh求出拉力做的总功，根据P求出该工人做功的功率；
（3）根据η求出该滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）克服物重所做的有用功为W有＝Gh＝mgh＝54kg×10N/kg×10m＝5400J；
（2）由图可知，n＝3，拉力做的总功为W总＝Fs＝Fnh＝200N×3×10m＝6000J，
工人做功的功率为P60W；
（3）该滑轮组的机械效率为η100% ＝90%。
答：（1）克服物重所做的有用功为5400J；
（2）该工人做功的功率为60W；
（3）该滑轮组的机械效率为90%。
42．某同学用如图所示的滑轮组提升2000N的重物，已知拉力是1200N，绳子自由端被拉下4米。求：
（1）某同学做的总功；
（2）该同学做的有用功；
（3）如果额外功中有200J是用来克服绳重和绳与滑轮的摩擦，求动滑轮重。
【分析】由图可知，承担物重的绳子股数n＝2，重物被提升h，则拉力端移动的距离s＝2h，
（1）已知绳子自由端移动的距离和拉力的大小，根据公式W＝FS求工人所做的总功；
（2）利用s＝2h求重物上升的高度，还知道物体的重力，根据公式W＝Gh可求工人所做的有用功；
（3）根据W总﹣W有用﹣W摩擦＝W动＝G动h，据此可求动滑轮重。
【解答】解：（1）同学所做的总功：
W总＝Fs＝1200N×4m＝4800J；
（2）重物上升的高度：h2m，
同学所做的有用功：W有＝Gh＝2000N×2m＝4000J；
（3）W总﹣W有用﹣W摩擦＝W动＝G动h，4800J﹣4000J﹣200J＝G动×2m，
解得，G动＝300N。
答：（1）某同学做的总功是4800J；
（2）该同学做的有用功是4000J；
（3）动滑轮重是300N。/ 让教学更有效 精品试卷 | 二轮专题复习
专题14机械效率
一、核心基础概念
1. 有用功（）
对我们有用、必须做的功，目的功
- 提升物体：（G物体重力，h上升高度）
- 水平拉物体：（f摩擦力）
2. 额外功（W额）
没用但不得不做的功，克服机械自重、摩擦做功
滑轮组主要额外功：动滑轮重力做功
3. 总功（W总）
拉力一共做的功：（F拉力，s绳子移动距离）
关系：
4. 机械效率\boldsymbol{\eta}
有用功占总功的比值，永远小于1，无单位，用百分数
公式：
二、滑轮组必考公式（中考高频）
绳子段数：（动滑轮上绳子根数）
距离关系：
速度关系：
1.竖直提升重物:
不计绳重、摩擦：
此时机械效率：
结论：
- 物重G越大，机械效率越高
- 动滑轮越轻，越高
- 摩擦越小，越高
2.水平滑轮组（拉物体水平移动）
有用功：克服摩擦力
总功：
三、斜面机械效率
斜面省力、费距离
斜面越陡，机械效率越高；粗糙程度越大，越低
四、杠杆机械效率:
五、功率与机械效率区分（极易坑）
- 功率P：做功快慢，
- 机械效率：做功有用程度
二者没有任何关系，功率大≠效率高
六、中考必背易错点
1. 机械效率一定＜100%，不可能等于1
2. 同一滑轮组：提升物体越重，机械效率越大
3. 绳子绕法改变变，但物重不变、动滑轮不变→机械效率不变
4. 提升高度h、绳子长度s变化，机械效率不变
5. 拉力变大、速度变快，效率都不变
6. 额外功来源：滑轮重、绳重、摩擦
七、万能解题步骤
1.找n（动滑轮绳子段数）
2.写
3.套
4.不计摩擦求动滑轮：
习题巩固
一．选择题（共22小题）
1．《范蠡兵法》记载着一种攻守兼备的战具——藉车，也叫抛石机，如图所示是它的简单结构示意图，长杆AB可绕O点转动，在B处放重石，人拉A处的绳子将重石抛出。抛石机在使用过程中（　　）
A．可以省力又可以省功 B．可以省距离但不可以省功
C．既省力又省距离 D．既不省力又不省距离
2．某同学在家利用一模一样的两个衣架组装成简易滑轮组。如图所示，他将重为3N的矿泉水瓶匀速提升0.5m，绳端拉力大小只有0.8N（不考虑绳子的自重和摩擦，g取10N/kg），下列说法正确的是（　　）
A．甲衣架与天花板之间那段绳子的拉力为4.8N
B．乙衣架的质量为1N
C．自由端绳子通过的距离为3m
D．拉力F所做的有用功为1.5J
3．如图所示，快递小哥在将货物装入运输车时，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，下列分析不正确的是（　　）
A．甲方式不可以省力
B．乙方式能改变力的方向
C．两种方式中快递小哥用的拉力相等
D．两种方式做的有用功相同
4．分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度，做的有用功（　　）
A．杠杆最多 B．斜面最多
C．滑轮组最多 D．一样多
5．在劳动实践活动中，小明在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的250N推力，将重为600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L为6m，斜面高h为1.5m。不计空气阻力，这一过程中（　　）
A．货物受到木板的摩擦力沿斜面向上
B．货物受到的摩擦力大小为100N
C．斜面可以省力也可以省功
D．小明所做的有用功为3600J
6．下列说法中正确的是（　　）
A．省距离的机械可以省功，但一定费力 B．省力的机械可以省功，但一定费距离
C．省距离的机械可以省力，但不能省功 D．省力的机械一定费距离，但不省功
7．相同质量的甲、乙两人，用不同的装置（如图），在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．甲做的有用功比乙多
B．乙做的总功比甲多
C．两图中物体上升速度不同
D．甲对平台的压力比乙大
8．小明使用滑轮组匀速向上提升重力为20N的物体M，分别采用图甲、乙两种绕线方式，图甲中绳子自由端的拉力F1＝15N，图乙中绳子自由端的拉力F2＝25N。则下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两图中上端的滑轮均为动滑轮，下端的滑轮均为定滑轮
B．采用图甲和图乙两种绕线方式均可以省力
C．M每上升1m，图甲中绳子自由端会移动2m，图乙中绳子自由端会移动3m
D．M每上升1m，图甲中滑轮组所做的有用功为20J，图乙中滑轮组所做的额外功为30J
9．用动滑轮沿竖直方向匀速提升重为G的物体。已知拉力为F，绳子自由端移动的距离为s，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用此滑轮可以省功 B．使用此滑轮可以省距离
C．动滑轮重2F﹣G D．所做有用功为Gs
10．如图所示，工人师傅用轻绳将重1000N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，用时6s，拉力F为300N，已知斜面长6m，高1.2m，则下列说法正确的是（　　）
A．拉力做的额外功是300J
B．斜面上的摩擦力是50N
C．物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对相互作用力
D．物体对斜面的压力和物体受到地球的引力是一对平衡力
11．如图所示，用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，已知水平拉力为F，物体受到地面对它的摩擦力为f，物体移动的距离为s，忽略绳重、动滑轮重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．拉力
B．拉力
C．克服重力做的功Gs为有用功
D．克服摩擦力做的功fs为额外功
12．如图所示，利用滑轮将一桶水在10s内匀速竖直提高2m。已知桶重5N，水重25N，绳端拉力为20N，不计绳重及摩擦，则（　　）
A．该滑轮为定滑轮，使用时不省力
B．该滑轮的质量为10kg
C．绳端拉力的功率为5W
D．该过程中，提升水所做的有用功为50J
13．小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，克服水的重力所做的功和克服桶的重力所做的功分别是（　　）
A．总功和有用功 B．总功和额外功
C．有用功和额外功 D．均是有用功
14．分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，做的有用功是（　　）
A．一样多 B．斜面的多
C．滑轮组的多 D．杠杆的多
15．小明要将两箱书匀速搬上楼，有如图所示的两种方法：
一是把两箱书一起搬上楼，整个过程搬书的功率为P1，机械效率为η1；
二是先搬一箱书上楼，再搬剩下的一箱，整个过程搬书的功率为P2，机械效率为η2。
假设他上楼的速度相同，则下列判断正确的是（　　）
A．P1＞P2，η1＞η2 B．P1＜P2，η1＜η2
C．P1＞P2，η1＜η2 D．P1＜P2，η1＞η2
16．如图，用甲、乙两机械分别将重为GM、GN的两物体M、N匀速提升，物体上升高度分别为h甲、h乙。对绳子的拉力分别为F甲、F乙，机械效率分别为η甲、η乙，忽略两机械的一切摩擦阻力和绳重，两机械的动滑轮重力未知。下列说法正确的是（　　）
A．若h甲＝h乙、GM＝GN，则F甲＝F乙
B．若GM＝GN、F甲＞F乙，则η甲＞η乙
C．若GM＜GN、F甲＝F乙，则η甲＞η乙
D．若GM＞GN、F甲＜F乙，则η甲＞η乙
17．如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（　　）
A．F1＞F2P1＝P2η1＝η2 B．F1＞F2P1＜P2η1＝η2
C．F1＞F2P1＜P2η1＜η2 D．F1＜F2P1＞P2η1＞η2
18．下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　）
A．机械做功的功率越大，做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率一定越高
C．功率越大的机械做功一定越多
D．站在匀速上升电梯中的人没有力对其做功
19．工人用如图甲所示的滑轮组将重为700N的物体匀速竖直提升2m，不计绳重和各种摩擦，滑轮组的部分数据如图乙所示，以下说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为6m
B．动滑轮重150N
C．工人对绳子自由端的拉力为500N
D．只增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率将小于70%
20．小理学习完机械效率之后有了一定的认识，其中有关滑轮组机械效率的说法正确的是（　　）
A．增加提升重物的高度可以提高滑轮组的机械效率
B．增加提升重物的速度可以提高滑轮组的机械效率
C．增加提升重物的重量可以提高滑轮组的机械效率
D．增加所用动滑轮的重量可以提高滑轮组的机械效率
21．某同学在学习滑轮的使用时，如图所示，他用三个质量相同的轻质滑轮分别把同一物体匀速提升30cm的高度，所用时间均为3s，下列分析正确的是（　　）
A．三次所用拉力的大小关系为：F1＝F3＜F2
B．仅增加提升高度，滑轮机械效率增大
C．乙图中绳子自由端的移动速度为0.1m/s
D．测得乙图中F2＝1.2N，则拉力F2的功率为0.24W
22．如图甲，用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（　　）
A．改为乙图绕线方式 B．减小定滑轮的重力
C．增大重物上升的高度 D．减小动滑轮的重力
二．填空题（共10小题）
23．如图所示，用甲、乙两个相同的滑轮将重力都为G的重物，在相同时间内，缓慢提升相同的高度，不计绳重和摩擦。则F1、F2所做的功W1和W2的大小关系为W1　 　 W2，两滑轮的机械效率η甲　 　 η乙；若乙的机械效率为60%，要使此滑轮的机械效率增大，则需要　 　 。（不计绳重和摩擦）
24．花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，便可以轻松地剪断树枝，这时修枝剪刀属于 　 　 杠杆，它的支点在 　 　 点。使用时，若在轴上加润滑油，则杠杆的机械效率将 　 　 （变大/变小/不变）。
25．如图所示，是某工地简易货梯的工作原理图，其中滑轮　 　 （“A”或“B”）能省力；若增大货箱内货物的质量，则该货梯的机械效率将　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
26．图甲是小明提升重物的装置图，图乙是提升过程中功和物重的关系图，在提升100N的重物时所做的额外功是 　 　 J，提升150N的重物时的机械效率更 　 　 （选填“高”或“低”）。
27．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 　 　 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 　 　 %，使用该杠杆做额外功的一个原因是 　 　 。
28．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率；实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升，（支点和杠杆的摩擦不计）问：
（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为 　 　 。
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：杠杆的机械效率η与第一次相比 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
29．小明用一个滑轮组拉动一辆空载的小轿车，如图甲所示，使小轿车在10s内水平向右匀速直线运动了0.5m，这个过程中绳子自由端移动了1m，所用拉力F为800N，小轿车受阻力为1000N。由数据推算可知小明选用的滑轮组为　 　 滑轮组（选填“乙”或“丙”），拉小轿车过程中所做的额外功为　 　 J。
30．某同学在做测量机械效率的实验时，分别用甲、乙两种机械将重2N的物体匀速提升0.6m，记录它们所做的总功如图所示，则甲机械做的有用功为 　 　 J，乙机械的额外功为 　 　 J。
31．如图甲，分别将两个相同的物体A、B匀速拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，其中斜面MN长0.5m，则对物体A做的有用功是 　 　 J，对物体B做的额外功是 　 　 J，物体A运动过程中受到的摩擦力是 　 　 N。
32．如图所示，固定的斜面长s＝2m，高h＝0.5m沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中对物体做的有用功是　 　 J，物体受到的摩擦力是　 　 。
三．实验探究题（共3小题）
33．质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则图乙中F做的功为 　 　 焦，两次提升物体的机械效率 　 　 （填“甲大”、“乙大”、“相等”或“无法确定”）。
34．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。
次数 钩码 重G/N 钩码上升距离h/cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计上升距离s/cm 机械效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 88.9%
3 6 10 30
（1）实验时，要竖直向上　 　 拉动弹簧测力计；
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数如图，为　 　 N；机械效率为　 　 （结果保留一位小数）；
（3）分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越　 　 ；
（4）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功　 　 ，滑轮组的机械效率　 　 ；（均选填“增大”、“减小”或“不变”）
（5）小明发现边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率　 　 （选填“升高”、“不变”或“降低”）。
35．小华用如图所示的装置探究滑轮组的机械效率，每个钩码重2N，实验数据记录如下表。
实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动的距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3
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）实验时应沿竖直方向　 　 拉动弹簧测力计，不能停下来读数，是因　 　 对实验的影响不同；
（2）第1次实验测得的机械效率为　 　 ；
（3）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，　 　 可以提高滑轮组的机械效率；
（4）通过比较第1、3次实验数据可知：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　 　 ；
（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　 　 （选填“有关”或“无关”）。
四．计算题（共7小题）
36．如图所示，某学生研究小组正在进行“使用书包和滑轮组来提升人”的实验。书包在5s内沿直线匀速下降8m，使人匀速升高0.4m，书包对绳a的拉力F1＝50N，绳b对人的拉力F2＝600N。请通过计算求：
（1）此过程中滑轮组所做的有用功；
（2）此过程中书包对绳a做功的功率；
（3）此过程中滑轮组的机械效率。
37．如图所示，工人在往车上搬运货物时，用长木板搭了一个3m长的斜面，在10s内用500N的推力把120kg的货物沿斜面匀速推到1m高的车厢里，g取10N/kg，求：
（1）工人对货物做的有用功；
（2）推力的功率；
（3）斜面的机械效率。
38．某公司在工艺品市场购买了一件大型工艺花瓶，花瓶质量约为250kg。为了便于搬运，工作人员先用质量约为50kg的包装箱对花瓶进行包装；然后用两根粗钢管在高1.2m的车厢与地面之间搭成一个长度约为4.8m的简易斜面，如图所示。装车时，工作人员用平行于钢管方向1000N的推力把包装好的花瓶匀速推上车，求：
（1）花瓶的重力；
（2）搬运花瓶的推力做的功；
（3）搬运花瓶的机械效率。
39．工人用斜面把重物搬运到汽车上，车厢底板高度为1.5m，斜面长度为3m，现用力F沿着斜面把G＝1800N的物体匀速拉到车上。若实际拉力为F＝1200N，求：
（1）工人师傅做的有用功；
（2）此斜面的机械效率；
（3）重物在斜面上受到摩擦力。
40．装载货物时，经常通过斜面将货物拉到甲板上。如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，工人用500N的拉力，将重800N的货物从斜面底端匀速拉到顶端。顶端到地面的高度为3m。求：
（1）拉力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）斜面对货物的摩擦力。
41．某工人用如图所示的滑轮组将质量为54kg的重物从地面拉到四楼，用时100s，重物上升10m，绳端拉力为200N，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）克服物重所做的有用功；
（2）该工人做功的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
42．某同学用如图所示的滑轮组提升2000N的重物，已知拉力是1200N，绳子自由端被拉下4米。求：
（1）某同学做的总功；
（2）该同学做的有用功；
（3）如果额外功中有200J是用来克服绳重和绳与滑轮的摩擦，求动滑轮重。

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