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沪科版八年级全一册物理
10.5机械效率
一、单选题
1．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（ ）
A．该装置能够省力
B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功
D．提水时克服水的重力做的功是有用功
【答案】C
【解析】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，A正确，故A不符合题意；
B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，B正确，故B不符合题意；
C．使用任何机械都不省功，C错误，故C符合题意；
D．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，D正确，故D不符合题意。
故选C。
2．下列说法正确的是（ ）
A．做功多的机器机械效率一定高
B．机械效率高的机器功率一定大
C．功率小的机器做功慢
D．若机器设计合理，机械效率可以大于100%
【答案】C
【解析】A．机械效率是指有用功与总功的比值，比值大，则机械效率高，与做功多少无关，故A错误；
B．机械效率是指有用功与总功的比值，比值大，则机械效率高，功率表示做功的快慢，它们是两个不同的物理量，所以机械效率高的机器功率不一定大，故B错误；
C．功率表示做功的快慢，功率小表示机器做功慢，故C正确；
D．使用机械时，不可避免地要克服摩擦做功，所以额外功不可避免，机械效率总会小于100%，故D错误。
故选C。
3．如图所示，用相同的滑轮构成甲乙两个滑轮组，分别将相同重物匀速提升相同高度，不计绳重和摩擦。对比甲乙两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的距离s甲=s乙，拉力对滑轮组所做的功W甲≠W乙
B．绳端移动的距离s甲≠s乙，拉力对滑轮组所做的功W甲=W乙
C．绳端拉力F甲=F乙，滑轮组的机械效率η甲=η乙
D．绳端拉力F甲≠F乙，滑轮组的机械效率η甲≠η乙
【答案】B
【解析】由图可知，甲中动滑轮上有2股绳子，乙中动滑轮上有3股绳子，设重物提升高度为h，重物重力为G，动滑轮重力为G动，不计绳重和摩擦。
AB．绳端移动的距离
则
由可知，甲中绳子的拉力为
甲中绳子拉力做的总功为
乙中绳子的拉力为
乙中绳子拉力做的总功为
则
故A错误，B正确。
CD．由上述分析可知
有用功为
甲的机械效率为
乙的机械效率为
则
故CD错误。
故选B。
4．如图所示，在斜面上将一个重物匀速拉到高处，已知斜面长为s，高为h，有用功为W，斜面的机械效率为，则下列说法错误的是（ ）
A．总功 B．额外功
C．重物重力 D．重物受到摩擦力
【答案】D
【解析】A．由可得，总功
故A正确，不符合题意；
B．使用斜面时克服摩擦力做的功即为额外功，由可得
故B正确，不符合题；
C．由可得：重物重力，故C正确，不符合题意；
D．使用斜面时克服摩擦力做的功即为额外功，即，则
故D错误，符合题意。
故选D。
5．如图所示，利用滑轮组提升重为G的货物。若人用大小为F的力、以速度v匀速拉动绳子，则下面说法正确的是（ ）
A．拉力为G B．货物上升速度为v
C．人对货物做功的功率为Fv D．机械效率为50%
【答案】B
【解析】A．在不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力，但题中没有“不计滑轮重、绳重和摩擦”的条件，所以不能判断绳端的拉力大小，故A错误；
B．由图可知n=2，绳子自由端移动的速度v=nv物，所以货物上升的速度
故B正确；
C．人对货物做功的功率
故C错误；
D．滑轮组的机械效率
但题中没有货物重力与拉力的具体关系，所以无法求出具体的数值，故D错误。
故选B。
6．如图所示的滑轮组，每个滑轮重50N，用这个滑轮组把质量为45kg的重物在2s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是：（g=10N/kg）（ ）
A．作用在绳自由端的拉力F为125N B．在2s内做的有用功为1000J
C．若所挂物体越重，该滑轮组机械效率越小 D．该套装置的机械效率为90%
【答案】D
【解析】A．物体受到的重力为
G=mg=45kg×10N/kg=450N
由图知：承担物重的绳子有3段，作用在绳子自由端的拉力为
故A错误；
B．根据题意可知，拉力做的有用功为
W有用=Gh=450N×2m=900J
故B错误；
C．不计绳重和摩擦，动滑轮重力一定，滑轮组提起的物重越大，有用功越多，但额外功不变，所以机械效率越高，故C错误；
D．拉力做的总功为
滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
7．如图所示的滑轮组，在不计绳重和摩擦的情况下，均将重为G的物体匀速提升h的高度，且每个滑轮的重力都等于G0（G0A．绳子自由端拉力的大小关系为F1=F2>F3
B．甲图和丙图中的装置所做的额外功相等为G0h
C．甲图和丙图两装置的机械效率相等
D．乙图中的装置机械效率最高为100%
【答案】A
【解析】A．不计绳重和摩擦，则根据滑轮组受力分析可知，对于甲来说，，即；乙图中两个都是定滑轮，只改变力的方向，不改变力的大小，因此；在丙图中，对动滑轮受力分析可知，即，因此
故A错误，符合题意；
B．本题不计绳重和摩擦，对于甲和丙来说，则额外功来源于克服动滑轮重力做功，因此
故B正确，不符合题意；
C．对于甲和丙来说，有用功都等于
额外功都等于
因此甲和丙的机械效率都是
故C正确，不符合题意；
D．乙图中只有定滑轮，由于不计绳重和摩擦，则整个装置中额外功为0，即机械效率达到了100%，故D正确，不符合题意。
故选A。
二、多选题
8．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N
B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J
D．斜面的机械效率约为66.67%
【答案】AD
【解析】AC．拉力F做的功
W总=Fs=150N×3m=450J
有用功
W有用=Gh=500N×0.6m=300J
额外功
W额=W总﹣W有用=450J﹣300J=150J
由W额=fs知道，物体在斜面上受到的摩擦力
故A正确，C错误；
B．拉力的功率
故B错误；
D．斜面的机械效率
故D正确。
故选AD。
9．某建筑工地上，工人用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至距地面高为的楼层，如图所示。若工人所用拉力为，水泥重为，桶重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为，则下列关系正确的是（ ）
A．拉力 B．有用功
C．总功 D．机 效率为
【答案】BCD
【解析】将水泥从地面匀速运至距地面高为h的楼层，如图所示。若工人所用拉力为F，水泥重为G0，桶重为G1，动滑轮重为G2，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为η，根据滑轮组承重绳子段数与绳端拉力的关系可知
根据有用功公式
有用功为
由于不计绳重和摩擦，总功为
机械效率为
故A错误，BCD正确。
故选BCD。
10．如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，每次重物均以0.4m/s的速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当吊起质量为240kg的重物A时，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为80% ，g 取10N/kg。下列说法正确的是（ ）
A．牵引车的速度是0.8m/s B．5s拉力F做的功为4000J
C．动滑轮所受的重力为600N D．拉力F的功率为1200W
【答案】CD
【解析】BC．重物的重力
由图可知，n=3，由
可得，拉力的大小
滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，由
可得，动滑轮所受的重力
5s拉力F做的功
故B错误，C正确；
AD．车的速度等于绳端移动的速度
拉力F的功率
故A错误，D正确。
故选CD。
三、填空题
11．如图所示，工人师傅利用斜面把重物匀速推到车上，此过程中工人师傅利用斜面可以省力，但要费距离，即使用任何机械都不能省______。
【答案】功
【解析】由图可知，工人师傅利用斜面把重物匀速推到车上，此过程中工人利用斜面可以省力，但要费距离；由于生活中省力的机械一定费距离，省距离的机械一定费力，因此，则功的计算公式W=Fs可知，使用任何机械都不能省功。
12．一个水桶掉到了井里，在打捞水桶的过程中，则对水桶做的功叫做 ___________功，对水做的功叫 ___________功，对水桶和水一共做的功叫 ___________功。
【答案】 有用 额外 总
【解析】水桶掉到了井里，打捞水桶时，目的是提桶，所以对桶做的功是有用功，但是对水又不得不做功，则对水做的功是额外功，对水桶和水一共做的功叫总功。
13．如图所示，在拉力F=40N的作用下，一个重500N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为_________N，拉力F做功的功率为_________W。
【答案】 96 12
【解析】由图知，通过动滑轮绳子的段数n=3，由
可得，物体与地面间的滑动摩擦力为
由v=nv物和
可得，拉力的功率为
14．小明家在装修，为了帮爸爸把质量的木箱搬到高的卡车车厢里，他将一块长的木板搁在地面与车厢之间构成一个斜面，然后站在车上用的拉力将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。则木箱受到的摩擦力为__________N。
【答案】100
【解析】拉力做的总功
W总=Fs=400N×5m=2000J
木箱的重力
G=mg=100kg×10N/kg=1000N
工人师傅对木箱做的有用功
W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J
克服摩擦力所做的额外功
W额=W总-W有=2000J-1500J=500J
由W额=fs知道，物体和斜面之间的摩擦力
15．小明利用如图甲所示的滑轮组，将不同的物体匀速提升1m，图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图，不计绳重和摩擦。定滑轮的作用是 ___________，物重为150N时，小明做的有用功为 ________J，动滑轮的重力为 _______N。
【答案】 改变力的方向 150 50
【解析】定滑轮的作用是改变力的方向，但不能省力。
小明做的有用功
W有用=Gh=150N×1m=150J
由图乙可得，不计绳重和摩擦，额外功为
W额=W总-W有用=200J-150J=50J
则根据W额=G动h可得，动滑轮的重力为
16．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为450N的物体以0.5m/s的速度匀速竖直提升了2m，人对绳自由端竖直向上的拉力F为200N，（不计绳重和摩擦）。动滑轮的重力为___________N。若用该滑轮组提升600N的重物时，滑轮组的机械效率是___________。
【答案】 150 80%
【解析】由题意可得，动滑轮上有三股绳，则有
若用该滑轮组提升600N的重物时，绳子端的拉力为
设物体提升的高度为h，则总功为
W总=F1×3h
有用功为
W有=G物1h
机械效率为
17．救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10N/kg）在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为______J，拉力F做的功为_______；整个装置的机械效率为_______。
【答案】 2×104 2.5×104J 80%
【解析】小车质量
m＝1t＝1000kg
其重力
G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N
钢绳做的有用功
W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J
不计车长，拉力端移动距离
s＝2L＝2×5m＝10m
拉力做的总功
W总＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J
整个装置的机械效率
18．如图所示，动滑轮重10N，在50N的拉力F作用下，滑轮组拉着重100N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度匀速直线运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），则：拉力F的功率为________W，此时滑轮组的机械效率为________。
【答案】 10 90%
【解析】 由图示知，滑轮组的承重绳子为2根，物体A匀速运动10s，通过的距离
h=vt=0.1m/s×10s=1m
绳子端通过的距离
s=2h=2×1m=2m
拉力做的总功
W总=Fs=50N×2m=100J
拉力F的功率
忽略绳重和滑轮间的摩擦，滑轮组拉动物体A的拉力
F′=2F-G动=2×50N-10N=90N
拉动A所做的有用功
W有= F′h=90N×1m=90J
滑轮组的机械效率
四、实验探究题
19．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．
（1）实验中应沿竖直方向_____缓慢拉动弹簧测力计；
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法_____（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到_____对滑轮组机械效率的影响；
（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，表中的两个数据分别为______，__________；（从左到右填写）
实验次数 钩码重量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
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
（4）通过比较_____两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；（填实验次数的序号）
（5）通过比较_____两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）
【答案】 匀速 不正确 摩擦力 0.4 80％ 12 23
【解析】（1）为了使拉力大小不变，实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。
（2）弹簧测力计静止读数时，没有克服滑轮组与绳子之间的摩擦，是弹簧测力计的示数偏小，故小组的想法是错误的。
（3）由图丁得，滑轮组的
则绳端移动距离
机械效率
（4）通过比较1、2两次实验数据得，动滑轮与动滑轮的个数相同，绳子的绕线方式不同，与动滑轮连接的绳子的段数不同，提升物体的重相同，机械效率相同，可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
（5）由图得，乙、丙中选用的滑轮组相同，丙提升的重物重力较大，通过比较2、3两次实验数据得，丙实验的机械效率较高，可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
20．小明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多次测量，测得数据如下表所示。
序号 物重G/N 钓码上升高度 h/m 动力F/N 动力作用点移动距离 s/ m 机拭效率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 0.3
（1）滑轮组中动滑轮的作用是_________，定滑轮的作用是_________。
（2）第4次实验测得的机械效率η=_________（保留一位小数）；
（3）小明通过数据表发现：比较_________两次实验数据可知，滑轮组机械效率与重物被提升高度无关；比较 3、4 两次实验数据可知，同一滑轮组，_________越大，机械效率越高；
（4）小明进一步分析 3、4 两次数据，还发现第4次拉力做的有用功比第 3 次大_________J，第4次拉力做的额外功比第3 次大_________J。由此可见，机械效率提高的原因是有用功增大比额外功增大多得多，从而使有用功占总功的比值增大。
【答案】 省力 改变力的方向 66.7% 1.2 所提物体的重量 0.2 0.07
【解析】（1）定滑轮和动滑轮在构造上是相同的，只是在使用中，不随物体一起移动的滑轮叫定滑轮，和物体一起移动的滑轮叫动滑轮；定滑轮的作用是改变力的方向；动滑轮实质上是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，所以使用它可以省一半的力，但不能改变力的方向。
（2）由表中第4次实验数据，则测得的机械效率
（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，只改变物体被提升的高度，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，实验中只改变了提起物体的重力，可得结论：同一滑轮组提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。
（4）由W有=Gh可得，第4次拉力做的有用功与第3次的差等于
G4h-G3h=4N×0.lm-2N×0.1m=0.2J
根据
W额=W总一W有=Fs-Gh
可得，第3次做的额外功
W额3=F3s-G3h=1.lN×0.3m-2N×0.lm=0.13J
第4次做的额外功
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0.2J-0.13J=0.07J，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，即滑轮组的机械效率增大。
21．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的父亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究.她们从斜面底端A点沿斜面确定了距A点1m处的B点。（g取10N/kg）
（1）将刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为_______cm；
（2）选取车轮与轮椅轮胎材质、花纹均相同的小车为研究对象，进行了如下操作：
①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；
②将弹簧测力计与斜面平行放置并_______，然后沿斜面匀速直线拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为_______ N；
③将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 _______ J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点的机械效率为 _______；
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速直线拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1，计算出将小车从水平地面提升到B点所做的有用功W2，以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的a和b。
①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重_______（选填“有关”或“无关”）；
②若这位父亲的质量为70kg，所坐的轮椅质量为10kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为_______N。
【答案】 9.00 校零 0.3 0.3 60% 无关 120
【解析】（1） 刻度尺上之间有个小格，所以一个小格代表的长度是，即此刻度尺的分度值为，使刻度尺“”刻度线与水平地面对齐，点所处高度为。
（2） 弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线，如果没指向零刻度线，需要校零。
由图可知，弹簧测力计的分度值是，弹簧测力计的示数为。
将小车从A点拉到点的过程中，拉力做的功为
利用斜面将小车从水平地面提升到点时所做的有用功为
机械效率为
（3） 从图像读出当小车的总重增大到时，拉小车从A点到B点所做的功，竖直向上将小车从水平地面提升到点所做的功，利用斜面将小车从水平地面提升到点时的机械效率为
所以由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关。
这位父亲和所坐的轮椅总重力为
中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为
由得，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为
由得，力的大小为
22．小明同学用图的甲、丙滑轮组探究滑轮组的机械效率和什么因素有关，实验数据记录如表：
次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率
1 2 10 30 66.7%
2 3 10 1.4 30 71.4%
3 3 10 1.1 40
（1）第1次实验时弹簧测力计的示数如图乙所示，拉力是 _______；
（2）第1次、第2次实验选用的是如图的甲滑轮组，请根据表中的数据画出其绕线；_______ ；
（3）由1、2两次实验可知：同一滑轮组，____________越大，机械效率越高；
（4）第3次实验选用的是如图的丙滑轮组，其动滑轮总重大于甲滑轮组动滑轮重，请根据表中的数据，得出机械效率为 _________%；
（5）小组的其他同学在实验过程中发现竖直向上 _______拉动弹簧测力计时读数很不方便，他便在测力计静止时读数，小明同学指出他这样测出的数据是错误的，原因是 ________。
【答案】 1N 提升钩码的重力 68.2 匀速 没有考虑机械之间的摩擦，测出的拉力偏小
【解析】（1）第1次实验时弹簧测力计的示数如图乙所示，分度值为0.2N，示数为1N，拉力是1N。
（2）第1次、第2次实验选用的是如图的甲滑轮组，绳子的有效段数为
其绕线如下所示：
（3）由1、2两次实验可知：同一滑轮组，钩码的重力不一样，机械效率也不同，提升钩码的重力越大，机械效率越高。
（4）第3次实验选用的是如图的丙滑轮组，其动滑轮总重大于甲滑轮组动滑轮重，请根据表中的数据，得出机械效率为
（5）在实验过程中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，若在测力计静止时读数，样测出的数据是错误的，原因是：没有考虑机械之间的摩擦，测出的拉力偏小。
五、计算题
23．如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104N的重物匀速吊起2m时，用时20s，滑轮组的机械效率为80%。
（1）求提升重物做的有用功；
（2）求绳端拉力的功率；
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功是7000J，求动滑轮的重。
【答案】（1）3.2×104J；（2）2×103W；（3）500N
【解析】解：（1）提升重物做的有用功
W有＝Gh＝1.6×104N×2m＝3.2×104J
（2）由可知，拉力做的总功
绳端拉力的功率
（3）总的额外功
W额＝W总﹣W有＝4×104J﹣3.2×104J＝8000J
则克服动滑轮重力做的功
W动＝W额﹣Wf＝8000J﹣7000J＝1000J
由W动＝G动h可知，动滑轮的重力
答：（1）提升重物做的有用功为3.2×104J；
（2）绳端拉力的功率为2×103W；
（3）动滑轮的重力为500N。
24．目前，连接光明区、宝安区、南山区的深圳地铁13号线正在施工，小明路过建筑工地时，常会看到起重机在搬运重物，它的主体结构是一个滑轮组（如图所示）。假设滑轮组提起的重物重力G＝540N，动滑轮重G动＝60N，重物匀速上升的高度h＝5m，不计绳重和摩擦，取g＝10N/kg。请回答下列问题：
（1）有用功是多少；
（2）拉力F的大小；
（3）该滑轮组的机械效率是多少。
【答案】（1）2700J；（2）200N；（3）90%
【解析】解：（1）有用功为
（2）由图可知，有三段绳子拉着动滑轮，则
不计摩擦和绳重，则拉力的大小为
（3）滑轮组的机械效率为
答：（1）有用功是2700J；
（2）拉力F的大小为200N；
（3）该滑轮组的机械效率是90%。
25．用卷扬机与滑轮组组合使用可节省人力，提高工作效率。如图是煤矿工人将矿井内的物体从井底提升至地面的示意图。已知卷扬机工作时的输出功率保持为3kW不变，滑轮组的钢丝绳能承受的最大拉力是5×103N。某次提升过程中，滑轮组将重4.8×103N的物体在20s内从10m深的井底刚好匀速提升到了地面。
（1）这次提升过程中，滑轮组的机械效率是多少？
（2）若另一次匀速提升过程中，钢丝绳的拉力达到了最大，求物体上升的速度。
【答案】（1）80%；（2）0.3m/s
【解析】解：（1）有用功
总功为
滑轮组的机械效率为
（2）绳端移动的速度为
由图可知，绳子股数n=2，所以物体上升的速度为
答：（1）这次提升过程中，滑轮组的机械效率是80%；
（2）若另一次匀速提升过程中，钢丝绳的拉力达到了最大，物体上升的速度为0.3m/s。
26．工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为150W。（g取10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为500N，额外功占总功的10%，求工人提升货物的质量。
【答案】（1）60%；（2）135kg
【解析】解：（1）货物的重力
G=mg=45kg×10N/kg=450N
工人做的有用功
W有用=Gh=450N×2m=900J
拉力做的总功
W总=Pt=150W×10s=1500J
滑轮组的机械效率
（2）若工人用此装置匀速提升其他货物，由题知，额外功占总功的10%，则有用功占总功的90%，即机械效率η′=90%，由图知，n=3，拉力端移动距离s=3h，因为
所以工人提升货物的重力
G′=3η′F′=3×90%×500N=1350N
其质量
答：（1）滑轮组的机械效率为60%；
（2）工人提升货物的质量为135kg。
27．在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直山中提升物资，已知物资重9×103N，汽车对绳子的拉力为4×103N，汽车受到地面摩擦力为6×103N，物资上升过程中的s﹣t图像如图乙所示，求该过程中：
（1）物资的上升速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）汽车牵引力的功率。
【答案】（1）0.1m/s；（2）75%；（3）3×103W
【解析】解：（1）由图乙可知，物资被匀速提升，在t＝10s内，提升的高度h＝s＝1m，
则物资的上升速度
（2）由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则在t＝10s内，滑轮组绳子自由端移动的距离是3m，滑轮组绳子拉力做的总功
滑轮组绳子拉力做的有用功
则滑轮组的机械效率
（3）汽车匀速运动时受到水平向右的牵引力和水平向左绳子的拉力、地面的摩擦力作用处于平衡状态，所以，汽车的牵引力
汽车行驶的速度是0.3m/s，则汽车牵引力的功率
答：（1）物资的上升速度为0.1m/s；
（2）滑轮组的机械效率为75%；
（3）汽车牵引力的功率为3×103W。
28．小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为0.2m2，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）石料的重力；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率。
【答案】（1）80N；（2）200N；（3）80%
【解析】解：（1）石料的体积
V=(0.2m)3=0.008m3
石料露出水面前受到的浮力
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N
（2）石料的重力
G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N
（3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力
石料露出水面前滑轮组的机械效率
答：（1）石料露出水面前受到的浮力为80N；
（2）石料的重力为200N；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率为80%。
29．在美丽乡村建设中，政府为某村购置了一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时，为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面，用600N的力把重为1200N的箱子沿斜面匀速推到了2m高的车厢上，如图所示。求：
（1）工人对箱子做的有用功；
（2）工人推箱子做的总功；
（3）该斜面的机械效率。
【答案】（1）2400J；（2）3000J；（3）80%
【解析】解：（1）工人对箱子做的有用功
（2）工人推箱子做的总功
（3）该斜面的机械效率
答：（1）工人对箱子做的有用功2400J；
（2）工人推箱子做的总功3000J；
（3）该斜面的机械效率为80%。
30．工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及箱子绳重忽略不计，g取10N/kg。
（1）动滑轮的重力是多大？
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率；
（3）当滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是多大？
【答案】（1）400N；（2）80W；（3）1600N
【解析】解：（1）由图乙可知，当运送建材的重力G1＝400N时，滑轮组的机械效率η＝50%，因滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，所以克服建材重力做的功为有用功，克服建材和动滑轮总重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率
解得G轮＝400N。
（2）由图可知，承担物重绳子的股数为n＝2，则钢绳移动的距离
s＝nh＝2×12m＝24m
拉力做的功
W＝Fs＝400N×24m＝9600J
拉力的功率
（3）当滑轮组的机械效率为80% 时，则有
解得。
答：（1）动滑轮重为400N；
（2）拉力的功率为80W；
（3）当滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是1600N。
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沪科版八年级全一册物理
10.5机械效率
一、单选题
1．如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（ ）
A．该装置能够省力
B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功
D．提水时克服水的重力做的功是有用功
2．下列说法正确的是（ ）
A．做功多的机器机械效率一定高
B．机械效率高的机器功率一定大
C．功率小的机器做功慢
D．若机器设计合理，机械效率可以大于100%
3．如图所示，用相同的滑轮构成甲乙两个滑轮组，分别将相同重物匀速提升相同高度，不计绳重和摩擦。对比甲乙两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
A．绳端移动的距离s甲=s乙，拉力对滑轮组所做的功W甲≠W乙
B．绳端移动的距离s甲≠s乙，拉力对滑轮组所做的功W甲=W乙
C．绳端拉力F甲=F乙，滑轮组的机械效率η甲=η乙
D．绳端拉力F甲≠F乙，滑轮组的机械效率η甲≠η乙
4．如图所示，在斜面上将一个重物匀速拉到高处，已知斜面长为s，高为h，有用功为W，斜面的机械效率为，则下列说法错误的是（ ）
A．总功 B．额外功
C．重物重力 D．重物受到摩擦力
5．如图所示，利用滑轮组提升重为G的货物。若人用大小为F的力、以速度v匀速拉动绳子，则下面说法正确的是（ ）
A．拉力为G B．货物上升速度为v
C．人对货物做功的功率为Fv D．机械效率为50%
6．如图所示的滑轮组，每个滑轮重50N，用这个滑轮组把质量为45kg的重物在2s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是：（g=10N/kg）（ ）
A．作用在绳自由端的拉力F为125N B．在2s内做的有用功为1000J
C．若所挂物体越重，该滑轮组机械效率越小 D．该套装置的机械效率为90%
7．如图所示的滑轮组，在不计绳重和摩擦的情况下，均将重为G的物体匀速提升h的高度，且每个滑轮的重力都等于G0（G0A．绳子自由端拉力的大小关系为F1=F2>F3
B．甲图和丙图中的装置所做的额外功相等为G0h
C．甲图和丙图两装置的机械效率相等
D．乙图中的装置机械效率最高为100%
二、多选题
8．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N
B．拉力的功率是50W
C．拉力所做的功是300J
D．斜面的机械效率约为66.67%
9．某建筑工地上，工人用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至距地面高为的楼层，如图所示。若工人所用拉力为，水泥重为，桶重为，动滑轮重为，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为，则下列关系正确的是（ ）
A．拉力 B．有用功
C．总功 D．机 效率为
10．如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，每次重物均以0.4m/s的速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当吊起质量为240kg的重物A时，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为80% ，g 取10N/kg。下列说法正确的是（ ）
A．牵引车的速度是0.8m/s B．5s拉力F做的功为4000J
C．动滑轮所受的重力为600N D．拉力F的功率为1200W
三、填空题
11．如图所示，工人师傅利用斜面把重物匀速推到车上，此过程中工人师傅利用斜面可以省力，但要费距离，即使用任何机械都不能省______。
12．一个水桶掉到了井里，在打捞水桶的过程中，则对水桶做的功叫做 ___________功，对水做的功叫 ___________功，对水桶和水一共做的功叫 ___________功。
13．如图所示，在拉力F=40N的作用下，一个重500N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为_________N，拉力F做功的功率为_________W。
14．小明家在装修，为了帮爸爸把质量的木箱搬到高的卡车车厢里，他将一块长的木板搁在地面与车厢之间构成一个斜面，然后站在车上用的拉力将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。则木箱受到的摩擦力为__________N。
15．小明利用如图甲所示的滑轮组，将不同的物体匀速提升1m，图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图，不计绳重和摩擦。定滑轮的作用是 ___________，物重为150N时，小明做的有用功为 ________J，动滑轮的重力为 _______N。
16．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为450N的物体以0.5m/s的速度匀速竖直提升了2m，人对绳自由端竖直向上的拉力F为200N，（不计绳重和摩擦）。动滑轮的重力为___________N。若用该滑轮组提升600N的重物时，滑轮组的机械效率是___________。
17．救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10N/kg）在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为______J，拉力F做的功为_______；整个装置的机械效率为_______。
18．如图所示，动滑轮重10N，在50N的拉力F作用下，滑轮组拉着重100N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度匀速直线运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），则：拉力F的功率为________W，此时滑轮组的机械效率为________。
四、实验探究题
19．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．
（1）实验中应沿竖直方向_____缓慢拉动弹簧测力计；
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法_____（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到_____对滑轮组机械效率的影响；
（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，表中的两个数据分别为______，__________；（从左到右填写）
实验次数 钩码重量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
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
（4）通过比较_____两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；（填实验次数的序号）
（5）通过比较_____两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）
20．小明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多次测量，测得数据如下表所示。
序号 物重G/N 钓码上升高度 h/m 动力F/N 动力作用点移动距离 s/ m 机拭效率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 0.3
（1）滑轮组中动滑轮的作用是_________，定滑轮的作用是_________。
（2）第4次实验测得的机械效率η=_________（保留一位小数）；
（3）小明通过数据表发现：比较_________两次实验数据可知，滑轮组机械效率与重物被提升高度无关；比较 3、4 两次实验数据可知，同一滑轮组，_________越大，机械效率越高；
（4）小明进一步分析 3、4 两次数据，还发现第4次拉力做的有用功比第 3 次大_________J，第4次拉力做的额外功比第3 次大_________J。由此可见，机械效率提高的原因是有用功增大比额外功增大多得多，从而使有用功占总功的比值增大。
21．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他年迈的父亲缓缓上行，图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小，小红和小华进行了探究.她们从斜面底端A点沿斜面确定了距A点1m处的B点。（g取10N/kg）
（1）将刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐，正确测量B点高度，结果如图乙，为_______cm；
（2）选取车轮与轮椅轮胎材质、花纹均相同的小车为研究对象，进行了如下操作：
①正确使用弹簧测力计，测出小车重为2.0N；
②将弹簧测力计与斜面平行放置并_______，然后沿斜面匀速直线拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为_______ N；
③将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 _______ J；利用斜面将小车从水平地面提升到B点的机械效率为 _______；
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速直线拉动小车需要的力，计算出拉小车从A点到B点所做的功W1，计算出将小车从水平地面提升到B点所做的有用功W2，以功为纵坐标，以小车总重为横坐标，建立平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如图丙中的a和b。
①由图像可知：用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重_______（选填“有关”或“无关”）；
②若这位父亲的质量为70kg，所坐的轮椅质量为10kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，力的大小为_______N。
22．小明同学用图的甲、丙滑轮组探究滑轮组的机械效率和什么因素有关，实验数据记录如表：
次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率
1 2 10 30 66.7%
2 3 10 1.4 30 71.4%
3 3 10 1.1 40
（1）第1次实验时弹簧测力计的示数如图乙所示，拉力是 _______；
（2）第1次、第2次实验选用的是如图的甲滑轮组，请根据表中的数据画出其绕线；_______ ；
（3）由1、2两次实验可知：同一滑轮组，____________越大，机械效率越高；
（4）第3次实验选用的是如图的丙滑轮组，其动滑轮总重大于甲滑轮组动滑轮重，请根据表中的数据，得出机械效率为 _________%；
（5）小组的其他同学在实验过程中发现竖直向上 _______拉动弹簧测力计时读数很不方便，他便在测力计静止时读数，小明同学指出他这样测出的数据是错误的，原因是 ________。
五、计算题
23．如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6×104N的重物匀速吊起2m时，用时20s，滑轮组的机械效率为80%。
（1）求提升重物做的有用功；
（2）求绳端拉力的功率；
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功是7000J，求动滑轮的重。
24．目前，连接光明区、宝安区、南山区的深圳地铁13号线正在施工，小明路过建筑工地时，常会看到起重机在搬运重物，它的主体结构是一个滑轮组（如图所示）。假设滑轮组提起的重物重力G＝540N，动滑轮重G动＝60N，重物匀速上升的高度h＝5m，不计绳重和摩擦，取g＝10N/kg。请回答下列问题：
（1）有用功是多少；
（2）拉力F的大小；
（3）该滑轮组的机械效率是多少。
25．用卷扬机与滑轮组组合使用可节省人力，提高工作效率。如图是煤矿工人将矿井内的物体从井底提升至地面的示意图。已知卷扬机工作时的输出功率保持为3kW不变，滑轮组的钢丝绳能承受的最大拉力是5×103N。某次提升过程中，滑轮组将重4.8×103N的物体在20s内从10m深的井底刚好匀速提升到了地面。
（1）这次提升过程中，滑轮组的机械效率是多少？
（2）若另一次匀速提升过程中，钢丝绳的拉力达到了最大，求物体上升的速度。
26．工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为150W。（g取10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为500N，额外功占总功的10%，求工人提升货物的质量。
27．在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直山中提升物资，已知物资重9×103N，汽车对绳子的拉力为4×103N，汽车受到地面摩擦力为6×103N，物资上升过程中的s﹣t图像如图乙所示，求该过程中：
（1）物资的上升速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）汽车牵引力的功率。
28．小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为0.2m2，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）石料的重力；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率。
29．在美丽乡村建设中，政府为某村购置了一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时，为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面，用600N的力把重为1200N的箱子沿斜面匀速推到了2m高的车厢上，如图所示。求：
（1）工人对箱子做的有用功；
（2）工人推箱子做的总功；
（3）该斜面的机械效率。
30．工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及箱子绳重忽略不计，g取10N/kg。
（1）动滑轮的重力是多大？
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率；
（3）当滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是多大？
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