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初中物理教科版八年级下册4 机械效率课后测评
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这是一份初中物理教科版八年级下册4 机械效率课后测评，共25页。
教科新版八年级下学期《11.4 机械效率》2022年真题同步卷
一．选择题（共10小题）
1．小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s
B．做的有用功为8640J
C．拉力为240N
D．拉力的功率为48W
2．如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．若G1＝G2，则拉力F1、F2做的总功相同
B．若G1＝G2，则拉力F2做的有用功多
C．若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
D．若G1＞G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
3．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
4．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
5．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
6．用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
7．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）
A．75% B．66.7% C．33.3% D．25%
8．利用如图所示装置将重为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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
9．如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg．30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重为3×103N（不计起重机钢绳重和一切摩擦）。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
10．工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N。下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
二．填空题（共5小题）
11．如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 N，绳子自由端移动的距离为 m，人所做的有用功为 J．
12．在物理学中，把 功和总功的比值叫做机械效率。由于存在额外功，机械效率总 （选填“大于”、“等于”、“小于”）1。
13．如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度。已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。忽略绳重和摩擦，拉力做功W甲：W乙＝ 。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率η甲 η乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
14．如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为 N，斜面的机械效率为 。
15．小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
三．解答题（共5小题）
16．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？
17．司机师傅很轻松地转动方向盘就能改变汽车的行驶方向，为什么会有这样的效果呢？同学们利用如图所示装置进行了研究，用弹簧测力计拉着绕在大轮上的细绳向上运动时，小轮绕着共同的轴心转动可以提升物体。要使挂在小轮上重力为2N的物体匀速上升10cm，则测力计的示数为0.8N，上升距离为30cm。由此可知，利用此装置可以 （选填省力或省功），其机械效率是 。
18．各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。具体分析图三种做功情况（设滑轮规格相同），产生额外功最多的应是 图。若钩码（m＝50g）在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为 ，由此可判断出 图的机械效率最大。
19．造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为h＝10m。每一段组件质量为m＝2×103kg，升降机最大功率为P＝40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0＝4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g＝10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。
（2）某次提升中，升降机最大功率在t＝20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η。
20．科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
教科新版八年级下学期《11.4 机械效率》2022年真题同步卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s
B．做的有用功为8640J
C．拉力为240N
D．拉力的功率为48W
【分析】（1）根据连接动滑轮绳子的段数分析绳子自由端移动的速度；
（2）知道装修材料的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出有用功；
（3）利用η＝×100%求出总功，利用W＝Fs求出工人对绳子自由端的拉力；
（4）根据功率公式求出功率的大小。
【解答】解：
A、用时t＝3min＝180s，
装修材料上升的速度为v＝＝＝0.05m/s，由图可知，有4段绳子拉着动滑轮，
则绳子自由端的速度为v'＝4v＝4×0.05m/s＝0.2m/s，故A错误；
B、提升装修材料做的有用功：W有＝Gh＝960N×9m＝8640J；故B正确；
C、由η＝可得，工人做的总功：W总＝＝＝10800J，
由W＝Fs可得，工人对绳子自由端的拉力：F＝＝＝300N，故C错误；
D、拉力的功率为：P＝＝＝60W，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了有用功、功率、滑轮组拉力的计算，关键是会对机械效率的计算公式进行灵活变形及从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
2．如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．若G1＝G2，则拉力F1、F2做的总功相同
B．若G1＝G2，则拉力F2做的有用功多
C．若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
D．若G1＞G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
【分析】（1）装置的机械效率η＝＝＝，分析额外功的来源，根据功的计算公式比较有用功和额外功的大小，确定总功的大小；
（2）不考虑绳重、摩擦，额外功是提升动滑轮所做的功。
【解答】解：AB、若G1＝G2，且重物匀速提升的高度相同，由W有＝Gh可知，有用功相同；
不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W额外＝G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，而W总＝W有+W额外，所以总功不相同，即F1、F2做的功不相等，故AB错误；
CD、不考虑绳重、摩擦，则滑轮组的机械效率η＝＝＝，若G1＞G2，重物匀速提升的高度相同，由W有＝Gh可知，甲有用功大；
不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W额外＝G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，故甲的机械效率大于乙的机械效率，故D 错误，C正确；
故选：C。
【点评】通过变化有用功或总功来改变机械效率。若有用功相同，额外功越多，机械效率越低，否则越高；若额外功相同，有用功越多，机械效率越高，否则越低。
3．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
【分析】（1）在使用机械时，人们为完成某项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，有用功与总功的比值叫机械效率；
（2）为了节约能源，提高机械利用率往往要提高机械效率。
【解答】解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查机械效率这一知识点，解答此题的关键是全面理解机械效率的概念。
4．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
【分析】①单位时间内所做的功叫功率，功率是描述物体做功快慢的物理量，功率的大小与做功多少和所用时间都有关，与机械的省力情况和机械效率无关；
②机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与是否省力、做功快慢没有关系。
【解答】解：
A、由公式P＝知，功率与做功多少和所用时间都有关；做功多，时间不确定，则功率不能确定，故A错误；
B、功率与机械的省力情况无关，故B错误；
C、功率是描述物体做功快慢的物理量，做功慢的机械，其功率小；机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故C错误；
D、机械效率是指有用功与总功的比值，所以有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高，故D正确。
故选：D。
【点评】此题考查了学生对功率、机械效率及机械省力情况的理解，是一道基础题。
5．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【分析】①使用滑轮组时，手拉绳子自由端做的功是总功；总功与所用时间之比是拉力做功的功率；
②根据已知条件判断省力情况；利用公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%比较滑轮组机械效率。
【解答】解：
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n＝4。
AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲＝3h，s乙＝4h；
甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总＝F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2•4h，
已知F1＝F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P＝知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，
不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝×100%，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，总功、机械效率、功率的计算方法，本题关键在于确定总功大小关系。
6．用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
【分析】（1）根据图示可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；绳重及摩擦均忽略不计时，根据F＝（G物+G动）分析F1、F2之间的关系；
（2）绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，据此分析η1、η2之间的关系。
【解答】解：
AB、由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；
绳重及摩擦均忽略不计，且每块大理石重为G，
由F＝（G物+G动）可得这2次的拉力分别为：
F1＝（2G+G动）＝G+G动＞G，
F2＝（3G+G动）＝1.5G+G动＞1.5G，故AB错误；
CD、绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，所以第2次的机械效率较高，即η1＜η2；故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了拉力的计算和机械效率的大小比较，知道“用同一滑轮组提升重物时，物重越大，机械效率越高”是关键。
7．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）
A．75% B．66.7% C．33.3% D．25%
【分析】由题知，有用功和额外功的大小，总功等于有用功加上额外功，利用效率公式η＝求动滑轮的机械效率。
【解答】解：
由题知，W有用＝300J，W额＝100J，
W总＝W有用+W额＝300J+100J＝400J，
动滑轮的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
故选：A。
【点评】本题考查了使用动滑轮总功、机械效率的计算，知道有用功、额外功和总功的关系是关键。
8．利用如图所示装置将重为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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
【分析】斜面上装一个动滑轮，已知物体的重力和物体升高的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；已知拉力的大小和动滑轮上绳子的段数，根据公式W＝FS可求总功；有用功与总功的比值就是机械效率。
【解答】解：有用功W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；
总功W总＝FS＝50N×2×5m＝500J；
机械效率η＝＝＝40%。
故选：A。
【点评】本题考查有用功、总功和机械效率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是知道动滑轮和斜面的工作特点。
9．如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg．30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重为3×103N（不计起重机钢绳重和一切摩擦）。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
【分析】（1）已知30s内货物A被匀速提升了3m，可求得物体上升的速度，由图可知，2段绳子承担物重，钢绳自由端的移动速度等于物体升高速度的2倍；
（2）利用G＝mg求A的重力，已知滑轮的重，拉力F＝（G+G动），利用W总＝Fs可求得总功，再利用P＝可求得拉力F的功率；
（3）由W有＝Gh可求得有用功，利用η＝可求得滑轮组的机械效率。
【解答】解：
A、物体上升的速度v＝＝＝0.1m/s，由图可知，2段绳子承担物重，钢绳自由端的移动速度v绳＝2v＝2×0.1m/s＝0.2m/s；故A错误；
BD、A的重力G＝mg＝2.7×103kg×10N/kg＝2.7×104N，
不计起重机钢绳重和切摩擦，钢绳的拉力：
F＝（G+G动）＝×（2.7×104N+3×103N）＝1.5×104N，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝F×2h＝1.5×104N×2×3m＝9×104J，
拉力F的功率：
P＝＝＝3×103W，故BD错误；
C、有用功W有用＝Gh＝2.7×104N×3m＝8.1×104J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了拉力、有用功、总功、机械效率、功率的计算等，关键是公式的灵活运用。
10．工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N。下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
【分析】（1）动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆。
（2）处于匀速直线运动状态的物体，受到平衡力作用。
（3）由图可知承担物重的绳子段数n＝3，则绳子移动的距离s＝3h，再根据W总＝Fs可得出F做的总功。
（4）根据W有＝Gh求出有用功，再根据机械效率的公式求出机械效率η。
【解答】解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
【点评】知道杠杆的分类，能够判断杠杆属于哪类杠杆，熟练运用功、机械效率的计算公式，是解答此题的关键。
二．填空题（共5小题）
11．如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 230 N，绳子自由端移动的距离为 1 m，人所做的有用功为 200 J．
【分析】（1）由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动）；
（2）绳子自由端移动的距离s＝2h，
（3）克服物体的重力所做的功为有用功，利用W＝Gh计算。
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力：
F＝（G+G动）＝（400N+60N）＝230N；
（2）绳子自由端通过的距离：
s＝2h＝2×0.5m＝1m；
（3）人所做的有用功为：
W＝Gh＝400N×0.5m＝200J。
故答案为：230；1；200。
【点评】本题考查了滑轮组中绳子拉力的计算、有用功的计算，难度不大，要熟记。
12．在物理学中，把 有用 功和总功的比值叫做机械效率。由于存在额外功，机械效率总 小于 （选填“大于”、“等于”、“小于”）1。
【分析】在使用机械时，人们为完成某项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；有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：有用功和总功的比值，叫做机械效率；
只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1。
故答案为：有用；小于。
【点评】此题考查的是学生对机械效率概念的理解，需要清楚的是，使用任何机械必须做额外功，所以机械效率η总是小于1。
13．如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度。已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。忽略绳重和摩擦，拉力做功W甲：W乙＝ 2：1 。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率η甲 ＜ η乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【分析】（1）有用功为W有用＝Gh，拉力做的功为总功，已知两个动滑轮的机械效率相等，由机械效率公式变形可求得拉力做功，然后可知其比值关系；
（2）先根据（1）算出甲、乙两滑轮的重力大小关系，再列出增加重为G的钩码时甲、乙两滑轮机械效率的式子，最后用数学方法比较两者的大小。
【解答】解：（1）拉力做的功为总功，由η＝可得，W总＝，
已知GA＝2GB，有用功W有用＝Gh，则W有用甲＝2W有用乙，
两个动滑轮的机械效率相等，则拉力做功W甲：W乙＝2：1；
（2）由η＝＝＝可得，
两个动滑轮的机械效率分别为η甲＝，η乙＝，
已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。
则＝，
＝，
整理可得，G动甲＝2G动乙；
若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率
η甲′＝＝＝，
η乙′＝＝＝＝，
因为G动甲＝2G动乙，GA＝2GB，
2GB+G＜2GB+2G
所以此时机械效率η甲′＜η乙′。
故答案为：2：1；＜。
【点评】此题考查了使用滑轮组时拉力做功大小、机械效率大小比较，利用好关系式：忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率由η＝＝＝。
14．如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为 1 N，斜面的机械效率为 75% 。
【分析】有用功等于克服物体的重力做的功，利用W有用＝Gh计算，利用W总＝Fs求总功；总功等于有用功加上额外功，可求额外功，再利用W额＝fs求摩擦力；利用η＝求机械效率。
【解答】解：
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝4N×5m＝20J，
使用斜面做的有用功，
W有用＝Gh＝5N×3m＝15J，
额外功为：
W额＝W总﹣W有用＝20J﹣15J＝5J，
根据W额＝fs知物体受到的摩擦力：
f＝＝＝1N；
斜面的机械效率为：
η＝＝×100%＝75%。
故答案为：1；75%。
【点评】本题考查了学生对斜面的机械效率的计算，其中知道克服摩擦力做的功为额外功是解题的关键。
15．小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 4 m，滑轮组的机械效率是 80% 。
【分析】（1）由图知，有两股绳子来承担物重，绳端移动的距离s＝2h；
（2）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝。
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，绳端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
故答案为：4；80%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力端移动距离、有用功、总功、机械效率的计算，属于基础题目。
三．解答题（共5小题）
16．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？
【分析】有用功是指对人有用的功，额外功是指对人无用却又不得不做的功。
【解答】解：用动滑轮提升物体时，人的目的是使物体上升，但同时动滑轮也上升了。虽然可以省力，却不能省距离。
答：将物体提升到一定高度所做的功是有用功，克服摩擦力及动滑轮的重力所做的功是额外功。
【点评】本题考查学生对有用功和额外功定义的掌握理解情况。
17．司机师傅很轻松地转动方向盘就能改变汽车的行驶方向，为什么会有这样的效果呢？同学们利用如图所示装置进行了研究，用弹簧测力计拉着绕在大轮上的细绳向上运动时，小轮绕着共同的轴心转动可以提升物体。要使挂在小轮上重力为2N的物体匀速上升10cm，则测力计的示数为0.8N，上升距离为30cm。由此可知，利用此装置可以 省力 （选填省力或省功），其机械效率是 83% 。
【分析】（1）知道物重和实际用力大小可以得出使用此装置省力还是费力；
（2）根据题干提供条件计算出有用功和总功，利用机械效率的公式可以计算出该装置的机械效率。
【解答】解：（1）∵F＝0.8N，G＝2N，
∴此装置是省力的。
（2）由题知此装置的机械效率：
η＝
故答案为：省力，83%
【点评】本题考查了机械效率的计算，因已知条件已给出，属于基础题。
18．各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。具体分析图三种做功情况（设滑轮规格相同），产生额外功最多的应是 丙 图。若钩码（m＝50g）在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为 0.49J ，由此可判断出 甲 图的机械效率最大。
【分析】（1）从我们的目的出发，我们必须要做的功叫有用功；并非我们需要，但又不得不做的功叫额外功；人使用机械做的功为总功，总功是有用功和额外功的总和。
（2）被提升物体的重力和提升的高度相同，做的有用功相同，根据W＝Gh求出其大小；哪个装置所做的额外功少，有用功占总功的比例就大，机械效率就高。
【解答】解：（1）甲：在用定滑轮提物体时，克服摩擦和绳重所做的功是额外功；
乙：在用动滑轮提物体时，克服动滑轮重、绳重及摩擦所做的功是额外功；
丙：在用滑轮组提物体时，克服动滑轮重、绳重及摩擦所做的功是额外功，此时丙图的绳重大于乙图的绳重；
综上可知，丙图产生的额外功最多。
（2）各种情况机械做的有用功均为：
W有用＝Gh＝mgh＝0.05kg×9.8N/kg×1m＝0.49J；
由（1）可知，只有图甲是一个定滑轮，额外功较少，有用功一定时，总功少，机械效率较高。
故答案为：丙；0.49J；甲。
【点评】比较机械效率的大小有两种方法：
一、在机械不变的情况下（额外功不变），有用功越多，机械效率就越大；
二、在有用功不变的情况下（对重物做的功不变），额外功越少（减轻动滑轮的重，加润滑油等），机械效率就越大。
19．造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为h＝10m。每一段组件质量为m＝2×103kg，升降机最大功率为P＝40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0＝4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g＝10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。
（2）某次提升中，升降机最大功率在t＝20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η。
【分析】（1）根据G＝mg求出每一段组件的重力，滑轮组有3股绳子，求出最大拉力，再求出渡槽组件的段数；
（2）根据W有用＝Gh求出钢丝绳拉力做的有用功，根据P1＝求出功率；根据W总＝P总t求出总功，再根据η＝求出机械效率。
【解答】解：（1）每一段组件的重力G＝mg＝2×103kg×10N/kg＝2×104N，
滑轮组的最大拉力F＝3×4×104N＝1.2×105N，
渡槽组件的段数：＝6段；
（2）钢丝绳拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝3×2×104N×10m＝6×105J，
钢丝绳拉力的功率P1＝＝＝3×104W；
总功W总＝P总t＝40×103W×20s＝8×105J，
升降机的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%。
答：（1）升降机一次最多能匀速提升6段渡槽组件；
（2）钢丝绳拉力的功率3×104W；升降机的机械效率75%。
【点评】此题主要考查的是学生对重力、滑轮组的省力特点、有用功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，综合性较强，有一定难度。
20．科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
【分析】（1）根据W＝Fs可求奶奶所做的功；
（2）不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）变形可求动滑轮（含座椅）的重力，再根据G动＝m动g可求动滑轮（含座椅）的质量；
（3）不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝可求该升降座椅装置的机械效率。
【解答】解：（1）奶奶所做的功：
W＝Fs＝240N×6m＝1440J；
（2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：
G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：
G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，
动滑轮（含座椅）的质量：
m动＝＝＝12kg；
（3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。
答：（1）奶奶所做的功是1440J；
（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；
（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。
【点评】此题主要考查了学生对滑轮组省力特点、功和机械效率计算公式的理解和掌握，常见题目。
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教科新版八年级下学期《11.4 机械效率》2022年真题同步卷
一．选择题（共10小题）
1．小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s
B．做的有用功为8640J
C．拉力为240N
D．拉力的功率为48W
2．如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．若G1＝G2，则拉力F1、F2做的总功相同
B．若G1＝G2，则拉力F2做的有用功多
C．若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
D．若G1＞G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
3．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
4．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
5．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
6．用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
7．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）
A．75% B．66.7% C．33.3% D．25%
8．利用如图所示装置将重为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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
9．如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg．30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重为3×103N（不计起重机钢绳重和一切摩擦）。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
10．工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N。下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
二．填空题（共5小题）
11．如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 N，绳子自由端移动的距离为 m，人所做的有用功为 J．
12．在物理学中，把 功和总功的比值叫做机械效率。由于存在额外功，机械效率总 （选填“大于”、“等于”、“小于”）1。
13．如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度。已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。忽略绳重和摩擦，拉力做功W甲：W乙＝ 。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率η甲 η乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
14．如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为 N，斜面的机械效率为 。
15．小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
三．解答题（共5小题）
16．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？
17．司机师傅很轻松地转动方向盘就能改变汽车的行驶方向，为什么会有这样的效果呢？同学们利用如图所示装置进行了研究，用弹簧测力计拉着绕在大轮上的细绳向上运动时，小轮绕着共同的轴心转动可以提升物体。要使挂在小轮上重力为2N的物体匀速上升10cm，则测力计的示数为0.8N，上升距离为30cm。由此可知，利用此装置可以 （选填省力或省功），其机械效率是 。
18．各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。具体分析图三种做功情况（设滑轮规格相同），产生额外功最多的应是 图。若钩码（m＝50g）在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为 ，由此可判断出 图的机械效率最大。
19．造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为h＝10m。每一段组件质量为m＝2×103kg，升降机最大功率为P＝40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0＝4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g＝10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。
（2）某次提升中，升降机最大功率在t＝20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η。
20．科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
教科新版八年级下学期《11.4 机械效率》2022年真题同步卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s
B．做的有用功为8640J
C．拉力为240N
D．拉力的功率为48W
【分析】（1）根据连接动滑轮绳子的段数分析绳子自由端移动的速度；
（2）知道装修材料的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出有用功；
（3）利用η＝×100%求出总功，利用W＝Fs求出工人对绳子自由端的拉力；
（4）根据功率公式求出功率的大小。
【解答】解：
A、用时t＝3min＝180s，
装修材料上升的速度为v＝＝＝0.05m/s，由图可知，有4段绳子拉着动滑轮，
则绳子自由端的速度为v'＝4v＝4×0.05m/s＝0.2m/s，故A错误；
B、提升装修材料做的有用功：W有＝Gh＝960N×9m＝8640J；故B正确；
C、由η＝可得，工人做的总功：W总＝＝＝10800J，
由W＝Fs可得，工人对绳子自由端的拉力：F＝＝＝300N，故C错误；
D、拉力的功率为：P＝＝＝60W，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了有用功、功率、滑轮组拉力的计算，关键是会对机械效率的计算公式进行灵活变形及从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
2．如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．若G1＝G2，则拉力F1、F2做的总功相同
B．若G1＝G2，则拉力F2做的有用功多
C．若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
D．若G1＞G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
【分析】（1）装置的机械效率η＝＝＝，分析额外功的来源，根据功的计算公式比较有用功和额外功的大小，确定总功的大小；
（2）不考虑绳重、摩擦，额外功是提升动滑轮所做的功。
【解答】解：AB、若G1＝G2，且重物匀速提升的高度相同，由W有＝Gh可知，有用功相同；
不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W额外＝G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，而W总＝W有+W额外，所以总功不相同，即F1、F2做的功不相等，故AB错误；
CD、不考虑绳重、摩擦，则滑轮组的机械效率η＝＝＝，若G1＞G2，重物匀速提升的高度相同，由W有＝Gh可知，甲有用功大；
不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W额外＝G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，故甲的机械效率大于乙的机械效率，故D 错误，C正确；
故选：C。
【点评】通过变化有用功或总功来改变机械效率。若有用功相同，额外功越多，机械效率越低，否则越高；若额外功相同，有用功越多，机械效率越高，否则越低。
3．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
【分析】（1）在使用机械时，人们为完成某项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，有用功与总功的比值叫机械效率；
（2）为了节约能源，提高机械利用率往往要提高机械效率。
【解答】解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查机械效率这一知识点，解答此题的关键是全面理解机械效率的概念。
4．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
【分析】①单位时间内所做的功叫功率，功率是描述物体做功快慢的物理量，功率的大小与做功多少和所用时间都有关，与机械的省力情况和机械效率无关；
②机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与是否省力、做功快慢没有关系。
【解答】解：
A、由公式P＝知，功率与做功多少和所用时间都有关；做功多，时间不确定，则功率不能确定，故A错误；
B、功率与机械的省力情况无关，故B错误；
C、功率是描述物体做功快慢的物理量，做功慢的机械，其功率小；机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故C错误；
D、机械效率是指有用功与总功的比值，所以有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高，故D正确。
故选：D。
【点评】此题考查了学生对功率、机械效率及机械省力情况的理解，是一道基础题。
5．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【分析】①使用滑轮组时，手拉绳子自由端做的功是总功；总功与所用时间之比是拉力做功的功率；
②根据已知条件判断省力情况；利用公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%比较滑轮组机械效率。
【解答】解：
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n＝4。
AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲＝3h，s乙＝4h；
甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总＝F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2•4h，
已知F1＝F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P＝知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，
不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝×100%，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，总功、机械效率、功率的计算方法，本题关键在于确定总功大小关系。
6．用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
【分析】（1）根据图示可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；绳重及摩擦均忽略不计时，根据F＝（G物+G动）分析F1、F2之间的关系；
（2）绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，据此分析η1、η2之间的关系。
【解答】解：
AB、由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；
绳重及摩擦均忽略不计，且每块大理石重为G，
由F＝（G物+G动）可得这2次的拉力分别为：
F1＝（2G+G动）＝G+G动＞G，
F2＝（3G+G动）＝1.5G+G动＞1.5G，故AB错误；
CD、绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，所以第2次的机械效率较高，即η1＜η2；故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了拉力的计算和机械效率的大小比较，知道“用同一滑轮组提升重物时，物重越大，机械效率越高”是关键。
7．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为（ ）
A．75% B．66.7% C．33.3% D．25%
【分析】由题知，有用功和额外功的大小，总功等于有用功加上额外功，利用效率公式η＝求动滑轮的机械效率。
【解答】解：
由题知，W有用＝300J，W额＝100J，
W总＝W有用+W额＝300J+100J＝400J，
动滑轮的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
故选：A。
【点评】本题考查了使用动滑轮总功、机械效率的计算，知道有用功、额外功和总功的关系是关键。
8．利用如图所示装置将重为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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
【分析】斜面上装一个动滑轮，已知物体的重力和物体升高的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；已知拉力的大小和动滑轮上绳子的段数，根据公式W＝FS可求总功；有用功与总功的比值就是机械效率。
【解答】解：有用功W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；
总功W总＝FS＝50N×2×5m＝500J；
机械效率η＝＝＝40%。
故选：A。
【点评】本题考查有用功、总功和机械效率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是知道动滑轮和斜面的工作特点。
9．如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg．30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重为3×103N（不计起重机钢绳重和一切摩擦）。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
【分析】（1）已知30s内货物A被匀速提升了3m，可求得物体上升的速度，由图可知，2段绳子承担物重，钢绳自由端的移动速度等于物体升高速度的2倍；
（2）利用G＝mg求A的重力，已知滑轮的重，拉力F＝（G+G动），利用W总＝Fs可求得总功，再利用P＝可求得拉力F的功率；
（3）由W有＝Gh可求得有用功，利用η＝可求得滑轮组的机械效率。
【解答】解：
A、物体上升的速度v＝＝＝0.1m/s，由图可知，2段绳子承担物重，钢绳自由端的移动速度v绳＝2v＝2×0.1m/s＝0.2m/s；故A错误；
BD、A的重力G＝mg＝2.7×103kg×10N/kg＝2.7×104N，
不计起重机钢绳重和切摩擦，钢绳的拉力：
F＝（G+G动）＝×（2.7×104N+3×103N）＝1.5×104N，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝F×2h＝1.5×104N×2×3m＝9×104J，
拉力F的功率：
P＝＝＝3×103W，故BD错误；
C、有用功W有用＝Gh＝2.7×104N×3m＝8.1×104J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了拉力、有用功、总功、机械效率、功率的计算等，关键是公式的灵活运用。
10．工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N。下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
【分析】（1）动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆。
（2）处于匀速直线运动状态的物体，受到平衡力作用。
（3）由图可知承担物重的绳子段数n＝3，则绳子移动的距离s＝3h，再根据W总＝Fs可得出F做的总功。
（4）根据W有＝Gh求出有用功，再根据机械效率的公式求出机械效率η。
【解答】解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
【点评】知道杠杆的分类，能够判断杠杆属于哪类杠杆，熟练运用功、机械效率的计算公式，是解答此题的关键。
二．填空题（共5小题）
11．如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 230 N，绳子自由端移动的距离为 1 m，人所做的有用功为 200 J．
【分析】（1）由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动）；
（2）绳子自由端移动的距离s＝2h，
（3）克服物体的重力所做的功为有用功，利用W＝Gh计算。
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力：
F＝（G+G动）＝（400N+60N）＝230N；
（2）绳子自由端通过的距离：
s＝2h＝2×0.5m＝1m；
（3）人所做的有用功为：
W＝Gh＝400N×0.5m＝200J。
故答案为：230；1；200。
【点评】本题考查了滑轮组中绳子拉力的计算、有用功的计算，难度不大，要熟记。
12．在物理学中，把 有用 功和总功的比值叫做机械效率。由于存在额外功，机械效率总 小于 （选填“大于”、“等于”、“小于”）1。
【分析】在使用机械时，人们为完成某项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；有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：有用功和总功的比值，叫做机械效率；
只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1。
故答案为：有用；小于。
【点评】此题考查的是学生对机械效率概念的理解，需要清楚的是，使用任何机械必须做额外功，所以机械效率η总是小于1。
13．如图所示，用甲、乙两个动滑轮将物体A、B匀速竖直提升相同高度。已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。忽略绳重和摩擦，拉力做功W甲：W乙＝ 2：1 。若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率η甲 ＜ η乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【分析】（1）有用功为W有用＝Gh，拉力做的功为总功，已知两个动滑轮的机械效率相等，由机械效率公式变形可求得拉力做功，然后可知其比值关系；
（2）先根据（1）算出甲、乙两滑轮的重力大小关系，再列出增加重为G的钩码时甲、乙两滑轮机械效率的式子，最后用数学方法比较两者的大小。
【解答】解：（1）拉力做的功为总功，由η＝可得，W总＝，
已知GA＝2GB，有用功W有用＝Gh，则W有用甲＝2W有用乙，
两个动滑轮的机械效率相等，则拉力做功W甲：W乙＝2：1；
（2）由η＝＝＝可得，
两个动滑轮的机械效率分别为η甲＝，η乙＝，
已知GA＝2GB，两个动滑轮的机械效率相等。
则＝，
＝，
整理可得，G动甲＝2G动乙；
若在A、B下方均增加重为G的钩码，匀速竖直提升相同高度，则机械效率
η甲′＝＝＝，
η乙′＝＝＝＝，
因为G动甲＝2G动乙，GA＝2GB，
2GB+G＜2GB+2G
所以此时机械效率η甲′＜η乙′。
故答案为：2：1；＜。
【点评】此题考查了使用滑轮组时拉力做功大小、机械效率大小比较，利用好关系式：忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率由η＝＝＝。
14．如图所示，用沿斜面向上大小为4N的拉力，将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m，上升的高度为3m，则物体受到的摩擦力为 1 N，斜面的机械效率为 75% 。
【分析】有用功等于克服物体的重力做的功，利用W有用＝Gh计算，利用W总＝Fs求总功；总功等于有用功加上额外功，可求额外功，再利用W额＝fs求摩擦力；利用η＝求机械效率。
【解答】解：
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝4N×5m＝20J，
使用斜面做的有用功，
W有用＝Gh＝5N×3m＝15J，
额外功为：
W额＝W总﹣W有用＝20J﹣15J＝5J，
根据W额＝fs知物体受到的摩擦力：
f＝＝＝1N；
斜面的机械效率为：
η＝＝×100%＝75%。
故答案为：1；75%。
【点评】本题考查了学生对斜面的机械效率的计算，其中知道克服摩擦力做的功为额外功是解题的关键。
15．小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 4 m，滑轮组的机械效率是 80% 。
【分析】（1）由图知，有两股绳子来承担物重，绳端移动的距离s＝2h；
（2）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝。
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，绳端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
故答案为：4；80%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力端移动距离、有用功、总功、机械效率的计算，属于基础题目。
三．解答题（共5小题）
16．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？
【分析】有用功是指对人有用的功，额外功是指对人无用却又不得不做的功。
【解答】解：用动滑轮提升物体时，人的目的是使物体上升，但同时动滑轮也上升了。虽然可以省力，却不能省距离。
答：将物体提升到一定高度所做的功是有用功，克服摩擦力及动滑轮的重力所做的功是额外功。
【点评】本题考查学生对有用功和额外功定义的掌握理解情况。
17．司机师傅很轻松地转动方向盘就能改变汽车的行驶方向，为什么会有这样的效果呢？同学们利用如图所示装置进行了研究，用弹簧测力计拉着绕在大轮上的细绳向上运动时，小轮绕着共同的轴心转动可以提升物体。要使挂在小轮上重力为2N的物体匀速上升10cm，则测力计的示数为0.8N，上升距离为30cm。由此可知，利用此装置可以 省力 （选填省力或省功），其机械效率是 83% 。
【分析】（1）知道物重和实际用力大小可以得出使用此装置省力还是费力；
（2）根据题干提供条件计算出有用功和总功，利用机械效率的公式可以计算出该装置的机械效率。
【解答】解：（1）∵F＝0.8N，G＝2N，
∴此装置是省力的。
（2）由题知此装置的机械效率：
η＝
故答案为：省力，83%
【点评】本题考查了机械效率的计算，因已知条件已给出，属于基础题。
18．各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。具体分析图三种做功情况（设滑轮规格相同），产生额外功最多的应是 丙 图。若钩码（m＝50g）在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为 0.49J ，由此可判断出 甲 图的机械效率最大。
【分析】（1）从我们的目的出发，我们必须要做的功叫有用功；并非我们需要，但又不得不做的功叫额外功；人使用机械做的功为总功，总功是有用功和额外功的总和。
（2）被提升物体的重力和提升的高度相同，做的有用功相同，根据W＝Gh求出其大小；哪个装置所做的额外功少，有用功占总功的比例就大，机械效率就高。
【解答】解：（1）甲：在用定滑轮提物体时，克服摩擦和绳重所做的功是额外功；
乙：在用动滑轮提物体时，克服动滑轮重、绳重及摩擦所做的功是额外功；
丙：在用滑轮组提物体时，克服动滑轮重、绳重及摩擦所做的功是额外功，此时丙图的绳重大于乙图的绳重；
综上可知，丙图产生的额外功最多。
（2）各种情况机械做的有用功均为：
W有用＝Gh＝mgh＝0.05kg×9.8N/kg×1m＝0.49J；
由（1）可知，只有图甲是一个定滑轮，额外功较少，有用功一定时，总功少，机械效率较高。
故答案为：丙；0.49J；甲。
【点评】比较机械效率的大小有两种方法：
一、在机械不变的情况下（额外功不变），有用功越多，机械效率就越大；
二、在有用功不变的情况下（对重物做的功不变），额外功越少（减轻动滑轮的重，加润滑油等），机械效率就越大。
19．造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为h＝10m。每一段组件质量为m＝2×103kg，升降机最大功率为P＝40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0＝4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g＝10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。
（2）某次提升中，升降机最大功率在t＝20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η。
【分析】（1）根据G＝mg求出每一段组件的重力，滑轮组有3股绳子，求出最大拉力，再求出渡槽组件的段数；
（2）根据W有用＝Gh求出钢丝绳拉力做的有用功，根据P1＝求出功率；根据W总＝P总t求出总功，再根据η＝求出机械效率。
【解答】解：（1）每一段组件的重力G＝mg＝2×103kg×10N/kg＝2×104N，
滑轮组的最大拉力F＝3×4×104N＝1.2×105N，
渡槽组件的段数：＝6段；
（2）钢丝绳拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝3×2×104N×10m＝6×105J，
钢丝绳拉力的功率P1＝＝＝3×104W；
总功W总＝P总t＝40×103W×20s＝8×105J，
升降机的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%。
答：（1）升降机一次最多能匀速提升6段渡槽组件；
（2）钢丝绳拉力的功率3×104W；升降机的机械效率75%。
【点评】此题主要考查的是学生对重力、滑轮组的省力特点、有用功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，综合性较强，有一定难度。
20．科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
【分析】（1）根据W＝Fs可求奶奶所做的功；
（2）不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）变形可求动滑轮（含座椅）的重力，再根据G动＝m动g可求动滑轮（含座椅）的质量；
（3）不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝可求该升降座椅装置的机械效率。
【解答】解：（1）奶奶所做的功：
W＝Fs＝240N×6m＝1440J；
（2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：
G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：
G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，
动滑轮（含座椅）的质量：
m动＝＝＝12kg；
（3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。
答：（1）奶奶所做的功是1440J；
（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；
（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。
【点评】此题主要考查了学生对滑轮组省力特点、功和机械效率计算公式的理解和掌握，常见题目。
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