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第49讲 机械效率 备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练
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这是一份第49讲 机械效率 备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练，共27页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。
备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练
第49讲 机械效率
一、单选题
1.（2020九上·上虞期末）用如上图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是( )
A. 动滑轮的重力为5N
B. 该滑轮组的机械效率可以达到100%
C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
2.（2020九上·嘉兴期末）为早日实现“建设美丽嘉兴，打造江南水乡典范”的目标，各项工程建设正在我市如火如荼的开展。如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法正确的是（ ）
A. 做的功越多，效率越高 B. 做功多的工程车，功率大
C. 延长工作时间，可提高效率 D. 做功越快的工程车，功率越大
3.（2020九上·拱墅期中）甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮重力都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦和绳重，下列说法正确的是 ( )
A. 若G1=G2 ， 甲的机械效率大于乙的机械效率
B. 若G1=G2 ，拉力做的总功相同
C. 若G1=G2 ，拉力大小相同
D. 用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
4.（2020九上·杭州期中）如图所示，用300牛的力沿斜面把600牛的重物匀速拉到顶端，物体在斜面上移动的距离为3米，上升的高度为1米。下列说法正确的是（ ）
A. 斜面的机械效率是50%
B. 木块受到的摩擦力是100牛
C. 运动过程中，木块的机械能守恒
D. 运动过程中，木块受到三个力的作用
5.（2020九上·滨江期中）小张搭了一块木板在平台上，用F=300N的推力，将质量为40kg的货物在6s内匀速推上1m高的平台，木板长S=2m。（ ）
A. 推力的功率为50W
B. 斜面的机械效率为75%
C. 推力做的总功300J
D. 斜面对货物的摩擦力100N
6.下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）
A. 功率大的机械，做功一定多 B. 做功快的机械，功率一定大
C. 效率高的机械，功率一定大 D. 做功多的机械，效率一定高
7.如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度(不计绳重和摩擦)，下列说法正确的是（ ）
A. 用一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
B. 若G1＝G2 ， 则甲的机械效率大于乙的机械效率
C. 若G1＝G2 ， 则拉力F1与F2所做的总功相等
D. 若G1＝G2 ， 则甲、乙滑轮组所做的额外功相等
8.如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ）
A. η＝ GhfL ×100% B. η＝ Gh(F−f)L ×100%
C. η＝ Gh(F+f)L ×100% D. η＝ GhGh+fL ×100%
9.对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B. 做功多的机械，功率一定大
C. 功率大的机械，做功一定快
D. 做功快的机械，机械效率一定高
10.如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（ ）
A. 若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B. 若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C. 若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸
D. 若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸
11.如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
A. 甲更省力，甲机械效率大 B. 乙更省力，机械效率一样大
C. 乙更省力，乙机械效率大 D. 甲更省力，机械效率一样大
12.（2020·吴兴模拟）山间公路往往环绕山坡，盘山而上，人们称之为盘山公路。若一辆车在盘山公路上保持40千米/时的速度向山上行驶，则下列有关该汽车和盘山公路的说法错误的是（ ）
A. 盘山公路相当于简单机械中的斜面 B. 汽车受到的牵引力与摩擦力是一对平衡力
C. 盘山公路使汽车的机械效率降低 D. 盘山公路可以使汽车减小所需的牵引力
13.某人用50 N的拉力将重160 N的物体沿斜面匀速拉上长为4 m、高为0.8 m的斜面顶端，则该斜面的机械效率η和斜面对物体的摩擦力f的大小分别为 ( )
A. η=64%，f=32 N B. η=50%，f=18 N
C. η=64%，f=18 N D. η=80%，f=32 N
14.（2019·杭州模拟）用图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N。则（ ）
A. 手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙
B. 手的拉力：F甲
D. 手的拉力：F甲>F乙；机械效率：η甲＞η乙
15.关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 有用功越大，机械的机械效率就越高
B. 额外功越大，机械的机械效率就越低
C. 总功越大，机械的机械效率就越低
D. 有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
二、填空题
16.（2021九下·滨江开学考）工人用平行于斜面向上的500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢，所用的斜面长是3m。斜面的机械效率为________，斜面对物体的摩擦力是________。
17.（2021九下·柯桥月考）如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200 N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求
（1）绳子能承受的最大拉力是________
（2）当滑轮组的机械效率为80%时，物体重________
18.（2020九上·慈溪月考）如图所示，用滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的增加而变化的图像，由图可知动滑轮重________N，当某次运送4件货物时，滑轮组的机械效率为________。（不计绳重和绳子与滑轮摩擦）
19.工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高1m，长2m，物体重500N，平行于斜面的拉力200N，所用时间10s。在此过程中，物体动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。重力势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。拉力的功率为________W，把物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功，则这个装置的机械效率为________。
20.如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力 (方向不变)将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是________J，额外功是________J，拉力的功率是________W，滑轮组的机械效率是________。
三、实验探究题
21.（2021·嘉善模拟）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?某科学兴趣小组开展以下探究·
【查阅资料】斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小越省力。
【建立假设】
假设1：与斜面的表面材料有关：
假设2：与斜面的倾斜程度有关：
假设3：与物体受到的重力大小有关。
【收集证据】小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用物块的材料及表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角θ/度
30
30
30
30
35
40
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.25
1.45
2.50
3.75
1.36
1.48
【得出结论】分析上述数据，斜面的省力情况与________有关-
【拓展】⑴已知实验中，斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率是________%。
⑵分析表中数据，若要提高斜面的机械效率可采取的措施有________。
22.（2021九下·杭州开学考）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
回答下列问题：
（1）本次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是________。
（2）该杠杆机械效率的表达式是________。（用题中给出的字母表示）
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________（填变大、变小、不变）。请简要说明理由________。
23.（2021九下·西湖开学考）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙 3 组实验，实验数据记录如下：
次数
钩码重/N
动滑轮重N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
机械效率
1
2
0.8
5
1
15
66.7%
2
4
0.8
5
1.7
15
/
3
6
0.8
5
/
15
/
（1）在实验操作中应该使钩码________(选填“快速”或“缓慢”)匀速上升。
（2）进行第3次测量时滑轮组的机械效率约________。
（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G/，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是_________。
A.η=GhFs
B.η=GF
C.η=GG+G′
D.η=1−GhFs
24.（2020九上·西湖期中）小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表：
实验次数
斜面倾角θ
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
斜面的机械效率
①
300
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
②
300
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
③
450
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
（1）根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为________%。
（2）根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是________N。
（3）从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与________有关。
25.物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示．
次数
钩码所受的重力G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.7
0.3
47.6%
2
1
0.2
0.7
0.6
47.6%
3
2
0.1
1.1
0.3
60.6%
4
4
0.1
2.0
0.3
（1）实验中应竖直向上________ 拉动弹簧测力计
（2）第4次实验测得的机械效率为 ________ %
（3）比较 1、2两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关：比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，________ 越大，机械效率越高，第4次拉力做的额外功与第3次相比________ （选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可见机械效率提高的原因是________ ．
四、解答题
26.（2021·奉化模拟）如图甲所示是利用电动机和滑轮组（图中未画出），将实心圆柱体A从水库底匀速竖直起吊的装置示意图．钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象如图乙所示，不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦及水的阻力．求：
（1）长方体A的体积；
（2）长方体A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F为8×103N，滑轮组的机械效率为75%，求动滑轮的总重力．
27.（2021·温州模拟）如图所示用滑轮组打捞水中物体的示意图，已知物体A的质量为80kg，体积为2×10-2m3，当卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N时，物体A在水中以0.1m/s的速度匀速竖直上升（物体A始终未出水面。不计绳重和摩擦，g取10N/kg），求：
（1）物体A在水中（未露出水面）时受到的浮力。
（2）动滑轮所受的重力。
（3）物体A在水中匀速竖直上升时，该滑轮组的机械效率。
28.（2021·下城模拟）一个电动机接在电压恒为20V的电源两端，在10s内将一个质量为25kg的重物匀速提升4m，此过程中通过电动机的电流为6A。取g=10N/kg。求：
（1）10s内电动机消耗的电能；
（2）10s内电动机对重物做的功；
（3）匀速提升该重物过程中电动机的效率。（精确到0.1%）
29.（2021九下·杭州开学考）工人用图示装置在10秒内将质量为45千克的货物匀速提升2米，此过程中拉力的功率为120瓦。(g取10牛/千克)求：
（1）拉力做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若工人用此装置匀速提升其他货物时候，额外功占总功的20%，则工人提升货物的重力和拉力分别为多少（不计绳重和摩擦）？
30.（2020九上·杭州期末）如图所示是小乐利用滑轮组打捞水下重物的示意图。已知该重物体积为0.018m3、重力为540N，动滑轮所受重力为180N，不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力(ρ水=1.0×103kg/m3 ， g=10N/kg)。
（1）此重物浸没在水中时受到的浮力是多少？
（2）为了让重物在水中以0.1m/s的速度匀速上升，小乐需提供多大的拉力？拉力的功率为多少？ (重物在 此过程中未露出水面)
（3）若重物完全出水后继续匀速上升，此时滑轮组机械效率为多少？(不考虑重物出水前后质量的变化)
答案解析部分
一、单选题
1.答案: D
考点:功的计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）不计绳重和摩擦，根据滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动 ， 计算动滑轮的重力；
（2）使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，据此分析机械效率的数值范围；
（3）根据机械效率的定义分析判断；
（4）克服动滑轮的重力做额外功，即W额=G动h。
解答:A.由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率η=50%，
不计绳重和摩擦，根据滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动得到：10N10N+G动=50%；
解得：G动=10N，故A错误；
B.使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C.滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D.利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，滑轮组做的额外功都为：W额=G动h=10N×0.5m=5J，故D正确。
故选D。
2.答案: D
考点:功率计算公式的应用，机械效率
分析:（1）根据η=W有W总分析；
（2）根据P=Wt分析；
（3）根据机械效率的定义判断；
（3）根据功率的意义判断。
解答:A.根据η=W有W总可知，机械效率的大型与有用功和总功比值大小有关，与做功的多少无关，故A错误；
B.根据P=Wt可知，功率的大小由功和时间大小决定，故B错误；
C.机械效率表示机械性能的好坏，与时间无关，故C错误；
D.功率表示做功的快慢，即做功越快，功率越大，故D正确。
故选D。
3.答案: A
考点:功的计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）根据公式η=GG+G动分析；
（2）不计摩擦和绳重，那么就是克服动滑轮重力做额外功，根据W总=W有+W额分析；
（3）根据公式F=G+G动n分析；
（4）根据公式η=GG+G动分析机械效率的影响因素。
解答:A.如果G1=G2 ， G动1乙的机械效率，故A正确；
B.如果G1=G2 ， G动1
D.根据公式η=GG+G动可知，物体的重力和动滑轮的重力都会影响滑轮组的机械效率，因此物重不同，机械效率不同，故D错误。
故选A。
4.答案: B
考点:功的计算公式的应用，能量的相互转化和转移，机械效率的计算
分析:（1）根据W总=Fs计算出拉力做的总功，根据W有=Gh计算拉力做的有用功，根据η=W有W总计算斜面的机械效率；
（2）根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的额外功，最后根据f=W额s计算木块受到的摩擦力；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，根据机械能=动能+重力势能分析机械能的变化；
（4）对木块进行受力分析即可。
解答:A.拉力做的总功W总=Fs=300N×3m=900J，拉力做的有用功：W有=Gh=600N×1m=600J，那么斜面的机械效率为：η=W有W总=600J900J≈66.7% ， 故A错误；
B.克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=900J-600J=300J；
木块受到的摩擦力f=W额s=300J3m=100N ， 故B正确；
C.运动过程中，木块的质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，木块的机械能增大，故C错误；
D.运动过程中，木块受到竖直向下的重力，沿斜面平行向上的拉力、沿斜面平行向下的摩擦力，与斜面垂直向上的支持力，故D错误。
故选B。
5.答案: D
考点:功的计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）首先根据W总=Fs计算总功，再根据P总=W总t计算推力的功率；
（2）首先根据W有=Gh计算出有用功，再根据η=W有W总计算机械效率；
（3）根据（1）中的分析判断；
（4）首先根据W额=W总-W有计算出额外功，再根据f=W额s计算摩擦力。
解答:推力做的总功W总=Fs=300N×2m=600J，推力的功率：P总=W总t=600J6s=100W ， 故A、C错误；
推力做的有用功：W有=Gh=40kg×10N/kg×1m=400J，斜面的机械效率：η=W有W总=400J600J≈66.7% ， 故B错误；
推力做的额外功W额=W总-W有=600J-400J=200J；
斜面对货物的摩擦力：f=W额s=200J2m=100N ， 故D正确。
故选D。
6.答案: B
考点:功率，机械效率
分析:（1）根据公式W=Pt判断；
（2）根据功率的意义判断；
（3）将功率和效率的意义对比即可；
（4）根据公式η=W有W总判断即可。
解答:A.根据公式W=Pt可知，功的大小由功率和时间共同决定，只知道功率的大小无法比较功的大小，故A错误；
B.功率是表示物体做功快慢的物理量，即做功越快，功率越大，故B正确；
C.机械效率表示机器性能的好坏，与功率没有任何联系，故C错误；
D.根据公式η=W有W总可知，机械效率的大小由有用功和总功共同决定，只知道总功的大小，无法比较机械效率的大小，故D错误。
故选B。
7.答案: B
考点:功的计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）（2）根据滑轮组的机械效率η=W有W总=GG+G动分析；
（3）如果不考虑绳子重和摩擦，那么拉力做的总功等于克服滑轮和物体重力做的功之和，据此比较；
（4）如果不考虑绳子重和摩擦，那么对动滑轮的重力做额外功，据此比较。
解答:根据公式η=W有W总=GG+G动可知，同一滑轮组G动相同，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，故A错误；
根据公式η=W有W总=GG+G动可知，如果物体重力G相等，那么G动越小，滑轮组的机械效率越高。当G1=G2时，G动1
如果G1=G2 ， 且高度h相等，根据公式W有=Gh可知，两个滑轮组做的有用功相等。W额乙>W额甲 ， 根据W总=W有+W额可知，拉力F2做的功大于F1做的功，故C错误。
故选B。
8.答案: D
考点:机械效率的计算，斜面及其工作特点
分析:使用斜面提升物体时，克服重力做有用功，克服摩擦做额外功，拉力F做总功，且总功=有用功+额外功，据此分析判断。
解答:使用斜面提升物体时，克服重力做有用功，即W有=Gh；
拉力F做总功，即W总=FL；
那么斜面的机械效率为：η=W有W总=GhFL；
克服摩擦做额外功，那么W额=fL；
那么W总=W有+W额=Gh+fL；
因此斜面的机械效率为：η=W有W总=GhGh+fL。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
9.答案: C
考点:功率，机械效率
分析:根据功、功率和机械效率的定义和特点分析即可。
解答:A.通过改进机械的性能，可以减小额外功，但是不能将其变为零，因为摩擦阻力不可避免，所以所有机械效率都小于100%，故A错误；
B.当时间相同时，做功多的机器，功率一定大，没有限制时间相同，故B错误；
C.功率是表示物体做功快慢的物理量，因此功率大的机器，做功一定快，故C正确；
D.机械效率是表示机械性能好坏的，与做功快慢无关，故D错误。
故选C。
10.答案: D
考点:机械效率
分析:根据机械效率的定义分析。
解答:机械所做的有用功与总功的比值叫做机械效率；在使用剪刀时，作用在手柄上的力做总功，对纸片做有用功。如果作用在剪刀上的动力做功1J，那么作用在纸片上的有用功为：W有=W总×η=1J×80%=0.8J ， 故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
11.答案: B
考点:滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:使用滑轮组提升重物时，根据F=G总n比较拉力的大小，根据η=W有W总=GG+G动比较机械效率的大小。
解答:（1）物体的质量相等，动滑轮的质量也相等，
根据G总=m总g可知，物理和动滑轮的总重力相等。
承担物体重力的绳子段数：n甲=2，n乙=3；
即n甲
那么乙更省力；
（2）物体的质量相等，动滑轮的质量也相等，
根据公式G=mg可知，物体的重力相等，且动滑轮的重力也相等。
根据η=W有W总=GG+G动可知，甲和乙的机械效率相等。
故选B。
12.答案: B
考点:平衡力的辨别，机械效率的计算，斜面及其工作特点
分析:（1）根据盘山公路的原理分析；
（2）对汽车进行受力分析，根据平衡力的知识分析；
（3）根据机械效率的影响因素分析；
（4）根据功的原理分析。
解答:A.盘山公路相当于简单机械中的斜面，故A正确不合题意；
B.汽车在斜面上匀速行驶时，受到沿斜面向上的牵引力，向下的摩擦力和重力在斜面上向下的分力，那么F牵引=f+G分 ， 那么牵引力肯定大于摩擦力，因此它们肯定不是平衡力，故B错误符合题意；
C.汽车在盘山公路行驶时，会克服摩擦力和重力的分力做额外功，而在水平面上只克服摩擦力做额外功。在有用功相同的条件下，盘山公路会使汽车的机械效率降低，故C正确不合题意；
D.盘山公路增大了距离，根据W=Fs可知，肯定减小了汽车的牵引力，故D正确不合题意。
故选B。
13.答案: C
考点:机械效率的计算
分析:（1）首先根据W有=Gh计算有用功，然后根据W总=Fs计算总功，最后根据公式η=W有W总计算斜面的机械效率；
（2）首先根据W额=W总-W有计算出克服摩擦力做的额外功，然后根据f=W额s计算摩擦力的大小。
解答:（1）拉动物体做的有用功为：W有=Gh=160N×0.8m=128J；
拉力做的总功为：W总=Fs=50N×4m=200J；
斜面的机械效率为：η=W有W总=128J200J=64%；
（2）克服摩擦力做的额外功为：W额=W总-W有=200J-128J=72J；
斜面对物体的摩擦力为：f=W额s=72J4m=18N。
故选C。
14.答案: B
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）使用滑轮拉动物体时，能否省力取决于承担重物绳子的条数。根据 F拉=G+G动n计算出两个拉力，然后进行比较；
（2）滑轮组的机械效率取决于物体重力和动滑轮重力的大小，可根据公式 η=GG+G动比较机械效率的大小。
解答:甲图中承担重物的绳子有2条，那么自由端的拉力： F甲=G+G动n=100N+20N2=60N；
乙图中承担重物的绳子有1条，那么自由端的拉力： F乙=Gn=100N1=100N；
因此F甲＜F乙；
如果忽略摩擦，那么甲图中机械效率： η甲=GG+G动=100N100N+20N=83.3%;
乙图中机械效率为100%，因此 η甲<η乙 。
故选B。
15.答案: D
考点:机械效率的计算
分析:有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
解答:A、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，有用功越大，机械的机械效率就越高；故A错误；
B、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，额外功越大，机械的机械效率就越低；故B错误；
C、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当有用功一定时，总功越大，机械的机械效率就越低；故C错误；
D、有用功和总功的百分比叫做机械效率，有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高；故D正确；
故答案为：D。
二、填空题
16.答案: 80%；100N
考点:功的计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）根据W总=Fs计算对物体做的总功，根据W有=Gh计算有用功，根据η=W有W总计算机械效率；
（2）根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的额外功，再根据f=W额s计算斜面对物体的摩擦力。
解答:（1）对物体做的总功W总=Fs=500N×3m=1500J；
对物体做的有用功W有=Gh=800N×1.5m=1200J；
那么斜面的机械效率为：η=W有W总=1200J1500J=80%。
（2）克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=1500J-1200J=300J；
斜面对物体的摩擦力：f=W额s=300J3m=100N。
17.答案: （1）500N
（2）800N
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）不计绳子重和摩擦，动滑轮不变，取物重G=200N，知道此时的机械效率为50%，利用η=W有用W总=GG+G轮 求动滑轮重；
从图中找出最大物重，利用F=1n（G物+G动）求绳子能承受的最大拉力；
（2）在动滑轮重力已经计算出的情况下，利用 η=W有用W总=GG+G轮 的变形公式可以求得此时的物重。
解答:（1）由乙图可知：当G=200N时，η=50%，
由 η=W有用W总=GG+G轮得到：50%=200N200N+2G轮 ，
解得：G轮=100N；
由图乙可知：当G′=1800N时，绳子刚好被拉断，
则绳子能承受的最大拉力：F大=1n（G'+2G轮）=14（1800N+200N）=500N；
（2）由η=W有用W总=GG+G轮得到：
80%=GG+200N=80%；
解得：G物=800N。
18.答案: 100；80%
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）使用滑轮组提升重物时，根据η=W有W总=GG+G动计算机械效率；
（2）运送4件货物时，根据η=W有W总=GG+G动计算此时的机械效率。
解答:（1）根据η=W有W总=GG+G动得到：50%=100N100N+G动；
解得：G动=100N。
（2）运送4件货物时，货物的总重力为400N；
此时的机械效率η'=W有'W总'=G'G'+G动=400N400N+100N=80%.
19.答案: 不变；增大；80；62.5%
考点:功率计算公式的应用，动能和势能的大小变化，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）动能与物体的质量和高度有关，重力势能与质量和高度有关；
（2）首先根据s=ns物计算出拉力移动的距离，再根据W总=Fs计算拉力做的总功，最后根据公式P=W总t计算拉力的功率；
（3）克服物体重力做有用功，即W有=Gh，然后根据公式η=W有W总计算装置的机械效率。
解答:（1）在此过程中，物体的速度保持不变，因此物体动能不变。物体的高度不断增大，因此重力势能增大。
（2）拉力移动的距离s=ns物=2×2m=4m；
拉力做的总功W总=Fs=200N×4m=800J；
那么拉力的功率P=W总t=800J10s=80W；
（3）装置做的有用功W有=Gh=500N×1m=500J；
那么装置的机械效率η=W有W总=500J800J=62.5%。
20.答案: 360；40；40；90%
考点:功的计算公式的应用，功率计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）滑轮组克服物体的重力做有用功，即W有=Gh；自由端的拉力做总功，即W总=Fs=Fnh；
滑轮组做的额外功W额=W总-W有。
（2）根据公式P总=W总t计算拉力的功率；根据η=W有W总计算滑轮组的机械效率。
解答:（1）则此过程中有用功是W有=Gh=180N×2m=360J；
总功W总=Fs=Fnh=100N×（2×2m）=400J；
额外功W额=W总-W有=400J-360J=40J。
（2）拉力的功率P总=W总t=400J10s=40W；
滑轮组的机械效率η=W有W总=360J400J=90%。
三、实验探究题
21.答案: 倾斜程度、表面材料；80；增大倾斜程度，减小表面粗糙程度
考点:机械效率的计算，斜面及其工作特点
分析:【得出结论】根据控制变量法的要求，选择对比实验，根据数据确定斜面省力情况的影响因素；
【拓展】（1）根据斜面的机械效率η=W有W总=GhFs计算即可；
（2）根据表格数据确定影响斜面机械效率的因素，进而确定提高机械效率的方法。
解答:【得出结论】①比较实验3、4可知，当斜面倾角和材料相同时，拉力与物重的比值都是58 ， 那么：斜面的省力情况与物重的大小无关；
②比较实验1、2可知，当斜面倾角和物重相同时，毛巾比木板更粗糙，那么拉力和物重的比值越大，即越费力；
③比较实验5、6可知，当斜面材料和物重相等时，斜面倾角越大，拉力和物重的比值越大，即越费力。
综上所述，斜面的省力情况与倾斜程度和表面材料有关。
【拓展】（1）第1次实验中斜面的机械效率是η=W有W总=GhFs=2N×0.6m1.25N×1.2m=80%；
（2）根据表格数据可知，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；斜面的粗糙程度越小，斜面的机械效率越高，因此提高斜面机械效率的措施：增大倾斜程度，减小表面粗糙程度。
22.答案: （1）杠杆自身重力
（2）η= Gh1/Fh2×100%
（3）变大；有用功一样，但杠杆重心上升高度变低了，克服杠杆重力做功减少了，即额外功减少了，所以效率变大
考点:机械效率的计算
分析:（1）在实验中，由于杠杆的重心不在支点的正上方，因此杠杆的自重会对杠杆的平衡产生影响。在使用杠杆的过程中，需要克服杠杆的重力做额外功。
（2）提升杠杆的拉力做总功，克服物体的重力做有用功，根据公式η=W有W总×100%计算机械效率。
（3）分析钩码在移动过程中有用功和克服杠杆重力做的额外功的变化，然后根据机械效率的公式η=W有W总×100%分析即可。
解答:（1）次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身重力。
（2）提升杠杆的拉力做总功：W总=Fh2；
克服物体的重力做有用功：W有=Gh1；
杠杆的机械效率：η=W有W总×100%=Gh1Fh2×100%
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将变大，理由是：有用功一样，但杠杆重心上升高度变低了，克服杠杆重力做功减少了，即额外功减少了，所以效率变大。
23.答案: （1）缓慢
（2）83.3%
（3）A
考点:机械效率的测量实验
分析:（1）在实验操作中，只有让钩码做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数才等于绳子上的拉力。而保证钩码匀速上升的最好方法就是减缓上升的速度。
（2）根据W总=Fs计算出总功，根据W有=Gh计算出有用功，根据公式η=W有W总计算机械效率；
（3）根据机械效率的公式分析判断。
解答:（1）在实验操作中应该使钩码缓慢匀速上升。
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数为2.2N，
做的总功W总=Fs=2.4N×0.15m=0.36J；
做的有用功W有=Gh=6N×0.05m=0.3J；
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=0.3J0.36J=83.3%。
（3）根据机械效率的公式η=W有W总得到：η=W有W总=GhFs ， 故A正确，B、C、D错误。
故选A。
24.答案: （1）60
（2）1
（3）斜面倾角
考点:机械效率的测量实验
分析:（1）根据公式η=W有W总计算鞋面的机械效率；
（2）根据W总'=F's计算出总功，再根据W额=W总-W有计算出克服摩擦力作的功，最后跟家f=W额's计算出斜面的摩擦力；
（3）根据表格数据比照，分析影响鞋面机械效率的因素。
解答:（1）机械效率η=W有W总=3J5J=60%；
（2）在第②次实验中，总功W总'=F's=2.5N×1.2m=3J；
额外功W额=W总-W有=3J-1.8J=1.2J；
那么物体受到的摩擦力f=W额's=1.2J1.2m=1N；
（3）比较①②可知，当斜面倾角相同时，物体重力增大，但机械效率不变，即机械效率与物体重力无关；
比较②③可知，当物体重力相同时，斜面倾角越大，斜面的机械效率越高，即斜面的机械效率与斜面倾角有关。
25.答案: （1）匀速
（2）66.7
（3）提起的物体重力；增大；有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率，机械效率的测量实验
解答:
（1）实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定，便于读数．
（2）由表格第4次实验数据，机械效率大小为：
η=×100%=GhFs×100%=4N×0.1m2.0N×0.3m×100%≈66.7%；
（3）探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时，应控制其他因素不变，只改变物体被提高高度，由表格数据可知，应比较1、2两次实验；
比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
根据W额=W总﹣W有=Fs﹣Gh，
W额3=F3s﹣G3h=1.1N×0.3m﹣2N×0.1m=0.13J，
W额4=F4s﹣G4h=2.0N×0.3m﹣4N×0.1m=0.2J，
所以第4次拉力做的额外功与第3次相比增大了0.07J；
W有3=G3h=2N×0.1m=0.2J，
W有4=G4h=4N×0.1m=0.4J，
有用功增大了0.2J．
由此可知，有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大，即机械效率增大．
故答案为：（1）匀速；（2）66.7；（3）1、2；提起的物体重力；增大；有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大．
分析:（1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据η==GhFs计算机械效率；
（3）探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时，应控制其他因素不变，只改变物体被提高高度；
由第3、4实验数据，找到不变量和改变的量，分析机械效率的影响因素；
根据W额=W总﹣W有=Fs﹣Gh计算3、4两次实验的额外功的大小比较，从而分析提高机械效率办法．
四、解答题
26.答案: （1）根据图乙可知，A未露出水面时所受的拉力F1＝1.4×104N，
物体A的重力G＝F2＝2.4×104N；
则A未露出水面时受到的浮力：F浮＝G﹣F1＝2.4×104N﹣1.4×104N＝1×104N；
由F浮＝ρ水gV排可得A排开水的体积：
V排＝ F浮ρ水g ＝ 1×104N10N/kg×1.0×103kg/m3 ＝1m3；
因为A浸没在水中，所以A的体积：V＝V排＝1m3
答：长方体A的体积为1m3
（2）A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为75%，此时电动机对绳的拉力F为8×103N，
由公式η＝ W有W总 ＝ GhFs ＝ GhFnh ＝ GFn 得，动滑轮上绳子的股数：
n＝ GηF ＝ 2.4×104N75%×8×103N ＝4，
不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦，由F＝ 1n （G+G动）可得动滑轮的重力：
G动＝4F﹣G＝4×8×103N﹣2.4×104N＝8×103N．
答：动滑轮的总重力为8×103N．
考点:阿基米德原理，滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:（1）根据乙图可知，确定物体A的重力和完全浸没时钢缆产生的拉力，然后根据F浮＝G-F1计算出此时A受到的浮力，再根据阿基米德原理 V=V排=F浮ρ水g 即可算出A的体积；
（2）首先根据 η＝W有W总=GFn 计算出动滑轮上绳子的段数n，再根据 F＝1n（G+G动） 计算出动滑轮的重力。
27.答案: （1）物体A在水中时受到的浮力：
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-2m3=200N；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F=12（G-F浮+G动）；
动滑轮重力：G动=2F+F浮-G=2×400N+200N-80kg×10N/kg=200N；
（3）滑轮组的机械效率为：
η=W有用W总=(G−F浮)hFs=(G−F浮)hF×2h=G−F浮2F=80kg×10N/kg−200N2×400N=75%。
考点:阿基米德原理，滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:（1）物体A在水中排开水的体积等于物体的体积，利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排求物体所受浮力；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F=12（G-F浮+G动） ， 据此求动滑轮重力；
（3）根据η=W有用W总=(G−F浮)hFs=(G−F浮)hF×2h=G−F浮2F算出滑轮组的机械效率。
28.答案: （1）10s内电动机消耗的电能为： W 总= UIt =20V×6A×10s=1200J
（2）10s内电动机对物体做的功为： W 有=mgh=25kg×10N/kg×4m=1000J
（3）电动机的效率： η=W有W总×100%=100J1200J×100%=83.3%
考点:功率计算公式的应用，机械效率的计算，电功率计算公式的应用
分析:（1）根据公式W总=UIt计算消耗的电能；
（2）根据公式 W有=mgh计算出电动机对物体做的功；
（3）根据公式 η=W有W总 计算电动机的效率。
29.答案: （1）W有=Gh=mgh=900J
（2）W总=Pt=1200J η1=W有/W总=75%
（3）W额=W总-W有=300J G轮=W额/h=150N η2=1-20%=80% 80%=G物/(G物+G轮)
G物=600N
F=G物+G物/3=250N
考点:功的计算公式的应用，滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:（1）拉力克服物体的重力做有用功，即W有=Gh；
（2）首先根据W总=Pt计算出拉力做的总功，再根据η1=W有W总计算出滑轮组的机械效率；
（3）当提升45kg的物体时，首先根据W额=W总-W有计算出克服动滑轮重力做的额外功，再根据G轮=W额h计算出动滑轮的重力。
当额外功站总功的20%时，首先根据η2=1-20%计算出此时滑轮组的机械效率，再根据公式η=G物G物+G轮计算出此时提升物体的重力，最后根据F=G物+G轮n计算此时提升货物的拉力即可。
30.答案: （1） V排=V物=0.018m3
F浮= ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.018m3=180N
（2）F拉= 1n (G物-F浮+G动)= 13 (540N-180N + 180N)=180N
P= F拉v= 180N×0.1m/s×3=54W
（3）不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，当重物完全出水后
F 拉= 1n (G物+Ga)= 13 (540N + 180N) = 240N
η= W有W总=G物hF拉s=540N×h240N×3h ×100%= 75%
考点:浮力大小的计算，功率计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）物体浸没在水中时，它排开水的体积等于自身体积，即V排=V物 ， 然后根据阿基米德原理F浮= ρ水V排g计算它受到的浮力。
（2）当动滑轮和物体一起向上匀速直线上升时，二者之间绳子上的拉力F=G物-F浮力。而动滑轮上自由端的拉力F拉=G动+F拉n=G动+G物-F浮n ， 然后根据功率的计算式P= F拉v计算拉力的功率即可。
（3）当重物完全出水后，它不再受到浮力，首先根据 F拉=1n(G物+G动)计算出此时的拉力，再根据 η=W有W总 计算出滑轮组的机械效率。
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第49讲 机械效率
一、单选题
1.（2020九上·上虞期末）用如上图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是( )
A. 动滑轮的重力为5N
B. 该滑轮组的机械效率可以达到100%
C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
2.（2020九上·嘉兴期末）为早日实现“建设美丽嘉兴，打造江南水乡典范”的目标，各项工程建设正在我市如火如荼的开展。如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法正确的是（ ）
A. 做的功越多，效率越高 B. 做功多的工程车，功率大
C. 延长工作时间，可提高效率 D. 做功越快的工程车，功率越大
3.（2020九上·拱墅期中）甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮重力都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦和绳重，下列说法正确的是 ( )
A. 若G1=G2 ， 甲的机械效率大于乙的机械效率
B. 若G1=G2 ，拉力做的总功相同
C. 若G1=G2 ，拉力大小相同
D. 用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
4.（2020九上·杭州期中）如图所示，用300牛的力沿斜面把600牛的重物匀速拉到顶端，物体在斜面上移动的距离为3米，上升的高度为1米。下列说法正确的是（ ）
A. 斜面的机械效率是50%
B. 木块受到的摩擦力是100牛
C. 运动过程中，木块的机械能守恒
D. 运动过程中，木块受到三个力的作用
5.（2020九上·滨江期中）小张搭了一块木板在平台上，用F=300N的推力，将质量为40kg的货物在6s内匀速推上1m高的平台，木板长S=2m。（ ）
A. 推力的功率为50W
B. 斜面的机械效率为75%
C. 推力做的总功300J
D. 斜面对货物的摩擦力100N
6.下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）
A. 功率大的机械，做功一定多 B. 做功快的机械，功率一定大
C. 效率高的机械，功率一定大 D. 做功多的机械，效率一定高
7.如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度(不计绳重和摩擦)，下列说法正确的是（ ）
A. 用一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
B. 若G1＝G2 ， 则甲的机械效率大于乙的机械效率
C. 若G1＝G2 ， 则拉力F1与F2所做的总功相等
D. 若G1＝G2 ， 则甲、乙滑轮组所做的额外功相等
8.如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ）
A. η＝ GhfL ×100% B. η＝ Gh(F−f)L ×100%
C. η＝ Gh(F+f)L ×100% D. η＝ GhGh+fL ×100%
9.对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B. 做功多的机械，功率一定大
C. 功率大的机械，做功一定快
D. 做功快的机械，机械效率一定高
10.如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（ ）
A. 若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B. 若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C. 若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸
D. 若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸
11.如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
A. 甲更省力，甲机械效率大 B. 乙更省力，机械效率一样大
C. 乙更省力，乙机械效率大 D. 甲更省力，机械效率一样大
12.（2020·吴兴模拟）山间公路往往环绕山坡，盘山而上，人们称之为盘山公路。若一辆车在盘山公路上保持40千米/时的速度向山上行驶，则下列有关该汽车和盘山公路的说法错误的是（ ）
A. 盘山公路相当于简单机械中的斜面 B. 汽车受到的牵引力与摩擦力是一对平衡力
C. 盘山公路使汽车的机械效率降低 D. 盘山公路可以使汽车减小所需的牵引力
13.某人用50 N的拉力将重160 N的物体沿斜面匀速拉上长为4 m、高为0.8 m的斜面顶端，则该斜面的机械效率η和斜面对物体的摩擦力f的大小分别为 ( )
A. η=64%，f=32 N B. η=50%，f=18 N
C. η=64%，f=18 N D. η=80%，f=32 N
14.（2019·杭州模拟）用图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N。则（ ）
A. 手的拉力：F甲=F乙；机械效率：η甲=η乙
B. 手的拉力：F甲
D. 手的拉力：F甲>F乙；机械效率：η甲＞η乙
15.关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 有用功越大，机械的机械效率就越高
B. 额外功越大，机械的机械效率就越低
C. 总功越大，机械的机械效率就越低
D. 有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
二、填空题
16.（2021九下·滨江开学考）工人用平行于斜面向上的500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢，所用的斜面长是3m。斜面的机械效率为________，斜面对物体的摩擦力是________。
17.（2021九下·柯桥月考）如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200 N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求
（1）绳子能承受的最大拉力是________
（2）当滑轮组的机械效率为80%时，物体重________
18.（2020九上·慈溪月考）如图所示，用滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的增加而变化的图像，由图可知动滑轮重________N，当某次运送4件货物时，滑轮组的机械效率为________。（不计绳重和绳子与滑轮摩擦）
19.工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高1m，长2m，物体重500N，平行于斜面的拉力200N，所用时间10s。在此过程中，物体动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。重力势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。拉力的功率为________W，把物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功，则这个装置的机械效率为________。
20.如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力 (方向不变)将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是________J，额外功是________J，拉力的功率是________W，滑轮组的机械效率是________。
三、实验探究题
21.（2021·嘉善模拟）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?某科学兴趣小组开展以下探究·
【查阅资料】斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小越省力。
【建立假设】
假设1：与斜面的表面材料有关：
假设2：与斜面的倾斜程度有关：
假设3：与物体受到的重力大小有关。
【收集证据】小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用物块的材料及表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角θ/度
30
30
30
30
35
40
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.25
1.45
2.50
3.75
1.36
1.48
【得出结论】分析上述数据，斜面的省力情况与________有关-
【拓展】⑴已知实验中，斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率是________%。
⑵分析表中数据，若要提高斜面的机械效率可采取的措施有________。
22.（2021九下·杭州开学考）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
回答下列问题：
（1）本次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是________。
（2）该杠杆机械效率的表达式是________。（用题中给出的字母表示）
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________（填变大、变小、不变）。请简要说明理由________。
23.（2021九下·西湖开学考）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙 3 组实验，实验数据记录如下：
次数
钩码重/N
动滑轮重N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
机械效率
1
2
0.8
5
1
15
66.7%
2
4
0.8
5
1.7
15
/
3
6
0.8
5
/
15
/
（1）在实验操作中应该使钩码________(选填“快速”或“缓慢”)匀速上升。
（2）进行第3次测量时滑轮组的机械效率约________。
（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G/，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是_________。
A.η=GhFs
B.η=GF
C.η=GG+G′
D.η=1−GhFs
24.（2020九上·西湖期中）小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表：
实验次数
斜面倾角θ
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
斜面的机械效率
①
300
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
②
300
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
③
450
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
（1）根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为________%。
（2）根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是________N。
（3）从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与________有关。
25.物理兴趣小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示．
次数
钩码所受的重力G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.7
0.3
47.6%
2
1
0.2
0.7
0.6
47.6%
3
2
0.1
1.1
0.3
60.6%
4
4
0.1
2.0
0.3
（1）实验中应竖直向上________ 拉动弹簧测力计
（2）第4次实验测得的机械效率为 ________ %
（3）比较 1、2两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关：比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，________ 越大，机械效率越高，第4次拉力做的额外功与第3次相比________ （选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可见机械效率提高的原因是________ ．
四、解答题
26.（2021·奉化模拟）如图甲所示是利用电动机和滑轮组（图中未画出），将实心圆柱体A从水库底匀速竖直起吊的装置示意图．钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象如图乙所示，不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦及水的阻力．求：
（1）长方体A的体积；
（2）长方体A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F为8×103N，滑轮组的机械效率为75%，求动滑轮的总重力．
27.（2021·温州模拟）如图所示用滑轮组打捞水中物体的示意图，已知物体A的质量为80kg，体积为2×10-2m3，当卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N时，物体A在水中以0.1m/s的速度匀速竖直上升（物体A始终未出水面。不计绳重和摩擦，g取10N/kg），求：
（1）物体A在水中（未露出水面）时受到的浮力。
（2）动滑轮所受的重力。
（3）物体A在水中匀速竖直上升时，该滑轮组的机械效率。
28.（2021·下城模拟）一个电动机接在电压恒为20V的电源两端，在10s内将一个质量为25kg的重物匀速提升4m，此过程中通过电动机的电流为6A。取g=10N/kg。求：
（1）10s内电动机消耗的电能；
（2）10s内电动机对重物做的功；
（3）匀速提升该重物过程中电动机的效率。（精确到0.1%）
29.（2021九下·杭州开学考）工人用图示装置在10秒内将质量为45千克的货物匀速提升2米，此过程中拉力的功率为120瓦。(g取10牛/千克)求：
（1）拉力做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若工人用此装置匀速提升其他货物时候，额外功占总功的20%，则工人提升货物的重力和拉力分别为多少（不计绳重和摩擦）？
30.（2020九上·杭州期末）如图所示是小乐利用滑轮组打捞水下重物的示意图。已知该重物体积为0.018m3、重力为540N，动滑轮所受重力为180N，不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力(ρ水=1.0×103kg/m3 ， g=10N/kg)。
（1）此重物浸没在水中时受到的浮力是多少？
（2）为了让重物在水中以0.1m/s的速度匀速上升，小乐需提供多大的拉力？拉力的功率为多少？ (重物在 此过程中未露出水面)
（3）若重物完全出水后继续匀速上升，此时滑轮组机械效率为多少？(不考虑重物出水前后质量的变化)
答案解析部分
一、单选题
1.答案: D
考点:功的计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）不计绳重和摩擦，根据滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动 ， 计算动滑轮的重力；
（2）使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，据此分析机械效率的数值范围；
（3）根据机械效率的定义分析判断；
（4）克服动滑轮的重力做额外功，即W额=G动h。
解答:A.由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率η=50%，
不计绳重和摩擦，根据滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动得到：10N10N+G动=50%；
解得：G动=10N，故A错误；
B.使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C.滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D.利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，滑轮组做的额外功都为：W额=G动h=10N×0.5m=5J，故D正确。
故选D。
2.答案: D
考点:功率计算公式的应用，机械效率
分析:（1）根据η=W有W总分析；
（2）根据P=Wt分析；
（3）根据机械效率的定义判断；
（3）根据功率的意义判断。
解答:A.根据η=W有W总可知，机械效率的大型与有用功和总功比值大小有关，与做功的多少无关，故A错误；
B.根据P=Wt可知，功率的大小由功和时间大小决定，故B错误；
C.机械效率表示机械性能的好坏，与时间无关，故C错误；
D.功率表示做功的快慢，即做功越快，功率越大，故D正确。
故选D。
3.答案: A
考点:功的计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）根据公式η=GG+G动分析；
（2）不计摩擦和绳重，那么就是克服动滑轮重力做额外功，根据W总=W有+W额分析；
（3）根据公式F=G+G动n分析；
（4）根据公式η=GG+G动分析机械效率的影响因素。
解答:A.如果G1=G2 ， G动1
B.如果G1=G2 ， G动1
D.根据公式η=GG+G动可知，物体的重力和动滑轮的重力都会影响滑轮组的机械效率，因此物重不同，机械效率不同，故D错误。
故选A。
4.答案: B
考点:功的计算公式的应用，能量的相互转化和转移，机械效率的计算
分析:（1）根据W总=Fs计算出拉力做的总功，根据W有=Gh计算拉力做的有用功，根据η=W有W总计算斜面的机械效率；
（2）根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的额外功，最后根据f=W额s计算木块受到的摩擦力；
（3）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，根据机械能=动能+重力势能分析机械能的变化；
（4）对木块进行受力分析即可。
解答:A.拉力做的总功W总=Fs=300N×3m=900J，拉力做的有用功：W有=Gh=600N×1m=600J，那么斜面的机械效率为：η=W有W总=600J900J≈66.7% ， 故A错误；
B.克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=900J-600J=300J；
木块受到的摩擦力f=W额s=300J3m=100N ， 故B正确；
C.运动过程中，木块的质量不变，速度不变，那么动能不变；质量不变，高度增大，那么重力势能增大。根据机械能=动能+重力势能可知，木块的机械能增大，故C错误；
D.运动过程中，木块受到竖直向下的重力，沿斜面平行向上的拉力、沿斜面平行向下的摩擦力，与斜面垂直向上的支持力，故D错误。
故选B。
5.答案: D
考点:功的计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）首先根据W总=Fs计算总功，再根据P总=W总t计算推力的功率；
（2）首先根据W有=Gh计算出有用功，再根据η=W有W总计算机械效率；
（3）根据（1）中的分析判断；
（4）首先根据W额=W总-W有计算出额外功，再根据f=W额s计算摩擦力。
解答:推力做的总功W总=Fs=300N×2m=600J，推力的功率：P总=W总t=600J6s=100W ， 故A、C错误；
推力做的有用功：W有=Gh=40kg×10N/kg×1m=400J，斜面的机械效率：η=W有W总=400J600J≈66.7% ， 故B错误；
推力做的额外功W额=W总-W有=600J-400J=200J；
斜面对货物的摩擦力：f=W额s=200J2m=100N ， 故D正确。
故选D。
6.答案: B
考点:功率，机械效率
分析:（1）根据公式W=Pt判断；
（2）根据功率的意义判断；
（3）将功率和效率的意义对比即可；
（4）根据公式η=W有W总判断即可。
解答:A.根据公式W=Pt可知，功的大小由功率和时间共同决定，只知道功率的大小无法比较功的大小，故A错误；
B.功率是表示物体做功快慢的物理量，即做功越快，功率越大，故B正确；
C.机械效率表示机器性能的好坏，与功率没有任何联系，故C错误；
D.根据公式η=W有W总可知，机械效率的大小由有用功和总功共同决定，只知道总功的大小，无法比较机械效率的大小，故D错误。
故选B。
7.答案: B
考点:功的计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）（2）根据滑轮组的机械效率η=W有W总=GG+G动分析；
（3）如果不考虑绳子重和摩擦，那么拉力做的总功等于克服滑轮和物体重力做的功之和，据此比较；
（4）如果不考虑绳子重和摩擦，那么对动滑轮的重力做额外功，据此比较。
解答:根据公式η=W有W总=GG+G动可知，同一滑轮组G动相同，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，故A错误；
根据公式η=W有W总=GG+G动可知，如果物体重力G相等，那么G动越小，滑轮组的机械效率越高。当G1=G2时，G动1
如果G1=G2 ， 且高度h相等，根据公式W有=Gh可知，两个滑轮组做的有用功相等。W额乙>W额甲 ， 根据W总=W有+W额可知，拉力F2做的功大于F1做的功，故C错误。
故选B。
8.答案: D
考点:机械效率的计算，斜面及其工作特点
分析:使用斜面提升物体时，克服重力做有用功，克服摩擦做额外功，拉力F做总功，且总功=有用功+额外功，据此分析判断。
解答:使用斜面提升物体时，克服重力做有用功，即W有=Gh；
拉力F做总功，即W总=FL；
那么斜面的机械效率为：η=W有W总=GhFL；
克服摩擦做额外功，那么W额=fL；
那么W总=W有+W额=Gh+fL；
因此斜面的机械效率为：η=W有W总=GhGh+fL。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
9.答案: C
考点:功率，机械效率
分析:根据功、功率和机械效率的定义和特点分析即可。
解答:A.通过改进机械的性能，可以减小额外功，但是不能将其变为零，因为摩擦阻力不可避免，所以所有机械效率都小于100%，故A错误；
B.当时间相同时，做功多的机器，功率一定大，没有限制时间相同，故B错误；
C.功率是表示物体做功快慢的物理量，因此功率大的机器，做功一定快，故C正确；
D.机械效率是表示机械性能好坏的，与做功快慢无关，故D错误。
故选C。
10.答案: D
考点:机械效率
分析:根据机械效率的定义分析。
解答:机械所做的有用功与总功的比值叫做机械效率；在使用剪刀时，作用在手柄上的力做总功，对纸片做有用功。如果作用在剪刀上的动力做功1J，那么作用在纸片上的有用功为：W有=W总×η=1J×80%=0.8J ， 故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
11.答案: B
考点:滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:使用滑轮组提升重物时，根据F=G总n比较拉力的大小，根据η=W有W总=GG+G动比较机械效率的大小。
解答:（1）物体的质量相等，动滑轮的质量也相等，
根据G总=m总g可知，物理和动滑轮的总重力相等。
承担物体重力的绳子段数：n甲=2，n乙=3；
即n甲
那么乙更省力；
（2）物体的质量相等，动滑轮的质量也相等，
根据公式G=mg可知，物体的重力相等，且动滑轮的重力也相等。
根据η=W有W总=GG+G动可知，甲和乙的机械效率相等。
故选B。
12.答案: B
考点:平衡力的辨别，机械效率的计算，斜面及其工作特点
分析:（1）根据盘山公路的原理分析；
（2）对汽车进行受力分析，根据平衡力的知识分析；
（3）根据机械效率的影响因素分析；
（4）根据功的原理分析。
解答:A.盘山公路相当于简单机械中的斜面，故A正确不合题意；
B.汽车在斜面上匀速行驶时，受到沿斜面向上的牵引力，向下的摩擦力和重力在斜面上向下的分力，那么F牵引=f+G分 ， 那么牵引力肯定大于摩擦力，因此它们肯定不是平衡力，故B错误符合题意；
C.汽车在盘山公路行驶时，会克服摩擦力和重力的分力做额外功，而在水平面上只克服摩擦力做额外功。在有用功相同的条件下，盘山公路会使汽车的机械效率降低，故C正确不合题意；
D.盘山公路增大了距离，根据W=Fs可知，肯定减小了汽车的牵引力，故D正确不合题意。
故选B。
13.答案: C
考点:机械效率的计算
分析:（1）首先根据W有=Gh计算有用功，然后根据W总=Fs计算总功，最后根据公式η=W有W总计算斜面的机械效率；
（2）首先根据W额=W总-W有计算出克服摩擦力做的额外功，然后根据f=W额s计算摩擦力的大小。
解答:（1）拉动物体做的有用功为：W有=Gh=160N×0.8m=128J；
拉力做的总功为：W总=Fs=50N×4m=200J；
斜面的机械效率为：η=W有W总=128J200J=64%；
（2）克服摩擦力做的额外功为：W额=W总-W有=200J-128J=72J；
斜面对物体的摩擦力为：f=W额s=72J4m=18N。
故选C。
14.答案: B
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）使用滑轮拉动物体时，能否省力取决于承担重物绳子的条数。根据 F拉=G+G动n计算出两个拉力，然后进行比较；
（2）滑轮组的机械效率取决于物体重力和动滑轮重力的大小，可根据公式 η=GG+G动比较机械效率的大小。
解答:甲图中承担重物的绳子有2条，那么自由端的拉力： F甲=G+G动n=100N+20N2=60N；
乙图中承担重物的绳子有1条，那么自由端的拉力： F乙=Gn=100N1=100N；
因此F甲＜F乙；
如果忽略摩擦，那么甲图中机械效率： η甲=GG+G动=100N100N+20N=83.3%;
乙图中机械效率为100%，因此 η甲<η乙 。
故选B。
15.答案: D
考点:机械效率的计算
分析:有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
解答:A、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，有用功越大，机械的机械效率就越高；故A错误；
B、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，额外功越大，机械的机械效率就越低；故B错误；
C、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当有用功一定时，总功越大，机械的机械效率就越低；故C错误；
D、有用功和总功的百分比叫做机械效率，有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高；故D正确；
故答案为：D。
二、填空题
16.答案: 80%；100N
考点:功的计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）根据W总=Fs计算对物体做的总功，根据W有=Gh计算有用功，根据η=W有W总计算机械效率；
（2）根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的额外功，再根据f=W额s计算斜面对物体的摩擦力。
解答:（1）对物体做的总功W总=Fs=500N×3m=1500J；
对物体做的有用功W有=Gh=800N×1.5m=1200J；
那么斜面的机械效率为：η=W有W总=1200J1500J=80%。
（2）克服摩擦做的额外功W额=W总-W有=1500J-1200J=300J；
斜面对物体的摩擦力：f=W额s=300J3m=100N。
17.答案: （1）500N
（2）800N
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）不计绳子重和摩擦，动滑轮不变，取物重G=200N，知道此时的机械效率为50%，利用η=W有用W总=GG+G轮 求动滑轮重；
从图中找出最大物重，利用F=1n（G物+G动）求绳子能承受的最大拉力；
（2）在动滑轮重力已经计算出的情况下，利用 η=W有用W总=GG+G轮 的变形公式可以求得此时的物重。
解答:（1）由乙图可知：当G=200N时，η=50%，
由 η=W有用W总=GG+G轮得到：50%=200N200N+2G轮 ，
解得：G轮=100N；
由图乙可知：当G′=1800N时，绳子刚好被拉断，
则绳子能承受的最大拉力：F大=1n（G'+2G轮）=14（1800N+200N）=500N；
（2）由η=W有用W总=GG+G轮得到：
80%=GG+200N=80%；
解得：G物=800N。
18.答案: 100；80%
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）使用滑轮组提升重物时，根据η=W有W总=GG+G动计算机械效率；
（2）运送4件货物时，根据η=W有W总=GG+G动计算此时的机械效率。
解答:（1）根据η=W有W总=GG+G动得到：50%=100N100N+G动；
解得：G动=100N。
（2）运送4件货物时，货物的总重力为400N；
此时的机械效率η'=W有'W总'=G'G'+G动=400N400N+100N=80%.
19.答案: 不变；增大；80；62.5%
考点:功率计算公式的应用，动能和势能的大小变化，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）动能与物体的质量和高度有关，重力势能与质量和高度有关；
（2）首先根据s=ns物计算出拉力移动的距离，再根据W总=Fs计算拉力做的总功，最后根据公式P=W总t计算拉力的功率；
（3）克服物体重力做有用功，即W有=Gh，然后根据公式η=W有W总计算装置的机械效率。
解答:（1）在此过程中，物体的速度保持不变，因此物体动能不变。物体的高度不断增大，因此重力势能增大。
（2）拉力移动的距离s=ns物=2×2m=4m；
拉力做的总功W总=Fs=200N×4m=800J；
那么拉力的功率P=W总t=800J10s=80W；
（3）装置做的有用功W有=Gh=500N×1m=500J；
那么装置的机械效率η=W有W总=500J800J=62.5%。
20.答案: 360；40；40；90%
考点:功的计算公式的应用，功率计算公式的应用，机械效率的计算
分析:（1）滑轮组克服物体的重力做有用功，即W有=Gh；自由端的拉力做总功，即W总=Fs=Fnh；
滑轮组做的额外功W额=W总-W有。
（2）根据公式P总=W总t计算拉力的功率；根据η=W有W总计算滑轮组的机械效率。
解答:（1）则此过程中有用功是W有=Gh=180N×2m=360J；
总功W总=Fs=Fnh=100N×（2×2m）=400J；
额外功W额=W总-W有=400J-360J=40J。
（2）拉力的功率P总=W总t=400J10s=40W；
滑轮组的机械效率η=W有W总=360J400J=90%。
三、实验探究题
21.答案: 倾斜程度、表面材料；80；增大倾斜程度，减小表面粗糙程度
考点:机械效率的计算，斜面及其工作特点
分析:【得出结论】根据控制变量法的要求，选择对比实验，根据数据确定斜面省力情况的影响因素；
【拓展】（1）根据斜面的机械效率η=W有W总=GhFs计算即可；
（2）根据表格数据确定影响斜面机械效率的因素，进而确定提高机械效率的方法。
解答:【得出结论】①比较实验3、4可知，当斜面倾角和材料相同时，拉力与物重的比值都是58 ， 那么：斜面的省力情况与物重的大小无关；
②比较实验1、2可知，当斜面倾角和物重相同时，毛巾比木板更粗糙，那么拉力和物重的比值越大，即越费力；
③比较实验5、6可知，当斜面材料和物重相等时，斜面倾角越大，拉力和物重的比值越大，即越费力。
综上所述，斜面的省力情况与倾斜程度和表面材料有关。
【拓展】（1）第1次实验中斜面的机械效率是η=W有W总=GhFs=2N×0.6m1.25N×1.2m=80%；
（2）根据表格数据可知，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；斜面的粗糙程度越小，斜面的机械效率越高，因此提高斜面机械效率的措施：增大倾斜程度，减小表面粗糙程度。
22.答案: （1）杠杆自身重力
（2）η= Gh1/Fh2×100%
（3）变大；有用功一样，但杠杆重心上升高度变低了，克服杠杆重力做功减少了，即额外功减少了，所以效率变大
考点:机械效率的计算
分析:（1）在实验中，由于杠杆的重心不在支点的正上方，因此杠杆的自重会对杠杆的平衡产生影响。在使用杠杆的过程中，需要克服杠杆的重力做额外功。
（2）提升杠杆的拉力做总功，克服物体的重力做有用功，根据公式η=W有W总×100%计算机械效率。
（3）分析钩码在移动过程中有用功和克服杠杆重力做的额外功的变化，然后根据机械效率的公式η=W有W总×100%分析即可。
解答:（1）次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身重力。
（2）提升杠杆的拉力做总功：W总=Fh2；
克服物体的重力做有用功：W有=Gh1；
杠杆的机械效率：η=W有W总×100%=Gh1Fh2×100%
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将变大，理由是：有用功一样，但杠杆重心上升高度变低了，克服杠杆重力做功减少了，即额外功减少了，所以效率变大。
23.答案: （1）缓慢
（2）83.3%
（3）A
考点:机械效率的测量实验
分析:（1）在实验操作中，只有让钩码做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数才等于绳子上的拉力。而保证钩码匀速上升的最好方法就是减缓上升的速度。
（2）根据W总=Fs计算出总功，根据W有=Gh计算出有用功，根据公式η=W有W总计算机械效率；
（3）根据机械效率的公式分析判断。
解答:（1）在实验操作中应该使钩码缓慢匀速上升。
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数为2.2N，
做的总功W总=Fs=2.4N×0.15m=0.36J；
做的有用功W有=Gh=6N×0.05m=0.3J；
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=0.3J0.36J=83.3%。
（3）根据机械效率的公式η=W有W总得到：η=W有W总=GhFs ， 故A正确，B、C、D错误。
故选A。
24.答案: （1）60
（2）1
（3）斜面倾角
考点:机械效率的测量实验
分析:（1）根据公式η=W有W总计算鞋面的机械效率；
（2）根据W总'=F's计算出总功，再根据W额=W总-W有计算出克服摩擦力作的功，最后跟家f=W额's计算出斜面的摩擦力；
（3）根据表格数据比照，分析影响鞋面机械效率的因素。
解答:（1）机械效率η=W有W总=3J5J=60%；
（2）在第②次实验中，总功W总'=F's=2.5N×1.2m=3J；
额外功W额=W总-W有=3J-1.8J=1.2J；
那么物体受到的摩擦力f=W额's=1.2J1.2m=1N；
（3）比较①②可知，当斜面倾角相同时，物体重力增大，但机械效率不变，即机械效率与物体重力无关；
比较②③可知，当物体重力相同时，斜面倾角越大，斜面的机械效率越高，即斜面的机械效率与斜面倾角有关。
25.答案: （1）匀速
（2）66.7
（3）提起的物体重力；增大；有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大
考点:滑轮组及其工作特点，机械效率，机械效率的测量实验
解答:
（1）实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定，便于读数．
（2）由表格第4次实验数据，机械效率大小为：
η=×100%=GhFs×100%=4N×0.1m2.0N×0.3m×100%≈66.7%；
（3）探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时，应控制其他因素不变，只改变物体被提高高度，由表格数据可知，应比较1、2两次实验；
比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
根据W额=W总﹣W有=Fs﹣Gh，
W额3=F3s﹣G3h=1.1N×0.3m﹣2N×0.1m=0.13J，
W额4=F4s﹣G4h=2.0N×0.3m﹣4N×0.1m=0.2J，
所以第4次拉力做的额外功与第3次相比增大了0.07J；
W有3=G3h=2N×0.1m=0.2J，
W有4=G4h=4N×0.1m=0.4J，
有用功增大了0.2J．
由此可知，有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大，即机械效率增大．
故答案为：（1）匀速；（2）66.7；（3）1、2；提起的物体重力；增大；有用功增加比额外功增加多得多，从而使有用功占总功的比值变大．
分析:（1）应竖直匀速拉动测力计，这样拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据η==GhFs计算机械效率；
（3）探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时，应控制其他因素不变，只改变物体被提高高度；
由第3、4实验数据，找到不变量和改变的量，分析机械效率的影响因素；
根据W额=W总﹣W有=Fs﹣Gh计算3、4两次实验的额外功的大小比较，从而分析提高机械效率办法．
四、解答题
26.答案: （1）根据图乙可知，A未露出水面时所受的拉力F1＝1.4×104N，
物体A的重力G＝F2＝2.4×104N；
则A未露出水面时受到的浮力：F浮＝G﹣F1＝2.4×104N﹣1.4×104N＝1×104N；
由F浮＝ρ水gV排可得A排开水的体积：
V排＝ F浮ρ水g ＝ 1×104N10N/kg×1.0×103kg/m3 ＝1m3；
因为A浸没在水中，所以A的体积：V＝V排＝1m3
答：长方体A的体积为1m3
（2）A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为75%，此时电动机对绳的拉力F为8×103N，
由公式η＝ W有W总 ＝ GhFs ＝ GhFnh ＝ GFn 得，动滑轮上绳子的股数：
n＝ GηF ＝ 2.4×104N75%×8×103N ＝4，
不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦，由F＝ 1n （G+G动）可得动滑轮的重力：
G动＝4F﹣G＝4×8×103N﹣2.4×104N＝8×103N．
答：动滑轮的总重力为8×103N．
考点:阿基米德原理，滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:（1）根据乙图可知，确定物体A的重力和完全浸没时钢缆产生的拉力，然后根据F浮＝G-F1计算出此时A受到的浮力，再根据阿基米德原理 V=V排=F浮ρ水g 即可算出A的体积；
（2）首先根据 η＝W有W总=GFn 计算出动滑轮上绳子的段数n，再根据 F＝1n（G+G动） 计算出动滑轮的重力。
27.答案: （1）物体A在水中时受到的浮力：
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-2m3=200N；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F=12（G-F浮+G动）；
动滑轮重力：G动=2F+F浮-G=2×400N+200N-80kg×10N/kg=200N；
（3）滑轮组的机械效率为：
η=W有用W总=(G−F浮)hFs=(G−F浮)hF×2h=G−F浮2F=80kg×10N/kg−200N2×400N=75%。
考点:阿基米德原理，滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:（1）物体A在水中排开水的体积等于物体的体积，利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排求物体所受浮力；
（2）不计绳重和摩擦，拉力F=12（G-F浮+G动） ， 据此求动滑轮重力；
（3）根据η=W有用W总=(G−F浮)hFs=(G−F浮)hF×2h=G−F浮2F算出滑轮组的机械效率。
28.答案: （1）10s内电动机消耗的电能为： W 总= UIt =20V×6A×10s=1200J
（2）10s内电动机对物体做的功为： W 有=mgh=25kg×10N/kg×4m=1000J
（3）电动机的效率： η=W有W总×100%=100J1200J×100%=83.3%
考点:功率计算公式的应用，机械效率的计算，电功率计算公式的应用
分析:（1）根据公式W总=UIt计算消耗的电能；
（2）根据公式 W有=mgh计算出电动机对物体做的功；
（3）根据公式 η=W有W总 计算电动机的效率。
29.答案: （1）W有=Gh=mgh=900J
（2）W总=Pt=1200J η1=W有/W总=75%
（3）W额=W总-W有=300J G轮=W额/h=150N η2=1-20%=80% 80%=G物/(G物+G轮)
G物=600N
F=G物+G物/3=250N
考点:功的计算公式的应用，滑轮组绳子拉力的计算，机械效率的计算
分析:（1）拉力克服物体的重力做有用功，即W有=Gh；
（2）首先根据W总=Pt计算出拉力做的总功，再根据η1=W有W总计算出滑轮组的机械效率；
（3）当提升45kg的物体时，首先根据W额=W总-W有计算出克服动滑轮重力做的额外功，再根据G轮=W额h计算出动滑轮的重力。
当额外功站总功的20%时，首先根据η2=1-20%计算出此时滑轮组的机械效率，再根据公式η=G物G物+G轮计算出此时提升物体的重力，最后根据F=G物+G轮n计算此时提升货物的拉力即可。
30.答案: （1） V排=V物=0.018m3
F浮= ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.018m3=180N
（2）F拉= 1n (G物-F浮+G动)= 13 (540N-180N + 180N)=180N
P= F拉v= 180N×0.1m/s×3=54W
（3）不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，当重物完全出水后
F 拉= 1n (G物+Ga)= 13 (540N + 180N) = 240N
η= W有W总=G物hF拉s=540N×h240N×3h ×100%= 75%
考点:浮力大小的计算，功率计算公式的应用，滑轮组及其工作特点，机械效率的计算
分析:（1）物体浸没在水中时，它排开水的体积等于自身体积，即V排=V物 ， 然后根据阿基米德原理F浮= ρ水V排g计算它受到的浮力。
（2）当动滑轮和物体一起向上匀速直线上升时，二者之间绳子上的拉力F=G物-F浮力。而动滑轮上自由端的拉力F拉=G动+F拉n=G动+G物-F浮n ， 然后根据功率的计算式P= F拉v计算拉力的功率即可。
（3）当重物完全出水后，它不再受到浮力，首先根据 F拉=1n(G物+G动)计算出此时的拉力，再根据 η=W有W总 计算出滑轮组的机械效率。
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