专题04 机械效率（10大考点）-【压轴挑战】2025-2026 学年九年级物理上册同步培优训练（苏科版2024）
专题04 机械效率9大高频考点概览考点01 机械效率的比较大小考点02 机械效率的简单计算考点03 测量滑轮组的机械效率的实验考点04 提高机械效率的方法考点05 斜面机械效率的测量实验考点06 杠杆机械效率的测量实验考点07 杠杆的机械效率的计算考点08 滑轮、滑轮组机械效率的计算考点09 水平滑轮组机械效率的计算考点10 斜面机械效率的计算地 城考点01机械效率的比较大小1．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和η1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和η2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（）A．P1＝P2 B．P1＜P2 C．η1＝η2 D．η1＞η2【答案】B【解答】解：为便于分析，假设两人书包的重力相同，且书包重均为G，小明的重力为G人，小明背着自己的书包上到教学楼三楼做的有用功：W有1＝Gh，做的总功：W总1＝（G+G人）h，机械效率η1，设上楼的时间为t，其功率P1；小明把小华的书包一起背上教学楼三楼：W有2＝2Gh，人做的总功：W总2＝（2G+G人）h，此时的机械效率η2，根据题意可知上楼的时间仍然为t，此时的功率P2；比较得η1＜η2，P1＜P2。故选：B。2．在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（）A．图甲中的滑轮为动滑轮，图乙中的滑轮为定滑轮 B．物体所受的重力是3.6N C．图乙中弹簧测力计上升20cm D．图甲中滑轮的机械效率大于图乙中滑轮的机械效率【答案】D【解答】解：A．在“观察滑轮的使用”实验中，由图甲可知，该滑轮的轴固定不动，该滑轮是定滑轮，由图乙可知，该滑轮的轴随物体一起运动，该滑轮是动滑轮，故A错误；B．由图甲可知，不计绳重和摩擦，定滑轮的拉力等于物体的重力，即弹簧测力计的示数等于物体所受的重力，由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，故B错误；C．由图乙可知，承担重物重力的段数，n＝2，将物体匀速提升20cm，则弹簧测力计自由端上升的距离s＝nh＝2×20cm＝40cm，故C错误；D．不计绳重和摩擦，图甲中滑轮有用功等于总功，滑轮的机械效率η甲＝100%，图乙中滑轮的机械效率，则η甲＞η乙，故D正确。故选：D。3．如图所示，甲、乙两个斜面的长度相同，倾角不同（α＞θ），粗糙程度也不同。现用同样大小的力分别将同一物体从斜面底端匀速拉至顶端，已知运动时间t甲＜t乙，则下列说法正确的是（）A．使用滑轮可以省力 B．两次拉力做功的情况是W甲＞W乙 C．两次拉力做功的功率P甲＜P乙 D．斜面的机械效率η甲＞η乙【答案】D【解答】解：A、图中滑轮为定滑轮，作用为改变力的方向，故A错误；BCD、甲、乙两个斜面的长度相同，倾角不同（α＞θ），粗糙程度也不同。现用同样大小的力分别将同一物体从斜面底端匀速拉至顶端，根据W＝Fs可知两次拉力做总功大小相等，故B错误；已知运动时间t甲＜t乙，根据P可知两次拉力做功的功率P甲＞P乙，故C错误；倾角不同（α＞θ），故甲斜面高度较高，根据W有＝Gh可知使用甲斜面所做有用功较多，根据η可知斜面的机械效率η甲＞η乙，故D正确。故选：D。4．如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m、0.3m，对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC。则（）A．ηA＜ηB＜ηC B．ηA＞ηB＞ηC C．ηA＜ηC＜ηB D．ηC＜ηA＜ηB【答案】A【解答】解：设物体的重力为G，OA、OB、OC的长度分别为LA、LB、LC，物体在A点上升0.1m时，由三角形相似得D点移动的距离h1，对应的B点上升的高度为hB1A，由三角形相似得：，hB1A，此次的额外功为W额A＝G木hB1A，此次总功与有用功的比为ηA′11；当物体在B点时，总功与有用功的比ηB′＝11；当物体在C点上升0.3m，由三角形相似得D点移动的距离h2，对应的B点上升的高度为hB2C，由三角形相似得：hB2C0.3m，此次的额外功W额C＝G木hB2C，所以当物体在C点时，总功与有用功的比ηC′1因为LA＜LB＜LC，所以，所以ηA′＞ηB′＞ηC′，故ηA＜ηB＜ηC，故选：A。5．兰兰在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图甲所示。（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做功W＝144 J；（2）聪聪用滑轮组将展品移到展台上，用相同的滑轮设计了a、b两种绕绳方法如图乙，F1所做的功为W1，则W ＜ W1，F1＜ F2，a、b两滑轮组机械效率η1＝ η2。（3）展台台面承受的压强不能超过4×104Pa，如果把展品放到水平台面上，展品与台面的接触面积是40cm2，台面会不会被压坏？请通过计算说明。（g＝10N/kg）【答案】（1）144；（2）＜；＜；＝；（3）不会。【解答】解：（1）展品的重力：G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N，对展品做的功：W＝Gh＝120N×1.2m＝144J；（2）不计绳重及摩擦，拉力F（G物+G动），由图知，na＝3，nb＝2，则绳子受到的拉力分别为：F1（G+G动），F1（G+G动），则由前面表达式可知F1＜F2；因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额＝G动h、W有用＝G物h可知，W1＝W额+W有用，因滑轮组能省力，所以W＜W1，两滑轮组做的有用功相同、额外功相同，拉力做的总功相同，即W1＝W2；因为提升相同物体，由W有用＝G物h可知，有用功相同，而额外功相同，则有用功在总功中所占的比例相同，所以η1＝η2。（3）F＝G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N；S＝40cm2＝4×10⁻3m2，4×104Pa；展台台面承受的压强不超过4×104Pa，所以台面不会被压坏；故答案为：（1）144；（2）＜；＜；＝；（3）不会。地 城考点02机械效率的简单计算6．2024年，日照港跻身全球5亿吨大港阵营。如图所示，工人用电动机驱动的起重机搬运质量为10t的集装箱。先在100s内将集装箱匀速提升10m，此过程电动机的功率为1.2×104W。然后起重机又在100s内将集装箱沿水平方向匀速移动了5m，此过程的电动机的功率为1×102W。不计空气阻力，g取10N/kg。下列说法正确的是（）A．在上升过程中，起重机对集装箱做的功为1.2×106J B．在上升过程中，起重机对集装箱做功的功率为1×104W C．在上升过程中，起重机的机械效率为100% D．在水平移动过程中，起重机对集装箱做的功为1×104J【答案】B【解答】解：A、根据重力公式可得集装箱重力为：G＝mg＝10×103kg×10N/kg＝105N；集装箱匀速上升，起重机的拉力F与重力G平衡，即F＝G＝105N；根据功的计算公式可得上升过程中起重机对集装箱做的功为：W＝Fs＝105N×10m＝106J；故A错误；B、根据功率的计算公式可得上升过程中起重机对集装箱做功的功率为：P104W；故B正确；C、根据W＝Pt可得上升过程中电动机做的总功为W总＝Pt＝1.2×104W×100s＝1.2×106J；根据机械效率的公式可得上升过程中起重机的机械效率为η100%；故C错误；D、集装箱沿水平方向移动，拉力方向与移动方向垂直，因此起重机对集装箱不做功，故D错误。故选：B。7．质量为0.5kg的塑料桶装满水后的总质量为10kg，小雨将其从地面匀速搬到高为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是 100 J，机械效率是 95% 。【答案】100；95%。【解答】解：总功是克服总重力做的功，重力为G总＝m总g＝10kg×10N/kg＝100N上升高度h＝1m，总功W总＝G总h＝100N×1m＝100J有用功是克服水的重力做的功，水的质量为m水＝10kg﹣0.5kg＝9.5kg水的重力为G水＝m水g＝9.5kg×10N/kg＝95N有用功为W有用＝G水h＝95N×1m＝95J机械效率为故答案为：100；95%。8．如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F＝600N的力，把一个大木厢从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N．求：（1）小张推木箱做了多少功？（2）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）小张推木箱做的功是总功：W总＝Fs＝600N×3m＝1800J；（2）W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J；斜面的机械效率：η100%100%≈83.3%；答：（1）小张推木箱做了1800J的功；（2）这个过程中，斜面的机械效率是83.3%。9．如图，河底有一体积为0.5m3，密度为7.8g/cm3的圆柱形铁棒，将绳子的一端系在河堤上，使绳子绕过铁棒，用手拉住绳子的自由端，使铁棒在河堤滚动上升，河堤坡度倾角为30°，机械效率为60%，求拉力F的大小？若铁棒以0.1m/s的速度匀速沿河堤上升，则拉力的功率多大？【答案】见试题解答内容【解答】解：铁棒相当于一个动滑轮，设铁棒沿斜面滚上s时，则绳子自由端移动的距离为SF＝2s，铁棒上升的高度h＝s×sin30°＝0.5s，由ρ和G＝mg可得，铁棒的重力：G＝mg＝ρ铁Vg＝7.8×103kg/m3×0.5m3×10N/kg＝3.9×104N，铁棒受到的浮力：F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m3＝5×103N，则沿斜面滚上所做的用功为：W有＝（G﹣F浮）h＝（3.9×104N﹣5×103N）×0.5s＝1.7×104N×s，总功为：W总＝FSF＝F×2s，斜面的机械效率：η100%100%＝60%，解得：F≈14166.7N，若铁棒以0.1m/s的速度匀速沿河堤上升，则拉力的功率：P＝F•2v＝14166.7N×2×0.1m/s＝2813.34W。答：拉力F的大小约为14166.7N，拉力的功率约为2813.34W。10．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为13kg的水缓慢上升了4m，水桶的重力为12N，在这一过程中，人做的总功为600J，g取10N/kg。在此次取水的过程中，求：（1）人做的有用功；（2）辘轳的机械效率；（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？【答案】（1）人做的有用功为520J；（2）辘轳的机械效率为87%；（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是32J。【解答】解：（1）从井中提水，对水做的是有用功，水的重力为：G水＝mg＝13kg×10N/kg＝130N；有用功为：W 有＝G水h＝130N×4m＝520J；（2）辘轳的机械效率为：；（3）对桶做的功为：W桶＝G桶h＝12N×4m＝48J；克服井绳重力与摩擦阻力做的功为：W＝W总﹣W有﹣W桶＝600J﹣520J﹣48J＝32J。答：（1）人做的有用功为520J；（2）辘轳的机械效率为87%；（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是32J。11．建筑工地上，需要利用拖拉机和滑轮组（如图所示）将一个质量为1.2×103kg的物体，拉到长100m，高60m的斜面顶端，测得拉动一个物体沿斜面匀速上升时拖拉机对绳的水平拉力为4.8×103N．（不计绳重及绳与滑轮间的摩擦）（1）对物体做的有用功；（2）求装置（滑轮组与斜面组合）的机械效率；（3）已知动滑轮重500N，求物体与斜面的摩擦力多大；（4）若拖拉机质量为12t，最大输出功率为48kW，受到水平地面的阻力为车重的0.01倍，则其在匀速运动时的最大速度为多少？【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）已知物体质量和斜面高，对物体做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝1.2×103kg×10N/kg×60m＝7.2×105J；（2）由图可知，滑轮组中有两段绳子通过动滑轮，即n＝2，将物体拉上斜面时，拖拉机通过距离s＝2L＝2×100m＝200m，拉力总功：W总＝F拉s＝4.8×103N×200m＝9.6×105J，所以拉动物体时的机械效率：η100%100%＝75%；（3）根据W总＝W有+W额可得额外功：W额＝W总﹣W有＝9.6×105J﹣7.2×105J＝2.4×105J，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，克服动滑轮重和斜面摩擦所做的功是额外功，所以：W额＝fL+G滑h，所以物体所受摩擦力：f2.1×103N；（4）拖拉机做匀速直线运动，所以：F牵＝f+F拉＝0.01G拖拉机+f＝0.01m拖拉机g+F拉＝0.01×12×103kg×10N/kg+4.8×103N＝6000N由PF牵v，拖拉机的最大输出功率为48kW，拖拉机在水平地面上匀速拉动物体过程中的最大速度：v8m/s。答：（1）对物体做的有用功为7.2×105J；（2）装置（滑轮组与斜面组合）的机械效率为75%；（3）物体与斜面的摩擦力为2.1×103N；（4）拖拉机在匀速运动时的最大速度为8m/s。12．如图是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图。电动机将质量为m的重物匀速提升的高度为h，在提升过程中，电路中的电流为I，动滑轮的机械效率为η．假设电源电压U保持不变，电动机线圈电阻为R，不考虑电动机各处摩擦。求：（1）电动机所施加的拉力F做的功；（请用题干所给的字母表示，下同）（2）电动机所施加的拉力F；（3）试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有用＝Gh＝mgh，由η得拉力所做的功（总功）：W总；（2）由图知，n＝2，拉力移动的距离s＝2h，由W总＝Fs得拉力大小：F；（3）电动机线圈电阻的发热功率：P热＝I2R，根据能量守恒定律可知，电动机的拉力做功的功率为：P拉＝P电﹣P热＝UI﹣I2R，由P得电动机提升重物所用的时间：t。答：（1）电动机所施加的拉力F做的功为；（2）电动机所施加的拉力为；（3）电动机提升重物所用的时间为。地 城考点03测量滑轮组的机械效率的实验13．小明在测滑轮组机械效率时，记录了如下实验数据（不计绳重和摩擦） 滑轮组组成 钩码重/N 钩码升高的高度/m 动滑轮重/N 绳子自由端移动距离/m 两个定滑轮，一个动滑轮 4 0.1 0.5 0.3（1）根据表中数据画出滑轮组的绕线）根据表中数据计算滑轮组的机械效率为89% 。（3）若绳子承受最大拉力为20N，此滑轮组的最大效率为99% 。（4）当动滑轮重为5 N时，使用该滑轮组提起10N重的钩码刚好省一半的力。（5）在实验中重物移动的速度为0.1m/s。拉绳的功率为3W，则有用功率为2.95W 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）从表中的数据可知，细线m，则二者的关系是s＝3h，即由3段绳子承担物重，绕绳方法如图所示：；（2）滑轮组的机械效率为η1100%100%100%100%≈89%；（3）∵F（G+G动），∴最大物重为G2＝3F最大﹣G动＝3×20N﹣0.5N＝59.5N，滑轮组的最大机械效率为η2100%100%100%≈99%；（4）∵F（G+G动），∴动滑轮的重力为G′动＝3F3﹣G3＝3×5N﹣10N＝5N；（5）绳子自由端移动的速度为v＝3v物＝3×0.1m/s＝0.3m/s，∵PFv，∴施加的拉力为F10N，物体的重力为G＝3F﹣G动＝3×10N﹣0.5N＝29.5N，∴拉力的有用功率为P物＝Gv物＝29.5N×0.1m/s＝2.95W。故答案为：（1）见上图；（2）89%；（3）99%；（4）5；（5）2.95W。14．某实验小组的同学们在探究滑轮组的机械效率与什么因素有关实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%（1）分析表格数据得出的结论：在其它条件一定时，斜面越缓越省力，斜面越陡机械效率越高 （2）另一组同学猜想斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关紧接着做了实验：①用弹簧测力计沿着斜面把木块 匀速 拉上去进行相关的测量并计算出机械效率。②保持斜面的 倾斜程度 不变，改变其 粗糙程度 ，再进行相关测量并计算。③比较两者 机械效率 的大小，即可验证猜想是否正确。（3）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 大于 物块所受的摩擦力（选填“大于”“小于”或“等于”）。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）由记录的数据可以看出斜面的倾斜程度越缓时，沿斜面的拉力F越小，则斜面越省力；由记录的数据可以看出斜面倾斜程度越陡时，斜面的机械效率越高；（2）①用弹簧测力计沿着斜面把木块匀速拉上去进行相关的测量并计算出机械效率；②验证他的猜想，应控制物块重力和斜面倾斜程度不变，弹簧测力计匀速拉动物块，根据记录的数值；③计算出机械效率的大小，通过分析比较两者的大小得出实验结论；（3）当用弹簧拉着物体沿斜面做匀速向上运动时，物体的受力情况如下图：由图可见，物体受到重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，因为支持力不变，所以摩擦力的大小也不变。由于物块又做匀速直线运动，则弹簧测力计的拉力大小等于摩擦力和重力在沿斜面方向的分力的和，所以物块所受的拉力大于物块所受的摩擦力。故答案为：（1）在其它条件一定时，斜面越缓越省力，斜面越陡机械效率越高；（2）①匀速；②倾斜程度；粗糙程度；③机械效率；（3）大于。15．在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如表： 次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 1.5 20（1）第一次实验测得滑轮组的机械效率为62.5% ，两次相比较，第二次实验测得滑轮组的机械效率大于 第一次实验测得滑轮组的机械效率。（选填“大于”、“小于”或“等于”）（2）根据表中数据，能否得出“滑轮组的机械效率与所挂钩码重量有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能 ；请简要说出其中一条理由：只有一次对比实验，结论偶然性太大 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）第一次实验滑轮组的机械效率η1100%＝62.5%，第二次实验滑轮组的机械效率η2100%≈83.3%；所以η1＜η2；（2）通过实验的对比，虽然可以得出机械效率高低与滑轮重力有关，但必须至少三次实验才可证明结论，只有一次对比实验是不太准确合理的，偶然性太大，并且滑轮组的影响滑轮组的机械效率还有滑轮的重等。故答案为：（1）62.5%；大于；（2）不能；只有一次对比实验，结论偶然性太大。16．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表： 序号 动滑轮重G动/N 物重G/N 物体上升的高度h/m 绳端受到的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η/% 1 0.5 1 0.1 0.6 0.3 55.6 2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7 3 0.5 4 0.1 0.3 （1）根据表格中的数据，在图甲中画出滑轮组的绕绳方法。（2）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应匀速上升 （选填“保持静止”或“匀速上升”）（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为1.8 N，滑轮组的机械效率为74.1 %（4）根据表格中的数据分析可知：①随着物重的增大，额外功变大 （选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是摩擦力变大 ②要提高同一滑轮组机械效率，可以采取增加提起物体重力 的措施。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）分析表中数据可知，动力作用点移动的距离s是钩码上升高度h的3倍，说明由三段绳子承担物重，故滑轮组的绕线）在缓慢提升物体时，还需克服机械摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，所以需在缓慢匀速提升时读数；（3）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F＝1.8N，第三次试验时，滑轮组的机械效率为：η100%≈74.1%；（4）①根据表格中的数据分析可知：三次实验的额外功分别为：W额外1＝W总1﹣W有用1＝F1s1﹣G1h1＝0.6N×0.3m﹣1N×0.1m＝0.08J；W额外2＝W总2﹣W有用2＝F2s2﹣G2h2＝1.0N×0.3m﹣2N×0.1m＝0.1J；W额外3＝W总3﹣W有用3＝F3s3﹣G3h3＝1.8N×0.3m﹣4N×0.1m＝0.14J；由此可知随着物重的增大，额外功变大；原因是随着物重的增大，绳子与轮之间和轮与轴之间的摩擦变大；②由表中数据可知，同一滑轮组提升的物体越重机械效率越高，要提高同一滑轮组机械效率，可以增大提升物体的重力。故答案为：（1）见上图；（2）匀速上升；（3）1.8；74.1；（4）①变大；摩擦变大；增加提起物体重力。17．在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下： 次数 钩码重/N 钩码上升的高度/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 1.5 20（1）此实验所用滑轮的个数至少是 3 个，其中动滑轮有 2 个。（2）实验中应 匀速竖直 拉弹簧测力计。（3）第一次实验测得滑轮组的机械效率为 62.5% ，第二次实验时滑轮组的机械效 大于 （填“大于”、“小于”或“等于”）第一次的机械效率。（4）如何改变滑轮组的效率？改变物重 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）分析数据可知，弹簧测力计移动距离是钩码上升高度的4倍，故应有4段绳子吊着动滑轮，因此，动滑轮至少要有2个，定滑轮至少要有1个，共需要3个滑轮来组成滑轮组；（2）为了准确测量拉力的大小，需使测力计竖直匀速运动；（3）第一次的机械效率为：η1100%＝62.5%；第二次的机械效率为：η2100%≈83.3%；第二次实验时滑轮组的机械效率大于第一次的机械效率；（4）根据（3）可知，使用同一滑轮组，额外功不变，增加物重，增加了有用功，则有用功占总功的比例变大，故滑轮组的机械效率变大。故答案为：（1）3；2；（2）匀速竖直；（3）62.5%；大于；（4）改变物重。地 城考点04提高机械效率的方法18．如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（）A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率比甲图的低 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高【答案】C【解答】解：A、甲图是定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力也不省距离，故A正确，不符合题意；B、利用三个装置，将同一重物提升相同的高度，即做相同的有用功，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，即乙图滑轮比丙图杠杆重，乙克服机械重力所做的额外功最大，由η可知，乙的机械效率最低，故B正确，不符合题意；C、若始终保持拉力F3的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力F3保持不变，故C错误，符合题意；D、若提升的物体越重，提升相同的高度，所做的有用功越大，而额外功不变，由η可知，机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。故选：C。19．如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（）A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高【答案】C【解答】解：A、甲图是定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力也不省距离，故A正确，不符合题意；B、利用三个装置，将同一重物提升相同的高度，即做相同的有用功，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，即乙图滑轮比丙图杠杆重，乙克服机械重力所做的额外功最大，由η可知，乙的机械效率最低，故B正确，不符合题意；C、若始终保持拉力F3的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力F3保持不变，故C错误，符合题意；D、若提升的物体越重，提升相同的高度，所做的有用功越大，而额外功不变，由η可知，机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。故选：C。20．如图，辘轴是一种汲水工具，通过转动摇把使绳子在轴筒上叠绕，将水桶提起。将桶中的水尽量装满一些，能 提高该装置的机械效率；若以更快的速度提升水桶，不能 提高该装置的机械效率。（以上均选填“能”或“不能”）【答案】能；不能。【解答】解：（1）使用该机械是为了提水，因此对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，将桶中的水尽量装满一些，可以增大所做的有用功，而桶的重力不变，额外功不变，故将桶中的水尽量装满一些能提高机械效率；（2）以更快的速度提升水桶，有用功和额外功的大小都不变化，机械效率不变，故以更快的速度提升水桶不能提高该装置的机械效率。故答案为：能；不能。21．阅读短文，回答问题。桔槔和辘轳中国古代五大农书之首《齐民要术》中记载：“井深用辘轳，井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具，如图甲所示，在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根绳与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当不提水时，横长杆的绑重石端位置较低，横长杆的汲器端位置较高；当要提水时，人用力向下拉绳子使汲器下降到水面以下并让水流入汲器，与此同时另一端石头的位置则上升，当汲器装满水后，就让另一端石头下降，就可将汲器提升。桔槔只能在浅水中汲水，无法满足深井汲水的需求，限制了农业发展。辘轳的出现，弥补了桔槔的功能缺陷，既省力，又便于深井汲水，满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求（如图乙所示）。辘轳是典型的轮轴，其结构如图丙所示，半径较大的是轮，半径较小的是轴，轮轴是能够连续转动的杠杆，支点就在转轴线上。R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，当轮轴匀速转动时F1R＝F2r，且R＞r，所以F1＜F2，因而辘轳能够省力，同时可以根据井深确定绳子的长度。（1）如图甲所示，要汲水时，人用力向下拉绳子的过程中，桔槔相当于一个费力 （选填“省力”或“费力”）杠杆；当水桶装满水后，以另一端的石头的重力作为动力将水桶提升，这个过程中，桔槔相当于一个省力 （选填“省力”或“费力”）杠杆。（2）与桔槔相比，辘轳的优势是：①省力 ②便于深井汲水 。（3）使用辘轳时，若想更加省力，请你列举出一条改进方法：增大轮半径 ；我们也可以采取多种方法提高辘轳的机械效率，请说出其中一种方法：增大桶内的质量 。【答案】（1）费力；省力；（2）省力；便于深井汲水；（3）增大轮半径；增大桶内的质量。【解答】解：（1）人用力向下拉绳子时，人对桔槔施加的力为动力，重物的拉力为阻力，根据图中动力臂小于阻力臂，故是费力杠杆；当水桶装满水后，以另一端的石头的重力作为动力将水桶提升，这个过程中，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆；（2）桔槔只能在浅水中汲水，无法满足深井汲水的需求；动力作用在轮上可以省力；（3）由F1R＝F2r得，要更加省力，可以增大轮半径或者减小轴半径；我们可以增大桶内的质量提高辘轳的机械效率。故答案为：（1）费力；省力；（2）省力；便于深井汲水；（3）增大轮半径；增大桶内的质量。地 城考点05斜面机械效率的测量实验22．小明在探究“斜面的机械效率”的实验中，用长度s＝0.50m的木板搭成一个斜面，用弹簧测力计将重力G＝5.0N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端。（1）小明在实验中，调整斜面的高度为h＝0.22m，将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F＝4.0N，则有用功为 1.1 J，机械效率为 55% 。（2）小明利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W额外与斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）有如下关系： L（m） 0.45 0.40 0.35 0.30 W额外（J） 0.90 0.80 0.70 0.60通过数据分析，小明得出初步结论：W额外与L成 正 比，小明查阅资料后证实此结论是正确的。根据此结论，当斜面的水平长度L＝0.40m时，斜面的机械效率为 65.2% ；当木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为 2 N。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）有用功W有用＝Gh＝5N×0.22＝1.1J，总功W总＝Fs＝4N×0.5m＝2J，斜面的效率η55%；（2）由表中实验数据可知，W额外与L成正比；当斜面的水平长度L＝0.40m时，斜面高度h′0.3m，此时有用功W有用′＝Gh′＝5N×0.3m＝1.5J，总功W总′＝W有用′+W额外＝1.5J+0.80J＝2.3J，效率η′65.2%；当木板平放在水平桌面上，斜面的水平长度L＝S＝0.50m，设此时的额外功为W，则，W＝1J，∵W＝fS，∴f2N，物体做匀速运动，由平衡条件得：弹簧测力计的拉力F＝f＝2N；故答案为：（1）1.1；55%；（2）正；65.2%；2。23．斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难。几名同学围绕斜面展开如下两方面的探究（忽略空气阻力）。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。她利用图甲的装置进行实验，用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表： 实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率η 1 较缓 20 0.2 11 1 36.4% 2 较陡 20 0.4 14 1 57.1% 3 最陡 20 0.6 17 1 （1）表格的空白处应该填的数据是 70.6% 。（2）小明同学想探究物体沿斜面下滑过程中的能量转化。如图乙，他将同一物体分别置于两个高度相同但倾斜程度不同的斜面顶端由静止释放，物体均沿斜面运动到底端。若斜面光滑，下滑过程中物体的运动速度 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；（3）已知B斜面对物体的支持力为5N，斜面长1m，支持力在这个过程中做功 0 J；（4）若两斜面的材料相同，物体沿A斜面下滑到底端的速度为vA，物体沿B斜面下滑到底端的速度为vB，则vA＞ vB。（选填“＞”、“＜”或“＝”）【答案】（1）70.6%；（2）增大；（3）0；（4）＞。【解答】解：（1）由表中数据可知，第3次实验斜面的机械效率为：η100%≈70.6%；（2）若斜面光滑，则物体只受到垂直斜面上的支持力与物体的重力作用，这两力的合力沿斜面向下，为非平衡力，故物体的运动状态要发生改变，下滑过程物体的运动速度增大；（3）因支持力与移动的距离垂直，故支持力这个过程中做功为0J；（4）根据W＝Gh可知，两种情况下做的有用功相同；当斜面的粗糙程度一定时，斜面越陡，机械效率越高，故A斜面机械效率高，克服摩擦力做的额外功少，所以当物体滑到斜面底端时，机械能转换成的内能少，因此物体在A斜面上动能较大，即A的速度较大。故答案为：（1）70.6%；（2）增大；（3）0；（4）＞。24．小张同学在探究斜面的机械效率是实验中，将重5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，移动1m（如图所示），改变斜面倾斜程度进行多次试验，记录数据如表： 倾斜程度 斜面高h/m 拉力F∕N 机械效率η 较缓 0.2 2.0 50.0% 较陡 0.3 2.4 62.5% 最陡 0.4 2.8 71.4%（1）小张同学探究的是斜面的机械效率与 斜面倾斜程度 的关系。（2）有上表的数据看出：斜面越陡，越 费力 （填省力或费力）。（3）小张同学猜想斜面机械效率还可能跟物体的重有关。他设计的步骤如下：①将长木板搭成斜面；②用弹簧测力计测出木块的重力G；③用刻度尺测出斜面的高度h和长度s；④用弹簧测力计拉着木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计的拉力F；⑤计算斜面的机械效率。请你指出上述实验步骤的一处错误并改正：④中用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速向上运动时，读出弹簧测力计的拉力F， 要验证小张同学的猜想，接下来进行的操作是； 换用重力不同的物体重复上面的实验， 小张同学认为：以更慢的速度沿斜面拉木块，机械效率会更低。你认为他的观点 错误 （正确或错误），理由是：机械效率与物体的运动快慢无关 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）实验中控制物体的重力和斜面的长度不变，改变斜面的倾斜程度，探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系；（2）由上表的数据看出：斜面越陡，所用的拉力越大；（3）实验步骤④是错误的；物体匀速运动时，受的拉力和摩擦力才是一对平衡力，大小相等，所以实验步骤的改正：用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速向上运动时，读出弹簧测力计的拉力F；要验证小张同学的猜想，应进行多次测量，使得出的结论具有普遍性，所以接下来进行的操作是：换用重力不同的物体重复上面的实验；他的观点是错误的；理由是：机械效率与物体的运动快慢无关。故答案为：（1）斜面倾斜程度；（2）费力；（3）④中用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速向上运动时，读出弹簧测力计的拉力F；换用重力不同的物体重复上面的实验；错误；机械效率与物体的运动快慢无关。地 城考点06杠杆机械效率的测量实验25．小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。（1）实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于平衡 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右 （选填“左”或“右”）调节；（2）如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动一个 格；（3）小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7% 。（4）若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。分析原因可知杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。 。【答案】（1）平衡；右；（2）一个；（3）66.7%；（4）变大；杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。【解答】解：（1）杠杆的平衡状态包括杠杆处于静止状态和匀速转动状态，图甲杠杆处于静止状态，故为平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡时，将平衡螺母向杠杆上翘端调节，图中右端上翘，故向右调节平衡螺母；（2）图乙中，A点挂了两个钩码，离支点O为两个格，B点两个钩码，若要使杠杆在水平位置平衡，由杠杆的平衡条件可知，B到支点O的距离也为两个格，现在一个格，故应向右移动一个格；（3）图丙中，弹簧测力计的示数F＝0.5N，总功W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，有用功W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，机械效率η66.7%；（4）由（3）中W额＝W总﹣W有＝0.15J﹣0.1J＝0.05J，杠杆的中点B上升的高度h0.15m，所以杠杆的重力G0.33N，只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，钩码上升相同的高度W有不变仍为0.1J，由三角形相似数学知识可知重心B上升的距离hB′＝0.075m克服杠杆重力所做额外功W额′＝hB′G0＝0.075m×0.33N＝0.025J，此时杠杆的机械效率η′100%80%，故机械效率变大；由此可知，杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。故答案为：（1）平衡；右；（2）一个；（3）66.7%；（4）变大；杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。26．小明用图甲所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（1）已知OC＝3OA，钩码总重为1.0N，实验中，弹簧测力计的示数为 0.5 N，钩码上升高度为0.1m，杠杆的机械效率为 66.7 %；（2）若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则弹簧测力计的示数将 变大 ，杠杆的机械效率将 变大 （均选填“变大”“变小”或“不变”）；（3）如图乙，用始终竖直的力把重物提升至虚线所示的位置，拉力F的大小将 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】：（1）0.5；66.7；（2）变大；变大；（3）不变。【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。在实验过程中，有用功是：W有用＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J，已知OC＝3OA，根据相似三角形对应边成比例可得，弹簧测力计上升的距离等于钩码上升高度的3倍，即s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，所以总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，所以杠杆的机械效率是：η100%≈66.7%；（2）钩码的悬挂点在A点时，由杠杆的平衡条件得G•OA＝F•OC；悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G•OB＝F•OC，经对比发现，由OA到OB力臂变大，所以拉力F也变大，如果仍使钩码提升相同的高度，那么杠杆提升的高度就会减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。（3）如图乙，用始终竖直的力把重物提升至虚线所示的位置，新的动力臂和新的阻力臂之比不变，则根据杠杆平衡条件可得，力臂之比不变，则力之比不变，因为重物重力不变，所以拉力F的大小将不变。故答案为：（1）0.5；66.7；（2）变大；变大；（3）不变。27．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＝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＝0.6m，则杠杆的机械效率η＝66.7% （结果保留一位小数）。（1）若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；（2）若钩码的重量不变，将钩码悬挂点移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F，杠杆机械效率为η，若不计转轴O处摩擦，则：F＞ F，η＞ η（以上均选填“＞”“＝”或“＜”）。（3）若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F，杠杆的机械效率为η，若不计转轴O处的摩擦，则：F＞ F，η＝ η（以上均选填“＞”“＝”或“＜”）。【答案】见试题解答内容【解答】解：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＝0.6m，杠杆的机械效率：η100%≈66.7%；（1）若增加钩码的重量，重复实验，则有用功增大，根据η100%，则杠杆的机械效率将变大；（2）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η100%，所以机械效率变大，即η′＞η；（3）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，即F′＞F；由于有用功和额外功均不变，则总功也不变，根据η100%，故机械效率不变，即η′＝η。故答案为：66.7%；（1）变大；（2）＞；＞（3）＞；＝。28．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（1）实验中，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0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7 %．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功 。（2）一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能 ；请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置 ；②一次对比实验所得结论是不可靠的 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。在实验过程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，所以杠杆的机械效率是：η100%＝66.7%；利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功。（2）分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持钩码的位置不变；应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。只凭一次实验数据做出结论是不科学的。故答案是：（1）0.5； 66.7；克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功；（2）不能；①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②一次对比实验所得结论是不可靠的。地 城考点07杠杆的机械效率的计算29．研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具（如图甲），他查阅资料后知道，这种农具是农民捣谷用的“舂”，其工作原理图如图乙，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重力为30N，每踩一次碓头上升的高度为60cm，AO长1.5m，OB长0.3m，则（）A．舂相当于简单机械中的省力杠杆 B．不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用15N的力才可以将碓头抬起 C．每踩一次对碓头做的功是1800J D．若1min将B踩下30次，舂的机械效率为60%，则人做功的功率是15W【答案】D【解答】解：A、由图乙可知，OB小于OA，动力臂小于阻力臂，故舂相当于简单机械中的费力杠杆，A错误；B、碓头的重力为G，OB为动力臂L2，脚对B点的力为F，OA为阻力臂L1，根据杠杆平衡条件 F1L1＝F2L2，有 ，脚至少用150 N的力才可以将碓头抬起，B错误；C、每踩一次对碓头做的功 ，C错误；D、设人每踩一次做的总功为W总，机械效率为η，则总功 ，若1min将B踩下30次，则人做的总功 W总’＝30×W总＝30×30J＝900J，功率 ，D正确。故选：D。30．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC＝4OA，B为OC的中点。用动力F作用在C点，将挂在A点的质量为18kg的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，不计摩擦，则提升该物体做的有用功是36 J，F＝50 N。【答案】36、50。【解答】根据题目得知，物体的质量为18kg，根据重力公式G＝mg，其中g取10N/kg，计算物体的重力G＝18kg×10N/kg＝180N。物体被匀速提升0.2m，因此有用功W有＝Gh＝180N×0.2m＝36J。已知木棒的机械效率为90%，即：η＝ 90% 。因为B为OC的中点，OC＝4OA，所以OB＝2OA，当A点上升0.2m时，B点上升0.4m。设木棒的重力为G木，则额外功W额＝G木×0.4m。代入效率公式解得G木＝10N。根据杠杆原理；动力×动力臂＝阻力×阻力臂即：F×OC＝G×OA+G木×OB已知OC＝4OA，B为OC的中点，所以OB＝2OA。代入已知数值，F×4OA＝180N×OA+10N×2OA，F＝50N。故答案为36、50。31．如图所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓（duì）图。水流冲击水轮转动，水轮边缘带有若干均匀间隔的木板。每当水轮边缘的木板转动到碓尾上方时，会将其下压一定距离（每次下压的距离相同），并通过杠杆将碓头的石杵举起后自由落下，不断舂米。舂米的杠杆如图2所示。水轮一小时可使质量为2000kg的水升高4m，每分钟水对水轮平均做功为4000J。水轮机一小时所做的有用功为 80000 J，水轮能连续转动是受到 推力 （选填“惯性”或“推力”）的作用，水轮机旋转一小时提升水的机械效率为 33.3% 。若考虑木杆的自重，并忽略摩擦力。将石杵B向左移动时，杠杆的机械效率将 变大 （选填“变大”或“变小”或“不变”）。（g取10N/kg）【答案】80000；推力；33.3%；变大。【解答】解：水轮机一小时所做的有用功：有用功是指对物体克服重力所做的功，用于提升水的高度。则有用功W有＝Gh ＝ mgh ＝ 2000kg×10N/kg×4m ＝ 80000J。水轮在水流的冲击下开始转动，水流持续不断地对水轮的叶片施加推力，使水轮克服各种阻力保持转动。虽然水轮在转动过程中具有惯性，但是惯性只是使水轮保持原来的运动状态，并不能提供使水轮连续转动的动力。而水流的推力才是让水轮持续转动的根本原因，一旦水流停止，没有了推力，水轮在摩擦力等阻力的作用下会逐渐停止转动。水轮机旋转一小时提升水的机械效率：已知每分钟水对水轮平均做功为4000J，那么一小时（60分钟）水对水轮做的总功W总＝4000J/min×60min ＝ 240000J。根据机械效率公式可得水轮机旋转一小时提升水的机械效率为：η33.3%。石杵位置移动对杠杆机械效率的影响：将石杵B向左移动时，阻力臂变小。根据杠杆平衡条件，在动力臂不变，阻力不变的情况下，阻力臂变小，则动力变小。因为忽略摩擦力，额外功主要是克服木杆自重做的功，木杆上升的高度不变，所以额外功不变。有用功也不变。总功W总＝W有+W额，由于动力变小，根据W＝Fs（s是力作用的距离），在木板下压距离相同的情况下，动力做的总功W总变小。根据机械效率公式可知杠杆的机械效率将变大。故答案为：80000；推力；33.3%；变大。32．如图，金属杆OA长4米，OC长2米，OD长3米，杆子质量均匀分布，将某物体放在C点，在A点用竖直向上的力F拉杠杆，使杠杆A点移动到B点，AB的长是0.6米，这个过程中，杠杆的效率为80%；如果将该物体放在D点，同样使点A移动到点B，那么杠杆的机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”），此时效率是 85.7% 。（保留一位小数）【答案】变大；85.7%。【解答】解：当物体放在C点时，其力臂大小等于OC，作用在A点力始终竖直向上，其力臂大小等于OA，若杠杆A点移到B点时，物体移动到E点，如图所示：而OAB近似看成直角三角形，C为OA中点（即C为杠杆的重心），根据几何知识可得：hCEhAB0.6m＝0.3m；克服杠杆重力所做功为额外功，已知杠杆的效率为80%，则η即有：80%解得：G物＝4G杆当物体放在D点时，同样使A点移动到B点（即hAB＝0.6m），此时物体被提高0.45m，到达F点（即hDF＝0.45m），杠杆被提升的高度相同（即hCE＝0.3m），此时杠杆的机械效率：η′100%100%100%≈85.7%，可知机械效率比原来变大了。故答案为：变大；85.7%。33．如图所示，OA是一个质量分布均匀的杠杆，O是支点，B是OA的中点，在B点悬挂一个重为G＝40N的重物。用方向竖直向上，大小恒为25N的拉力F将杠杆从图中甲位置匀速提升到乙位置，重物上升的高度为0.3m，A点上升高度为0.6m。求：（1）拉力F做的有用功是多少？（2）该过程杠杆的机械效率是多少？（3）若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力G杆是多少？【答案】（1）力F做的有用功是12J；（2）将重物匀速提升时，杠杆的机械效率是80%；（3）若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力G杆是10N。【解答】解：（1）力F做的有用功W有＝Gh1＝40N×0.3m＝12J（2）由三角形相似可知力F移动的距离s＝2h1＝2×0.3m＝0.6m总功W总＝Fs＝25N×0.6m＝15J杠杆的机械效率 （3）若不计绳重和摩擦，克服杠杆自身的重力做的功是额外功，额外功W额＝W总﹣W有＝15J﹣12J＝3J杠杆重心上升的高度与重物上升高度相同，杠杆自身的重力 答：（1）力F做的有用功是12J；（2）将重物匀速提升时，杠杆的机械效率是80%；（3）若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力G杆是10N。地 城考点08滑轮、滑轮组机械效率的计算34．如图是小欣家阳台上晾衣架的结构简图，小欣将重30N的衣物挂在横杆上的衣架上，然后竖直向下拉绳使衣物匀速上升0.8m。已知小欣的体重为500N，动滑轮、衣架和杆总重30N（拉绳重及滑轮摩擦均忽略不计），此过程中（）A．小欣做的有用功是48J B．小欣受力的合力为485N C．滑轮组的机械效率为50% D．若减小所挂衣服的重力，滑轮组的机械效率将增大【答案】C【解答】解：A、小欣做的有用功为：W有＝Gh＝30N×0.8m＝24J，故A错误；B、由图可知，小欣站在阳台拉绳子，此时小欣处于静止状态，因此小欣受力的合力为0，故B错误；C、拉绳重及滑轮摩擦均忽略不计，滑轮组的机械效率为：η100%＝50%，故C正确；D、当减小所挂衣服的重力时，做的有用功就变小，而额外功不变，因此机械效率变小，故D错误。故选：C。35．工人利用如图甲所示的滑轮组提升质量为10kg、边长为10cm的正方体物体，他用拉力F拉绳，F随时间变化的图象如图乙所示，物体的速度v随时间t变化的关系图象如图丙所示，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg。以下说法正确的是（）A．在2～3s内动滑轮对重物做的功为260J B．在0～1s内物体对地面的压强为3000Pa C．使用此滑轮组能匀速提起重为590N的物体 D．若匀速提升另一物体时机械效率为80%，则提升的物体重力为90N【答案】B【解答】解：由图甲可知，承担重物绳子段数n＝3。A、由图丙可知，在2～3s内，物体做匀速运动，物体上升的速度v3＝2.50 m/s，物体这段时间内上升的距离为：h＝v3t＝2.50 m/s×1s＝2.5m，物体的重力为：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N，在2～3s内动滑轮对重物做的有用功为：W有用＝Gh＝100N×2.5m＝250J，故A错误；B、不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，在2～3s内，物体做匀速运动，由图乙知，此时绳端拉力F3＝40N，由F（G+G动）得，动滑轮重力：G动＝nF3﹣G＝3×40N﹣100N＝20N；由图乙知，在0～1s内，拉力F1＝30 N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到竖直向下的总重力、竖直向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，所以：G+G动＝F支+3F1，所以，地面对重物的支持力：F支＝G+G动﹣3F1＝100N+20N﹣3×30N＝30N，重物对地面的压力：F压＝F支＝30N，重物对地面的压强：p3000Pa，故B正确；C、由F（G+G动）可得，使用此滑轮组能匀速提起物体的最大重力为：G物大＝3F﹣G动＝3×200N﹣20N＝580N，所以使用此滑轮组不能匀速提起重为590N的物体，故C错误；D、滑轮组的机械效率η，当机械效率为80%时有：80%，解得：G物＝80N，故D错误。故选：B。36．如图甲所示，虚线框内是一个滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27kg的物体，在绳子自由端施加沿竖直方向的拉力为100N，物体和绳子自由端运动的路程随时间变化的规律如图乙所示，不计绳重与摩擦。则下列说法正确的是（）A．物体上升的速度为0.75m/s B．滑轮组中动滑轮重10N C．该滑轮组的机械效率为90% D．拉力的功率为25W【答案】C【解答】解：A、物体的重力：G＝mg＝27kg×10N/kg＝270N，使用滑轮组时，省力费距离，由图乙可知，当t＝4s时，物体上升高度为h＝1m，绳子自由端移动的距离为s＝3m，故动滑轮上的绳子段数：n3；则物体上升的速度为：v0.25m/s，故A错误；B、不计绳重和摩擦，根据F（G+G动）可得，动滑轮的重：G动＝nF﹣G＝3×100N﹣270N＝30N，故B错误；C、滑轮组的机械效率：η100%＝90%，故C正确；D、拉力的功率：P75W，故D错误。故选：C。37．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的均质物体，物体上升的速度保持1m/s不变，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3，测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2，若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，下列结果错误的是（）A．物体出水前牵引车拉力的功率为500W B．物体浸没在水中受到的浮力为750N C．物体在出水面前，牵引车的拉力为250N D．物体在出水面前，滑轮组的效率是60%【答案】A【解答】解：（1）根据G＝mg＝ρVg可得：物体的体积V0.075m3，物体在出水面前，V排＝V＝0.075m3，则物体在水中受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3＝750N，故B正确；（2）由图可知：绳子的股数n＝3，若不计摩擦、绳重及水的阻力，则牵引车作用在绳子上的拉力：F1（G物+G动﹣F浮）（1.2×103N+G动﹣750N）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①物体出水面后，牵引车作用在绳子上的拉力：F2（G物+G动）（1.2×103N+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②已知：F1：F2＝1：2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，解①②③可得：G动＝300N，F1＝250N，F2＝500N；故C正确；绳端移动的速度为：v′＝3v＝3×1m/s＝3m/s，拉力的功率，物体出水面前P＝F1v′＝250N×3m/s＝750W；故A错误；（3）物体出水面前的机械效率：η60%，故D正确。故选：A。38．现定义人对机械施加的力与机械对重物施加的力的比值叫做机械效能K，用于比较不同机械的省力程度。用甲、乙两个滑轮（组）匀速提升不同重物，不计绳重和摩擦，经测算描绘出两滑轮组的机械效能K与物体重力的倒数G﹣1的关系图线如图所示，两图线平行。则（）A．甲为定滑轮，乙为动滑轮 B．甲、乙滑轮组中动滑轮重相等 C．提升相同重物时，乙滑轮组机械效率比甲小 D．甲滑轮组提升20N重物时，机械效率为80%【答案】C【解答】解：A.若不考虑绳子和摩擦，若甲为定滑轮，；则K，由图可知甲的k﹣G﹣1的图像不是过1平行于横轴的直线，故A错误B.不考虑绳重和摩擦，设n1、n2分别为甲、乙滑轮组承担绳子的股数，则，结合甲的图像n1＝2，把时K＝1代入解得：G动甲＝10N，K乙，有图像可知，所以n2＞2＞n1，甲、乙图像平行，故，所以G甲动＜G乙动，故B错误；C.提升相同重物时，设提升重物的重力为G，机械效率η甲，η乙，所以η甲＞η乙，故B正确；D.由B知G甲动＝10N，所以用甲滑轮组提升G′＝20N重物时的机械效率η，故D错误；故选：C。39．如图，M是重5000N的配重，硬杆AB的支点为O．OA：OB＝1：2，每个滑轮重100N，重700N的人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子，则地面对人的支持力为400 N；物体M对地面的压力为4500 N（杠杆与绳的自重，滑轮组摩擦均不计）滑轮组的机械效率是83.3% 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）人用300N的方竖直下匀速拉动绳子时，人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得：F+F支＝G人，则F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力：F压＝F支＝400N；（2）定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得A端对定滑轮的拉力：FA′＝3F+G定＝3×300N+100N＝1000N；杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA＝F′A＝1000N；根据杠杆的平衡条件：FA×OA＝FB×OB，且OA：OB＝1：2，所以：FB500N；因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即FB′＝FB＝500N；物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为：FM支＝GM﹣FB′＝5000N﹣500N＝4500N，因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力：FM压＝FM支＝4500N。（3）杠杆与绳的自重，滑轮组摩擦均不计，滑轮组提升物体的重力：G物＝nF﹣G动＝2×300N﹣100N＝500N；滑轮组的机械效率是：η100%＝83.3%。故答案为：400；4500；83.3%。40．如图所示，滑轮组提起重630N的货物，绳子的自由端拉力F＝300N，重物以0.2m/s的速度匀速上升，不考虑绳重和摩擦，求：（1）此时滑轮组的机械效率（2）拉力做功功率（3）当所提货物重力为930N时，绳端的拉力为多大？【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）由图可知，n＝3，则此时滑轮组的机械效率：η100%100%100%100%100%＝70%；（2）绳端移动的速度：v绳＝nv物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，拉力做功功率：PFv＝300N×0.6m/s＝180W；（3）由F（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×300N﹣630N＝270N，当所提货物重力为930N时，拉力的大小：F′（G′+G动）（930N+270N）＝400N。答：（1）此时滑轮组的机械效率为70%；（2）拉力做功功率为180W；（3）当所提货物重力为930N时，绳端的拉力为400N。41．体重为510N的人，站在水平地面上对地面的压强为p1，如图所示，用滑轮组拉物体A沿水平方向做匀速运动，此时人对地面的压强为p2，压强变化了2750pa．已知人一只脚的面积是200cm2，滑轮组的机械效率为80%．（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线）物体A与地面的摩擦力；（3）若在物体A上再放一个物体B，滑动摩擦力增大了30N，此时该装置的机械效率是多少？【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）因为绳对人的拉力等于人对地面压力的变化量，故绳对人的拉力：F＝ΔF＝ΔpS＝2750Pa×2×2×10﹣2m2＝110N；（2）∵η，并且η＝80%，n＝2∴f＝η×2F＝80%×2×110N＝176N；（3）∵n＝2∴F（G动+f）G动＝2F﹣f＝2×110N﹣176N＝44N，若在物体A上再放一个物体B，此时A受到的滑动摩擦力f′＝176N+30N＝206N，η100%100%100%100%100%＝82.4%。答：（1）绳对人的拉力为110N；（2）物体A与地面的摩擦力为176N；（3）若在物体A上再放一个物体B，滑动摩擦力增大了30N，此时该装置的机械效率是82.4%。42．如图所示是儿童重工模拟游乐场中一种游戏装置。轻质杠杆AB可绕O点转动，OA：OB＝5：3；在A端挂有边长为10cm，重力为20N的正方体C，B端悬挂一滑轮组，定滑轮、动滑轮各重2N，当一个儿童用滑轮组匀速提升重物D时，物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm，杠杆恰好水平静止，绳的重量、滑轮组的摩擦均不计。求：（1）物体C的下表面受到的压强；（2）儿童对绳子末端的拉力F；（3）重物D的重力；（4）滑轮组的机械效率（保留1位小数）。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）由题知，杠杆恰好水平静止时，物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm，C下表面的深度：h＝10cm﹣2cm＝8cm＝0.08m，C的下表面受到的压强：pC＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa；（2）物体G对杠杆A端的拉力：FA＝GC﹣F浮＝GC﹣ρ水gV排＝20N﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10×8×10﹣6m3＝12N，杠杆恰好水平静止，由杠杆的平衡条件有：FB×OB＝FA×OA，B端的作用力：FB20N，作用在杠杆B端的力：FB＝3F+G定，所以儿童对绳子末端的拉力：F6N；（3）拉物体D时，有2段绳子通过动滑轮，所以F（GD+G动）所以重物D的重力：GD＝2F﹣G动＝2×6N﹣2N＝10N；（4）滑轮组的机械效率：η100%100%100%83.3%。答：（1）物体C的下表面受到的压强为800Pa；（2）儿童对绳子末端的拉力F为6N；（3）重物D的重力为10N；（4）滑轮组的机械效率为83.3%。地 城考点09水平滑轮组机械效率的计算43．如图所示，重100N的物体A在F＝10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（）A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大【答案】C【解答】解：A、由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离为s＝ns物＝2×1.5m＝3m，绳子自由端移动的速度为：，故A错误；B．拉力做的总功为：W总＝Fs＝10N×3m＝30J，在此过程中所做的额外功为：W额＝W总（1﹣η）＝30J×（1﹣90%）＝3J，故B错误；C．克服摩擦力做的有用功为：W有＝W总η＝30J×90%＝27J，则摩擦力为：，故C正确；D．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，故D错误。故选：C。44．如图所示，重100N的物体A在20N水平拉力F的作用下10s内沿直线m的距离，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F做功的功率是 4 W，物体A受到的摩擦力是 32 N。若增大拉力F，则物体A受到的摩擦力 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】4；32；不变【解答】解：由图可知，动滑轮上的绳子段数为n＝2，绳子自由端移动的距离：s绳＝ns物＝2×1m＝2m，拉力做的总功：W总＝Fs＝20N×2m＝40J，拉力做功的功率：P4W；根据η可得，有用功：W有＝ηW总＝80%×40J＝32J，水平匀速直线拉动物体A时，克服物体A受到的摩擦力做的功为有用功，根据W有＝fs物可得，物体A受到的摩擦力：f32N；滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与其它因素无关，由于增大拉力F时，物体A对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度也不变，所以物体A受到的摩擦力不变。故答案为：4；32；不变。45．如图所示，是一个从隧道中运矿石的装置图，用滑轮组拉着重600N的货车A沿水平方向匀速运动，货车受到的摩擦力是货车重力的0.2倍。在40s内物体移动8m，拉力F做的功为1280J．求：（1）货车A受到绳子的水平拉力F1；（2）拉力F的功率以及拉力F的大小；（3）计算滑轮组的机械效率。【答案】见试题解答内容【解答】已知：拉力F做的功为W总＝1280J，G＝600N，t＝40s，物体移动距离s＝8m，n＝2求：（1）货车A受到绳子的水平拉力F1＝？；（2）拉力F的功率P＝？；拉力F＝？；（3）滑轮组的机械效率η＝？解：（1）货车受的摩擦力f＝0.2G＝0.2×600N＝120N，因为货车做的是匀速直线运动，所以它受的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以货车受到绳子的水平拉力F1＝f＝120N；（2）拉力F的功率：P32W；拉力移动距离s′＝2s＝2×8m＝16m，∵W＝Fs∴拉力F80N；（3）拉力做的有用功W有用＝fs＝120N×8m＝960J，滑轮组的机械效率：η100%100%＝75%。答：（1）货车A受到绳子的水平拉力为120N；（2）拉力的功率为32W；拉力为80N；（3）滑轮组的机械效率为75%。46．一辆汽车不慎陷入湿滑水平路面，司机利用滑轮组成功的将汽车拖了出来，其拖动过程可以简化成如图所示的模型。在水平拉力F＝1000N的作用下，20s内汽车沿水平方向匀速移动了4m，已知该过程中整个装置的机械效率为80%（不计滑轮组及绳子的质量且绳子拉车的力也总是沿着水平方向）。求：（1）作用在绳子自由端的水平拉力F做功的功率；（2）汽车所受的阻力f大小。【答案】（1）作用在绳子自由端的水平拉力F做功的功率为600W；（2）汽车所受的阻力为2400N。【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×4m＝12m，拉力做的总功：W总＝Fs＝1000N×12m＝1.2×104J，拉力做功的功率：P600W；（2）由η可知，汽车所受的阻力：f＝ηnF＝80%×3×1000N＝2400N。答：（1）作用在绳子自由端的水平拉力F做功的功率为600W；（2）汽车所受的阻力为2400N。地 城考点10斜面机械效率的计算47．如图所示，将绳子一端系在斜面顶端，使绳子绕过圆筒用力拉绳，使圆筒沿斜面匀速向上滚动。已知斜面高H＝2m，长L＝5m，圆筒的重力为1050N．若这个装置的机械效率为75%，则拉力F＝280 N。【答案】见试题解答内容【解答】解：由题意知，圆筒相当于一个动滑轮，所以圆筒滚上斜面后拉力F通过的路程为s＝2L，由η得：F280N。故答案为：280。48．如图所示，一重为750N，密度为5×103kg/m3的金属块A沉在水中的斜面上，在沿斜面向上的拉力F作用下，物块A以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升，斜面的倾角α＝30°，此时斜面的效率为75%，若不计水的阻力，则物块A受到的摩擦力为100N 。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）金属块的质量：m75kg，金属块的体积：V1.5×10﹣2m3，金属块受到的浮力：F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣2m3＝150N；（2）斜面效率为75%，则不用斜面做功与用斜面做功的比值为75%，不用斜面做功：W有＝Fh＝（G﹣F浮）h＝（750N﹣150N）h＝600N×h，斜坡倾角为30°，所以s＝2h，用斜面做功：W总＝F拉s＝F拉×2h，斜面的效率为75%，所以：η100%100%＝75%，解得：F拉＝400N；因为W总＝W有+W额，所以使用斜面拉动物体时所做的额外功：W额＝W总﹣W有＝400N×2h﹣600N×h＝200N×h，根据W额＝fs＝f×2h可得，A受到的摩擦力：f100N。故答案为：100N。49．利用如图所示的斜面装置用时10s可以把重为600N的物体匀速拉到斜面顶端，斜面长为5m，高为2m，实际拉力为300N．求：（1）拉力做功的功率；（2）该斜面装置的机械效率；（3）若沿斜面方向的拉力为F，物重为G，斜面长为L，高为H，请利用总功、有用功和额外功的关系推导出摩擦力f的表达式，并由表达式判断说明，拉力F和摩擦力f不是一对平衡力。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）拉力做功为：W总＝FL＝300N×5m＝1500J；拉力的功率为：P150W；（2）此过程中，所做的有用功为：W有＝GH＝600N×2m＝1200J；则斜面的机械效率为：η80%；（3）由W额＝W总﹣W有，因为W总＝FL，W有＝GH，W额＝fL；所以fL＝FL﹣GH，f＝F；即f＜F，因为f≠F，所以拉力F和摩擦力f是不是一对平衡力；答：（1）拉力做功的功率是150W；（2）该斜面装置的机械效率是80%；（3）拉力F和摩擦力f不是一对平衡力。试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司$专题04 机械效率9大高频考点概览考点01 机械效率的比较大小考点02 机械效率的简单计算考点03 测量滑轮组的机械效率的实验考点04 提高机械效率的方法考点05 斜面机械效率的测量实验考点06 杠杆机械效率的测量实验考点07 杠杆的机械效率的计算考点08 滑轮、滑轮组机械效率的计算考点09 水平滑轮组机械效率的计算考点10 斜面机械效率的计算地 城考点01机械效率的比较大小1．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和η1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和η2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（）A．P1＝P2 B．P1＜P2 C．η1＝η2 D．η1＞η22．在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（）A．图甲中的滑轮为动滑轮，图乙中的滑轮为定滑轮 B．物体所受的重力是3.6N C．图乙中弹簧测力计上升20cm D．图甲中滑轮的机械效率大于图乙中滑轮的机械效率3．如图所示，甲、乙两个斜面的长度相同，倾角不同（α＞θ），粗糙程度也不同。现用同样大小的力分别将同一物体从斜面底端匀速拉至顶端，已知运动时间t甲＜t乙，则下列说法正确的是（）A．使用滑轮可以省力 B．两次拉力做功的情况是W甲＞W乙 C．两次拉力做功的功率P甲＜P乙 D．斜面的机械效率η甲＞η乙4．如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m、0.3m，对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC。则（）A．ηA＜ηB＜ηC B．ηA＞ηB＞ηC C．ηA＜ηC＜ηB D．ηC＜ηA＜ηB5．兰兰在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图甲所示。（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做功W＝ J；（2）聪聪用滑轮组将展品移到展台上，用相同的滑轮设计了a、b两种绕绳方法如图乙，F1所做的功为W1，则W W1，F1 F2，a、b两滑轮组机械效率η1 η2。（3）展台台面承受的压强不能超过4×104Pa，如果把展品放到水平台面上，展品与台面的接触面积是40cm2，台面会不会被压坏？请通过计算说明。（g＝10N/kg）地 城考点02机械效率的简单计算6．2024年，日照港跻身全球5亿吨大港阵营。如图所示，工人用电动机驱动的起重机搬运质量为10t的集装箱。先在100s内将集装箱匀速提升10m，此过程电动机的功率为1.2×104W。然后起重机又在100s内将集装箱沿水平方向匀速移动了5m，此过程的电动机的功率为1×102W。不计空气阻力，g取10N/kg。下列说法正确的是（）A．在上升过程中，起重机对集装箱做的功为1.2×106J B．在上升过程中，起重机对集装箱做功的功率为1×104W C．在上升过程中，起重机的机械效率为100% D．在水平移动过程中，起重机对集装箱做的功为1×104J7．质量为0.5kg的塑料桶装满水后的总质量为10kg，小雨将其从地面匀速搬到高为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是 J，机械效率是 。8．如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F＝600N的力，把一个大木厢从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N．求：（1）小张推木箱做了多少功？（2）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）9．如图，河底有一体积为0.5m3，密度为7.8g/cm3的圆柱形铁棒，将绳子的一端系在河堤上，使绳子绕过铁棒，用手拉住绳子的自由端，使铁棒在河堤滚动上升，河堤坡度倾角为30°，机械效率为60%，求拉力F的大小？若铁棒以0.1m/s的速度匀速沿河堤上升，则拉力的功率多大？10．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘。
