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专题11 杠杆、滑轮、斜面的机械效率
简单机械包括杠杆、滑轮、斜面，这些经典简单机械是中考物理的重要考点。对于机械效率，会分析一次做功中，哪些是有用功，哪些是额外功，哪些是总功显得尤为重要，也只要分清楚这些知识点，在答题时才从容。中考中关于机械效率的考察要更加注重生活中的现象，多思考生活常见装置。
2024年、2025年中考中并为考察，需要注意。
★重难点01： 机械效率计算
一、机械效率
1、有用功、额外功、总功的定义
（1）有用功：人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。
（2）额外功：利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。
（3）总功：人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外（总功必定大于有用功）。
（4）有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。
2、机械效率
定 义 公 式
有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有
额外功 利用机械时，人们不得不额外做的功 W额
总 功 有用功和额外功之和 W总＝W有＋W额
机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η＝×100%
3、常见机械效率的计算分析
（1）滑轮组
①若不计绳重和摩擦
有用功：W有=Gh， 总功：W总=FS，
机械效率：η=×100%=×100%
②若计绳重和摩擦
有用功W额=G动h， 总功：W总=Gh+G动h，
机械效率：η==
（2）横置滑轮组
有用功：W有=fs， 总功：W总=F·ns， 机械效率：η=×100%=×100%
4、机械效率的影响因素
（1）其他条件相同时，绳重和摩擦越大，机械效率越低。
（2）其他条件相同时，G动越大，机械效率越低；G物越大，机械效率越大。
5、提高机械效率的途径
（1）在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等；
（2）在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物的重力。
6、其他机械效率的测量
（1）测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。
（2）测量杠杆的机械效率：η= =
1．（2026·台州模拟）如图，某同学用大小恒为100牛的推力，10秒内将轮椅沿斜面从地面匀速推到了顶部。已知轮椅和人的总重720牛，斜面高为0.5米，长为6米。下列说法正确的是
A．推力做功50焦 B．克服轮椅重力做功4320焦
C．推力的功率为36瓦 D．此时斜面的机械效率为60%
【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；功率计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】A、推力做的功为总功，用W=Fs进行计算。
B、克服重力做的功为W=Gh。
C、功率指的是单位时间内做的功，等于功与时间的比值。
D、机械效率等于有用功占总功的百分比。
【解答】A、推力做的功，故A错误；
B、克服人和轮椅总重力做的功W=Gh=720N×0.5m=360J，故B错误；
C、推力的功率P=W/t=600J/10s=60W，故C错误；
D、斜面的机械效率，故D正确。
故答案为：D。
2．（2026·临平模拟）为了建设美丽城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB=1：2，每个沙袋质量为300N，每个滑轮重24N(木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计)。
（1）若A 点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋
（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m，用时100秒。求：
①滑轮组的机械效率；
②滑轮组对绳AC的拉力。
【答案】（1）解：根据图片可知，O为杠杆AB的支点，动力臂为OA，阻力臂为OB，
由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得：FA×OA=FB×OB，
1000N×1=FB×2，
解得：FB=500N，
因为B点的压力大小等于沙袋的重力，所以沙袋的总重力：G总=FB=500N，
因此所需沙袋的个数：；
答：若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋。
（2）解：①根据题意可知，此时滑轮组的机械效率：。
②根据图片可知，滑轮组上承担重力的绳子段数n=2，
根据可知，人的拉力：；
滑轮组对A端的拉力FA=3F+G定=3×200N+24N=624N。
答：①滑轮组的机械效率为94%。
② 滑轮组对绳AC的拉力为624N。
【知识点】杠杆的平衡条件；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）首先根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2求出B点所需的压力，而B点受到的压力由沙袋的重力产生，据此求出沙袋的个数；
（2）①利用不计绳重和摩擦时，根据求滑轮组的机械效率。
②首先根据图片确定滑轮组承担重力的绳子段数n，然后根据求绳子自由端的拉力， 滑轮组对绳AC的拉力等于定滑轮的重力加上3股绳子的拉力 。
1．（2026·浙江模拟）如图，甲、乙两人用不同的装置，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．甲做的有用功多 B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率小
【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率的计算
（1题图） （2题图）
2．（2025·浙江模拟）如图所示，小宁用竖直向上的拉力 F 提升物体，使物体在2秒内匀速上升了0.1米。已知物体重为1牛，动滑轮重为0.25牛，不计绳重和摩擦。下列说法中，错误的是(　　)
A．绳子自由端移动速度为0.05米/秒
B．拉力F 的大小为0.625牛
C．拉力F 做功为0.125焦
D．该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【知识点】功的计算公式的应用；动滑轮及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）由图知，n=2，绳子自由端移动距离s=2h，利用速度公式求绳子自由端移动速度；
（2）不计绳重及摩擦，拉力；
（3）（4）利用W=Fs求拉力做的总功，利用W=Gh求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】 A.由图知，承担重力的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=2h=2×0.1m=0.2m，
绳子自由端移动速度，故A错误符合题意；
B.不计绳重及摩擦，拉力，故B正确不合题意；
C.拉力做的功W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正确不合题意；
D.有用功：W有用=Gh=1N×0.1m=0.1J，
滑轮组的机械效率：，故D正确不合题意。
故选A。
3．（2025·浙江模拟）如图为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示 (不计绳重与摩擦)。下列说法错误的是 （　　）
A．弹簧测力计的拉力是2.4N B．物体上升的速度为 0.05m/s
C．滑轮组的机械效率约 83.3% D．弹簧测力计拉力的功率为0.12W
【答案】D
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】动滑轮省力但费距离，定滑轮不影响力的大小和移动距离，但可以改变拉力方向。
【解答】A、弹簧测力计的分度值为0.2N，示数是2.4N ，所以 A 不符合题意；
B 、物体上升速度v===0.05m/s ，所以 B 不符合题意；
C 、由图知n=3 ，拉力端移动距离s=3h=3×0.1m=0.3m ，有用功为W=Gh=6N×0.1m=0.6J ，总功为W=Fs=2.4N×0.3m=0.72J，机械效率η=W有用功/W总功=0.6J/0.72J=83.3%，所以 C 不符合题意；
D 、拉力的功率为P=W/t=0.72J/2s=0.36W，所以 D 符合题意；
故答案选 D 。
4．（2025·黄岩模拟）《天工开物》中记载了一种汲水灌溉装置———筒车(如图1所示)，河道流水驱动轮子转动，边缘的取水桶将水从河里不断输送到上方接水槽中(如图2所示)。假设每次取水量相等，下列说法正确的是（　　）
A．输送过程中水的动能不断增大
B．输送过程中水的重力势能不变
C．取水桶越轻，筒车的机械效率越小
D．取水桶向上运水越快，筒车的功率越大
【答案】D
【知识点】功率计算公式的应用；能量的转化与守恒定律；动能和势能的大小变化；动能和势能的转化与守恒；机械效率
【解析】【分析】机械效率等于有用功除以总功，总功等于有用功加额外功，可知有用功一定时，额外功越小，机械效率越高。
【解答】A、流水驱动轮子转动，水被抬高，这个过程中水的动能转化为水的重力势能、轮子的机械能等，可知水的动能减小，故A错误；
B、水被抬高，质量不变，高度变高，重力势能增大，故B错误；
C、克服取水桶做功属于额外功，额外功越小，筒车的机械效率越高，故C错误；
D、运水速度越快，由可知，功率越大，故D正确。
故答案为：D。
5．（2025·钱塘模拟） 某同学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。下列相关说法正确的是（　　）
A．图中两个滑轮均为动滑轮
B．克服动滑轮重所做的额外功为0.05J
C．弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.3W
D．若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变
【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率
【解析】【分析】（1）换轮组是由动滑轮和定滑轮组成；
（2）利用W动=G动h求出克服动滑轮重做的功；
（3）根据滑轮组装置确定绳子股数，弹簧测力计的示数即为细绳的拉力，利用P=求出簧测力计对细绳拉力的功率；
（4）增大机械效率的方法有二：一是增大有用功，即拉更重的重物；二是减小额外功，如减小摩擦、减轻动滑轮重。
【解答】解：A、由图可知，该装置为滑轮组，一个定滑轮和一个动滑轮，故A错误；
B、克服动滑轮重所做的额外功为W动=G动h=0.25N×0.2m=0.05J，故B正确；
C、弹簧测力计对细绳拉力的功率为P===0.03W，故C错误；
D、若增大提升钩码的质量，即提升重物的重力增加，做的有用功就变大，而额外功几乎不变，因此机械效率变大，故D错误。
故答案为：B。
（5题图） （6题图）
6．（2024·富阳模拟）如图所示，物重G为2000N，小金用800N的拉力花2s的时间把物体沿斜面匀速移动了4m，提升高度为h为2.5m.(不计滑轮、细绳的重.不计细绳与滑轮间的摩擦)。下列说法正确的是( )
A．拉绳子自由端的速度4m/s
B．拉力所做的功大小为5000J
C．整个系统的机械效率为78.125%
D．物体受到斜面对它的摩擦力为1150N
【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】 AB.由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据速度公式求出绳子自由端的速度，根据W=Fs求出拉力所做的功；
CD.根据W=Gh求出有用功，不计滑轮、细绳的重、不计细绳与滑轮间的摩擦时，额外功即为物体克服摩擦力做的功，大小为拉力做的功减去有用功，根据W=Fs求出摩擦力的大小，根据求出整个系统的机械效率。
【解答】 A由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，
则绳端移动的距离：s=nL=3×4m=12m，
绳子自由端的速度：，故A错误；
B.拉力所做的功：W总=Fs=800N×12m=9600J，故B错误；
C.对物体做的有用功：W有=Gh=2000N×2.5m=5000J，
斜面的机械效率：，
故C错误；
D.因不计滑轮、细绳的重、不计细绳与滑轮间的摩擦时，额外功即为物体克服摩擦力做的功，
所以克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=9600J-5000J=4600J，
那么物体受到斜面对它的摩擦力：，
故D正确。
故选D。
7．（2025·拱墅模拟）如图所示为晾衣架，横杆自重10牛，两个动滑轮的自重相同，现横杆上挂有重为64牛的衣物。若小乐用20牛的拉力竖直向下拉绳子使衣物匀速上升1米，共用时5秒(衣物上升过程中，横杆保持水平，不计绳重及摩擦)。则此过程中，绳子拉力做功的功率是　 　瓦；该晾衣架的机械效率为　 　；每个动滑轮自重为　 　牛。
【答案】16；80%；3
【知识点】机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）根据W=Gh求拉力做的有用功；根据求拉力做的总功；根据求拉力的功率；
（2）由图知，n=4，根据W=Fs=Fnh求拉力的大小，不计绳重及摩擦，根据求动滑轮和横杆的重；
【解答】求绳子拉力做功的功率
由图可知，承担物重的绳子段数n=4，物体上升h=1m，则绳子自由端移动的距离s=nh=4×1m=4m。根据W总=Fs，拉力F=20N，s=4m，
可得W总=Fs=20N×4m=80J。
已知时间t=5s，
根据。
W有=Gh=64N×1m=64J
根据
G动=3N
8．（2025·南湖模拟）如图，利用斜面将一个重450牛的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300牛，拉动的距离s=4米，物体提升的高度 米。此过程中拉力做的功是　 　焦，物体受到的摩擦力为　 　牛，机械效率是　 　。
【答案】1200；75；75%
【知识点】功的计算公式的应用；功率；功率计算公式的应用；机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】机械功是物理学中表示力对物体作用的空间的累积的物理量，简称功。机械功是标量，大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，国际单位制单位为焦耳。
【解答】 如图，利用斜面将一个重450牛的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300牛，拉动的距离s=4米，物体提升的高度 米。此过程中拉力做的功=FS=300N×4m=1200焦，W有用=Gh=450N×2m=900J；W摩擦力=1200J-900J=300J；物体受到的摩擦力=300J/4m=75牛，机械效率=W有用/W总=900J/1200J=75%；
故答案为：1200；75；75%
9．（2024·嵊州模拟） 图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，小明进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车(图乙)，弹簧测力计示数为　 　牛。
（2）小车从A 点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为　 　焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及将小车从水平地面提升到B点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重　 　(选填“有关”或“无关”)。
【答案】（1）0.3
（2）0.18
（3）无关
【知识点】力的测量；功的计算公式的应用；机械效率
【解析】【分析】 机械效率是指机械在稳定运转时，机械的输出功（有用功量）与输入功（动力功量）的百分比。
【解答】（1）为使弹簧测力计稳定，便于读数，小车应尽量处于平衡状态，故应沿斜面匀速直线拉动小车，弹簧测力计如图乙所示，分度值为0.02N，读数为0.3N。
（2）克服重力做功为有用功，WG=mgh=2x0.09J=0.18J
（3） 由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率，mg变大，斜面一定，F会相应变大，即mg与F比值一定，h和s保持不变，所以机械效率不变。
10．（2025·奉化模拟）小科与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起，他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%。（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）请根据他们的调查数据求：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）动滑轮重力；
（3）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间。
【答案】（1）解：根据题意可知，石料的边长为0.2m，则石料的体积：V石=（0.2m）3=8×10-3m3，
石料露出水面前，即浸没时，V排=V石=8×10-3m3，
石料露出水面前受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-3m3=80N。
答： 石料露出水面前受到的浮力为80N 。
（2）解：根据题意可知，石料的重力：G石=m石g=ρ石V石g=2.5×103kg/m3×8×10-3m3×10N/kg=200N；
石料露出水面前石料对滑轮组拉力：F拉=G石-F浮=200N-80N=120N，
根据得到：；
解得：G动=30N；
（3）解：石料完全露出水面的过程，由于V排的减小，池中水面会下降，
则水面下降高度：，
石料上升的实际高度：h'=L-Δh=0.2m-0.04m=0.16m，
所以石料被拉出水面的时间：。
【知识点】速度公式及其应用；阿基米德原理；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）先根据V=a3计算出石料的体积，再根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算石料露出水面前受到的浮力；
（2）首先由G=mg计算石料的重力，再根据F拉=G石-F浮计算石料对滑轮组拉，最后根据计算动滑轮重力；
（3）石料从露出水面到完全露出水面的过程，由于V排的减小，池中水面会下降，由ΔV=V石=S池Δh计算水面下降高度，最后根据h'=L-Δh计算石料上升的距离，根据计算石料上升的时间。
11．（2025·温州模拟）下表为某品牌电动自行车的部分技术参数，请回答下列问题：
整车质量 50kg
轮胎能承受的最大压强 2x105Pa
一次充电储存的电能 1kW·h
每个轮胎与地面接触的面积 50cm2
（1）许多电动车常装有动能回收系统。刹车时电动机“变身”为发电机，将电动车的动能转化为电能。该动能回收系统的原理是　 　。
（2）该车在行驶过程中所载人和物体的总质量不能超过多少千克 (写出计算过程)
（3）关闭动能回收，电动机的效率为80%，即消耗电能的80%用于电动机对外做有用功。若该电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40N，则蓄电池充满一次电最多能连续行驶多远 (写出计算过程)
【答案】（1）电磁感应
（2）解：
，
（3）
【知识点】重力的大小；压强的大小及其计算；电磁感应；功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）发电机的原理是电磁感应，将机械能转化为电能。
（2）根据压强公式的变式计算最大压力，最大压力等于最大重力。
（3）匀速行驶，阻力等于动力，结合功的变式计算行驶距离。
【解答】（1）动能回收系统相当于发电机，原理是电磁感应。
12．（2025·浙江模拟）质量为60kg的建筑工人用如图所示的装置，将质量为80kg的建材从地面匀速提升到3m高的平台。动滑轮总重40N，工人与地面的接触面积为400cm2，匀速拉绳时对绳的拉力为400N，耗时20s完成提升。求：
（1）工人提升建材所做的有用功。
（2）工人拉绳的功率。
（3）提升过程中，工人对地面的压强。
（4）若工人用此滑轮组提升更重的建材时，机械效率将　 　。
【答案】（1）
（2），
（3）
（4）增大
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算；机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）有用功：使用机械时，对人们有用的功，W有=Gh（G是物体重力，h是物体被提升的高度 ）。
（2）总功：动力对物体所做的功，在滑轮组中W总=Fs，且s = nh（n是承担物重的绳子段数 ）。
功率：表示做功快慢的物理量，。
（3）压强：物体所受压力的大小与受力面积之比，。
（4）机械效率：有用功跟总功的比值。
【解答】（4）根据，动滑轮重力G动不变，提升更重的建材，即G增大，的值增大，所以机械效率变大 。
13．（2025上城·模拟）如图，小金借助动滑轮用拉力F沿竖直方向匀速提升重为G的物体，物体被提升了h，动滑轮重为G动，机械效率为η，请回答：
（1）使用动滑轮是利用了动滑轮可以　 　的特点。
（2）在提升过程中拉力和重力的关系式为　 　(用符号表示)
（3）随着提拉物体的重力增大，机械效率会　 　。 (选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】（1）省力
（2）F=G/2η
（3）变大
【知识点】动滑轮及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）定滑轮不省力不费力，只能改变力的方向；动滑轮不能改变力的方向，但是可以省力；
（2）根据分析计算；
（3）根据分析即可。
【解答】（1）使用动滑轮是利用了动滑轮可以省力的特点。
（2）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，
则根据得到：；
那么：；
（3）根据可知，当动滑轮的重力不变时，物体的重力越大，则滑轮的机械效率越大。
14．（2025·舟山模拟）用如图所示滑轮组拉动物体A在粗糙的水平面上运动，不计绳和滑轮的自重。当为时，物体A物体在水平面上以的速度匀速直线运动，若此时物体A受到地面的摩擦力为。请回答下列问题：
（1）绳子自由端移动的速度　 　。
（2）滑轮组的机械效率是？
（3）当增大到时，物体受到地面的摩擦力为　 　。
【答案】（1）0.2
（2）滑轮组的机械效率
（3）拉力F增大时，物体A对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以受到地面的摩擦力大小不变，即摩擦力还是30N。
【知识点】速度公式及其应用；影响摩擦力大小的因素；功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）绳子自由端移动的速度是物体的有效绳子股数倍。
（2）机械效率等于有用功与总功的比值，物体匀速直线运动，受到的拉力等于摩擦力，物体受到拉力做的功为有用功，绳子自由端拉力做的功为总功。
（3）滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力越大、粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。
【解答】（1）由图可知n=2，绳子自由端移动的速度。
（3）滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力和粗糙程度不变，则滑动摩擦力大小不变。
15．（2025九下·萧山模拟） 道路救援时会根据车辆受损程度采用不同的救援方式：若受损车辆能够行驶，则受损车辆通过斜面自行驶向道路救援车；若车辆不能自动行驶，则利用滑轮组把受损车辆吊起、放入道路救援车。这两种救援方式模型分别如图所示。某次事故救援中，受损车辆质量为1.8吨，不计滑轮、绳重及摩擦。完成下列问题：
（1）受损车辆的重力。
（2）采用甲方式，斜面S的长度为6m，高度h为1.5m，受损汽车在斜面上匀速行驶时，受到沿斜面向上的牵引力 F为6000N，斜面的机械效率为多少
（3）采用乙方式，把受损车辆沿竖直方向匀速吊起3m时。吊臂OAB 实际上是　 　(填“省力”或“费力”)杠杆。
（4）滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力为多少
【答案】（1）
（2）有用功
总功
机械效率
（3）费力
（4）由图可知，有3股绳子受力，则拉力为
。
【知识点】重力的大小；功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据进行计算，注意质量的单位是千克。
（2）机械效率等于有用功除以总功，斜面有用功等于物体重力与物体在竖直方向上移动距离的乘积，总功等于拉力与斜面长度的乘积。
（3）动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆。
（4）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力等于物体重力的绳子股数分之一。
【解答】（3）支点为O，动力的作用点为A，阻力的作用点为B，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
16．（2024·拱墅二模）如图所示，一个重为500N的实心长方体A，体积为 其底面积为 用一滑轮组拉着将其从空气中缓慢放入水中，直到最后沉在水池底部(池底水平)，已知动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦， 取 g=10N/kg， 求：
（1）A未浸入水中时，拉力 F 的大小。
（2）A未浸入水中时，滑轮组的机械效率。
（3）A自由沉在水底时，对池底的压强。
【答案】（1）由图可知，n=3，不计绳重和摩擦，A未浸入水中时，拉力F的大小为：
。
（2）A未浸入水中时，滑轮组的机械效率为：。
（3）A自由沉在水底时，受到水的浮力为：F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-2m3=100N，
A自由沉在水底时，对池底的压力为F压=G-F浮=500N-100N=400N，
则A对池底的压强为：。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重和摩擦，根据求出A未浸入水中时，拉力F的大小。
（2）根据求出A未浸入水中时，滑轮组的机械效率。
（3）根据阿基米德原理求出A浸没在水中时受到的浮力，A自由沉在水底时，对池底的压力等于自身的重力减去浮力，利用求出A自由沉在水底时，对池底的压强。
17．（2024九下·余姚模拟）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。小余用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，用时15s。已知箱子质量为20kg，斜面长3m，斜面高1.2m，求：
（1）箱子运动的速度；
（2）箱子受到的重力；
（3）该过程中斜面的机械效率；
【答案】（1）解：
（2）解：
（3）解：
【知识点】速度公式及其应用；功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据 计算箱子运动的速度；
（2）根据G=mg计算箱子受到的重力；
（3）根据 计算斜面做的总功，根据 计算有用功，根据 计算斜面的机械效率。
18．（2025·浙江模拟）电动汽车因其绿色环保而备受人们的青睐。电动汽车提供能量的装置是车内的电池组。某电动汽车的部分参数如表所示。
（1）若空载时轮胎与地面接触总面积400 厘米2，则此时车对地面的压强为多少帕？
（2）对该车充电，电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%。若汽车行驶时所受阻力为总重力的0.05倍，则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为多少？
某电动汽车性能参数表
空车质量 1380千克 充电电压 220伏
最高车速 225 千米/时 充电功率 7千瓦
【答案】（1）电动汽车对水平地面的压力
电动汽车对水平地面的压强
（2）汽车重力
因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动汽车的牵引力
电动汽车匀速行驶40km，牵引力所做的功
由“电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%”知道，消耗的电能为
则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为
【知识点】二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算；功的计算公式的应用；能量利用效率；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据计算压强，此时的压力等于重力，注意单位换算。
（2）汽车匀速行驶，受力平衡，牵引力等于阻力。机械效率等于有用功即机械能除以总能即消耗的电能。
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专题11 杠杆、滑轮、斜面的机械效率
简单机械包括杠杆、滑轮、斜面，这些经典简单机械是中考物理的重要考点。对于机械效率，会分析一次做功中，哪些是有用功，哪些是额外功，哪些是总功显得尤为重要，也只要分清楚这些知识点，在答题时才从容。中考中关于机械效率的考察要更加注重生活中的现象，多思考生活常见装置。
2024年、2025年中考中并为考察，需要注意。
★重难点01： 机械效率计算
一、机械效率
1、有用功、额外功、总功的定义
（1）有用功：人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。
（2）额外功：利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。
（3）总功：人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外（总功必定大于有用功）。
（4）有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。
2、机械效率
定 义 公 式
有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有
额外功 利用机械时，人们不得不额外做的功 W额
总 功 有用功和额外功之和 W总＝W有＋W额
机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η＝×100%
3、常见机械效率的计算分析
（1）滑轮组
①若不计绳重和摩擦
有用功：W有=Gh， 总功：W总=FS，
机械效率：η=×100%=×100%
②若计绳重和摩擦
有用功W额=G动h， 总功：W总=Gh+G动h，
机械效率：η==
（2）横置滑轮组
有用功：W有=fs， 总功：W总=F·ns， 机械效率：η=×100%=×100%
4、机械效率的影响因素
（1）其他条件相同时，绳重和摩擦越大，机械效率越低。
（2）其他条件相同时，G动越大，机械效率越低；G物越大，机械效率越大。
5、提高机械效率的途径
（1）在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等；
（2）在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物的重力。
6、其他机械效率的测量
（1）测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。
（2）测量杠杆的机械效率：η= =
1．（2026·台州模拟）如图，某同学用大小恒为100牛的推力，10秒内将轮椅沿斜面从地面匀速推到了顶部。已知轮椅和人的总重720牛，斜面高为0.5米，长为6米。下列说法正确的是
A．推力做功50焦 B．克服轮椅重力做功4320焦
C．推力的功率为36瓦 D．此时斜面的机械效率为60%
2．（2026·临平模拟）为了建设美丽城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB=1：2，每个沙袋质量为300N，每个滑轮重24N(木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计)。
（1）若A 点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋
（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m，用时100秒。求：
①滑轮组的机械效率；
②滑轮组对绳AC的拉力。
1．（2026·浙江模拟）如图，甲、乙两人用不同的装置，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．甲做的有用功多 B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率小
（1题图） （2题图）
2．（2025·浙江模拟）如图所示，小宁用竖直向上的拉力 F 提升物体，使物体在2秒内匀速上升了0.1米。已知物体重为1牛，动滑轮重为0.25牛，不计绳重和摩擦。下列说法中，错误的是(　　)
A．绳子自由端移动速度为0.05米/秒
B．拉力F 的大小为0.625牛
C．拉力F 做功为0.125焦
D．该滑轮的机械效率为80%
3．（2025·浙江模拟）如图为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示 (不计绳重与摩擦)。下列说法错误的是（）
A．弹簧测力计的拉力是2.4N B．物体上升的速度为 0.05m/s
C．滑轮组的机械效率约 83.3% D．弹簧测力计拉力的功率为0.12W
4．（2025·黄岩模拟）《天工开物》中记载了一种汲水灌溉装置———筒车(如图1所示)，河道流水驱动轮子转动，边缘的取水桶将水从河里不断输送到上方接水槽中(如图2所示)。假设每次取水量相等，下列说法正确的是（　　）
A．输送过程中水的动能不断增大
B．输送过程中水的重力势能不变
C．取水桶越轻，筒车的机械效率越小
D．取水桶向上运水越快，筒车的功率越大
5．（2025·钱塘模拟） 某同学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。下列相关说法正确的是（　　）
A．图中两个滑轮均为动滑轮
B．克服动滑轮重所做的额外功为0.05J
C．弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.3W
D．若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变
（5题图） （6题图）
6．（2024·富阳模拟）如图所示，物重G为2000N，小金用800N的拉力花2s的时间把物体沿斜面匀速移动了4m，提升高度为h为2.5m.(不计滑轮、细绳的重.不计细绳与滑轮间的摩擦)。下列说法正确的是( )
A．拉绳子自由端的速度4m/s
B．拉力所做的功大小为5000J
C．整个系统的机械效率为78.125%
D．物体受到斜面对它的摩擦力为1150N
7．（2025·拱墅模拟）如图所示为晾衣架，横杆自重10牛，两个动滑轮的自重相同，现横杆上挂有重为64牛的衣物。若小乐用20牛的拉力竖直向下拉绳子使衣物匀速上升1米，共用时5秒(衣物上升过程中，横杆保持水平，不计绳重及摩擦)。则此过程中，绳子拉力做功的功率是　 　瓦；该晾衣架的机械效率为　 　；每个动滑轮自重为　 　牛。
8．（2025·南湖模拟）如图，利用斜面将一个重450牛的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300牛，拉动的距离s=4米，物体提升的高度 米。此过程中拉力做的功是　 　焦，物体受到的摩擦力为　 　牛，机械效率是　 　。
9．（2024·嵊州模拟） 图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，小明进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车(图乙)，弹簧测力计示数为　 　牛。
（2）小车从A 点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为　 　焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及将小车从水平地面提升到B点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重(选填“有关”或“无关”)。
10．（2025·奉化模拟）小科与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起，他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%。（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）请根据他们的调查数据求：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）动滑轮重力；
（3）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间。
根据h'=L-Δh计算石料上升的距离，根据计算石料上升的时间。
11．（2025·温州模拟）下表为某品牌电动自行车的部分技术参数，请回答下列问题：
整车质量 50kg
轮胎能承受的最大压强 2x105Pa
一次充电储存的电能 1kW·h
每个轮胎与地面接触的面积 50cm2
（1）许多电动车常装有动能回收系统。刹车时电动机“变身”为发电机，将电动车的动能转化为电能。该动能回收系统的原理是　 　。
（2）该车在行驶过程中所载人和物体的总质量不能超过多少千克 (写出计算过程)
（3）关闭动能回收，电动机的效率为80%，即消耗电能的80%用于电动机对外做有用功。若该电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40N，则蓄电池充满一次电最多能连续行驶多远 (写出计算过程)
12．（2025·浙江模拟）质量为60kg的建筑工人用如图所示的装置，将质量为80kg的建材从地面匀速提升到3m高的平台。动滑轮总重40N，工人与地面的接触面积为400cm2，匀速拉绳时对绳的拉力为400N，耗时20s完成提升。求：
（1）工人提升建材所做的有用功。
（2）工人拉绳的功率。
（3）提升过程中，工人对地面的压强。
（4）若工人用此滑轮组提升更重的建材时，机械效率将　 　。
13．（2025上城·模拟）如图，小金借助动滑轮用拉力F沿竖直方向匀速提升重为G的物体，物体被提升了h，动滑轮重为G动，机械效率为η，请回答：
（1）使用动滑轮是利用了动滑轮可以　 　的特点。
（2）在提升过程中拉力和重力的关系式为　 　(用符号表示)
（3）随着提拉物体的重力增大，机械效率会　 　。 (选填“变大”“变小”或“不变”)
14．（2025·舟山模拟）用如图所示滑轮组拉动物体A在粗糙的水平面上运动，不计绳和滑轮的自重。当为时，物体A物体在水平面上以的速度匀速直线运动，若此时物体A受到地面的摩擦力为。请回答下列问题：
（1）绳子自由端移动的速度　 　。
（2）滑轮组的机械效率是？
（3）当增大到时，物体受到地面的摩擦力为　 　。
15．（2025九下·萧山模拟） 道路救援时会根据车辆受损程度采用不同的救援方式：若受损车辆能够行驶，则受损车辆通过斜面自行驶向道路救援车；若车辆不能自动行驶，则利用滑轮组把受损车辆吊起、放入道路救援车。这两种救援方式模型分别如图所示。某次事故救援中，受损车辆质量为1.8吨，不计滑轮、绳重及摩擦。完成下列问题：
（1）受损车辆的重力。
（2）采用甲方式，斜面S的长度为6m，高度h为1.5m，受损汽车在斜面上匀速行驶时，受到沿斜面向上的牵引力 F为6000N，斜面的机械效率为多少
（3）采用乙方式，把受损车辆沿竖直方向匀速吊起3m时。吊臂OAB 实际上是　 　(填“省力”或“费力”)杠杆。
（4）滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力为多少
16．（2024·拱墅二模）如图所示，一个重为500N的实心长方体A，体积为 其底面积为 用一滑轮组拉着将其从空气中缓慢放入水中，直到最后沉在水池底部(池底水平)，已知动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦， 取 g=10N/kg， 求：
（1）A未浸入水中时，拉力 F 的大小。
（2）A未浸入水中时，滑轮组的机械效率。
（3）A自由沉在水底时，对池底的压强。
17．（2024九下·余姚模拟）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。小余用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，用时15s。已知箱子质量为20kg，斜面长3m，斜面高1.2m，求：
（1）箱子运动的速度；
（2）箱子受到的重力；
（3）该过程中斜面的机械效率；
18．（2025·浙江模拟）电动汽车因其绿色环保而备受人们的青睐。电动汽车提供能量的装置是车内的电池组。某电动汽车的部分参数如表所示。
（1）若空载时轮胎与地面接触总面积400 厘米2，则此时车对地面的压强为多少帕？
（2）对该车充电，电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%。若汽车行驶时所受阻力为总重力的0.05倍，则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为多少？
某电动汽车性能参数表
空车质量 1380千克 充电电压 220伏
最高车速 225 千米/时 充电功率 7千瓦
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