2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练提高卷：12.3 机械效率
一、选择题
1．（2024九下·长春开学考）如图所示是我国《农书》中记录的槽碓(dui)。大木勺积水较多会下沉，使石锤上升；当大木勺内的水流出变轻后，石锤落下击打石臼内的谷物。该槽碓（ ）
A．机械效率可达 B．是杜杆
C．机械效率可超过 D．是热机
2．（2023·兴安盟中考）如图所示，工人用滑轮组将重为的货物内匀速提升，拉力为。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是
A．绳子自由端移动的速度是
B．该滑轮组的机械效率为
C．拉力做功的功率是
D．该滑轮组的动滑轮重为
3．（2023九上·玄武期末） 一木箱重300N，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处，如图甲所示，已知整个过程中拉力F做的功W与木箱沿斜面运动距离s的关系如图乙所示，整个过程的额外功是240J，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F＝150N B．斜面的机械效率η＝40％
C．木箱被提升的高度h＝1.2m D．木箱所受的摩擦力f＝100N
4．（2024九上·东昌府期末）在某校新校区建设工地上，需要利用滑轮组装置和机车把低处的重物提升到高处，滑轮组装置如图甲所示。当机车牵引绳的拉力按图乙所示随时间变化时，重物的速度和上升的高度随时间变化的关系图象分别如图丙和图丁所示，若重物与地面接触面积，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。下列说法正确的
A．在内，重物对地面的压强是
B．在内，拉力做的功是
C．在内，拉力的功率是
D．在内，滑轮组的机械效率是
5．（2023九上·长春汽车经济技术开发期中）图为轱辘取水的装置，下列说法正确的是（ ）
A．该装置能够省功
B．取水时克服水重和桶重做的功是有用功
C．使用更轻的桶不能提高机械效率
D．人提水桶水平运动时，对水桶不做功
6．（2022九上·虎丘期中）小明用如图所示的实验装置研究杠杆的机械效率，实验时，将重为G的钩码挂在铁质杠杆A点上，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F1，杠杆的机械效率为η1，不计摩擦，则（ ）
A．仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，机械效率为 η2，则 η2＝η1
B．仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，机械效率为 η3，则 η3＝η1
C．仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F2，则F2＝F1
D．仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F3，则F3＝F1
7．（2023八下·蜀山期末）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力和大小相等
B．拉力对滑轮组所做的功大
C．拉力对滑轮组所做功的功率大
D．甲装置和乙装置的机械效率相同
8．（2018八下·罗平期末）用功率恒为160W的拉力，使质量为5kg的物体以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速拉到坡顶，已知斜坡长60m，则下列说法错误的是（ ）
A．物体从斜坡底端到达坡顶的时间是15s
B．物体上坡时的牵引力是40N
C．物体上坡时受到的摩擦力为15N
D．斜面的机械效率是50%
9．（2023八下·榕城期末）如图甲所示，用电动机和滑轮组将一块矿石从水底匀速竖直打捞起来，矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为60W，矿石露出水面后，电动机对绳子拉力的功率80W，矿石上升全过程中，矿石运动的图像如图乙，动滑轮质量为10kg，不计绳重及摩擦，，；下列说法正确的是（ ）
A．矿石浸没时受到的浮力为200N
B．矿石在空气中所受重力为500N
C．矿石的密度为
D．矿石露出水面后，滑轮组的机械效率83.3%
10．物理是一门“源于生活，用于生活”的学科，学好物理知识，可以帮我们巧妙的解决 生活中的难题，在一次搬重物时，小明爸爸要把180kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用900N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（g取10N/kg）（ ）
A．小明爸爸对重物做了360J的功
B．小明爸爸做功的功率为15W
C．此次简易斜面装置的机械效率为50%
D．斜面是一种费力杠杆
二、填空题
11．（2024·十堰模拟）如图所示，物体的质量为，斜面的长为高度的倍，物体沿斜面向上匀速运动的速度为，若滑轮的效率是，斜面的效率是，则绳子拉力为 ，拉力做功的功率为 。
12．（2023·锦州）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是 J，拉力F的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N。（不计绳重和滑轮重）
三、实验探究题
13．（2023·江城模拟）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图甲的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 ；
（2）小明用图乙的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同滑轮组提升钩码，记录数据如表；
实验次数 物重G/N 物体上升高度h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm
1 4 3 2.0 9
2 4 6 18
3 6 6 2.8 18
①由图乙可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 N；
②第3次实验中滑轮组的机械效率为 %（结果保留一位小数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 ，若提升同一物体时，滑轮组的机械效率与物体提升高度 （选填“有关”或“无关”）；
（3）小明用图丙的实验装置探究斜面的机械效率，发现同一斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。某次实验测得物重、斜面长、高，若机械效率，则物体在斜面上受到的摩擦力为 N。
四、计算题
14．（2024·梅县区模拟）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J.g取10N/kg。求此次取水的过程中：
（1）人做的有用功为多少？
（2）人所做的额外功为多少？
（3）辘轳的机械效率多大？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；机械效率；机械效率的计算；杠杆的机械效率
【解析】【解答】B：杠杆是一种简单机械，由一根硬棒构成，能够在力的作用下绕着固定点（支点）转动。题干中的槽碓(dui)在使用过程中，绕着固定点转动的硬棒，是杠杆，B正确。
AC：只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，AC错误。
D：题干中槽碓(dui)在使用过程中，没有涉及内能的转化，不是热机。D错误。
选项ACD错误，答案选择B
【分析】槽碓，是东汉时发明的粮食加工机械，用于谷物的脱壳或粉碎，是一种利用水力舂米的器具。为在泉流较低处设置常规的碓，用水槽取代踏碓人位置，槽容积约容一斗多的水，用笕（竹管）引水注入槽中，槽水注满后重量增大下垂，将前稍的碓扬起，同时水槽下落，槽水倾泻后后稍重量减轻翘起，而前稍的碓落下，砸向碓臼内的谷米，如此即完成一舂。使用槽碓，没有时间限制，日夜不停运作，可得谷米两斛，至少可省两个人工。热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机。
2．【答案】D
【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.根据题意可知，货物上升的速度为：；
由图可知，滑轮组承担重力的绳子段数n=2，
绳子自由端移动的速度为：v′=nv=2×0.6m/s=1.2m/s；
故A错误；
B.拉力所做的总功：W总=Fs=150N×2×6m=1800J，
拉力所做的有用功：W有=Gh=200N×6m=1200J；
滑轮组的机械效率：，
故B错误；
C.拉力的功率：，
故C错误；
D.根据得到：；
解得：G动=100N。
故D正确。
故选D。
【分析】A.根据速度公式得出货物上升的速度，根据图片确定滑轮组绳承担重力的绳子段数n。根据v′=nv得出绳子自由端移动的速度；
B.根据W总=Fs=F×nh得出拉力所做的总功，根据W有=Gh得出拉力所做的有用功；根据机械效率公式得出滑轮组的机械效率；
C.根据功率公式得出拉力的功率；
D.不计绳重和摩擦，根据计算动滑轮的重。
3．【答案】C
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.由图乙可知，木箱沿斜面运动6m时，拉力做的功为600J，
那么拉力大小：，故A错误；
B.拉力做的有用功：W有用=W总-W额=600J-240J=360J，
斜面的机械效率：，故B错误；
C.木箱被提升的高度：，故C正确；
D.拉力做的额外功大小等于克服木箱受摩擦力做的功，
由W额=fs得木箱受摩擦力大小：，故D错误。
故选C。
【分析】A.由图乙确定木箱运动的距离和做的功，利用W=Fs求拉力大小；
B.拉力做的有用功等于总功减去额外功，再根据计算斜面的机械效率；
C.利用W=Gh求木箱被提升的高度；
D.利用W=fs求木箱受摩擦力大小。
4．【答案】B
【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据丙图，滑轮组绳子股数n=3；在2~3s时，物体匀速直线运动，结合乙图，此时拉力为F3=2000N，计算动滑轮重力为G动=nF3-G=3×2000N-5700N=300N；在0~1s内，拉力F1=1000N，此时物体受到的拉力F'=nF1-G动=3×1000N-300N=2700N，重物对地面的压力F压=5700N-2700N=3000N，压强是，A不符合题意；
B.在1~2s内，拉力为2400N，物体移动距离为1m，绳子移动距离为s=3×1m=3m，做的功W=Fs=2400N×3m=7200J，B符合题意；
C.在2~3s内，拉力为2000N，物体的速度为2m/s，拉力的速度v拉=3×2m/s=6m/s，拉力的功率为P=Fv=2000N×6m/s=12000W，C不符合题意；
D.在2~3s内，滑轮组的机械效率是，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据滑轮组绳子股数，结合拉力和物体的重力，利用G动=nF3-G计算动滑轮重力；根据相应时间的拉力和动滑轮重力，计算滑轮组对绳子的拉力；根据物体重力和受到的拉力，计算对地面的压力，根据，计算压强；根据W=Fs，计算做功多少；利用P=Fv，计算功率；根据，计算机械效率。
5．【答案】D
【知识点】增大或减小机械效率的方法；杠杆机械效率的测量实验；是否做功的判断；有用功和额外功
【解析】【解答】A.使用任何机械都不省功，故A错误；
B.取水时克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是额外功，故B错误；
C.在有用功相同时，使用更轻的桶可以减少额外功，能提高机械效，故C错误；
D.人提水桶水平运动时，用力向上，水桶移动的距离是水平的，水桶在力的方向上没有移动距离，对水桶不做功，故D正确。
【分析】A.根据功的原理；
B.有用功和额外功概念；
C.机械效率的概念；
D.根据做功的必要条件。
6．【答案】A
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用；杠杆的机械效率
【解析】【解答】A. 仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计将钩码提升到相同的高度，根据
W有=Gh可知，有功功相同，杠杆的偏转角度相同，杠杆重心上升的高度相同， 不计摩擦，则克服杠杆重力做的额外功也相同， 总功等于有用功和额外功之和，则总功也相同，根据可知， η2＝η1 ，故A正确；
B. 仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计将钩码提升到相同的高度，根据W有=Gh可知，有功功相同 ，杠杆的偏转角度变小，杠杆重心上升的高度变小，不计摩擦，则克服杠杆重力做的额外功变小，总功等于有用功和额外功之和，则总功变小，根据可知， η3>η1 ，故B错误；
C. 仅将测力计移到B点 ， 竖直向上匀速拉动弹簧测力计 ，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，动力变大，即F2>F1，故C错误；
D. 仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计 ，阻力和动力臂不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，动力变大，即F3>F1，故D错误；
故答案为A.
【分析】1.有用功：克服钩码重力做功，额外功：克服杠杆重力做功，总功等于有用功和额外功之和，根据分析有用功、额外功和总功的变化得出机械效率的变化；
2.根据杠杆平衡条件分析拉力大小变化。
7．【答案】D
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图片可知，承担重力的绳子段数n甲=2，n乙=3，.根据可知，拉力F1>F2，故A错误；
B.根据W有=Gh可知，滑轮组做的有用功相等；根据W额=G动h可知，滑轮组做的额外功相等。根据W总=W有+W额可知，拉力对滑轮组做的总功相等，故B错误；
C.滑轮组做的总功相等，时间相等，根据可知，拉力做功的功率相等，故C错误；
D.物体重力相等，动滑轮重力相等，根据可知，滑轮组的机械效率相同，故D正确。
故选D。
【分析】A.根据比较拉力大小；
B.根据W总=W有+W额比较拉力做的总功大小；
C.根据比较拉力做功的功率大小；
D.根据比较滑轮组机械效率大小。
8．【答案】D
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】A.物体从斜坡底端到达坡顶的路程为60m，速度为4m/s，所以是t===15s，故A正确；
B.牵引力的功率恒为160W，物体的速度是4m/s，所以牵引力是F===40N，故B正确；
C.根据30°角对应的直角边是斜边的一半，可知斜面的高为30m，此过程中拉力做的，总功为W总=Fs=40Nx60m=2400J，
有用功为W有用=Gh=mgh=5kgx10N/kgx30m=1500J，则做的额外功为W额外=W总-W有用=2400J-1500J=900J，
所以摩擦力大小为f=W额外/s==15N，故C正确；斜面的机械效率是η=W有用/W总==62.5%，故D错误。
故答案为：D
【分析】已知斜坡的长和物体运动速度，利用公式t=，即可求出物体从斜坡底端到达坡顶的时间；已知功率和速度，利用公式F=，即可求出牵引力；先根据30°角对应的直角边是斜边的一半，得出斜面的高，然后分别求出总功、有用功和额外功，再利用公式f=W额外/s，即可求出摩擦力；根据（3）中求出的总功和有用功，再利用公式η=W有用/W总，即可求出斜面的机械效率。
9．【答案】A
【知识点】密度公式及其应用；功率的计算；阿基米德原理；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】AB.根据图乙可知，矿石运动2m，所用的时间为20s，
那么矿石移动的速度：；
根据图片可知，承担重力绳子段数n=2，
则绳子自由端移动的速度：v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s，
那么矿石浸没时电动机对绳子拉力：，
矿石露出水面后绳子自由端的拉力：，
动滑轮的重力：G动=m动g=10kg×10N/kg=100N，
根据F=（F拉+G动）可知，
矿石露出水面前矿石受到的拉力：F拉=nF-G动=2×300N-100N=500N，
矿石在空气中所受的重力：G=nF'-G动=2×400N-100N=700N，
由力的平衡条件可知，矿石浸没时受到的浮力：F浮=G-F拉=700N-500N=200N，故A正确，而B错误；
C.矿石排开水的体积：，
因为此时矿石浸没在水中，所以矿石的体积：V=V排=2×10-2m3，
矿石的密度：，故C错误；
D.矿石露出水面后，滑轮组的机械效率：，故D错误。
故选A。
【分析】AB.首先根据计算物体上升的速度，再根据v=nv物计算绳子自由端的速度，接下来根据分别计算出矿石浸没时和出水后绳子的拉力，接下来根据F=（F拉+G动）分别浸没时物体受到的拉力和物体的重力，最后根据计F浮=G-F拉算物体浸没受到的浮力；
C.根据计算矿石的体积，再根据计算矿石的密度；
D.根据计算矿石出水时的机械效率。
10．【答案】B
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.小明爸爸做的功W总=Fs=900N×5m=4500J，故A错误；
B.爸爸做功的功率，故B正确；
C.克服重力做的有用功W有=Gh=180kg×10N/kg×2m=3600J，则斜面的机械效率：，故C错误；
D.斜面是通过增大距离来省力的，与杠杆无关，故D错误。
故选B。
【分析】A.根据W总=Fs计算小明爸爸做的功；
B.根据计算爸爸做功的功率；
C.根据W有=Gh计算克服重力做的有用功，最后根据计算斜面的机械效率；
D.根据斜面的本质判断。
11．【答案】1750；7000
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）根据图片可知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，
拉力移动的距离：s=2L=2×2.5h=5h，
使用该装置做的有用功：W有用=Gh，
使用该装置做的总功：W总=Fs=5Fh，
由于滑轮的效率是80%，斜面效率为50%，
故整个装置的机械效率为80%×50%。
即，
即拉力；
（2）将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，则v'=2v=2×2m/s=4m/s，
拉力F做功的功率P=Fv'=1750N×4m/s=7000W。
【分析】（1）将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，斜面长是斜面高的2.5倍，据此求出拉力移动的距离和斜面高的关系；利用图示装置，将重物提升做的功为有用功，拉力F做的功为总功；求出有用功、总功的关系式，知道该装置的机械效率，可求拉力F与G的关系，然后可求得F。
（2）利用P=Fv可求得拉力F做功的功率。
12．【答案】40；4；32
【知识点】功率的计算；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）拉力移动的速度v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s；
拉力的功率P总=Fv=20N×0.2m/s=4W；
拉力做的功为：W总=P总t=4W×10s=40J；
（2）克服摩擦做的有用功W有=W总η=40J×80%=32J；
物体A移动的距离：s物=v物t=0.1m/s×10s=1m；
则物体A受到的摩擦力：。
【分析】（1）根据v=nv物计算拉力移动的速度，再根据P总=Fv计算拉力的功率，再根据W总=P总t计算拉力做的功；
（2）首先根据W有=W总η计算克服摩擦做的有用功，再根据计算物体A受到的摩擦力。
13．【答案】（1）右；力臂
（2）2.0/2；71.4；高；无关
（3）0.2
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】（1）①根据甲图可知，杠杆的右端上翘，则右端轻，那么平衡螺母向右调节；
②使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂。
（2）①根据乙图可知，测力计的分度值为0.2N，则第2次实验中测力计的示数为2N；
②第3次实验时滑轮组的机械效率：；
③根据可知，滑轮组的机械效率与物体重力和动滑轮的重力有关，与其他因素无关，则：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，若提升同一物体时，滑轮组的机械效率与物体提升高度无关。
（3）克服重力做的有用功W有=Gh=4N×0.2m=0.8J，
对物体做的总功：；
则克服摩擦做的额外功：W额=W总-W有=1J-0.8J=0.2J；
那么物体受到的摩擦力：。
【分析】（1）①平衡螺母总是向轻的那端调节；
②当杠杆在水平位置平衡时，钩码产生拉力与杠杆垂直，此时悬挂点到支点之间的距离恰好等于力臂，可以通过刻度直接读出出来。
（2）①根据图乙确定刻度尺的分度值，根据指针位置读出测力计的示数；
②根据计算第3次实验时滑轮组的机械效率。
③根据公式分析解答。
（3）根据W有=Gh计算克服重力做的有用功，再根据计算总功，再根据W额=W总-W有计算额外功，最后根据计算物体受到的摩擦力。
14．【答案】（1）解： 所取水的重力为：G水=m水g=10kg×10N/kg=100N
人做的有用功为：W有=G水h=100N×4m=400J
答：人做的有用功为400J。
（2）解： 人所做的额外功为W额=W总-W有=500J-400J=100J
答：人所做的额外功为100J。
（3）解： 辘轳的机械效率为：.
答：辘轳的机械效率为80%.
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据 G水=m水g 计算取水的重力，再根据 W有=G水h 计算人做的有用功；
（2）根据 W额=W总-W有 计算人做的额外功；
（3）根据计算辘轳的机械效率。
1 / 12023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练提高卷：12.3 机械效率
一、选择题
1．（2024九下·长春开学考）如图所示是我国《农书》中记录的槽碓(dui)。大木勺积水较多会下沉，使石锤上升；当大木勺内的水流出变轻后，石锤落下击打石臼内的谷物。该槽碓（ ）
A．机械效率可达 B．是杜杆
C．机械效率可超过 D．是热机
【答案】B
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；机械效率；机械效率的计算；杠杆的机械效率
【解析】【解答】B：杠杆是一种简单机械，由一根硬棒构成，能够在力的作用下绕着固定点（支点）转动。题干中的槽碓(dui)在使用过程中，绕着固定点转动的硬棒，是杠杆，B正确。
AC：只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，AC错误。
D：题干中槽碓(dui)在使用过程中，没有涉及内能的转化，不是热机。D错误。
选项ACD错误，答案选择B
【分析】槽碓，是东汉时发明的粮食加工机械，用于谷物的脱壳或粉碎，是一种利用水力舂米的器具。为在泉流较低处设置常规的碓，用水槽取代踏碓人位置，槽容积约容一斗多的水，用笕（竹管）引水注入槽中，槽水注满后重量增大下垂，将前稍的碓扬起，同时水槽下落，槽水倾泻后后稍重量减轻翘起，而前稍的碓落下，砸向碓臼内的谷米，如此即完成一舂。使用槽碓，没有时间限制，日夜不停运作，可得谷米两斛，至少可省两个人工。热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机。
2．（2023·兴安盟中考）如图所示，工人用滑轮组将重为的货物内匀速提升，拉力为。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是
A．绳子自由端移动的速度是
B．该滑轮组的机械效率为
C．拉力做功的功率是
D．该滑轮组的动滑轮重为
【答案】D
【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A.根据题意可知，货物上升的速度为：；
由图可知，滑轮组承担重力的绳子段数n=2，
绳子自由端移动的速度为：v′=nv=2×0.6m/s=1.2m/s；
故A错误；
B.拉力所做的总功：W总=Fs=150N×2×6m=1800J，
拉力所做的有用功：W有=Gh=200N×6m=1200J；
滑轮组的机械效率：，
故B错误；
C.拉力的功率：，
故C错误；
D.根据得到：；
解得：G动=100N。
故D正确。
故选D。
【分析】A.根据速度公式得出货物上升的速度，根据图片确定滑轮组绳承担重力的绳子段数n。根据v′=nv得出绳子自由端移动的速度；
B.根据W总=Fs=F×nh得出拉力所做的总功，根据W有=Gh得出拉力所做的有用功；根据机械效率公式得出滑轮组的机械效率；
C.根据功率公式得出拉力的功率；
D.不计绳重和摩擦，根据计算动滑轮的重。
3．（2023九上·玄武期末） 一木箱重300N，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处，如图甲所示，已知整个过程中拉力F做的功W与木箱沿斜面运动距离s的关系如图乙所示，整个过程的额外功是240J，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F＝150N B．斜面的机械效率η＝40％
C．木箱被提升的高度h＝1.2m D．木箱所受的摩擦力f＝100N
【答案】C
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.由图乙可知，木箱沿斜面运动6m时，拉力做的功为600J，
那么拉力大小：，故A错误；
B.拉力做的有用功：W有用=W总-W额=600J-240J=360J，
斜面的机械效率：，故B错误；
C.木箱被提升的高度：，故C正确；
D.拉力做的额外功大小等于克服木箱受摩擦力做的功，
由W额=fs得木箱受摩擦力大小：，故D错误。
故选C。
【分析】A.由图乙确定木箱运动的距离和做的功，利用W=Fs求拉力大小；
B.拉力做的有用功等于总功减去额外功，再根据计算斜面的机械效率；
C.利用W=Gh求木箱被提升的高度；
D.利用W=fs求木箱受摩擦力大小。
4．（2024九上·东昌府期末）在某校新校区建设工地上，需要利用滑轮组装置和机车把低处的重物提升到高处，滑轮组装置如图甲所示。当机车牵引绳的拉力按图乙所示随时间变化时，重物的速度和上升的高度随时间变化的关系图象分别如图丙和图丁所示，若重物与地面接触面积，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。下列说法正确的
A．在内，重物对地面的压强是
B．在内，拉力做的功是
C．在内，拉力的功率是
D．在内，滑轮组的机械效率是
【答案】B
【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据丙图，滑轮组绳子股数n=3；在2~3s时，物体匀速直线运动，结合乙图，此时拉力为F3=2000N，计算动滑轮重力为G动=nF3-G=3×2000N-5700N=300N；在0~1s内，拉力F1=1000N，此时物体受到的拉力F'=nF1-G动=3×1000N-300N=2700N，重物对地面的压力F压=5700N-2700N=3000N，压强是，A不符合题意；
B.在1~2s内，拉力为2400N，物体移动距离为1m，绳子移动距离为s=3×1m=3m，做的功W=Fs=2400N×3m=7200J，B符合题意；
C.在2~3s内，拉力为2000N，物体的速度为2m/s，拉力的速度v拉=3×2m/s=6m/s，拉力的功率为P=Fv=2000N×6m/s=12000W，C不符合题意；
D.在2~3s内，滑轮组的机械效率是，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据滑轮组绳子股数，结合拉力和物体的重力，利用G动=nF3-G计算动滑轮重力；根据相应时间的拉力和动滑轮重力，计算滑轮组对绳子的拉力；根据物体重力和受到的拉力，计算对地面的压力，根据，计算压强；根据W=Fs，计算做功多少；利用P=Fv，计算功率；根据，计算机械效率。
5．（2023九上·长春汽车经济技术开发期中）图为轱辘取水的装置，下列说法正确的是（ ）
A．该装置能够省功
B．取水时克服水重和桶重做的功是有用功
C．使用更轻的桶不能提高机械效率
D．人提水桶水平运动时，对水桶不做功
【答案】D
【知识点】增大或减小机械效率的方法；杠杆机械效率的测量实验；是否做功的判断；有用功和额外功
【解析】【解答】A.使用任何机械都不省功，故A错误；
B.取水时克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是额外功，故B错误；
C.在有用功相同时，使用更轻的桶可以减少额外功，能提高机械效，故C错误；
D.人提水桶水平运动时，用力向上，水桶移动的距离是水平的，水桶在力的方向上没有移动距离，对水桶不做功，故D正确。
【分析】A.根据功的原理；
B.有用功和额外功概念；
C.机械效率的概念；
D.根据做功的必要条件。
6．（2022九上·虎丘期中）小明用如图所示的实验装置研究杠杆的机械效率，实验时，将重为G的钩码挂在铁质杠杆A点上，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F1，杠杆的机械效率为η1，不计摩擦，则（ ）
A．仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，机械效率为 η2，则 η2＝η1
B．仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，机械效率为 η3，则 η3＝η1
C．仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F2，则F2＝F1
D．仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F3，则F3＝F1
【答案】A
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用；杠杆的机械效率
【解析】【解答】A. 仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计将钩码提升到相同的高度，根据
W有=Gh可知，有功功相同，杠杆的偏转角度相同，杠杆重心上升的高度相同， 不计摩擦，则克服杠杆重力做的额外功也相同， 总功等于有用功和额外功之和，则总功也相同，根据可知， η2＝η1 ，故A正确；
B. 仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计将钩码提升到相同的高度，根据W有=Gh可知，有功功相同 ，杠杆的偏转角度变小，杠杆重心上升的高度变小，不计摩擦，则克服杠杆重力做的额外功变小，总功等于有用功和额外功之和，则总功变小，根据可知， η3>η1 ，故B错误；
C. 仅将测力计移到B点 ， 竖直向上匀速拉动弹簧测力计 ，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，动力变大，即F2>F1，故C错误；
D. 仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计 ，阻力和动力臂不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，动力变大，即F3>F1，故D错误；
故答案为A.
【分析】1.有用功：克服钩码重力做功，额外功：克服杠杆重力做功，总功等于有用功和额外功之和，根据分析有用功、额外功和总功的变化得出机械效率的变化；
2.根据杠杆平衡条件分析拉力大小变化。
7．（2023八下·蜀山期末）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力和大小相等
B．拉力对滑轮组所做的功大
C．拉力对滑轮组所做功的功率大
D．甲装置和乙装置的机械效率相同
【答案】D
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.根据图片可知，承担重力的绳子段数n甲=2，n乙=3，.根据可知，拉力F1>F2，故A错误；
B.根据W有=Gh可知，滑轮组做的有用功相等；根据W额=G动h可知，滑轮组做的额外功相等。根据W总=W有+W额可知，拉力对滑轮组做的总功相等，故B错误；
C.滑轮组做的总功相等，时间相等，根据可知，拉力做功的功率相等，故C错误；
D.物体重力相等，动滑轮重力相等，根据可知，滑轮组的机械效率相同，故D正确。
故选D。
【分析】A.根据比较拉力大小；
B.根据W总=W有+W额比较拉力做的总功大小；
C.根据比较拉力做功的功率大小；
D.根据比较滑轮组机械效率大小。
8．（2018八下·罗平期末）用功率恒为160W的拉力，使质量为5kg的物体以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速拉到坡顶，已知斜坡长60m，则下列说法错误的是（ ）
A．物体从斜坡底端到达坡顶的时间是15s
B．物体上坡时的牵引力是40N
C．物体上坡时受到的摩擦力为15N
D．斜面的机械效率是50%
【答案】D
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】A.物体从斜坡底端到达坡顶的路程为60m，速度为4m/s，所以是t===15s，故A正确；
B.牵引力的功率恒为160W，物体的速度是4m/s，所以牵引力是F===40N，故B正确；
C.根据30°角对应的直角边是斜边的一半，可知斜面的高为30m，此过程中拉力做的，总功为W总=Fs=40Nx60m=2400J，
有用功为W有用=Gh=mgh=5kgx10N/kgx30m=1500J，则做的额外功为W额外=W总-W有用=2400J-1500J=900J，
所以摩擦力大小为f=W额外/s==15N，故C正确；斜面的机械效率是η=W有用/W总==62.5%，故D错误。
故答案为：D
【分析】已知斜坡的长和物体运动速度，利用公式t=，即可求出物体从斜坡底端到达坡顶的时间；已知功率和速度，利用公式F=，即可求出牵引力；先根据30°角对应的直角边是斜边的一半，得出斜面的高，然后分别求出总功、有用功和额外功，再利用公式f=W额外/s，即可求出摩擦力；根据（3）中求出的总功和有用功，再利用公式η=W有用/W总，即可求出斜面的机械效率。
9．（2023八下·榕城期末）如图甲所示，用电动机和滑轮组将一块矿石从水底匀速竖直打捞起来，矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为60W，矿石露出水面后，电动机对绳子拉力的功率80W，矿石上升全过程中，矿石运动的图像如图乙，动滑轮质量为10kg，不计绳重及摩擦，，；下列说法正确的是（ ）
A．矿石浸没时受到的浮力为200N
B．矿石在空气中所受重力为500N
C．矿石的密度为
D．矿石露出水面后，滑轮组的机械效率83.3%
【答案】A
【知识点】密度公式及其应用；功率的计算；阿基米德原理；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】AB.根据图乙可知，矿石运动2m，所用的时间为20s，
那么矿石移动的速度：；
根据图片可知，承担重力绳子段数n=2，
则绳子自由端移动的速度：v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s，
那么矿石浸没时电动机对绳子拉力：，
矿石露出水面后绳子自由端的拉力：，
动滑轮的重力：G动=m动g=10kg×10N/kg=100N，
根据F=（F拉+G动）可知，
矿石露出水面前矿石受到的拉力：F拉=nF-G动=2×300N-100N=500N，
矿石在空气中所受的重力：G=nF'-G动=2×400N-100N=700N，
由力的平衡条件可知，矿石浸没时受到的浮力：F浮=G-F拉=700N-500N=200N，故A正确，而B错误；
C.矿石排开水的体积：，
因为此时矿石浸没在水中，所以矿石的体积：V=V排=2×10-2m3，
矿石的密度：，故C错误；
D.矿石露出水面后，滑轮组的机械效率：，故D错误。
故选A。
【分析】AB.首先根据计算物体上升的速度，再根据v=nv物计算绳子自由端的速度，接下来根据分别计算出矿石浸没时和出水后绳子的拉力，接下来根据F=（F拉+G动）分别浸没时物体受到的拉力和物体的重力，最后根据计F浮=G-F拉算物体浸没受到的浮力；
C.根据计算矿石的体积，再根据计算矿石的密度；
D.根据计算矿石出水时的机械效率。
10．物理是一门“源于生活，用于生活”的学科，学好物理知识，可以帮我们巧妙的解决 生活中的难题，在一次搬重物时，小明爸爸要把180kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用900N的力用了5min将重物匀速推到车上。关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（g取10N/kg）（ ）
A．小明爸爸对重物做了360J的功
B．小明爸爸做功的功率为15W
C．此次简易斜面装置的机械效率为50%
D．斜面是一种费力杠杆
【答案】B
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.小明爸爸做的功W总=Fs=900N×5m=4500J，故A错误；
B.爸爸做功的功率，故B正确；
C.克服重力做的有用功W有=Gh=180kg×10N/kg×2m=3600J，则斜面的机械效率：，故C错误；
D.斜面是通过增大距离来省力的，与杠杆无关，故D错误。
故选B。
【分析】A.根据W总=Fs计算小明爸爸做的功；
B.根据计算爸爸做功的功率；
C.根据W有=Gh计算克服重力做的有用功，最后根据计算斜面的机械效率；
D.根据斜面的本质判断。
二、填空题
11．（2024·十堰模拟）如图所示，物体的质量为，斜面的长为高度的倍，物体沿斜面向上匀速运动的速度为，若滑轮的效率是，斜面的效率是，则绳子拉力为 ，拉力做功的功率为 。
【答案】1750；7000
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）根据图片可知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，
拉力移动的距离：s=2L=2×2.5h=5h，
使用该装置做的有用功：W有用=Gh，
使用该装置做的总功：W总=Fs=5Fh，
由于滑轮的效率是80%，斜面效率为50%，
故整个装置的机械效率为80%×50%。
即，
即拉力；
（2）将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，则v'=2v=2×2m/s=4m/s，
拉力F做功的功率P=Fv'=1750N×4m/s=7000W。
【分析】（1）将重物拉到斜面顶端拉力移动的距离为斜面长的2倍，斜面长是斜面高的2.5倍，据此求出拉力移动的距离和斜面高的关系；利用图示装置，将重物提升做的功为有用功，拉力F做的功为总功；求出有用功、总功的关系式，知道该装置的机械效率，可求拉力F与G的关系，然后可求得F。
（2）利用P=Fv可求得拉力F做功的功率。
12．（2023·锦州）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是 J，拉力F的功率是 W，物体A受到的摩擦力是 N。（不计绳重和滑轮重）
【答案】40；4；32
【知识点】功率的计算；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）拉力移动的速度v=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s；
拉力的功率P总=Fv=20N×0.2m/s=4W；
拉力做的功为：W总=P总t=4W×10s=40J；
（2）克服摩擦做的有用功W有=W总η=40J×80%=32J；
物体A移动的距离：s物=v物t=0.1m/s×10s=1m；
则物体A受到的摩擦力：。
【分析】（1）根据v=nv物计算拉力移动的速度，再根据P总=Fv计算拉力的功率，再根据W总=P总t计算拉力做的功；
（2）首先根据W有=W总η计算克服摩擦做的有用功，再根据计算物体A受到的摩擦力。
三、实验探究题
13．（2023·江城模拟）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图甲的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 ；
（2）小明用图乙的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同滑轮组提升钩码，记录数据如表；
实验次数 物重G/N 物体上升高度h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm
1 4 3 2.0 9
2 4 6 18
3 6 6 2.8 18
①由图乙可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 N；
②第3次实验中滑轮组的机械效率为 %（结果保留一位小数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 ，若提升同一物体时，滑轮组的机械效率与物体提升高度 （选填“有关”或“无关”）；
（3）小明用图丙的实验装置探究斜面的机械效率，发现同一斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。某次实验测得物重、斜面长、高，若机械效率，则物体在斜面上受到的摩擦力为 N。
【答案】（1）右；力臂
（2）2.0/2；71.4；高；无关
（3）0.2
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】（1）①根据甲图可知，杠杆的右端上翘，则右端轻，那么平衡螺母向右调节；
②使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂。
（2）①根据乙图可知，测力计的分度值为0.2N，则第2次实验中测力计的示数为2N；
②第3次实验时滑轮组的机械效率：；
③根据可知，滑轮组的机械效率与物体重力和动滑轮的重力有关，与其他因素无关，则：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，若提升同一物体时，滑轮组的机械效率与物体提升高度无关。
（3）克服重力做的有用功W有=Gh=4N×0.2m=0.8J，
对物体做的总功：；
则克服摩擦做的额外功：W额=W总-W有=1J-0.8J=0.2J；
那么物体受到的摩擦力：。
【分析】（1）①平衡螺母总是向轻的那端调节；
②当杠杆在水平位置平衡时，钩码产生拉力与杠杆垂直，此时悬挂点到支点之间的距离恰好等于力臂，可以通过刻度直接读出出来。
（2）①根据图乙确定刻度尺的分度值，根据指针位置读出测力计的示数；
②根据计算第3次实验时滑轮组的机械效率。
③根据公式分析解答。
（3）根据W有=Gh计算克服重力做的有用功，再根据计算总功，再根据W额=W总-W有计算额外功，最后根据计算物体受到的摩擦力。
四、计算题
14．（2024·梅县区模拟）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J.g取10N/kg。求此次取水的过程中：
（1）人做的有用功为多少？
（2）人所做的额外功为多少？
（3）辘轳的机械效率多大？
【答案】（1）解： 所取水的重力为：G水=m水g=10kg×10N/kg=100N
人做的有用功为：W有=G水h=100N×4m=400J
答：人做的有用功为400J。
（2）解： 人所做的额外功为W额=W总-W有=500J-400J=100J
答：人所做的额外功为100J。
（3）解： 辘轳的机械效率为：.
答：辘轳的机械效率为80%.
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据 G水=m水g 计算取水的重力，再根据 W有=G水h 计算人做的有用功；
（2）根据 W额=W总-W有 计算人做的额外功；
（3）根据计算辘轳的机械效率。
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