苏科版九年级全册5 机械效率同步达标检测题

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11.5 机械效率
一、单选题
1．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
【答案】C
【解析】
AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
2．小明用一竖直向上的力把物体A匀速提到了一定的高度，所做的功为100J。小红利用某种机械把相同的物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功为120J，则下列说法正确的是（　　）
A．小红利用的机械一定是省力的
B．小红所做的有用功为120J
C．小红所做的有用功为100J
D．小红利用的机械其机械效率达到了100%
【答案】C
【解析】
A．利用机械可能省力也可能费力，小红利用某种机械不能确定一定省力，故A错误；
B．小红利用某种机械把相同的物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功是为120J，即120J是总功，故B错误；
C．对物体做的功是有用功，所以，小红利用机械做的有用功等于小明做的功，即100J，故C正确；
D．由于利用机械就一定做额外功，所以，机械效率总小于1，机械效率不可能达到了100%，故D错误。
故选C。
3．甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3，机械效率之比是3:1，则它们所做的有用功之比（　　）
A．2:3 B．2:1 C．2:9 D．9:2
【答案】B
【解析】
由可得

则它们有用功之比为

故选B。
4．下列做法中不能提高滑轮组机械效率的是
A．增加物体提升的高度 B．使用轻质动滑轮
C．增加物体的质量 D．在轴上加润滑油
【答案】A
【解析】
A．增大物体提升的高度，绳端移动的距离也变长了，滑轮组的机械效率：
η====
由此可知机械效率并不受影响，故A符合题意；
B．使用轻质动滑轮，额外功减少了，在有用功一定时，滑轮组的机械效率会增大，故B不符合题意；
C．增大被提升物体的质量，在动滑轮、摩擦不变的情况下，即额外功不变的情况下，有用功增大了，所以机械效率就提高了，故C不符合题意；
D．在轴上加润滑油，减少摩擦，减少额外功，在有用功一定时，滑轮组的机械效率会增大，故D不符合题意。
5．一个滑轮组经改进后，机械效率比原来大大提高，用该滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度，与改进前相比（　　）
A．总功不变，但额外功减少了
B．总功不变，有用功增加了
C．有用功不变，总功减少了
D．做的有用功减少了
【答案】C
【解析】
由于把同一物体匀速提升同样的高度，所以，利用滑轮组做的有用功相同，由于改装后的机械效率高，所以，由知道，改装后利用滑轮组做的总功减少，又因为
W总＝W有+W额
所以，改装后利用滑轮组做的额外功减少，综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长s＝1.2m、高h＝0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则（　　）


A．有用功为1.35J，机械效率为75%
B．有用功为2.16J，机械效率为62.5%
C．有用功为1.35J，机械效率为62.5%
D．有用功为1.35J，机械效率为100%
【答案】C
【解析】
有用功

总功

机械效率

故选C。
7．如图所示，物体重为50N，小明用这个滑轮组3s内将物体匀速提升0.3m。拉力为20N，不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　）

A．动滑轮的重力为10N
B．拉力F的功率为2W
C．该滑轮组的机械效率约为83.3%
D．提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高
【答案】B
【解析】
A．由图像可知绳子股数n=3，则动滑轮的重力为

故正确，不符合题意；
B．绳子自由端移动的距离为
s=3h=3×0.3m=0.9m
拉力F的功率为

故错误，符合题意；
C．该滑轮组的机械效率约为

故正确，不符合题意；
D．由

可知提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高，故正确，不符合题意。
故选B。
8．如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确是（　　）

A．重物在A点处人做的有用功多机械效率高
B．重物在A和B点处杠杆的机械效率相等
C．重物在B点处做的有用功多，杠杆的机械效率高
D．重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高
【答案】C
【解析】
利用杠杆提升重物，有用功W有用=Gh，在A、B两处提升的是同一个重物，每次杠杆上升同样的高度，而重物上升的高度hB＞hA，在A、B两处人做的有用功不相同，重物在A点处做的有用功少；由图可知在A、B两处提升重物，每次用力让杠杆上升同样的高度，而杠杆的重心上升的高度hA′=hB′，额外功W额外=G杆h，所以额外功相同；在A、B两处人对重物提升的高度不同，做的有用功不相同，因为，A有用功少，额外功一样，可得ηA＜ηB，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．如图所示，物体A在拉力F的作用下，10s内水平匀速运动了5m，物体A与地面间的滑动摩擦力为270N，拉力F为150N。下列物理量计算正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的速度是1.5 m/s
B．拉力F做功为750J
C．该滑轮组的机械效率是60%
D．拉力F的功率是150W
【答案】D
【解析】
【分析】
A．动滑轮上有两段绳子承载，自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故自由端移动的距离

自由端移动的速度

故A错误；
B．拉力F做功

故B错误；
C．滑轮组做的有用功

滑轮组的机械效率

故C错误；
D．拉力F的功率

故D正确。
故选D。
10．如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G，每个滑轮的重力为，此装置的机械效率为，则工人所用的拉力在下述表达中正确的是（　　）

A． B． C． D．
【答案】A
【解析】
A．设物体上升的高度为h，由图示可知

由


可知，工人所用的拉力为

故A正确；
BCD．不计绳子的重力和绳子与滑轮间的摩擦，只计动滑轮的重力时，由

可得

由于实际使用时，绳子的重力和绳子与滑轮间的摩擦是存在的，因此

故BCD错误。
故选A。
11．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度，若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为20N。在把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　）


A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功为300J
C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率
【答案】A
【解析】
AB．甲、乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据可知两滑轮组所做的有用功相同，则

故A正确，B错误；
C．由图可知滑轮组绳子的有效股数，，动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，根据可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C错误；
D．不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，即

由于

则两滑轮组的总功相同，即

有用功相同，总功相同，根据可知，两滑轮组的机械效率相等；故D错误。
故选A。
12．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重与摩擦）。下列计算结果正确的是（　　）

A．0s～1s内，物体对地面的压力为10N
B．1s～2s内，额外功是25J
C．2s～3s内，拉力做的功是187.5J
D．2s～3s 内，滑轮组的机械效率是83.3%
【答案】D
【解析】
【分析】
A．由图丁可知，在0～1s内物体上升的高度为0，即物体没有高开地面。由图乙可知，在0～1s内，拉力
F拉＝30N
取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力G和G动，地面施加的竖直向上的支持力F支，及动滑轮对物体的拉力F′作用，处于静止状态，根据力的平衡，地面对物体的支持力为
F支＝G﹣F′＝G﹣3F拉+G动＝100N﹣3×30N+G动＝G动+10N＞10N
由力的相互性，物体对地面的压力大小等于地面对物体的支持力，故A错误；
B．在1～2s内，拉力
F2＝50N
由图丁知，重物上升高度
h2＝1.25m
绳子的有效段数为3，拉力F的作用点下降的距离
s2＝3h2＝3×1.25m＝3.75m
拉力做的有用功
W有2＝Gh2＝100N×1.25m＝125J
拉力做的功
W总2＝F2s2＝50N×3.75m＝187.5J
额外功
W额2＝W总2﹣W有2＝187.5J﹣125J＝62.5J
故B错误；
C．由图可知在2～3s内，拉力
F3＝40N
重物上升高度
h3＝3.75m﹣1.25m＝2.5m
拉力F的作用点下降的距离
s3＝3h3＝3×2.5m＝7.5m
拉力做的功
W总3＝F3s3＝40N×7.5m＝300J
故C错误；
D．2s～3s内滑轮组的机械效率

故D正确。
故选D。
二、填空题
13．如图，用滑轮组提升重物时，将重60N的物体在10s内匀速提升了3m，已知动滑轮重为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中，绳子自由端拉力F的大小为 ___________N，提升物体的过程中所做额外功为 ___________J，滑轮组的机械效率为 ___________。

【答案】     35     30     85.7%
【解析】
[1]由图可知，该滑轮组绳子的承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力

[2]由题意可得，绳子自由端移动的距离为
s=nh=2×3m=6m
所以拉力做的总功为
W总=Fs=35N×6m=210J
拉力做的有用功为克服物体重力做功，大小为
W有=Gh=60N×3m=180J
因为总功等于有用功与额外功之和，所以提升物体的过程中所做额外功为
W额=W总﹣W有=210J﹣180J=30J
[3]由[2]可得滑轮组的机械效率为

14．如图所示，在5s时间内，将一个重为5N的物体沿着长2m、高1m的斜面从底端匀速拉到顶端，物体受到摩擦力为0.5N。则有用功为______J，拉力做功的功率为______W，此时斜面的机械效率为______。

【答案】     5     1.2     83.3%
【解析】
[1]使用斜面可以省力，但不能省功，将一个重为5N的物体沿着长2m、高1m的斜面从底端匀速拉到顶端，有用功
W有=Gh=5N×1m=5J
[2]额外功
W额=fs=0.5N×2m=1J
则总功为
W总=W有+W额=5J+1J=6J
拉力做功的功率为

[3]斜面的机械效率为


15．如图甲所示的滑轮组，用60N的拉力匀速提升重150N的物体40s，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，在此过程中，物体上升的高度为______m，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______%，拉力的功率为______W。

【答案】     1     150     83.3     4.5
【解析】
[1]由图甲可知，承担物重的绳子的股数为n=3，绳子自由端移动的距离与物体上升的高度的关系为s=nh。由图乙可知，在此过程中，物体上升的高度为1m，绳子自由端移动的距离为

s=nh=3×1m=3m
[2]有用功为
W有=Gh=150N×1m=150J
[3]拉力做的总功为
W总=Fs=60N×3m=180J
滑轮组的机械效率为

[4]拉力的功率为

16．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上。工人用375N的力拉绳子，重为600N的货物沿斜面匀速向上运动20m所用时间为40s，在此过程中有用功为_______J，该装置的机械效率为_______。

【答案】     6000     40%
【解析】
[1]物体在斜面上运动20m，斜面的倾角为30°，根据直角三角形知识可知，物体上升的高度

工人所做有用功
W有=Gh=600N×10m=6000J
[2]由图可知，动滑轮上有2段绳子，即n=2，已知物体沿斜面移动距离s=20m，则绳子自由端移动的距离
s′=ns=2×20m=40m
工人所做总功
W总=Fs′=375N×40m=15000J
该装置的机械效率

17．一个质量为70kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重200N，容量足够大，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，则此装置的动滑轮重为 ___________N；该工人提升10块石板升高2m过程中，做的额外功为 ___________J；该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到 ___________（g=10N/kg，保留一位小数）。

【答案】     50     500     81.5%
【解析】
[1][2]10块石板的总重力
G石=10×100N=1000N
提升石板所做的有用功
W有=G石h=1000N×2m=2000J
此装置提升石板所做的总功

提升石板所做的额外功
W额=W总-W有=2500J-2000J=500J
提升托盘所做的额外功
W托盘=G托盘h=200N×2m=400J
不计摩擦及绳重时，提升动滑轮所做的额外功
W滑轮=W额-W托盘=500J-400J=100J
动滑轮的重力

[3]人对绳子的最大拉力
F=G人=mg=70kg×10N/kg=700N
同一轮滑组，提升物体的过程中，所做的有用功越大，机械效率越高，所以提升的物体越重，机械效率越高。当绳子端所受的拉力最大，提升的物体最重，此装置的机械效率最高。由图示知，滑轮组承重绳子为2根，所以能提起的石板的最大重力

最多能提起石板的数量

实际上，提升石板的重力
G石实=11×100N=1100N
绳子端的实际最大拉力

此装置的最高机械效率

18．用如图所示滑轮组匀速提升重为200N的物体，绳重和摩擦忽略不计，人对绳的拉力为125N，若人在5s内将绳子匀速向下拉6m，则人拉绳的功率为______W，所做的额外功为______J，滑轮组的机械效率为______。如果人的体重为600N，绳子能承受的最大拉力为800N，拉动过程中绳始终未断裂，假设人能施加足够大的拉力，他用此滑轮组能提升的最大物重为______N。

【答案】     150     150     80%     1150
【解析】
[1]人做的总功是
W总=Fs=125N×6m=750J
人拉绳的功率为

[2]物体上升的高度是

做的有用功是
W有=Gh=200N×3m=600J
所做的额外功为
W额=W总-W有=750J-600J=150J
[3]滑轮组的机械效率为

[4]绳重和摩擦忽略不计，所以滑轮重为

绳子能承受的最大拉力为800N，但是人的体重只有600N，那么人所能施加的最大拉力为600N，那么滑轮组能提升的最大物重为

19．用如图质量分布均匀的细木棒提升重物，不计摩擦，测力计竖直向上拉木棒的C点使在A点的物体匀速上升时，测得如下表数据，该杠杆的机械效率为 ___________，杠杆的重为 ___________N；如果将物体由A点移到B点，测力计仍然竖直拉C点匀速上升，物体上升的高度不变，则有用功 ___________，机械效率 ___________。（后两空选填“变大”、“不变”或“变小”）
物重G/N
测力计示数F/N
OA/m
OC/m
A点上升的高度hA/m
C点上升的高度hC/m
4
2.5
0.25
0.5
0.2
0.4


【答案】     80%     1     不变     变大
【解析】
[1]有用功
W有用=GhA=4N×0.2m=0.8J
总功
W总=FhC=2.5N×0.4m=1J
该杠杆的机械效率

[2]已知
OA=0.25m
OC=0.5m
故
OC=2OA
即A点为杠杆的重心位置，不计摩擦，克服杠杆自重做的功为额外功，则
W额=W总-W有用=1J-0.8J=0.2J
杠杆的重为

[3][4]如果将物体由A点移到B点，测力计仍然竖直拉C点匀速上升，物体上升的高度不变，根据W有用＝Gh可知有用功不变，从图中可知杠杆重心上升的高度变小，根据W额=G杠杆h可知额外功变小，根据

可知机械效率变大。
三、实验题
20．（1）如图甲所示，用作用点不同，分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，使杠杆在水平位置保持平衡，则F1、F2、F3的大小关系是_______。
（2）如图乙所示，用两种不同的滑轮将同一重物G提升到相同高度，若不计绳重、摩擦和滑轮重，F1_______F2，机械效率1_______2（选填“>”“<”或“=”）。

【答案】     F1=F2=F3     ˂     =
【解析】
（1）[1]图甲中分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，此时圆心(支点)到力的作用线的距离都是相同的(等 于圆的半径)，根据力臂的定义可知，此时三个力的力臂都相同；由杠杆平衡条件可知：在阻力、阻力臂、动力臂都不变的情况下，动力的大小也不变，即F1=F2=F3，故F1、F2、F3的大小相等。
（2）[2]图乙中第一个图是动滑轮，可以省一半的力，不计绳重、摩擦和滑轮重，则；第二个图是定滑轮，不省力，则F2=G，所以F1˂F2。
[3]若不计绳重、摩擦和滑轮重，则W有用= W总，两种情况下的机械效率为1，即η1 = η2。
21．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。

次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/cm
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/cm
机械效率η
1
2
10
0.9
30
74.10%
2
4
10
1.6
30
83.30%
3
4
10
1.0
50

（1）实验中，弹簧测力计应竖直方向______提升重物。第3次实验中所做的有用功是______J，机械效率为______。
（2）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功将______（增大/减小）。因而，由第2、3次实验可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率______。
（3）比较______两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率______。
【答案】     匀速     0.4     80%     增大     越小     1、2     越高
【解析】
（1）[1]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升。
[2]第3次实验中有用功

[3]总功


机械效率


（2）[4]第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功将增大。
[5]由实验2、3得，有用功相同，总功增大，额外功增大，机械效率降低；所以滑轮组的机械效率跟动滑轮的重有关，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小。
（3）[6][7]比较第1次实验和第2次实验可知，甲乙是同一个滑轮组，甲提起2N的物体，乙提起4N的物体，其他的条件相同，甲的机械效率是74.1%，乙的机械效率是83.3%，所以，使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。
22．小强同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。他首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面倾斜角θ
小车重G/N
斜面高h/m
斜面长
s/m
拉力F/N
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η
12°
5
0.2
1
2.1
1
2.1
48%
30°
5
0.5
1
3.6
2.5
3.6
69%
45°
5
0.7
1
4.3
3.5
4.3
81%

（1）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越___________，斜面越省力，斜面的机械效率越___________；
（2）若想探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度的关系，则要保持斜面倾斜角度θ不变、小车的重不变，只改变___________。
【答案】     小     低     接触面的粗糙程度
【解析】
（1）[1][2]分析上表中的数据，在小车的重一定时，斜面倾斜角θ越小，所需拉力越小，则说明斜面越省力，但此时斜面的机械效率越低。
（2）[3]根据控制变量法思想，若想探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度的关系，则要保持斜面倾斜角度θ不变、小车的重不变，只改变接触面的粗糙程度。
23．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=4N时，重物以v=20cm/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是______W；
(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）。
【答案】     2     1.2     不会     相同
【解析】
(1)[1]由图乙可知，当物重为8N时，机械效率是80%，若不计绳重和摩擦，则

可解得。
(2)[2]当G物=4N时，拉力大小为

拉力F做功的功率

(3)[3]同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大，但最终不会达到100%，因为动滑轮有重量，需要克服动滑轮的重力做额外功，由公式

可知机械效率一定小于100%。
[4]滑轮组的机械效率与绕绳方式无关，所以曲线相同。
24．小红和小明用一个滑轮、钩码、弹簧测力计等器材分别做了以下实验：

（1）探究定滑轮工作时的特点如图甲，为了使弹簧测力计的示数尽可能接近绳子受到的实际拉力，实验中提升的钩码质量应取______（填“大”或“小”）些。
（2）探究动滑轮工作时的特点
①测出______重力，然后组装好如图乙所示的装置；
②拉动弹簧测力计，使钩码______上升。
（3）测动滑轮的机械效率
①实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了______；
②小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量， 正确操作，实验数据如下表。
实验序号
钩码重 G/N
钩码上升高度 h/cm
拉力 F/N
绳端移动的距离 s/cm
①
1.0
20.0
0.7
40.0
②
2.0
20.0
1.2
40.0
③
3.0
20.0
1.7
40.0

a。第①次实验测得动滑轮的机械效率为______，第②次实验的有用功为______J。
b。第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为______W
c。由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将______（填“变 大”、“变小”或“不变”）。
d。小红进一步研究，测出动滑轮的重力，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值Δ W（Δ W=W 总-W 有用-W 滑轮），发现钩码的重力越大，Δ W________（填“越 大”、“越小”或“不变”），请你用所学知识进行解释：______。
【答案】     大     滑轮与钩码     匀速     测量钩码和弹簧测力计移动的距离     71.4%     0.4     0.17     变大     不变     见解析
【解析】
（1）[1]钩码越重时，摩擦力和绳子重力在总重中占的比例越小，弹簧测力计的示数越接近绳子受到的实际拉力，故应该取质量较大的钩码。
（2）[2]在使用动滑轮时，不仅要提升物体，而且要提升动滑轮，所以，在探究动滑轮工作时的特点时，先测出滑轮与钩码总重。
[3]只有让钩码匀速上升时，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小，所以，应竖直匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升。
（3）[4]为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功，应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
[5]由表中实验数据可知，第①次实验测得动滑轮的机械效率

[6]第②次实验的有用功

[7]拉力端移动的速度

第③次实验时拉力的功率

[8]根据表格数据，由机械效率公式可得，后面两次动滑轮的机械效率分别为


根据三次的机械效率及物重的变化可得：同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大。
[9][10]，第①次实验测得

第②次实验测得

第③次实验测得

故Δ W不变。
提升物体做的总功

在不计空气阻力与绳摩擦，全部用来克服动滑轮的重力做功，而三次实验动滑轮上升的高度不变，动滑轮的重力不变，故克服动滑轮的重力做功相等，故ΔW不变。
25．小丽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。
物理量名称
实验1
实验2
实验3
钩码量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h（%）
74
57

机械效率平均值



（1）小玲同学认为表格设计有问题，请你指出问题所在：_______；在实验中，弹簧测力计应竖直向上_______提升重物；
（2）3次实验后得出表中的数据，请计算第3次测量的机械效率为_______；
（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，动滑轮越重，滑轮组的机械效率_______；
（4）比较实验_______两个实验的数据可得出正确结论：使用同组滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率。下列做法提高汽车燃油效率的方法与该结论相同的是_______。
A．汽车通过减轻车身重达到提高汽车燃油效率
B．汽车在荷载范围内尽量增大载荷量提高汽车燃油效率
C．汽车按时保养减少机械摩擦损耗提高汽车燃油效率
D．规范操作汽车驾驶提高汽车效率
【答案】     不能求机械效率平均值     匀速     83.3%     越低     1与3     B
【解析】
【分析】
（1）[1][2]滑轮组的机械效率可以反映机械性能的好坏，不同的滑轮组机械效率一般不同，同一滑轮组的机械效率与提升的吻重有关，故不能将求机械效率取平均值。在测滑轮组机械效率的实验中需要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
（2）[3]实验3中的机械效率
≈83%
（3）[4]实验1和2，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同，尤其是动滑轮的个数不同实验2的机械效率低于实验1因此可得出：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
（4）[5][6]实验1和3中，滑轮组相同，实验3提升的重大于实验1，械效率也更高，说明：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
A．汽车通过减轻车身重来提高汽车燃油效率与增大物重可以提高滑轮组的机械效率的结论不符，改A不符合题意；
B．在荷载范围内尽量增大汽车荷量来提高汽车燃油效率，与增大物重可以提高滑轮组的机械效率的结论相符，故B符合题意；
C．汽车按时保养少机械摩擦损耗提高汽车燃油效率与塔大物可以提高滑轮组的机械效率的结论不符，故C不符合题；
D．规范操作汽车驾驶提高汽车效率与大物重可以提高滑轮组的机械效率的结论不符，故D不符合题意。
故选B。
26．小聪在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：
次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
4
0.1
1.8
0.3
74.1
2
6
0.1
2.4
0.3

3
4
0.1
1.4
0.5
57.1
4
4
0.2
1.4
1.0
57.1


（1）在实验中，测绳端拉力大小时，应使弹簧测力计竖直向上________状态进行读数（选填“缓慢拉动”或“静止”）。
（2）分析表中数据可知：第3次和第________次实验是按丙图装置测机械效率的，分析以上两组实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度________。
（3）请你帮助小聪计算出第2次滑轮组的机械效率为________%（保留1位小数），在第2次实验中，拉力F所做的额外功为________J。
（4）根据实验数据推测，使用图丙滑轮组将重6N的物体匀速提升0.1m，此时滑轮组的机械效率可能为________（只填序号）。
A．52.2%　　B．57.1%　　C．64.3%　　D．83.3%
【答案】     缓慢拉动     4     无关     83.3     0.12     C
【解析】
(1)[1]考虑变化运动对装置运行的影响，应该在缓慢拉动时读数。
(2)[2]丙装置中有5段绳子与动滑轮接触，故其在工作时，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的5倍。读数据表可以知道，第3次和第4次是测量丙装置的机械效率的。
[3]第3、4两组数据，物体上升的高度不同，但滑轮组的机械效率相同，这说明滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。
(3)[4]第2次实验时，测得的机械效率为


[5]第2次实验拉力所做的额外功为


(4)[6]AB．物重增加了，在提升高度相同的情况下，有用功增加了，故滑轮组的机械效率要增大。故AB不符合题意；
CD．第2次实验中，同样是把6N重的物体提升0.1m，而被提升的动滑轮只有1个，机械效率是83.3%；而现在也把6N重的物体提升0.1m，被提升的动滑轮有2个，相对来讲额外功要多一些，机械效率是达不到83.3%的。故C符合题意，D不符合题意。
故选C。
四、计算题
27．小王用如图滑轮组匀速提起重物，动滑轮重60N。
（1）如果不计滑轮组摩擦和绳重，小王拉绳子，在10s内将重为540N的货物匀速上升2m，求：
①有用功；
②小王做功的功率；
③滑轮组的机械效率；
（2）若小王所用装置匀速提升某货物时，测得拉力大小为300N。克服绳重和摩擦做的功占总功的10%，求：滑轮组提升货物的重。

【答案】（1）1080J，120W，90%；（2）750N
【解析】
解：（1）重为540N的货物匀速上升2m，货物的有用功
W有=Gh=540N×2m=1080J
不计滑轮组摩擦和绳重，小王做的总功
W总=(G+G动)h=(540N+60N)×2m=1200J
小王做功的功率

滑轮组的机械效率

（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数是3，则绳子自由端移动的距离
s=nh=3h
拉力做的总功
W总'=F's=300N×3h=900N×h
克服绳重和摩擦做的功
W额1=10%×W总=10%×900N×h=90N×h
克服动滑轮重力做的功
W额2=G动h=60N×h
拉力做的有用功
W有'=W总'-W额1-W额2=900N×h-90N×h-60N×h=750N×h
滑轮组提升货物的重

答：（1）有用功为1080J，小王做功的功率为120W，滑轮组的机械效率为90%；
（2）滑轮组提升货物的重为750N。
28．一位质量为50kg的建筑工人要把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知吊篮的质量为4kg。当篮内的建筑材料质量为16kg时，人对绳子的拉力为130N，吊篮在拉力的作用下10s内匀速上升了3m，不计绳重和摩擦。则：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）人的拉力做功的功率是多少？
（3）该建筑工人利用该装置运送建筑材料的机械效率最大为多少？

【答案】（1）60N；（2）78W；（3）90%
【解析】
解：（1）吊篮和建筑材料的总重力

从图中可知，不计绳重和摩擦，根据可知动滑轮的重力

（2）绳子自由端移动的距离

人的拉力做的功

人的拉力做功的功率

（3）人对绳子的拉力最大为

不计绳重和摩擦，根据可知建筑材料和吊篮的重力最大为

吊篮的重力

建筑材料的最大重力

该建筑工人利用该装置运送建筑材料的机械效率最大为
。
答：（1）动滑轮的重力为60N；
（2）人的拉力做功的功率是78W；
（3）该建筑工人利用该装置运送建筑材料的机械效率最大为90%。
五、综合题
29．如图1的“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备，AB是竖直支架，CD是水平臂，其上OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮，可在O、D两点间移动。
（1）由“塔吊”结构图可知，当E点越靠近D点时，能安全吊起重物的最大质量越 _____（大/小）；
（2）用此“塔吊”将1.5t的钢材先竖直匀速吊起10m高，然后沿水平方向慢慢旋转90°后即送达指定位置，在这一过程中“塔吊”对钢材做功多少_____？（g＝10N/kg）
（3）“塔吊”通过电动机带动如图2所示的滑轮组，竖直吊起物体。某次吊起的重物为3×104N，物体匀速上升的速度为1.5m/s，电动机对滑轮组钢丝上的水平拉力F做功的功率为75kW，求作用在滑轮组上的水平拉力F_____和这次起吊时滑轮组的机械效率_____？

【答案】     小     1.5×105     25000N     60%
【解析】
解：（1）[1]由杠杆的平衡条件可知，当动力与动力臂不变时，阻力与阻力臂成反比，即阻力臂越大，阻力越小；由“塔吊”结构图可知，动力与动力臂都不变，当E点越靠近D点时，阻力臂越长、阻力应越小，而阻力等于起重物的重力，则能安全吊起重物的最大质量越小。
（2）[2]塔吊对重物做功

（3）①[3]由图可知，有两段绳子吊着物体，即n＝2，已知v物＝1.5m/s，则绳子末端移动的速度为

水平拉力F做功的功率

由

可得水平拉力

②[4]提起物重 ，因为滑轮组的机械效率

所以此时滑轮组的机械效率

答：（1）当E点越靠近D点时，能安全吊起重物的最大质量越小；
（2）在这一过程中“塔吊”对钢材做功1.5×105J；
（3）作用在滑轮组上的水平拉力F为，和这次起吊时滑轮组的机械效率为60%。