2024年初中物理同步练习《12.3+机械效率》

这是一份2024年初中物理同步练习《12.3+机械效率》，共34页。
A．人用的拉力所做的功为 100J B．用杠杆提升货物所做的有用功为 50J
C．额外功为 25J D．杠杆的机械效率为 75%
2．用F1的拉力直接将重为G的物体A匀速提升h（如图甲）；换用斜面把物体A匀速提升相同高度，拉力为F2，物体沿斜面运动的距离为L（如图乙）．利用斜面工作过程中（ ）
A．有用功为F2hB．额外功F2L﹣F1h
C．总功为（F1+F2）L D．机械效率为
3．滑轮组在建筑中应用广泛，如图建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将重力为900N的重物匀速提高5m，所用的拉力是600N（不计滑轮和绳之间的摩擦）．关于滑轮组的说法正确的是（ ）
A．工人通过滑轮组所做的有用功6000J B．滑轮组的机械效率83.3%
C．若匀速提升1500N重物，滑轮组的机械效率75%
D．若匀速提升1500N重物，需用拉力为900N
4．在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m。把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B．做的有用功是5J
C．此斜面的机械效率为62.5% D．物体受到的摩擦力大小为10N
5．甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%，则下列说法中正确的是（ ）
A．使用甲机械省力 B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多 D．乙机械的额外功在总功中占的比例大
6．两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了相同高度，不计绳重和摩擦。以下判断正确的是（ ）
A．F1和F2做的功相等 B．F1做的功大于F2做的功
C．甲的机械效率大于乙的机械效率 D．甲的机械效率小于乙的机械效率
7．某小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2．则下列说法错误的是（）
A．杠杆机械效率的表达式为
B．若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的自重
C．若只将钩码的悬挂点由 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
D．若弹簧测力计始终竖直向上拉，则测力计示数不断变化
8．如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小B．额外功较大C．总功较小D．总功较大
二．多选题（共2小题）
9．滑轮组在建筑中应用广泛，如图所示为建筑工人自制的滑轮组，某工人用此滑轮组将900N的重物匀速提高5m，所用的拉力是600N（不计滑轮和绳之间的摩擦）．关于滑轮组的说法正确的是（ ）
A．工人通过滑轮组所做的有用功6000J
B．滑轮组的机械效率75%
C．若匀速提升1500N重物，滑轮组的机械效率75%
D．若匀速提升1500N重物，需用拉力为900N
10．下列关于机械效率的说法不正确的是（ ）
A．机械效率总小于1 B．做有用功越多，机械效率越高
C．功率大的机械，机械效率高 D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高
三．填空题（共15小题）
11．如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m。则拉力做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。
12．如图所示，小明用平行于斜面、大小为5N的拉力F，将重9N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。此过程中，小明做的额外功是 J，斜面的机械效率是 。
13．如图将同一木块分别沿倾角不同、粗糙程度相同的甲、乙两个斜面从底端匀速拉至顶端，所做的有用功W甲有 W乙有，拉力所做的额外功W甲额 W乙额，若两个斜面均光滑，将木块分别从两斜面的顶端自由释放，则木块到达斜面底端时的速度v甲 v乙．（均选填“＞”、“=“或“＜”）
14．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面把重物沿斜面推上去，如图，已知箱子重900N，斜面长3m、高1m．工人用400N沿斜面方向的力将箱子匀速推到车上。在这过程中工人做的有用功是 J，物体受到斜面的摩擦力为 N。
15．请阅读，然后回答问题：
“有用功指对人们有利用价值的功，如简单机械提升重物所做的功就是人们需要的。额外功指对人们既无利用价值而又不得不做的功，如使用简单机械时克服机械间的摩擦和机械自重所做的功就是人们不需要的，没有利用价值而又不得不做的功。”
下图是小金同学用三种不同方法把沙子运上三楼，如图所示。下表中的数据是人、沙子、桶、滑轮、装沙子的口袋的重力。
根据上图中的信息和表格中数据，请判断：
（1）小金同学用三种方法把沙子运上三楼，其中哪种方法所做的额外功最多，是图中的 。（选填“方法一”、“方法二”或“方法三”）。
（2）计算出小金同学用三种方法把沙子运上三楼，其中所做的有用功为 焦。
16．升旗过程中，克服旗的重力做的功是 ，克服摩擦力做的功是 ；人给绳子拉力做的功是 。（填“有用功”“额外功”或“总功”）
17．如图，斜面高为2m，长为5m，用200N的拉力把重力为300N的物体从底端拉到顶端，则有用功为 J，η为 ，使用任何简单机械都不能 。
18．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的顶端。已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75%，则推力做的有用功为 J，物体所受的重力为 N。
19．某机械的效率为60%，表示该机械做功时， 功在 功中占的比例为60%。
20．工人用如图所示甲、乙两种滑轮，使同样一桶沙子以相同速度匀速上升，所用的拉力分别是F甲、F乙，滑轮机械效率分别是n甲、n乙，拉力的功率分别是P甲、P乙，若不计绳重和摩擦，且沙子的重力大于动滑轮重力，则F甲 F乙，η甲 η乙，P甲 P乙．（选填“＞”、“＜”或“=”）
21．如图小明用一个滑轮组将重为425N的物体在10s内匀速提升4m，人所用的拉力为250N．此过程中有用功是 J，滑轮组的机械效率是 ，拉力的功率是 W。
22．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。
（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是 N，
（2）此滑轮组中的动滑轮重力 N，
（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是 N
23．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根质量均匀、重为5N的硬棒，他将棒的一端固定，把重为15N的物体挂在棒的中点，然后用手缓慢竖直向上提起棒的另一端，如图所示，若把物体提升了10cm，则小明作用在杠杆上的拉力是 N，此过程中杠杆的机械效率是 。保持拉力方向不变，让重物继续匀速上升，则拉力大小将 （变大/变小/不变）
24．斜面长8m，高1.5m，不计摩擦时，沿斜面用 N的力可把质量为80kg的物体推至斜面顶端。由于摩擦，实际用力200N．有用功是 J，总功是 J，斜面的机械效率是 ，物体与斜面间的摩擦力为 N．（g取10N/kg）
25．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是 ；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法： 。
四．实验探究题（共8小题）
26．如图所示，用一滑轮组将重为G的物体A沿水平方向匀速拉动S，物体A与地面间的摩擦力是f，水平拉力为F，
①求总功 ，有用功 ，滑轮组的机械效率 。（用题目中物理量的符号表示）
②在物体A上在加放一个同样物体B，此时拉力F将 （填“变大”“不变”或“变小”）
③加一个物体B后此滑轮组的机械效率将 （填“变大”“不变”或“变小”），你的判断依据是： 。
27．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。（不计绳重及摩擦）
（1）绳子受的拉力F1和F2大小关系是F1 F2。
（2）滑轮组的机械效率η1和η2大小关系是η1 η2。
（3）绳子自由端移动的距离s1和s2大小关系是s1 s2。
（4）拉力对滑轮组所做的功W1和W2大小关系是W1 W2．（均选填“＞”、“二”或“＜”）
28．请按要求完成下列问题（不考虑绳重及摩擦）
（1）使用如图所示滑轮组成的滑轮组提升重物，要求滑轮组用最省力的绕线方法承担重物，请用笔画线代替绳子将滑轮组饶好；
（2）使用第（1）问绕好的滑轮组提升重物，当物重为60N时，绳端需用25N的拉力才能使物体匀速上升，求此时滑轮组的机械效率；
（3）若要使这个滑轮组省力，则提起的重物应该超过 N．（计算结果保留整数）
29．如图，小明在用动滑轮（不计绳重和摩擦）匀速提升不同重物时，记录下了在绳子自由端使用的拉力F与对应所提升的物体重力G，如表：
分析表中数据可知，拉力F与重力G的关系式是：F= ；动滑轮重为 N；物体的重力的越小，动滑轮的机械效率越 （选填”高“或”低“）。
30．小金用如图 所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂 在杠杆下面的钩码缓慢上升。重为 5N 的钩码挂在A 点时，人的拉力 F为4N，钩码上升 0.3m 时，动力作用点 C上升 0.5m。
（1）求此时机械效率 η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到 B 点，再次缓慢提升杠杆，使动力作用点 C 仍然上升 0.5m．问：人的拉力 F 与第一次相比 （选 填“变大”“变小”或“不变”）．比较此时的机械效率 η2 η1（选填“大于”、“小于”或“等于”），理由是 。
31．小明做“测量滑轮组的机械效率”实验，忽略绳重和摩擦，实验记录结果如下表：
（1）用如图甲所示的滑轮组进行了前两次实验，分析1、2两组数据可知，滑轮组的机械效率与 无关；
（2）他用不同的滑轮组成如图乙所示的滑轮组，提升重为6N的物体，得到第3组实验数据，请你计算出第3次滑轮组的机械效率填入表格中；
（3）分析表中数据可知，第3次机械效率与前两次不同，其原因可能是 。
32．小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：
（l）根据表中的数据可求出第3次实验中机械效率是
（2）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越
（3）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，
33．用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，测力计的示数F为 N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，若OC=30cm，则杠杆的机械效率为 %。
（2）实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 。
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至B，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”或“不变”）
五．解答题（共7小题）
34．如图甲所示是一台汽车起重机的示意图，起重钩的升降使用的是滑轮组（如图乙所示），滑轮组上钢丝绳的收放是由卷扬机来完成的。某次作业中，起重机将重6000N的货物由地面起吊到5m的高度，钢丝绳的拉力F为2500N，请你综合运用所学知识解决下列问题：
（1）操纵汽车起重机时，要控制好吊臂的 和角度，必要时还应在车身外侧增加支柱，以防翻车，并避免轮胎受到过大的压力。
（2）该次作业中起重机所做的有用功是多少J？
（3）该次作业中起重机所做的总功是多少J？
（4）该次作业中起重机起吊货物的机械效率是多少？
35．一台起重机将3600N的货物提离4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？
36．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速起吊重9000N的物体时，滑轮组的机械效率是75%。
（1）使物体上升10m，所做的有用功是多少？
（2）绳端的拉力F是多大？
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重？
37．如图是工人用滑轮组提升建材的装置。建材的重力是720N，将货物提升到10m高处，绳子自由端的拉力是400N．试求：
（1）工人提升建材所做的有用功是多少？
（2）提升建材的机械效率是多少？
38．有没有机械效率为100%的机械？为什么？
39．如图所示，装修工人用图甲中的滑轮组把重为300N的货物匀速提高到10m高的楼上，所用拉力为180N，则F1做的功为 J．若图中的两个滑轮组由完全相同的滑轮组成，均不计绳子与滑轮的摩擦以及绳子自身的重量，提升同样的货物时，机械效率分别为η甲和η乙，则η甲 η乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
40．如图所示，在水平桌面上有一质量为10kg的物体，小聪用40N的拉力拉动绳子，使物体在水平桌面上向右匀速移动了2m，已知物体与桌面之间的摩擦力为60N．（g=10N/kg） 求：
（1）物体对桌面的压力；
（2）拉力所做的功；
（3）此装置的机械效率。

参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．如图所示，物体重150N，挂在杠杆中点，人用100N的竖直向上将物体提高0.5m，在此过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．人用的拉力所做的功为 100J B．用杠杆提升货物所做的有用功为 50J
C．额外功为 25J D．杠杆的机械效率为 75%
【分析】力臂是指支点到力的作用线的距离，根据相似三角形得出物体提高0.5m时拉力移动的距离，根据W=Gh求出人用的拉力所做的功，根据W=Fs求出总功，总功减去有用功即为额外功，根据η=×100%求出杠杆的机械效率。
【解答】解：A、人用100N的竖直向上将物体提高0.5m时，
由相似三角形的知识可得，拉力F移动的距离：s=2h=2×0.5m=1m，
人用的拉力所做的功：W总=Fs=100N×1m=100J，故A正确；
B、用杠杆提升货物所做的有用功：W有=Gh=150N×0.5m=75J，故B错误；
C、因总功等于有用功和额外功之和，
所以额外功：W额=W总﹣W有=100J﹣75J=25J，故C正确；
D、杠杆的机械效率：η==×100%=75%，故D正确。故选：B。
2．用F1的拉力直接将重为G的物体A匀速提升h（如图甲）；换用斜面把物体A匀速提升相同高度，拉力为F2，物体沿斜面运动的距离为L（如图乙）．利用斜面工作过程中（ ）
A．有用功为F2hB．额外功F2L﹣F1h
C．总功为（F1+F2）LD．机械效率为
【分析】直接将物体提起做的功为有用功，利用斜面拉力做的功为总功，总功等于有用功加上额外功，利用η=求斜面的机械效率。
【解答】解：如图甲，F1做的功为直接提升物体做的功，则利用斜面做的有用功：W有=Gh=F1h，
利用斜面做的总功：W总=F2L，利用斜面做的额外功：W额=W总﹣W有用=F2L﹣F1h，
斜面的机械效率：η==，可见，ACD错、B正确。故选：B。
3．滑轮组在建筑中应用广泛，如图所示为建筑工人自制的滑轮组。某工人用此滑轮组将重力为900N的重物匀速提高5m，所用的拉力是600N（不计滑轮和绳之间的摩擦）．关于滑轮组的说法正确的是（ ）
A．工人通过滑轮组所做的有用功6000J B．滑轮组的机械效率83.3%
C．若匀速提升1500N重物，滑轮组的机械效率75% D．若匀速提升1500N重物，需用拉力为900N
【分析】在使用滑轮组提起重物时，拉力克服物重做的功是有用功，克服动滑轮重做的功是额外功，拉力实际做的功是总功。在动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高。
【解答】解：A 克服重力做的有用功为W有用=Gh=900N×5m=4500J．此选项错误；
B 滑轮组的机械效率为η====75%．此选项错误；
C 在动滑轮重一定时，提升物重增加，机械效率增加大于75%．此选项错误；
D 提起900N重物时，不计绳重和摩擦600N=（900N+G0）解得G0=300N
所以提起1500N重物时，拉力为F=（1500N+300N）=900N．此选项正确。故选：D。
4．在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m。把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B．做的有用功是5J
C．此斜面的机械效率为62.5% D．物体受到的摩擦力大小为10N
【分析】（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；
（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式η=计算出机械效率；
（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力。
【解答】解：
A、沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；
B、所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B错误；
C、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；
斜面的机械效率为：η=×100%=×100%=62.5%，故C正确；
D、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J，
由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：f===15N，故D错误。故选：C。
5．甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%，则下列说法中正确的是（ ）
A．使用甲机械省力B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多D．乙机械的额外功在总功中占的比例大
【分析】（1）机械效率是指有用功占总功的百分比；（2）功率是表示做功快慢的物理量。
【解答】解：A．机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与是否省力无关，故A错误；
B．功率是表示做功的快慢，而功率与机械效率没有必然的联系，故B错误；
C．机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与做功的多少无关，故C错误；
D．乙的机械效率较低，说明有用功占总功的比例小，相应的，额外功占总功的比例就比较大，故D正确。故选：D。
6．两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了相同高度，不计绳重和摩擦。以下判断正确的是（ ）
A．F1和F2做的功相等B．F1做的功大于F2做的功
C．甲的机械效率大于乙的机械效率D．甲的机械效率小于乙的机械效率
【分析】在不计绳重和摩擦时，机械效率与物重和动滑轮重有关：物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。竖直方向对物体做功，克服的是物重，在物重相同时，不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，F=G，W=Gh；使用动滑轮时，F＞G，W＞Gh。
【解答】解：AB、由题知，两图中提升物体的重力相同、提升高度相同，则对物体做的有用功是相同的；不计绳重和摩擦，甲图使用定滑轮没有做额外功，但乙图还要对动滑轮做额外功，所以乙图拉力F2做的功（总功）要多一些；故A、B错误；
CD、不计绳重和摩擦，甲图使用定滑轮时，不做额外功，机械效率等于1；乙图使用动滑轮时，除提起物体外，还必须提起动滑轮，克服动滑轮重做的功是额外功，所以其机械效率一定小于1；
即甲的机械效率大于乙的机械效率，故C正确，D错误。故选：C。
7．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2．则下列说法错误的是（ ）
A．杠杆机械效率的表达式为
B．若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的自重
C．若只将钩码的悬挂点由 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
D．若弹簧测力计始终竖直向上拉，则测力计示数不断变化
【分析】（1）使用杠杆提升重物时，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（2）机械效率是有用功和总功的比值，它反映了有用功在总功中所占比例的大小，也反映了额外功所占比例的大小，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；
（3）将钩码的悬挂点从A点移至C点，有用功一定，分析额外功的变化，从而可知总功变化和机械效率的变化；（4）弹簧测力计计始终竖直向上拉，阻力不变，分析动力臂和阻力臂的比值变化情况，从而判断动力的变化。
【解答】解：A、有用功是提升钩码所做的功，钩码上升高度为h1，则W有=Gh1，
测力计拉力做的功为总功，拉力端上升高度为h2，则W总=Fh2，
所以，杠杆机械效率的表达式为η==．故A正确；
B、有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，机械效率等于有用功与总功的比值；提升的钩码重一定，在钩码上升高度一定时，有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力，故B正确；
C、悬挂点由A移至C点时，如果仍使钩码提升相同的高度，则有用功相同；钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，则杠杆旋转的角度减小，杠杆提升的高度h减小，由W额=G杠h可知，额外功减小，则总功减小，所以杠杆的机械效率变大，故C正确；
D、若弹簧测力计始终竖直向上拉，动力臂与阻力臂的比值不变（等于），阻力（即钩码和杠杆的总重力）不变，由杠杆平衡条件可知，拉力不变，即测力计示数不变，故D错误。故选：D。
8．如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小B．额外功较大C．总功较小D．总功较大
【分析】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；而总功等于有用功与额外功之和； 机械效率是有用功与总功的比值。由此分析解答。
【解答】解：AB、由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h知，提升A和B所做额外功相同，故A、B错误；CD、不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：η==，额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误、D正确。故选：D。
二．多选题（共2小题）
9．滑轮组在建筑中应用广泛，如图所示为建筑工人自制的滑轮组，某工人用此滑轮组将900N的重物匀速提高5m，所用的拉力是600N（不计滑轮和绳之间的摩擦）．关于滑轮组的说法正确的是（ ）
A．工人通过滑轮组所做的有用功6000J B．滑轮组的机械效率75%
C．若匀速提升1500N重物，滑轮组的机械效率75%
D．若匀速提升1500N重物，需用拉力为900N
【分析】（1）在使用滑轮组提起重物时，拉力克服物重做的功是有用功，克服动滑轮重做的功是额外功，拉力实际做的功是总功，滑轮组的机械效率为η===；
（2）在动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高；
（3）已知物体重力和拉力，根据F=（G+G动）求出动滑轮的重力，已知动滑轮重力和此时物体的重力，根据F=（G+G动）求出此时的拉力。
【解答】解：A、克服重物重力做的有用功：W有用=Gh=900N×5m=4500J．故A错误；
B、由图知n=2，滑轮组的机械效率为：η====×100%=75%．故B正确；
C、不计滑轮和绳之间的摩擦，动滑轮重一定，匀速提升1500N重物时（即提升的物重增加），滑轮组的机械效率增大，此时的机械效率应大于75%．故C错误；
D、提起900N重物时，不计绳重和摩擦，拉力：F=（G+G动）=（900N+G动）=600N，
解得G动=300N；则提起1500N重物时，拉力为：F′=（G′+G动）=（1500N+300N）=900N．故D正确。故选：BD。
10．下列关于机械效率的说法不正确的是（ ）
A．机械效率总小于1 B．做有用功越多，机械效率越高
C．功率大的机械，机械效率高D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高
【分析】机械效率指有用功占总功的比例，而做功的快慢指功率，二者之间没有什么关系。
【解答】解：A、因为动力所做的总功等于有用功加额外功，有用功跟总功的比值叫机械效率，所以有用功永远小于总功，所以机械效率一定小于1．故A正确；
B、一台机器所做的有用功与总功越接近，这台机器的机械效率就越高。而不是所做有用功越多，机械效率越高。故B错误；
C、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高。故C错误；
D、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高。故D正确。故选：BC。
三．填空题（共15小题）
11．如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m。则拉力做的有用功为 5 J，斜面的机械效率为 62.5% 。
【分析】（1）知道物体重力和斜面高，利用W=Gh求拉力做的有用功；
（2）知道拉力和斜面长，利用W=Fs求拉力F对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有用=Gh=5N×1m=5J；
（2）拉力F对物体做的总功：W总=Fs=2N×4m=8J，
斜面的机械效率：η==×100%=62.5%。故答案为：5；62.5%。
12．如图所示，小明用平行于斜面、大小为5N的拉力F，将重9N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。此过程中，小明做的额外功是 0.2 J，斜面的机械效率是 90% 。
【分析】知道物体的重力和提升的高度，根据公式W=Gh可求拉力所做的有用功；知道拉力的大小和斜面的长度，根据公式W=Fs可求拉力所做的总功；总功减去有用功等于额外功。再利用η=可求得斜面的机械效率。
【解答】解：有用功：W有用=Gh=9N×0.2m=1.8J，
拉力所做的总功：W总=Fs=5N×0.4m=2J，
所以额外功是：W额=W总﹣W有用=2J﹣1.8J=0.2J。
斜面的机械效率η=×100%=×100%=90%。故答案为：0.2；90%。
13．如图，将同一木块分别沿倾角不同、粗糙程度相同的甲、乙两个斜面从底端匀速拉至顶端，所做的有用功W甲有 = W乙有，拉力所做的额外功W甲额 ＞ W乙额，若两个斜面均光滑，将木块分别从两斜面的顶端自由释放，则木块到达斜面底端时的速度v甲 = v乙．（均选填“＞”、“=“或“＜”）
【分析】①根据W=Gh分析所做的有用功；
②沿粗糙的斜面将物体由底端拉到顶端的过程中，克服摩擦力做的功是额外功；已知斜面的粗糙程度相同和倾斜程度关系，可以确定摩擦力的大小关系，额外功的大小用公式W=fs比较；
③木块从两光滑斜面顶端自由释放，到达斜面底端的过程中，把重力势能转化为动能，速度大小关系根据质量大小关系判断。
【解答】解：①甲、乙两个斜面从底端匀速拉至顶端，同一木块，G相同，高度相同，所做的有用功W甲有=W乙有，
②因为两斜面的粗糙程度相同，甲斜面的倾斜程度较小，所以甲斜面的摩擦力较大，同时甲斜面长度较大，由公式W额=fs知：拉力做的额外功W甲＞W乙；
③已知同一木块在高度相同的光滑斜面上滑下，重力势能全部转化为动能，即木块到达底端的动能相同；又因为木块质量相同，所以速度相同，即v甲=v乙。故答案为：=；＞；=。
14．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，已知箱子重900N，斜面长3m、高1m．工人用400N沿斜面方向的力将箱子匀速推到车上。在这过程中工人做的有用功是 900 J，物体受到斜面的摩擦力为 100 N。
【分析】（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W=Gh可求有用功；
（2）根据公式W=Fs可求总功，而W总=W有用+W额，据此求额外功，而W额=fs，据此求摩擦力大小。
【解答】解：（1）工人做的有用功：W有用=Gh=900N×1m=900J；
（2）工人做的总功：W总=Fs=400N×3m=1200J，因为W总=W有用+W额，
所以工人克服摩擦做的额外功：W额=W总﹣W有用=1200J﹣900J=300J，
由W额=fs得摩擦力：f===100N。故答案为：900；100。
15．请阅读，然后回答问题：
“有用功指对人们有利用价值的功，如简单机械提升重物所做的功就是人们需要的。额外功指对人们既无利用价值而又不得不做的功，如使用简单机械时克服机械间的摩擦和机械自重所做的功就是人们不需要的，没有利用价值而又不得不做的功。”
下图是小金同学用三种不同方法把沙子运上三楼，如图所示。下表中的数据是人、沙子、桶、滑轮、装沙子的口袋的重力。
根据上图中的信息和表格中数据，请判断：
（1）小金同学用三种方法把沙子运上三楼，其中哪种方法所做的额外功最多，是图中的 方法一 。（选填“方法一”、“方法二”或“方法三”）。
（2）计算出小金同学用三种方法把沙子运上三楼，其中所做的有用功为 600 焦。
【分析】（1）小金同学的方法一中，提升沙子的同时将人和桶提升，对人和桶做的功为额外功；方法二中提升沙子的同时将动滑轮和桶提升，对动滑轮和桶做的功为额外功；方法三中提升沙子的同时将口袋提升，对口袋做的功为额外功；据此得出哪种做的额外功最多；
（2）小金同学用三种方法把沙子运上三楼，对沙子做的功为有用功，利用W=Gh计算。
【解答】解：
（1）小金同学的三种运沙子的方法中，将沙子提升的高度相同h=3m×2=6m，做的额外功：
方法一：提升沙子的同时将人和桶提升，对人和桶做的额外功W额1=（G人+G桶）h=（500N+20N）×6m=3120J；
方法二：提升沙子的同时将动滑轮和桶提升，对动滑轮和桶做的额外功W额2=（G轮+G桶）h=（10N+20N）×6m=180J；
方法三：提升沙子的同时将口袋提升，对口袋做的额外功W额3=G口袋h=5N×6m=30J；
可见方法一做的额外功最多；
（2）小金同学用三种方法把沙子运上三楼，所做的有用功：W有用=G沙子h=100N×6m=600J。
故答案为：（1）方法一；（2）600。
16．升旗过程中，克服旗的重力做的功是 有用功 ，克服摩擦力做的功是 额外功 ；人给绳子拉力做的功是 总功 。（填“有用功”“额外功”或“总功”）
【分析】有用功是指对人们有用的功；额外功是没有用但又不得不做的功；总功是有用功与额外功之和。
【解答】解：我们的目的是把旗提升到一定高度，所以升旗过程中，克服旗的重力做的功是有用功；
克服绳子重力做的功和克服摩擦力做的功是没有用的但又不得不做的功，即额外功；
人给绳子拉力做的功为总功。故答案为：有用功；额外功；总功。
17．如图，斜面高为2m，长为5m，用200N的拉力把重力为300N的物体从底端拉到顶端，则有用功为 600 J，η为 60% ，使用任何简单机械都不能 省功 。
【分析】（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W=Gh可求有用功；
（2）根据公式W=Fs可求总功，机械效率等于有用功与总功之比；
（3）使用任何机械都不省功。
【解答】解：（1）做的有用功：W有用=Gh=300N×2m=600J；
（2）拉力所做总功：W总=Fs=200N×5m=1000J；斜面的机械效率：η==×100%=60%；
（3）使用机械可以改变力的方向、可以省力或省距离，但不能省功，反而因为要提升机械、克服摩擦而多做一些额外功，不能省功。故答案为：600；60%；省功。
18．将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的顶端。已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75%，则推力做的有用功为 900 J，物体所受的重力为 900 N。
【分析】利用W=Fs求推力做的总功，知道斜面的效率，利用η=求推力做的有用功，再利用W有用=Gh求物体所受的重力。
【解答】解：推力做的总功：W总=Fs=300N×4m=1200J，
由η=得推力做的有用功：W有用=ηW总=1200J×75%=900J，
由W有用=Gh得物体所受的重力：G===900N。故答案为：900；900。
19．某机械的效率为60%，表示该机械做功时， 有用 功在 总 功中占的比例为60%。
【分析】机械效率公式η=，即有用功占总功的百分比。
【解答】解：由机械效率公式η=可知，某机械的效率为60%，表示该机械做功时，有用功在总功中占的比例为60%。故答案为：有用；总。
20．工人用如图所示的甲、乙两种滑轮，使同样一桶沙子以相同速度匀速上升，所用的拉力分别是F甲、F乙，滑轮机械效率分别是n甲、n乙，拉力的功率分别是P甲、P乙，若不计绳重和摩擦，且沙子的重力大于动滑轮重力，则F甲 ＞ F乙，η甲 ＞ η乙，P甲 ＜ P乙．（选填“＞”、“＜”或“=”）
【分析】若不计绳重和摩擦，定滑轮不省力，拉力的大小等于物体的重力；动滑轮上有两段绳子，拉力等于物体和动滑轮总重的一半；
运用滑轮来提起重物时，所做的有用功就是克服物体自身重力所做的功；不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重做的功就是额外功；所以使用定滑轮的机械效率就是100%，使用动滑轮机械效率小于100%。
【解答】解：由题知，不计绳重和摩擦，使用定滑轮，F甲=G；
使用动滑轮，F乙=，因为滑轮重要小于物体的重，所以F乙＜G，则F甲＞F乙。
将两个重力相同的物体匀速提升相同高度，说明有用功是相等的，
使用动滑轮时要克服动滑轮的重做额外功，则η甲＞η乙。
图乙中增加沙子的质量，有用功增加而额外功不变，
有用功占总功的比增加，则乙的机械效率n乙将增大；
沙子以相同速度匀速上升，在相同的时间内上升的高度相同，有用功相同，则乙做的总功多，根据P=可知，乙做功的功率大，即P甲＜P乙。故答案为：＞；＞；＜。
21．如图所示，小明用一个滑轮组将重为425N的物体在10s内匀速提升4m，人所用的拉力为250N．此过程中有用功是 1700 J，滑轮组的机械效率是 85% ，拉力的功率是 200 W。
【分析】（1）利用W=Gh求出有用功；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求出总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；（3）知道做功时间，利用P=求拉力做功功率。
【解答】解：（1）有用功：W有=Gh=425N×4m=1700J；
（2）由图知n=2，则拉力端移动的距离s=2h=2×4m=8m，
拉力做的总功：W总=Fs=250N×8m=2000J，滑轮组的机械效率：η==×100%=85%；
（3）拉力做功的功率：P===200W。故答案为：1700；85%；200。
22．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。
（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是 500 N，
（2）此滑轮组中的动滑轮重力 400 N，
（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是 600 N
【分析】（1）已知建材的质量，利用G=mg可求得其重力；
（2）由图象可知，当η=50%时，物重G=400N，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，利用η===求出动滑轮的重力；
（3）利用η===计算当滑轮组的机械效率为60%时，运动建材的重力。
【解答】解：（1）建材的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N；
（2）由图象可知，当η=50%时，物重G=400N，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，
则滑轮组的机械效率η===，即：50%=，解得动滑轮的重力：G轮=400N，
（3）当η′=60%时，滑轮组的机械效率：η′=，即：60%=，
解得：G′=600N，即运送建材的重力是600N。故答案为：500；400；600。
23．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根质量均匀、重为5N的硬棒，他将棒的一端固定，把重为15N的物体挂在棒的中点，然后用手缓慢竖直向上提起棒的另一端，如图所示，若把物体提升了10cm，则小明作用在杠杆上的拉力是 10 N，此过程中杠杆的机械效率是 75% 。保持拉力方向不变，让重物继续匀速上升，则拉力大小将 不变 （变大/变小/不变）
【分析】（1）杠杆质地均匀，杠杆重5N作用在杠杆重心上，物体的重力也作用在杠杆重心上，拉力要克服这两个力，知道动力臂和阻力臂的关系，求出动力大小；
（2）使用任何机械都不省功，动力是阻力的二分之一，动力移动的距离是阻力移动距离的2倍，求出有用功和总功，求出杠杆的机械效率；
（3）如图杠杆在水平位置时杠杆平衡，根据杠杆平衡条件列出等式，求出F．杠杆在匀速提起的过程中，根据杠杆平衡条件列出等式，求出F．比较前后两次F的大小可以得到解决。
【解答】解：15N的物体和5N杠杆的重作用在杠杆中点上，动力竖直作用在杠杆的末端，动力臂是阻力臂的2倍，所以动力是阻力的二分之一，所以F=（G+G杆）=（15N+5N）=10N。
使用任何机械都不省功，动力是阻力的二分之一，动力移动的距离是阻力移动距离的2倍，
有用功：W有=Gh=15N×h，总功：W总=Fs=10N×2h，机械效率：η===75%；
将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程，如图所示：
杠杆在水平位置时，杠杆平衡，根据杠杆平衡条件得F×OA=G×OC，
则动力：F=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
当杠杆匀速提起的过程中，杠杆平衡，根杠杆平衡条件得F'×OA′=G×OC'，
此时的动力：F'=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由于OB=OA，且△OBA'∽△OCC'，根据相似三角形的性质可得：==，所以，F=F'。
即：将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，则F的大小将不变。
故答案为：10；75%；不变。
24．斜面长8m，高1.5m，不计摩擦时，沿斜面用 150 N的力可把质量为80kg的物体推至斜面顶端。由于摩擦，实际用力200N．有用功是 1200 J，总功是 1600 J，斜面的机械效率是 75% ，物体与斜面间的摩擦力为 50 N．（g取10N/kg）
【分析】（1）在不计摩擦前提下，没有额外功，即总功等于有用功；据此可求拉力F。
（2）根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W=Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。
（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额=fs，变形后可求摩擦力f。
【解答】解：不计摩擦时，W总=W有=Gh=mgh=80kg×10N/kg×1.5m=1200J；
故拉力为：F===150N；考虑摩擦力时，有用功不变仍为：W有=1200J；
总功为：W总=Fs=200N×8m=1600J；机械效率为：η==×100%=75%；
此过程所做额外功为：W额=W总﹣W有=1600J﹣1200J=400J；
由W额=fs变形得摩擦力为：f===50N；
故答案为：150；1200；1600； 75%；50。
25．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是 B ；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法： 增大提升的物重或减小晾衣架重等； 。
【分析】（1）定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；
（2）在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率；
【解答】解：
（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；
（2）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等；
故答案为：B；增大提升的物重或减小晾衣架重等。
四．实验探究题（共8小题）
26．如图所示，用一滑轮组将重为G的物体A沿水平方向匀速拉动S，物体A与地面间的摩擦力是f，水平拉力为F，
①求总功 W总=3Fs ，有用功 W有用=fs ，滑轮组的机械效率 η= 。（用题目中物理量的符号表示）
②在物体A上在加放一个同样物体B，此时拉力F将 变大 （填“变大”“不变”或“变小”）
③加一个物体B后此滑轮组的机械效率将 变大 （填“变大”“不变”或“变小”），你的判断依据是： 有用功也变大，额外功不变，总功变小，由η=可知机械效率变大 。
【分析】（1）知道摩擦力的大小和物体移动的距离，利用W有用=fs求有用功；W总=F3s求总功，机械效率，η===；
（2）摩擦力的大小与压力有关，在粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大；
（3）有用功增大，额外功不变，机械效率增大。
【解答】解：（1）已知滑轮组将重为G的物体A沿水平方向匀速拉动S，物体A与地面间的摩擦力是f，水平拉力为F，由图可知，n=3，滑轮组的总功，是水平拉力做的功，W总=Fns=F3s=3Fs；
摩擦力做的功是有用功，W有用=fs；滑轮组的机械效率，η===；
（2）在粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大，在物体A上在加放一个同样物体B，此时拉力F将变大；
（3）加一个物体B后此滑轮组的摩擦力变大，则有用功也变大，额外功不变，总功变小，由η=可知机械效率变大。
故答案为：（1）W总=3Fs；W有用=fs；η=；（2）变大；（3）变大；有用功也变大，额外功不变，总功变小，由η=可知机械效率变大。
27．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。（不计绳重及摩擦）
（1）绳子受的拉力F1和F2大小关系是F1 ＞ F2。
（2）滑轮组的机械效率η1和η2大小关系是η1 = η2。
（3）绳子自由端移动的距离s1和s2大小关系是s1 ＜ s2。
（4）拉力对滑轮组所做的功W1和W2大小关系是W1 = W2．（均选填“＞”、“二”或“＜”）
【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：（1）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＞F2；
（2）因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，
所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为η=，
所以滑轮组的机械效率相同，即η1=η2。
（3）因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，
所以s1=2h，s2=3h，则s1＜s2；
（4）不计绳重及摩擦，拉力做的功：W1=F1s1=（G物+G轮）×2h=（G物+G轮）h
W2=F2s2=（G物+G轮）×3h=（G物+G轮）h所以W1=W2。
故答案为：（1）＞；（2）=；（3）＜；（4）=。
28．请按要求完成下列问题（不考虑绳重及摩擦）
（1）使用如图所示滑轮组成的滑轮组提升重物，要求滑轮组用最省力的绕线方法承担重物，请用笔画线代替绳子将滑轮组饶好；
（2）使用第（1）问绕好的滑轮组提升重物，当物重为60N时，绳端需用25N的拉力才能使物体匀速上升，求此时滑轮组的机械效率；
（3）若要使这个滑轮组省力，则提起的重物应该超过 13 N．（计算结果保留整数）
【分析】（1）动滑轮上有4段绳子，拉力的方向向上，绳子从定滑轮上开始缠绕；
（2）已知承担物重的绳子股数，从而得出绳子自由端移动的距离与重物升高的高度的关系；又知道拉力和物重大小，利用效率公式求滑轮组的机械效率；
（3）拉力是物重与动滑轮重力之和的四分之一，若要省力，拉力必须小于物重。
【解答】解：（1）滑轮组由4股绳子承担重物最省力，从定滑轮上开始缠绕；如图所示：
（2）设物体上升高度h，W有=Gh W总=FS，S=4h η===×100%=60%
（3）由平衡力知识知：4F=G物+G动 G动=4F﹣G物=4×25N﹣60N=40N
若要省力，满足的条件是：F拉＜G物 而F拉== 则＜G物
G物＞=≈13N 所以重物应该超过13N。
答：（1）见上图；（2）滑轮组的机械效率为60%；（3）若要使这个滑轮组省力，则提起的重物应该超过13N。
29．如图，小明在用动滑轮（不计绳重和摩擦）匀速提升不同重物时，记录下了在绳子自由端使用的拉力F与对应所提升的物体重力G，如表：
分析表中数据可知，拉力F与重力G的关系式是：F= （G+1N） ；动滑轮重为 1 N；物体的重力的越小，动滑轮的机械效率越 低 （选填”高“或”低“）。
【分析】（1）设动滑轮重力为G轮，不计绳重和摩擦，由表中数据可得F=（G+G轮），据此求动滑轮重力，再利用F=（G+G轮）得出拉力F与重力G的关系式；
（2）不计绳重和摩擦，提高动滑轮效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小动滑轮重力。
【解答】解：（1）设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦，所以拉力F=（G+G轮），
由表中第1组数据可得：1.5N=（2N+G轮），解得G轮=1N，则拉力F与重力G的关系式是：F=（G+1N）；
（2）在不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η===，物体的重力越小，则动滑轮的机械效率越低。故答案为：（G+1N）；1；低。
30．小金用如图 所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂 在杠杆下面的钩码缓慢上升。重为 5N 的钩码挂在A 点时，人的拉力 F为4N，钩码上升 0.3m 时，动力作用点 C上升 0.5m。
（1）求此时机械效率 η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到 B 点，再次缓慢提升杠杆，使动力作用点 C 仍然上升 0.5m．问：人的拉力 F 与第一次相比 变小 （选 填“变大”“变小”或“不变”）．比较此时的机械效率 η2 小于 η1（选填“大于”、“小于”或“等于”），理由是 由于悬挂点B更接近支点，钩码提升的高度变小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；而额外功不变，有用功和总功的比值变小、机械效率变小 。
【分析】（1）根据W=Gh求出有用功；根据W=Fs求出总功，根据η=求出机械效率；
（2）将钩码的悬挂点从A点移至B点，改变了钩码重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析人的拉力的变化情况；
将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码提升的高度变小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；而额外功不变，有用功和总功的比值变小、机械效率变小。
【解答】解：（1）有用功：W有用=Gh=5N×0.3m=1.5J；总功：W总=Fs=4N×0.5m=2J，
此时杠杆的机械效率：η1==×100%=75%；
（2）钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，
由杠杆的平衡条件得：G×OA+G杠杆×OC=F×OC；
悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G×OB+G杠杆×OC=F′×OC，
观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB＜OA，即钩码重力的力臂变小，所以拉力F也变小；
杠杆的机械效率：η===；
因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变（即W额=G杠杆•h杠杆不变）；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；
从上面η的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以变大，分母变大，η就减小；即η2＜η1。
答：（1）此时机械效率 η1为75%；
（2）变小；小于；由于悬挂点B更接近支点，钩码提升的高度变小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；而额外功不变，有用功和总功的比值变小、机械效率变小。
31．小明做“测量滑轮组的机械效率”实验，忽略绳重和摩擦，实验记录结果如下表：
（1）用如图甲所示的滑轮组进行了前两次实验，分析1、2两组数据可知，滑轮组的机械效率与 物体提升的高度 无关；
（2）他用不同的滑轮组成如图乙所示的滑轮组，提升重为6N的物体，得到第3组实验数据，请你计算出第3次滑轮组的机械效率填入表格中；
（3）分析表中数据可知，第3次机械效率与前两次不同，其原因可能是 动滑轮重力不同 。
【分析】（1）根据表中的机械效率，分析表中数据得出结论；
（2）根据机械效率公式η==求出机械效率；
（3）因不计摩擦和绳重，故克服动滑轮自重做的功为额外功，
根据滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%分析。
【解答】解：（1）分析1、2两组数据可知，提升物体的重力相同，而提升高度不同，机械效率相同，故滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关。
（2）提升重为6N的物体，此时的机械效率为：η====66.7%；
（3）因不计摩擦和绳重，故克服动滑轮自重做的功为额外功，
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%，结合表中数据，提升相同的重物，因用不同的滑轮组成滑轮组，动滑轮重力不同，所以机械效率变化。
故答案为：（1）物体提升的高度；（2）66.7；（3）动滑轮重力不同。
32．小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：
（l）根据表中的数据可求出第3次实验中机械效率是 80.6%
（2）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越 省力
（3）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下， 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高
【分析】（1）根据W有用=GH算出有用功；由机械效率的计算式可求得机械效率；
（2）通过分析表格可看出，实验1中所用的力最小，而实验1中斜面较缓；
（3）通过比较三次实验可发现斜率与斜面倾斜程度的关系。
【解答】解：（1）第3次的有用功：W有=Gh=5N×0.25m=1.25J，
机械效率：η==×100%≈80.6%；
（2）通过比较发现，实验1中力最小，实验3中力最大，而实验1中斜面最缓，实验3中斜面最陡，故可得：在粗糙程度一定时，斜面倾斜程度较缓较省力；
（3）由数据分析可知，三次实验中，斜面越陡，机械效率越高；
故斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。
故答案为：（1）80.6%；（2）省力；（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。
33．用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，测力计的示数F为 0.5 N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，若OC=30cm，则杠杆的机械效率为 66.7% %。
（2）实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 杠杆的重力 。
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 变大 （填“变大”、“变小”或“不变”）
【分析】（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数；
在实验中，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，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η==来计算；
（2）机械效率是有用功和总功的比值，它反映了有用功在总功中所占比例的大小，也反映了额外功所占比例的大小，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；
（3）将钩码的悬挂点从A点移至B点，改变了钩码重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析，改变了弹簧测力计的拉力，改变了弹簧测力计的拉力做功的多少，改变了机械效率的高低。
【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。
在实验过程中，有用功是：W有=Gh=1.0N×0.1m=0.1J，总功是：W总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，
所以杠杆的机械效率是：η===×100%≈66.7%；
（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力；
（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB；悬挂点移至B点时，由杠杠的平衡条件得G•OB=F•OC，经对比发现，由OA到OB力臂变大，所以拉力F也变大，如果仍使钩码提升相同的高度，那么杠杆提升的高度就会减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。
故答案为：（1）0.5；66.7%；（2）杠杆的重力；（3）变大。
五．解答题（共7小题）
34．如图甲所示是一台汽车起重机的示意图，起重钩的升降使用的是滑轮组（如图乙所示），滑轮组上钢丝绳的收放是由卷扬机来完成的。某次作业中，起重机将重6000N的货物由地面起吊到5m的高度，钢丝绳的拉力F为2500N，请你综合运用所学知识解决下列问题：
（1）操纵汽车起重机时，要控制好吊臂的 长度 和角度，必要时还应在车身外侧增加支柱，以防翻车，并避免轮胎受到过大的压力。
（2）该次作业中起重机所做的有用功是多少J？
（3）该次作业中起重机所做的总功是多少J？
（4）该次作业中起重机起吊货物的机械效率是多少？
【分析】（1）根据杠杆的平衡条件分析解答；（2）根据W有用=Gh可求有用功；
（3）由图可知，n=3，绳子移动的距离，s=nh，再根据W总=Fs可求总功；
（4）根据η=可求机械效率。
【解答】解：（1）根据杠杆的平衡条件，操纵汽车起重机时，要控制好吊臂的长度和角度，必要时还应在车身外侧增加支柱，以防翻车，并避免轮胎受到过大的压力；
（2）起重机做的有用功：W有用=Gh=6000N×5 m=3×104J；
（3）由图可知，n=3，起重机做的总功：W总=Fs=Fnh=2500 N×3×5 m=3.75×104J；
（4）起重机的机械效率：η==×100%=80%。
故答案为：（1）长度；
（2）该次作业中起重机所做的有用功是3×104J；
（3）该次作业中起重机所做的总功是3.75×104J；
（4）该次作业中起重机起吊货物的机械效率是80%。
35．一台起重机将3600N的货物提离4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？
【分析】起重机是用来提升重物的，所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和，从而根据机械效率的公式，η=×100%可求得机械效率。
【解答】解：起重机做的有用功：W有用=Gh=3600N×4m=1.44×104J。
起重机的总功：W总=W有+W外=1.44×104J+9.6×103J=2.4×104J；
机械效率：η=×100%=×100%=60%。
答：起重机做的有用功为1.44×104J；总功为2.4×104J；机械效率为60%。
36．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速起吊重9000N的物体时，滑轮组的机械效率是75%。
（1）使物体上升10m，所做的有用功是多少？
（2）绳端的拉力F是多大？
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重？
【分析】（1）知道提升的物体重和升高的高度，利用W=Gh求有用功；
（2）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3，则绳端移动的距离s=3h，利用η====求拉力；
（3）求出了总功、有用功，可求额外功，知道克服摩擦和钢丝绳重所做的功，可求克服动滑轮重做的额外功，再利用W=Gh求动滑轮的重。
【解答】解：（1）W有用=Gh=9000N×10m=90000J；
（2）由图知，n=3，绳端移动的距离s=3h=3×10m=30m，
使用滑轮组的机械效率：η=====80%，拉力F===4000N；
（3）总功W总=Fs=4000N×30m=120000J，
额外功W额=W总﹣W有用=120000J﹣90000J=30000J，
若克服摩擦和钢丝绳重所做的功：W额1=W有用×0.3=90000J×0.3=27000J，
克服动滑轮重做的额外功：W额2=W额﹣W额1=30000J﹣27000J=3000J，
由W额2=G轮h得动滑轮的重：G轮===300N。
答：（1）使物体上升10m，所做的有用功是90000J；（2）绳端的拉力F是4000N；
（3）动滑轮的重为300N。
37．如图是工人用滑轮组提升建材的装置。建材的重力是720N，将货物提升到10m高处，绳子自由端的拉力是400N．试求：
（1）工人提升建材所做的有用功是多少？
（2）提升建材的机械效率是多少？
【分析】（1）已知物重和物体上升的高度，利用W有用=Gh计算有用功。
（2）由图知，通过动滑轮绳子的段数n=2，所以绳端移动的距离s=2h，已知拉力，可以用W总=Fs计算总功；求出了有用功和总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）工人做的有用功：W有用=Gh=720N×10m=7200J；
（2）由图知，通过动滑轮绳子的段数n=2，则s=2h=2×10m=20m
拉力做的功为：W总=Fs=400N×20m=8000J，
机械效率为：η=×100%=×100%=90%。
答：（1）工人做的有用功是7200J；（2）该滑轮组的机械效率是90%。
38．有没有机械效率为100%的机械？为什么？
【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】答：没有。使用机械时，不可避免地要克服机械重力、摩擦力等做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η=×100%知：机械效率一定小于100%，即机械的机械效率不能大于或等于1。
39．如图所示，装修工人用图甲中的滑轮组把重为300N的货物匀速提高到10m高的楼上，所用拉力为180N，则F1做的功为 3600 J．若图中的两个滑轮组由完全相同的滑轮组成，均不计绳子与滑轮的摩擦以及绳子自身的重量，提升同样的货物时，机械效率分别为η甲和η乙，则η甲 等于 η乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【分析】（1）首先判断甲图滑轮组的绳子的有效股数，然后利用s=nh求出绳子自由端移动的距离，再利用W=Fs求解拉力F1做的功。
（2）把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计摩擦，利用相同的滑轮、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：①由甲图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离s=2h=2×10m=20m，
则拉力F1做的功W=Fs=1800N×20m=3600J；
②因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，不计绳子与滑轮的摩擦以及绳子自身的重量，
W额=G轮h，W有用=G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为η=，
所以，滑轮组的机械效率相同，即：η甲=η乙。故答案为：3600；等于。
40．如图所示，在水平桌面上有一质量为10kg的物体，小聪用40N的拉力拉动绳子，使物体在水平桌面上向右匀速移动了2m，已知物体与桌面之间的摩擦力为60N．（g=10N/kg） 求：
（1）物体对桌面的压力；（2）拉力所做的功；（3）此装置的机械效率。
【分析】（1）物体对水平桌面的压力等于其重力，由F=G=mg可以求出压力。
（2）求出绳子自由端移动的距离，然后由功的计算公式求出拉力的功。
（3）应用效率公式求出装置的效率。
【解答】解：（1）物体对水平桌面的压力：F=G=mg=10kg×10N/kg=100N；
（2）由图示可知，承重绳子的有效股数：n=2，绳子自由端移动的距离：s=nx=2×2m=4m，
拉力做功：W=Fs=40N×4m=160J；
（3）克服摩擦力做功：W有用=fx=60N×2m=120J，装置的效率：η=×100%=×100%=75%；
答：（1）物体对桌面的压力为100N；（2）拉力所做的功为160J；（3）此装置的机械效率75%。 小金重力
500牛
沙子重力
100牛
桶的重力
20牛
滑轮重力
10牛
口袋重力
5牛
G/N
2
3
4
5
6
F/N
1.5
2
2.5
3
3.5
实验
次数
物重
G/N
物体上升
高度h/cm
弹簧秤
示数F/N
测力计移动的距离s/m
滑轮组的机械效率/%
1
6
3
2.5
9
80
2
6
5
2.5
15
80
3
6
8
3
24
实验次数
斜面的
倾斜程度
物体重
G/N
物体上升高度h/m
沿斜面拉力
F/N
物体移动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η
1
较缓
5.0
0.10
1.6
0.50
0.50
0.80
63%
2
较陡
5.0
0.15
2.2
0.50
0.75
1.10
68%
3
最陡
5.0
0.25
3.1
0.50
1.55
小金重力
500牛
沙子重力
100牛
桶的重力
20牛
滑轮重力
10牛
口袋重力
5牛
G/N
2
3
4
5
6
F/N
1.5
2
2.5
3
3.5
实验
次数
物重
G/N
物体上升
高度h/cm
弹簧秤
示数F/N
测力计移动的距离s/m
滑轮组的机械效率/%
1
6
3
2.5
9
80
2
6
5
2.5
15
80
3
6
8
3
24
实验次数
斜面的
倾斜程度
物体重
G/N
物体上升高度h/m
沿斜面拉力
F/N
物体移动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η
1
较缓
5.0
0.10
1.6
0.50
0.50
0.80
63%
2
较陡
5.0
0.15
2.2
0.50
0.75
1.10
68%
3
最陡
5.0
0.25
3.1
0.50
1.55