/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
3.4 简单机械（第5课时） 分层练习
科学观念：能正确判断有用功、额外功和总功；识记机械效率的公式；知道斜面是一种简单机械；知道机械功率与机械效率的区别。
科学思维：会应用公式进行简单计算。
探究实践：在实验中，分析总结简单机械的效率。
态度责任：通过学习，体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。
01 机械效率的概念
1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ）
A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少
2．如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸
3．如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
A．甲更省力，甲机械效率大 B．乙更省力，机械效率一样大
C．乙更省力，乙机械效率大 D．甲更省力，机械效率一样大
4．如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小 B．有用功
C．额外功 D．机械效率
5．在测量滑轮组机械效率的实验中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A．转轴加润滑油 B．增加提升高度
C．增大提升速度 D．减小物体质量
6．如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625N
C．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%
7．“建设美丽城市，优化市内交通”，台州市在建设轻轨S1号线使用了大型机械——盾构机。如图是轻轨建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（ ）
A．做的功越多，机械效率越高 B．做功多的盾构机，功率大
C．延长工作时间，可提高机械效率 D．做功越快的盾构机，功率越大
8．关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率越大，越省力 B．机械效率越大，做功越多
C．机械效率越大，功率越大 D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小
02 探究斜面的机械效率
1．下列不属于斜面的是（ ）
A．盘山公路 B．撬棒
C．螺旋千斤顶 D．高架桥的引桥
2．螺丝钉是被拧成圆柱形的斜面，螺丝钉上的螺纹就像图甲中形成的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图乙、丙所示的两个螺丝钉，则（ ）
A．乙更省力 B．丙更省力
C．乙、丙省力情况相同 D．乙、丙都能省功
3．小江看到工人用木板搭建斜面将货物推到车上，为了了解斜面的机械效率，他通过模拟实验进行研究（如图），分别将两件完全相同的货物从斜面的底端推到顶端，所做的总功WAB总A．有用功WAB有B．有用功WAB有>WCD有
C．斜面的机械效率ηAB<ηCD
D．斜面的机械效率ηAB>ηCD
4．如图所示，斜面长20m，高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（ ）
A．斜面的机械效率是66.7% B．斜面的机械效率是75%
C．该同学对物体做功的功率是10W D．该同学对物体做功的功率是30W
1．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是( )
A．增加动滑轮，减小拉力 B．减少提升重物的重力，减小拉力
C．减少提升高度，减少做功 D．增加提升重物的重力，增大有用功
2．下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ）
A．做功多的机器机械效率一定的高 B．功率小的机器做功一定少
C．机械效率高的机器功率一定大 D．功率大的机器做功一定快
3．为早日实现“建设美丽嘉兴，打造江南水乡典范”的目标，各项工程建设正在我市如火如荼地开展。如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法确的是（ ）
A．做的功越多，效率越高 B．做功多的工程车，功率大
C．延长工作时间，可提高效率 D．做功越快的工程车，功率越大
4．如图所示的斜面是我们生活中常用的简单机械，下列关于斜面的说法正确的是（ ）
A．对物体的拉力与斜面对物体的摩擦力是一对平衡力
B．拉力做功W=Fh
C．斜面只能省力不能省功
D．斜面的倾角越大越省力
5．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F=50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．60% C．80% D．100%
6．如图所示，在探究“斜面的机械效率”的实验中，以下说法正确的是（ ）
A．木块所受摩擦力等于弹簧测力计对木块的拉力
B．用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时，应尽量匀速
C．木块与斜面间的摩擦对机械效率没有影响
D．斜面的倾斜程度越大，沿斜面所用的拉力越小
7．如图所示滑轮组（不计轮与轴的摩擦和绳重），用50N牛的拉力，刚好能拉动120N的重物匀速上升，当其下继续加挂50N的重物并使其匀速上升时，滑轮组的机械效率为（ ）
A．66.7% B．70.6%
C．80% D．85%
8．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AC、BC以相同的速度从底部匀速拉到顶点C，已知AC＞BC，施加的力分别为FA、FB，拉力做功的功率分别为PA、PB，则下列判断中正确的是（ ）
A．FA＞FB，PA＜PB
B．FA＞FB，PA＞PB
C．FA＜FB，PA＜PB
D．FA＜FB，PA＞PB
9．如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多 B．重物在B点处人做的有用功多
C．重物在A点处杠杆的机械效率高 D．重物在B点处杠杆的机械效率高
10．如图所示，小明探究滑轮组的机械效率，动滑轮重1N。用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体，物体沿竖直方向上升0.2m，此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）
A．0.2J；83.3% B．0.2J；80% C．0.4J；80% D．0.4J；66.7%
11．如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中下列计算错误的是（ ）
A．拉力F做功为30J B．物体重力做功为0J
C．拉力F做功的功率为12W D．该装置的机械效率约为80%
12．如图所示，用滑轮组拉动重为80N的物体A，用5秒时间使物体A在水平方向匀速移动了2m，所用拉力F=25N，地面对物体A的摩擦力为30N。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离是6m
B．拉力F做功的功率为10W
C．滑轮组的机械效率为60%
D．拉力F做的有用功是100J
13．为模拟盘山公路，现将一根长1.5m连接了重1.5N小球的细线穿入细管，如图，将细线从竖直放置的圆柱体底部a点开始斜向上缠绕5圈后，恰好绕至顶部b点，相邻细管间的高度均为12cm，在b点处通过细线用1N的拉力（与管的轴线平行）将管口的小球从a点匀速拉至b点，则缠绕在圆柱体上的细管（模拟的盘山公路）的机械效率为（ ）
A．83.3% B．80% C．75% D．60%
14．如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体，滑轮质量均相等且动滑轮的重力小于物体重力，在相同的时间内物体被提升的高度也相等，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ）
A．三个装置所做的有用功为W甲=W乙=W丙
B．绳子自由端移动的速度关系为v甲C．绳子自由端的拉力大小为F甲>F乙=F丙
D．三个装置的机械效率为η甲>η乙=η丙
15．如图甲为工人师傅用滑轮组提升重物的装置图，已知动滑轮和水桶总重20N，将重为160N的水以0.2m/s的速度匀速提起，此过程工人拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．工人的拉力为200N B．工人做功的功率为100W
C．绳子自由端移动的距离为4m D．该装置的机械效率为80%
16．如图所示， （选填A或B）是动滑轮。若小宛用10N的力提升重为16N的物体使物体在6s内提升3m。若不计绳重和摩擦，则滑轮的重力为 N，机械效率为 。若他想用该滑轮组提高机械效率，可以采取什么措施？ 。
第16题图 第17题图
17．在“测杠杆机械效率”的实验中，如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）。若OA:OB=2:3，物块所受重力G为1.4N，弹簧测力计的示数F是2.8牛。则该杠杆的机械效率为 %。
18．如图用一个长为1.2米的斜面将重为15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50%，则拉力F是 牛，物体与斜面间的摩擦力是 牛。
19．如图甲所示，小科分别将A、B两个完全相同的物体，沿左右两边斜面拉到顶端
（1）小科对B做的额外功是 J。
（2） 侧斜面的机械效率更高（填“左”或“右”）。
20．用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m，物体A与地面的摩擦力为9N，则绳子自由端移动的距离为 m，拉力所做的有用功是 J；若实际拉力F=4N，则该滑轮组的机械效率为 。
21．如图所示，在两个等长、等高但材质不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分别将质量为m和2m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W、W猜，斜面的机械效率分别为η、η猜，物体在斜面上受到的摩擦力分别为f，f猜，则W W猜；η η猜；f f猜（以上三空均选填“<”“=”或“>”）。
22．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面可以省力。那么斜面机械效率与哪些因素有关呢？小科提出以下猜想：
猜想1：与抬升物体重力大小有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与斜面的粗糙程度有关。
为验证上述猜想，小科利用如图所示的装置进行探究：用弹簧测力计拉着物体沿高为0.5米的斜面做匀速直线运动，记录不同情况下拉力大小。
实验序号 1 2 3 4 5
斜面倾角（θ） 30° 30° 30° 45° 60°
物块重G/N 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.4 2.8 4.2 1.8 2.1
机械效率 71.4% 71.4% 71.4% 78.6% 82.5%
（1）小科通过 实验（选填实验序号），验证猜想1是错误的；
（2）分析1、4、5实验可知，斜面倾斜程度越大，机械效率 （选填“越高”、“越低”或“不变”）；
（3）小科要完成猜想3的探究，需对上述实验装置进行改进，具体操作是：
。
23．某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用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
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F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2
回答下列问题：
（1）杠杆机械效率的表达式为η= 。(用已知或测量的物理量符号表示)
（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是： 。
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
24．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某实验小组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
3 6 10 30 90.9
（1）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为 ；（保留一位小数）
（2）分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （填“高”或“低”）；
（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 ；
A．71.6% B．82.6% C．92.4% D．100%
（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （填“高”或“低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。（忽略绳重和摩擦）
25．小明利用如图所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼，所用的拉力为360N，绳子自由端移动的速度为0.3m/s，（已知每层楼高3m）。求：
（1）小明所用的时间；
（2）拉力的功率；
（3）所做的额外功。
26．如图所示为某汽车起重机利用卷扬机吊起物体A的示意图。卷扬机把质量为2.7×103kg的物体A以0.1m/s的速度匀速提升。卷扬机牵引力F为104N，不计绳重与摩擦。求：
（1）卷扬机牵引力的功率；
（2）动滑轮的重力；
（3）滑轮组的机械效率。
27．如图所示是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的有用功；
（3）整个过程中机械效率η。
28．如图是一个上肢力量健身器示意图，D滑轮重力为300牛，配重A的质量为140千克，杠杆EH可绕固定点O在竖直平面内转动，且OE : OH=1 : 2。（不计杠杆重、绳重及摩擦）。
（1）D滑轮是 （选填“定滑轮”或“动滑轮”）;
（2）若将A提离地面，人对绳施加的拉力至少为多少？
（3）若健身时需将物体A提升0.2米，则该装置的机械效率为多少？ （结果精确到0.1%）
29．如图甲所示的装置，A是重12N的空吊篮，小科将A提升到高处，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度随时间t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。求：
(1)1~2s内拉力F的功率；
(2)动滑轮所受的重力；
(3)用此装置匀速提升34N重物时的机械效率（重物放在空吊篮内）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
3.4 简单机械（第5课时） 分层练习
科学观念：能正确判断有用功、额外功和总功；识记机械效率的公式；知道斜面是一种简单机械；知道机械功率与机械效率的区别。
科学思维：会应用公式进行简单计算。
探究实践：在实验中，分析总结简单机械的效率。
态度责任：通过学习，体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。
01 机械效率的概念
1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ）
A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少
【答案】D
【解析】【分析】根据W有=Gh比较有用功的大小，根据公式比较总功的大小。
【解答】同一物体的重力相等，提升相同的高度h，根据公式W有=Gh可知，有用功不变；根据公式可知，当有用功相同时，机械效率与总功成反比。因为滑轮组的机械效率提高了，所以总功减少了，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
2．如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸
【答案】D
【解析】【分析】根据机械效率的定义分析。
【解答】机械所做的有用功与总功的比值叫做机械效率；在使用剪刀时，作用在手柄上的力做总功，对纸片做有用功。如果作用在剪刀上的动力做功1J，那么作用在纸片上的有用功为：，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
3．如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是（ ）
A．甲更省力，甲机械效率大 B．乙更省力，机械效率一样大
C．乙更省力，乙机械效率大 D．甲更省力，机械效率一样大
【答案】B
【解析】【分析】使用滑轮组提升重物时，根据比较拉力的大小，根据比较机械效率的大小。
【解答】（1）物体的质量相等，动滑轮的质量也相等，
根据G总=m总g可知，物理和动滑轮的总重力相等。
承担物体重力的绳子段数：n甲=2，n乙=3；
即n甲根据公式可知，绳子的拉力F甲>F乙；
那么乙更省力；
（2）物体的质量相等，动滑轮的质量也相等，
根据公式G=mg可知，物体的重力相等，且动滑轮的重力也相等。
根据可知，甲和乙的机械效率相等。
故选B。
4．如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小 B．有用功 C．额外功 D．机械效率
【答案】C
【解析】【分析】（1）根据比较拉力大小；
（2）根据W有=Gh比较有用功的大小；
（3）根据W额=G动h比较额外功的大小；
（4）根据比较机械效率的大小。
【解答】A.甲图中拉力为：；
乙图中拉力为：；
则两个拉力不相等，故A不合题意；
B.根据W有=Gh可知，两个物体上升相同的高度时，甲物体的重力大，则甲中做的有用功多，故B不合题意；
C.根据W额=G动h，动滑轮的重力和上升的高度都相等，则做的额外功相等，故C符合题意；
D.根据可知，当额外功相等时，有用功越大，则机械效率越高。因为甲的有用功大于乙，所以甲的机械效率大于乙，故D不合题意。
故选C。
5．在测量滑轮组机械效率的实验中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A．转轴加润滑油 B．增加提升高度
C．增大提升速度 D．减小物体质量
【答案】A
【解析】【分析】根据机械效率的影响因素分析判断。
【解答】在利用动滑轮提升重物的过程中，克服绳子的重力，滑轮的重力和摩擦做额外功，额外功越小，则机械效率越高。
转轴加润滑油，可以减小摩擦阻力，从而减小额外功，故A符合题意；
根据可知，滑轮组的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关，与其它因素无关，故B、C不合题意；
根据可知，增大物体的质量可以提高机械效率，故D不合题意。
故选A。
6．如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625N
C．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【解析】【分析】A.根据图片确定承担重力的绳子段数n，绳子自由端移动距离s=2h，利用速度公式求绳子自由端移动速度；
B.不计绳重及摩擦，根据F=（G+G动）求拉力的大小；
CD.利用W总=Fs求拉力做的总功，利用W有用=Gh求有用功，根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】A.由图知，承担重力的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=2h=2×0.1m=0.2m，
绳子自由端移动速度，故A错误符合题意；
B.不计绳重及摩擦，拉力，故B正确不合题意；
C.拉力做的功W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正确不合题意；
D.滑轮组做的有用功：W有用=Gh=1N×0.1m=0.1J，
滑轮组的机械效率：，
故D正确不合题意。
故选A。
7．“建设美丽城市，优化市内交通”，台州市在建设轻轨S1号线使用了大型机械——盾构机。如图是轻轨建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（ ）
A．做的功越多，机械效率越高
B．做功多的盾构机，功率大
C．延长工作时间，可提高机械效率
D．做功越快的盾构机，功率越大
【答案】D
【解析】【分析】A.根据分析判断；
B.根据分析判断；
C.根据机械效率的影响因素判断；
D.根据功率的定义分析判断。
【解答】A.根据可知，机械效率等于有用功和总功的比值，故A错误；
B.根据可知，功率大小由功的大小和时间决定，故B错误；
C.机械效率与工作时间长短无关，故C错误；
D.功率表示物体做功快慢，故D正确。
故选D。
8．关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率越大，越省力
B．机械效率越大，做功越多
C．机械效率越大，功率越大
D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小
【答案】D
【解析】【分析】使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率，机械效率的大小与功的多少和功率的大小没有直接关系；物体在单位时间完成的功叫功率。
【解答】A、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械的省力情况没有关系，故A错误；
B、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械做功的多少没有关系，故B错误；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，功率表示了机械做功的快慢，二者没有直接的关系，故C错误；
D、总功等于有用功与额外功的总和，从可知，额外功在总功中所占的比例越小，机械效率越高，故D正确。
所以选：D。
02 探究斜面的机械效率
1．下列不属于斜面的是（ ）
A．盘山公路 B．撬棒
C．螺旋千斤顶 D．高架桥的引桥
【答案】B
【解析】【分析】分析各个选项中使用的简单机械即可。
【解答】盘山公路、螺线千斤顶和高架桥的引桥，都是斜面或变形的斜面，而撬棒的本质是一根省力杠杆，故B符合题意，而A、C、D不合题意。
故选B。
2．螺丝钉是被拧成圆柱形的斜面，螺丝钉上的螺纹就像图甲中形成的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图乙、丙所示的两个螺丝钉，则（ ）
A．乙更省力 B．丙更省力
C．乙、丙省力情况相同 D．乙、丙都能省功
【答案】A
【解析】【分析】根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，斜面越长越省力。
【解答】拧相同的深度时，做的功多少相同，斜面越长越省力，由图示可知乙的斜面最长，用的力最小，故A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
3．小江看到工人用木板搭建斜面将货物推到车上，为了了解斜面的机械效率，他通过模拟实验进行研究（如图），分别将两件完全相同的货物从斜面的底端推到顶端，所做的总功WAB总A．有用功WAB有WCD有
C．斜面的机械效率ηAB<ηCD D．斜面的机械效率ηAB>ηCD
【答案】D
【解析】【分析】 （1）根据公式W有用=G物h，判断有用功的大小关系；
（2）已知所做总功的关系以及有用功的关系，利用公式可以判断出斜面的机械效率关系。
【解答】AB、已知将两件完全相同的货物从斜面的底端推到顶端，即物体的重力相等、上升的高度相等，由公式W有用=G物h可知所做的有用功相等，故AB错误；
CD、已知所做的总功WAB总＜WCD总，根据公式可知，所做的有用功相等时，总功越大，效率越低，所以斜面的机械效率ηAB＞ηCD，故C错误，D正确。
故选：D。
4．如图所示，斜面长20m，高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（ ）
A．斜面的机械效率是66.7% B．斜面的机械效率是75%
C．该同学对物体做功的功率是10W D．该同学对物体做功的功率是30W
【答案】B
【解析】【分析】 AB.利用W=Fs求拉力F做的总功，利用W=Gh求拉力做的有用功，根据计算斜面的机械效率。
CD.根据计算拉力的功率。
【解答】 AB.拉力F做的总功：W总=Fs=40N×10m=400J；
拉力做的有用功：W有用=Gh=60N×5m=300J；
斜面的机械效率：，
故A错误，B正确；
CD.该同学对物体做功的功率：，故C、D错误。
故选B。
1．D
【详解】A．增加动滑轮会增加额外功，从而降低有用功在总功中所占的比例，即降低机械效率。故A不符合题意。
B．减少提升重物的重力会减小有用功，从而降低有用功在总功中所占的比例，即降低机械效率。故B不符合题意。
C．根据
η=
可知，滑轮组机械效率与提升高度无关。故C不符合题意。
D．增加提升重物的重力会增加有用功，从而增加有用功在总功中所占的比例，即提高机械效率。故D符合题意。
2．D
【详解】A．有用功与总功的比值叫机械效率，故机械效率与做功的多少无关。故A错误；
B．功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢，做功不一定少。故B错误；
C．机械效率与功率是两个不相关的概念，它们之间没有直接关系。故C错误；
D．功率是描述物体做功快慢的物理量，功率大的机器做功一定快，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】A．机械效率是指有用功占总功的百分比，与做功多少没有必然的联系，故A错误；
B．功率大表示做功快慢，与做功多少没有必然联系，故B错误；
C．效率指有用功占总功的比值，有用功多，与做功时间无关，故C错误；
D．功率是表示做功快慢的物理量，机械做功越快，表示功率越大，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．物体在斜面上受到重力、支持力、拉力的作用，则受到的拉力与斜面对物体的摩擦力大小不相等，它们不是一对平衡力，故A错误；
B．拉力移动的距离是斜面的长度，因此拉力做的功为，故B错误；
C．物体向上运动，拉力做的功是总功，摩擦力做的功是额外功，总功大于额外功，故C正确；
D．斜面越陡越费力，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】已知G＝100N，h＝2m，则做的有用功为
而斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，绳子末端移动的距离为
已知F＝50N，做的总功为
则机械效率为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．B
【分析】(1)木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，由于重力使物体有下滑的趋势，所以要使物体上升，拉力应大于摩擦力，拉力和摩擦力不是一对平衡力；
(2)要测量沿斜面的拉力，就要让木块做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；
(3)利用斜面时，所作的额外功等于克服摩擦做的功，摩擦力越大，额外功越大；
(4)在物重和斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，越费力，机械效率越高。
【详解】A．木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用，由于重力使物体有下滑的趋势，所以，要使物体上升，拉力应大于摩擦力，拉力和摩擦力不是一对平衡力，故A错误；
B．为了保证弹簧测力计的示数稳定，应该让木块做匀速直线运动，故B正确；
C．利用斜面提升物体时，克服摩擦力做的功为额外功，摩擦力越大，额外功越大，在有用功相同时总功越大，则斜面的机械效率越低，故C错误；
D．斜面倾斜程度越大（越陡），沿斜面所用的拉力越大，越费力，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】由图可知，动滑轮上有3股绳，用50N牛的拉力，刚好能拉动120N的重物匀速上升，则动滑轮的重力
继续加挂50N的重物并使其匀速上升时，拉力
滑轮组的机械效率
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
8．C
【详解】斜面AC倾斜角度小于斜面BC，所以物体沿AC运动时拉力较小，即
FA＜FB
斜面光滑说明摩擦力为0，不需要做额外功，由使用任何机械都不省功知道，拉力在两斜面上做功相同，即
因为从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，所以物体沿BC运动时用时较少，则根据公式知道，拉力沿BC运动时拉力做功的功率较大，即
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
9．D
【详解】AB．有用功是对物体做的功，即
由于拉力把同一个重物提升到同样的高度，因此拉力在A、B处所做的有用功相同，故AB错误；
CD．由图可知，在A、B两处提升重物，重物上升同样的 度h时， 杠杆的重 上升的 度
额外功
则
在A、B两处 做的有 功相同，而
所以
由
可知
故C错误，D正确。
故选D。
10．D
【详解】由题图可得，滑轮组的绳子承重股数为n=2，拉力所做的功即滑轮组所做的总功为
W总=Fs=Fnh=3N×2×0.2m=1.2J
拉力做的有用功为
W有=Gh=4N×0.2m=0.8J
则额外功为
W额= W总- W有=1.2J-0.8J=0.4J
滑轮组的机械效率为
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
11．A
【详解】B．由于物体水平移动，物体在重力的方向上（竖直向下）没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J，故B正确，不符合题意；
A．由图可知，该滑轮为动滑轮，绳子的有效股数，则绳端移动的距离
拉力F做的功
故A错误，符合题意；
C．拉力F做功的功率
故C正确，不符合题意；
D．所受地面的摩擦力约为80N，则有用功约为:
该装置的机械效率约为
故D正确，不符合题意。
故选A。
12．C
【详解】A．由图可知n=2，则绳子自由端移动的距离
故A错误；
B．已知物体移动的速度为
拉力F做功的功率为
故B错误；
CD．地面对物体A的摩擦力f=30N，s物=5m，克服摩擦做的有用功
拉力F做的功
滑轮组的机械效率为
故C正确，D错误。
故选C。
13．D
【详解】细管缠绕在圆体上后相当于一个斜面，由图a到b点的高度
拉小球上升时，拉力做的有用功
拉力做的总功
所以缠绕在圆柱体上的细管的机械效率
由计算可知，ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
14．C
【详解】A．由W有=Gh得，同一物体重力相同，物体被提升的高度也相等，所以三个装置所做的有用功为
W甲=W乙=W丙
故A正确，不符合题意；
B．在相同的时间内物体被提升的高度相等，说明物体运动的速度相等，由v绳=nv物得，绳子自由端移动的速度关系为v甲=v物，v乙=2v物，v丙=3v物，绳子自由端移动的速度关系为
v甲故B正确，不符合题意；
C．由得，绳子自由端的拉力
F甲=G
绳子自由端的拉力大小为
F甲>F乙>F丙
故C错误，符合题意；
D．不计绳重和摩擦，由
得
η甲＝100%
所以三个装置的机械效率为
η甲>η乙=η丙
故D正确，不符合题意。
故选C。
15．D
【详解】ABC．20s内水桶上升的高度
由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数，绳子自由端移动的距离为
由图乙可知，20s内拉力做的总功，由可得，工人的拉力
工人做功的功率
由计算可知，ABC错误；
D．拉力做的有用功
该装置的机械效率
故D正确。
故选D。
16． A 4 80% 减小A的重力或增加货物的重力
【详解】[1]由图知道，A是动滑轮，B是定滑轮。
[2]由图知道，n=2，若不计绳重和摩擦，滑轮的重力为
[3][4]该滑轮组的机械效率为
若他想用该滑轮组提高机械效率，可以采取减小A的重力或增加货物的重力。
17． 不变 75
【详解】[1]由图知道，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置的过程中，弹簧测力计的示数保持不变。
[2]若OA∶OB=2∶3，则拉力和物体上升的高度之比为2∶3，则杠杆的机械效率
18． 10 5
【详解】[1]斜面的机械效率
解得
[2]拉力F做的额外功
物体与斜面间的摩擦力是
19． 0.5 右
【详解】（1）[1]由题知，A、B是完全相同的物体、B的重力相同，由可知，拉力对B物体做的有用功
小科对B做的额外功
（2）[2]小科做的有用功相同，小科做的总功，由可得，，即右侧斜面的机械效率更高。
20． 0.6 1.8 75%
【详解】[1]由图知道，n=3，所以，绳子自由端移动的距离
s=3s物=3×0.2m=0.6m
[2]拉力所做的有用功
W有用=fs物=9N×0.2m=1.8J
[3] 若实际拉力是4N，则拉力做的总功
W总=Fs=4N×0.6m=2.4J
滑轮组的机械效率
21． = < >
【详解】[1]由题知，两斜面等长，将A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端，则s相等，拉力均为F根据可知，甲、乙两斜面上的拉力所做的功相等，即总功相等，。
[2]由题知，两斜面等高，且，根据可知，有用功，斜面的机械效率，由此可知，。
[3]由可知，用甲斜面提升物体时做的额外功较多，，由可知，。
22． 1、2、3 越高 保持斜面倾角30°，物块重力2.0N，改变斜面的粗糙程度
【详解】【小问1详解】
探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法知道，实验中需要控制倾角相同、表面材料相同，物体的重力不同，所以需要对比1、2、3的实验数据；根据1、2、3的实验数据可知，在其他条件相同时，重力不同，机械效率相同，验证猜想1是错误的。
【小问2详解】
分析1、4、5实验可知，在其他条件相同时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。
【小问3详解】
要探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系，需要控制斜面的倾斜程度相同，改变斜面的粗糙程度，具体操作是：保持斜面倾角30°，物块重力2.0N，改变斜面的粗糙程度。
23． 杠杆的自重 变大
【详解】(1)[1]有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式
；
(2)[2]有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定，重物升高的距离一定，说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力；
(3)[3]杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且
W有+W额=W总
设杠杆重心升高的距离为h，则有：
Gh1+G杠h=Fh2，
而G不变，h1不变，G杠不变，钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，所以Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小；由
可知，杠杆的机械效率变大。
24． 88.9% 高 C 低 12
【详解】（1）[1]由表中数据可得，第2次实验中滑轮组的机械效率为
（2）[2]纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
（3）[3]根据“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm（此时物重比第3次实验的物重还大），则此时滑轮组的机械效率可能为92.1%，不可能为100%，故选C。
（4）[4]根据图丁可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
[5]根据图丁可知，当动滑轮重为4N时，滑轮组的机械效率为75%；若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
所以，被提升物体所受的重力
25．（1）150s；（2）108W；（3）2700J
【详解】解：（1）物体上升的高度
h=5×3m=15m
由图知，n=3，绳子自由端移动的距离
s=3h=3×15m=45m
小明所用的时间
=150s
（2）拉力所做的总功
W总=Fs=360N×45m=16200J
拉力的功率
=108W
（3）有用功
W有=Gh=900N×15m=13500J
额外功
W额外=W总-W有=16200J-13500J=2700J
答：（1）小明所用的时间为150s；
（2）拉力的功率为108W；
（3）所做的额外功为2700J。
26．（1）3000W；（2）3000N；（3）90%
【详解】解：（1）由图知道，n=3，自由端移动的速度为
则卷扬机牵引力的功率
（2）不计绳重与摩擦，根据，动滑轮的重力为
（3）该滑轮组的机械效率为
答：（1）卷扬机牵引力的功率3000W；
（2）动滑轮的重力是3000N；
（3）滑轮组的机械效率90%。
27．（1）12.5N；（2）20J；（3）80%
【详解】解：（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数
所承受的总重力
不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力
（2）拉力所做的有用功
（3）拉力端移动的距离
拉力做功
整个过程中机械效率
答：（1）绳子自由端拉力F的大小为12.5N；
（2）拉力所做的有用功为20J；
（3）整个过程中机械效率为80%。
28． 动滑轮 425N 82.4%
【详解】解：（1）由图知道 ，D滑轮随重物一起移动，因此是动滑轮。
（2）不计杠杆重、绳重及摩擦，由图知道，n=2，滑轮自由端对E点的拉力为
根据杠杆的平衡条件可得，人通过细绳施加的拉力
（3）配重A匀速提升0.2m，则E端拉力上升的距离
s=nh=2×0.2m=0.4m
由OE∶OH=1∶2知道，H端人的拉力下降的距离
s′=2s=2×0.4m=0.8m
人的拉力做功
有用功为
则该装置的机械效率为
答：（1）D滑轮是动滑轮；
（2）若将A提离地面，人对绳施加的拉力至少为425N；
（3）若健身时需将物体A提升0.2米，则该装置的机械效率为82.4%。
29．(1)40W
(2)4N
(3)68%
【详解】（1）由乙图可知，1~2s拉力F的大小为8N，由丙图可知，1~2s吊篮上升速度为2.5m/s，由图甲可知，动滑轮上有2股绳，则绳端速度
v绳=2v物=2×2.5m/s=5m/s
则拉力F的功率
（2）由丙图可知，1~2s吊篮和动滑轮匀速上升，吊篮和动滑轮受到的拉力等于重力，由乙图可知，1~2s拉力F的大小为8N，由于动滑轮上有2股绳，则动滑轮的重力
G动=2F-G篮=2×8N-12N=4N
（3）用此装置匀速提升34N重物时的机械效率
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
