2022年中考物理专题复习——机械效率

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2022年中考物理专题复习——机械效率
【考点梳理】
1.有用功和额外功
①有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。
计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外
②额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用
③总功：有用功与额外功的和叫总功。
计算方法：W总=Fs；W总=W有用+W额外
2.机械效率
①概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
②计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
③提高机械效率的主要办法：
a.在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；
b.在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。
3.滑轮（组）机械效率的测量实验：
①目的：测量滑轮组的机械效率
②原理：
③匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；
④多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值；
⑤实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。
4.斜面机械效率的测量实验：
①目的：探究斜面的机械效率
②原理：
③结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。
【题型专练】
题型一：效率概念的理解
1.下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（　　）
A．做功越慢的机械，功率一定越小
B．越省力的机械，其机械效率一定越高
C．做有用功越多的机械，其机械效率越高
D．功率不同的机器，做的功一定不相等
2.起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系正确的是（　　）
A．做功越快的机器，功率一定越大
B．做功越多，机械效率一定越高
C．功率越大的机器做功一定越多
D．机械效率越高，做功一定越快
3.下列说法中正确的是（　　）
A．机械效率高的机械，做功就越多 B．功率大的机械，做功就越多
C．功率小的机械，其机械效率越低 D．功率大的机械，做功就越快
4.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（　　）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
5.如图所示小明分别用甲乙两个滑轮把同一袋沙子从地面匀速提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重及摩擦，则（　　）

A．W1η2 B．W1=W2 η1<η2
C．W1=W2η1>η2 D．W1>W2η1<η2
6.在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有　　，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着　　，所以任何机械的机械效率总　　100%（选填“大于”或“小于”）。
题型二：滑轮组效率的计算
1.如图所示，用力F将重力为10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列说法正确的是（　　）

A．绳子末端移动的距离为1m
B．拉力大小为5N
C．滑轮组的机械效率为90%
D．物体克服重力所做的功为20J
2.在新农村改造住房时，常用如图所示的简易滑轮组提升建材。工人师傅用400N的拉力，利用该滑轮组将重600N的重物在10s内匀速提高了4m。下列判断正确的是（　　）

A．绳端移动的速度为0.4m/s B．提升重物做的有用功为1600J
C．工人拉绳子的功率为240W D．该滑轮组的机械效率为75%
3.甲装置中，空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图内。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（　　）

A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
4.用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同的物体，每次物体提升的高度均为1m，滑轮组的机械效率与物体的重力关系如图乙所示。不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（　　）

A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为10J
5.空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（   ）

A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
6.将完全相同的物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好能够匀速下降；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力，可以使物体B以的速度匀速上升；若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力，可以使A、B一起水平向左做匀速直线运动。忽略绳重及摩擦，不增减器件。下列说法正确的是（　　）

A．B匀速下降时，A受到的摩擦力为5N
B．动滑轮的重力为6N
C．B匀速上升时，拉力的功率为1W
D．该滑轮组的机械效率最大为
7.体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，效率不可能达到90%
关于小明的以上论断 （　　）

A．只有①③正确 B．①②③④都正确
C．只有①②③正确 D．只有②③正确
8.小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在1s内使物体A匀速上升5m。已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，不计绳子重力和绳子与滑轮摩擦，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．水平地面对小勇的支持力做功为6000J
B．小勇做的有用功为3000J
C．小勇拉力的功率为250W
D．此滑轮组的机械效率为
9.如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则甲、乙的拉力之比为　 　甲、乙的机械效率之比　 　。

10.如图所示，工地上起重机将重为1×104N的重物在10s内匀速提升了5m，若拉力F为4000N，求：
（1）起重机对重物做的功；
（2）起重机的机械效率。
（3）请写出一条提高该滑轮组机械效率的方法。



11.如图所示每个滑轮重60N，用此滑轮组匀速提升重480N的货物，使货物以0.3m/s的速度匀速上升，拉力的功率是180W。求：
（1）提升物体10秒，拉力F做功；
（2）拉力F；
（3）滑轮组的机械效率η。



题型三：水平滑轮组效率的计算
1.如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
2.如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．拉力F做的功为400J B．物体与地面间的摩擦力为180N
C．额外功为240J D．拉力做功的功率为40W
3.如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为60N
C．拉力F的功率为12W
D．有用功为120J
4.如图所示，用水平向右5 N 的力F拉滑轮（不计滑轮重力），木块 A 在粗糙木板 B 上水平向左做匀速直线运动，4 s内木块 A 移动了0.4 m，木板 B 静止在粗糙水平地面上，滑轮组的机械效率为 80%。则（　　）

A．地面对木板B的摩擦力为 2.5 N B．木块 A受到的摩擦力为 2 N
C．拉力F的功率为 2.5 W D．4 s 内绳子拉力对木板 B 做的功为 0.8 J
5.国家为了改善居民的居住条件，对老旧小区进行改造。建筑工人用如图装置将建材匀速运送到楼顶，已知建材重为4500N，建材提升15m用时1min，绳端的粒力F为2000N（忽略绳重）下列计算结果正确的是（　　）

A．绳端拉力的功率为1125W
B．绳端移动的速度为0.25m/s
C．该装置的机械效率为75%
D．该装置所做的有用功为3×104J
6.如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是 　运动　（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有 　 　段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是 　 　。

7.如图所示，一个边长为0.2m、密度为2.5×103kg/m3的正方体石块，在25N拉力作用下匀速直线运动了2m，用时5s。已知石块受到的滑动摩擦力为60N，g取10N/kg，求：
（1）石块静止时对水平面的压强；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。



题型四：斜面的效率计算
1.如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若此时拉力F为5N．则斜面的机械效率为（　　）

A．60% B．70% C．80% D．90%
2.如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（　　）

A．f＝ B．f＝
C．f＝F（1﹣η） D．f＝
3.在抗洪抢险行动中，小军需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上，为了省力他采用5m的长木板搭了一个斜面（如图）。搬运过程中，他用沿斜面向上1200N的力，历时5min将重物匀速地推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（　　）

A．小军做的功为2400J
B．小军做功的功率为1200W
C．小军对重物做的有用功为6000J
D．此简易斜面装置的机械效率为80%
4.如图所示，物体在沿斜面向上拉力的作用下，从倾角为30°的斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，斜面的机械效率为75%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（　　）

A．F=G   f=G B．F=G     f=G
C．F=G   f=G D．F=G    f=G
5.如图所示，用一平行于斜面向上的力将质量为80kg的木箱从2m长的斜面底端匀速拉到顶端（可以把木箱看作质点），斜面的倾斜角为30°，木箱受到的摩擦力是木箱重力力的0.1倍，则下列说法正确的是（　　）

A．木箱克服摩擦力做功80J B．拉力大小为480N
C．斜面的机械效率80% D．拉力做功为880J
6.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A，沿斜面向上匀速运动货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，下列说法不正确的是（　　）

A．t时间内汽车对绳的拉力所做的功1.2×106J
B．汽车对绳的拉力大小2×104N
C．斜面的机械效率75%
D．物体所受摩擦力为1.5×103N
7.如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m，高1m，斜面的机械效率为　 　，物体所受的摩擦力为　 　N。

8.如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车车厢底板高度h＝1m，斜面长度s＝4m，现用力F沿着斜面把重力G＝2400N的重物匀速拉到车上，拉力F＝800N。
（1）工人做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。



题型五：探究机械效率影响因素实验问题
1.在“测滑轮组机械效率”的实验中，小华用大小相同的滑轮，组成如图所示的滑轮组进行了实验，并把数据整理记录在如表中。

（1）本实验需要的测量工具除了如图所示的之外还需要　 　；
（2）上表①处的正确数据是　 　；
（3）比较1、2两次实验可知：使用同一滑轮组提升不同的重物，钩码越重，滑轮组的机械效率越　 　；
（4）比较2、3两次实验可推测，若将铝质滑轮更换为体积大小相同的铁质滑轮，再次将重2N的钩码提升0.1m，此时滑轮组的机械效率可能为　 　（只填序号）
A.72%
B.67%
C.53%
（5）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功。进一步推理得出：假如没有额外功，总功等于有用功。可见，使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。
A.光的反射定律
B.牛顿第一定律
C.阿基米德原理
D.焦耳定律

2.如图所示为某同学测定动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，这个过程用时2s，弹簧测力计对绳子的拉力为F．请据此完成下列问题。
（1）该同学准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是　 　
（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是　 　cm。
（3）弹簧测力计的读数为1.2N，则这个动滑轮的机械效率是　 　%；拉力F做功的功率是　 　W。
（4）动滑轮自身重力为　 　N．（不计绳子重及机械之间的摩擦）

3.某实验小组用图中实验装置探究“影响滑轮组机械效率的因素”，实验中每个钩码重2N，g＝10N/kg，实验测得的数据如下表所示：

（1）在实验中，测量绳子自由端拉力F时，应尽量竖直向上　 　拉动弹簧测力计。
（2）第一次实验测得的机械效率为　 　（保留整数），第4次实验是用　 　（选填“a”、“b”或“c”）图做的。

（3）分析比较“1、2”次实验数据、“1、5”次实验数据、“3、4”次实验数据，得到的结论是　 　。
（4）根据第三次实验数据判断，本次实验中是否存在摩擦力？　 　（选填“是”或“否”）。
【拓展】
（5）在测量某个摩擦较大的滑轮组机械效率时，小明说，在用弹簧测力计测绳子自由端拉力大小时边拉动弹簧测力计边读数不容易观察，他提出的建议是让弹簧测力计拉着绳子自由端不动，这样读数就容易了。请你对小明说法的科学性做出评价：　 　。
4.在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小悦用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如表：

（1）该实验的原理是：　 　，实验中要　 　拉动弹簧测力计，使钩码升高。
（2）第3次实验中拉力大小如图丙所示，第三次实验的机械效率为　 　。
（3）分析表格中三组数据，能得出：用同一滑轮组，匀速提升重物时，滑轮组的机械效率与　 　的具体关系，写出你这样认为的理由：　 　。
（4）通过分析实验数据，请你写出提高滑轮组机械效率的方法：　 　。

5.巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。

（1）在使用甲弹簧测力计时需要竖直向上　 　拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会　 　（选填“变大”、“变小”和“不变”）；
（2）从表中数据可分析出实验2是用图　 　（选填甲或乙）做的实验，机械效率为　 　%（结果精确到0.1%）；
（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越　 　（选填“高”或“低”）；
（4）比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越　 　（选填“高”或“低”）；
（5）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，测力计的读数变小，测得机械效率　 　（选填“变大”、“变小”和“不变”）；
（6）通过实验2的数据分析可得出天花板对定滑轮的拉力为　 　N（忽略绳重和摩擦，同一个滑轮组中每个滑轮重力相等）。

6.小明用如图所示装置探究“斜面的机械效率”。实验前他有如下猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关；
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
（1）实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做　匀速直线　运动。
（2）下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据：
次数
物体
物重
G/N
拉升高度
h/cm
拉力
F/N
拉动距离s/cm
机械效率η/%
1
木块
6
10
1.20
100
50
2
小车
6
12
0.75
120

①第2次实验时斜面的机械效率为　 　%；
②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与　 　的关系；
③第1次实验中，木块所受摩擦力为　 　N。
（3）小明进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把重为5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，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
①由表格中信息可知：W额外与L成　 　比；
②当斜面的水平长度L＝0.40m时，拉力做的总功为　 　J；
③若将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　 　N。

7.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，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。（不考虑摩擦）
①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点，匀速将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，弹簧测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1＝　　。（用字母表示）②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2　　η1。（填“＜”“＝”或“＞”）
③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηA　　ηB。（填“＜”“＝”或“＞”）
（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为ηC和ηD，则ηC　　ηD。（填“＜”、“＝”或“＞”）

8.斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：　 　。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1（θ1＞θ2）
θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验　 　中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，　 　；
（3）为验证猜想3，小明做了实验　 　（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是　 　。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是　 　%．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）

9.某物理学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究。
疑惑一：斜面的机械效率越高越省力吗？
疑惑二：斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗？
[实验探究]
将长度为lm的长木板的一端垫高，构成长度一定高度可调的斜面（如图所示）。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量。表一呈现的是部分实验数据：


请回答下列问题：
（1）表一中第3次实验的机械效率是______；
（2）分析表一实验数据可解决疑惑一的问题，写出正确的结论。______；
（3）进一步分析表一实验数据可得，疑惑二的正确结论是：斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（摩擦力越小）。简述理由：______。
题型六：机械效率的综合性问题
1.如图1所示，装有10kg水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为400om2，桶的质量忽略不计.某同学用图2所示的滑轮组在5s内将这桶水匀速提升2m，所做的额外功为40J，g取l0N/kg，求：（1)图1中圆桶对地面的压强大小：
（2)滑轮组对圆桶拉力做功的功率；（3）滑轮组的机械效率，（保留一位小数）



2.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图所示．为了尽快疏通道路，交警只用了30 s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车与地面的总接触面积为600 cm2，被拖离的速度是6 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，该装置的机械效率是80%.求：(g取10 N/kg)
(1)故障车停在水平路面时对地面的压强．
(2)拉力F在30 s内所做的功．
(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力．



3.如图所示，一工人用滑轮组提升重500N的物体，所用的拉力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s（不计绳重、绳与滑轮间的摩擦）。
求：（1）物体上升的高度；
（2）拉力F所做的功；
（3）若物重为800N时，滑轮组的机械效率。



4.如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：

(1)汽车拉力的大小；
(2)汽车拉力的功率；
(3)滑轮组的机械效率。


5.如图所示，以O为支点的水平轻质杠杆ON的M点处悬挂一边长为0.2m的正方体合金块A。A的下方放置一个由同种材料制成的边长为0.1m的正方体B，B放置在水平地面上，已知OM∶ON=1∶3，一个重为640N的人站在水平地面上，人与地面的接触面积为0.04m2；当人用力F拉住绳通过滑轮组使杠杆水平平衡时，A对B的压强为1.5×104Pa，人对水平地面的压强变为1.45×104Pa；若每个滑轮重为20N，g取10Nkg，不计装置的一切摩擦和绳重、杆重。M处的绳子不会断。求∶
（1）人站在地面上时对地面的压强为多少？
（2）物体B对地面的压力为多少？
（3）若滑轮组绳子能承受的最大拉力为95N，人缓慢拉动绳子使A对B的压力为零，这个过程中整个装置的最大机械效率是多少？（保留一位小数）



6.为了将放置在水平地面上质量为100N的物体提升到高处。霖飞同学设计了如图甲的滑轮组装置。当霖飞同学用如图乙随时间变化的竖直向上的力F拉绳时，物体的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁。若物体与地面的接触面积S＝5×10﹣2m2（不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向，g＝10N/kg）。求：

（1）在0～1s内，重物对地面的压强；
（2）在1～2s内，拉力F做的功；
（3）在2～3s内，拉力F的功率及滑轮组的机械效率。

2022年中考物理专题复习——机械效率参考答案
【考点梳理】
1.有用功和额外功
①有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。
计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外
②额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用
③总功：有用功与额外功的和叫总功。
计算方法：W总=Fs；W总=W有用+W额外
2.机械效率
①概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
②计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
③提高机械效率的主要办法：
a.在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；
b.在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。
3.滑轮（组）机械效率的测量实验：
①目的：测量滑轮组的机械效率
②原理：
③匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；
④多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值；
⑤实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。
4.斜面机械效率的测量实验：
①目的：探究斜面的机械效率
②原理：
③结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。
【题型专练】
题型一：效率概念的理解
1.下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（　　）
A．做功越慢的机械，功率一定越小
B．越省力的机械，其机械效率一定越高
C．做有用功越多的机械，其机械效率越高
D．功率不同的机器，做的功一定不相等
【答案】A。
2.起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系正确的是（　　）
A．做功越快的机器，功率一定越大
B．做功越多，机械效率一定越高
C．功率越大的机器做功一定越多
D．机械效率越高，做功一定越快
【答案】A。
3.下列说法中正确的是（　　）
A．机械效率高的机械，做功就越多 B．功率大的机械，做功就越多
C．功率小的机械，其机械效率越低 D．功率大的机械，做功就越快
【答案】D
4.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（　　）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
【答案】D
5.如图所示小明分别用甲乙两个滑轮把同一袋沙子从地面匀速提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重及摩擦，则（　　）

A．W1η2 B．W1=W2 η1<η2
C．W1=W2η1>η2 D．W1>W2η1<η2
【答案】A。
6.在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有　　，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着　　，所以任何机械的机械效率总　　100%（选填“大于”或“小于”）。
【答案】重力、摩擦、小于。
题型二：滑轮组效率的计算
1.如图所示，用力F将重力为10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列说法正确的是（　　）

A．绳子末端移动的距离为1m
B．拉力大小为5N
C．滑轮组的机械效率为90%
D．物体克服重力所做的功为20J
【答案】D。
2.在新农村改造住房时，常用如图所示的简易滑轮组提升建材。工人师傅用400N的拉力，利用该滑轮组将重600N的重物在10s内匀速提高了4m。下列判断正确的是（　　）

A．绳端移动的速度为0.4m/s B．提升重物做的有用功为1600J
C．工人拉绳子的功率为240W D．该滑轮组的机械效率为75%
【答案】D。
3.甲装置中，空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图内。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（　　）

A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
【答案】D。
4.用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同的物体，每次物体提升的高度均为1m，滑轮组的机械效率与物体的重力关系如图乙所示。不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（　　）

A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为10J
【答案】D。
5.空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处，忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（   ）

A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
【答案】D。
6.将完全相同的物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好能够匀速下降；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力，可以使物体B以的速度匀速上升；若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力，可以使A、B一起水平向左做匀速直线运动。忽略绳重及摩擦，不增减器件。下列说法正确的是（　　）

A．B匀速下降时，A受到的摩擦力为5N
B．动滑轮的重力为6N
C．B匀速上升时，拉力的功率为1W
D．该滑轮组的机械效率最大为
【答案】A。
7.体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，效率不可能达到90%
关于小明的以上论断 （　　）

A．只有①③正确 B．①②③④都正确
C．只有①②③正确 D．只有②③正确
【答案】B。
8.小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在1s内使物体A匀速上升5m。已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，不计绳子重力和绳子与滑轮摩擦，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．水平地面对小勇的支持力做功为6000J
B．小勇做的有用功为3000J
C．小勇拉力的功率为250W
D．此滑轮组的机械效率为
【答案】D。
9.如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则甲、乙的拉力之比为　 　甲、乙的机械效率之比　 　。

【答案】3：2；1：1。
10.如图所示，工地上起重机将重为1×104N的重物在10s内匀速提升了5m，若拉力F为4000N，求：
（1）起重机对重物做的功；
（2）起重机的机械效率。
（3）请写出一条提高该滑轮组机械效率的方法。

【答案】解：（1）起重机对重物做的有用功：
W有用＝Gh＝1×104N×5m＝5×104J；
（2）由图知，n＝3，拉力端移动距离：
s＝3h＝3×5m＝15m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝4000N×15m＝6×104J，
起重机的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%。
（3）增大提升物体的重力、减小摩擦、减小动滑轮的重力，都可以提高滑轮组的机械效率。
答：（1）起重机对重物做的功为5×104J；
（2）起重机的机械效率为83.3%；
（3）提高滑轮组机械效率的方法：增大提升物体的重力（或减小摩擦、减小动滑轮重力）。
11.如图所示每个滑轮重60N，用此滑轮组匀速提升重480N的货物，使货物以0.3m/s的速度匀速上升，拉力的功率是180W。求：
（1）提升物体10秒，拉力F做功；
（2）拉力F；
（3）滑轮组的机械效率η。

【答案】解：（1）因为P＝，所以拉力做的功：W＝Pt＝180W×10s＝1800J；
（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的速度v＝nv物＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
因为P＝＝＝Fv，所以拉力：F＝＝＝200N；
（3）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%。
答：（1）提升物体10秒，拉力F做功为1800J；
（2）拉力F为200N；
（3）滑轮组的机械效率η为80%。
题型三：水平滑轮组效率的计算
1.如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
【答案】C
2.如图所示，重为800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．拉力F做的功为400J B．物体与地面间的摩擦力为180N
C．额外功为240J D．拉力做功的功率为40W
【答案】B
3.如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为60N
C．拉力F的功率为12W
D．有用功为120J
【答案】C
4.如图所示，用水平向右5 N 的力F拉滑轮（不计滑轮重力），木块 A 在粗糙木板 B 上水平向左做匀速直线运动，4 s内木块 A 移动了0.4 m，木板 B 静止在粗糙水平地面上，滑轮组的机械效率为 80%。则（　　）

A．地面对木板B的摩擦力为 2.5 N B．木块 A受到的摩擦力为 2 N
C．拉力F的功率为 2.5 W D．4 s 内绳子拉力对木板 B 做的功为 0.8 J
【答案】B
5.国家为了改善居民的居住条件，对老旧小区进行改造。建筑工人用如图装置将建材匀速运送到楼顶，已知建材重为4500N，建材提升15m用时1min，绳端的粒力F为2000N（忽略绳重）下列计算结果正确的是（　　）

A．绳端拉力的功率为1125W
B．绳端移动的速度为0.25m/s
C．该装置的机械效率为75%
D．该装置所做的有用功为3×104J
【答案】C
6.如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是 　运动　（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有 　 　段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是 　 　。

【答案】运动；2；80%。
7.如图所示，一个边长为0.2m、密度为2.5×103kg/m3的正方体石块，在25N拉力作用下匀速直线运动了2m，用时5s。已知石块受到的滑动摩擦力为60N，g取10N/kg，求：
（1）石块静止时对水平面的压强；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。

【答案】（1）5000Pa；（2）30W；（3）80%
题型四：斜面的效率计算
1.如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若此时拉力F为5N．则斜面的机械效率为（　　）

A．60% B．70% C．80% D．90%
【答案】C。
2.如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（　　）

A．f＝ B．f＝
C．f＝F（1﹣η） D．f＝
【答案】A。
3.在抗洪抢险行动中，小军需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上，为了省力他采用5m的长木板搭了一个斜面（如图）。搬运过程中，他用沿斜面向上1200N的力，历时5min将重物匀速地推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（　　）

A．小军做的功为2400J
B．小军做功的功率为1200W
C．小军对重物做的有用功为6000J
D．此简易斜面装置的机械效率为80%
【答案】D
4.如图所示，物体在沿斜面向上拉力的作用下，从倾角为30°的斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，斜面的机械效率为75%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（　　）

A．F=G   f=G B．F=G     f=G
C．F=G   f=G D．F=G    f=G
【答案】B
5.如图所示，用一平行于斜面向上的力将质量为80kg的木箱从2m长的斜面底端匀速拉到顶端（可以把木箱看作质点），斜面的倾斜角为30°，木箱受到的摩擦力是木箱重力力的0.1倍，则下列说法正确的是（　　）

A．木箱克服摩擦力做功80J B．拉力大小为480N
C．斜面的机械效率80% D．拉力做功为880J
【答案】B
6.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A，沿斜面向上匀速运动货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，下列说法不正确的是（　　）

A．t时间内汽车对绳的拉力所做的功1.2×106J
B．汽车对绳的拉力大小2×104N
C．斜面的机械效率75%
D．物体所受摩擦力为1.5×103N
【答案】D
7.如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m，高1m，斜面的机械效率为　 　，物体所受的摩擦力为　 　N。

【答案】62.5%；0.75。
8.如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车车厢底板高度h＝1m，斜面长度s＝4m，现用力F沿着斜面把重力G＝2400N的重物匀速拉到车上，拉力F＝800N。
（1）工人做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。

【答案】解：（1）工人做的有用功：
W有＝Gh＝2400×1m＝2400J；
（2）所做总功为：
W总＝Fs＝800N×4m＝3200J，
斜面的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝75%；
（3）此过程的额外功为：
W额＝W总﹣W有＝3200J﹣2400J＝800J，
由W额＝fs可得，摩擦力为：
f＝＝＝200N。
答：（1）工人做的有用功为2400J；
（2）斜面的机械效率为75%；
（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为200N。
题型五：探究机械效率影响因素实验问题
1.在“测滑轮组机械效率”的实验中，小华用大小相同的滑轮，组成如图所示的滑轮组进行了实验，并把数据整理记录在如表中。

（1）本实验需要的测量工具除了如图所示的之外还需要　 　；
（2）上表①处的正确数据是　 　；
（3）比较1、2两次实验可知：使用同一滑轮组提升不同的重物，钩码越重，滑轮组的机械效率越　 　；
（4）比较2、3两次实验可推测，若将铝质滑轮更换为体积大小相同的铁质滑轮，再次将重2N的钩码提升0.1m，此时滑轮组的机械效率可能为　 　（只填序号）
A.72%
B.67%
C.53%
（5）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功。进一步推理得出：假如没有额外功，总功等于有用功。可见，使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。
A.光的反射定律
B.牛顿第一定律
C.阿基米德原理
D.焦耳定律

【答案】（1）刻度尺；（2）83%；（3）大；（4）C；（5）不省功；B。
2.如图所示为某同学测定动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，这个过程用时2s，弹簧测力计对绳子的拉力为F．请据此完成下列问题。
（1）该同学准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是　 　
（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是　 　cm。
（3）弹簧测力计的读数为1.2N，则这个动滑轮的机械效率是　 　%；拉力F做功的功率是　 　W。
（4）动滑轮自身重力为　 　N．（不计绳子重及机械之间的摩擦）

【答案】（1）天平；（2）10.0；（3）83.3%；0.12；（4）0.4。
3.某实验小组用图中实验装置探究“影响滑轮组机械效率的因素”，实验中每个钩码重2N，g＝10N/kg，实验测得的数据如下表所示：

（1）在实验中，测量绳子自由端拉力F时，应尽量竖直向上　 　拉动弹簧测力计。
（2）第一次实验测得的机械效率为　 　（保留整数），第4次实验是用　 　（选填“a”、“b”或“c”）图做的。

（3）分析比较“1、2”次实验数据、“1、5”次实验数据、“3、4”次实验数据，得到的结论是　 　。
（4）根据第三次实验数据判断，本次实验中是否存在摩擦力？　 　（选填“是”或“否”）。
【拓展】
（5）在测量某个摩擦较大的滑轮组机械效率时，小明说，在用弹簧测力计测绳子自由端拉力大小时边拉动弹簧测力计边读数不容易观察，他提出的建议是让弹簧测力计拉着绳子自由端不动，这样读数就容易了。请你对小明说法的科学性做出评价：　 　。
【答案】（1）匀速；（2）67%； c；（3）被提升的重物越重，动滑轮越轻，机械效率越高；机械效率与重物被提升的高度无关；（4）否；（5）不科学；因为静止时摩擦力对实验的影响不能准确计量。
4.在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小悦用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如表：

（1）该实验的原理是：　 　，实验中要　 　拉动弹簧测力计，使钩码升高。
（2）第3次实验中拉力大小如图丙所示，第三次实验的机械效率为　 　。
（3）分析表格中三组数据，能得出：用同一滑轮组，匀速提升重物时，滑轮组的机械效率与　 　的具体关系，写出你这样认为的理由：　 　。
（4）通过分析实验数据，请你写出提高滑轮组机械效率的方法：　 　。

【答案】（1）η＝＝×100%；沿竖直匀速方向；（2）83.3%；（3）提升物体的重力；使用同一滑轮组，将不同重力的物体提升相同高度，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高；（4）提升物体的重力。
5.巴蜀中学实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。

（1）在使用甲弹簧测力计时需要竖直向上　 　拖动，若斜向上匀速拉动则弹簧测力计的示数会　 　（选填“变大”、“变小”和“不变”）；
（2）从表中数据可分析出实验2是用图　 　（选填甲或乙）做的实验，机械效率为　 　%（结果精确到0.1%）；
（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的重量越重，滑轮组的机械效率越　 　（选填“高”或“低”）；
（4）比较实验1和实验3可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越　 　（选填“高”或“低”）；
（5）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，测力计的读数变小，测得机械效率　 　（选填“变大”、“变小”和“不变”）；
（6）通过实验2的数据分析可得出天花板对定滑轮的拉力为　 　N（忽略绳重和摩擦，同一个滑轮组中每个滑轮重力相等）。

【答案】（1）匀速；变大；（2）乙；57.1；（3）低；（4）高；（5）变大；（6）8.6N。
6.小明用如图所示装置探究“斜面的机械效率”。实验前他有如下猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体所受的摩擦力有关；
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
（1）实验中，沿斜面拉动物体时，应使其做　匀速直线　运动。
（2）下表是小明探究过程中记录的两次对比实验数据：
次数
物体
物重
G/N
拉升高度
h/cm
拉力
F/N
拉动距离s/cm
机械效率η/%
1
木块
6
10
1.20
100
50
2
小车
6
12
0.75
120

①第2次实验时斜面的机械效率为　 　%；
②进行这两次对比实验是为了研究斜面机械效率与　 　的关系；
③第1次实验中，木块所受摩擦力为　 　N。
（3）小明进一步研究发现，将长50cm的木板搭成倾角不同的斜面，用弹簧测力计把重为5N的物块从斜面底端拉至顶端的过程中，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
①由表格中信息可知：W额外与L成　 　比；
②当斜面的水平长度L＝0.40m时，拉力做的总功为　 　J；
③若将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　 　N。

【答案】（1）匀速直线；（2）①80；②摩擦力；③0.6；（3）①正；②2.3；③2。
7.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，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。（不考虑摩擦）
①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点，匀速将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，弹簧测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1＝　　。（用字母表示）②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2　　η1。（填“＜”“＝”或“＞”）
③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηA　　ηB。（填“＜”“＝”或“＞”）
（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为ηC和ηD，则ηC　　ηD。（填“＜”、“＝”或“＞”）

【答案】（1）①；②＞；③＜；（2）＝。
8.斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：　 　。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1（θ1＞θ2）
θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验　 　中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，　 　；
（3）为验证猜想3，小明做了实验　 　（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是　 　。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是　 　%．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）

【答案】盘山公路；（1）1和2；（2）其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；（3）1、3、4；根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等；【拓展】62.5。
9.某物理学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究。
疑惑一：斜面的机械效率越高越省力吗？
疑惑二：斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗？
[实验探究]
将长度为lm的长木板的一端垫高，构成长度一定高度可调的斜面（如图所示）。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量。表一呈现的是部分实验数据：


请回答下列问题：
（1）表一中第3次实验的机械效率是______；
（2）分析表一实验数据可解决疑惑一的问题，写出正确的结论。______；
（3）进一步分析表一实验数据可得，疑惑二的正确结论是：斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（摩擦力越小）。简述理由：______。
【答案】0.69 机械效率越高的斜面，不一定省力（机械效率越高的斜面越费力） 因为由实验数据可知斜面倾斜程度变大，斜面的机械效率随之也变大，额外功占总功的比例变小，所以摩擦力不一定变大（斜面倾斜程度变大，滑块对斜面的压力变小，因此滑块受到的摩擦力变小）
题型六：机械效率的综合性问题
1.如图1所示，装有10kg水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为400om2，桶的质量忽略不计.某同学用图2所示的滑轮组在5s内将这桶水匀速提升2m，所做的额外功为40J，g取l0N/kg，求：（1)图1中圆桶对地面的压强大小：
（2)滑轮组对圆桶拉力做功的功率；（3）滑轮组的机械效率，（保留一位小数）

【答案】（1）2.5×103 （2）40W (3) 83.3%
2.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图所示．为了尽快疏通道路，交警只用了30 s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车与地面的总接触面积为600 cm2，被拖离的速度是6 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，该装置的机械效率是80%.求：(g取10 N/kg)
(1)故障车停在水平路面时对地面的压强．
(2)拉力F在30 s内所做的功．
(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力．

【答案】(1)故障车停在水平路面时对地面的压力F＝G＝mg＝1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×104 N，故障车停在水平路面时对地面的压强p＝＝＝2.5×105 Pa.　(2)由v＝可得，故障车移动的距离s车＝v车t＝6 m/s×30 s＝180 m．由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s绳＝ns车＝3×180 m＝540 m，拉力F在30 s内所做的功W＝Fs绳＝500 N×540 m＝2.7×105 J．　(3)滑轮组的机械效率η＝＝＝，因滑轮组的机械效率是80%，所以故障车在被拖离过程中受到的阻力f＝nFη＝3×500 N×80%＝1 200 N.
3.如图所示，一工人用滑轮组提升重500N的物体，所用的拉力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s（不计绳重、绳与滑轮间的摩擦）。
求：（1）物体上升的高度；
（2）拉力F所做的功；
（3）若物重为800N时，滑轮组的机械效率。

【答案】（1）由v＝可得，物体上升的高度：
h＝vt＝0.2m/s×10s＝2m；
（2）由图可知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：
s＝3h＝3×2m＝6m，
拉力F所做的功：
W＝Fs＝200N×6m＝1200J；
（3）由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝3F﹣G＝3×200N﹣500N＝100N，
若物重为800N时，需要的拉力：
F′＝（G′+G动）＝×（800N+100N）＝300N，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%≈88.9%。
答：（1）物体上升的高度为2m；
（2）拉力F所做的功为1200J；
（3）若物重为800N时，滑轮组的机械效率为88.9%。
4.如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：

(1)汽车拉力的大小；
(2)汽车拉力的功率；
(3)滑轮组的机械效率。
【答案】(1)由图可知，n=3，则汽车拉力的大小为

(2)汽车运动的速度为

汽车拉力的功率为

(3)滑轮组的机械效率为

答：(1)汽车拉力的大小为1000N；
(2)汽车拉力的功率为3000W；
(3)滑轮组的机械效率为90%。
5.如图所示，以O为支点的水平轻质杠杆ON的M点处悬挂一边长为0.2m的正方体合金块A。A的下方放置一个由同种材料制成的边长为0.1m的正方体B，B放置在水平地面上，已知OM∶ON=1∶3，一个重为640N的人站在水平地面上，人与地面的接触面积为0.04m2；当人用力F拉住绳通过滑轮组使杠杆水平平衡时，A对B的压强为1.5×104Pa，人对水平地面的压强变为1.45×104Pa；若每个滑轮重为20N，g取10Nkg，不计装置的一切摩擦和绳重、杆重。M处的绳子不会断。求∶
（1）人站在地面上时对地面的压强为多少？
（2）物体B对地面的压力为多少？
（3）若滑轮组绳子能承受的最大拉力为95N，人缓慢拉动绳子使A对B的压力为零，这个过程中整个装置的最大机械效率是多少？（保留一位小数）

【答案】（1）人站在地面上时对地面的压力为自身重力，即

人与地面的接触面积为0.04m2，则对地面的压强为

（2）当人用力F拉住绳通过滑轮组使杠杆水平平衡时，人对水平地面的压强变为1.45×104Pa，可知绳对人的拉力为

滑轮组中n=2，根据受力分析可知滑轮组对杠杆的拉力为

则

根据杠杆平衡条件可知

则A上方绳的拉力为

A对B的压强为1.5×104Pa，则A对B的压力为

对A受力分析可知

A、B密度相同，则

则物体B对地面的压力为

（3）人缓慢拉动绳子使A对B的压力为零时，则A上方绳的拉力为

根据杠杆平衡条件可知

可解得

根据滑轮组的受力分析可知

可知绳对人的拉力为

小于绳子允许的最大拉力，由于额外功一定，则A对B的压力为零时机械效率最大，此时

答：（1）人站在地面上时对地面的压强为；
（2）物体B对地面的压力为206.25N；
（3）整个装置的最大机械效率是88.2%。
6.为了将放置在水平地面上质量为100N的物体提升到高处。霖飞同学设计了如图甲的滑轮组装置。当霖飞同学用如图乙随时间变化的竖直向上的力F拉绳时，物体的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁。若物体与地面的接触面积S＝5×10﹣2m2（不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向，g＝10N/kg）。求：

（1）在0～1s内，重物对地面的压强；
（2）在1～2s内，拉力F做的功；
（3）在2～3s内，拉力F的功率及滑轮组的机械效率。
【答案】（1）在2﹣﹣3s内，重物做匀速直线运动，则动滑轮的重力为：G'＝3F﹣G＝3×40N﹣100N＝20N；
在0﹣﹣1s内，物体静止，拉力F'＝30N，物体对地面的压力为：F压＝G+G'﹣3F'＝100N+20N﹣3×30N＝30N；
则对地面的压强为：p＝＝＝600Pa；
（2）在1～2s内，拉力F2＝50N，重物上升高度h2＝1.25m，且承担物重的绳子股数n＝3，
拉力F的作用点下降的距离s2＝3h2＝3×1.25m＝3.75m，
拉力做的功：W＝F2s2＝50N×3.75m＝187.5J。
（3）在2～3内，拉力F3＝40N，重物上升高度速度v＝2.50m/s，
拉力F的移动速度v绳＝nv＝3×2.5m/s＝7.5m/s，
由P＝Fv可得拉力做功的功率：P＝F3v绳＝40N×7.5m/s＝300W；
由η＝＝＝＝得，2～3s 内滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%。
答：（1）在0～1s内，重物对地面的压强为600Pa；
（2）在1～2s内，拉力F做的功为187.5J；
（3）在2～3s内，拉力F的功率及滑轮组的机械效率为83.3%。