浙教版科学2018-2019学年九年级上学期 3.4 机械效率（第4课时） 同步练习
一、基础题
1．用铁桶从井中打水，则此过程中（ ）
A．人对铁桶做的功是额外功
B．人对水做的功是额外功
C．人对水和铁桶做的功都是额外功
D．人对水和铁桶做的功都是有用功
2．关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．有用功越大，机械的机械效率就越高
B．额外功越大，机械的机械效率就越低
C．总功越大，机械的机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
3．如图所示，用滑轮组提升重物时，重800牛的物体在10 秒内匀速上升了1 米。已知拉绳子的力F为500 牛，则提升重物的过程中（ ）
A．总功是800焦 B．有用功是800 焦
C．拉力F做的功是500焦 D．滑轮组的机械效率是60%
4．如图所示，用甲、乙两种装置分别将重1牛的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2牛，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙，机械效率分别是η甲和η乙，则（ ）
A．F甲＞F乙 B．F甲＝F乙 C．η甲＞η乙 D．η甲＜η乙
5．质量为0.5千克的塑料桶装满水后总质量为10 千克，小明将其从地面匀速搬到高度为1米的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是 焦，有用功是 焦，机械效率是 。(g取10 牛/千克)
6．如图所示，某同学用6 牛的拉力将重为8
牛的物体拉上高3 米、长5 米的斜面，在这个过程中所做的总功是 焦，有用功是 焦，则该斜面的机械效率是 。
7．用一个动滑轮把重100牛的物体匀速提到5米高的楼上，作用在绳上的拉力F为60牛，则拉力F做的功为 焦，动滑轮的机械效率为 。
8．如图是塔式起重机上的滑轮组，在将210 牛的重物匀速提高2 米的过程中，作用在绳端的拉力为100 牛，则有用功是 焦，该滑轮组的机械效率是 。
二、中档题
9．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
10．图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组（ ）
A．总功为F2s B．额外功为F1s
C．机械效率为 D．额外功为3F2s－F1s
11．如图所示，搬运工人用滑轮组在20秒内将重为540牛的重物匀速提升3米，所用拉力为200牛。则他所做的有用功是 焦。额外功是 焦，拉力的功率是 瓦。滑轮组的机械效率是 。
12．如图所示，用一个长为1.2米的斜面将重为45牛的物体沿斜面匀速拉到0.4米的高台上，斜面的机械效率为60%，则把重物拉上高台所做的有用功是 焦；物体与斜面间的摩擦力是 牛。
13．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系如图所示。她首先测出小车重力，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾斜角θ 12° 30° 45°
小车重G/牛 5 5 5
斜面高h/米 0.2 0.5 0.7
斜面长s/米 1 1 1
拉力F/牛 2.1 3.6 4.3
有用功W有/焦 1.0 2.5 3.5
总功W总/焦 2.1 3.6 4.3
机械效率η 47.6% 69.4% 81.4%
（1）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 。
（2）实验过程中拉力的方向应与斜面 。
（3）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程度不变，只改变 ，这种研究问题的方法我们称之为 法。
三、拓展题
14．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①将杠杆的O点悬挂，能自由转动，在A点悬挂总重为9牛的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆保持水平静止。其中AO＝10厘米，AB＝20厘米。②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为3.75牛。回答下列问题：
（1）杠杆静止时，若杠杆自重和摩擦不计，弹簧秤示数应为 。
（2）杠杆缓慢转动时，其机械效率为多少？
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C点，O和B位置不变，仍将钩码提升相同的高度(不计摩擦阻力)，则杠杆的机械效率将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】功
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。
【解答】A、用铁桶从井中打水，人对铁桶做的功是额外功；故A正确；
B、用铁桶从井中打水，人对水做的功为有用功；故B错误；
C、用铁桶从井中打水，人对水和铁桶做的功为总功；故C错误；
D、用铁桶从井中打水，人对水和铁桶做的功为总功；故D错误；
故答案为：A。
2．【答案】D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】A、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，有用功越大，机械的机械效率就越高；故A错误；
B、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，额外功越大，机械的机械效率就越低；故B错误；
C、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当有用功一定时，总功越大，机械的机械效率就越低；故C错误；
D、有用功和总功的百分比叫做机械效率，有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高；故D正确；
故答案为：D。
3．【答案】B
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。
【解答】A、总功是指绳子拉力所做的功W总=F2s=500N21m=1000J；故A错误；
B、有用功是指提升重物所做的功W有用=Gs=800N1m=800J；故B正确；
C、总功是指绳子拉力所做的功W总=F2s=500N21m=1000J；故C错误；
D、滑轮组的机械效率；故D错误；
故答案为：B。
4．【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。
【解答】A、甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮，根据动滑轮和定滑轮的特点可知，F甲F乙；故A错误；
B、甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮，根据动滑轮和定滑轮的特点可知，F甲F乙；故B错误；
C、在不计摩擦和绳重的条件下，甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功，所以 η甲η乙；故C错误；
D、在不计摩擦和绳重的条件下，甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功，所以 η甲η乙；故D正确；
故答案为：D
5．【答案】100；95；95%
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】根据W=Fs即可求出竖直方向上所做的功。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】竖直方向的力为塑料桶和桶内水的总重力G=mg=10kg10N/kg=100N，竖直方向所做的功W总=Fs=100 N1m=100J；
有用功为人对桶内水所做的功W有用=G水1m=（10kg-0.5kg）10N/kg1m=95J；
机械效率；
故答案为：100；95；95%。
6．【答案】30；24；80%
【知识点】机械效率的计算；斜面及其工作特点
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】在这个过程中，拉力所做的功为总功W总=FL=6N5m=30J；有用功为重物重力所做的功W有用=Gh=8N3m=24J；机械效率；
故答案为：30；24；80%。
7．【答案】600；83.3%
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】根据动滑轮特点，当重物上升5m时，绳子自由端移动10m，此过程拉力F做的功W总=Fs=60N10m=600J；此过程中，有用功为提升重物所做的功W有用=Gh=100N5m=500J，机械效率为；
故答案为：600；83.3%。
8．【答案】420；70%
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。
【解答】此过程的有用功为提升重物所做的功W有用=Gh=210N2m=420J；根据题意可知，绳子自由端移动的距离为s=3h=32m=6m，因此此过程绳子自由端所做的总功W总=Fs=100N6m=600J；机械效率；
故答案为：420；70%。
9．【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率
【解析】【分析】动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率
【解答】A、物体在水平面上运动，即重力的方向没有发生位移，所以重力不做功；故A错误；
B、由于物体在水平面上匀速运动，所以拉力F1等于物体所受到的重力，两者大小相等、方向相反，拉力F1做的功是有用功；故B错误；
C、绳子自由端的拉力F做的功是总功；故C正确；
D、此过程中，要克服绳子与动滑轮之间的摩擦力、绳子重力、动滑轮的重力做功，故该滑轮的机械效率可能小于100%；故D错误；
故答案为：C。
10．【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率
【解答】A、根据动滑轮的省力特点，绳子自由端移动的距离为3s，所以拉力F2做的功为总功W总=3F2s；故A错误；
B、根据题意可知，此滑轮组做的有用功W有用=F1s，所以W额=W总-W有用=3F2s-F1；故B错误；
C、机械效率；故C错误；
D、根据题意可知，此滑轮组做的有用功W有用=F1s，所以W额=W总-W有用=3F2s-F1；故D正确；
故答案为：D。
11．【答案】1620；180；90；90%
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】克服重力做的功为有用功W有用=Gh=540N3m=1620J；根据动滑轮的省力特点，绳子自由端移动的距离为s=3h=9m，绳子自由端做的功为总功W总=Fs=200N9m=1800J；额外功W额=W总-W有用=1800J-1620J=180J；绳子自由端移动的速度为v=，拉力的功率P=Fv=200N0.45m/s=90J；滑轮组的机械效率；
故答案为：1620；180；90；90%。
12．【答案】18；10
【知识点】功的计算公式的应用；斜面及其工作特点
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】克服重力做的功为有用功W有用=Gh=45N0.4m=18J；根据机械效率的定义，求出W总=，物体与斜面间的摩擦力所做的功为额外功W额=W总-W有用=30J-18J=12J，根据W额=fL可得，f=；
故答案为：18；10。
13．【答案】（1）小；低
（2）平行向上
（3）斜面倾角；小车重力；控制变量
【知识点】斜面及其工作特点
【解析】【分析】分析表中数据解答即可；物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
【解答】（1）根据表中数据可得，斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低；
（2）实验过程中拉力的方向应与斜面平行向上；
（3）为保证实验变量的唯一性，在探究斜面的机械效率与物重的关系，要保持斜面倾角不变，斜面的光滑程度不变，只改变小车的重力，这种研究问题的方法我们称之为控制变量法；
故答案为：（1）小；低；（2）平行向上；（3）斜面倾角；小车重力；控制变量。
14．【答案】（1）OB＝AO＋AB＝10厘米＋20厘米＝30厘米＝0.3米，不计杠杆自重和摩擦，可由杠杆平衡条件，F×OB＝G×OA，即F×0.3米＝9牛×0.1米，解得F＝3牛
（2）解：因为AO∶OB＝10厘米∶30厘米＝1∶3，所以hA∶hB＝1∶3；若F＝3.75牛，
杠杆的机械效率为：η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝80%
（3）变大
【知识点】杠杆的平衡条件；机械效率的计算
【解析】【分析】杠杆平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂；支点到阻力作用线的垂线段为阻力臂L2；杠杆绕着转动的固定点叫做支点，通常用O表示。杠杆的机械效率为：η＝。
【解答】（1）根据杠杆平衡的条件可知，F×OB＝G×OA，解得F=3N；
（2）杠杆的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100% =80%；
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C点，阻力臂变大，即有用功变大，O和B位置不变，即总功不变，将钩码提升相同的高度，杠杆的机械效率变大；
故答案为：（1）3N；（2）80%；（3）变大。
1 / 1浙教版科学2018-2019学年九年级上学期 3.4 机械效率（第4课时） 同步练习
一、基础题
1．用铁桶从井中打水，则此过程中（ ）
A．人对铁桶做的功是额外功
B．人对水做的功是额外功
C．人对水和铁桶做的功都是额外功
D．人对水和铁桶做的功都是有用功
【答案】A
【知识点】功
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。
【解答】A、用铁桶从井中打水，人对铁桶做的功是额外功；故A正确；
B、用铁桶从井中打水，人对水做的功为有用功；故B错误；
C、用铁桶从井中打水，人对水和铁桶做的功为总功；故C错误；
D、用铁桶从井中打水，人对水和铁桶做的功为总功；故D错误；
故答案为：A。
2．关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．有用功越大，机械的机械效率就越高
B．额外功越大，机械的机械效率就越低
C．总功越大，机械的机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高
【答案】D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】A、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，有用功越大，机械的机械效率就越高；故A错误；
B、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当总功一定时，额外功越大，机械的机械效率就越低；故B错误；
C、有用功和总功的百分比叫做机械效率，当有用功一定时，总功越大，机械的机械效率就越低；故C错误；
D、有用功和总功的百分比叫做机械效率，有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高；故D正确；
故答案为：D。
3．如图所示，用滑轮组提升重物时，重800牛的物体在10 秒内匀速上升了1 米。已知拉绳子的力F为500 牛，则提升重物的过程中（ ）
A．总功是800焦 B．有用功是800 焦
C．拉力F做的功是500焦 D．滑轮组的机械效率是60%
【答案】B
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。
【解答】A、总功是指绳子拉力所做的功W总=F2s=500N21m=1000J；故A错误；
B、有用功是指提升重物所做的功W有用=Gs=800N1m=800J；故B正确；
C、总功是指绳子拉力所做的功W总=F2s=500N21m=1000J；故C错误；
D、滑轮组的机械效率；故D错误；
故答案为：B。
4．如图所示，用甲、乙两种装置分别将重1牛的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2牛，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙，机械效率分别是η甲和η乙，则（ ）
A．F甲＞F乙 B．F甲＝F乙 C．η甲＞η乙 D．η甲＜η乙
【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。
【解答】A、甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮，根据动滑轮和定滑轮的特点可知，F甲F乙；故A错误；
B、甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮，根据动滑轮和定滑轮的特点可知，F甲F乙；故B错误；
C、在不计摩擦和绳重的条件下，甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功，所以 η甲η乙；故C错误；
D、在不计摩擦和绳重的条件下，甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功，所以 η甲η乙；故D正确；
故答案为：D
5．质量为0.5千克的塑料桶装满水后总质量为10 千克，小明将其从地面匀速搬到高度为1米的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是 焦，有用功是 焦，机械效率是 。(g取10 牛/千克)
【答案】100；95；95%
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】根据W=Fs即可求出竖直方向上所做的功。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】竖直方向的力为塑料桶和桶内水的总重力G=mg=10kg10N/kg=100N，竖直方向所做的功W总=Fs=100 N1m=100J；
有用功为人对桶内水所做的功W有用=G水1m=（10kg-0.5kg）10N/kg1m=95J；
机械效率；
故答案为：100；95；95%。
6．如图所示，某同学用6 牛的拉力将重为8
牛的物体拉上高3 米、长5 米的斜面，在这个过程中所做的总功是 焦，有用功是 焦，则该斜面的机械效率是 。
【答案】30；24；80%
【知识点】机械效率的计算；斜面及其工作特点
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】在这个过程中，拉力所做的功为总功W总=FL=6N5m=30J；有用功为重物重力所做的功W有用=Gh=8N3m=24J；机械效率；
故答案为：30；24；80%。
7．用一个动滑轮把重100牛的物体匀速提到5米高的楼上，作用在绳上的拉力F为60牛，则拉力F做的功为 焦，动滑轮的机械效率为 。
【答案】600；83.3%
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】根据动滑轮特点，当重物上升5m时，绳子自由端移动10m，此过程拉力F做的功W总=Fs=60N10m=600J；此过程中，有用功为提升重物所做的功W有用=Gh=100N5m=500J，机械效率为；
故答案为：600；83.3%。
8．如图是塔式起重机上的滑轮组，在将210 牛的重物匀速提高2 米的过程中，作用在绳端的拉力为100 牛，则有用功是 焦，该滑轮组的机械效率是 。
【答案】420；70%
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。
【解答】此过程的有用功为提升重物所做的功W有用=Gh=210N2m=420J；根据题意可知，绳子自由端移动的距离为s=3h=32m=6m，因此此过程绳子自由端所做的总功W总=Fs=100N6m=600J；机械效率；
故答案为：420；70%。
二、中档题
9．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率
【解析】【分析】动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率
【解答】A、物体在水平面上运动，即重力的方向没有发生位移，所以重力不做功；故A错误；
B、由于物体在水平面上匀速运动，所以拉力F1等于物体所受到的重力，两者大小相等、方向相反，拉力F1做的功是有用功；故B错误；
C、绳子自由端的拉力F做的功是总功；故C正确；
D、此过程中，要克服绳子与动滑轮之间的摩擦力、绳子重力、动滑轮的重力做功，故该滑轮的机械效率可能小于100%；故D错误；
故答案为：C。
10．图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组（ ）
A．总功为F2s B．额外功为F1s
C．机械效率为 D．额外功为3F2s－F1s
【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率
【解答】A、根据动滑轮的省力特点，绳子自由端移动的距离为3s，所以拉力F2做的功为总功W总=3F2s；故A错误；
B、根据题意可知，此滑轮组做的有用功W有用=F1s，所以W额=W总-W有用=3F2s-F1；故B错误；
C、机械效率；故C错误；
D、根据题意可知，此滑轮组做的有用功W有用=F1s，所以W额=W总-W有用=3F2s-F1；故D正确；
故答案为：D。
11．如图所示，搬运工人用滑轮组在20秒内将重为540牛的重物匀速提升3米，所用拉力为200牛。则他所做的有用功是 焦。额外功是 焦，拉力的功率是 瓦。滑轮组的机械效率是 。
【答案】1620；180；90；90%
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】克服重力做的功为有用功W有用=Gh=540N3m=1620J；根据动滑轮的省力特点，绳子自由端移动的距离为s=3h=9m，绳子自由端做的功为总功W总=Fs=200N9m=1800J；额外功W额=W总-W有用=1800J-1620J=180J；绳子自由端移动的速度为v=，拉力的功率P=Fv=200N0.45m/s=90J；滑轮组的机械效率；
故答案为：1620；180；90；90%。
12．如图所示，用一个长为1.2米的斜面将重为45牛的物体沿斜面匀速拉到0.4米的高台上，斜面的机械效率为60%，则把重物拉上高台所做的有用功是 焦；物体与斜面间的摩擦力是 牛。
【答案】18；10
【知识点】功的计算公式的应用；斜面及其工作特点
【解析】【分析】有用功是指对人们需要的，有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额外功加有用功就是总功。有用功和总功的百分比叫做机械效率。
【解答】克服重力做的功为有用功W有用=Gh=45N0.4m=18J；根据机械效率的定义，求出W总=，物体与斜面间的摩擦力所做的功为额外功W额=W总-W有用=30J-18J=12J，根据W额=fL可得，f=；
故答案为：18；10。
13．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系如图所示。她首先测出小车重力，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾斜角θ 12° 30° 45°
小车重G/牛 5 5 5
斜面高h/米 0.2 0.5 0.7
斜面长s/米 1 1 1
拉力F/牛 2.1 3.6 4.3
有用功W有/焦 1.0 2.5 3.5
总功W总/焦 2.1 3.6 4.3
机械效率η 47.6% 69.4% 81.4%
（1）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 。
（2）实验过程中拉力的方向应与斜面 。
（3）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程度不变，只改变 ，这种研究问题的方法我们称之为 法。
【答案】（1）小；低
（2）平行向上
（3）斜面倾角；小车重力；控制变量
【知识点】斜面及其工作特点
【解析】【分析】分析表中数据解答即可；物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
【解答】（1）根据表中数据可得，斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低；
（2）实验过程中拉力的方向应与斜面平行向上；
（3）为保证实验变量的唯一性，在探究斜面的机械效率与物重的关系，要保持斜面倾角不变，斜面的光滑程度不变，只改变小车的重力，这种研究问题的方法我们称之为控制变量法；
故答案为：（1）小；低；（2）平行向上；（3）斜面倾角；小车重力；控制变量。
三、拓展题
14．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①将杠杆的O点悬挂，能自由转动，在A点悬挂总重为9牛的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆保持水平静止。其中AO＝10厘米，AB＝20厘米。②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为3.75牛。回答下列问题：
（1）杠杆静止时，若杠杆自重和摩擦不计，弹簧秤示数应为 。
（2）杠杆缓慢转动时，其机械效率为多少？
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C点，O和B位置不变，仍将钩码提升相同的高度(不计摩擦阻力)，则杠杆的机械效率将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】（1）OB＝AO＋AB＝10厘米＋20厘米＝30厘米＝0.3米，不计杠杆自重和摩擦，可由杠杆平衡条件，F×OB＝G×OA，即F×0.3米＝9牛×0.1米，解得F＝3牛
（2）解：因为AO∶OB＝10厘米∶30厘米＝1∶3，所以hA∶hB＝1∶3；若F＝3.75牛，
杠杆的机械效率为：η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝80%
（3）变大
【知识点】杠杆的平衡条件；机械效率的计算
【解析】【分析】杠杆平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂；支点到阻力作用线的垂线段为阻力臂L2；杠杆绕着转动的固定点叫做支点，通常用O表示。杠杆的机械效率为：η＝。
【解答】（1）根据杠杆平衡的条件可知，F×OB＝G×OA，解得F=3N；
（2）杠杆的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100% =80%；
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C点，阻力臂变大，即有用功变大，O和B位置不变，即总功不变，将钩码提升相同的高度，杠杆的机械效率变大；
故答案为：（1）3N；（2）80%；（3）变大。
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