11.5机械效率 同步练习 2021-2022学年苏科版九年级物理 上册（含答案）

11.5
机械效率
一．选择题（共12小题）
1．下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（　　）
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率越高
C．做功越快的机械，功率越大
D．功率越大的机械，做功一定越多
2．用如图重为G的均匀杠杆，先后把同一重物挂在A、B两处匀速提升相同高度，支点处的摩擦不计，下列说法正确的是（　　）
A．重物在A点处人做的有用功多
B．在提升重物时杠杆可节省距离
C．重物在A点处杠杆的机械效率更高
D．重物在B点处杠杆的机械效率更高
3．甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们在相同时间内分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．若G1＝G2，则拉力做的总功相同
B．若G1＝G2，则甲机械效率大于乙机械效率
C．若F1＝F2，则拉力做功的功率相同
D．用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
4．如图所示，重800N的物体在100N水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．拉力F做的功为400J
B．物体与地面间的滑动摩擦力为180N
C．额外功的功率为6W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
5．小明用如图所示的装置研究“杠杆的机械效率时，将重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升h高度，杠杆的机械效率为η1；在小明的装置基础上，小红仅改为将弹簧测力计作用于B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，仍使钩码上升h高度，杠杆的机械效率为η2：在小明的装置基础上，小华仅改为将钩码挂到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，仍使钩码上升h高度，杠杆的机械效率为η3；则（　　）
A．η1＜η2，η1＜η3
B．η1＝η2，η1＜η3
C．η1＝η2，η1＝η3
D．η1＞η2，η1＞η3
6．如图所示，斜面长3m，高0.6m，小明用绳子在6s内将重50N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力F是15N。下列说法中正确的是（　　）
A．斜面上的摩擦力是5N
B．拉力所做的功是30J
C．拉力做功的功率是5W
D．斜面的机械效率是80%
7．小明用动滑轮竖直向上提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（　　）
A．减小动滑轮的重力
B．增大重物上升的高度
C．减小物体的重力
D．增大重物上升的速度
8．如图所示，在探究“斜面的机械效率”实验中，一下说法错误的是（　　）
A．木块沿斜面匀速上升的过程中，拉力和摩擦力是一对平衡力
B．用弹簧测力计沿着斜面向上拉木块时，应尽量匀速
C．斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率
D．斜面的倾斜程度越小，所需的拉力越小
9．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆，使其绕O点缓慢转动，带动钩码上升一定的高度h（不计摩擦）（　　）
A．在杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小
B．仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变
C．仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大
D．仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大
10．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，（g＝10N/kg）。下列结论正确的是（　　）
①动滑轮的重力为9N；
②0～1s内拉力F做的功为2.4J；
③1～2s内拉力F的功率为4W；
④此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%。
A．①④
B．①③
C．②③④
D．③
11．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。物体提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法一定正确的是（　　）
A．若GA＝GB，则η甲＞η乙
B．若FA＝FB，则η甲＞η乙
C．若GA＜GB，则FA＞FB
D．若FA＞FB，则GA＜GB
12．如图，每个滑轮质量相同，重为G的物体，在拉力的作用下匀速上升，已知乙滑轮组的效率为η，不计摩擦、绳重和木板重，下列说法不正确是（　　）
A．两滑轮组的机械效率可能相等
B．F1一定大于F2
C．每个滑轮重
D．甲、乙将重物提升相同的高度时，拉力的功率可能相等
二．填空题（共6小题）
13．在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有　
　，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着　
　，所以任何机械的机械效率总　
　100%（选填“大于”或“小于”）。
14．如图所示甲、乙两装置中所用滑轮相同，现分别用拉力F1、F2匀速提升重为G1、G2的两物体，不计绳重和摩擦。
（1）若F1＝5N，G1＝9N，则甲装置的机械效率是：　
　。
（2）若F1＝F2，则甲装置的机械效率η甲　
　乙装置的机械效率η乙。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
15．小明不小心将水桶掉入井中，用钩子将质量为1kg的桶从离井口5m的深处匀速捞到井口，称出桶内水的质量为9kg，这次捞桶的过程中，做的有用功是　
　J，额外功是　
　J，总功是　
　J，机械效率为　
　（g取10N/kg）。
16．如图所示，物体重180N，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
　
　J，拉力的功率
　
　W，滑轮组的机械效率
　
　。
17．如图所示，弹簧测力计的示数为　
　N，钩码的重力为1.0N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直向上移动的距离s为0.3m，此时杠杆的机械效率为　
　。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，则额外功与有用功的比值将　
　（增大/减小/不变），杠杆的机械效率将　
　。（增大/减小/不变）
18．如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s＝1.6m，上升的高度h＝0.6m。则小明对小车做的有用功是
　
　J，斜面的机械效率是
　
　。
三．实验探究题（共2小题）
19．如图所示，“测滑轮组机械效率”的实验，实验得到的数据如表。
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离S/m
机械效率η
l
4
0.1
1.8
0.3
74%
2
4
0.1
1.4
0.5
57%
3
6
0.1
2.4
0.3
83%
（1）实验中应沿
　
　拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）从表中数据可分析出第1次是用
　
　图的装置进行的实验；
（3）通过分析1，2次实验数据，可得结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越
　
　（填“高”“低”）；
（4）在第1次实验基础上，做了第3次实验，通过对比分析第1和第3次两次实验数据，可得结论：使用同一滑轮组，　
　可以提高滑轮组的机械效率。
20．为探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，某探究小组的同学利用木块、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如下表：
实验次数
侧面倾斜程度
木块重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长度s/m
机械效率η
1
较缓
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1
3
最陡
3
0.4
2.0
1
60.0%
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做
　
　运动，若木块沿斜面加速运动，则测得的机械效率
　
　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）第2次实验中，斜面的机械效率为
　
　。
（3）当斜面长度一定时，斜面的机械效率η与斜面的高度h之间的关系大概如图
　
　所示。
（4）从表格中我们还可以看出斜面的倾斜程度越
　
　（选填“缓”或“陡”）越省力。
四．计算题（共2小题）
21．如图所示，工人用滑轮组在20s内匀速提起一个150N的物体，物体上升了10m，拉力F为100N，不计绳重与摩擦，求：
（1）工人做的有用功；
（2）动滑轮的重力；
（3）滑轮组的机械效率.
22．在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力将500N的材料以0.5m/s匀速提升了20s，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）20s内拉力所做的功；
（2）提升500N材料时，此滑轮组的机械效率是多少；
（3）若绳子能承受的最大拉力为500N时，设该最大拉力小于人的重力，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少。
一．选择题（共12小题）
1．【解答】解：A、机械效率和功率两者没有因果关系，如滑轮组的机械效率可到80%，起重机的效率只有40%左右，但是起重机的功率却比滑轮组大的多。所以，机械效率高，功率不一定大，做功不一定快。故A错误；
B、根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，只要时间长功率大，做功就多，与机械效率无关。故B错误；
C、做功快的机械，说明单位时间内完成的功多，所以功率一定大。故C正确；
D、根据W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，若只是功率大，但时间短做功也不一定多。故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：
A、利用杠杆提升重物时，所做的有用功为W有用＝Gh，在A、B两处提升的是同一个重物，上升同样的高度，所以在A、B两处人做的有用功相同，故A错误；
B、根据力臂的定义，由图可知，动力臂大于阻力臂，则该杠杆为省力杠杆，费距离，故B错误；
CD、由图可知，在A、B两处提升重物，重物上升同样的高度时，杠杆的重心上升的高度hA＞hB，
由W额外＝G杆h可知，W额外A＞W额外B，
在A、B两处人做的有用功相同，而W总＝W有用+W额外，所以W总A＞W总B，
由η＝可知ηA＜ηB．故C错误，D正确。
故选：D。
3．【解答】解：A、甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多，若G1＝G2，把物体提升相同的高度，则根据W＝Gh可知甲乙所做的有用功相同，总功＝有用功+额外功，有用功一样，乙图额外功功大，所以乙的总功大于甲的总功，故A错误；
B、若G1＝G2，甲乙所做的有用功相同，乙做的总功大于甲做的总功，根据η＝，甲的机械效率大于乙的机械效率，故B正确；
C、若F1＝F2，由于甲图有2段绳子承担物重，所以s＝2h，乙图有3段绳子承担物重，所以s＝3h，根据P＝＝在相同时间内，甲的功率小于乙的功率，故C错误；
D、用同一个滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，所以有用功在总功中的比值发生变化，所以机械效率变，故D错误。
故选：B。
4．【解答】解：A、由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s＝3s物＝3v物t＝3×0.1m/s×20s＝6m，拉力做功为：W总＝Fs绳＝100N×6m＝600J，故A错误；
B、因为η＝＝＝＝，所以物体与地面间的滑动摩擦力：f＝ηnF＝60%×3×100N＝180N，故B正确；
C、因为η＝，所以有用功：W有＝ηW总＝60%×600J＝360J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝600J﹣360J＝240J，
额外功做功的功率：P＝＝＝12W，故C错误；
D、如果只增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选：B。
5．【解答】解：
（1）原来弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，测得杠杆的机械效率η1；将弹簧测力计移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升相同的高度，根据W有用＝Gh可知有用功不变；
因杠杆的偏转角度不变，则杠杆重心上升的高度不变，根据W额＝G杠杆h杠杆可知，克服杠杆重和摩擦所做额外功不变；由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，根据η＝×100%可知杠杆的机械效率不变，即η2＝η1；
；
（2）根据图示可知，将钩码移动到B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B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即η1＜η3。
故选：B。
6．【解答】解：（1）此过程所做有用功为：W有＝Gh＝50N×0.6m＝30J；
拉力所做总功为：W总＝Fs＝15N×3m＝45J；
故机械效率为：η＝＝＝66.7%；
（2）拉力做功的功率为：P＝＝＝7.5W；
（3）此过程所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝45J﹣30J＝15J；
由W额＝fs变形得：
摩擦力为：f＝＝＝5N。
故BCD错误，A正确。
故选：A。
7．【解答】解：
A、减小动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功减少，有用功不变，能提高动滑轮的机械效率，故A符合题意；
BD、动滑轮的机械效率η＝＝＝＝，说明机械效率的高低与物体被提升的高度及上升速度无关，故BD不符合题意；
C、减小重物的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会减少，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会降低，即动滑轮的机械效率降低，故C不符合题意。
故选：A。
8．【解答】解：A、木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，由于重力使物体有下滑的趋势，所以，要使物体匀速上升，拉力应大于摩擦力，拉力和摩擦力不是一对平衡力，故A错误；
B、为了保证弹簧测力计的示数稳定，需使木块受到的力为平衡力，则要让木块做匀速直线运动，故B正确；
C、其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高，故C正确；
D、斜面的倾斜程度越小，越省力，沿斜面所用的拉力越小，故D正确。
故选：A。
9．【解答】解：A、若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动，阻力不变，动力臂减小，阻力臂变小，如下图所示：
△OBB′∽△OAA′，所以＝，所以动力臂与阻力臂的比值不变，
因为阻力不变，根据杠杆的平衡条件知，弹簧测力计的示数应该不变，故A错误；
B、仅将拉力的作用点从A点移到C点，由于将相同的钩码提升相同的高度，有用功不变，额外功也不变，杠杆的机械效率不变，故B正确；
C、克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重力和杠杆上升的高度不变，拉力所做的额外功不变，故C错误；
D、钩码的悬挂点在B点时，由杠杆的平衡条件得F1?OA＝G?OB；悬挂点移至C点时，由杠杆的平衡条件得F2?OA＝G?OC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，即仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变小，故D错误。
故选：B。
10．【解答】解：
①由图丙可知，在1～2s内，A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，
由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F＝（GA+G动），则动滑轮重力：G动＝2F﹣GA＝2×10N﹣10N＝10N，故①错误；
②由图丙可知，0～1s内物体上升的距离：h＝×0.2m/s×1s＝0.1m，
则自由端移动的距离：s＝2h＝2×0.1m＝0.2m，
由图乙可知，0～1s内拉力F＝12N，
则0～1s内拉力F做的功：W＝Fs＝12N×0.2m＝2.4J，故②正确；
③由图丙可知，A上升的速度vA＝0.2m/s，拉力端移动速度v＝2vA＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
1～2s内拉力F的功率：P＝Fv＝10N×0.4m/s＝4W，故③正确；
④忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力FC＝（FB+G动）＝（FB+10N），
则当C处最大拉力为60N时，B处拉力为110N；
当B处最大拉力为100N时，C处拉力为55N；所以要以B处最大拉力为准，B处的拉力：FB＝GA+G货物＝100N，
此装置最多能匀速运载货物的重力：G货物＝FB﹣GA＝100N﹣10N＝90N；
此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈81.8%，故④正确。
故选：C。
11．【解答】解：
由图可知，甲滑轮组承重的绳子股数n甲＝3，乙滑轮组承重的绳子股数n乙＝2，
A、不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，
则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%；
若GA＝GB，由题知动滑轮重力相同，则η甲＝η乙，故A错误；
B、由图可知，n甲＝3，n乙＝2，
由F＝（G+G动）可得，提升物体的重力：G＝nF﹣G动，
则两物体的重力分别为：GA＝3FA﹣G动，GB＝2FB﹣G动，
若FA＝FB，由上式可知GA＞GB，
根据η＝×100%可知，则η甲＞η乙，故B正确；
C、甲滑轮组绳子自由端的拉力F甲＝（GA+G动），
乙滑轮组绳子自由端的拉力F乙＝（GB+G动），
若GA＜GB，则FA＜FB，故C错误；
D、由B项解答可知，两物体的重力分别为：GA＝3FA﹣G动，GB＝2FB﹣G动，若FA＞FB，由上式可知，无法判断GA与GB的大小关系，故D错误。
故选：B。
12．【解答】解：
（1）由图可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组有2个动滑轮，且不计摩擦、绳和木板的重，
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，
所以，两滑轮组的机械效率分别为：η甲＝＝，η乙＝＝，则η甲＞η乙，故A错误；
由η乙＝可得，动滑轮的重力（即每个滑轮重）：
G动＝，故C正确；
（2）由图可知，n甲＝2，n乙＝4，不计摩擦、绳和木板的重，
则两滑轮组绳子的拉力分别为：
F1＝（G+G动）＝（2G+2G动），F2＝（G+2G动），
因（2G+2G动）＞（G+2G动），
所以，F1＞F2，故B正确；
甲、乙将重物提升相同的高度，拉力做功为总功，则F1与F2的功率分别为：
P甲＝＝，P乙＝＝，
因t甲和t乙的关系不确定，所以，F1与F2的功率可能相等，故D正确。
故选：A。
二．填空题（共6小题）
13．【解答】解：机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，机械效率总小于1。
故答案为：重力、摩擦、小于。
14．【解答】解：
（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n甲＝3，不计绳重和摩擦，甲装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝60%
（2）由图可知，乙图承担物重的绳子股数n乙＝2，若F1＝F2，由题知两装置中动滑轮重相同，不计绳重及摩擦，由拉力F＝（G+G动），可知，G1＞G2，
由η＝×100%＝×100%＝×100%可知甲装置的机械效率η甲大于乙装置的机械效率η乙。
故答案为：60%；大于。
15．【解答】解：有用功为：W有＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×5m＝50J；
该过程中是为了打捞水桶，对水桶中的水所做的功为额外功，额外功为：W额外＝G水h＝m水gh＝9kg×10N/kg×5m＝450J
总功为：W总＝W有+W额外＝50J+450J＝500J
机械效率为：η＝＝＝10%。
故答案为：50；450；500；10%。
16．【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝180N×2m＝360J；
（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝100N×4m＝400J，
则拉力做功的功率：P＝＝＝40W；
（3）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：360；40；90%。
17．【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。
（2）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：η＝×100%＝×100%≈66.7%；
（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总；
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠h＝Fh2，G不变，h1不变，G杠不变，
钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值将减小；
因为Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小；根据η＝＝可知，总功变小，有用功不变，所以η增大。
故答案为：0.5；
66.7%；减小；增大。
18．【解答】解：（1）小明对小车做的有用功：
W有＝Gh＝3N×0.6m＝1.8J；
（2）拉力做的总功：
W总＝Fs＝1.25N×1.6m＝2J，
斜面的机械效率为：
η＝＝×100%＝90%。
故答案为：1.8；90%。
三．实验探究题（共2小题）
19．【解答】解：
（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；
（2）实验1中，s1＝0.3m，h1＝0.1m，所以n1＝＝＝3，所以实验1是用甲图做的实验；
（3）由表中第1次实验和第2次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；
（4）比较实验数据1和3可知，使用同一滑轮组，其他条件相同时，增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
故答案为：（1）竖直匀速；（2）甲；（3）低；（4）增加物重。
20．【解答】解：（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动，若物块沿斜面加速运动，则拉力变大，
由η＝×100%＝×100%可知，在物体重力G和斜面高度h、斜面长度s不变的情况下，斜面的机械效率偏小；
（2）第2次实验中斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝50%；
（3）由表格数据可知，斜面长度为1m不变时，当斜面高度分别为0.2m、0.3m、0.4m时，斜面的机械效率依次为37.5%、50%、60%，
所以，斜面的高度h越大时斜面的机械效率越大，且斜面的机械效率先急剧增大，后缓慢增大，η与h的关系大概如图C所示；
（4）由表格数据可知，木块的重力和斜面长度为1m不变时，当斜面高度分别为0.2m、0.3m、0.4m时，拉力依次为1.6N、1.8N、2.0N，
所以，斜面的倾斜程度越缓越省力。
故答案为：（1）匀速直线；偏小；（2）50%；（3）C；（4）缓。
四．计算题（共2小题）
21．【解答】解：（1）工人做的有用功：
W有用＝Gh＝150N×10m＝1500J；
（2）由图可知，n＝2，不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），
则动滑轮的重力；
G动＝2F﹣G＝2×100N﹣150N＝50N；
（3）拉力端移动的距离：
s＝nh＝2×10m＝20m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝100N×20m＝2000J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
答：（1）工人做的有用功为1500J；
（2）动滑轮的重力为50N；
（3）滑轮组的机械效率为75%。
22．【解答】解：（1）由v＝可得，20s内材料匀速提升的高度：
h＝vt＝0.5m/s×20s＝10m，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×10m＝30m，
20s内拉力所做的功：
W总＝Fs＝250N×30m＝7500J；
（2）所做的有用功：
W有＝Gh＝500N×10m＝5000J，
此滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈66.7%；
（3）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×250N﹣500N＝250N，
若绳子能承受的最大拉力为500N时，则提升物体的最大重力：
G大＝nF大﹣G动＝3×500N﹣250N＝1250N，
此滑轮组的最大机械效率：
η大＝＝＝＝×100%≈83.3%。
答：（1）20s内拉力所做的功为7500J；
（2）提升500N材料时，此滑轮组的机械效率是66.7%；
（3）若绳子能承受的最大拉力为500N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到83.3%。