第十二章 简单机械
第三节 机械效率---基础篇（答案）
1．【答案】相等，③．
【解析】
由题知，三种方法将同样的沙子提升到相同的高度，∵W有用=Gh，∴三种方法做的有用功相等；∵第三次用的口袋最轻，所以第三次做的额外功最少，利用机械做的总功最小，∵η=×100%，∴第三次提沙子的机械效率最高．21cnjy.com
2．【答案】360J；90%．
【解析】
已知物体重力和物体提升的高度，利用W有用=Gh可求出有用功；已知拉力和物体移动的距离2m，利用W总=Fs；再利用η=×100%即可定滑轮的机械效率．W有用=Gh=180N×2m=360J；21·cn·jy·com
W总=Fs=200N×2m=400J；η=×100%=×100%=90%．
3．【答案】改变力的方向；＞；＞．
【解析】
解答此题要知道定滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向；使用动滑轮时可以省一半力，但会费距离；有用功即物体克服重力做的功，拉力做的功即是总功；机械效率是有用功与总功的比值，即η=×100%．由图可知，甲图中的滑轮轮轴固定不动，所以是定滑轮，使用定滑轮可以改变作用力的方向；甲图中的滑轮是定滑轮，F甲=G；而乙图中的滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，所以F乙=G；故F甲＞F乙；甲乙两图中的重物相同时，如果升高相同的距离，则有用功相同；在绳重、摩擦不计情况下，甲图中的拉力做的功等于有用功，而乙图中的拉力做的功包括有用功和克服动滑轮重力所做的功，所以乙图中的总功更大些，因此乙图中滑轮的机械效率会比甲图中的小；
4．【答案】4200；4.8%．
【解析】
①电梯对水做的功为W有用=Gh=mgh=20kg×10N/kg×7×3m=4200J；
②电梯做的额外功为W额=G0h=（3500N+50kg×10N/kg）×7×3m=84000J
电梯的效率为η=×100%=×100%=×100%≈4.8%．
5．【答案】小于；大于．
【解析】
因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，甲中所做的总功为对一桶沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；又因为乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低．即W1 小于W2，η1 大于η2．www.21-cn-jy.com
6．【答案】＜；＞．
【解析】
设楼高为h，当小刚直接用绳把一桶沙从地面吊到二楼，做功W1=（G桶+G沙）h，当小强用动滑轮将同一桶沙从地面提到二楼，做功W2=F×2h，然后即可比较出W1和W2；因二人做的有用功相同，再利用η=×100%即可比较出二者的机械效率的大小．
设楼高为h，W1=Gh=（G桶+G沙）h，W2=F×2h=×2h=（G桶+G沙+G动）h，
则W1＜W2，二人做的有用功相同，所以η1=×100%，η2=×100%，则η1＞η2．
7．【答案】＞；＜；＞．
【解析】
由定滑轮的使用特点可知：F甲=G；F乙=，所以F甲＞F乙．如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，则所做的有用功一样大，由于要克服动滑轮重力的作用，所以使用动滑轮做的总功多，即W甲＜W乙．因为两物体在相同时间内提升相同的高度，由P=可知：P甲＜P乙．由η=可知：定滑轮的机械效率高，即η甲＞η乙．2·1·c·n·j·y
8．【答案】改变施力方向，270；2700J；90%．
【解析】
物体重力：G=mg=27kg×10N/kg=270N，定滑轮的实质是个等臂杠杆，使用定滑轮的目的是可以改变施力方向，但不能省力．所以若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是F′=G=270N；若匀速吊运时的实际拉力是300N，W总=FS=300N×10m=3000J，W有用=Gh=270N×10m=2700Jη=×100%=×100%=90%【来源：21·世纪·教育·网】
9．【答案】320；12.5%．
【解析】
（1）他对书做的功：W有=G书h=m书gh=8kg×10N/kg×4m=320J；
（2）该中学生做的总功：W总=Gh=（m书+m人）gh=（8kg+56kg）×10N/kg×4m=2560J；
他做功的效率：η===12.5%．
10．【答案】360J；90%；100W．
【解析】
物体的重力G=mg=18kg×10N/kg=180N．克服重力做的功W有=Gh=180N×2m=360J．拉力做的功W总=Fs=F×2h=100N×2×2m=400J．动滑轮的机械效率η=．拉力的功率P=．21教育网
11．【答案】2；80；91.7%．
【解析】
由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，所以s=3h，则h=s=×6m=2m；F=（G物+G动）=×（220N+20N）=80N；∴η=×100%=×100%=×100%=91.7%．
12．【答案】1200W；50%．
【解析】
（1）m=0.6t=600kg；物体的重力：G=mg=600kg×10N/kg=6×103N；
起重机提升重物做功：W有=Gh=6×103N×3m=1.8×104J；
起重机提升重物的功率：P有===1200W；
（2）起重机的机械效率：η=×100%=×100%=50%．
13．【答案】200．600．91%．110．
【解析】
（1）物体受到的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N．
（2）小黄做的有用功W有用=Gh=200N×3m=600J．
（3）总功W总=FS=220N×3m=660J，机械效率η===0.91=91%．
（4）物体上升的速度v==0.5m/s，拉力的功率P=Fv=220N×0.5m/s=110W．
14．【答案】1.2；83.3%；2；增大．
【解析】
（1）由图可知，n=2，绳端移动的速度：v绳=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力的功率：
P=Fv绳=6N×0.2m/s=1.2W；
（2）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%；
（3）不计绳重和摩擦，根据F=（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动=nF﹣G=2×6N﹣10N=2N；
（4）在使用同一滑轮组时，增加钩码的重力相当于增大了有用功，而额外功不变，所以根据机械效率的公式可知，其机械效率会增大．21世纪教育网版权所有
15．【答案】600；3000；3600；17．
【解析】
①人做的有用功为W有用=Gh=100N×6m=600J；
②额外功为W额=G0h=（480N+20N）×6m=3000J；
③总功为W总=W有用+W额=600J+3000J=3600J；
④机械效率为η=×100%=×100%≈17%．
第十二章 简单机械
第三节 机械效率---基础篇（精编精析）
1．把重1000N的沙子运到三楼，图中给出了三种方法．
方法①：用桶装沙子由体重为400N的人沿楼梯提上去；
方法②：用桶装沙子由动滑轮吊上去；
方法③：用袋子装沙子由动滑轮吊上去；
这三种方法做的有用功 （填“相等”或“不相等”），其中机械效率最高的是方法 （填方法的序号）．
2．如图所示，一物体重力180N的物体，小明用定滑轮将该物体匀速提高2m．所用拉力为200N．此过程中，小明做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 ．
3．如图，滑轮重小于物重（绳重、摩擦不计）．使用甲图滑轮最大的好处是 ；若匀速提升相同的重物，则F甲 F乙、机械效率η甲 η乙（“＜”/“=”/“＞”）．
4．某社区的送水工人坐电梯把一桶20kg的矿泉水从一楼匀速送到八楼的住户家，电梯对水做功 J，送水过程中电梯的效率是 ．（每层楼高为3m，人的质量50kg，电梯自重3500N，水桶质量和摩擦不计，g=l0N/kg）．21教育网
5．如图所示，小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，（若不计绳重与摩擦），则W1 W2，η1 η2（填“大于”、“小于”或“等于”）．
6．小刚直接用绳把一桶沙从地面吊到二楼，做功W1，提沙的效率是η1，小强用动滑轮将同一桶沙从地面提到二楼，做功W2，提沙的效率是η2，不计绳重，则W1 W2，η1 η2．（选填“＞”、“＜”或“=”）21世纪教育网版权所有
7．如图所示，分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度（滑轮重小于物重），则所用拉力F甲 （选填“＞”“＜”或“=”，下同）F乙，拉力做功的功率P甲 P乙．机械效率η甲 η乙．21cnjy.com
8．工人站在地面上，用定滑轮将27kg的物品吊运到10m高处，使用定滑轮的优点是 ．若不计绳重和摩擦，匀速吊运所需的拉力是 N；若匀速吊运时的实际拉力是300N，则人所做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 （g取10N/kg）．
9．质量为56kg的中学生提着一捆质量为8kg的书，从一楼提到4米高的二楼，则他对书做的功为 J，他做功的效率为 ．（g取10N/kg）21·cn·jy·com
10．一物体质量为18kg，如图所示，小明用动滑轮将该物体在4s内匀速提高2m．所用拉力为100N．此过程中，小明做的有用功是 J，动滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是 w．（取g=10N/kg）2·1·c·n·j·y
11．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与绳之间的摩擦及绳重．若工人将绳子匀速向上拉6m，则泥桶上升 m，手拉绳子的力为 N，滑轮组的机械效率为 ．【来源：21·世纪·教育·网】
12．建筑工地上，水泥板质量为0.6t，起重机在15s内匀速把它提升到3m的高度，它电动机做的功是3.6×104J，起重机提升重物的功率是 起重机的机械效率是 ．（g=10N/kg）21·世纪*教育网
13．一物体质量为20kg，其受到的重力为 N．小黄通过定滑轮，用220N的拉力，将该物体在6s内匀速提高3m，如图所示．此过程中．小黄做的有用功是 J，定滑轮的机械效率是 ，拉力的功率是 W．（取g=10N/kg）www.21-cn-jy.com
14．用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升，拉力F=6N，拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 ．若不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为 N．如果重物重力增加，滑轮组的机械效率将 ．（选填：“增大”、“减小”或“不变”）
15．某人把重100N的砂子提到6m高的楼上，桶重20N，人体重480N：人直接提着砂桶上楼，需要做的有用功是 J，额外功是 J，总功是 J，机械效率是 ．
