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机械效率的基本概念
有用功
对人们有用的功叫有用功(即:
不用任何机械时所必须做的功)
公式：W有用＝Gh（提升重物）＝W总－W额=ηW总
斜面：W有用＝Gh
额外功
对人们无用但不得不做的功叫额外功
公式：W额＝W总－W有用＝G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：W额＝fL
总功
有用功和额外功之和叫总功.
公式：W总＝W有用＋W额＝FS＝
斜面：W总＝fL+Gh＝FL
机械
效率
①
有用功跟总功的比值叫机械效率.
②
通常用机械效率来表示有用功占总功的百分比,
用η表示,
表达式.
③
由于有用功总小于总功,
所以机械效率总小于1.
只有理想机械,
在时,
.
机械效率是小于1的数,
没有单位.
机械效率越高,
做功性能越好.
机械效率的测量及影响因素
机
械
效
率
的
测
量
应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。
器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
②提升重物越重，做的有用功相对就多。
③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
机械效率的计算
机械效率的计算
斜面的机械效率
竖直滑轮组的机械效率
(1)
常规模型
①
②
若不计绳重及轮轴摩擦
则:代入
得:
(2)
带筐,
送沙
①
②
若不计绳重及轮轴摩擦
则:代入
得:
(3)
提水中物体
①
②
若不计绳重及轮轴摩擦
则:代入
得:
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是（　　）
A．对桶做的功是有用功
B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功
D．克服自身重力做的功是总功
【答案】B
【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；对桶做的功为额外功，故A错；小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错。
类型二、知识运用
2、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是
（
）
A.η组<η动<η定
B.η定<η动<η组
C.η动<η定<η组
D.η定<η组<η动
【思路点拨】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
【答案】A
【解析】∵匀速提升同一物体到同一高度处，
∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；
∵不计绳子质量和摩擦，
∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，
又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1＜W额2＜W额3，
∵W总=W有用+W额，
∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，
∵η=
W有用/W总，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞η动＞η组。
一．选择题（共29小题）
1．用如图所示的滑轮组将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F＝6N，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．所做的有用功为1
J
B．所做的额外功为0.5
J
C．所做的总功为1.4
J
D．此滑轮组的机械效率为50%
2．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（　　）
A．有用功不变，总功减小
B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小
D．有用功减小，总功不变
3．如图所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀速拉动s1的距离，做功W1；如图，借用滑轮组，F2使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1，F2所拉绳端的上升距离为s2，做功W2．则（　　）
A．W2＝3
F2s2
B．图中有用功W有＝F1s1
C．F2＝F1
D．图中，拉力F2克服物体与地面间的摩擦力做了额外功
4．下列说法中正确的是（　　）
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
5．正确理解物理概念是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　）
A．功率大的机械，做功一定快
B．做功多的机械，功率一定大
C．做功快的机械，机械效率一定高
D．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
6．下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（　　）
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越快的机械，功率越大
D．功率越大的机械，做功一定越多
7．用四个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，把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．甲滑轮组较省力，机械效率较高
B．乙滑轮组较省力，机械效率较高
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力所做的功相等
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力所做的功不等
8．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（　　）
A．F1＜F2，η甲＝η乙
B．F1＜F2，η甲＞η乙
C．F1＞F2，η甲＝η乙
D．F1＞F2，η甲＜η乙
9．如图所示，小新分别用甲、乙两个滑轮把质量相同的两袋沙子从地面提到二楼（G滑轮＜G沙子），若不计绳重与摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．两次所用的拉力大小相等
B．甲中绳子自由端移动的距离比乙大
C．使用甲滑轮拉力做的总功多
D．甲的机械效率比乙高
10．如图所示，小明用两个滑轮组（绳重和摩擦不计，动滑轮重相同），分别将重力不同的两个物体匀速提升到相同高度，其中G1＞G2，则下列判断正确的是（　　）
A．F1＝F2
B．F1＜F2
C．η1＞η2
D．η1＝η2
11．如图所示的两个滑轮组，分别用拉力F甲和F乙将重为400N的物体G提升，若不计绳重及摩擦，每个滑轮的重均相同，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，则此过程中（　　）
A．F甲和F乙做的有用功相等
B．F甲和F乙的大小相等
C．F甲和F乙做的总功相等
D．甲、乙滑轮组的机械效率相等
12．小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2（h1＜h2），每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦。针对这一现象，小明得出了以下4个结论：
①F1做的功等于F2做的功；
②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；
③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；
④F1做功的功率大于F2做功的功率，
其中正确的结论有（　　）
A．1个
B．2个
C．3个
D．4个
13．如图，用同一滑轮组用相同的速度分别匀速提升物体A和物体B。提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重和摩擦的影响，则提升A的过程中，下列说法（　　）
①有用功多
②额外功相同
③拉力的功率较大
④物体A的重力较大
A．只有①②正确
B．只有③④正确
C．只有①②④正确
D．①②③④都正确
14．如图所示，用400N的力将重为1000N的物体匀速提升2m，共用了10s，在此过程中（不计绳重与摩擦），下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度大小为0.4m/s
B．以动滑轮为参照物，物体是运动的
C．滑轮组的机械效率大小约为40%
D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将增大
15．如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。下列说法正确的是（　　）
A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍
B．F1一定大于F2
C．滑轮组的机械效率为
D．F2做功的功率比F1做功的功率大
16．如图所示，小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（　　）
A．拉力F所做的总功为Fh
B．杠杆的机械效率是×100%
C．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同
D．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，杠杆的机械效率提高
17．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率η1；若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η2，则（　　）
A．η2＝η1
B．η2＜η1
C．η2＞η1
D．无法确定
18．小明用如图的实验装置研究“杠杆的机械效率”?实验时，将总重为G＝100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h＝0.2m，弹簧测力计的示数为F＝50N，其移动的距离为s＝0.5m，（不计转轴O处的摩擦，钩玛重不变）则下列说法正确的是（　　）
A．此时杠杆的机械效率η为60%
B．若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率不变
C．若将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，此时弹簧测力计的示数为F′，F′小于F
D．若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η′，η′大于η
19．如图，在斜面上将一个重为25N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝9N，斜面长s＝2m、斜面高h＝0.5m。下列说法正确的是（　　）
A．克服物体重力做功50J
B．额外功为18J
C．物体受到的摩擦力为2.75N
D．斜面的机械效率为67.5%
20．如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面长s＝1.2m、斜面高h＝0.3m.下列说法正确的是（　　）
A．斜面的机械效率为62.5%
B．物体没有受到摩擦力
C．克服物体重力做功7.2J
D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
21．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（　　）
A．40%
B．50%
C．80%
D．100%
22．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，提升A的过程滑轮组的机械效率较高，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程中（　　）
A．拉力较小
B．有用功较大
C．总功较小
D．额外功较小
23．要提高某机械的机械效率，应该（　　）
A．减小使用机械时动力所移动的距离
B．减小机械自身的重力和摩擦
C．减小总功
D．减小使用机械时动力
24．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）
A．增加动滑轮，减小拉力
B．改用质量小的动滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．减少提升重物重力
25．如图所示是小刚同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中使用的实验装置，得到的数据记录在下方表格中。关于小刚的实验，忽略绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）
试验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
57%
83%
A．由表中数据可知，第1次实验是使用甲图做的实验
B．由表中数据可知，第2次实验是使用乙图做的实验
C．由第1、2次数据可知，滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关
D．由第2、3次数据可知，滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关
26．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　　）
A．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
27．同学们“测量并探究影响滑轮组机械效率高低的因素”，使用了如图所示的装置，下列说法正确的是（　　）（每个钩码重相同，每个滑轮重相同）
A．实验的原理是二力平衡条件
B．实验需要用到的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺和停表
C．当钩码个数相同时，甲的机械效率比乙高
D．把钩码提升得越高，做的有用功越多，机械效率越高
28．如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法错误的是（　　）
A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速
B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率
C．木块在匀上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力
D．斜面的倾斜程度越小，沿斜面所用的拉力越小
29．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为G＝100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为h＝0.2m，弹簧测力计的示数为F＝50N，其移动的距离为s＝0.5m（钩码重不变）则下列说法正确的是（　　）
A．此时杠杆的机械效率η为60%
B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变
C．若将钩码移动到Q点，测力计的示数将增大
D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变
二．填空题（共11小题）
30．用如图所示的滑轮组使物体A在水平面上做匀速直线运动，若物体A重为G，物体移动的距离为s，所用拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则拉力F做的有用功W有＝　
　，拉力F做的总功W总＝　
　。
31．使用机械时，由于　
　的存在，所以机械效率总　
　。
32．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC从底端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙，则P甲　
　P乙，η甲_　
　η乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
33．用总功率为10千瓦，最大抽水高度10米的水泵给水塔抽水，水塔顶端水箱容积为200米3，水塔水箱距地面高度为24米，抽水机的机械效率为50%，则最少需要　
　台这样的抽水机，同时满负荷工作　
　秒可以将水塔抽满？
34．用一个动滑轮将重300N的物体沿竖直方向匀速向上提升1m，拉力为200N，则拉力做的功为　
　J，动滑轮的机械效率为　
　%。
35．如图甲是常用来提升重物的轮轴，它也是一种变形杠杆，图乙是它的杠杆示意图。若图乙中R＝4r，重物的拉力为F2＝600N，作用在A点的动力F1＝200N，则轮轴的机械效率为η＝　
　。
36．如图所示，一个重为100N的物体在拉力F＝150N的作用下，从a点沿斜面匀速向上运动到c点的过程，斜面的机械效率为40%，则物体从a点匀速运动到b点过程：
（1）拉力做的功是　
　J。
（2）斜面对物体的摩擦力　
　（选填“＞”“＝”“＜”）拉力。
37．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是　
　；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法：　
　。
38．现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则：
（1）动滑轮自重是　
　N；
（2）当G物＝7N时，重物以v＝2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是　
　W，此时滑轮组的机械效率是　
　；
（3）图乙中的曲线表明，同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大，最终　
　（会/不会）达到100%；仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的η﹣G物图线与图乙所示曲线　
　（相同/不同）。
39．斜面被广泛应用于日常生活中，如图（a）所示。某小组同学为了比较使用斜面提升物体拉力所做功W与不用斜面直接提升物体拉力所做功W2的关系，选取了倾角和斜坡长度相同但材料不同的斜面、重为2牛的物块、测力计等器材进行实验，已知斜面粗糙程度甲＞乙＞丙。他们用平行于斜面的力将物块从底部匀速上拉至斜面顶端，如图（b）所示。通过计算得到了在不同斜面上拉力所做功W1分别如表所示。
序号
斜面
W1（焦）
1
甲
3.10
2
乙
2.90
3
丙
2.25
（1）分析实验序号1或2或3的数据及相关条件，可以得出初步结论：使用粗糙斜面提升物体拉力所做功W1　
　不用斜面直接提升物体拉力所做功W2
（2）分析实验序号1和2和3的数据及相关条件，可以得出初步结论：　
　使用斜面提升物体拉力所做功W1所越接近于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2
（3）请在前面实验结论的基础上，进行合理的推理，可得出：　
　。
40．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。
（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η1＝　
　（用物理量的符号表示），此时的杠杆是　
　杠杆。
（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升高度仍为h1，则弹簧测力计的示数将　
　（大于/等于/小于）F1．此时杠杆的机械效率为η2　
　η1（大于/等于/小于）。
三．实验探究题（共3小题）
41．科学小组用如图所示的实验装置进行“再探动滑轮”实验。测得的数据如表所示。
次数
钩码重力
G/N
钩码被
提升高度h/m
弹簧测
力计示数F/N
绳子自由
端移动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η/%
1
1.0
0.40
1.1
0.80
0.4
0.88
45.5
2
1.5
0.40
1.4
0.80
0.6
1.12
53.5
3
2.0
0.40
1.7
0.80
1.36
4
2.5
0.40
2.0
0.80
1.0
1.60
62.5
（1）实验中，用图示的滑轮组提升重物，应竖直向上　
　拉动弹簧测力计。请把表格中未完成的空补充完整　
　、　
　；
（2）甲同学根据表格数据可以得出，同一动滑轮，钩码重力逐渐增大，动滑轮的机械效率　
　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功W有与克服动滑轮重力的功W轮之和，即：W总＞W有+W轮，他猜测还有　
　因素影响机械效率。（答一种因素即可）。进一步研究数据发现，钩码重力越大，总功W总与有用功W有和克服动滑轮重力的功W轮的差值△W　
　（选“越大”、“越小”或“不变”）。
42．如图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置.
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动.
实验的部分数据如下：
（1）小明探究的是斜面的机械效率跟　
　的关系.第1次实验中，斜面的机械效率为　
　.
（2）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越　
　.若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持　
　不变.
（3）分析表格中拉力数据，可以得出结论：斜面越陡，越不　
　（选填“省力”或“费力”）.
试验次数
斜面的倾斜程度
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
机械效率
1
较缓
10
0.1
5.0
1
2
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
3
最陡
10
0.5
8.4
1
60%
43．在测量杠杆的机械效率的实验中，应竖直向上　
　拉动弹簧测力计，使挂在较长杆下面的钩码缓缓上升。将杠杆拉至图中虚线位置的过程中，测力计的示数F为　
　N．钩码总重G为1.0N．钩码上升高度h为0.05m，测力计移动距离为0.15m，则杠杆的机械效率为　
　%，请在图中画出力F的力臂，并写出使用该杠杆机械效率小于100%的一个原因　
　。
四．计算题（共1小题）
44．工地上的起重机要把1t的材料匀速提升到3m高处，电动机所做的功是6.8×104J．这一过程中起重机的机械效率是多少？机械效率的基本概念
有用功
对人们有用的功叫有用功(即:
不用任何机械时所必须做的功)
公式：W有用＝Gh（提升重物）＝W总－W额=ηW总
斜面：W有用＝Gh
额外功
对人们无用但不得不做的功叫额外功
公式：W额＝W总－W有用＝G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：W额＝fL
总功
有用功和额外功之和叫总功.
公式：W总＝W有用＋W额＝FS＝
斜面：W总＝fL+Gh＝FL
机械
效率
①
有用功跟总功的比值叫机械效率.
②
通常用机械效率来表示有用功占总功的百分比,
用η表示,
表达式.
③
由于有用功总小于总功,
所以机械效率总小于1.
只有理想机械,
在时,
.
机械效率是小于1的数,
没有单位.
机械效率越高,
做功性能越好.
机械效率的测量及影响因素
机
械
效
率
的
测
量
应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。
器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。
结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
①动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
②提升重物越重，做的有用功相对就多。
③摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。
机械效率的计算
机械效率的计算
斜面的机械效率
竖直滑轮组的机械效率
(1)
常规模型
①
②
若不计绳重及轮轴摩擦
则:代入
得:
(2)
带筐,
送沙
①
②
若不计绳重及轮轴摩擦
则:代入
得:
(3)
提水中物体
①
②
若不计绳重及轮轴摩擦
则:代入
得:
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是（　　）
A．对桶做的功是有用功
B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功
D．克服自身重力做的功是总功
【答案】B
【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；对桶做的功为额外功，故A错；小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错。
类型二、知识运用
2、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是
（
）
A.η组<η动<η定
B.η定<η动<η组
C.η动<η定<η组
D.η定<η组<η动
【思路点拨】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
【答案】A
【解析】∵匀速提升同一物体到同一高度处，
∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；
∵不计绳子质量和摩擦，
∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，
又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1＜W额2＜W额3，
∵W总=W有用+W额，
∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，
∵η=
W有用/W总，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞η动＞η组。
一．选择题（共29小题）
1．用如图所示的滑轮组将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力F＝6N，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．所做的有用功为1
J
B．所做的额外功为0.5
J
C．所做的总功为1.4
J
D．此滑轮组的机械效率为50%
【分析】（1）已知物重和物体上升的高度，利用G＝Gh科求得的有用功；
（2）已知拉力F和s，利用W＝Fs可以求出总功；
（3）总功减去有用功等于额外功；
（4）利用η＝可求得此滑轮组的机械效率。
【解答】解：
A、所做的有用功：W有用＝Gh＝10N×0.1m＝1J，故A正确；
BC、由图可知n＝2，则绳端移动的距离：s＝2h＝2×0.1m＝0.2m，
拉力所做的总功：W总＝Fs＝6N×0.2m＝1.2J；
所做的额外功：W额外＝W总﹣W有用＝1.2J﹣1J＝0.2J，故BC
错误；
D、此滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了有用功、总功、额外功和机械效率的计算，需要注意的是h与s的关系应借助图象确定，属于易错题。
2．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（　　）
A．有用功不变，总功减小
B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小
D．有用功减小，总功不变
【分析】滑轮组是个机械，对机械来说，给予机械动力、使机械运转的功就是总功，所以人所做的功就是总功；而机械对重物做的功就是有用功，这里就是把货物提到了五楼。
【解答】解：加润滑油后工人提升同样的重物时，物重不变、提升高度不变（都提升到五楼），根据W有＝Gh可知，有用功不变；但加了润滑油，工人用的力肯定就比较小了，而同样是把货物拉到五楼，拉力小了，则做的总功减小了，所以滑轮组的机械效率提高了，故只有A正确。
故选：A。
【点评】本题加润滑油工人用的力就会减少，这个学生一看就明白。所以关键在于哪个是总功和哪个是有用功，这个只要记住人用的功就是总功，重物移动做的功就是有用功。所以本题基本上就是考查做选择题时是否经过了认真的思考，有没凭感觉在乱选。
3．如图所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀速拉动s1的距离，做功W1；如图，借用滑轮组，F2使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1，F2所拉绳端的上升距离为s2，做功W2．则（　　）
A．W2＝3
F2s2
B．图中有用功W有＝F1s1
C．F2＝F1
D．图中，拉力F2克服物体与地面间的摩擦力做了额外功
【分析】（1）由图知，使用的滑轮组，n＝3，绳子自由端移动的距离s＝3s物，利用W＝Fs求F2做功；
（2）图中有用功为直接用F1将物体沿直线匀速拉动s1的距离做的功；
（3）不考虑滑轮重和摩擦，F2＝F1；
（4）图中拉力F2做的额外功包括克服动滑轮重做的功和绳重及摩擦做的功。
【解答】解：
A、由图知，使用的滑轮组，n＝3，绳子自由端移动的距离s2＝3s1，则F2做功：W2＝F2s2＝F2×3s1＝3F2s1，故A错误；
B、图中有用功为直接用力F1将物体沿直线匀速拉动s1的距离做的功，则W有＝F1s1，故B正确；
C、不考虑动滑轮重和摩擦，F2＝F1；考虑动滑轮重和摩擦，则F2＞F1，故C错误；
D、图中拉力F2做的额外功包括克服动滑轮重做的功和绳重及摩擦做的功，而克服物体与地面间的摩擦力做的功为有用功，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、额外功的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
4．下列说法中正确的是（　　）
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
【分析】根据机械效率和功率的定义进行解答。
机械效率是有用功与总功的比值。
功率是做功与时间的比值。
【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。
【点评】本题考查了学生对机械效率和功率概念的了解与掌握，是一道基础题目。
5．正确理解物理概念是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　）
A．功率大的机械，做功一定快
B．做功多的机械，功率一定大
C．做功快的机械，机械效率一定高
D．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
【分析】（1）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；
（2）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系；使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于100%。
【解答】解：A、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故A正确；
B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；
C、机械效率与做功快慢没有关系。故C错误；
D、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%．故D错误。
故选：A。
【点评】正确理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，必要时可运用公式分析。
6．下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（　　）
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越快的机械，功率越大
D．功率越大的机械，做功一定越多
【分析】（1）功率是单位时间内完成的功，功率大，说明单位时间内完成的功多，做功快；根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关；
（2）机械效率是有用功跟总功的比值，反应的是有用功占总功的百分比，功率是单位时间内完成的功，反应的是做功的快慢，两者没有因果关系。
【解答】解：A、机械效率和功率两者没有因果关系，如滑轮组的机械效率可到80%，起重机的效率只有40%左右，但是起重机的功率却比滑轮组大的多。所以，机械效率高，功率不一定大，做功不一定快。故A错误；
B、根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，只要时间长功率大，做功就多，与机械效率无关。故B错误；
C、做功快的机械，说明单位时间内完成的功多，所以功率一定大。故C正确；
D、根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，若只是功率大，但时间短做功也不一定多。故D错误。
故选：C。
【点评】理解功率和机械效率的概念是解题的基础。判断做功多少和功率大小要根据公式判断，这样不容易漏掉与之有关的因素，并注意机械效率和功率两者没有因果关系。
7．用四个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，把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．甲滑轮组较省力，机械效率较高
B．乙滑轮组较省力，机械效率较高
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力所做的功相等
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力所做的功不等
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；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，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解：不计绳重及摩擦，拉力F＝（G物+G动），n1＝2，n2＝3，
绳子受的拉力：F1＝（G物+G动），F2＝（G物+G动），所以F1＞F2，乙更省力一些；
动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G动h，W有用＝G物h，
利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，根据η＝×100%可知，滑轮组的机械效率相同；
绳子自由端移动的距离s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物体的高度h相同，则s1＝2h，s2＝3h，所以s1＜s2；
拉力做的功：W1＝F1s1＝（G物+G动）×2h＝（G物+G动）h；
W2＝F2s2＝（G物+G动）×3h＝（G物+G动）h，所以W1＝W2；
故C正确、ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。
8．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（　　）
A．F1＜F2，η甲＝η乙
B．F1＜F2，η甲＞η乙
C．F1＞F2，η甲＝η乙
D．F1＞F2，η甲＜η乙
【分析】（1）分析甲图滑轮组的结构，得出承担物重的绳子股数n＝3，则拉力端移动的距离s＝3h，因摩擦力可以忽略不计，根据F＝（G物+G动）求拉力的大小；利用η＝＝＝求机械效率大小；
（2）同理，求出乙图的拉力和机械效率，通过比较得出答案。
【解答】解：
（1）分析甲图可知，n＝3，则s＝3h，
因为摩擦力可以忽略不计，
所以F1＝（G+G动），
η1＝＝＝；
（2）分析乙图可知，n＝2，则s＝2h，
因为摩擦力可以忽略不计，
所以F2＝（G+G动），
η2＝＝＝，
由此可知：F1＜F2，η甲＝η乙，所以甲图省力，机械效率一样大。故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题考查了使用滑轮组拉力的计算和机械效率的计算，利用好两个推导公式是本题的关键：
①忽略摩擦及绳重，拉力F＝（G物+G动）；
②η＝＝＝。
9．如图所示，小新分别用甲、乙两个滑轮把质量相同的两袋沙子从地面提到二楼（G滑轮＜G沙子），若不计绳重与摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．两次所用的拉力大小相等
B．甲中绳子自由端移动的距离比乙大
C．使用甲滑轮拉力做的总功多
D．甲的机械效率比乙高
【分析】（1）根据定滑轮和动滑轮的工作特点可知拉力的大小关系；
（2）根据定滑轮和动滑轮的工作特点可知，用定滑轮提升物体时s甲＝h，用动滑轮提升物体时s乙＝2h，据此判断出甲乙绳子自由端移动的距离；
（3）由“分别用甲、乙两滑轮把相同的两袋沙子从地面提到二楼”可知两种情况的有用功；由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，利用乙滑轮做的额外功多；再根据总功等于有用功加上额外功，可以比较出两种情况的总功大小。然后利用η＝即可比较出二者机械效率的大小。
【解答】解：
（1）不计绳重和摩擦，由图可知，甲图为定滑轮，不能省力；乙图为动滑轮，且G滑轮＜G沙子，能够省力，所以提起相同的两袋沙子时，乙中的拉力较小，故A错误；
（2）由题知，提起两袋沙子的高度h相同；
甲图用定滑轮提升物体时，s甲＝h；乙图用动滑轮提升物体时s乙＝2h，所以甲中绳子自由端移动的距离比乙小，故B错误；
（3）分别用甲、乙两滑轮把质量相同的两袋沙子提到二楼，物体的重力相同，提升的高度相同，根据公式W＝Gh可知两种情况的有用功相同，即W有用甲＝W有用乙。
不计绳重和摩擦，甲中所做的总功为对一袋沙子所做的功，没有做额外功，所以甲做的总功少，且有用功相同，所以甲的机械效率高；
又因为乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低；即W总甲＜W总乙，η甲＞η乙；，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查了定滑轮和动滑轮的使用特点以及对总功、机械效率的理解，难度不大。
10．如图所示，小明用两个滑轮组（绳重和摩擦不计，动滑轮重相同），分别将重力不同的两个物体匀速提升到相同高度，其中G1＞G2，则下列判断正确的是（　　）
A．F1＝F2
B．F1＜F2
C．η1＞η2
D．η1＝η2
【分析】（1）由左图可知，n1＝2，绳重及摩擦不计，拉力F1＝（G1+G动）；由右图可知，n2＝3，绳重及摩擦不计，拉力F2＝（G2+G动）；据此比较得出Fl和F2的大小关系；
（2）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，知道Gl＞G2、动滑轮G轮，可以得出ηl和η2的大小关系。
【解答】解：
（1）由左图可知，n1＝2，绳重及摩擦不计，拉力F1＝（G1+G动）；
由右图可知，n2＝3，绳重及摩擦不计，拉力F2＝（G2+G动）；
若Gl＝G2，Fl＞F2，
现在Gl＞G2，则Fl比F2更大，故AB错误；
（2）绳重及摩擦不计，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
因为Gl＞G2，动滑轮G轮相同，
所以ηl＞η2，故C正确、D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力和滑轮组机械效率公式的应用，利用好推导公式：一是绳重及摩擦不计时，拉力F＝（G+G动）；二是滑轮组的机械效率η＝＝＝＝。
11．如图所示的两个滑轮组，分别用拉力F甲和F乙将重为400N的物体G提升，若不计绳重及摩擦，每个滑轮的重均相同，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，则此过程中（　　）
A．F甲和F乙做的有用功相等
B．F甲和F乙的大小相等
C．F甲和F乙做的总功相等
D．甲、乙滑轮组的机械效率相等
【分析】（1）由题知，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，可得物体升高高度的关系；而提升的物重相同，根据W有用＝Gh可知，使用滑轮组做的有用功大小关系；
（2）根据F＝（G物+G轮）得出拉力大小关系，而绳子末端匀速移动相同距离，根据W总＝Fs可知使用滑轮组做的总功大小关系。
（3）若不计绳重及摩擦，滑轮组的效率η＝＝＝＝，滑轮组的机械效率与物体升高的高度无关，据此分析两种滑轮组的效率大小关系。
【解答】解：
（1）由题知，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，即s甲＝s乙，
由图知，s甲＝2h甲，s乙＝3h乙，所以h甲＞h乙，
而提升的物重相同，
由W有用＝Gh可知，使用滑轮组做的有用功W有用甲＞W有用乙，故A错；
（2）F甲＝（G物+G轮），F乙＝（G物+G轮），
所以F甲＞F乙，
而绳子末端匀速移动相同距离，
由W总＝Fs可知，使用滑轮组做的总功W总甲＞W总乙，故BC错；
（3）若不计绳重及摩擦，滑轮组的效率：
η＝＝＝＝，
可见，滑轮组的机械效率与物体升高的高度无关，两种滑轮组的效率相同，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组拉力、有用功、总功、机械效率和功率的计算，关键是知道不计绳重及摩擦，F＝（G物+G轮）、η＝＝＝＝。
12．小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2（h1＜h2），每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦。针对这一现象，小明得出了以下4个结论：
①F1做的功等于F2做的功；
②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；
③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；
④F1做功的功率大于F2做功的功率，
其中正确的结论有（　　）
A．1个
B．2个
C．3个
D．4个
【分析】（1）把相同的重物匀速提升不相同的高度，做的有用功不相同；
（2）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；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，根据效率公式由η＝＝＝可知滑轮组机械效率的大小关系；
（3）利用F＝（G+G动）判断拉力大小关系；
（4）时间相同，根据P＝判断功率大小关系。
【解答】解：
（1）不计绳重及摩擦，拉力做的功分别为：
W1＝F1s1＝（G物+G轮）×2h1＝（G物+G轮）h1，
W2＝F2s2＝（G物+G轮）×3h2＝（G物+G轮）h2，
因为h1＜h2，
所以W1＜W2，故①错；
（2）动滑轮重相同，提升的物体重相同，
不计绳重及摩擦，由η＝＝＝可知滑轮组的机械效率相同，故②正确；
（3）不计绳重及摩擦，
拉力F＝（G物+G轮），n1＝2，n2＝3，
绳子受的拉力分别为：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
所以F1＞F2，使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，故③正确；
（4）因为W1＜W2，且做功时间相同，由P＝可知，P1＜P2，故④错。
综上分析，②③说法都正确，正确的有两个。
故选：B。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于匀速提升了不同的高度。
13．如图，用同一滑轮组用相同的速度分别匀速提升物体A和物体B。提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重和摩擦的影响，则提升A的过程中，下列说法（　　）
①有用功多
②额外功相同
③拉力的功率较大
④物体A的重力较大
A．只有①②正确
B．只有③④正确
C．只有①②④正确
D．①②③④都正确
【分析】不计绳重和摩擦的影响，克服物体重力所做的功为有用功，克服物体和动滑轮重力所做的功为总功，根据滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%结合机械效率关系比较物体A和B的重力关系，根据拉力的功率P＝＝＝（G+G动）v比较用相同的速度分别匀速提升物体A和物体B时拉力的功率关系，由于匀速提升物体A和物体B的高度不确定，所以无法比较有用功和额外功的大小关系。
【解答】解：若不计绳重和摩擦的影响，滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
因同一滑轮组中动滑轮的重力相等，物体的重力G越大时，滑轮组的机械效率越大，
所以，由提升A的过程滑轮组的机械效率较大可知，物体A的重力较大，故④正确；
又因拉力的功率P＝＝＝（G+G动）v，
所以，用相同的速度分别匀速提升物体A和物体B时，提升A的过程中拉力的功率较大，故③正确；
因匀速提升物体A和物体B的高度不确定，
所以，无法比较有用功和额外功的大小关系，故①②错误。
综上可知，只有③④正确。
故选：B。
【点评】本题考查了滑轮组公式和功率公式、做功公式的灵活应用，明确有用功和总功以及额外功是关键。
14．如图所示，用400N的力将重为1000N的物体匀速提升2m，共用了10s，在此过程中（不计绳重与摩擦），下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度大小为0.4m/s
B．以动滑轮为参照物，物体是运动的
C．滑轮组的机械效率大小约为40%
D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将增大
【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s＝nh求出绳端移动的距离，利用v＝求出绳子自由端移动的速度；
（2）根据所提的物体与动滑轮之间的位置是否变化判断运动情况；
（3）根据W＝Fs求出拉力做的总功，利用W＝Gh求出所做的有用功，利用η＝×100%求出滑轮组的机械效率；
（4）不计绳重与摩擦，根据η＝＝＝＝判断物体质量增大（即重力增大）时滑轮组机械效率的变化。
【解答】解：
A.由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×2m＝6m，则绳子自由端移动的速度v＝＝＝0.6m/s，故A错误；
B.若以动滑轮为参照物，由于所提的物体与动滑轮一起运动，它们之间没有发生位置的变化，则物体是静止的，故B错误；
C.拉力做的总功W总＝Fs＝400N×6m＝2400J，
所做的有用功W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J，
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%≈83.3%，故C错误；
D.不计绳重与摩擦，由η＝＝＝＝可知，当所提重物的质量增大时，其重力增大，滑轮组的机械效率将增大，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了速度公式和做功公式、机械效率公式的应用以及物体运动情况的判断，灵活运用机械效率公式和明确滑轮组绳子的有效股数是关键。
15．如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。下列说法正确的是（　　）
A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍
B．F1一定大于F2
C．滑轮组的机械效率为
D．F2做功的功率比F1做功的功率大
【分析】（1）由图知，动滑轮上的绳子段数n，由s＝nh可知绳子移动距离是物体上升高度的关系；
（2）根据动滑轮的重力分析解答；
（3）直接提起物体所做功是有用功，利用滑轮组提升重物，绳子自由端做功为总功，由η＝计算滑轮组的机械效率；
（4）由P＝分析两个力的功率。
【解答】解：
A．由图可知n＝3，则使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍（即s＝3h），故A错误；
B．用F1的力将物体B匀速提升h，由于物体做匀速运动，所以F1＝G，
若不计绳重和摩擦，则绳端的拉力为：F2＝＝，但如果动滑轮很重、摩擦较大，则F1不一定大于F2，故B错误；
C．滑轮组的机械效率为η＝＝＝＝，故C正确；
D．F2做的功为总功，所以F2比F1做的功多，但不知将物体提升相同高度的时间关系，则根据P＝知无法确定两个拉力做功的功率大小，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了功率和机械效率公式的应用、物体升高的高度与绳子运动距离的关系、机械能的认识和理解，正确认识有用功和总功是解题的关键。
16．如图所示，小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（　　）
A．拉力F所做的总功为Fh
B．杠杆的机械效率是×100%
C．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同
D．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，杠杆的机械效率提高
【分析】（1）拉力F所做的总功W总＝Fs；
（2）杠杆的机械效率η＝×100%；
（3）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件分析；
（4）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η＝×100%分析。
【解答】解：A、拉力F所做的总功为W总＝Fs，其中s为拉力移动的距离，故A错误；
B、杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%，故B错误；
C、根据杠杆的平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知，若把悬挂点从A点移至B点，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，则拉力变大，故C错误；
D、若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η＝×100%可知，杠杆的机械效率提高，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了机械效率的计算，关键是正确利用杠杆平衡条件和机械效率公式。
17．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率η1；若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η2，则（　　）
A．η2＝η1
B．η2＜η1
C．η2＞η1
D．无法确定
【分析】该实验中克服钩码重力做的功为有用功，克服杠杆重力做的功为额外功，总功等于有用功与额外功之和；通过分析有用功、总功和额外功的变化得出机械效率的变化。
【解答】解：
将弹簧测力计移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升的高度，根据W有用＝Gh知有用功不变；
因杠杆的偏转角度不变，杠杆重心上升的高度不变，则由W额＝G杠杆h杠杆可知，克服杠杆重力做的额外功不变，由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，由η＝×100%知机械效率不变，即η2＝η1。
故选：A。
【点评】本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确两次实验中杠杆重心上升的高度不变是关键。
18．小明用如图的实验装置研究“杠杆的机械效率”?实验时，将总重为G＝100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h＝0.2m，弹簧测力计的示数为F＝50N，其移动的距离为s＝0.5m，（不计转轴O处的摩擦，钩玛重不变）则下列说法正确的是（　　）
A．此时杠杆的机械效率η为60%
B．若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率不变
C．若将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，此时弹簧测力计的示数为F′，F′小于F
D．若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η′，η′大于η
【分析】由已知条件，根据η＝＝×100%求杠杆的机械效率；
（1）若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，确定有用功和额外功不变，根据η＝×100%分析杠杆的机械效率变化；
（2）将弹簧测力计移动到Q点时，分析阻力、阻力臂、动力臂的变化，由F1L1＝F2L2分析动力变化，然后可知有用功的变化；
不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，仍将钩码匀速提升h的高度，根据额外功不变，根据η＝×100%分析机械效率的变化．
【解答】解：A、G＝100N的钩码挂在铁质杠杆上，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h＝0.2m，弹簧测力计的示数为F＝50N，其移动的距离为s＝0.5m，
杠杆的机械效率：η＝＝×100%＝×100%＝80%，故A错误；
B、若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据η＝×100%，则杠杆的机械效率将变大；故B错误
C、根据原图示可知，将弹簧测力计移动到Q点，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1＝F2L2可知，动力将增大，即F′＞F；故C错误；
D、根据原图可知，将钩码移动到Q点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1＝F2L2可知，动力将增大，即F′＞F；
将钩码移至Q点，提升相同高度，由W有＝Gh，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，如下图1所示：
钩码悬挂点移动到Q点时测力计上升的高度小，若不计转轴O处摩擦，克服杠杆的自重做的额外功小些，
根据η＝×100%，所以机械效率变大，即η′＞η；
故D正确．
故选：D．
【点评】本题研究杠杆的机械效率，考查杠杆的平衡条件、机械效率的测量及其大小的变化，关键是明确题中变化的量和不变化的量，有一定难度．
19．如图，在斜面上将一个重为25N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝9N，斜面长s＝2m、斜面高h＝0.5m。下列说法正确的是（　　）
A．克服物体重力做功50J
B．额外功为18J
C．物体受到的摩擦力为2.75N
D．斜面的机械效率为67.5%
【分析】（1）利用W＝Gh求克服物体重力做功（即有用功）；
（2）利用W＝Fs求拉力做的总功；额外功等于总功减去有用功，再利用W额＝fs求物体受到的摩擦力。
（3）斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
A、克服物体重力做功（即有用功）：W有用＝Gh＝25N×0.5m＝12.5J，故A错误；
B、拉力做的总功：W总＝Fs＝9N×2m＝18J，则额外功：W额＝W总﹣W有用＝18J﹣12.5J＝5.5J，故B错误；
C、由W额＝fs可得，物体受到的摩擦力：f＝＝＝2.75N，故C正确；
D、斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%≈69.44%，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、额外功、总功、机械效率、摩擦力的计算，要知道克服摩擦力做的功为额外功。
20．如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面长s＝1.2m、斜面高h＝0.3m.下列说法正确的是（　　）
A．斜面的机械效率为62.5%
B．物体没有受到摩擦力
C．克服物体重力做功7.2J
D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
【分析】（1）知道物体的重力和斜面的高度，根据W＝Gh求出克服物体重力做的有用功，又知道拉力的大小和斜面的长度，根据W＝Fs求出拉力做的总功，利用η＝×100%求出斜面的机械效率，比较有用功和总功确定物体是否受到摩擦力的作用；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，据此分析。
【解答】解：ABC.克服物体重力所做的有用功：
W有＝Gh＝15N×0.3m＝4.5J，故C错误；
拉力做的总功：
W总＝Fs＝6N×1.2m＝7.2J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%，故A正确；
由W总＞W有可知，物体需要克服摩擦力做额外功，即物体受到摩擦力，故B错误；
D.当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，接触面的粗糙程度不变，受到的滑动摩擦力变小，
额外功变小，有用功占总功的比例变大，则斜面的机械效率变大，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了功和机械效率的计算以及是否受到摩擦力作用的判断、影响斜面机械效率因素的应用，明确有用功和总功、额外功的关系是关键。
21．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（　　）
A．40%
B．50%
C．80%
D．100%
【分析】已知物体的重力和物体升高的高度，根据公式W有＝Gh计算出有用功；斜面上装一个动滑轮，知道斜面的长从而可以计算出绳子末端移动的距离，又知道拉力的大小，根据公式W总＝Fs计算出总功；最后再利用公式η＝计算出机械效率。
【解答】解：
拉力做的有用功为：W有＝Gh＝100N×2m＝200J；
斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，
所以绳子末端移动的距离为：s＝nL＝2×5m＝10m，
拉力做的总功为：W总＝Fs＝50N×10m＝500J；
则机械效率为：η＝＝×100%＝40%。
故选：A。
【点评】解答此题的关键是仔细审题，看清斜面上的滑轮为动滑轮，利用动滑轮的工作特点求出W总，而不是直接用100N×5m；这也是学生容易出错的地方。
22．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，提升A的过程滑轮组的机械效率较高，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程中（　　）
A．拉力较小
B．有用功较大
C．总功较小
D．额外功较小
【分析】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；而总功等于有用功与额外功之和；
机械效率是有用功与总功的比值。由此分析解答。
【解答】解：由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额＝G动h知，提升A和B所做额外功相同；
额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，由公式η＝＝可知，提升A物体所做的有用功较大，其总功较大；
用同一滑轮组分别将两物体提升相同的高度，则绳子自由端移动的距离相同，且提升A物体所做的总功较大，由W总＝Fs可知，提升物体A的拉力较大。
综上所述，ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的。
23．要提高某机械的机械效率，应该（　　）
A．减小使用机械时动力所移动的距离
B．减小机械自身的重力和摩擦
C．减小总功
D．减小使用机械时动力
【分析】使用机械时，人们为完成某些任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功，有用功在总功中所占的比值叫机械效率。
【解答】解：
A、机械效率是有用功与总功的比值，与动力所移动的距离无关；故A错误；
B、减小机械自身的重力和摩擦，可以减少额外功，可以减小额外功在总功中所占的比例，也就是增大了有用功在总功中所占的比例，可以提高机械效率；故B正确；
C、机械效率是有用功与总功的比值，减小总功，但有用功不确定，所以不一定能提高机械效率；故C错误；
D、机械效率是有用功与总功的比值，与使用机械时的动力大小无关；故D错误。
故选：B。
【点评】使用任何机械时，都不可避免地做额外功，所以机械效率一定都小于1。
24．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）
A．增加动滑轮，减小拉力
B．改用质量小的动滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．减少提升重物重力
【分析】（1）滑轮组的机械效率是指有用功和总功的比值，比值越大，机械效率越高。
（2）要提高滑轮组的机械效率可以，有用功一定时，减少额外功；额外功一定时，增大有用功。
【解答】解：
A．提升一定重力的物体，动滑轮越重，需要做的额外功越多，由公式η＝＝可知，机械效率越低；故A错误；
B．改用质量小的动滑轮，可以减少额外功，能增大有用功和总功的比值，可以提高滑轮组的机械效率，故B正确；
C．减少提升物体的高度，根据公式η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率不变，故C错误；
D．减小提升重物重力，做的有用功减少，这样有用功和总功的比值减小，即滑轮组的机械效率降低，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了提高滑轮组的方法。首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高。所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高。因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率。
25．如图所示是小刚同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中使用的实验装置，得到的数据记录在下方表格中。关于小刚的实验，忽略绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）
试验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
57%
83%
A．由表中数据可知，第1次实验是使用甲图做的实验
B．由表中数据可知，第2次实验是使用乙图做的实验
C．由第1、2次数据可知，滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关
D．由第2、3次数据可知，滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关
【分析】（1）根据s＝nh，求出第1次实验绳子的有效段数；
同理，得出第2、3次实验绳子的有效段数，据此分析；
（2）分析第1、2次实验相同之处和不同之处，由表中数据可知得出滑轮组的机械效率与不同量的关系；
（3）因滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关，故研究滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关，要控制使用相同的装置，只改变提升物体的重力大小，据此分析。
【解答】解：
（1）根据s＝nh，第1次实验绳子的有效段数：n＝＝＝3；
同理，第2、3次实验绳子的有效段数分别为5、3，故第1次实验是使用甲图做的实验；
第2次实验是使用乙图做的实验，AB正确；
（2）第1、2次实验使用的装置不同，提升物体的重力相同，第2次实验要克服两个动滑轮做额外功，由表中数据可知，两次实验滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关；C正确；
（3）因滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关，故研究滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关，要控制使用相同的装置，只改变提升物体的重力大小，而第2、3次中，所用装置不同（动滑轮重不同），故由第2、3次数据可知不能得出滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关。D错误。
故选：D。
【点评】本题测量滑轮组的机械效率，考查s＝nh的运用、控制变量法、数据分析和影响机械效率大小的因素。
26．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　　）
A．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
【分析】认真观察图中滑轮组的组成，并根据所提供的机械效率的大小，可分析出绳子绕法、物重大小等对滑轮组机械效率的影响。用不同的装置通过多次实验得出结论，以使结论其更具普遍性，这是我们进行实验研究时常用的做法。
【解答】解：
A、①、②两次实验中绳子绕法不同，提升的物重相同，两次机械效率都是70%，所以可知滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故A说法正确；
B、②、③两次实验是同一滑轮组，提升的物重不同（第③次物重更大），③的机械效率大于②，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，故B说法错误；
C、在①实验中，为正确测量拉力的大小，应匀速竖直向上拉动绳子，故C说法正确；
D、为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律，这种做法是值得提倡的，故D说法正确。
故选：B。
【点评】此题中，明确滑轮组的机械效率与绕绳方法无关，与提升的物重有关，是正确判断的关键。同时，要知道，如何进行实验才能使其结论更具可靠性。
27．同学们“测量并探究影响滑轮组机械效率高低的因素”，使用了如图所示的装置，下列说法正确的是（　　）（每个钩码重相同，每个滑轮重相同）
A．实验的原理是二力平衡条件
B．实验需要用到的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺和停表
C．当钩码个数相同时，甲的机械效率比乙高
D．把钩码提升得越高，做的有用功越多，机械效率越高
【分析】（1）（2）测量滑轮组机械效率的基本原理是η＝，根据原理确定测量仪器；
（3）不计绳重和摩擦，在物重一定时，动滑轮重力越大，需要做的额外功越大，机械效率越低；
（4）根据η＝＝＝＝可以知道，机械效率与物体上升高度无关。
【解答】解：
A、测机械效率的原理是：η＝，故A错误；
B、要测量滑轮组的机械效率，需要测量物重、拉力，物体上升高度、绳子拉下长度，所以需要的测量仪器是弹簧测力计和刻度尺，不需要停表。故B错误；
C、当钩码个数相同，提升相同高度时，做的有用功相同。由于乙中动滑轮个数多，克服动滑轮重力所做的额外功多，故乙的机械效率低。故C正确；
D、由据η＝＝＝＝可知，机械效率决定于物重和动滑轮重，与物体上升高度无关。故D错误。
故选：C。
【点评】此题考查了滑轮组的特点、滑轮组机械效率测量方法及影响机械效率高低的因素，属于基本技能和规律的考查，熟练掌握测量原理、方法和操作步骤，是解答的关键。
28．如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法错误的是（　　）
A．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速
B．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率
C．木块在匀上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力
D．斜面的倾斜程度越小，沿斜面所用的拉力越小
【分析】（1）物体做匀速直线运动时，受到的力才是平衡力；
（2）斜面的机械效率与斜面的粗糙程度及斜面的坡度有关。粗糙程度一定时，斜面越陡机械效率越高；
（3）在物重和斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，越费力，机械效率越高。
【解答】解：A、为了保证弹簧测力计的示数稳定，需使木块受到的力为平衡力，则要让木块做匀速直线运动，故A正确；
B、其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高，故B正确；
C、木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，由于重力使物体有下滑的趋势，所以，要使物体匀速上升，拉力应大于摩擦力，拉力和摩擦力不是一对平衡力，故C错误；
D、斜面的倾斜程度越小，越省力，故D正确。
故选：C。
【点评】解决本题要知道：①影响斜面机械效率的因素有：斜面倾斜程度、斜面粗糙程度。
②斜面粗糙程度一定时，斜面越陡，越费力，机械效率越高。
③物体做匀速直线运动时受到的力平衡。
29．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为G＝100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为h＝0.2m，弹簧测力计的示数为F＝50N，其移动的距离为s＝0.5m（钩码重不变）则下列说法正确的是（　　）
A．此时杠杆的机械效率η为60%
B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变
C．若将钩码移动到Q点，测力计的示数将增大
D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变
【分析】（1）由已知条件，根据η＝＝求杠杆的机械效率；
（2）当拉力的方向与OP垂直时，拉力的力臂最大，据此判断竖直向上匀速拉力弹簧测力计时力臂的变化；
（3）将弹簧测力计移动到Q点时，分析阻力、阻力臂、动力臂的变化，由F1L1＝F2L2分析动力变化；
（4）若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，确定有用功和额外功不变，根据η＝×100%分析杠杆的机械效率变化。
【解答】解：A、根据题意可知，G＝100N，h＝0.2m，F＝50N，s＝0.5m
则杠杆的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；故A错误；
B、根据图示可知，杠杆在水平位置时，拉力与OP垂直，则此时的力臂最长，当竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不再与OP垂直，则力臂会减小，故B错误；
C、根据原图示可知，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点时，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1＝F2L2可知，动力将增大，故C正确；
D、若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据η＝×100%，则杠杆的机械效率将变大，故D错误。
故选：C。
【点评】本题研究杠杆的机械效率，考查杠杆的平衡条件、机械效率的测量及其大小的变化，关键是明确题中变化的量和不变的量。有一定难度。
二．填空题（共11小题）
30．用如图所示的滑轮组使物体A在水平面上做匀速直线运动，若物体A重为G，物体移动的距离为s，所用拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则拉力F做的有用功W有＝　fs　，拉力F做的总功W总＝　3Fs　。
【分析】（1）图中滑轮组克服摩擦力做功，拉力所做的有用功W有＝fs；
（2）由图知，n＝3，拉力端移动距离等于物体移动距离的3倍，利用W＝Fs求拉力所做总功。
【解答】解：该滑轮组克服摩擦力做功，拉力所做的有用功W有＝fs；
由图知，n＝3，拉力端移动距离s拉＝3s，拉力做功W总＝Fs拉＝F3s＝3Fs。
故答案为：fs；3Fs。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功的计算，本题关键是知道克服摩擦力做的功为有用功。
31．使用机械时，由于　额外功　的存在，所以机械效率总　小于1　。
【分析】使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：
使用机械时，不可避免地要做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝可知，机械效率总小于1。
故答案为：额外功；小于1。
【点评】使用任何机械，不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于1。
32．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC从底端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙，则P甲　＞　P乙，η甲_　＜　η乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【分析】（1）根据W＝Fs即可判断两拉力做功的多少；根据功率的变形公式P＝可知功率的大小；
（2）先判断有用功的关系，然后根据机械效率公式比较机械效率之间的关系。
【解答】解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；根据P＝可知，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；因为W1＞W2，由η＝×100%可得，η甲＜η乙。
故答案为：＞；＜。
【点评】本题以斜面为载体考查了物体做功的大小、功率的大小以及机械效率高低的比较，有一定的难度。
33．用总功率为10千瓦，最大抽水高度10米的水泵给水塔抽水，水塔顶端水箱容积为200米3，水塔水箱距地面高度为24米，抽水机的机械效率为50%，则最少需要　3　台这样的抽水机，同时满负荷工作　3.2×103　秒可以将水塔抽满？
【分析】知道装满水水的体积（水塔容积），根据公式m＝ρV求出水的质量，再根据公式G＝mg求出水的重力，根据公式W＝Gh求出对水做的功（有用功）；
根据η＝×100%求出总功，即消耗的电能，再利用t＝求抽水时间。
【解答】解：
（1）因为每台抽水机的最大抽水高度为10米，而水塔水箱距地面高度为24米，所以，至少需要3台这样的抽水机；
（2）由ρ＝可得，将水塔抽满时水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×200m3＝2×105kg，
抽水机提升水重力做的功：
W有＝Gh＝mgh＝2×105kg×10N/kg×24m＝4.8×107J，
由η＝×100%可得，抽水机做的功：
W总＝＝＝9.6×107J，
由P＝可得，将水塔抽满时抽水机同时满负荷工作的时间：
t＝＝＝3.2×103s。
故答案为：3；3.2×103。
【点评】本题主要考查的是学生对密度、重力、有用功、总功、功率计算公式的理解和掌握，综合性较强，知道抽水的做的功为有用功、抽水机做的功为总功是解决此题的关键。
34．用一个动滑轮将重300N的物体沿竖直方向匀速向上提升1m，拉力为200N，则拉力做的功为　400　J，动滑轮的机械效率为　75　%。
【分析】已知物体的重力和匀速上升的高度，根据W＝Gh求出拉力所做的有用功；
已知动滑轮绳子的有效股数为2，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出动滑轮的机械效率。
【解答】解：拉力所做的有用功：W有＝Gh＝300N×1m＝300J，
动滑轮绳子的有效股数为2，则绳端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×2m＝400J，
动滑轮的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：400；75。
【点评】本题考查了做功公式和机械效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。
35．如图甲是常用来提升重物的轮轴，它也是一种变形杠杆，图乙是它的杠杆示意图。若图乙中R＝4r，重物的拉力为F2＝600N，作用在A点的动力F1＝200N，则轮轴的机械效率为η＝　75%　。
【分析】轮轴，顾名思义是由“轮”和“轴”组成的系统。该系统能绕共轴线旋转，相当于以轴心为支点，半径为杆的杠杆系统，利用轮轴提升重物时，物体升高的高度和绳子自由端移动距离的比值等于轴半径与轮半径的比值；
由W有用＝F2r可求得有用功，总功W总＝F1R，由η＝×100%可求得轮轴的机械效率。
【解答】解：利用轮轴提升重物时，物体升高的高度和绳子自由端移动距离的比值等于轴半径与轮半径的比值；
即＝
已知R＝4r，则即＝，
提升重物的有用功W有用＝F2h＝600N×h，总功W总＝F1s＝200N×s，
轮轴的机械效率为η＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：75%。
【点评】此题主要考查的是学生对轮轴的有用功、总功、机械效率计算公式的理解和掌握，基础性题目。
36．如图所示，一个重为100N的物体在拉力F＝150N的作用下，从a点沿斜面匀速向上运动到c点的过程，斜面的机械效率为40%，则物体从a点匀速运动到b点过程：
（1）拉力做的功是　1250　J。
（2）斜面对物体的摩擦力　＜　（选填“＞”“＝”“＜”）拉力。
【分析】（1）已知物体从a点匀速运动到b点过程的高度h＝5m，由W有用＝Gh可求得有用功，已知斜面的机械效率为40%，由η＝可得拉力做的总功：
（2）使用斜面克服摩擦力做功：W额＝W总﹣W有，由W额＝fsab可得摩擦力，由此可知摩擦力与拉力的关系。
【解答】解：
（1）物体从a点匀速运动到b点过程中，物体升高的高度hab＝5m，
拉力做的有用功：
W有＝Ghab＝100N×5m＝500J；
由η＝可得拉力做的总功：
W总＝＝＝1250J；
（2）使用斜面克服摩擦力做功：
W额＝W总﹣W有＝W总﹣η×W总＝Fsab﹣η×Fsab＝（1﹣η）Fsab，
由W额＝fsab可得摩擦力：
f＝＝＝（1﹣η）F＝（1﹣40%）F＝60%×F＝60%×150N＝90N，
所以摩擦力f＜F；
故答案为：（1）1250；（2）＜。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功（克服物体重力做功）、额外功（克服摩擦力做功）、总功（推力做功）、功率、机械效率的计算，知道克服摩擦力做的功是额外功是本题的关键。
37．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是　B　；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法：　增大提升的物重或减小晾衣架重等　。
【分析】（1）定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；
（2）在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率；
【解答】解：
（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；
（2）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等；
故答案为：B；增大提升的物重或减小晾衣架重等。
【点评】本题结合实际考查动滑轮的识别与提高机械效率的方法。
38．现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则：
（1）动滑轮自重是　2　N；
（2）当G物＝7N时，重物以v＝2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是　18　W，此时滑轮组的机械效率是　77.8%　；
（3）图乙中的曲线表明，同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大，最终　不会　（会/不会）达到100%；仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的η﹣G物图线与图乙所示曲线　相同　（相同/不同）。
【分析】（1）由图乙可知，物重G＝8N时，滑轮组的机械效率η＝80%，不计绳重和摩擦，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，根据η＝＝＝求出动滑轮受到的重力；
（2）由图甲可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）求出拉力的大小，根据v绳＝nv物求出绳端移动的速度，根据P＝＝＝Fv求出拉力F做功的功率；
根据η′＝×100%＝＝算出此时滑轮组的机械效率；
（3）不计绳重和摩擦，使用滑轮组提升物体时需要克服动滑轮重力做额外功，有用功一定小于额外功，据此进行解答；仅改变图甲中的绕绳方式时，克服物体重力所做的有用功、克服物体重力和动滑轮重力所做的总功不变，滑轮组的机械效率不变，据此进行解答。
【解答】解：（1）由图乙可知，物重G＝8N时，滑轮组的机械效率η＝80%，
因不计绳重和摩擦，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，
所以，滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝80%，
解得：G动＝2N；
（2）由图可知，n＝3，
不计绳重和摩擦，拉力的大小：
F＝（G物+G动）＝（7N+2N）＝3N，
绳端移动的速度：
v绳＝nv＝3×2m/s＝6m/s，
则拉力F做功的功率：
P＝Fv绳＝3N×6m/s＝18W；
此时滑轮组的机械效率为：
η′＝×100%＝＝＝×90%≈77.8%；
（3）不计绳重和摩擦，使用滑轮组提升物体时，需要克服动滑轮重力做额外功，有用功一定小于额外功，滑轮组的机械效率达不到100%；
不计绳重和摩擦，用滑轮组提升相同的物体上升相同的高度时，改变图甲中的绕绳方式，所做的有用功相同，克服物体重力和动滑轮重力所做的总功不变，则滑轮组的机械效率不变，所以，重复上述实验，所得到的η﹣G物图线与图乙所示曲线相同。
故答案为：（1）2N；（2）18；77.8%；（3）不会；相同。
【点评】本题考查了做功公式和滑轮组机械效率公式、功率公式、影响滑轮组机械效率因素的应用等，明确有用功和总功、额外功是关键。
39．斜面被广泛应用于日常生活中，如图（a）所示。某小组同学为了比较使用斜面提升物体拉力所做功W与不用斜面直接提升物体拉力所做功W2的关系，选取了倾角和斜坡长度相同但材料不同的斜面、重为2牛的物块、测力计等器材进行实验，已知斜面粗糙程度甲＞乙＞丙。他们用平行于斜面的力将物块从底部匀速上拉至斜面顶端，如图（b）所示。通过计算得到了在不同斜面上拉力所做功W1分别如表所示。
序号
斜面
W1（焦）
1
甲
3.10
2
乙
2.90
3
丙
2.25
（1）分析实验序号1或2或3的数据及相关条件，可以得出初步结论：使用粗糙斜面提升物体拉力所做功W1　大于　不用斜面直接提升物体拉力所做功W2
（2）分析实验序号1和2和3的数据及相关条件，可以得出初步结论：　斜面越光滑　使用斜面提升物体拉力所做功W1所越接近于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2
（3）请在前面实验结论的基础上，进行合理的推理，可得出：　若斜面很光滑，摩擦力为零时，使用斜面提升物体拉力所做功W1等于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2　。
【分析】（1）从实验结果可以直接判断利用斜面做功多少与不用斜面直接对物体做功多少的关系；
（2）综合分析实验序号1和2和3相关数据，得出结论；
（3）根据（2）的结论推导出斜面的摩擦力为零的结论。
【解答】解：（1）不用斜面时做的功为：W2＝Gh＝2N×1m＝2J＜W1，所以使用粗糙斜面提升物体拉力所做功W1大于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2
（2）因为斜面粗糙程度甲＞乙＞丙，由表格数据知W甲＞W乙＞W丙，所以可以得出斜面越光滑，使用斜面提升物体拉力所做功W1所越接近于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2；
（3）根据“斜面越光滑，使用斜面提升物体拉力所做功W1所越接近于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2”知，若斜面很光滑，摩擦力为零时，使用斜面提升物体拉力所做功W1等于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2。
故答案为：（1）大于；（2）斜面越光滑；（3）若斜面很光滑，摩擦力为零时，使用斜面提升物体拉力所做功W1等于不用斜面直接提升物体拉力所做功W2。
【点评】此题考查了利用斜面不能省功的实验探究，根据表格数据得出结论是关键。
40．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。
（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η1＝　2mgh2h1F1×100%　（用物理量的符号表示），此时的杠杆是　省力　杠杆。
（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升高度仍为h1，则弹簧测力计的示数将　大于　（大于/等于/小于）F1．此时杠杆的机械效率为η2　大于　η1（大于/等于/小于）。
【分析】（1）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
动力臂大于阻力臂，省力杠杆；动力臂小于阻力臂，费力杠杆；动力臂等于阻力臂，等臂杠杆；
（2）从图中可以看出，将2只钩码悬挂在C点时，重力的力臂大于在B点重力的力臂，而动力臂不变，根据杠杆平衡的条件可知弹簧测力计的示数的变化情况；再分析有用功和总功的变化，根据η＝得出机械效率的变化情况。
【解答】解：（1）有用功为W有＝Gh2＝2mgh2，总功W总＝F1h2，则机械效率的表达式η＝×100%＝×100%＝×100%；
此杠杆的动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆；
（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杆的平衡条件得F1?OA＝G?OB；悬挂点移至C点时，由杠杆的平衡条件得F2?OA＝G?OC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大；
在此过程中，物重不变，A点上升高度h1不变，但物体上升的高度增大，所以有用功增大，额外功不变，所以根据η＝可知，机械效率变大。
故答案为：（1）×100%；省力；（2）大于；大于。
【点评】本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式，能够运用杠杆的平衡条件来分析问题。
三．实验探究题（共3小题）
41．科学小组用如图所示的实验装置进行“再探动滑轮”实验。测得的数据如表所示。
次数
钩码重力
G/N
钩码被
提升高度h/m
弹簧测
力计示数F/N
绳子自由
端移动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η/%
1
1.0
0.40
1.1
0.80
0.4
0.88
45.5
2
1.5
0.40
1.4
0.80
0.6
1.12
53.5
3
2.0
0.40
1.7
0.80
1.36
4
2.5
0.40
2.0
0.80
1.0
1.60
62.5
（1）实验中，用图示的滑轮组提升重物，应竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计。请把表格中未完成的空补充完整　0.8J　、　58.9%　；
（2）甲同学根据表格数据可以得出，同一动滑轮，钩码重力逐渐增大，动滑轮的机械效率　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功W有与克服动滑轮重力的功W轮之和，即：W总＞W有+W轮，他猜测还有　绳重、各种摩擦　因素影响机械效率。（答一种因素即可）。进一步研究数据发现，钩码重力越大，总功W总与有用功W有和克服动滑轮重力的功W轮的差值△W　越大　（选“越大”、“越小”或“不变”）。
【分析】（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计；根据W有用＝Gh来计算有用功，由η＝＝计算出滑轮组的机械效率；
（2）纵向比较表中数据得出结论；
动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功比例增大，机械效率变大；
（3）根据表中数据，求出在每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值，比较大小得出结论；
根据要控制物体提升的高度相同回答；
分别得出3次实验的△W回答；由影响摩擦力大小的因素分析。
【解答】解：（1）实验中，用图示的滑轮组提升重物，应竖直向上匀速拉动拉动弹簧测力计。
第3次实验做的有用功为：
W有用′＝G3h＝2N×0.4m＝0.8J，
第3次实验的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝58.9%，
（2）由表格数据分析知，同一滑轮组，所提升的重物的物重增加时，其机械效率也增加，故可得：同一滑轮组，钩码重力逐渐增大，滑轮组的机械效率增大。
（3）实验中，额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和，即绳重、各种摩擦也会影响机械效率。
由表格数据分析知，每组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值为△W＝W总﹣W有﹣W轮，
比较1、2、4次实验△W1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.88J﹣0.4J﹣G轮h＝0.48J﹣G轮h，
△W2＝W总2﹣W有2﹣W轮＝1.12J﹣0.6J﹣G轮h＝0.52J﹣G轮h，
△W4＝W总4﹣W有4﹣W轮＝1.60J﹣1.0J﹣G轮h＝0.60J﹣G轮h，
故重物的重力越大，差值△W越大。
故答案为：（1）匀速；0.8J；58.9%；
（2）增大；（3）绳重、各种摩擦；越大。
【点评】本题考查机械效率的计算、数据分析和控制变量法的运用和影响机械效率大小的因素。
42．如图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置.
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动.
实验的部分数据如下：
（1）小明探究的是斜面的机械效率跟　斜面的倾斜程度　的关系.第1次实验中，斜面的机械效率为　20%　.
（2）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越　高　.若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持　斜面倾斜程度　不变.
（3）分析表格中拉力数据，可以得出结论：斜面越陡，越不　省力　（选填“省力”或“费力”）.
试验次数
斜面的倾斜程度
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
机械效率
1
较缓
10
0.1
5.0
1
2
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
3
最陡
10
0.5
8.4
1
60%
【分析】（1）影响斜面机械效率的因素有：斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度，题中保证了粗糙程度一定而倾斜程度不同，所以是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系；
斜面的机械效率可以根据效率公式求出；
（2）要探究斜面机械效率和倾斜程度的关系，就要采用控制变量法控制斜面的粗糙程度一定；
（3）根据表格中的数据分析。
【解答】解：
（1）题中保证了斜面的粗糙程度一定，斜面的倾斜程度不同，是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系；
第一次实验的机械效率η＝＝×100%＝20%；
（2）根据表中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高；要探究斜面机械效率和斜面粗糙程度的关系，就要控制斜面的倾斜程度一定；
（3）根据表格中的数据可知，斜面越陡，拉力越大，越不省力。
故答案为：（1）斜面的倾斜程度；20%；（2）高；斜面倾斜程度；（3）省力。
【点评】本题考查了探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验，涉及到功和机械效率的计算，关键是控制变量法的应用以及分析实验数据得出结论。
43．在测量杠杆的机械效率的实验中，应竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计，使挂在较长杆下面的钩码缓缓上升。将杠杆拉至图中虚线位置的过程中，测力计的示数F为　0.5　N．钩码总重G为1.0N．钩码上升高度h为0.05m，测力计移动距离为0.15m，则杠杆的机械效率为　66.7　%，请在图中画出力F的力臂，并写出使用该杠杆机械效率小于100%的一个原因　要克服杠杆的自重（或杆与O点的摩擦力）做额外功　。
【分析】（1）测量杠杆的机械效率的实验中，应竖直向上匀速拉动测力计，使挂在较长杆下面的钩码缓缓上升，系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；
（2）根据图中测力计分度值读数；
已知钩码总重和钩码上升高度h，根据W有＝Gh得出拉力做的有用功：
已知测力计移动距离，根据W总＝Fs得出拉力做的有用功：
根据η＝×100%得杠杆的机械图效率；
（3）根据力臂的定义作出力F的力臂；
（4）竖直向上匀速拉动弹簧测力计的过程中，要克服杠杆的自重（或杆与O点的摩擦力）做额外功。
【解答】解：（1）测量杠杆的机械效率的实验中，应竖直向上匀速拉动测力计，使挂在较长杆下面的钩码缓缓上升，测力计示数才等于拉力大小；
（2）图中测力计分度值为0.1N，测力计的示数F为0.5N；
钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.5m，拉力做的有用功：
W有＝Gh＝1.0N×0.5m＝0.5J，
测力计移动距离为0.15m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝0.5N×0.15m＝0.75J，
则杠杆的机械效率为：
η＝＝×100%≈66.7%；
（3）O为支点，从O点作力F作用线的垂线，F的力臂如下图L1，
（4）竖直向上匀速拉动弹簧测力计的过程中，要克服杠杆的自重（或杆与O点的摩擦力）做额外功，故该杠杆机械效率小于100%。
故答案为：（1）匀速；0.5；66.7；要克服杠杆的自重（或杆与O点的摩擦力）做额外功。
【点评】本题是测量杠杆机械效率的实验，考查了注意事项、测力计读数、机械效率公式的运用等。
四．计算题（共1小题）
44．工地上的起重机要把1t的材料匀速提升到3m高处，电动机所做的功是6.8×104J．这一过程中起重机的机械效率是多少？
【分析】知道材料的质量，根据G＝mg求出其重力，利用W＝Gh求出起重机提升重物做的有用功，又知道电动机所做的总功，根据η＝×100%求出起重机的机械效率。
【解答】解：1t材料的重力：
G＝mg＝1×103kg×10N/kg＝1×104N，
起重机提升重物做的有用功：
W有＝Gh＝1×104N×3m＝3×104J，
电动机所做的总功W总＝6.8×104J，
则起重机的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈44.1%。
答：起重机的机械效率是44.1%。
【点评】本题考查了重力公式和做功公式以及效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。

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