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物理八年级下册12.3 机械效率精品达标测试
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这是一份物理八年级下册12.3 机械效率精品达标测试，文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习-难教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共90页， 欢迎下载使用。
机械效率
常考机械的有用功、总功、机械效率计算
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
一．选择题（共16小题）
1．一只水桶掉在了井里，在打捞水桶时里面带了些水，则下列各项属于有用功的是（ ）
A．把桶中的水提高做的功 B．把桶提高做的功
C．把桶和水提高做的功 D．手拉打捞绳所做的功
【分析】从有用功、额外功和总功的定义方面进行解答；有用功的定义是完成一件事情而不得不做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；其他无实用价值而又不得不做的功，叫额外功。
【解答】解：我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功；但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；手拉打捞绳所做的功即拉力做的功，这是总功。
故选：B。
【点评】本题考查有用功和额外功的利用，关键是对有用功和额外功定义的正确理解。
2．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（ ）
A．有用功不变，总功减小 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功减小，总功不变
【分析】滑轮组是个机械，对机械来说，给予机械动力、使机械运转的功就是总功，所以人所做的功就是总功；而机械对重物做的功就是有用功，这里就是把货物提到了五楼。
【解答】解：加润滑油后工人提升同样的重物时，物重不变、提升高度不变（都提升到五楼），根据W有＝Gh可知，有用功不变；但加了润滑油，工人用的力肯定就比较小了，而同样是把货物拉到五楼，拉力小了，则做的总功减小了，所以滑轮组的机械效率提高了，故只有A正确。
故选：A。
【点评】本题加润滑油工人用的力就会减少，这个学生一看就明白。所以关键在于哪个是总功和哪个是有用功，这个只要记住人用的功就是总功，重物移动做的功就是有用功。所以本题基本上就是考查做选择题时是否经过了认真的思考，有没凭感觉在乱选。
3．已知甲、乙两种机械在做功过程中，甲的机械效率比乙的机械效率大，这表明（ ）
A．甲做功比乙做功快
B．甲做的有用功比乙做的有用功多
C．甲做的有用功与总功的比值比乙大
D．甲做的额外功比乙做的额外功少
【分析】因为使用任何机械都不可避免的要做额外功，为了反映机械性能的好坏，我们引入了机械效率这个概念，机械效率是指有用功跟总功的比值，比值大表明机械效率高；
物体做功有快慢之分，我们用功率反映物体做功的快慢；
做功多少取决于力和距离的乘积。
【解答】解：A、在物理学中，我们用功率表示物体做功的快慢，功率大的机械做功快。而机械效率大的功率不一定大，它们之间没有必然的关系，故A错误；
B、如果甲、乙两种机械做的总功相同，则甲的机械效率高，甲做的有用功就比乙做的有用功多。如果不指明甲、乙两种机械做的总功多少情况下，只凭机械效率高低无法判断谁做的有用功多，故B错误；
C、机械效率是有用功与总功的比值。甲的机械效率比乙大，表明甲做的有用功与总功的比值比乙大，故C正确；
D、如果甲、乙两种机械做的总功相同，则甲的机械效率高，甲做的额外功就比乙做的额外功少。如果不指明甲、乙两种机械做的总功多少情况下，只凭机械效率高低无法判断谁做的额外功少，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对机械效率的理解，学生对机械效率的理解通常会感到比较困难，容易受一些因素影响从而出现错误的判断。该题中就有一些干扰因素，如做功快、有用功多、额外功少。一定要清楚机械效率是有用功在总功中所占的百分比，它的大小是由有用功和总功共同决定的。机械效率高是指有用功在总功中所占的比例高，而不能认为机械效率高就一定是做的有用功多。
4．下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．机械效率越大，表明它做的有用功越多
C．功就是能，因为它们的单位相同
D．用50N的水平力拉着重100N的小车沿着水平地面前进5m，则此过程拉力做的功比重力做的功多
【分析】解答本题关键是要理解功、功率、机械效率的概念，根据对各个概念的理解去分析。
【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，而机械效率是指有用功与总功的比值，功率越大，做功越快，但机械效率与功率没有关系，故A错误；
B、机械效率越大，有用功与总功的比值越大，它做的功不一定越多，故B错误；
C、功和能是两个不同的物理量，功是过程量，能是状态量，所以不能说能就是功，功就是能，虽然单位相同，但物理意义不同，故C错误；
D、用50N的水平力拉着重100N的小车沿着水平地面前进5m，拉力做了功，而重力没有做功，故则此过程拉力做的功比重力做的功多，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了学生对功、功率、机械效率的理解，深入理解概念，搞清不同物理量间的关系，是解答的关键。
5．用如图所示的滑轮或滑轮组将同一重物G匀速提高h高度，每个滑轮的重相同，不计摩擦和绳重，四种方法中，拉力大小和机械效率都相同的是（ ）
A．A和B B．C和D C．B和C D．B和C和D
【分析】（1）不计摩擦和绳重。使用定滑轮不省力，使用滑轮组时，拉力F＝，根据与动滑轮相连的绳子段数n可以判断省力情况；
（2）利用W有用＝Gh比较有用功，利用W额＝G动h比较额外功，可知W总＝W有用+W额比较总功，根据公式η＝即可比较机械效率。
【解答】解：（1）A图是定滑轮，不省力，即F1＝G；B图是动滑轮，省一半的力，即F2＝（G+G0）；C图是滑轮组，与动滑轮相连的绳子有两段，即F3＝（G+G0）；D图是滑轮组，与动滑轮相连的绳子有三段，即F4＝（G+G0）；比较拉力可知：B和C的拉力相同；
（2）四种方法中，将同一重物G匀速提高h高度，根据W有用＝Gh可知：四种方法中的有用功相同；
由于不计摩擦和绳重，则只有BCD图中滑轮使用中需要克服动滑轮的重力做额外功，已知每个滑轮的重相同，根据W额＝G动h可知：BCD图中的额外功相同，
根据W总＝W有用+W额可知BCD图中的总功相同，所以根据η＝可知BCD的机械效率相同，
由上分析可知：拉力大小和机械效率都相同的是B和C。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对定滑轮、动滑轮、滑轮组特点的了解与掌握，涉及到机械效率的比较，知识点多、综合性强，属于难题。
6．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体，使物体上升的高度分别为hA，hB，绳子拉动的距离分别为sA，sB。不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．若sA＝sB，则hA＜hB B．若FA＝FB，则η甲＜η乙
C．若GA＝GB，则η甲＞η乙 D．若GA＜GB，则FA＜FB
【分析】（1）由图可知两滑轮组绳子的有效股数分别为2、3，若sA＝sB，由s＝nh可知物体上升高度的关系；
（2）（3）若FA＝FB，不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），据此可知两物体重力的大小关系；
不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，
根据η＝＝＝，结合物重的关系比较两滑轮组机械效率的关系；
（4）根据F＝（G+G动）结合GA与GB的关系可判断拉力的大小关系。
【解答】解：
A、由图知，两滑轮组绳子的有效股数分别为2、3，若sA＝sB，由s＝nh可知hA＝sA，hB＝sA，则hA＞hB，故A错误；
B、不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），且两滑轮组中动滑轮的重力相同，
则物体A的重力：GA＝2FA﹣G动，
物体B的重力：GB＝3FB﹣G动，
若FA＝FB，比较可知GA＜GB，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
由此公式可知，重物越重，机械效率越大，且GA＜GB，所以η甲＜η乙，故B正确；
C、若GA＝GB，由①式可知，两滑轮组的机械效率相等，故C错误；
D、若GA＜GB，则FA＝（GA+G动），FB＝（GB+G动），
则无法判断FA与FB的大小关系，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了滑轮组的机械效率公式和省力公式的应用，明确有用功和总功以及滑轮组绳子的有效股数是关键。
7．利用斜面和带滑轮的小车组成的系统将货物匀速运送到高处，已知小车质量为M，装在车里的货物质量m，细绳和拉力均沿斜面方向，斜面倾角30°，小车受到斜面的摩擦力大小f，作用在细绳一端的拉力大小F。下列正确的是（ ）
A．F＝f
B．系统的机械效率η＝
C．系统的机械效率η＝
D．系统的机械效率η＝
【分析】（1）对小车进行受力分析；
（2）根据滑轮组绳子的有效股数表示出绳端移动的距离，根据斜面的倾角为30°，判断处拉力F移动的距离，根据η＝＝表示出此系统的机械效率。
【解答】解：A、因为小车沿斜面匀速运动，受到沿斜面向上的拉力2F、沿斜面向下的摩擦力f以及重力在斜面的分力，所以2F和摩擦力f不是一对平衡力，F≠f，故A错误；
BCD、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳端移动的距离：
s绳＝2s车，
因为斜面的倾角为30°，
所以s车＝2h，
所以拉力F移动的距离为：s绳＝4h
此系统的机械效率为：
η＝＝＝＝，故B正确，CD错误。
故选：B。
【点评】本题是一道滑轮组和斜面的综合题目，涉及到做功公式、效率公式的应用，明确有用功、总功是关键。
8．晓敏在观看杂技表演，有一项跳板节目引起了她的注意，如图所示，两名质量为60kg的男演员同时从5m高处自由下落到跳板的一端，站立于跳板另一端的一名质量为40kg的女演员被向上弹起6m高。晓敏利用所学的知识粗略地计算出跳板的机械效率为（ ）
A．90% B．80% C．60% D．40%
【分析】根据W＝Gh＝mgh分别求出木板对女演员做有用功和两名男演员对木板做的总功，根据机械效率公式求出跳板的机械效率。
【解答】解：两名男演员做的总功：
W总＝2G1h1＝2m1gh1＝2×60kg×9.8N/kg×5m＝5880J，
对女演员做的有用功：
W有＝G2h2＝m2gh2＝40kg×9.8N/kg×6m＝2352J，
跳板的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝40%。
故选：D。
【点评】本题考查了有用功、总功和机械效率的计算，关键是分清两名男演员对木板做的功是总功，木板对女演员做的功是有用功。
9．用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）。下面分析不正确的是（ ）
A．此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400N
B．动滑轮重力为70N
C．当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
D．当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%
【分析】（1）由公式s＝，计算出拉力的大小；
（2）由图甲知通过动滑轮绳子段数n，由s＝nh、W＝Fs可以计算出绳子自由端的拉力，在不计绳子的重、摩擦时计算出动滑轮的重力；
（3）根据公式W有＝（G﹣F浮）h计算拉力F对所提升物体M做的有用功。由图乙可知此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可；
（4）物体从刚露出水面到完全露出水面的过程中，排开水的体积变小，利用阿基米德原理分析受到的浮力变化；滑轮受到的拉力等于重力减去浮力，可得滑轮受到的拉力变化，进一步分析拉力的功率变化，以及拉力做的有用功、额外功变化，利用效率公式分析机械效率变化。
【解答】解：
A、由v＝得，物体运动的时间：
t＝＝＝20s，
根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000 J，
由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，所以s＝2h＝2×10m＝20m，
由W总＝Fs得，拉力F＝＝＝＝400 N，故A正确；
B、因为匀速提升物体，对滑轮组受力分析可得：F＝（F绳+G动），
则动滑轮的重力：G动＝2F﹣F绳＝2×400N﹣730N＝70 N，故B正确；
C、物体M的重力：G物＝mg＝76kg×10N/kg＝760 N；
由于物体未露出水面，完全浸没在水中，所以V排＝V物，
则物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV物＝1×103 kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30 N，
当物体在水里匀速上升时受三个力的作用，物体的重力、浮力和动滑轮下方绳子的拉力，处于三力平衡，即F绳+F浮＝G物，
则F绳＝G物﹣F浮＝760N﹣30N＝730N；故C正确；
D、动滑轮下方绳子的拉力所做的功为有用功，
则有用功：W有用＝F绳×h物＝730N×10m＝7300 J，
滑轮组提升重物的机械效率：η＝×100%＝×100%＝91.25%；故D错误。
故选：D。
【点评】本题考查了重力、滑轮组绳子拉力、有用功、总功、机械效率的计算，关键是从图象中找到有用数据。
10．如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。已知A的体积为0.2m3，密度为0.4×103kg/m3．动滑轮重为300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列说法中不正确的是（ ）
A．物体向下运动的最小速度3m/s
B．物体A浸没在水中时受到的浮力为2×103N
C．物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变
D．物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%
【分析】（1）利用ρ＝求A的质量，再利用G＝mg求A的重力；A浸没在水中V排＝VA，利用阿基米德原理求A浸没在水中受到的浮力；当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，电动机对绳子的拉力F＝（F浮﹣G+G动），利用P＝Fv求绳子自由端运动的最小速度；物体向下移动速度v＝v绳；
（2）拉力F＝（F浮﹣G+G动），物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，电动机拉着绳子的力先变大，后不变；
（3）当A完全浸没时，滑轮组受到的拉力最大，滑轮组的机械效率最大，有用功W有用＝（F浮﹣G）h，总功W总＝Fs＝（F浮﹣G+G动）3h＝（F浮﹣G+G动）h，滑轮组机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
（1）由ρ＝可得A的质量：
mA＝ρAVA＝0.4×103kg/m3×0.2m3＝80kg；
A的重力：
GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N；
A浸没在水中V排＝VA＝0.2m3，
A浸没在水中受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2×103N；
当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，
不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力：
F＝（F浮﹣G+G动）＝（2×103N﹣800N+300N）＝500N，
由P＝＝＝Fv可得，绳子自由端运动的最小速度：
v绳＝＝＝3m/s；
则物体向下运动的最小速度：
v＝v绳＝×3m/s＝1m/s；故A错、B正确；
（2）电动机对绳子的拉力F＝（F浮﹣G+G动），物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C正确；
（3）当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，
有用功：W有用＝（F浮﹣G）h，
总功：W总＝Fs＝（F浮﹣G+G动）×3h＝（F浮﹣G+G动）h，
滑轮组机械效率的最大值：
η＝＝＝＝×100%＝80%，故D正确。
故选：A。
【点评】本题涉及到滑轮组绳子拉力的计算、浮力的计算、滑轮组的机械效率等，考查的知识点多，用到的公式多，难点是求最大拉力，明确滑轮组有3段绳子承担，当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大是关键。
11．如图所示，小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（ ）
A．拉力F所做的总功为Fh
B．杠杆的机械效率是×100%
C．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同
D．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，杠杆的机械效率提高
【分析】（1）拉力F所做的总功W总＝Fs；
（2）杠杆的机械效率η＝×100%；
（3）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件分析；
（4）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η＝×100%分析。
【解答】解：A、拉力F所做的总功为W总＝Fs，其中s为拉力移动的距离，故A错误；
B、杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%，故B错误；
C、根据杠杆的平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知，若把悬挂点从A点移至B点，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，则拉力变大，故C错误；
D、若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η＝×100%可知，杠杆的机械效率提高，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了机械效率的计算，关键是正确利用杠杆平衡条件和机械效率公式。
12．如图是工地上常见的吊车，下列说法正确的是（ ）
A．吊车优点可以省距离
B．吊车的机械效率可以达到100%
C．吊车可看成是由杠杆和滑轮组组合而成
D．吊车越高提重物越省力
【分析】（1）吊车由杠杆和滑轮组组合而成，根据力臂的关系判断是否省距离；
（2）有用功与总功的比值为机械效率；
（3）动力与杠杆的力臂大小和滑轮组的绳子缠绕方式有关。
【解答】解：AC、由图可知，吊车由杠杆和滑轮组组合而成，若动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，若动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，这时省距离，故A错误，C正确；
B、由于使用机械时一定需要克服机械的重力和摩擦而做一部分额外功，故机械效率总是小于100%的，故B错误；
D、吊车提重物时施加的动力与杠杆的力臂大小和滑轮组的绳子缠绕方式有关，所以省力情况与重物提升的高度无关，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了滑轮组和杠杆的组合使用特点，关键是知道吊车的构造和影响滑轮组效率的因素，同时考查省力的影响因素。
13．如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面长s＝1.2m、斜面高h＝0.3m.下列说法正确的是（ ）
A．斜面的机械效率为62.5%
B．物体没有受到摩擦力
C．克服物体重力做功7.2J
D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
【分析】（1）知道物体的重力和斜面的高度，根据W＝Gh求出克服物体重力做的有用功，又知道拉力的大小和斜面的长度，根据W＝Fs求出拉力做的总功，利用η＝×100%求出斜面的机械效率，比较有用功和总功确定物体是否受到摩擦力的作用；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，据此分析。
【解答】解：ABC.克服物体重力所做的有用功：
W有＝Gh＝15N×0.3m＝4.5J，故C错误；
拉力做的总功：
W总＝Fs＝6N×1.2m＝7.2J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%，故A正确；
由W总＞W有可知，物体需要克服摩擦力做额外功，即物体受到摩擦力，故B错误；
D.当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，接触面的粗糙程度不变，受到的滑动摩擦力变小，
额外功变小，有用功占总功的比例变大，则斜面的机械效率变大，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了功和机械效率的计算以及是否受到摩擦力作用的判断、影响斜面机械效率因素的应用，明确有用功和总功、额外功的关系是关键。
14．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
【分析】已知物体的重力和物体升高的高度，根据公式W有＝Gh计算出有用功；斜面上装一个动滑轮，知道斜面的长从而可以计算出绳子末端移动的距离，又知道拉力的大小，根据公式W总＝Fs计算出总功；最后再利用公式η＝计算出机械效率。
【解答】解：
拉力做的有用功为：W有＝Gh＝100N×2m＝200J；
斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，
所以绳子末端移动的距离为：s＝nL＝2×5m＝10m，
拉力做的总功为：W总＝Fs＝50N×10m＝500J；
则机械效率为：η＝＝×100%＝40%。
故选：A。
【点评】解答此题的关键是仔细审题，看清斜面上的滑轮为动滑轮，利用动滑轮的工作特点求出W总，而不是直接用100N×5m；这也是学生容易出错的地方。
15．如图小明同学用动滑轮吊木箱，要提高动滑轮的机械效率，可采取的方案有（ ）
A．减小木箱的质量 B．增大滑轮的质量
C．减小绳与滑轮间的摩擦 D．提高木箱运动的速度
【分析】根据影响动滑轮机械效率的因素进行分析和解答，尽量增大有用功减小额外功。
【解答】解：A、额外功不变，如果减小木箱质量，有用功会减小，机械效率会降低。故A不符合题意；
B、增大滑轮的质量，额外功增加；有用功不变，额外功增加，机械效率降低。故B不符合题意；
C、有用功不变，减小绳与滑轮间的摩擦，额外功减少，所以机械效率增加。故C符合题意；
D、动滑轮机械效率与速度无关。故D不符合题意。
故选：C。
【点评】此题考查了对机械效率概念的理解，要提高机械效率需提高有用功在总功中的比值。
16．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（ ）
A．增加动滑轮，减小拉力
B．改用质量小的动滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．减少提升重物重力
【分析】（1）滑轮组的机械效率是指有用功和总功的比值，比值越大，机械效率越高。
（2）要提高滑轮组的机械效率可以，有用功一定时，减少额外功；额外功一定时，增大有用功。
【解答】解：
A．提升一定重力的物体，动滑轮越重，需要做的额外功越多，由公式η＝＝可知，机械效率越低；故A错误；
B．改用质量小的动滑轮，可以减少额外功，能增大有用功和总功的比值，可以提高滑轮组的机械效率，故B正确；
C．减少提升物体的高度，根据公式η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率不变，故C错误；
D．减小提升重物重力，做的有用功减少，这样有用功和总功的比值减小，即滑轮组的机械效率降低，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了提高滑轮组的方法。首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高。所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高。因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率。
二．填空题（共15小题）
17．如图所示，将一块1m长的木板一端架高0.4m，用50N沿木板的拉力把一个重为100N的小铁块从底端匀速拉到顶端，则拉力做功为 50 J，斜面所做的额外功为 10 J，斜面与木板间的滑动摩擦力大小为 10 N。
【分析】已知物重和斜面高度，可以得到有用功；已知拉力和斜面长度，可以得到总功；已知有用功和总功，可求得额外功；已知额外功和斜面长度，利用功的变形公式得到摩擦力。
【解答】解：拉力做功：W总＝Fs＝50N×1m＝50J，
有用功：W有用＝Gh＝100N×0.4m＝40J，
则额外功：W额＝W总﹣W有＝50J﹣40J＝10J，
由W额＝fs可得，斜面与木板间的摩擦力：f＝＝＝10N。
故答案为：50；10；10。
【点评】此题考查了功的计算和摩擦力的计算，需要注意的是：物体在斜面上匀速直线运动过程中，拉力和摩擦力不是一对平衡力。
18．两只形状相同的铁桶和塑料桶，用它们分别从井里提起满满一桶水到井口，则人用铁桶提水时做的有用功 等于 用塑料桶提水时所做的有用功，则人用铁桶提水时做的额外功 大于 用塑料桶提水时所做的额外功。（填“大于”、“小于”或“等于”）
【分析】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。要提高机械效率可以在有用功一定时，减小额外功；也可以在额外功一定时，增大有用功。
【解答】解：从题可知，对水做的功为有用功，
两只形状相同的铁桶和塑料桶，容积是相等的，并且都装满了水，由公式m＝ρV可知，它们提上来的水的质量相等，
又知道它们都是把一桶水提到井口，上升的高度相同，所以，它们所做的有用功是相等的；
因为铁的密度大于塑料的密度，由m＝ρV可知，铁桶的质量大于塑料桶的质量，即铁桶所受重力大于塑料桶所受重力，则对铁桶所做额外功多。
故答案为：等于；大于。
【点评】解答此题时学生要明确哪些是有用功，哪些是额外功，然后才能正确比较大小。
19．某机械在使用时机械效率为75%，这个机械使用时W有：W外＝ 3：1 ，额外功占总功的 。
【分析】有用功占总功的比值叫机械效率，而总功等于有用功加上额外功，知道机械效率的大小，可求有用功和额外功的比值、额外功和总功的比值。
【解答】解：有用功占总功的比值叫机械效率，η＝75%，即＝75%＝，
∵W总＝W有用+W额，
∴＝，＝。
故答案为：3：1；。
【点评】本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的了解与掌握，知道总功等于有用功加上额外功是本题的关键。
20．使用机械时，由于 额外功 的存在，所以机械效率总 小于1 。
【分析】使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：
使用机械时，不可避免地要做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝可知，机械效率总小于1。
故答案为：额外功；小于1。
【点评】使用任何机械，不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于1。
21．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC从底端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙，则P甲 ＞ P乙，η甲_ ＜ η乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【分析】（1）根据W＝Fs即可判断两拉力做功的多少；根据功率的变形公式P＝可知功率的大小；
（2）先判断有用功的关系，然后根据机械效率公式比较机械效率之间的关系。
【解答】解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；根据P＝可知，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；因为W1＞W2，由η＝×100%可得，η甲＜η乙。
故答案为：＞；＜。
【点评】本题以斜面为载体考查了物体做功的大小、功率的大小以及机械效率高低的比较，有一定的难度。
22．如图用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度，物体重均为20N，滑轮重均为2N，不计绳重及摩擦，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是η1和η2，则F1 ＞ F2，η1 ＞ η2（均选填“＞”“＜”或“＝”）．若图乙中再加挂一物体，机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
【分析】（1）不计绳重及摩擦，定滑轮不省力，动滑轮绳子的拉力F＝（G+G动）；
（2）总功等于有用功与额外功之和，根据η＝分析两装置的机械效率；
（3）根据η＝＝＝＝判断图乙中再加挂一物体时机械效率的变化。
【解答】解：
（1）不计绳重及摩擦，甲定滑轮绳子的拉力F1＝G＝20N，
乙动滑轮绳子的拉力F2＝（G+G动）＝×（20N+2N）＝11N，所以F1＞F2；
（2）不计绳重与摩擦，所以使用定滑轮时没有额外功，其机械效率为100%；而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，由η＝＝可知，η甲＞η乙；
（3）不计绳重及摩擦，由η＝＝＝＝可知，图乙中再加挂一物体，G变大，动滑轮的机械效率变大。
故答案为：＞；＞；变大。
【点评】本题考查了定滑轮和动滑轮的特点以及机械效率公式的应用，明确滑轮组机械效率公式是关键。
23．倒链是一种简单的起重用具。它由滑轮组成，AB为同轴并一起转动的定滑轮，半径分别为R1＝50cm，R2＝40cm，C为动滑轮，其半径为r＝20cm。它们之间用铁链按图所示的方式联结起来。当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时，套在A上的铁链使挂在C上的重物上升，与此同时，套在B上的铁链被放下，使重物下降。定滑轮转动一周时，其总效果使重物上升的距离为h（计算结果精确到0.1m）。若重物所受重力为G＝1×105N时，实际所用的拉力F＝1.25×104N，则此时该倒链的机械效率是 80% 。
【分析】倒链的工作原理可知，当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时，套在A上的铁链使挂在C上的重物上升，与此同时，套在B上的铁链被放下，使重物下降，又因为C为动滑轮，所以转动一周时，重物上升的距离为：A轮周长与B轮周长之差的一半；
根据W有用＝Gh算出有用功、W总＝Fs算出拉力F做的功，由η＝×100%算出该倒链的机械效率。
【解答】解：重物上升距离为：h＝＝π（R1﹣R2）＝3.14×（0.5m﹣0.4m）＝0.314m≈0.3m；
有用功为：
W有用＝Gh＝1×105N×0.3m＝3×104J，
当定滑轮转动一周时，拉力移动的距离为：
s＝2πR1＝2×3.14×0.5m＝3.14m≈3m，
拉力F做的功为：
W总＝Fs＝1.25×104N×3m＝3.75×104J，
该倒链的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝80%。
故答案为：80%。
【点评】熟悉倒链的工作原理是关键。知道动滑轮省一半力，但要多移动一半的距离。
24．小慧在探究滑轮组机械效率的实验中，实验如图甲、乙、丙所示。根据图甲所示，可知钩码的重力是 2.0 N；根据乙、丙所示的位置变化，在图乙中画出该装置的绕线方法。该滑轮组的机械效率是 83.3% （保留一位小数）。
【分析】（1）确定测力计的量程和分度值，然后读出示数；
（2）根据h与s的关系（s＝nh）结合表格中数据判断承担物重的绳子段数，然后绕线；
（3）根据公式η＝×100%＝×100%计算机械效率。
【解答】解：（1）由图甲知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2N；
（2）由图乙和丙数据知，s＝80cm﹣50cm＝30cm＝0.3m，h＝10cm﹣0cm＝10cm＝0.1m，则s＝3h，
所以滑轮组由3段绳子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示：
实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；
（3）①由图丙知，测力计的分度值为0.2N，所以示数为0.8N，即F＝0.8N；
②机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；
故答案为：2.0；图略；83.3%。
【点评】本题通过“探究滑轮组的机械效率”实验，考查了滑轮组的组装、测力计的读数和滑轮组机械效率的计算，要细心分析每一个问题。
25．用五个相同的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别将不同的物体G1和G2匀速提升相同高度，绳端所需的拉力F恰好相等，不计摩擦、绳和木板的重。则绳端拉力F做的功之比为W1：W2＝ 1：2 ，滑轮组的机械效率之比η1：η2＝ 1：1 。
【分析】因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功；
由图可知，n甲＝2，n乙＝4，当不同的物体提升相同高度时，s甲＝2h，s乙＝4h，根据W＝Fs算出绳端拉力F做功之比；
根据F＝（G动+G）判断出G1和G2的关系，根据η＝＝＝＝算出滑轮组的机械效率之比。
【解答】解：
由图可知，n甲＝2，n乙＝4，当不同的物体G1和G2匀速提升相同高度，绳端所需的拉力F恰好相等，此时s1＝2h，s2＝4h，
绳端拉力F做功之比为：W1：W2＝Fs1：Fs2＝s1：s2＝2h：4h＝1：2；
根据F＝（G动+G）知，
G1＝2F﹣G动，G2＝4F﹣2G动，
根据η＝＝＝＝知，
两滑轮组的机械效率之比为：
η1：η2＝：＝：＝：＝1：1。
故答案为：1：2；1：1。
【点评】本题考查了做功公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的应用。
26．如图所示，一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时，记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G，不计绳重和摩擦，如下表：
G/N
1
2
3
4
5
6
F/N
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
3.3
根据上表数据分析可知，绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F＝ 0.5G+0.3N ；当物体重力G＝5.4N时，此滑轮组的机械效率η＝ 90% 。
【分析】由表格数据，重力G每增大1N，绳子自由端的拉力F增大0.5N，所以F与G成一次函数关系，由此解答；根据物体的重力求出拉力的大小，然后根据机械效率公式求出机械效率。
【解答】解：
由表格数据可知，重力G每增大1N，绳子自由端的拉力F增大0.5N，所以F与G成一次函数关系，
设F与G关系的表达式为F＝kG+b，
由表格第一组数据，当G＝1N，F＝0.8N，
则：0.8N＝k×1N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由表格第二组数据，当G＝2N，F＝1.3N，
则：1.3N＝k×2N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①可得k＝0.5，
将k＝0.5代入①解得b＝0.3N，
所以拉力F与物体所受重力G的关系式：F＝0.5G+0.3N；
当物体重力G＝5.4N时，此时的拉力：F＝0.5×5.4N+0.3N＝3N；
由图可知，有两段绳子拉着动滑轮；
滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：0.5G+0.3N；90%。
【点评】此题考查分析数据能力，分析比较F随G的变化特点，借助数学方法可以解题。本题还可以通过F与G的数据特点判断出通过动滑轮绳子段数n后，由表格中每组数据关系总结出F与G的关系式。
27．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 2.5 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 90 %，如果G变大，此杠杆机械效率将变 大 。
【分析】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，根据指针位置读数；
（2）弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，根据功的计算公式求出有用功、总功，然后利用机械效率公式求出杠杆的机械效率；
（3）根据影响杠杆效率的因素判断杠杆效率的变化。
【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，测力计的示数F为2.5N；
（2）有用功：W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J；
总功：W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J；
则杠杆的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。
（3）在阻力一定的情况下，物重越大，有用功占总功的比值越大，杠杆的机械效率越大。
所以，如果G变大，此杠杆机械效率将变大。
故答案为：2.5；90；大。
【点评】本题主要考查有用功、总功、机械效率的计算等，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功，属于基础性题目，难度不大。
28．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA＝1/4OC，B为OC的中点．在C点用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m．提升该物体做的有用功是 18 J，总功是 20 J，木棒的机械效率为 90% ，木棒重为 10 N（不计摩擦），如果将拉力从C点移动至B点，则机械效率会 不变 （增加、不变或减小）
【分析】（1）根据W有＝Gh可求出有用功；
（2）根据W总＝Fs算出总功；根据η＝×100%求出机械效率；
（3）根据W总＝W有用+W额和W额＝G木h可求出木棒的重力；
（4）根据η＝×100%通过分析有用功和额外功的变化得出机械效率的变化。
【解答】解：（1）提升该物体做的有用功：
W有用＝Gh＝180N×0.1m＝18J；
（2）因为OA＝OC，所以s＝4h＝0.1m×4＝0.4m；
提升该物体做的总功：
W总＝Fs＝50N×0.4m＝20J；
由η＝×100%＝×100%＝90%；
（3）因为W总＝W有用+W额，
所以，克服木棒重力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝20J﹣18J＝2J，
因为OA＝OC，B为OC的中点，所以OB＝2OA；
所以，由相似三角形的知识可知，当物体上升0.1m时，B点（重心）将上升h′＝0.2m；
不计摩擦和绳子重，由W额＝G木h′可得木棒重力：
G木＝＝＝10N。
（4）根据图示可知，将拉力从C点移动至B点，提升高度变小，B点上升的高度变小，故有用功减小，额外功减小，总功减小，根据η＝×100%可知，机械效率不变。
故答案为：18；20；90%；10；不变。
【点评】本题考查有用功、总功、额外功以及机械效率的计算，关键是明确当物体上升的高度与杠杆重心上升高度的关系。
29．某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重为600N，斜面的机械效率为90%，则克服物体的重力所做的功为 1800 J，瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为 40 N。
【分析】知道瓷砖的重力和斜面高度，根据W有用＝Gh求出克服重力做功；知道斜面的机械效率求出总功，知道总功和有用功，求出额外功，根据W额＝fs求出摩擦力。
【解答】解：
克服物体的重力所做的有用功：W有用＝Gh＝600N×3m＝1800J，
斜面的机械效率为90%，
因为η＝，
所以90%＝，
解得总功为：W总＝2000J，
克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝2000J﹣1800J＝200J，
因为W额＝fs，
所以，200J＝f×5m，
解得摩擦力为：f＝40N。
故答案为：1800；40。
【点评】瓷砖在斜面上匀速上升，此时的拉力和摩擦力不是平衡力，这是学生最容易出现问题的地方。
30．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。若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为 4 N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为 5 N．若另一斜面的高度h与长度s之比为3：5，将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则该物体所受摩擦力为 3 N。
【分析】（1）不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等。可由Gh＝Fs求出拉力。
（2）已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功。再由W总＝Fs求出拉力。
（3）不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh＝Fs求出拉力。然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。
【解答】解：
（1）不考虑物体与斜面间的摩擦，由于使用任何机械都不省功，即W手＝W机，即：Fs＝Gh，
则拉力F＝＝＝4N；
（2）用手做的有用功W有用＝Gh＝8N×0.2m＝1.6J，
已知机械效率η＝80%，由η＝得，
总功W总＝＝＝2J，
则由W＝Fs得：拉力F＝＝＝5N。
（3）使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh＝Fs可得：
拉力F′＝＝＝15N，
由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力F″＝18N，
所以摩擦力f＝F″﹣F′＝18N﹣15N＝3N。
故答案为：4；5；3。
【点评】本题考查了功的原理及在斜面上的有用功、总功和机械效率的计算，关键是知道将物体提升斜面高做的功为有用功。
31．因为 有用 功总小于 总 功，所以机械效率总小于1．提高机械效率的途径是减小 额外 功或增加 有用 功。
【分析】（1）因为总功等于有用功加额外功，所以机械效率总小于1，机械效率的大小与额外功有关；
（2）机械效率是指有用功和总功的比值，额外功在总功中占的比例越小机械效率越高。
【解答】解：（1）机械效率等于有用功除以总功，有用功始终小于总功，所以机械效率总小于1；
（2）机械效率等于有用功除以总功，要提高机械效率，让额外功在总功中占的比例越小，或有用功在总功中占的比例越大，即减小有用功或增加额外功都可以提高机械效率。
故答案为：有用；总；额外；有用。
【点评】本题考查机械效率的影响因素，以及有用功和总功的大小比较，再就是增大机械效率的途径。
三．实验探究题（共3小题）
32．用如图所示装置测量动滑轮的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升，实验数据如下表：
序号
动滑轮重
G动/N
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离
s/m
机械效率η
①
0.1
1
0.2
0.6
0.4
83.3%
②
0.1
2
0.2
1.1
0.4
③
0.2
2
0.2
1.2
0.4
83.3%
（1）弹簧测力计应该 竖直向上 并匀速拉动绳子。
（2）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为 90.9% 。
（3）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将 增大 ；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将 减小 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是： 滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力 。
【分析】（1）在实验中，为了正确测出拉力的大小，应拉动弹簧测力计竖直向上匀速上升；
（2）根据表中实验数据应用效率公式求出动滑轮的机械效率；
（3）根据控制变量法的要求分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验数据分析答题；
（4）从摩擦与绳重等方面分析答题。
【解答】解：
（1）在实验中，为了正确测出拉力的大小，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；
（2）由表中实验数据可知，第②次实验时，动滑轮的机械效率：
η＝＝＝×100%≈90.9%；
（3）由表中实验序号为①②的实验数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大；
由表中实验序号为②③的实验数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将减小；
（4）由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力，因此：F≠。
故答案为：（1）竖直向上；（2）90.9%；（3）增大；减小；（4）滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力。
【点评】本题考查了求滑轮组效率、实验数据分析，应用效率公式可以求出滑轮组效率，应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题；解题时要注意控制变量法的应用。
33．用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
实验次数
物体种类
物重G/N
斜面高h/cm
沿斜面的拉力F/N
斜面长s/cm
机械效率η/%
1
木块
4
15
1.1
90
60.6
2
小车
4
15
90
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做 匀速直线 运动。
（2）根据图示测力计的示数，拉力为 0.7 N，可知第2次实验的机械效率为 95.2 %．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 摩擦力 越小，机械效率越大。
（3）第1次实验中，木块所受摩擦力为 0.43 N。
【分析】（1）从实验操作方便的角度考虑，要测量沿斜面的拉力，就要让木块做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；
（2）弹簧测力计读数时首先认清量程和分度值，然后再根据指针位置读出拉力示数；然后根据η＝＝求出机械效率；比较两次机械效率的大小即可判断；
（3）先根据W有＝Gh和W总＝Fs分别求出有用功和总功，然后根据W额＝W总﹣W有求出额外功，克服摩擦力做功就是额外功，利用f＝求出摩擦力。
【解答】解：
（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动；
（2）由图可知：弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为0.7N，
则第2次实验斜面的机械效率η＝＝＝×100%≈95.2%；
比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大；
（3）由第1次实验的数据可知，
沿斜面拉木块做的有用功W有＝Gh＝4N×0.15m＝0.6J，
拉力做的总功W总＝Fs＝1.1N×0.9m＝0.99J，
则额外功W额＝W总﹣W有＝0.99J﹣0.6J＝0.39J，
由W额＝fs得，木块所受摩擦力f＝＝≈0.43N。
故答案为：（1）匀速直线；（2）0.7；95.2；摩擦力；（3）0.43。
【点评】本题考查了实验注意事项、实验数据分析、以及斜面机械效率计算的掌握情况，应用控制变量法、认真分析实验数据即可正确解答，尤其要注意摩擦力的求法，是最容易出错的地方。
34．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“＜”）。
【分析】由已知条件，根据η＝＝×100%求杠杆的机械效率；
（1）根据η＝×100%；
（2）根据杠杆的平衡条件，根据变化的量和不变的量，确定动力的变化；
通过分析有用功和额外功的变化，根据η＝×100%，得出机械效率的变化；
（3）根据杠杆平衡条件进行分析；通过分析有用功和额外功的变化，根据η＝×100%得出机械效率的变化。
【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：
η＝＝＝×100%≈66.7%；
（1）若增加钩码的重量，重复实验，则有用功增大，根据η＝×100%，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η＝×100%，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η＝×100%，故机械效率不变，即η′＝η。
故答案为：66.7%；（1）变大；（2）＞；＞（3）＞；＝。
【点评】本题研究杠杆的机械效率，考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式和杠杆的平衡条件是关键。有一定难度。
单元复习
第1节 杠杆
一、杠杆
1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着__________转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。
2．杠杆的五要素
（1）支点：杠杆（撬棒）绕着__________的点，用字母O标出。
（2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。
（3）阻力：__________杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
（4）动力臂：从支点到_______________的距离。用字母L1标出。
（5）阻力臂：从支点到_______________的距离。用字母L2标出。
二、杠杆平衡条件
1．动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。
2．杠杆的平衡条件实验
（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在__________位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。
三、杠杆的分类及应用
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2 F1
省力
__________
撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等
费力杠杆
L1F2
（动力>阻力）
_________
省距离
起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等
等臂杠杆
L1=L2 F1=F2
（动力=阻力）
既不省力也不费力
________、定滑轮等
固定点 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 水平 费距离 费力 天平
第2节 滑轮
一、定滑轮
1．定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。
2．实质：是一个__________杠杆的变形。
3．特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。
4．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：____________。
5．使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都___________。
二、动滑轮
1．定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。
2．实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。
3．特点：能省一半力，但__________力的方向且_________距离。
4．省力情况：F＝G物/2（不考虑动滑轮重和摩擦）
F＝（G物＋G动）/2（不考虑摩擦）
5．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。
6．使用动滑轮时，如果跨过滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大，弹簧秤的示数___________。
三、滑轮组
1．定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。
2．特点：___________________________。
3．省力情况：（竖直提物，n为跨在动滑轮上的绳子股数）
（1）不考虑动滑轮重和摩擦：F＝G物/n
（2）不考虑摩擦，但计动滑轮重F＝（G物＋G动滑轮）/n
（3）拉力绳子自由端伸长的距离s与物体上升的距离h的关系：s＝nh
（4）物体移动的速度v物与绳子自由端绳子伸长的速度v绳的关系：v绳＝nv物
等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向
第3节 机械效率
1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。
2．额外功：并非我们需要但又不得不做的功。
公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。
3．总功：有用功加额外功或动力所做的功。
公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η。
4．机械效率和功率的区别
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的_________，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值_________。有用功总________总功，所以机械效率总__________。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等。学科*网
快慢 越大 小于 小于1
《第12章 简单机械》
一、选择题（共13小题）
1．如图所示，不计摩擦，把重G＝16N的物体匀速提起所用的拉力F＝10N，则关于该动滑轮的说法中错误的是（ ）
A．动滑轮重4N
B．使用该动滑轮要费距离
C．该动滑轮的机械效率为80%
D．提升物体的速度越快，机械效率越高
【分析】A、根据动滑轮的特点F＝（G物+G动）计算动滑轮的重力。
B、动滑轮省力但费距离。
C、根据机械效率的概念η＝×100%＝×100%计算，其中s＝2h。
D、机械效率与做功的快慢无关，与物体的重力与动滑轮重力有关。
【解答】解：A、根据F＝（G物+G动）得G动＝2F﹣G物＝2×10N﹣16N＝4N，所以A正确。
B、动滑轮可以省一半的力，但费距离。所以B正确。
C、η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%，所以C正确。
D、提升物体的速度快，则做功快，功率大，但效率不变。所以D错误。
故选：D。
【点评】此题考查了动滑轮的特点及机械效率的计算。动滑轮由两段绳子承担物重，所以可以省一半的力，但费距离。同时要掌握机械效率的求法，将其与功率区别开来。
2．小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为3N的物体匀速提高了0.5m，已知绳子自由端的拉力F为2N，则绳端移动的距离s及提起重物时滑轮组的机械效率是（ ）
A．s＝1.5m，η＝50% B．s＝1.5m，η＝80%
C．s＝lm，η＝75% D．s＝lm，η＝37.5%
【分析】（1）使用滑轮组时，滑轮组有几段绳子承担物重，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；
（2）滑轮组的机械效率等于有用功除以总功，有用功等于物体的重力乘以物体上升的高度，总功等于拉力乘以绳子自由端移动的距离。
【解答】解：
（1）由图可知，本题中使用滑轮组时，滑轮组用两段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就重物升高距离的两倍；s＝2h＝2×0.5m＝lm。
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝×100%＝75%。
故选：C。
【点评】此题考查的是滑轮组的特点和机械效率的计算，会判断承担物重的绳子段数，熟记绳子拉下的长度与物体上升高度的关系，是解决滑轮组效率问题的第一步。
3．下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率总是大于1
B．将刀口磨得很锋利，是为了减小压强
C．负电荷移动的方向跟电流的方向相同
D．物体吸收热量，内能增加
【分析】（1）根据η＝分析机械效率小于1的原因；
（2）增大压强的方法：增大压力、减小受力面积；
（3）物理中规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反；
（4）改变内能的方式：做功和热传递。物体吸收热量，内能增加。
【解答】解：A、因为总功等于有用功加上额外功，所以有用功总小于总功，根据η＝可知机械效率总小于1，故A错误；
B、将刀口磨得很锋利，是为了减小受力面积增大压强，故B错误；
C、负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，故C错误；
D、物体吸收热量，内能增加，正确。
故选：D。
【点评】此题考查的知识点较多，有机械效率、增大压强的方法、电流方向的规定、改变内能的方式的理解和掌握，基础性题目。
4．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）匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．甲图省力，机械效率甲图大
B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率一样大
D．乙图省力，机械效率乙图大
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解：不计绳重及摩擦，
∵拉力F＝（G物+G轮），n1＝2，n2＝3，
∴绳子受的拉力：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
∴F1＞F2，乙图省力；
∵动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，
∴利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
∵η＝，
∴滑轮组的机械效率相同。
故选：C。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。
5．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ）
A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少
【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此分析判断。
【解答】解：∵把同一物体匀速提升同样的高度，
∴利用滑轮组做的有用功相同，
∵η＝×100%，改装后的机械效率高，
∴改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一物体匀速提升同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。
6．如图，用此滑轮组在大小为15N的拉力作用下将重力为50N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.25m/s
B．拉力F所做的功为7.5J
C．滑轮组的机械效率为83.3%
D．上升过程中物体的动能转化为重力势能
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为4，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据速度公式求出绳子自由端移动的速度；
（2）根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求出拉力F所做的总功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率；
（3）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，在一定的条件下动能和势能可以相互转化。
【解答】解：（1）由图可知，n＝4，则绳端移动的距离：
s＝nh＝4×0.1m＝0.4m，
绳子自由端移动的速度：
v＝＝＝0.2m/s，故A不正确；
（2）有用功：
W有＝Gh＝50N×0.1m＝5J，
拉力F所做的总功：
W总＝Fs＝15N×0.4m＝6J，故B不正确；
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故C正确；
（3）物体匀速上升过程中，质量和速度不变，动能不变，高度升高，重力势能增大，
则不是动能转化为重力势能，故D不正确。
故选：C。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和机械能的转化，由图得出滑轮组绳子的有效股数和知道影响动能、势能的因素是关键。
7．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓慢上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，不计绳重与摩擦，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ）
A． B．
C． D．
【分析】从题可知，动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重做的功为额外功，利用公式η＝＝＝＝判断出动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系。
【解答】解：动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重所做的功为额外功，η＝＝＝＝，
可见，当物重增大时，机械效率增大，但机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故B正确符合题意。
故选：B。
【点评】本题考查了使用动滑轮时机械效率的计算，要知道提升物重大小对机械效率的影响（同一滑轮组，机械效率随物重的增大而增大）。
8．如图所示，用动滑轮将300N的重物提升2m，拉力F做的总功为800J，则动滑轮的机械效率为（ ）
A．33.3% B．62.5% C．75% D．150%
【分析】由滑轮组的结构知道，承担物重的绳子股数n＝2，s＝2h，
根据重物被提升的高度和所受重力，利用W＝Gh求有用功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率；
【解答】解：
使用动滑轮所做有用功：W有用＝Gh＝300N×2m＝600J，
η＝×100%＝×100%＝75%。
故选：C。
【点评】本题考查了使用滑轮组有用功和机械效率的计算，要求能掌握相关的计算公式。
9．如图所示利用滑轮组提升建筑材料，建筑材料重600N，上升的速度为1m/s，动滑轮重120N，（不计绳重和摩擦），则下列判断正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是1m/s
B．拉力F的功率为720W
C．滑轮组的机械效率约为83.3%
D．滑轮组的机械效率约为89.7%
【分析】（1）根据v＝nv物计算绳子自由端移动的速度；
（2）先根据F＝（G+G轮）求出拉力的大小，然后利用P＝FV求出拉力的功率；
（3）根据η＝＝＝即可求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：根据图示可知，n＝2；
A、自由度绳子移动的速度：v＝2v物＝2×1m/s＝2m/s；故A错误；
B、F＝（G+G轮）×（600N+120N）＝360N，则拉力F的功率：P＝Fv＝360N×2m/s＝720W；故B正确；
CD、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝83.3%，故C正确，D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了速度、功、功率、机械效率的计算，关键是V＝nV物和F＝（G+G轮）的应用。
10．将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时（ ）
A．一定提高 B．一定降低 C．一定不变 D．无法判断
【分析】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，有用功与总功之比为机械效率。
【解答】解：
在不计绳重和摩擦时，用定滑轮时不需要克服滑轮的重做额外功，机械效率等于100%；
而用作动滑轮时，如果提升物体，要克服滑轮的重做额外功，所以机械效率一定降低。
故选：B。
【点评】此题给我们的启示是：选择机械要从实际出发，或者省力，或者提高效率，或者提高功率，不能简单判断某一机械的优劣。
11．如图所示的滑轮组，物重30N，拉力为20N，5s内将重物匀速匀速提高了1m，不计绳得及摩擦，下列相关物理量的计算正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%
B．动滑轮重为20N
C．拉力F的功率为12W
D．如果物重增大，滑轮组的机械效率会提高
【分析】根据图示可知，n＝3，s＝3h；
（1）根据η＝＝＝即可求出滑轮组的机械效率；
（2）根据F＝（G+G动）即可求出动滑轮的重力；
（3）先根据s＝3h求出自由端移动的距离，然后根据W＝Fs求出拉力做功，最后P＝求出拉力的功率；
（4）影响机械效率的因素有动滑轮重、物重，在其它因素一定时，物重越大，机械效率越高。
【解答】解：A、滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝50%；故A正确；
B、由F＝（G+G动）可得，
G动＝3F﹣G＝3×20N﹣30N＝30N；故B错误；
C、自由端移动的距离：
s＝3h＝3×1m＝3m，
拉力做的功：
W＝Fs＝20N×3m＝60J，
则拉力的功率：
P＝＝＝12W；故C正确；
D、在其它因素一定时，物重越大，机械效率越高。故D正确。
故选：ACD。
【点评】本题考查机械效率计算公式的应用、拉力的计算、功和功率的计算以及影响滑轮组机械效率的因素，涉及的内容较多，但难度适中。
12．下列做法不能够改变滑轮组机械效率的是（ ）
A．改变提升重物的高度
B．用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮
C．提升更重的物体
D．给定滑轮加润滑油
【分析】提高机械效率的方法：
一是减小额外功，在有用功一定时，减小总功，使有用功和总功的比值增大、机械效率增大，例如：加润滑油、减轻动滑轮重、减轻绳重等；
二是增大有用功，在额外功一定时（使用同样的机械），有用功越大，总功越大，有用功和总功的比值越大、机械效率越高，例如：增大提升的物重。
【解答】解：
A、改变提升重物的高度，拉力端移动的距离s＝nh，成倍数的变化，不影响拉力大小，有用功和总功的比值不变，不能改变机械效率，故A符合题意；
B、用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮，减轻了动滑轮重，减小额外功，在有用功一定时，减小总功，使有用功和总功的比值增大、机械效率增大，可以改变机械效率，故B不符合题意；
C、提升更重的物体，增大有用功，在额外功一定时（使用同样的机械），有用功越大，总功越大，有用功和总功的比值越大、机械效率越高，可以改变机械效率，故C不符合题意；
D、给定滑轮加润滑油，减小额外功，在有用功一定时，减小总功，使有用功和总功的比值增大、机械效率增大，可以改变机械效率，故D不符合题意。
故选：A。
【点评】本题考查了影响滑轮组机械效率的因素，要改变机械效率，可以通过改变物体重力或动滑轮重力，同时也不要忽略摩擦力和绳重对机械效率的影响。
13．如图，用此滑轮组在4s内将重力为50N的物体匀速提升2m，绳端拉力为20N，不计摩擦及绳重，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为1m/s
B．动滑轮的重力为10N
C．克服物体重力做功为100J
D．滑轮组的机械效率为83.3%
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据速度公式求出绳子自由端移动的速度；
（2）不计摩擦及绳重，根据F＝（G+G动）求出动滑轮的重力，根据W＝Gh求出克服物体重力做的有用功，根据W＝Fs求出总功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，n＝3，则绳端移动的距离：
s＝nh＝3×2m＝6m，
绳子自由端移动的速度：
v＝＝＝1.5m/s，故A不正确；
（2）不计摩擦及绳重，由F＝（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×20N﹣50N＝10N，故B正确；
克服物体重力做的有用功：
W有＝Gh＝50N×2m＝100J，故C正确；
总功：
W总＝Fs＝20N×6m＝120J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故D正确。
故选：BCD。
【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力的计算和滑轮组机械效率的计算，关键是绳子有效股数的判断和公式的灵活运用。
二、填空题（共8小题）
14．如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 75% ，拉力的功率是 48 W。
【分析】（1）根据题意求出摩擦力，克服摩擦力做的功为有用功，根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出机械效率；
（2）根据v＝3v物求出拉力的速度，根据P＝＝＝Fv求出拉力的功率。
【解答】解：（1）摩擦力f＝0.3G＝0.3×300N＝90N，
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%；
（2）拉力移动速度v＝3v物＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
拉力的功率P＝＝＝Fv＝40N×1.2m/s＝48W。
故答案为：75%；48。
【点评】此题主要考查的是学生对机械效率和功率计算公式及其变形公式的理解和掌握，基础性题目。
15．如图所示，用混轮组提升重4N的物体，每个滑轮重为1N（不计绳重和摩擦），则该滑轮组的机械效率是 80% 。如果用该滑轮组提升重10N的物体时，滑轮组的机械效率将 变大 （填“变大”“变小”或“不变”）。
【分析】（1）不计绳重和摩擦，根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率；
（2）根据η＝×100%＝×100%＝×100%分析用该滑轮组提升重10N的物体时机械效率的变化。
【解答】解：（1）因不计绳重和摩擦，
所以，滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（2）由η＝×100%＝×100%＝×100%可知：
当用该滑轮组提升重10N的物体时，（1+）减小，滑轮组的机械效率变大。
故答案为：80%；变大。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和机械效率大小的比较，关键是利用好“η＝×100%＝×100%＝×100%”。
16．如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N，则滑轮组的机械效率为 80% ；若物体的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功为 720 J，功率为 12 W。
【分析】由图知，与动滑轮相连的有三段绳子，则n＝3，
（1）用滑轮组水平拉动物体时，克服物体的摩擦力做的功是有用功，拉力做的功是总功；利用η＝求滑轮组的机械效率；
（2）先利用s＝vt求出物体移动的距离，再求出绳自由端移动的距离，再利用W＝Fs求出拉力做的功，利用P＝求拉力做功功率。
【解答】解：
由图知，与动滑轮相连的有三段绳子，则n＝3，
（1）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（2）物体移动的距离s物＝vt＝0.2m/s×60s＝12m，
绳自由端移动的距离s＝3s物＝3×12m＝36m，
拉力做功：
W＝Fs＝20N×36m＝720J，
拉力做功功率：
P＝＝＝12W。
故答案为：80%；720；12。
【点评】使用滑轮组水平拉动物体时，有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，不要不加理解的套用公式F＝G。
17．用如图所示的滑轮组提升物体，已知物重为200N，拉力为120N，物体被提升了2m，所用时间为2s，那么此滑轮组的机械效率是 83.3 %，拉力的功率是 240 W。
【分析】由图可知，绳子的有效股数，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出此滑轮组的机械效率，再利用P＝求出拉力的功率。
【解答】解：由图可知，n＝2，
绳端移动的距离：
s＝nh＝2×2m＝4m，
有用功：
W有＝Gh＝200N×2m＝400J，
总功：
W总＝Fs＝120N×4m＝480J，
此滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，
拉力的功率：
P＝＝＝240W。
故答案为：83.3；240。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率和拉力功率的计算，关键是根据装置确定绳子的有效股数。
18．如图所示，小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，应竖直向上 匀速 拉动绳子的自由端。若钩码G重为3N，小华所用拉力F为1.2N，则滑轮组的机械效率为 83.3% ；若换成重为5N的钩码G′再进行实验，此滑轮组的机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】（1）用滑轮组竖直拉动物体时，绳端要竖直向上或向下匀速直线拉动；
（2）知道钩码重力、绳端的拉力，根据η＝＝＝＝求出机械效率；
（3）同一滑轮组，提起的物体越重，做的有功越多，滑轮组的机械效率越高。
【解答】解：（1）实验中用滑轮组向上提升物体，绳端要竖直向上匀速拉动；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；
（3）在其它条件不变的情况下，同一滑轮组，将3N的钩码换成5N的钩码时，提起的物体越重，做的有用功越多，根据η＝可知，滑轮组的机械效率越高。
故答案为：匀速；83.3%；变大。
【点评】此题主要考查的是学生对滑轮组机械效率的计算及其影响因素的理解和掌握，基础性题目。
19．如图，用一个动滑轮组把重90N的沙袋从地面提到9m高的脚手架上，绳端向上移动的距离是 18 m，若所用的拉力是60N，这个动滑轮的机械效率是 75% 。
【分析】①从题可知，使用的是动滑轮，则承担物重的绳子股数n＝2，又知道沙袋上升的高度，可利用公式S＝2h计算出拉力移动的距离，即绳端向上移动的距离。
②知道沙袋的重力和沙袋上升的高度，可利用公式W有用＝Gh计算出拉力提升沙袋所做的有用功；又知道拉力的大小和拉力移动的距离，可利用公式W总＝Fs计算出拉力对沙袋做的总功；最后利用公式η＝×100%计算出动滑轮的机械效率。
【解答】解：
①∵使用的是动滑轮，则承担物重的绳子股数n＝2，而h＝9m，
∴绳端向上移动的距离为：S＝2h＝2×9m＝18m，
②∵G＝90N，h＝9m，
∴拉力提升沙袋所做的有用功为：W有用＝Gh＝90N×9m＝810J，
又∵s＝18m，F＝60N，
∴拉力做的总功为：W总＝Fs＝60N×18m＝1080J。
则滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：18，75%。
【点评】本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式的应用，本题的关键是n的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），从而求出拉力F移动的距离s＝2h。
20．如图所示，工人利用滑轮组以250N的拉力将400N的水泥匀速提高2m．则此过程中，工人拉力做的功是 1000 J；该滑轮组的机械效率是 80% ；工人对地面的压力与其重力相比要 小 。（填“大”或“小”）
【分析】（1）由图可知绳子的有效股数为2，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出工人拉力做的功，根据W＝Gh求出有用功，利用η＝×100%求出滑轮组的机械效率；
（2）工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向的分力，据此判断工人对地面的压力与其重力之间的大小关系。
【解答】解：（1）由图可知，n＝2，
由图可知，绳端移动的距离：
s＝nh＝2×2m＝4m，
工人拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，
拉力做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（2）因工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向的分力，
所以，工人对地面的压力与其重力相比要小。
故答案为：1000；80%；小。
【点评】本题考查了功和机械效率的计算以及重力与压力的关系，分析好工人的受力情况是关键。
21．如图，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为50N，
（1）用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m的过程中，人做的有用功为多少？
（2）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，求滑轮组的最大机械效率。
【分析】（1）知道物体的重力和上升的高度，根据W＝Gh求出人做的有用功；
（2）由图可知绳子的有效股数为2，绳端移动距离s和物体h之间的关系是s＝nh，根据W＝Fs表示出拉力做的总功，根据W＝Gh表示出克服动滑轮重力做的功，绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功率的10%，根据总功等于有用功和额外功之和表示出其大小，根据η＝×100%求出最大拉力时滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）人做的有用功：
W有＝Gh＝250N×2m＝500J；
（2）当以绳子能够承受的最大拉力提升物体时，滑轮组的机械效率最大，
由图可知n＝2，s＝nh，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝2Fh，
克服动滑轮重力做的额外功：
W动＝G动h，
因重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，
所以，重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功：
W绳摩＝10%W总＝10%×2Fh＝0.2Fh，
滑轮组做的有用功：
W有＝W总﹣W动﹣W绳摩＝2Fh﹣G动h﹣0.2Fh＝1.8Fh﹣G动h，
滑轮组的最大机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝83.75%。
答：（1）人做的有用功为500J；
（2）滑轮组的最大机械效率为83.75%。
【点评】本题考查了有用功和额外功、机械效率的计算，关键是知道提升物体越重时拉力越大、滑轮组的机械效率越大。
三、解答题（共9小题）
22．工人借助如图所示的装置，在20s时间内将700N重的货物匀速提升了4m，已知他对绳子的拉力为500N，该过程中，工人所用装置的机械效率为 70% ；工人对绳子拉力的功率为 200 W。
【分析】（1）根据图中滑轮组中线的绕法，有两段绳子承担总重，绳子自由端移动距离S＝2h，利用滑轮组机械效率的公式η＝＝计算出滑轮组的机械效率；
（2）已知绳子自由端被拉下的距离，根据公式W＝Fs可求出拉力所做的功；根据P＝计算出拉力的功率。
【解答】解：（1）有两段绳子承担总重，绳子自由端移动的距离S＝2h＝2×4m＝8m，
滑轮组机械效率的公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝70%；
（2）拉力做的功：W＝FS＝500N×8m＝4000J，
拉力的功率：P＝＝＝200W。
故答案为：70%；200。
【点评】考查了滑轮组的机械效率、功率的计算以及滑轮组的使用特点，注意绳子自由端和物体被提升高度的关系。
23．某同学在“测滑轮组的机械效率”实验中，用如图所示的滑轮组竖直匀速提升2个相同的钩码，每个钩码重0.5N，测力计的示数为0.5N，此时滑轮组的机械效率是 66.7% ；用该装置匀速提升钩码时，增大机械效率的办法是 在不超过绳子承受的最大拉力和不超弹簧测力计量程的情况下，增大钩码重力 （忽略绳重和摩擦）。
【分析】（1）根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（2）根据η＝＝＝作出分析和解答。
【解答】解：（1）滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%；
（2）用该装置匀速提升钩码时，动滑轮重不变，根据η＝＝＝可知，要提高机械效率，可以在不超过绳子承受的最大拉力和不超弹簧测力计量程的情况下，增大钩码重力。
故答案为：66.7%；在不超过绳子承受的最大拉力和不超弹簧测力计量程的情况下，增大钩码重力。
【点评】此题主要考查的是学生对机械效率的计算和机械效率高低影响因素的理解和掌握，基础性题目。
24．湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中。某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：
（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
【分析】（1）根据滑动摩擦力与物重的关系即可求出；
（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n＝2，根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（3）根据W＝Fs求出拉力做的功，由速度的变形公式求出时间，然后根据P＝求出拉力的功率。
【解答】解：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力：f＝0.2×2000N＝400N；
（2）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（3）拉力做的功：W＝F×2s＝250N×2×2m＝1000J，
由v＝可得：t＝＝＝5s；
拉力的功率：P＝＝＝200W。
答：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是400N；
（2）该滑轮组的机械效率是80%；
（3）拉力F做功的功率是200W。
【点评】本题考查摩擦力、机械效率以及功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。
25．用4个相同规格的滑轮，绕制成甲、乙两种滑轮组。（不计绳重和摩擦）
（1）某人通过甲滑轮组用2N的拉力F将物体M匀速提升了0.1m的距离，若M重4.2N，则有用功为 0.42 J，总功为 0.6 J，此滑轮组的机械效率为 70% 。
（2）若采用乙滑轮组匀速提升该物体M，则乙滑轮组的机械效率为 70% ，拉力F′为 3 N。
【分析】（1）根据W有＝Gh和W总＝Fs求出有用功和总功；根据η＝求出滑轮组的机械效率；
（2）根据对有用功和额外功的分析得出滑轮组乙的机械效率；
先根据甲滑轮组以及F＝（G+G动）求出动滑轮的重力，然后再根据F＝（G+G动）求出作用在乙滑轮组上的拉力F′。
【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝4.2N×0.1m＝0.42J；
总功：W总＝Fs＝2N×3×0.1m＝0.6J；
机械效率：η＝×100%＝×100%＝70%；
（2）当用乙滑轮组提升物体M时，不计绳重和摩擦，所以有用功和额外功均不变，因此甲乙滑轮组的机械效率相同，都为70%；
由F＝（G+G动）可得，G动＝3F﹣G＝3×2N﹣4.2N＝1.8N；
则F′＝（G+G动）＝（4.2N+1.8N）＝3N。
故答案为：（1）0.42；0.6；70%；（2）70%；3。
【点评】本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式及其变形的灵活应用，突破口是求出动滑轮的重力。
26．一体重为600N，双脚与地面接触面积为0.05m2的工人，用如图所示的滑轮组将重为800N的物体匀速提高了0.5m，此时该滑轮组的机械效率为80%，求：（不计绳重及摩擦）
（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大；
（2）在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大；
（3）使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体。
【分析】从滑轮组的结构图上看出，直接从动滑轮上引出的绳子股数n，s＝nh；
（1）知道物重G和升高的高度h，利用W＝Gh求出有用功；根据机械效率的公式求滑轮组所做的总功；知道拉力端移动的距离，利用W＝Fs求出拉力大小；
（2）求出地面受到的压力（G﹣F）和受力面积（双脚站立），再利用压强公式求工人对地面的压强；
（3）根据公式F＝（G+G动），求出动滑轮重和物体的重力。
【解答】解：
由图可知，n＝2，
s＝2h＝2×0.5m＝1m；
（1）当提升G＝800N的重物时，
W有＝Gh＝800N×0.5m＝400J；
已知η＝80%，根据η＝，拉力做功：W总＝＝＝500J；
根据公式W＝Fs，拉力为：F＝＝＝500N；
（2）地面受到的压力：F压＝G人﹣F＝600N﹣500N＝100N，
S＝0.05m2，
工人对地面的压强：p＝＝＝2×103Pa；
（3）根据公式F＝（G+G动），
动滑轮重力G动＝nF﹣G＝2×500N﹣800N＝200N；
人的最大拉力F大＝G人＝600N，
提升物体的最大重力G大＝nF大﹣G动＝2×600N﹣200N＝1000N。
答：
（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为500N；
（2）在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为2×103Pa；
（3）使用该滑轮组，这个工人最多能提起重1000N的物体。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、机械效率、压强的了解与掌握，解题关键：一是区分有用功、额外功和总功（从我们做功的目的出发，对我们有用的为有用功，对我们无用但又不得不做的功为额外功，拉力对机械做的功为总功），二是求工人对地面的压力。
27．如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10kW重物重3500N，动滑轮重500N．机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计。
（1）滑轮组的机械效率是多少？
（2）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？
【分析】（1）根据公式W有用＝Gh求出有用功，W总＝（G物+G动）h求出总功，η＝求出机械效率；
（2）根据图象可知滑轮组的绳子段数n＝2，知道重物上升的速度，机车的速度为重物速度的2倍，根据公式P＝Fv求出机车的拉力；
根据公式F＝（G物+G动）求出物重。
【解答】解：
（1）设重物被提升高度为h，则机车对滑轮组所做总功W总＝（G物+G轮）h，
有用功W有＝G物h，
滑轮组的效率η＝＝＝×100%＝87.5%；
（2）重物以1m/s的速度匀速上升，机车的速度v＝2m/s
机车的功率最大时，提升的重物的重力最大，
根据公式P＝＝Fv，
此时绳的拉力为F＝＝＝5000N
根据公式F＝（G物+G动），
物体重力G物′＝2F﹣G轮＝2×5000N﹣500N＝9500N。
答：
（1）滑轮组的机械效率是87.5%；
（2）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为9500N。
【点评】本题考查了有用功、总功、机械效率和滑轮组上拉力与物重的关系，是一道力学综合题。
28．如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g＝10N/kg）。
（1）按题意画出滑轮组的绕绳。
（2）人所做功的功率多大？
（3）被吊起的重物质量多大？
【分析】（1）已知绳子拉下的距离和物体上升的高度，可以得到作用在动滑轮上的绳子段数；
（2）已知拉力和绳子拉下的距离，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和所用时间，利用公式P＝得到拉力的功率；
（3）已知拉力做的功和机械效率，可以得到有用功；已知有用功和物体上升的高度，可以得到物重，已知物重，利用公式m＝得到物体质量。
【解答】已知：s＝1.5m h＝0.5m F＝600N η＝70% g＝10N/kg t＝10s
求：（1）n＝？（2）P＝？（3）m＝？
解：
（1）作用在动滑轮上绳子段数是n＝＝＝3，所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如下图：
（2）拉力做的功为W总＝Fs＝600N×1.5m＝900J；
拉力的功率为P＝＝＝90W。
（3）∵η＝，
∴W有用＝W总•η＝900J×70%＝630J
∵W有用＝Gh
∴G＝＝＝1260N；
又∵G＝mg
∴物体的质量为m＝＝＝126kg。
答：
（1）滑轮组绕绳方法如图；
（2）人所做功的功率为90W；
（3）被吊起的重物质量是126kg。
【点评】此题属于力学综合题，考查了滑轮组的绕绳方法、功的计算、功率的计算、机械效率的计算以及重力与质量的关系，考查的知识点较多，并且非常重要，需要熟练掌握相应的公式或规律，根据需要灵活进行公式变形。
29．我们学习了简单机械知识后知道，使用滑轮组能够省力，可以大大减轻人们的劳动强度。如图甲所示，某人通过滑轮组把一个由铝合金做成的实心圆柱体从水井底部匀速提升到井口，圆柱体的底面积为S，高为L，动滑轮的质量为m，水的密度为ρ，圆柱体的密度是3ρ，忽略绳重及摩擦，不计水的体积变化，请回答下列问题：
（1）若增加动滑轮的个数（其他条件不变），滑轮组的机械效率是变大还是变小？
（2）圆柱体在上升过程中会受到一些力的作用，结合各力之间的关系，在图乙中画出每个力随上升高度变化的图线，并在图线旁注明力的名称（不用标出坐标值）。
（3）推导出圆柱体在水中上升时（上表面还没有露出水面）滑轮组的机械效率。
【分析】（1）只增加动滑轮个数，其他条件不变，有用功不变，额外功增大，利用机械效率公式分析即可；
（2）实心圆柱体受重力、拉力和浮力作用，分析其上升过程中三个力的变化，作出图象；
（3）分析各力在上表面还没有露出水面前的关系，结合机械效率公式推导。
【解答】答：（1）只增加动滑轮个数，其他条件不变，所做有用功相等，但做的额外功增大了，由η＝×100%可知，此时机械效率减小；
（2）圆柱体在上升过程中受到的力有：重力、浮力、拉力；物体所受重力与质量成正比，故上升过程中圆柱体所受重力大小不变；物体所受浮力与液体密度和排开液体体积有关，液体密度一定，圆柱体上表面露出水面前，排开液体体积不变，所以所受浮力不变、圆柱体上表面露出水面后，排开液体体积变小，所受浮力变小，直到为零；圆柱体所受拉力等于重力减去浮力，所受浮力越大，拉力越小，根据以上分析可作出三力的图象：
（3）圆柱体在水中上升时（上表面还没有露出水面）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率的高低的分析和受力分析能力。
30．利用如图所示的滑轮组提升重物，不计摩擦和绳子的重力，现用500N的拉力F将重为1800N的物体在5s内匀速提升了3m，则绳子自由端移动的速度是 2.4 m/s，动滑轮的质量为 20 kg，该滑轮组的机械效率为 90% 。（g取10N/kg）
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为4，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据v＝求出绳端移动的速度；
（2）不计摩擦和绳子的重力，根据F＝（G+G动）求出动滑轮的重力，利用G＝mg求出动滑轮的质量；
（3）利用η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，n＝4，则绳端移动的距离：
s＝nh＝4×3m＝12m，
绳端移动的速度：
v＝＝＝2.4m/s；
（2）由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝4×500N﹣1800N＝200N，
由G＝mg可得，动滑轮的质量：
m动＝＝＝20kg，
（3）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：2.4；20；90%。
【点评】本题考查了有关滑轮组的计算，涉及到F＝（G+G动）和η＝×100%＝×100%的应用，关键是滑轮组绳子有效股数的确定。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布
日期：2021/2/18 20:54:09；用户：初中物理；邮箱：chaoyin104@xyh.com；学号：37127340
机械效率
常考机械的有用功、总功、机械效率计算
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
一．选择题（共16小题）
1．一只水桶掉在了井里，在打捞水桶时里面带了些水，则下列各项属于有用功的是（ ）
A．把桶中的水提高做的功 B．把桶提高做的功
C．把桶和水提高做的功 D．手拉打捞绳所做的功
【分析】从有用功、额外功和总功的定义方面进行解答；有用功的定义是完成一件事情而不得不做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；其他无实用价值而又不得不做的功，叫额外功。
【解答】解：我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功；但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；手拉打捞绳所做的功即拉力做的功，这是总功。
故选：B。
【点评】本题考查有用功和额外功的利用，关键是对有用功和额外功定义的正确理解。
2．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（ ）
A．有用功不变，总功减小 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功减小，总功不变
【分析】滑轮组是个机械，对机械来说，给予机械动力、使机械运转的功就是总功，所以人所做的功就是总功；而机械对重物做的功就是有用功，这里就是把货物提到了五楼。
【解答】解：加润滑油后工人提升同样的重物时，物重不变、提升高度不变（都提升到五楼），根据W有＝Gh可知，有用功不变；但加了润滑油，工人用的力肯定就比较小了，而同样是把货物拉到五楼，拉力小了，则做的总功减小了，所以滑轮组的机械效率提高了，故只有A正确。
故选：A。
【点评】本题加润滑油工人用的力就会减少，这个学生一看就明白。所以关键在于哪个是总功和哪个是有用功，这个只要记住人用的功就是总功，重物移动做的功就是有用功。所以本题基本上就是考查做选择题时是否经过了认真的思考，有没凭感觉在乱选。
3．已知甲、乙两种机械在做功过程中，甲的机械效率比乙的机械效率大，这表明（ ）
A．甲做功比乙做功快
B．甲做的有用功比乙做的有用功多
C．甲做的有用功与总功的比值比乙大
D．甲做的额外功比乙做的额外功少
【分析】因为使用任何机械都不可避免的要做额外功，为了反映机械性能的好坏，我们引入了机械效率这个概念，机械效率是指有用功跟总功的比值，比值大表明机械效率高；
物体做功有快慢之分，我们用功率反映物体做功的快慢；
做功多少取决于力和距离的乘积。
【解答】解：A、在物理学中，我们用功率表示物体做功的快慢，功率大的机械做功快。而机械效率大的功率不一定大，它们之间没有必然的关系，故A错误；
B、如果甲、乙两种机械做的总功相同，则甲的机械效率高，甲做的有用功就比乙做的有用功多。如果不指明甲、乙两种机械做的总功多少情况下，只凭机械效率高低无法判断谁做的有用功多，故B错误；
C、机械效率是有用功与总功的比值。甲的机械效率比乙大，表明甲做的有用功与总功的比值比乙大，故C正确；
D、如果甲、乙两种机械做的总功相同，则甲的机械效率高，甲做的额外功就比乙做的额外功少。如果不指明甲、乙两种机械做的总功多少情况下，只凭机械效率高低无法判断谁做的额外功少，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对机械效率的理解，学生对机械效率的理解通常会感到比较困难，容易受一些因素影响从而出现错误的判断。该题中就有一些干扰因素，如做功快、有用功多、额外功少。一定要清楚机械效率是有用功在总功中所占的百分比，它的大小是由有用功和总功共同决定的。机械效率高是指有用功在总功中所占的比例高，而不能认为机械效率高就一定是做的有用功多。
4．下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．机械效率越大，表明它做的有用功越多
C．功就是能，因为它们的单位相同
D．用50N的水平力拉着重100N的小车沿着水平地面前进5m，则此过程拉力做的功比重力做的功多
【分析】解答本题关键是要理解功、功率、机械效率的概念，根据对各个概念的理解去分析。
【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，而机械效率是指有用功与总功的比值，功率越大，做功越快，但机械效率与功率没有关系，故A错误；
B、机械效率越大，有用功与总功的比值越大，它做的功不一定越多，故B错误；
C、功和能是两个不同的物理量，功是过程量，能是状态量，所以不能说能就是功，功就是能，虽然单位相同，但物理意义不同，故C错误；
D、用50N的水平力拉着重100N的小车沿着水平地面前进5m，拉力做了功，而重力没有做功，故则此过程拉力做的功比重力做的功多，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了学生对功、功率、机械效率的理解，深入理解概念，搞清不同物理量间的关系，是解答的关键。
5．用如图所示的滑轮或滑轮组将同一重物G匀速提高h高度，每个滑轮的重相同，不计摩擦和绳重，四种方法中，拉力大小和机械效率都相同的是（ ）
A．A和B B．C和D C．B和C D．B和C和D
【分析】（1）不计摩擦和绳重。使用定滑轮不省力，使用滑轮组时，拉力F＝，根据与动滑轮相连的绳子段数n可以判断省力情况；
（2）利用W有用＝Gh比较有用功，利用W额＝G动h比较额外功，可知W总＝W有用+W额比较总功，根据公式η＝即可比较机械效率。
【解答】解：（1）A图是定滑轮，不省力，即F1＝G；B图是动滑轮，省一半的力，即F2＝（G+G0）；C图是滑轮组，与动滑轮相连的绳子有两段，即F3＝（G+G0）；D图是滑轮组，与动滑轮相连的绳子有三段，即F4＝（G+G0）；比较拉力可知：B和C的拉力相同；
（2）四种方法中，将同一重物G匀速提高h高度，根据W有用＝Gh可知：四种方法中的有用功相同；
由于不计摩擦和绳重，则只有BCD图中滑轮使用中需要克服动滑轮的重力做额外功，已知每个滑轮的重相同，根据W额＝G动h可知：BCD图中的额外功相同，
根据W总＝W有用+W额可知BCD图中的总功相同，所以根据η＝可知BCD的机械效率相同，
由上分析可知：拉力大小和机械效率都相同的是B和C。
故选：C。
【点评】本题考查了学生对定滑轮、动滑轮、滑轮组特点的了解与掌握，涉及到机械效率的比较，知识点多、综合性强，属于难题。
6．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体，使物体上升的高度分别为hA，hB，绳子拉动的距离分别为sA，sB。不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．若sA＝sB，则hA＜hB B．若FA＝FB，则η甲＜η乙
C．若GA＝GB，则η甲＞η乙 D．若GA＜GB，则FA＜FB
【分析】（1）由图可知两滑轮组绳子的有效股数分别为2、3，若sA＝sB，由s＝nh可知物体上升高度的关系；
（2）（3）若FA＝FB，不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），据此可知两物体重力的大小关系；
不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，
根据η＝＝＝，结合物重的关系比较两滑轮组机械效率的关系；
（4）根据F＝（G+G动）结合GA与GB的关系可判断拉力的大小关系。
【解答】解：
A、由图知，两滑轮组绳子的有效股数分别为2、3，若sA＝sB，由s＝nh可知hA＝sA，hB＝sA，则hA＞hB，故A错误；
B、不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），且两滑轮组中动滑轮的重力相同，
则物体A的重力：GA＝2FA﹣G动，
物体B的重力：GB＝3FB﹣G动，
若FA＝FB，比较可知GA＜GB，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
由此公式可知，重物越重，机械效率越大，且GA＜GB，所以η甲＜η乙，故B正确；
C、若GA＝GB，由①式可知，两滑轮组的机械效率相等，故C错误；
D、若GA＜GB，则FA＝（GA+G动），FB＝（GB+G动），
则无法判断FA与FB的大小关系，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了滑轮组的机械效率公式和省力公式的应用，明确有用功和总功以及滑轮组绳子的有效股数是关键。
7．利用斜面和带滑轮的小车组成的系统将货物匀速运送到高处，已知小车质量为M，装在车里的货物质量m，细绳和拉力均沿斜面方向，斜面倾角30°，小车受到斜面的摩擦力大小f，作用在细绳一端的拉力大小F。下列正确的是（ ）
A．F＝f
B．系统的机械效率η＝
C．系统的机械效率η＝
D．系统的机械效率η＝
【分析】（1）对小车进行受力分析；
（2）根据滑轮组绳子的有效股数表示出绳端移动的距离，根据斜面的倾角为30°，判断处拉力F移动的距离，根据η＝＝表示出此系统的机械效率。
【解答】解：A、因为小车沿斜面匀速运动，受到沿斜面向上的拉力2F、沿斜面向下的摩擦力f以及重力在斜面的分力，所以2F和摩擦力f不是一对平衡力，F≠f，故A错误；
BCD、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳端移动的距离：
s绳＝2s车，
因为斜面的倾角为30°，
所以s车＝2h，
所以拉力F移动的距离为：s绳＝4h
此系统的机械效率为：
η＝＝＝＝，故B正确，CD错误。
故选：B。
【点评】本题是一道滑轮组和斜面的综合题目，涉及到做功公式、效率公式的应用，明确有用功、总功是关键。
8．晓敏在观看杂技表演，有一项跳板节目引起了她的注意，如图所示，两名质量为60kg的男演员同时从5m高处自由下落到跳板的一端，站立于跳板另一端的一名质量为40kg的女演员被向上弹起6m高。晓敏利用所学的知识粗略地计算出跳板的机械效率为（ ）
A．90% B．80% C．60% D．40%
【分析】根据W＝Gh＝mgh分别求出木板对女演员做有用功和两名男演员对木板做的总功，根据机械效率公式求出跳板的机械效率。
【解答】解：两名男演员做的总功：
W总＝2G1h1＝2m1gh1＝2×60kg×9.8N/kg×5m＝5880J，
对女演员做的有用功：
W有＝G2h2＝m2gh2＝40kg×9.8N/kg×6m＝2352J，
跳板的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝40%。
故选：D。
【点评】本题考查了有用功、总功和机械效率的计算，关键是分清两名男演员对木板做的功是总功，木板对女演员做的功是有用功。
9．用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg）。下面分析不正确的是（ ）
A．此过程中，绳子自由端的拉力F大小为400N
B．动滑轮重力为70N
C．当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
D．当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为95%
【分析】（1）由公式s＝，计算出拉力的大小；
（2）由图甲知通过动滑轮绳子段数n，由s＝nh、W＝Fs可以计算出绳子自由端的拉力，在不计绳子的重、摩擦时计算出动滑轮的重力；
（3）根据公式W有＝（G﹣F浮）h计算拉力F对所提升物体M做的有用功。由图乙可知此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可；
（4）物体从刚露出水面到完全露出水面的过程中，排开水的体积变小，利用阿基米德原理分析受到的浮力变化；滑轮受到的拉力等于重力减去浮力，可得滑轮受到的拉力变化，进一步分析拉力的功率变化，以及拉力做的有用功、额外功变化，利用效率公式分析机械效率变化。
【解答】解：
A、由v＝得，物体运动的时间：
t＝＝＝20s，
根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000 J，
由图知，滑轮组由2段绳子承担物重，所以s＝2h＝2×10m＝20m，
由W总＝Fs得，拉力F＝＝＝＝400 N，故A正确；
B、因为匀速提升物体，对滑轮组受力分析可得：F＝（F绳+G动），
则动滑轮的重力：G动＝2F﹣F绳＝2×400N﹣730N＝70 N，故B正确；
C、物体M的重力：G物＝mg＝76kg×10N/kg＝760 N；
由于物体未露出水面，完全浸没在水中，所以V排＝V物，
则物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV物＝1×103 kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30 N，
当物体在水里匀速上升时受三个力的作用，物体的重力、浮力和动滑轮下方绳子的拉力，处于三力平衡，即F绳+F浮＝G物，
则F绳＝G物﹣F浮＝760N﹣30N＝730N；故C正确；
D、动滑轮下方绳子的拉力所做的功为有用功，
则有用功：W有用＝F绳×h物＝730N×10m＝7300 J，
滑轮组提升重物的机械效率：η＝×100%＝×100%＝91.25%；故D错误。
故选：D。
【点评】本题考查了重力、滑轮组绳子拉力、有用功、总功、机械效率的计算，关键是从图象中找到有用数据。
10．如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动（运动过程中始终未碰到定滑轮）。已知A的体积为0.2m3，密度为0.4×103kg/m3．动滑轮重为300N，电动机工作时拉绳子的功率为1.5×103W且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列说法中不正确的是（ ）
A．物体向下运动的最小速度3m/s
B．物体A浸没在水中时受到的浮力为2×103N
C．物体A向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变
D．物体A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为80%
【分析】（1）利用ρ＝求A的质量，再利用G＝mg求A的重力；A浸没在水中V排＝VA，利用阿基米德原理求A浸没在水中受到的浮力；当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，电动机对绳子的拉力F＝（F浮﹣G+G动），利用P＝Fv求绳子自由端运动的最小速度；物体向下移动速度v＝v绳；
（2）拉力F＝（F浮﹣G+G动），物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，电动机拉着绳子的力先变大，后不变；
（3）当A完全浸没时，滑轮组受到的拉力最大，滑轮组的机械效率最大，有用功W有用＝（F浮﹣G）h，总功W总＝Fs＝（F浮﹣G+G动）3h＝（F浮﹣G+G动）h，滑轮组机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
（1）由ρ＝可得A的质量：
mA＝ρAVA＝0.4×103kg/m3×0.2m3＝80kg；
A的重力：
GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N；
A浸没在水中V排＝VA＝0.2m3，
A浸没在水中受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2×103N；
当A完全浸没时绳子对物体A的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，
不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力：
F＝（F浮﹣G+G动）＝（2×103N﹣800N+300N）＝500N，
由P＝＝＝Fv可得，绳子自由端运动的最小速度：
v绳＝＝＝3m/s；
则物体向下运动的最小速度：
v＝v绳＝×3m/s＝1m/s；故A错、B正确；
（2）电动机对绳子的拉力F＝（F浮﹣G+G动），物体A向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C正确；
（3）当A完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，
有用功：W有用＝（F浮﹣G）h，
总功：W总＝Fs＝（F浮﹣G+G动）×3h＝（F浮﹣G+G动）h，
滑轮组机械效率的最大值：
η＝＝＝＝×100%＝80%，故D正确。
故选：A。
【点评】本题涉及到滑轮组绳子拉力的计算、浮力的计算、滑轮组的机械效率等，考查的知识点多，用到的公式多，难点是求最大拉力，明确滑轮组有3段绳子承担，当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大是关键。
11．如图所示，小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（ ）
A．拉力F所做的总功为Fh
B．杠杆的机械效率是×100%
C．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同
D．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，杠杆的机械效率提高
【分析】（1）拉力F所做的总功W总＝Fs；
（2）杠杆的机械效率η＝×100%；
（3）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件分析；
（4）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η＝×100%分析。
【解答】解：A、拉力F所做的总功为W总＝Fs，其中s为拉力移动的距离，故A错误；
B、杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%，故B错误；
C、根据杠杆的平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知，若把悬挂点从A点移至B点，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，则拉力变大，故C错误；
D、若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η＝×100%可知，杠杆的机械效率提高，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了机械效率的计算，关键是正确利用杠杆平衡条件和机械效率公式。
12．如图是工地上常见的吊车，下列说法正确的是（ ）
A．吊车优点可以省距离
B．吊车的机械效率可以达到100%
C．吊车可看成是由杠杆和滑轮组组合而成
D．吊车越高提重物越省力
【分析】（1）吊车由杠杆和滑轮组组合而成，根据力臂的关系判断是否省距离；
（2）有用功与总功的比值为机械效率；
（3）动力与杠杆的力臂大小和滑轮组的绳子缠绕方式有关。
【解答】解：AC、由图可知，吊车由杠杆和滑轮组组合而成，若动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，若动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，这时省距离，故A错误，C正确；
B、由于使用机械时一定需要克服机械的重力和摩擦而做一部分额外功，故机械效率总是小于100%的，故B错误；
D、吊车提重物时施加的动力与杠杆的力臂大小和滑轮组的绳子缠绕方式有关，所以省力情况与重物提升的高度无关，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查了滑轮组和杠杆的组合使用特点，关键是知道吊车的构造和影响滑轮组效率的因素，同时考查省力的影响因素。
13．如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面长s＝1.2m、斜面高h＝0.3m.下列说法正确的是（ ）
A．斜面的机械效率为62.5%
B．物体没有受到摩擦力
C．克服物体重力做功7.2J
D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
【分析】（1）知道物体的重力和斜面的高度，根据W＝Gh求出克服物体重力做的有用功，又知道拉力的大小和斜面的长度，根据W＝Fs求出拉力做的总功，利用η＝×100%求出斜面的机械效率，比较有用功和总功确定物体是否受到摩擦力的作用；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，据此分析。
【解答】解：ABC.克服物体重力所做的有用功：
W有＝Gh＝15N×0.3m＝4.5J，故C错误；
拉力做的总功：
W总＝Fs＝6N×1.2m＝7.2J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%，故A正确；
由W总＞W有可知，物体需要克服摩擦力做额外功，即物体受到摩擦力，故B错误；
D.当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，接触面的粗糙程度不变，受到的滑动摩擦力变小，
额外功变小，有用功占总功的比例变大，则斜面的机械效率变大，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了功和机械效率的计算以及是否受到摩擦力作用的判断、影响斜面机械效率因素的应用，明确有用功和总功、额外功的关系是关键。
14．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
【分析】已知物体的重力和物体升高的高度，根据公式W有＝Gh计算出有用功；斜面上装一个动滑轮，知道斜面的长从而可以计算出绳子末端移动的距离，又知道拉力的大小，根据公式W总＝Fs计算出总功；最后再利用公式η＝计算出机械效率。
【解答】解：
拉力做的有用功为：W有＝Gh＝100N×2m＝200J；
斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，
所以绳子末端移动的距离为：s＝nL＝2×5m＝10m，
拉力做的总功为：W总＝Fs＝50N×10m＝500J；
则机械效率为：η＝＝×100%＝40%。
故选：A。
【点评】解答此题的关键是仔细审题，看清斜面上的滑轮为动滑轮，利用动滑轮的工作特点求出W总，而不是直接用100N×5m；这也是学生容易出错的地方。
15．如图小明同学用动滑轮吊木箱，要提高动滑轮的机械效率，可采取的方案有（ ）
A．减小木箱的质量 B．增大滑轮的质量
C．减小绳与滑轮间的摩擦 D．提高木箱运动的速度
【分析】根据影响动滑轮机械效率的因素进行分析和解答，尽量增大有用功减小额外功。
【解答】解：A、额外功不变，如果减小木箱质量，有用功会减小，机械效率会降低。故A不符合题意；
B、增大滑轮的质量，额外功增加；有用功不变，额外功增加，机械效率降低。故B不符合题意；
C、有用功不变，减小绳与滑轮间的摩擦，额外功减少，所以机械效率增加。故C符合题意；
D、动滑轮机械效率与速度无关。故D不符合题意。
故选：C。
【点评】此题考查了对机械效率概念的理解，要提高机械效率需提高有用功在总功中的比值。
16．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（ ）
A．增加动滑轮，减小拉力
B．改用质量小的动滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．减少提升重物重力
【分析】（1）滑轮组的机械效率是指有用功和总功的比值，比值越大，机械效率越高。
（2）要提高滑轮组的机械效率可以，有用功一定时，减少额外功；额外功一定时，增大有用功。
【解答】解：
A．提升一定重力的物体，动滑轮越重，需要做的额外功越多，由公式η＝＝可知，机械效率越低；故A错误；
B．改用质量小的动滑轮，可以减少额外功，能增大有用功和总功的比值，可以提高滑轮组的机械效率，故B正确；
C．减少提升物体的高度，根据公式η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率不变，故C错误；
D．减小提升重物重力，做的有用功减少，这样有用功和总功的比值减小，即滑轮组的机械效率降低，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查了提高滑轮组的方法。首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高。所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高。因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率。
二．填空题（共15小题）
17．如图所示，将一块1m长的木板一端架高0.4m，用50N沿木板的拉力把一个重为100N的小铁块从底端匀速拉到顶端，则拉力做功为 50 J，斜面所做的额外功为 10 J，斜面与木板间的滑动摩擦力大小为 10 N。
【分析】已知物重和斜面高度，可以得到有用功；已知拉力和斜面长度，可以得到总功；已知有用功和总功，可求得额外功；已知额外功和斜面长度，利用功的变形公式得到摩擦力。
【解答】解：拉力做功：W总＝Fs＝50N×1m＝50J，
有用功：W有用＝Gh＝100N×0.4m＝40J，
则额外功：W额＝W总﹣W有＝50J﹣40J＝10J，
由W额＝fs可得，斜面与木板间的摩擦力：f＝＝＝10N。
故答案为：50；10；10。
【点评】此题考查了功的计算和摩擦力的计算，需要注意的是：物体在斜面上匀速直线运动过程中，拉力和摩擦力不是一对平衡力。
18．两只形状相同的铁桶和塑料桶，用它们分别从井里提起满满一桶水到井口，则人用铁桶提水时做的有用功 等于 用塑料桶提水时所做的有用功，则人用铁桶提水时做的额外功 大于 用塑料桶提水时所做的额外功。（填“大于”、“小于”或“等于”）
【分析】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。要提高机械效率可以在有用功一定时，减小额外功；也可以在额外功一定时，增大有用功。
【解答】解：从题可知，对水做的功为有用功，
两只形状相同的铁桶和塑料桶，容积是相等的，并且都装满了水，由公式m＝ρV可知，它们提上来的水的质量相等，
又知道它们都是把一桶水提到井口，上升的高度相同，所以，它们所做的有用功是相等的；
因为铁的密度大于塑料的密度，由m＝ρV可知，铁桶的质量大于塑料桶的质量，即铁桶所受重力大于塑料桶所受重力，则对铁桶所做额外功多。
故答案为：等于；大于。
【点评】解答此题时学生要明确哪些是有用功，哪些是额外功，然后才能正确比较大小。
19．某机械在使用时机械效率为75%，这个机械使用时W有：W外＝ 3：1 ，额外功占总功的 。
【分析】有用功占总功的比值叫机械效率，而总功等于有用功加上额外功，知道机械效率的大小，可求有用功和额外功的比值、额外功和总功的比值。
【解答】解：有用功占总功的比值叫机械效率，η＝75%，即＝75%＝，
∵W总＝W有用+W额，
∴＝，＝。
故答案为：3：1；。
【点评】本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的了解与掌握，知道总功等于有用功加上额外功是本题的关键。
20．使用机械时，由于 额外功 的存在，所以机械效率总 小于1 。
【分析】使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：
使用机械时，不可避免地要做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝可知，机械效率总小于1。
故答案为：额外功；小于1。
【点评】使用任何机械，不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于1。
21．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC从底端拉到斜面顶端。F对物体做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙，则P甲 ＞ P乙，η甲_ ＜ η乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【分析】（1）根据W＝Fs即可判断两拉力做功的多少；根据功率的变形公式P＝可知功率的大小；
（2）先判断有用功的关系，然后根据机械效率公式比较机械效率之间的关系。
【解答】解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；根据P＝可知，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；因为W1＞W2，由η＝×100%可得，η甲＜η乙。
故答案为：＞；＜。
【点评】本题以斜面为载体考查了物体做功的大小、功率的大小以及机械效率高低的比较，有一定的难度。
22．如图用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度，物体重均为20N，滑轮重均为2N，不计绳重及摩擦，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是η1和η2，则F1 ＞ F2，η1 ＞ η2（均选填“＞”“＜”或“＝”）．若图乙中再加挂一物体，机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）
【分析】（1）不计绳重及摩擦，定滑轮不省力，动滑轮绳子的拉力F＝（G+G动）；
（2）总功等于有用功与额外功之和，根据η＝分析两装置的机械效率；
（3）根据η＝＝＝＝判断图乙中再加挂一物体时机械效率的变化。
【解答】解：
（1）不计绳重及摩擦，甲定滑轮绳子的拉力F1＝G＝20N，
乙动滑轮绳子的拉力F2＝（G+G动）＝×（20N+2N）＝11N，所以F1＞F2；
（2）不计绳重与摩擦，所以使用定滑轮时没有额外功，其机械效率为100%；而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，由η＝＝可知，η甲＞η乙；
（3）不计绳重及摩擦，由η＝＝＝＝可知，图乙中再加挂一物体，G变大，动滑轮的机械效率变大。
故答案为：＞；＞；变大。
【点评】本题考查了定滑轮和动滑轮的特点以及机械效率公式的应用，明确滑轮组机械效率公式是关键。
23．倒链是一种简单的起重用具。它由滑轮组成，AB为同轴并一起转动的定滑轮，半径分别为R1＝50cm，R2＝40cm，C为动滑轮，其半径为r＝20cm。它们之间用铁链按图所示的方式联结起来。当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时，套在A上的铁链使挂在C上的重物上升，与此同时，套在B上的铁链被放下，使重物下降。定滑轮转动一周时，其总效果使重物上升的距离为h（计算结果精确到0.1m）。若重物所受重力为G＝1×105N时，实际所用的拉力F＝1.25×104N，则此时该倒链的机械效率是 80% 。
【分析】倒链的工作原理可知，当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时，套在A上的铁链使挂在C上的重物上升，与此同时，套在B上的铁链被放下，使重物下降，又因为C为动滑轮，所以转动一周时，重物上升的距离为：A轮周长与B轮周长之差的一半；
根据W有用＝Gh算出有用功、W总＝Fs算出拉力F做的功，由η＝×100%算出该倒链的机械效率。
【解答】解：重物上升距离为：h＝＝π（R1﹣R2）＝3.14×（0.5m﹣0.4m）＝0.314m≈0.3m；
有用功为：
W有用＝Gh＝1×105N×0.3m＝3×104J，
当定滑轮转动一周时，拉力移动的距离为：
s＝2πR1＝2×3.14×0.5m＝3.14m≈3m，
拉力F做的功为：
W总＝Fs＝1.25×104N×3m＝3.75×104J，
该倒链的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝80%。
故答案为：80%。
【点评】熟悉倒链的工作原理是关键。知道动滑轮省一半力，但要多移动一半的距离。
24．小慧在探究滑轮组机械效率的实验中，实验如图甲、乙、丙所示。根据图甲所示，可知钩码的重力是 2.0 N；根据乙、丙所示的位置变化，在图乙中画出该装置的绕线方法。该滑轮组的机械效率是 83.3% （保留一位小数）。
【分析】（1）确定测力计的量程和分度值，然后读出示数；
（2）根据h与s的关系（s＝nh）结合表格中数据判断承担物重的绳子段数，然后绕线；
（3）根据公式η＝×100%＝×100%计算机械效率。
【解答】解：（1）由图甲知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为2N；
（2）由图乙和丙数据知，s＝80cm﹣50cm＝30cm＝0.3m，h＝10cm﹣0cm＝10cm＝0.1m，则s＝3h，
所以滑轮组由3段绳子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示：
实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；
（3）①由图丙知，测力计的分度值为0.2N，所以示数为0.8N，即F＝0.8N；
②机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；
故答案为：2.0；图略；83.3%。
【点评】本题通过“探究滑轮组的机械效率”实验，考查了滑轮组的组装、测力计的读数和滑轮组机械效率的计算，要细心分析每一个问题。
25．用五个相同的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别将不同的物体G1和G2匀速提升相同高度，绳端所需的拉力F恰好相等，不计摩擦、绳和木板的重。则绳端拉力F做的功之比为W1：W2＝ 1：2 ，滑轮组的机械效率之比η1：η2＝ 1：1 。
【分析】因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功；
由图可知，n甲＝2，n乙＝4，当不同的物体提升相同高度时，s甲＝2h，s乙＝4h，根据W＝Fs算出绳端拉力F做功之比；
根据F＝（G动+G）判断出G1和G2的关系，根据η＝＝＝＝算出滑轮组的机械效率之比。
【解答】解：
由图可知，n甲＝2，n乙＝4，当不同的物体G1和G2匀速提升相同高度，绳端所需的拉力F恰好相等，此时s1＝2h，s2＝4h，
绳端拉力F做功之比为：W1：W2＝Fs1：Fs2＝s1：s2＝2h：4h＝1：2；
根据F＝（G动+G）知，
G1＝2F﹣G动，G2＝4F﹣2G动，
根据η＝＝＝＝知，
两滑轮组的机械效率之比为：
η1：η2＝：＝：＝：＝1：1。
故答案为：1：2；1：1。
【点评】本题考查了做功公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的应用。
26．如图所示，一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时，记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G，不计绳重和摩擦，如下表：
G/N
1
2
3
4
5
6
F/N
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
3.3
根据上表数据分析可知，绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F＝ 0.5G+0.3N ；当物体重力G＝5.4N时，此滑轮组的机械效率η＝ 90% 。
【分析】由表格数据，重力G每增大1N，绳子自由端的拉力F增大0.5N，所以F与G成一次函数关系，由此解答；根据物体的重力求出拉力的大小，然后根据机械效率公式求出机械效率。
【解答】解：
由表格数据可知，重力G每增大1N，绳子自由端的拉力F增大0.5N，所以F与G成一次函数关系，
设F与G关系的表达式为F＝kG+b，
由表格第一组数据，当G＝1N，F＝0.8N，
则：0.8N＝k×1N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由表格第二组数据，当G＝2N，F＝1.3N，
则：1.3N＝k×2N+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①可得k＝0.5，
将k＝0.5代入①解得b＝0.3N，
所以拉力F与物体所受重力G的关系式：F＝0.5G+0.3N；
当物体重力G＝5.4N时，此时的拉力：F＝0.5×5.4N+0.3N＝3N；
由图可知，有两段绳子拉着动滑轮；
滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：0.5G+0.3N；90%。
【点评】此题考查分析数据能力，分析比较F随G的变化特点，借助数学方法可以解题。本题还可以通过F与G的数据特点判断出通过动滑轮绳子段数n后，由表格中每组数据关系总结出F与G的关系式。
27．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 2.5 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 90 %，如果G变大，此杠杆机械效率将变 大 。
【分析】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，根据指针位置读数；
（2）弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，根据功的计算公式求出有用功、总功，然后利用机械效率公式求出杠杆的机械效率；
（3）根据影响杠杆效率的因素判断杠杆效率的变化。
【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，测力计的示数F为2.5N；
（2）有用功：W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J；
总功：W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J；
则杠杆的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。
（3）在阻力一定的情况下，物重越大，有用功占总功的比值越大，杠杆的机械效率越大。
所以，如果G变大，此杠杆机械效率将变大。
故答案为：2.5；90；大。
【点评】本题主要考查有用功、总功、机械效率的计算等，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功，属于基础性题目，难度不大。
28．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA＝1/4OC，B为OC的中点．在C点用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m．提升该物体做的有用功是 18 J，总功是 20 J，木棒的机械效率为 90% ，木棒重为 10 N（不计摩擦），如果将拉力从C点移动至B点，则机械效率会 不变 （增加、不变或减小）
【分析】（1）根据W有＝Gh可求出有用功；
（2）根据W总＝Fs算出总功；根据η＝×100%求出机械效率；
（3）根据W总＝W有用+W额和W额＝G木h可求出木棒的重力；
（4）根据η＝×100%通过分析有用功和额外功的变化得出机械效率的变化。
【解答】解：（1）提升该物体做的有用功：
W有用＝Gh＝180N×0.1m＝18J；
（2）因为OA＝OC，所以s＝4h＝0.1m×4＝0.4m；
提升该物体做的总功：
W总＝Fs＝50N×0.4m＝20J；
由η＝×100%＝×100%＝90%；
（3）因为W总＝W有用+W额，
所以，克服木棒重力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝20J﹣18J＝2J，
因为OA＝OC，B为OC的中点，所以OB＝2OA；
所以，由相似三角形的知识可知，当物体上升0.1m时，B点（重心）将上升h′＝0.2m；
不计摩擦和绳子重，由W额＝G木h′可得木棒重力：
G木＝＝＝10N。
（4）根据图示可知，将拉力从C点移动至B点，提升高度变小，B点上升的高度变小，故有用功减小，额外功减小，总功减小，根据η＝×100%可知，机械效率不变。
故答案为：18；20；90%；10；不变。
【点评】本题考查有用功、总功、额外功以及机械效率的计算，关键是明确当物体上升的高度与杠杆重心上升高度的关系。
29．某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重为600N，斜面的机械效率为90%，则克服物体的重力所做的功为 1800 J，瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为 40 N。
【分析】知道瓷砖的重力和斜面高度，根据W有用＝Gh求出克服重力做功；知道斜面的机械效率求出总功，知道总功和有用功，求出额外功，根据W额＝fs求出摩擦力。
【解答】解：
克服物体的重力所做的有用功：W有用＝Gh＝600N×3m＝1800J，
斜面的机械效率为90%，
因为η＝，
所以90%＝，
解得总功为：W总＝2000J，
克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝2000J﹣1800J＝200J，
因为W额＝fs，
所以，200J＝f×5m，
解得摩擦力为：f＝40N。
故答案为：1800；40。
【点评】瓷砖在斜面上匀速上升，此时的拉力和摩擦力不是平衡力，这是学生最容易出现问题的地方。
30．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。若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为 4 N；若斜面的机械效率为80%，则此时拉力F为 5 N．若另一斜面的高度h与长度s之比为3：5，将重25N的物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则该物体所受摩擦力为 3 N。
【分析】（1）不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等。可由Gh＝Fs求出拉力。
（2）已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功。再由W总＝Fs求出拉力。
（3）不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh＝Fs求出拉力。然后与实际施加的拉力比较即可求出物体与斜面之间的摩擦力。
【解答】解：
（1）不考虑物体与斜面间的摩擦，由于使用任何机械都不省功，即W手＝W机，即：Fs＝Gh，
则拉力F＝＝＝4N；
（2）用手做的有用功W有用＝Gh＝8N×0.2m＝1.6J，
已知机械效率η＝80%，由η＝得，
总功W总＝＝＝2J，
则由W＝Fs得：拉力F＝＝＝5N。
（3）使用另一斜面，若不考虑物体与斜面间的摩擦，由Gh＝Fs可得：
拉力F′＝＝＝15N，
由于该物体受到摩擦力的作用，则实际拉力F″＝18N，
所以摩擦力f＝F″﹣F′＝18N﹣15N＝3N。
故答案为：4；5；3。
【点评】本题考查了功的原理及在斜面上的有用功、总功和机械效率的计算，关键是知道将物体提升斜面高做的功为有用功。
31．因为 有用 功总小于 总 功，所以机械效率总小于1．提高机械效率的途径是减小 额外 功或增加 有用 功。
【分析】（1）因为总功等于有用功加额外功，所以机械效率总小于1，机械效率的大小与额外功有关；
（2）机械效率是指有用功和总功的比值，额外功在总功中占的比例越小机械效率越高。
【解答】解：（1）机械效率等于有用功除以总功，有用功始终小于总功，所以机械效率总小于1；
（2）机械效率等于有用功除以总功，要提高机械效率，让额外功在总功中占的比例越小，或有用功在总功中占的比例越大，即减小有用功或增加额外功都可以提高机械效率。
故答案为：有用；总；额外；有用。
【点评】本题考查机械效率的影响因素，以及有用功和总功的大小比较，再就是增大机械效率的途径。
三．实验探究题（共3小题）
32．用如图所示装置测量动滑轮的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升，实验数据如下表：
序号
动滑轮重
G动/N
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离
s/m
机械效率η
①
0.1
1
0.2
0.6
0.4
83.3%
②
0.1
2
0.2
1.1
0.4
③
0.2
2
0.2
1.2
0.4
83.3%
（1）弹簧测力计应该 竖直向上 并匀速拉动绳子。
（2）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为 90.9% 。
（3）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将 增大 ；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将 减小 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是： 滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力 。
【分析】（1）在实验中，为了正确测出拉力的大小，应拉动弹簧测力计竖直向上匀速上升；
（2）根据表中实验数据应用效率公式求出动滑轮的机械效率；
（3）根据控制变量法的要求分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验数据分析答题；
（4）从摩擦与绳重等方面分析答题。
【解答】解：
（1）在实验中，为了正确测出拉力的大小，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；
（2）由表中实验数据可知，第②次实验时，动滑轮的机械效率：
η＝＝＝×100%≈90.9%；
（3）由表中实验序号为①②的实验数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大；
由表中实验序号为②③的实验数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将减小；
（4）由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力，因此：F≠。
故答案为：（1）竖直向上；（2）90.9%；（3）增大；减小；（4）滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力。
【点评】本题考查了求滑轮组效率、实验数据分析，应用效率公式可以求出滑轮组效率，应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题；解题时要注意控制变量法的应用。
33．用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
实验次数
物体种类
物重G/N
斜面高h/cm
沿斜面的拉力F/N
斜面长s/cm
机械效率η/%
1
木块
4
15
1.1
90
60.6
2
小车
4
15
90
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做 匀速直线 运动。
（2）根据图示测力计的示数，拉力为 0.7 N，可知第2次实验的机械效率为 95.2 %．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 摩擦力 越小，机械效率越大。
（3）第1次实验中，木块所受摩擦力为 0.43 N。
【分析】（1）从实验操作方便的角度考虑，要测量沿斜面的拉力，就要让木块做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；
（2）弹簧测力计读数时首先认清量程和分度值，然后再根据指针位置读出拉力示数；然后根据η＝＝求出机械效率；比较两次机械效率的大小即可判断；
（3）先根据W有＝Gh和W总＝Fs分别求出有用功和总功，然后根据W额＝W总﹣W有求出额外功，克服摩擦力做功就是额外功，利用f＝求出摩擦力。
【解答】解：
（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动；
（2）由图可知：弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为0.7N，
则第2次实验斜面的机械效率η＝＝＝×100%≈95.2%；
比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大；
（3）由第1次实验的数据可知，
沿斜面拉木块做的有用功W有＝Gh＝4N×0.15m＝0.6J，
拉力做的总功W总＝Fs＝1.1N×0.9m＝0.99J，
则额外功W额＝W总﹣W有＝0.99J﹣0.6J＝0.39J，
由W额＝fs得，木块所受摩擦力f＝＝≈0.43N。
故答案为：（1）匀速直线；（2）0.7；95.2；摩擦力；（3）0.43。
【点评】本题考查了实验注意事项、实验数据分析、以及斜面机械效率计算的掌握情况，应用控制变量法、认真分析实验数据即可正确解答，尤其要注意摩擦力的求法，是最容易出错的地方。
34．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“＜”）。
【分析】由已知条件，根据η＝＝×100%求杠杆的机械效率；
（1）根据η＝×100%；
（2）根据杠杆的平衡条件，根据变化的量和不变的量，确定动力的变化；
通过分析有用功和额外功的变化，根据η＝×100%，得出机械效率的变化；
（3）根据杠杆平衡条件进行分析；通过分析有用功和额外功的变化，根据η＝×100%得出机械效率的变化。
【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：
η＝＝＝×100%≈66.7%；
（1）若增加钩码的重量，重复实验，则有用功增大，根据η＝×100%，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η＝×100%，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η＝×100%，故机械效率不变，即η′＝η。
故答案为：66.7%；（1）变大；（2）＞；＞（3）＞；＝。
【点评】本题研究杠杆的机械效率，考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式和杠杆的平衡条件是关键。有一定难度。
单元复习
第1节 杠杆
一、杠杆
1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着__________转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。
2．杠杆的五要素
（1）支点：杠杆（撬棒）绕着__________的点，用字母O标出。
（2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。
（3）阻力：__________杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
（4）动力臂：从支点到_______________的距离。用字母L1标出。
（5）阻力臂：从支点到_______________的距离。用字母L2标出。
二、杠杆平衡条件
1．动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。
2．杠杆的平衡条件实验
（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在__________位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。
三、杠杆的分类及应用
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2 F1
省力
__________
撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等
费力杠杆
L1
（动力>阻力）
_________
省距离
起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等
等臂杠杆
L1=L2 F1=F2
（动力=阻力）
既不省力也不费力
________、定滑轮等
固定点 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 水平 费距离 费力 天平
第2节 滑轮
一、定滑轮
1．定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。
2．实质：是一个__________杠杆的变形。
3．特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。
4．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：____________。
5．使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都___________。
二、动滑轮
1．定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。
2．实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。
3．特点：能省一半力，但__________力的方向且_________距离。
4．省力情况：F＝G物/2（不考虑动滑轮重和摩擦）
F＝（G物＋G动）/2（不考虑摩擦）
5．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。
6．使用动滑轮时，如果跨过滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大，弹簧秤的示数___________。
三、滑轮组
1．定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。
2．特点：___________________________。
3．省力情况：（竖直提物，n为跨在动滑轮上的绳子股数）
（1）不考虑动滑轮重和摩擦：F＝G物/n
（2）不考虑摩擦，但计动滑轮重F＝（G物＋G动滑轮）/n
（3）拉力绳子自由端伸长的距离s与物体上升的距离h的关系：s＝nh
（4）物体移动的速度v物与绳子自由端绳子伸长的速度v绳的关系：v绳＝nv物
等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向
第3节 机械效率
1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。
2．额外功：并非我们需要但又不得不做的功。
公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。
3．总功：有用功加额外功或动力所做的功。
公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η。
4．机械效率和功率的区别
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的_________，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值_________。有用功总________总功，所以机械效率总__________。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等。学科*网
快慢 越大 小于 小于1
《第12章 简单机械》
一、选择题（共13小题）
1．如图所示，不计摩擦，把重G＝16N的物体匀速提起所用的拉力F＝10N，则关于该动滑轮的说法中错误的是（ ）
A．动滑轮重4N
B．使用该动滑轮要费距离
C．该动滑轮的机械效率为80%
D．提升物体的速度越快，机械效率越高
【分析】A、根据动滑轮的特点F＝（G物+G动）计算动滑轮的重力。
B、动滑轮省力但费距离。
C、根据机械效率的概念η＝×100%＝×100%计算，其中s＝2h。
D、机械效率与做功的快慢无关，与物体的重力与动滑轮重力有关。
【解答】解：A、根据F＝（G物+G动）得G动＝2F﹣G物＝2×10N﹣16N＝4N，所以A正确。
B、动滑轮可以省一半的力，但费距离。所以B正确。
C、η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%，所以C正确。
D、提升物体的速度快，则做功快，功率大，但效率不变。所以D错误。
故选：D。
【点评】此题考查了动滑轮的特点及机械效率的计算。动滑轮由两段绳子承担物重，所以可以省一半的力，但费距离。同时要掌握机械效率的求法，将其与功率区别开来。
2．小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点，他将重为3N的物体匀速提高了0.5m，已知绳子自由端的拉力F为2N，则绳端移动的距离s及提起重物时滑轮组的机械效率是（ ）
A．s＝1.5m，η＝50% B．s＝1.5m，η＝80%
C．s＝lm，η＝75% D．s＝lm，η＝37.5%
【分析】（1）使用滑轮组时，滑轮组有几段绳子承担物重，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；
（2）滑轮组的机械效率等于有用功除以总功，有用功等于物体的重力乘以物体上升的高度，总功等于拉力乘以绳子自由端移动的距离。
【解答】解：
（1）由图可知，本题中使用滑轮组时，滑轮组用两段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就重物升高距离的两倍；s＝2h＝2×0.5m＝lm。
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝×100%＝75%。
故选：C。
【点评】此题考查的是滑轮组的特点和机械效率的计算，会判断承担物重的绳子段数，熟记绳子拉下的长度与物体上升高度的关系，是解决滑轮组效率问题的第一步。
3．下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率总是大于1
B．将刀口磨得很锋利，是为了减小压强
C．负电荷移动的方向跟电流的方向相同
D．物体吸收热量，内能增加
【分析】（1）根据η＝分析机械效率小于1的原因；
（2）增大压强的方法：增大压力、减小受力面积；
（3）物理中规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反；
（4）改变内能的方式：做功和热传递。物体吸收热量，内能增加。
【解答】解：A、因为总功等于有用功加上额外功，所以有用功总小于总功，根据η＝可知机械效率总小于1，故A错误；
B、将刀口磨得很锋利，是为了减小受力面积增大压强，故B错误；
C、负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，故C错误；
D、物体吸收热量，内能增加，正确。
故选：D。
【点评】此题考查的知识点较多，有机械效率、增大压强的方法、电流方向的规定、改变内能的方式的理解和掌握，基础性题目。
4．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）匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．甲图省力，机械效率甲图大
B．甲图省力，机械效率一样大
C．乙图省力，机械效率一样大
D．乙图省力，机械效率乙图大
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解：不计绳重及摩擦，
∵拉力F＝（G物+G轮），n1＝2，n2＝3，
∴绳子受的拉力：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
∴F1＞F2，乙图省力；
∵动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，
∴利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
∵η＝，
∴滑轮组的机械效率相同。
故选：C。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。
5．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ）
A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少
【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此分析判断。
【解答】解：∵把同一物体匀速提升同样的高度，
∴利用滑轮组做的有用功相同，
∵η＝×100%，改装后的机械效率高，
∴改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一物体匀速提升同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。
6．如图，用此滑轮组在大小为15N的拉力作用下将重力为50N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.25m/s
B．拉力F所做的功为7.5J
C．滑轮组的机械效率为83.3%
D．上升过程中物体的动能转化为重力势能
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为4，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据速度公式求出绳子自由端移动的速度；
（2）根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求出拉力F所做的总功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率；
（3）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，在一定的条件下动能和势能可以相互转化。
【解答】解：（1）由图可知，n＝4，则绳端移动的距离：
s＝nh＝4×0.1m＝0.4m，
绳子自由端移动的速度：
v＝＝＝0.2m/s，故A不正确；
（2）有用功：
W有＝Gh＝50N×0.1m＝5J，
拉力F所做的总功：
W总＝Fs＝15N×0.4m＝6J，故B不正确；
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故C正确；
（3）物体匀速上升过程中，质量和速度不变，动能不变，高度升高，重力势能增大，
则不是动能转化为重力势能，故D不正确。
故选：C。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和机械能的转化，由图得出滑轮组绳子的有效股数和知道影响动能、势能的因素是关键。
7．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓慢上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，不计绳重与摩擦，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ）
A． B．
C． D．
【分析】从题可知，动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重做的功为额外功，利用公式η＝＝＝＝判断出动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系。
【解答】解：动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重所做的功为额外功，η＝＝＝＝，
可见，当物重增大时，机械效率增大，但机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故B正确符合题意。
故选：B。
【点评】本题考查了使用动滑轮时机械效率的计算，要知道提升物重大小对机械效率的影响（同一滑轮组，机械效率随物重的增大而增大）。
8．如图所示，用动滑轮将300N的重物提升2m，拉力F做的总功为800J，则动滑轮的机械效率为（ ）
A．33.3% B．62.5% C．75% D．150%
【分析】由滑轮组的结构知道，承担物重的绳子股数n＝2，s＝2h，
根据重物被提升的高度和所受重力，利用W＝Gh求有用功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率；
【解答】解：
使用动滑轮所做有用功：W有用＝Gh＝300N×2m＝600J，
η＝×100%＝×100%＝75%。
故选：C。
【点评】本题考查了使用滑轮组有用功和机械效率的计算，要求能掌握相关的计算公式。
9．如图所示利用滑轮组提升建筑材料，建筑材料重600N，上升的速度为1m/s，动滑轮重120N，（不计绳重和摩擦），则下列判断正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是1m/s
B．拉力F的功率为720W
C．滑轮组的机械效率约为83.3%
D．滑轮组的机械效率约为89.7%
【分析】（1）根据v＝nv物计算绳子自由端移动的速度；
（2）先根据F＝（G+G轮）求出拉力的大小，然后利用P＝FV求出拉力的功率；
（3）根据η＝＝＝即可求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：根据图示可知，n＝2；
A、自由度绳子移动的速度：v＝2v物＝2×1m/s＝2m/s；故A错误；
B、F＝（G+G轮）×（600N+120N）＝360N，则拉力F的功率：P＝Fv＝360N×2m/s＝720W；故B正确；
CD、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝83.3%，故C正确，D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了速度、功、功率、机械效率的计算，关键是V＝nV物和F＝（G+G轮）的应用。
10．将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时（ ）
A．一定提高 B．一定降低 C．一定不变 D．无法判断
【分析】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，有用功与总功之比为机械效率。
【解答】解：
在不计绳重和摩擦时，用定滑轮时不需要克服滑轮的重做额外功，机械效率等于100%；
而用作动滑轮时，如果提升物体，要克服滑轮的重做额外功，所以机械效率一定降低。
故选：B。
【点评】此题给我们的启示是：选择机械要从实际出发，或者省力，或者提高效率，或者提高功率，不能简单判断某一机械的优劣。
11．如图所示的滑轮组，物重30N，拉力为20N，5s内将重物匀速匀速提高了1m，不计绳得及摩擦，下列相关物理量的计算正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%
B．动滑轮重为20N
C．拉力F的功率为12W
D．如果物重增大，滑轮组的机械效率会提高
【分析】根据图示可知，n＝3，s＝3h；
（1）根据η＝＝＝即可求出滑轮组的机械效率；
（2）根据F＝（G+G动）即可求出动滑轮的重力；
（3）先根据s＝3h求出自由端移动的距离，然后根据W＝Fs求出拉力做功，最后P＝求出拉力的功率；
（4）影响机械效率的因素有动滑轮重、物重，在其它因素一定时，物重越大，机械效率越高。
【解答】解：A、滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝50%；故A正确；
B、由F＝（G+G动）可得，
G动＝3F﹣G＝3×20N﹣30N＝30N；故B错误；
C、自由端移动的距离：
s＝3h＝3×1m＝3m，
拉力做的功：
W＝Fs＝20N×3m＝60J，
则拉力的功率：
P＝＝＝12W；故C正确；
D、在其它因素一定时，物重越大，机械效率越高。故D正确。
故选：ACD。
【点评】本题考查机械效率计算公式的应用、拉力的计算、功和功率的计算以及影响滑轮组机械效率的因素，涉及的内容较多，但难度适中。
12．下列做法不能够改变滑轮组机械效率的是（ ）
A．改变提升重物的高度
B．用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮
C．提升更重的物体
D．给定滑轮加润滑油
【分析】提高机械效率的方法：
一是减小额外功，在有用功一定时，减小总功，使有用功和总功的比值增大、机械效率增大，例如：加润滑油、减轻动滑轮重、减轻绳重等；
二是增大有用功，在额外功一定时（使用同样的机械），有用功越大，总功越大，有用功和总功的比值越大、机械效率越高，例如：增大提升的物重。
【解答】解：
A、改变提升重物的高度，拉力端移动的距离s＝nh，成倍数的变化，不影响拉力大小，有用功和总功的比值不变，不能改变机械效率，故A符合题意；
B、用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮，减轻了动滑轮重，减小额外功，在有用功一定时，减小总功，使有用功和总功的比值增大、机械效率增大，可以改变机械效率，故B不符合题意；
C、提升更重的物体，增大有用功，在额外功一定时（使用同样的机械），有用功越大，总功越大，有用功和总功的比值越大、机械效率越高，可以改变机械效率，故C不符合题意；
D、给定滑轮加润滑油，减小额外功，在有用功一定时，减小总功，使有用功和总功的比值增大、机械效率增大，可以改变机械效率，故D不符合题意。
故选：A。
【点评】本题考查了影响滑轮组机械效率的因素，要改变机械效率，可以通过改变物体重力或动滑轮重力，同时也不要忽略摩擦力和绳重对机械效率的影响。
13．如图，用此滑轮组在4s内将重力为50N的物体匀速提升2m，绳端拉力为20N，不计摩擦及绳重，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为1m/s
B．动滑轮的重力为10N
C．克服物体重力做功为100J
D．滑轮组的机械效率为83.3%
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据速度公式求出绳子自由端移动的速度；
（2）不计摩擦及绳重，根据F＝（G+G动）求出动滑轮的重力，根据W＝Gh求出克服物体重力做的有用功，根据W＝Fs求出总功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，n＝3，则绳端移动的距离：
s＝nh＝3×2m＝6m，
绳子自由端移动的速度：
v＝＝＝1.5m/s，故A不正确；
（2）不计摩擦及绳重，由F＝（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×20N﹣50N＝10N，故B正确；
克服物体重力做的有用功：
W有＝Gh＝50N×2m＝100J，故C正确；
总功：
W总＝Fs＝20N×6m＝120J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故D正确。
故选：BCD。
【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力的计算和滑轮组机械效率的计算，关键是绳子有效股数的判断和公式的灵活运用。
二、填空题（共8小题）
14．如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 75% ，拉力的功率是 48 W。
【分析】（1）根据题意求出摩擦力，克服摩擦力做的功为有用功，根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出机械效率；
（2）根据v＝3v物求出拉力的速度，根据P＝＝＝Fv求出拉力的功率。
【解答】解：（1）摩擦力f＝0.3G＝0.3×300N＝90N，
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%；
（2）拉力移动速度v＝3v物＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
拉力的功率P＝＝＝Fv＝40N×1.2m/s＝48W。
故答案为：75%；48。
【点评】此题主要考查的是学生对机械效率和功率计算公式及其变形公式的理解和掌握，基础性题目。
15．如图所示，用混轮组提升重4N的物体，每个滑轮重为1N（不计绳重和摩擦），则该滑轮组的机械效率是 80% 。如果用该滑轮组提升重10N的物体时，滑轮组的机械效率将 变大 （填“变大”“变小”或“不变”）。
【分析】（1）不计绳重和摩擦，根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率；
（2）根据η＝×100%＝×100%＝×100%分析用该滑轮组提升重10N的物体时机械效率的变化。
【解答】解：（1）因不计绳重和摩擦，
所以，滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（2）由η＝×100%＝×100%＝×100%可知：
当用该滑轮组提升重10N的物体时，（1+）减小，滑轮组的机械效率变大。
故答案为：80%；变大。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和机械效率大小的比较，关键是利用好“η＝×100%＝×100%＝×100%”。
16．如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N，则滑轮组的机械效率为 80% ；若物体的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功为 720 J，功率为 12 W。
【分析】由图知，与动滑轮相连的有三段绳子，则n＝3，
（1）用滑轮组水平拉动物体时，克服物体的摩擦力做的功是有用功，拉力做的功是总功；利用η＝求滑轮组的机械效率；
（2）先利用s＝vt求出物体移动的距离，再求出绳自由端移动的距离，再利用W＝Fs求出拉力做的功，利用P＝求拉力做功功率。
【解答】解：
由图知，与动滑轮相连的有三段绳子，则n＝3，
（1）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（2）物体移动的距离s物＝vt＝0.2m/s×60s＝12m，
绳自由端移动的距离s＝3s物＝3×12m＝36m，
拉力做功：
W＝Fs＝20N×36m＝720J，
拉力做功功率：
P＝＝＝12W。
故答案为：80%；720；12。
【点评】使用滑轮组水平拉动物体时，有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，不要不加理解的套用公式F＝G。
17．用如图所示的滑轮组提升物体，已知物重为200N，拉力为120N，物体被提升了2m，所用时间为2s，那么此滑轮组的机械效率是 83.3 %，拉力的功率是 240 W。
【分析】由图可知，绳子的有效股数，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出此滑轮组的机械效率，再利用P＝求出拉力的功率。
【解答】解：由图可知，n＝2，
绳端移动的距离：
s＝nh＝2×2m＝4m，
有用功：
W有＝Gh＝200N×2m＝400J，
总功：
W总＝Fs＝120N×4m＝480J，
此滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，
拉力的功率：
P＝＝＝240W。
故答案为：83.3；240。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率和拉力功率的计算，关键是根据装置确定绳子的有效股数。
18．如图所示，小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，应竖直向上 匀速 拉动绳子的自由端。若钩码G重为3N，小华所用拉力F为1.2N，则滑轮组的机械效率为 83.3% ；若换成重为5N的钩码G′再进行实验，此滑轮组的机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】（1）用滑轮组竖直拉动物体时，绳端要竖直向上或向下匀速直线拉动；
（2）知道钩码重力、绳端的拉力，根据η＝＝＝＝求出机械效率；
（3）同一滑轮组，提起的物体越重，做的有功越多，滑轮组的机械效率越高。
【解答】解：（1）实验中用滑轮组向上提升物体，绳端要竖直向上匀速拉动；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；
（3）在其它条件不变的情况下，同一滑轮组，将3N的钩码换成5N的钩码时，提起的物体越重，做的有用功越多，根据η＝可知，滑轮组的机械效率越高。
故答案为：匀速；83.3%；变大。
【点评】此题主要考查的是学生对滑轮组机械效率的计算及其影响因素的理解和掌握，基础性题目。
19．如图，用一个动滑轮组把重90N的沙袋从地面提到9m高的脚手架上，绳端向上移动的距离是 18 m，若所用的拉力是60N，这个动滑轮的机械效率是 75% 。
【分析】①从题可知，使用的是动滑轮，则承担物重的绳子股数n＝2，又知道沙袋上升的高度，可利用公式S＝2h计算出拉力移动的距离，即绳端向上移动的距离。
②知道沙袋的重力和沙袋上升的高度，可利用公式W有用＝Gh计算出拉力提升沙袋所做的有用功；又知道拉力的大小和拉力移动的距离，可利用公式W总＝Fs计算出拉力对沙袋做的总功；最后利用公式η＝×100%计算出动滑轮的机械效率。
【解答】解：
①∵使用的是动滑轮，则承担物重的绳子股数n＝2，而h＝9m，
∴绳端向上移动的距离为：S＝2h＝2×9m＝18m，
②∵G＝90N，h＝9m，
∴拉力提升沙袋所做的有用功为：W有用＝Gh＝90N×9m＝810J，
又∵s＝18m，F＝60N，
∴拉力做的总功为：W总＝Fs＝60N×18m＝1080J。
则滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：18，75%。
【点评】本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式的应用，本题的关键是n的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），从而求出拉力F移动的距离s＝2h。
20．如图所示，工人利用滑轮组以250N的拉力将400N的水泥匀速提高2m．则此过程中，工人拉力做的功是 1000 J；该滑轮组的机械效率是 80% ；工人对地面的压力与其重力相比要 小 。（填“大”或“小”）
【分析】（1）由图可知绳子的有效股数为2，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出工人拉力做的功，根据W＝Gh求出有用功，利用η＝×100%求出滑轮组的机械效率；
（2）工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向的分力，据此判断工人对地面的压力与其重力之间的大小关系。
【解答】解：（1）由图可知，n＝2，
由图可知，绳端移动的距离：
s＝nh＝2×2m＝4m，
工人拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，
拉力做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（2）因工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向的分力，
所以，工人对地面的压力与其重力相比要小。
故答案为：1000；80%；小。
【点评】本题考查了功和机械效率的计算以及重力与压力的关系，分析好工人的受力情况是关键。
21．如图，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为50N，
（1）用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m的过程中，人做的有用功为多少？
（2）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，求滑轮组的最大机械效率。
【分析】（1）知道物体的重力和上升的高度，根据W＝Gh求出人做的有用功；
（2）由图可知绳子的有效股数为2，绳端移动距离s和物体h之间的关系是s＝nh，根据W＝Fs表示出拉力做的总功，根据W＝Gh表示出克服动滑轮重力做的功，绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功率的10%，根据总功等于有用功和额外功之和表示出其大小，根据η＝×100%求出最大拉力时滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）人做的有用功：
W有＝Gh＝250N×2m＝500J；
（2）当以绳子能够承受的最大拉力提升物体时，滑轮组的机械效率最大，
由图可知n＝2，s＝nh，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝2Fh，
克服动滑轮重力做的额外功：
W动＝G动h，
因重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，
所以，重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功：
W绳摩＝10%W总＝10%×2Fh＝0.2Fh，
滑轮组做的有用功：
W有＝W总﹣W动﹣W绳摩＝2Fh﹣G动h﹣0.2Fh＝1.8Fh﹣G动h，
滑轮组的最大机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝83.75%。
答：（1）人做的有用功为500J；
（2）滑轮组的最大机械效率为83.75%。
【点评】本题考查了有用功和额外功、机械效率的计算，关键是知道提升物体越重时拉力越大、滑轮组的机械效率越大。
三、解答题（共9小题）
22．工人借助如图所示的装置，在20s时间内将700N重的货物匀速提升了4m，已知他对绳子的拉力为500N，该过程中，工人所用装置的机械效率为 70% ；工人对绳子拉力的功率为 200 W。
【分析】（1）根据图中滑轮组中线的绕法，有两段绳子承担总重，绳子自由端移动距离S＝2h，利用滑轮组机械效率的公式η＝＝计算出滑轮组的机械效率；
（2）已知绳子自由端被拉下的距离，根据公式W＝Fs可求出拉力所做的功；根据P＝计算出拉力的功率。
【解答】解：（1）有两段绳子承担总重，绳子自由端移动的距离S＝2h＝2×4m＝8m，
滑轮组机械效率的公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝70%；
（2）拉力做的功：W＝FS＝500N×8m＝4000J，
拉力的功率：P＝＝＝200W。
故答案为：70%；200。
【点评】考查了滑轮组的机械效率、功率的计算以及滑轮组的使用特点，注意绳子自由端和物体被提升高度的关系。
23．某同学在“测滑轮组的机械效率”实验中，用如图所示的滑轮组竖直匀速提升2个相同的钩码，每个钩码重0.5N，测力计的示数为0.5N，此时滑轮组的机械效率是 66.7% ；用该装置匀速提升钩码时，增大机械效率的办法是 在不超过绳子承受的最大拉力和不超弹簧测力计量程的情况下，增大钩码重力 （忽略绳重和摩擦）。
【分析】（1）根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（2）根据η＝＝＝作出分析和解答。
【解答】解：（1）滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%；
（2）用该装置匀速提升钩码时，动滑轮重不变，根据η＝＝＝可知，要提高机械效率，可以在不超过绳子承受的最大拉力和不超弹簧测力计量程的情况下，增大钩码重力。
故答案为：66.7%；在不超过绳子承受的最大拉力和不超弹簧测力计量程的情况下，增大钩码重力。
【点评】此题主要考查的是学生对机械效率的计算和机械效率高低影响因素的理解和掌握，基础性题目。
24．湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中。某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：
（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
【分析】（1）根据滑动摩擦力与物重的关系即可求出；
（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n＝2，根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（3）根据W＝Fs求出拉力做的功，由速度的变形公式求出时间，然后根据P＝求出拉力的功率。
【解答】解：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力：f＝0.2×2000N＝400N；
（2）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（3）拉力做的功：W＝F×2s＝250N×2×2m＝1000J，
由v＝可得：t＝＝＝5s；
拉力的功率：P＝＝＝200W。
答：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是400N；
（2）该滑轮组的机械效率是80%；
（3）拉力F做功的功率是200W。
【点评】本题考查摩擦力、机械效率以及功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。
25．用4个相同规格的滑轮，绕制成甲、乙两种滑轮组。（不计绳重和摩擦）
（1）某人通过甲滑轮组用2N的拉力F将物体M匀速提升了0.1m的距离，若M重4.2N，则有用功为 0.42 J，总功为 0.6 J，此滑轮组的机械效率为 70% 。
（2）若采用乙滑轮组匀速提升该物体M，则乙滑轮组的机械效率为 70% ，拉力F′为 3 N。
【分析】（1）根据W有＝Gh和W总＝Fs求出有用功和总功；根据η＝求出滑轮组的机械效率；
（2）根据对有用功和额外功的分析得出滑轮组乙的机械效率；
先根据甲滑轮组以及F＝（G+G动）求出动滑轮的重力，然后再根据F＝（G+G动）求出作用在乙滑轮组上的拉力F′。
【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝4.2N×0.1m＝0.42J；
总功：W总＝Fs＝2N×3×0.1m＝0.6J；
机械效率：η＝×100%＝×100%＝70%；
（2）当用乙滑轮组提升物体M时，不计绳重和摩擦，所以有用功和额外功均不变，因此甲乙滑轮组的机械效率相同，都为70%；
由F＝（G+G动）可得，G动＝3F﹣G＝3×2N﹣4.2N＝1.8N；
则F′＝（G+G动）＝（4.2N+1.8N）＝3N。
故答案为：（1）0.42；0.6；70%；（2）70%；3。
【点评】本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式及其变形的灵活应用，突破口是求出动滑轮的重力。
26．一体重为600N，双脚与地面接触面积为0.05m2的工人，用如图所示的滑轮组将重为800N的物体匀速提高了0.5m，此时该滑轮组的机械效率为80%，求：（不计绳重及摩擦）
（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大；
（2）在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大；
（3）使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体。
【分析】从滑轮组的结构图上看出，直接从动滑轮上引出的绳子股数n，s＝nh；
（1）知道物重G和升高的高度h，利用W＝Gh求出有用功；根据机械效率的公式求滑轮组所做的总功；知道拉力端移动的距离，利用W＝Fs求出拉力大小；
（2）求出地面受到的压力（G﹣F）和受力面积（双脚站立），再利用压强公式求工人对地面的压强；
（3）根据公式F＝（G+G动），求出动滑轮重和物体的重力。
【解答】解：
由图可知，n＝2，
s＝2h＝2×0.5m＝1m；
（1）当提升G＝800N的重物时，
W有＝Gh＝800N×0.5m＝400J；
已知η＝80%，根据η＝，拉力做功：W总＝＝＝500J；
根据公式W＝Fs，拉力为：F＝＝＝500N；
（2）地面受到的压力：F压＝G人﹣F＝600N﹣500N＝100N，
S＝0.05m2，
工人对地面的压强：p＝＝＝2×103Pa；
（3）根据公式F＝（G+G动），
动滑轮重力G动＝nF﹣G＝2×500N﹣800N＝200N；
人的最大拉力F大＝G人＝600N，
提升物体的最大重力G大＝nF大﹣G动＝2×600N﹣200N＝1000N。
答：
（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为500N；
（2）在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为2×103Pa；
（3）使用该滑轮组，这个工人最多能提起重1000N的物体。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、机械效率、压强的了解与掌握，解题关键：一是区分有用功、额外功和总功（从我们做功的目的出发，对我们有用的为有用功，对我们无用但又不得不做的功为额外功，拉力对机械做的功为总功），二是求工人对地面的压力。
27．如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10kW重物重3500N，动滑轮重500N．机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计。
（1）滑轮组的机械效率是多少？
（2）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？
【分析】（1）根据公式W有用＝Gh求出有用功，W总＝（G物+G动）h求出总功，η＝求出机械效率；
（2）根据图象可知滑轮组的绳子段数n＝2，知道重物上升的速度，机车的速度为重物速度的2倍，根据公式P＝Fv求出机车的拉力；
根据公式F＝（G物+G动）求出物重。
【解答】解：
（1）设重物被提升高度为h，则机车对滑轮组所做总功W总＝（G物+G轮）h，
有用功W有＝G物h，
滑轮组的效率η＝＝＝×100%＝87.5%；
（2）重物以1m/s的速度匀速上升，机车的速度v＝2m/s
机车的功率最大时，提升的重物的重力最大，
根据公式P＝＝Fv，
此时绳的拉力为F＝＝＝5000N
根据公式F＝（G物+G动），
物体重力G物′＝2F﹣G轮＝2×5000N﹣500N＝9500N。
答：
（1）滑轮组的机械效率是87.5%；
（2）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为9500N。
【点评】本题考查了有用功、总功、机械效率和滑轮组上拉力与物重的关系，是一道力学综合题。
28．如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g＝10N/kg）。
（1）按题意画出滑轮组的绕绳。
（2）人所做功的功率多大？
（3）被吊起的重物质量多大？
【分析】（1）已知绳子拉下的距离和物体上升的高度，可以得到作用在动滑轮上的绳子段数；
（2）已知拉力和绳子拉下的距离，可以得到拉力做的功；已知拉力做的功和所用时间，利用公式P＝得到拉力的功率；
（3）已知拉力做的功和机械效率，可以得到有用功；已知有用功和物体上升的高度，可以得到物重，已知物重，利用公式m＝得到物体质量。
【解答】已知：s＝1.5m h＝0.5m F＝600N η＝70% g＝10N/kg t＝10s
求：（1）n＝？（2）P＝？（3）m＝？
解：
（1）作用在动滑轮上绳子段数是n＝＝＝3，所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如下图：
（2）拉力做的功为W总＝Fs＝600N×1.5m＝900J；
拉力的功率为P＝＝＝90W。
（3）∵η＝，
∴W有用＝W总•η＝900J×70%＝630J
∵W有用＝Gh
∴G＝＝＝1260N；
又∵G＝mg
∴物体的质量为m＝＝＝126kg。
答：
（1）滑轮组绕绳方法如图；
（2）人所做功的功率为90W；
（3）被吊起的重物质量是126kg。
【点评】此题属于力学综合题，考查了滑轮组的绕绳方法、功的计算、功率的计算、机械效率的计算以及重力与质量的关系，考查的知识点较多，并且非常重要，需要熟练掌握相应的公式或规律，根据需要灵活进行公式变形。
29．我们学习了简单机械知识后知道，使用滑轮组能够省力，可以大大减轻人们的劳动强度。如图甲所示，某人通过滑轮组把一个由铝合金做成的实心圆柱体从水井底部匀速提升到井口，圆柱体的底面积为S，高为L，动滑轮的质量为m，水的密度为ρ，圆柱体的密度是3ρ，忽略绳重及摩擦，不计水的体积变化，请回答下列问题：
（1）若增加动滑轮的个数（其他条件不变），滑轮组的机械效率是变大还是变小？
（2）圆柱体在上升过程中会受到一些力的作用，结合各力之间的关系，在图乙中画出每个力随上升高度变化的图线，并在图线旁注明力的名称（不用标出坐标值）。
（3）推导出圆柱体在水中上升时（上表面还没有露出水面）滑轮组的机械效率。
【分析】（1）只增加动滑轮个数，其他条件不变，有用功不变，额外功增大，利用机械效率公式分析即可；
（2）实心圆柱体受重力、拉力和浮力作用，分析其上升过程中三个力的变化，作出图象；
（3）分析各力在上表面还没有露出水面前的关系，结合机械效率公式推导。
【解答】答：（1）只增加动滑轮个数，其他条件不变，所做有用功相等，但做的额外功增大了，由η＝×100%可知，此时机械效率减小；
（2）圆柱体在上升过程中受到的力有：重力、浮力、拉力；物体所受重力与质量成正比，故上升过程中圆柱体所受重力大小不变；物体所受浮力与液体密度和排开液体体积有关，液体密度一定，圆柱体上表面露出水面前，排开液体体积不变，所以所受浮力不变、圆柱体上表面露出水面后，排开液体体积变小，所受浮力变小，直到为零；圆柱体所受拉力等于重力减去浮力，所受浮力越大，拉力越小，根据以上分析可作出三力的图象：
（3）圆柱体在水中上升时（上表面还没有露出水面）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率的高低的分析和受力分析能力。
30．利用如图所示的滑轮组提升重物，不计摩擦和绳子的重力，现用500N的拉力F将重为1800N的物体在5s内匀速提升了3m，则绳子自由端移动的速度是 2.4 m/s，动滑轮的质量为 20 kg，该滑轮组的机械效率为 90% 。（g取10N/kg）
【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为4，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据v＝求出绳端移动的速度；
（2）不计摩擦和绳子的重力，根据F＝（G+G动）求出动滑轮的重力，利用G＝mg求出动滑轮的质量；
（3）利用η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，n＝4，则绳端移动的距离：
s＝nh＝4×3m＝12m，
绳端移动的速度：
v＝＝＝2.4m/s；
（2）由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝4×500N﹣1800N＝200N，
由G＝mg可得，动滑轮的质量：
m动＝＝＝20kg，
（3）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：2.4；20；90%。
【点评】本题考查了有关滑轮组的计算，涉及到F＝（G+G动）和η＝×100%＝×100%的应用，关键是滑轮组绳子有效股数的确定。
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日期：2021/2/18 20:54:09；用户：初中物理；邮箱：chaoyin104@xyh.com；学号：37127340
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