课时12.3 机械效率（解析版）
一、单选题
1．清晨，双月湖畔集聚了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水．在打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（ ）
A．把桶中水提高所做的功 B．把桶提高做的功
C．提桶和桶中的水做的功 D．手对绳子拉力做的功
【答案】B
【详解】ABC．我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功，但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功，故AC不符合题意，B符合题意；
D．手对绳子拉力做的功，包括对水做的功、对桶做的功、对绳子做的功，为总功，故D不符合题意．
2．关于机械效率，下列说法正确的是( )
A．机械效率高的机械做功一定多
B．使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高
C．没有摩擦时，机械效率一定等于100%
D．做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高
【答案】D
【详解】分析：解决此题不仅要知道机械效率的概念，而且要分清使用机械时的总功、额外功与有用功分别是那一部分功．
解答：
机械效率等于有用功与总功之比，机械效率的高低与做功的多少无关，所以A. B错误；
使用滑轮组的的时候除了克服摩擦做额外功，更主要的是克服动滑轮的重力做的功，所以C说法错误．
根据有用功、总功、和额外功的关系可知：做同样的有用功，额外功越少，有用功在总功中所占的比值越大，机械效率越高，所以D说法正确．
故选D.
3．对下列物理量的估计，合理的是（ ）
A．一本初中物理课本的重力约为3N
B．一个中学生站立时对地面的压强约为1×105Pa
C．一个中学生游泳时受到的浮力约为50N
D．通过增加物重，减小动滑轮的重力可使滑轮组的机械效率达到100%
【答案】A
【详解】A．初中物理课本的质量约300g，故重力约为
故A正确；
B．中学生每只鞋的底面积大约为200cm2，即0.02m2，双脚面积
中学生的体重大约为50kg，压力
压强
故B错误；
C．中学生游泳时受到的浮力约为
故C错误；
D．由于使用滑轮组总会做一些额外功，故滑轮组的机械效率不可能达到，故D错误。
故选A。
4．（2023·全国·九年级专题练习）用如图所示的滑轮组把重400N的物体提升1m，所用拉力F的大小为220N，下列说法正确的是（ ）
A．这个滑轮组能省距离 B．绳子自由端被拉下了4m
C．拉力F做的功是220J D．该滑轮组的机械效率约为90.9%
【答案】D
【详解】AB．由图可知n=2，绳子自由端移动的距离
这个滑轮组费距离，故AB错误；
C．拉力F做的总功为
故C错误；
D．有用功为
所以滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选D。
5．如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物，在20s内匀速提高到10m高的楼上，拉力的大小是120N（不计绳和轮的摩擦及绳重），下列说法不正确的是（ ）
A．对物体做的有用功是3000J
B．拉力做功的功率是180W
C．动滑轮重60N
D．机械效率是75%
【答案】D
【详解】A．对物体做的有用功
故A正确；
B．由图知n＝3，则绳端移动的速度
拉力做功的功率
故B正确；
C．不计绳重和摩擦由
可得，动滑轮的重力
故C正确；
D．绳端移动的距离
该滑轮组的机械效率
故D错误。
故选D。
6．用如图所示滑轮组匀速提升物体时，保持拉力F对滑轮组的功率不变，动滑轮重为Gm，不计绳重和摩擦。物体重为G、匀速提升物体的速度为v、动滑轮对物体做功的功率为P、滑轮组的机械效率为η。如所示图像可能正确的是（ ）
A．拉力F随物重G的变化图像
B．动滑轮对物体做功的功率P随物重G的变化图像
C．物体上升速度v的倒数随物重G的变化图像
D．滑轮组的机械效率随物重G的变化图像
【答案】C
【详解】A．不计绳重及摩擦，则拉力
当物重为0时，动滑轮重力不为0，所以拉力不为0，故A错误；
B．动滑轮对物体做有用功，其功率
当物体重力为0时，动滑轮对物体做功的功率为0，故B错误；
C．拉力F对滑轮组的功率
则
其中P、Gm是定值，故该图像符合物体上升速度v的倒数随物重G的变化图像，故C正确；
D．滑轮组的机械效率为
所以随着物体重力的增大，滑轮组的机械效率是增大的，但即使物体重力再大，机械效率始终小于1，故D错误。
故选C。
7．用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以的速度水平向左匀速运动。已知物体A重，物体A受到的摩擦力为，拉力F的功率为。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为 B．拉力F的大小为
C．滑轮组的机械效率为80% D．滑轮组对物体A所做的功为
【答案】C
【详解】A．由图知道，n=3，绳子自由端移动的速度
v绳 =nv物=3×0.2m/s=0.6m/s
则绳子自由端移动的距离
s绳=v绳 t=0.6m/s×10s=6m
故A错误；
B．由知道，拉力
故B错误；
CD．根据题意知道，物体移动的距离
s=vt=0.2m/s×10s=2m
有用功（滑轮组对物体A所做的功）
W有用 =fs=120N×2m=240J
总功
W总 =Fs′=50N×6m=300J
滑轮组的机械效率
故C正确，D错误。
故选C。
二、填空题
8．如图所示，将一个重3N的物体匀速拉到斜面顶端，人沿斜面向上的拉力为2N，物体沿斜面移动的距离为0.8m，上升的高度为0.4m，则物体重力做功为______J，分析数据可知利用斜面______（能/不能）省功，斜面的机械效率是______。
【答案】 1.2 不能 75%
【详解】[1][2]物体重力做功为
拉力做功为
分析数据可知，利用斜面可以省力但不能省功。
[3]斜面的机械效率是
9．（2023春·八年级校联考单元测试）建筑工人只用如图所示的装置将重80N的物体匀速提升5m，拉力是50N，此过程中滑轮组的机械效率是_____；若用该装置提升100N的重物，其机械效率的大小将_____（选填“变小”、“变大”或“不变”）．
【答案】 80% 变大
【详解】第一空. 滑轮组承担物重和动滑轮重的绳子股数为两段，则拉力所拉距离，效率；
第二空. 同一个滑轮组，当提升重物越重时，有用功所占比例越大，故当提升100N的物体时机械效率变大．
【点睛】效率的计算公式，不同的情形熟练挑选运用公式，找到最优最简解答方式．
10．（2022·重庆·中考真题）如图所示，是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳，可匀速提升重为360N的货物A。则动滑轮重为___________N，这时滑轮组的机械效率为___________%。（忽略一切摩擦力）
【答案】 40 90%
【详解】[1]由图可知，滑轮组动滑轮上的绳子段数
n=2
根据滑轮组绳子端拉力的公式
可得动滑轮的重力为
G动=2F-G物=2×200N-360N=40N
[2]根据滑轮组的机械效率的公式
可得滑轮组的机械效率为
11．如图，某人用一动滑轮将400牛的重物提起5米，若人做的额外功是500焦，则滑轮组的机械效率是_________，则人的拉力是__________．
【答案】 80% 250N
【详解】将400N重物提起5m，故有用功W有用＝Gh＝400N×5m＝2000J．又因额外功是500J，故总功W总＝W有用+W额外＝2000J500J＝2500J，可得η＝＝＝80%,又因W总＝Fs，故可得F＝＝＝ 250N
12．（2023·黑龙江绥化·校考一模）如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中。物体与地面间的滑动摩擦力为______N，拉力F的功率为______W。
【答案】 48 12
【详解】[1]由图知，，则绳子自由端移动的距离
有用功，拉力做的总功，滑轮组机械效率
解上式得，物体与地面间的滑动摩擦力
[2]拉力做功为
拉力做功的功率
三、实验题
13．在测量滑轮组机械效率的实验中，小兵与同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），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 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 ①
3 6 10 ② 30 90.9%
(1)实验时应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，并用刻度尺测出物体上升的高度；
(2)表格中编号①处的数据为______（保留一位小数）；编号②处的数据为_____N（观察丙图）；
(3)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，提升的物重越大，滑轮组的机械效率越_____；（选填高或低）
(4)分析数据可得：使用同一滑轮组提升不同重物至同一高度时，提升的物重增加时，所做的额外功______（选填变大、变小或不变）；
(5)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率______（选填改变或不变）。
【答案】 匀速向上 88.9% 2.2 高 变大 不变
【详解】(1)[1]实验时应使钩码受到平衡力，故应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计。
(2)[2]表格中编号①处的机械效率
[3]第三次实验时的有用功
第三次实验时的总功
编号②处的拉力为
(3)[4]分析数据可知，使用同一滑轮组，提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高。
(4)[5]第一次实验的额外功
第二次实验的额外功
第三次实验的额外功
所以使用同一滑轮组提升不同重物至同一高度时，提升的物重增加时，所做的额外功增大。
(5)[6]机械效率的大小与绕绳方法无关。
14．（2022·全国·九年级专题练习）如图所示为小刚同学在测量滑轮组的机械效率实验中使用的实验装置，数据记录在表格中。
实验次数 1 2 3
动滑轮重 1.2 2.4 1.2
钩码重 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.4 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3
机械效率 74% 57%
（1）实际操作中他们应沿竖直方向向上___________拉动弹簧测力计；
（2）表格中实验序号③横线处的机械效率为___________%（小数点后保留一位）；
（3）通过比较①与②两次实验数据，可知滑轮组的机械效率与___________有关。
【答案】 匀速 动滑轮重
【详解】（1）[1]实际操作中他们应沿竖直方向向上匀速拉动弹簧测力计，此时物体处于平衡状态。
（2）[2]表格中实验序号③横线处的机械效率为
（3）[3]通过比较①与②两次实验数据，动滑轮的重力不同，机械效率不同，故机械效率可能与动滑轮重有关。
四、计算题
15．抗击新冠肺炎疫情期间，武汉火神山医院夜以继口进行抢建，如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质量为200kg的泥土匀速举高3m时，用时2s，此时挖掘机的功率为20kW。求∶
(1)泥土的重力；
(2)挖掘机克服泥土重力所做的功；
(3)此时挖掘机的机械效率。（g取10N/kg）
【答案】(1) 2000N；(2)6000J；(3) 15%
【详解】解：(1)泥土的重力为
G=mg=200kg2000N
(2)克服泥土重力所做的功为
W=Gh=2000N=6000J
(3)挖掘机的功率为20kW，则挖掘机做的总功为
20000W=40000J
挖掘机的效率为
=
答：(1)泥土的重力是2000N；
(2)挖掘机克服泥土重力所做的功为6000J；
(3)此时挖掘机的机械效率为。
16．如图所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口．已知井深15 m，物体重G＝5.94×103 N，汽车重G车＝1.8×104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1．求：
(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
(2)滑轮组的机械效率为多少？
(3)若汽车运动的速度为3 m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？
(4)汽车牵引力为多少？牵引力做功时的功率为多少？
【答案】(1)9.9×104 J；(2)90%；(3)15 s；(4)4×103N，1.2×104 W．
【分析】（1）由图确定承担货物重的绳子股数，根据物体的高度，计算绳子自由端移动的距离，利用W=Fs汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功；
（2）利用计算滑轮组的机械效率；
（3）汽车运动的速度即绳子自由端移动的速度，根据绳子股数计算物体的速度，再利用速度公式变形计算运动时间；
（4）利用计算拉力做功功率．
【详解】（1）由图知道，滑轮组由3段绳子承担物重，即n=3，
所以，拉力端移动距离是：s=3h=3×15m=45m，
汽车拉绳子的拉力的功是：W=Fs=2.2×103 N×45m=9.9×104 J；
（2）由知道，滑轮组的机械效率是：；
（3）根据题意知道，井深是h=15 m，汽车运动的速度是：v=3m/s，则物体上升速度是：，
所以，将物体由井底拉至井口需要的时间是：；
（4）当汽车向右匀速运动时，受到向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的摩擦力，所以，牵引力是：
拉力做功的功率是：
【点睛】本题考查的是有用功、总功、机械效率公式、功率公式及速度公式的理解和运用，解题的关键是求出有用功和总功，根据二力平衡和力的合成求出牵引力的大小．
一、单选题
1．下列说法中正确的是
A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多 B．功率大的机器机械效率一定大
C．效率高的机器做的有用功一定多 D．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢
【答案】D
【详解】A. 由公式W=Pt可以看出，物体做功的多少等于功率与做功时间的乘积，功率大，做功时间不确定，做功多少不能确定，故A错误；BC、因为功率是表示做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高低与功率大小无关．故BC错误；D. 功率是表示做功快慢的物理量，功率小的机器一定比功率大的机器做功慢，故D正确．故选D.
2．（2023·全国·九年级专题练习）（多选）如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则（ ）
A．斜面的机械效率为75％
B．拉力做的总功为4.8J
C．物体沿斜面的运动速度是0.6m/s
D．物体在斜面上受到的摩擦力是1N
【答案】CD
【详解】A．斜面的机械效率
故A不符合题意；
B．拉力做的总功
故B不符合题意；
C．由公式可得，物体沿斜面的运动速度
故C符合题意；
D．摩擦力所做的功
物体在斜面上受到的摩擦力
故D符合题意。
故选CD。
3．（2023春·八年级校联考课时练习）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做的总功相同 B．力F1和F2做功的功率相同
C．两个滑轮组机械效率一样大 D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【答案】D
【详解】由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB．若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为
s甲=3h，s乙=4h
甲滑轮组中拉力做的总功为
W甲总F13h
乙滑轮组中拉力做的总功为
W乙总F24h
已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P 可知，P甲总＜P乙总，故A错误；
CD．甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为
甲100%
同理可得，乙滑轮组的机械效率为
乙
所以甲＞乙，故C错误，D正确。
故选D。
4．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．重力做的功是总功
B．拉力F1做的功是有用功
C．绳子自由端的拉力F做的功是额外功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
【答案】B
【详解】解：A、由图可知，物体在水平面上的运动，即沿重力方向没有移动距离，即重力没有做功，故A不正确；
B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F1做的功为有用功，故B正确；
C、绳子自由端的拉力F做的功是总功，故AC均不正确；
D、在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服动滑轮和绳重而做一定的额外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故D不正确．
故答案为B．
5．如图甲、乙两滑轮组在相同时间里用相同的力F1和F2把质量相等的物体G1和G2提升到相同的高度，如果用η1和η2分另表示甲、乙两滑轮组的机械效率，用P1和P2分别表示F1和F2做功的功率则（ ）
A．η1＞η2，P1＞P2 B．η1＜η2，P1＜P2
C．η1＞η2，P1＜P2 D．η1=η2，P1=P2
【答案】C
【详解】BD．由图可知，两滑轮组绳子的有效股数n1=3，n2=4，由
可得，两滑轮组机械效率分别为
因为F1=F2，G1=G2，所以η1＞η2，故BD不符合题意；
AC．设G1、G2提升到相同的高度为h，则两滑轮组绳端移动的距离
s1=n1h=3h
s2=n2h=4h
拉力做的总功分别为
W1=F1s1=F1×3h
W2=F2s2=F2×4h
拉力的功率分别为
因为F1=F2，t1=t2，所以P1＜P2，故C符合题意，A不符合题意。
故选C。
6．如图所示，工人用250 N的力将重400 N的物体匀速提升2m，共用了10s，若在此过程中(忽略绳重和摩擦)，下列说法正确的是( )
A．绳子自由端移动的距离是6 m B．动滑轮的重是10 N
C．工人做功的功率是80 W D．滑轮组的机械效率是80%
【答案】D
【详解】（1）由图知，n=2，s=2h=2×2m=4m，故A错；
（2）不计摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮），则动滑轮的重力G轮=2F﹣G=2×250N﹣400N=100N，故B错；
（3）拉力端移动的距离s=4m，拉力做功W总=Fs=250N×4m=1000J，P===100W，故C错；
（4）W有用=Gh=400N×2m=800J，
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%，故D正确．
7．（2023春·八年级校联考课前预习）在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（ ）
A．动滑轮重为300N
B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W
C．滑轮组的机械效率为70%
D．建筑材料的质量为270kg
【答案】D
【详解】A．由图知，n=3，额外功为300J，若忽略绳重和摩擦，动滑轮的重力
但题目中缺少条件“忽略绳重和摩擦”，则动滑轮的重力不等于300N，故A错误；
B．绳子自由端移动的距离
s=3h=3×1m=3m
电动机对钢丝绳做功
W总=Fs=1000N×3m=3000J
电动机对钢丝绳做功的功率为
C．滑轮组的机械效率为
D．建筑材料的重力
建筑材料的质量为
故D正确。
故选D。
8．（2022秋·江苏盐城·九年级统考期末）用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，杠杆的机械效率为η1；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（ ）
A．η1＜η2 B．η1>η2 C．η1≥η2 D．η1≤η2
【答案】A
【详解】弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，对物体做的有用功将发生变化，如下图
图中
根据有用功公式可得
可知有用功变大；摩擦不计，则杠杆重心上升的高度不变
可知，克服杠杆重所做额外功不变，根据
因为
可知杠杆的机械效率变大，即
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
二、填空题
9．（2023·全国·九年级校联考专题练习）小明同学用如图所示的滑轮组匀速拉动重物，弹簧测力计的示数如图所示，若重物上升的高度为1m，不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为75%，则克服动滑轮的重力所做的额外功是______J。
【答案】0.9
【详解】由图知，通过动滑轮绳子的段数，绳端拉力，绳端移动的距离
因为，所以
解得，不计绳重和摩擦，所以克服动滑轮重力所做的额外功为0.9J。
10．（2023·安徽亳州·校考一模）如图所示，用滑轮组提升重为900N物体，在拉力F作用下，物体被匀速提升4m，已知该滑轮组机械效率为75%，则拉力F的大小为_______N。
【答案】400
【详解】由图可知n=3，由
可知，拉力F的大小为
11．如图所示，沿斜面把重120N的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力F=100 N，斜面长2 m、高1 m，则其机械效率是______%，物体所受摩擦力是______N。
【答案】 60 40
【详解】[1]有用功为
W有用=Gh=120N×1m=120J
拉力做的总功为
W总=Fs=100N×2m=200J
斜面的机械效率为
[2]额外功为
W额外=W总-W有用=200J-120J=80J
由公式W额外=fs可得，物体所受的摩擦力为
12．（2022·福建·统考中考真题）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。
【答案】 改变力的方向 1600
【详解】[1]滑轮B工作时位置不发生改变，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。
[2]汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上有两端绳子，则n=2，由滑轮组的机械效率可得
汽车受到的摩擦力
13．（2023·新疆·校联考三模）如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图：
（1）利用机械丙提升物体M时________（选填“省力、费力、不省力也不费力”）；
（2）F乙和F丙两个力所做的功分别为W乙、W丙，则W乙_________W丙 （选填“>、<、=”）；
（3）机械乙与机械丙的效率分别为η乙、η丙，则η乙______η丙（选填“>、<、=”）。
【答案】 省力 < >
【详解】（1）[1]由甲图可知此物体的重力等于竖直向上的拉力
图丙机械是一个动滑轮，相当于一个省力杠杆，但是由于此时动滑轮自身有重力，导致最终拉力
故此时利用丙装置费力。
（2）[2]分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），假设提升的高度为h，自由端移动的距离为h，自由端移动的距离为2h，则
故
（3）[3]根据机械效率公式可得
故
三、实验题
14．（2023秋·江苏盐城·九年级统考期末）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
序号 动滑物重G动/N 物重G/N 物体上升的高度h/m 绳端受到的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 0.5 1 0.1 0.6 0.3 55.6
2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7
3 0.5 4 0.1 0.3
（1）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应______（选填“保持静止”或“匀速上升”）。
（2）第三次试验时，测力计示数如图所示，此时绳端受到的拉力为______N，滑轮组的机械效率为______%。
（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功______（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是______。
【答案】 匀速上升 1.8 74.1 变大 见解析
【详解】（1）[1]在缓慢提升物体时，还需克服摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，所以需在缓慢匀速提升时读数，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力的大小。
（2）[2]图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F＝1.8N。
[3]第三次试验时，滑轮组的机械效率为
（3）[4][5]根据表格中的数据分析可知：滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力所做的功；随着物重的增大，动滑轮的重力不变，物重越大，摩擦力越大，所以额外功变大。
15．如图是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置。
(1)请计算斜面坡度为60°时的机械效率；( )
(2)请你根据实验数据推导下列的结论：
斜面坡度 斜面粗糙程度 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长L/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η/%
30° 粗糙 0.5 0.20 0.35 0.4 0.10 0.14 71.4
60° 粗糙 0.5 0.28 0.45 0.4 0.14 0.18
结论1：沿粗糙程度相同的斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面坡度越______，拉力越小；
结论2：在粗糙程度相同的条件下，斜面坡度越大，机械效率越______；
(3)如果你是一位建筑设计师，需要设计一幢老年人俱乐部的大楼，受上述实验的启发，在设计楼梯时，您会把楼梯设计得较______（填“缓”或“陡”）。
【答案】 77.8 小 大 缓
【分析】(1)首先分清那是有用功、总功，要明确斜面机械效率的计算公式，去计算机械效率；
(2)斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、物重、斜面的倾斜程度有关，根据表格中变化的量和不变的量可以判断影响拉力大小以及机械效率的因素；
(3)由(2)中的分析可知楼梯的陡缓与上楼所用力的关系。
【详解】(1)[1]根据表中的数据，物体做的有用功
物体做的总功
物体在60°的斜面的机械效率
(2)[2][3]由表中数据知，斜面的粗糙程度、物重、斜面长不变，斜面越缓，拉力越小，机械效率越低。反之，拉力越大，机械效率越大。
(3)[4]由(2)中的分析可知楼梯越缓，上楼所用的力越小。
【点睛】本题的难点是分析数据找出规律，需要根据学过的理论知识合理的分析并准确的表达；斜面是省力的机械，能够分清哪是有用功，哪是总功是解题的关键，有用功等于物体重力和斜面高度的乘积，总功等于拉力和斜面长度的乘积。
四、计算题
16．用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F，将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度．拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和滑轮与轴的摩擦．求：
（1）滑轮组提升重物所做的有用功W有；
（2）滑轮组提升重物的机械效率η；
（3）动滑轮的重力G动．
【答案】（1）3800J；（2）95%；（3）40N．
【分析】（1）已知物体M的重力，根据公式W＝Gh计算拉力F对所提升物体M做的有用功．（2）由货物上升的高度和速度，由速度公式计算出物体上升的时间，由图乙可知此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可．
（3）由图甲知通过动滑轮绳子段数n，由s＝nh、W＝Fs可以计算出绳子自由端的拉力，在不计绳子的重、摩擦时计算出动滑轮的重力．
【详解】(1)滑轮组提升重物所做的有用功：W有＝Gh＝760N×5m＝3800J；
(2)货物以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度，由v＝可知,运动的时间：t＝＝10s，由图乙可知，此时10s拉力做的总功是4000J，所以滑轮组提升重物的机械效率：
η＝×100%＝95%；
(3)由图甲知通过动滑轮绳子段数n＝2，所以绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×5m＝10m，
由W总＝Fs可得拉力：F＝＝400N，不计绳的重、摩擦力,由F＝可得动滑轮的重力：G动＝2F G＝2×400N 760N＝40N.
17．（2022秋·江苏苏州·九年级苏州中学校考期末）如图甲所示，重为16N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m，拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍；求
（1）拉力F的功率；
（2）拉力F的大小；
（3）此滑轮组的机械效率。
【答案】（1）0.5W；（2）2.5N；（3）80%
【详解】解：（1）由图乙所示图像可知，在t=5s内拉力做的功W=2.5J，则拉力的功率
（2）物体的速度
由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，绳子自由端拉力移动的速度
根据
得，拉力为
（3）物体受到的摩擦力
物体匀速运动，5s内做的有用功
滑轮组的效率
答：（1）拉力F的功率为0.5W；
（2）拉力F的大小为2.5N；
（3）此滑轮组的机械效率为80%。课时12.3 机械效率（原卷版）
一、单选题
1．清晨，双月湖畔集聚了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水．在打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（ ）
A．把桶中水提高所做的功 B．把桶提高做的功
C．提桶和桶中的水做的功 D．手对绳子拉力做的功
2．关于机械效率，下列说法正确的是( )
A．机械效率高的机械做功一定多
B．使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高
C．没有摩擦时，机械效率一定等于100%
D．做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高
3．对下列物理量的估计，合理的是（ ）
A．一本初中物理课本的重力约为3N
B．一个中学生站立时对地面的压强约为1×105Pa
C．一个中学生游泳时受到的浮力约为50N
D．通过增加物重，减小动滑轮的重力可使滑轮组的机械效率达到100%
4．（2023·全国·九年级专题练习）用如图所示的滑轮组把重400N的物体提升1m，所用拉力F的大小为220N，下列说法正确的是（ ）
A．这个滑轮组能省距离 B．绳子自由端被拉下了4m
C．拉力F做的功是220J D．该滑轮组的机械效率约为90.9%
5．如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物，在20s内匀速提高到10m高的楼上，拉力的大小是120N（不计绳和轮的摩擦及绳重），下列说法不正确的是（ ）
A．对物体做的有用功是3000J
B．拉力做功的功率是180W
C．动滑轮重60N
D．机械效率是75%
6．用如图所示滑轮组匀速提升物体时，保持拉力F对滑轮组的功率不变，动滑轮重为Gm，不计绳重和摩擦。物体重为G、匀速提升物体的速度为v、动滑轮对物体做功的功率为P、滑轮组的机械效率为η。如所示图像可能正确的是（ ）
A．拉力F随物重G的变化图像
B．动滑轮对物体做功的功率P随物重G的变化图像
C．物体上升速度v的倒数随物重G的变化图像
D．滑轮组的机械效率随物重G的变化图像
7．用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以的速度水平向左匀速运动。已知物体A重，物体A受到的摩擦力为，拉力F的功率为。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为 B．拉力F的大小为
C．滑轮组的机械效率为80% D．滑轮组对物体A所做的功为
二、填空题
8．如图所示，将一个重3N的物体匀速拉到斜面顶端，人沿斜面向上的拉力为2N，物体沿斜面移动的距离为0.8m，上升的高度为0.4m，则物体重力做功为______J，分析数据可知利用斜面______（能/不能）省功，斜面的机械效率是______。
9．（2023春·八年级校联考单元测试）建筑工人只用如图所示的装置将重80N的物体匀速提升5m，拉力是50N，此过程中滑轮组的机械效率是_____；若用该装置提升100N的重物，其机械效率的大小将_____（选填“变小”、“变大”或“不变”）．
10．（2022·重庆·中考真题）如图所示，是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳，可匀速提升重为360N的货物A。则动滑轮重为___________N，这时滑轮组的机械效率为___________%。（忽略一切摩擦力）
11．如图，某人用一动滑轮将400牛的重物提起5米，若人做的额外功是500焦，则滑轮组的机械效率是_________，则人的拉力是__________．
12．（2023·黑龙江绥化·校考一模）如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中。物体与地面间的滑动摩擦力为______N，拉力F的功率为______W。
三、实验题
13．在测量滑轮组机械效率的实验中，小兵与同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），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 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 ①
3 6 10 ② 30 90.9%
(1)实验时应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，并用刻度尺测出物体上升的高度；
(2)表格中编号①处的数据为______（保留一位小数）；编号②处的数据为_____N（观察丙图）；
(3)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，提升的物重越大，滑轮组的机械效率越_____；（选填高或低）
(4)分析数据可得：使用同一滑轮组提升不同重物至同一高度时，提升的物重增加时，所做的额外功______（选填变大、变小或不变）；
(5)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率______（选填改变或不变）。
14．（2022·全国·九年级专题练习）如图所示为小刚同学在测量滑轮组的机械效率实验中使用的实验装置，数据记录在表格中。
实验次数 1 2 3
动滑轮重 1.2 2.4 1.2
钩码重 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.4 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3
机械效率 74% 57%
（1）实际操作中他们应沿竖直方向向上___________拉动弹簧测力计；
（2）表格中实验序号③横线处的机械效率为___________%（小数点后保留一位）；
（3）通过比较①与②两次实验数据，可知滑轮组的机械效率与___________有关。
四、计算题
15．抗击新冠肺炎疫情期间，武汉火神山医院夜以继口进行抢建，如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质量为200kg的泥土匀速举高3m时，用时2s，此时挖掘机的功率为20kW。求∶
(1)泥土的重力；
(2)挖掘机克服泥土重力所做的功；
(3)此时挖掘机的机械效率。（g取10N/kg）
16．如图所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口．已知井深15 m，物体重G＝5.94×103 N，汽车重G车＝1.8×104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1．求：
(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？
(2)滑轮组的机械效率为多少？
(3)若汽车运动的速度为3 m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？
(4)汽车牵引力为多少？牵引力做功时的功率为多少？
一、单选题
1．下列说法中正确的是
A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多 B．功率大的机器机械效率一定大
C．效率高的机器做的有用功一定多 D．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢
2．（2023·全国·九年级专题练习）（多选）如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则（ ）
A．斜面的机械效率为75％
B．拉力做的总功为4.8J
C．物体沿斜面的运动速度是0.6m/s
D．物体在斜面上受到的摩擦力是1N
3．（2023春·八年级校联考课时练习）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做的总功相同 B．力F1和F2做功的功率相同
C．两个滑轮组机械效率一样大 D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
4．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．重力做的功是总功
B．拉力F1做的功是有用功
C．绳子自由端的拉力F做的功是额外功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
5．如图甲、乙两滑轮组在相同时间里用相同的力F1和F2把质量相等的物体G1和G2提升到相同的高度，如果用η1和η2分另表示甲、乙两滑轮组的机械效率，用P1和P2分别表示F1和F2做功的功率则（ ）
A．η1＞η2，P1＞P2 B．η1＜η2，P1＜P2
C．η1＞η2，P1＜P2 D．η1=η2，P1=P2
6．如图所示，工人用250 N的力将重400 N的物体匀速提升2m，共用了10s，若在此过程中(忽略绳重和摩擦)，下列说法正确的是( )
A．绳子自由端移动的距离是6 m B．动滑轮的重是10 N
C．工人做功的功率是80 W D．滑轮组的机械效率是80%
7．（2023春·八年级校联考课前预习）在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（ ）
A．动滑轮重为300N
B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W
C．滑轮组的机械效率为70%
D．建筑材料的质量为270kg
8．（2022秋·江苏盐城·九年级统考期末）用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，杠杆的机械效率为η1；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（ ）
A．η1＜η2 B．η1>η2 C．η1≥η2 D．η1≤η2
二、填空题
9．（2023·全国·九年级校联考专题练习）小明同学用如图所示的滑轮组匀速拉动重物，弹簧测力计的示数如图所示，若重物上升的高度为1m，不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为75%，则克服动滑轮的重力所做的额外功是______J。
10．（2023·安徽亳州·校考一模）如图所示，用滑轮组提升重为900N物体，在拉力F作用下，物体被匀速提升4m，已知该滑轮组机械效率为75%，则拉力F的大小为_______N。
11．如图所示，沿斜面把重120N的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力F=100 N，斜面长2 m、高1 m，则其机械效率是______%，物体所受摩擦力是______N。
12．（2022·福建·统考中考真题）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。
13．（2023·新疆·校联考三模）如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图：
（1）利用机械丙提升物体M时________（选填“省力、费力、不省力也不费力”）；
（2）F乙和F丙两个力所做的功分别为W乙、W丙，则W乙_________W丙 （选填“>、<、=”）；
（3）机械乙与机械丙的效率分别为η乙、η丙，则η乙______η丙（选填“>、<、=”）。
三、实验题
14．（2023秋·江苏盐城·九年级统考期末）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
序号 动滑物重G动/N 物重G/N 物体上升的高度h/m 绳端受到的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 0.5 1 0.1 0.6 0.3 55.6
2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7
3 0.5 4 0.1 0.3
（1）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应______（选填“保持静止”或“匀速上升”）。
（2）第三次试验时，测力计示数如图所示，此时绳端受到的拉力为______N，滑轮组的机械效率为______%。
（3）根据表格中的数据分析可知：随着物重的增大，额外功______（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是______。
15．如图是小明同学做“探究斜面的机械效率”的实验装置。
(1)请计算斜面坡度为60°时的机械效率；( )
(2)请你根据实验数据推导下列的结论：
斜面坡度 斜面粗糙程度 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长L/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η/%
30° 粗糙 0.5 0.20 0.35 0.4 0.10 0.14 71.4
60° 粗糙 0.5 0.28 0.45 0.4 0.14 0.18
结论1：沿粗糙程度相同的斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面坡度越______，拉力越小；
结论2：在粗糙程度相同的条件下，斜面坡度越大，机械效率越______；
(3)如果你是一位建筑设计师，需要设计一幢老年人俱乐部的大楼，受上述实验的启发，在设计楼梯时，您会把楼梯设计得较______（填“缓”或“陡”）。
四、计算题
16．用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F，将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度．拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和滑轮与轴的摩擦．求：
（1）滑轮组提升重物所做的有用功W有；
（2）滑轮组提升重物的机械效率η；
（3）动滑轮的重力G动．
17．（2022秋·江苏苏州·九年级苏州中学校考期末）如图甲所示，重为16N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m，拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍；求
（1）拉力F的功率；
（2）拉力F的大小；
（3）此滑轮组的机械效率。
