第4课时 机械效率
1．在日常生活中，用10 N的拉力不能提起重15 N的物体的简单机械是( A )
A．一个定滑轮 B．一个动滑轮
C．杠杆 D．斜面
【解析】 定滑轮不能省力，只能改变力的方向。
2．小虎将二十本书装在一个木箱里搬上三楼，为了提高机械效率，以下做法可行的是( C )
A．小虎叫小熊一起将书抬上三楼
B．小虎抱这箱书乘电梯上三楼
C．小虎将书从木箱中拿出放入一个较轻的纸箱中搬上三楼
D．小虎将书分两次用木箱搬上三楼
3．如图3－4－51，绳及滑轮重不计，绳与滑轮的摩擦不计。若已知用F＝30 N的拉力可使物体沿水平地面匀速运动，那么，下列所求物理量正确的是( C )
图3－4－51
A．可求物体重为60 N
B．可求物体重为90 N
C．可求物体受的摩擦力为60 N
D．可求物体受的摩擦力为90 N
【解析】 两段绳子承担物体在水平方向上受到的摩擦力。
图3－4－52
4．如图3－4－52所示，将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F1>F2>F3，则拉力所做的有用功( A )
A．W1＝W2＝W3 B．W1>W2>W3
C．W1【解析】 W有＝Gh，有用功相同。
5．如图3－4－53所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是( D )
图3－4－53
【解析】 F1＝G，F2＝G，F3＝2G，F4＝G。
图3－4－54
6．用图3－4－54所示甲、乙两种方式匀速提升重为100 N的物体，已知滑轮重20 N，绳重和摩擦力不计。则( D )
A．手的拉力：F甲＝F乙；机械效率：η甲＝η乙
B．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙
【解析】 甲为定滑轮不能省力；乙为动滑轮能省力，但因提升滑轮而多做额外功，机械效率反而低。
图3－4－55
7．[2013·宁波]如图3－4－55所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。已知G＝18N，F＝10N。这一过程中，不能得到的结论是( C )
A．绳子自由端上升0.4m
B．拉力F做功4J
C．动滑轮重为2N
D．该动滑轮的机械效率为90%
8．如图3－4－56所示，已知斜面长5 m，高2 m，拉力为50 N。利用这个装置将重为100 N的物体在5 s内匀速从斜面的底端拉到顶端。则拉力做功的功率为__100__W，该装置的机械效率为__40%__。
图3－4－56
【解析】 拉力通过的距离是斜面长度的2倍，P＝＝＝＝100W，
η＝＝＝×100%＝40%。
图3－4－57
9．如图3－4－57所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400 N的拉力F在1分钟内将总重为900 N的泥土匀速提升5 m。则在这段时间内：
(1)拉力F所做的有用功是多少？
(2)拉力F做功的功率是多少？
(3)滑轮组的机械效率是多大？
【解析】 (1)拉力F所做的有用功为：W有＝Gh＝900N×5m＝4500J；
(2)拉力F移动的距离S为：S＝3h＝3×5m＝15m；
拉力F所做的总功为：W总＝FS＝400N×15m＝6000J；
则拉力F做功的功率P为：P＝＝＝100W；
(3)滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝75%。
答：(1)力F所做的有用功是4500J；
(2)拉力F做功的功率是100W；
(3)滑轮组的机械效率是75%。
10．如图3－4－58所示，用一个重为9 N的动滑轮来匀速提升物体，在
图3－4－58
实际工作中竖直向上的拉力为30 N，则动滑轮的机械效率( C )
A．一定等于85%
B．一定大于85%
C．一定小于85%
D．以上情况都有可能
【解析】 由于拉力为30牛，不考虑绳子与滑轮间摩擦时总重为60N，物重为51牛，机械效率为85%。
11．某实验小学的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时。用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度S/m 机械效率η
1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)实验过程中拉力的方向应与__斜面平行__。
(2)分析表中的数据可得出：在其它条件一定时，斜面越缓越__省__(选填“省”或“费”)力；斜面越陡，机械效率越 __高__(选填“高”或“低”)。
(3)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为__55.6%__。把第4次与第2次测量结果相比较，还能得出__在其他条件相同时，斜面越粗糙，机械效率越低__。
(4)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力__大于__物块所受的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)斜面在生产和生活中应用广泛，请你举出一个生产或生活中利用斜面的实例：__盘山公路__。
12．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图3－4－59所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
图3－4－59
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 8 0.8 24 83.3%
2 4 5 1.5 15 88.9%
3 6 10 2.2 30 90.9%
(1)在表中的空格处填上适当的数据；(机械效率用百分数表示，保留一位小数)
【答案】 88.9% 2.2 30
(2)在实验操作中应竖直向上__匀速__拉动弹簧测力计；
(3)从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，__增加物重__可以提高滑轮组的机械效率；
(4)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与__动滑轮重(或绳与滑轮的摩擦等)__ 有关(写出一种影响因素即可)。
13．如图3－4－60所示，要把一个质量是450 kg的贵重物品A沿水平地面移动100 m，
图3－4－60
为保护该物品，工人把它放在一个质量是50 kg的木板B上，然后用F＝400 N的水平拉力将木板B沿直线匀速拉动，直至终点。(提示：滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比)
(1)在匀速拉动B的过程中，A、B之间的摩擦力是多少？
(2)计算拉力F做的总功是多少焦耳？
(3)在拉力F做功的过程中，机械效率是多少？
【答案】 (1)0 (2)4×104 (3)90%
【解析】 (2)W总＝Fs＝400N×100m＝4×104J；
(3)∵滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比，
∴＝，
即F有＝·F总＝F总，
η＝×100%＝×100%＝90%。
14．[2012·河北]如图3－4－61所示，重为8 N的物体A在拉力F的作用下，5 s内匀速运动了0.5 m。拉力F做的功随时间变化的图像如图3－4－62所示。已知动滑轮重0.5 N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.5倍。求：
图3－4－61 图3－4－62
(1)拉力F的功率。
(2)拉力F的大小。
(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。
【答案】 (1)0.5W (2)2.5N (3)
【解析】 (1)由图可知，5s内拉力F做的功为2.5J，
拉力的功率为：P＝＝＝0.5W；
(2)由图可知，绳子末端移动的距离为物体移动距离的2倍，
绳子末端的速度为：v绳＝2v物＝2×＝2×m＝0.2m/s，
由于物体匀速运动，则P＝Fv，
所以拉力F＝＝＝2.5N；
(3)克服绳重及摩擦所做的额外功为：
W额外＝W总－W有用－W动，
则克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例为：
＝＝＝
＝。第4课时 机械效率
1．在日常生活中，用10 N的拉力不能提起重15 N的物体的简单机械是( )
A．一个定滑轮 B．一个动滑轮
C．杠杆 D．斜面
2．小虎将二十本书装在一个木箱里搬上三楼，为了提高机械效率，以下做法可行的是( )
A．小虎叫小熊一起将书抬上三楼
B．小虎抱这箱书乘电梯上三楼
C．小虎将书从木箱中拿出放入一个较轻的纸箱中搬上三楼
D．小虎将书分两次用木箱搬上三楼
3．如图3－4－51，绳及滑轮重不计，绳与滑轮的摩擦不计。若已知用F＝30 N的拉力可使物体沿水平地面匀速运动，那么，下列所求物理量正确的是( )
图3－4－51
A．可求物体重为60 N
B．可求物体重为90 N
C．可求物体受的摩擦力为60 N
D．可求物体受的摩擦力为90 N
图3－4－52
4．如图3－4－52所示，将同一物体分别沿s1、s2、s3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F1>F2>F3，则拉力所做的有用功( )
A．W1＝W2＝W3 B．W1>W2>W3
C．W15．如图3－4－53所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是( )
图3－4－53
图3－4－54
6．用图3－4－54所示甲、乙两种方式匀速提升重为100 N的物体，已知滑轮重20 N，绳重和摩擦力不计。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＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
D．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙
图3－4－55
7．[2013·宁波]如图3－4－55所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。已知G＝18N，F＝10N。这一过程中，不能得到的结论是( )
A．绳子自由端上升0.4m
B．拉力F做功4J
C．动滑轮重为2N
D．该动滑轮的机械效率为90%
8．如图3－4－56所示，已知斜面长5 m，高2 m，拉力为50 N。利用这个装置将重为100 N的物体在5 s内匀速从斜面的底端拉到顶端。则拉力做功的功率为____W，该装置的机械效率为____。
图3－4－56
图3－4－57
9．如图3－4－57所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用400 N的拉力F在1分钟内将总重为900 N的泥土匀速提升5 m。则在这段时间内：
(1)拉力F所做的有用功是多少？
(2)拉力F做功的功率是多少？
(3)滑轮组的机械效率是多大？
\
10．如图3－4－58所示，用一个重为9 N的动滑轮来匀速提升物体，在
图3－4－58
实际工作中竖直向上的拉力为30 N，则动滑轮的机械效率( )
A．一定等于85%
B．一定大于85%
C．一定小于85%
D．以上情况都有可能
11．某实验小学的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时。用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度S/m 机械效率η
1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)实验过程中拉力的方向应与____。
(2)分析表中的数据可得出：在其它条件一定时，斜面越缓越___(选填“省”或“费”)力；斜面越陡，机械效率越 ____(选填“高”或“低”)。
(3)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为____。把第4次与第2次测量结果相比较，还能得出____。
(4)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力____物块所受的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)斜面在生产和生活中应用广泛，请你举出一个生产或生活中利用斜面的实例：__ _。
12．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图3－4－59所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
图3－4－59
实验次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的读数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 8 0.8 24 83.3%
2 4 5 1.5 15
3 6 10 90.9%
(1)在表中的空格处填上适当的数据；(机械效率用百分数表示，保留一位小数)
(2)在实验操作中应竖直向上____拉动弹簧测力计；
(3)从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，____可以提高滑轮组的机械效率；
(4)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与__ __ 有关(写出一种影响因素即可)。
13．如图3－4－60所示，要把一个质量是450 kg的贵重物品A沿水平地面移动100 m，
图3－4－60
为保护该物品，工人把它放在一个质量是50 kg的木板B上，然后用F＝400 N的水平拉力将木板B沿直线匀速拉动，直至终点。(提示：滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比)
(1)在匀速拉动B的过程中，A、B之间的摩擦力是多少？
(2)计算拉力F做的总功是多少焦耳？
(3)在拉力F做功的过程中，机械效率是多少？
14．[2012·河北]如图3－4－61所示，重为8 N的物体A在拉力F的作用下，5 s内匀速运动了0.5 m。拉力F做的功随时间变化的图像如图3－4－62所示。已知动滑轮重0.5 N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.5倍。求：
图3－4－61 图3－4－62
(1)拉力F的功率。
(2)拉力F的大小。
(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。
