第16讲 机械效率
甘肃真题分点练
命题点 机械效率的相关计算
1．(2024·兰州9题)如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200 N，重物在8 s内上升了10 m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是(B)
A．拉力F大小为400 N
B．拉力F的功率为1 250 W
C．克服动滑轮重力做功2 000 J
D．滑轮组的机械效率约为83.3%
2．(2024·兰州8题)如图所示，斜面长10 m，高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重100 N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是(D)
A．利用此装置既可以省力，也可以省功
B．物体受到的摩擦力为50 N
C．对物体所做的有用功为500 J
D．该斜面的机械效率为80%
3．(2023·省卷14题)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6 N的物体，物体上升0.4 m所用时间为4 s。此过程中拉力的功率为0.72W，滑轮组的机械效率为83.3%。
4．(2023·天水22题)在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250 N的拉力在20 s内将450 N的材料提升了10 m，(不计绳重和摩擦，g取10 N/kg)求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提升450 N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400 N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
解：(1)由图知n＝3，则绳子自由端移动的距离
s＝nh＝3×10 m＝30 m
拉力做的功W总＝F大＝250 N×30 m＝7 500 J
则拉力的功率
P＝＝＝375 W
(2)有用功W有用＝Gh＝450 N×10 m＝4 500 J
机械效率η＝×100%＝×100%＝60%
(3)由F＝(G＋G动)可得，动滑轮的重力
G动＝nF－G＝3×250 N－450 N＝300 N
由F＝(G＋G动)可得，最大物重
G′＝nF′－G动＝3×400 N－300 N＝900 N
此滑轮组的最大机械效率
η′＝＝＝＝＝75%
全国视野分层练
·基础练·
1．(2024·河南)如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是(C)
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
2．(2024·重庆A卷)建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45 kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4 s内缓慢上升0.8 m，工人所用的拉力为500 N。下列说法中正确的是(B)
A．该装置做的有用功为400 J
B．该装置的机械效率为90%
C．绳子自由端移动的平均速度为0.4 m/s
D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变
3．(2024·眉山)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是(D)
A．拉力做功为3 J
B．物体受到摩擦力为1.5 N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以2 m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
4．(2024·广安)房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为80%。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有：①③(填写序号)①增加物体的重力；②增加提升物体的高度；③减小动滑轮的重力。
第4题图 第5题图
5．(2024·陕西)工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为动滑轮。已知滑轮重80 N，货篮重120 N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为100N。若绳子能承受的最大拉力为520 N，每根钢条重100 N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为80%。
6．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
实验 次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
(1)在实验中，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是1.8N，机械效率是74.1%(精确到0.1%)。
(3)由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高。
(4)由2、3两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
(5)在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将偏低。(选填“偏高”“偏低”或“不变”)
7．(2024·绥化)如图甲，质量为40 kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是800 cm2。如图乙，工人用250 N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3 m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2 m/s。(g取10 N/kg)求：
(1)货物静止在水平地面上时，对地面的压强。
(2)工人用滑轮组提升货物时做功的功率。
(3)滑轮组的机械效率；
(4)为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。
解：(1)因为货物静止在水平地面上
F＝G＝mg＝40 kg×10 N/kg＝400 N
S＝800 cm2＝8×10－2 m2
货物对地面压强
p＝＝＝5×103 Pa
(2)绳子自由端移动的速度
v＝nv物＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s
工人做功的功率
P＝＝＝Fv＝250 N×0.4 m/s＝100 W
(3)解法一：
有用功W有＝Gh＝400 N×3 m＝1 200 J
绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×3 m＝6 m
工人做的总功W总＝Fs＝250 N×6 m＝1 500 J
机械效率η＝＝＝80%
解法二：
η＝＝＝＝＝＝80%
(4)建议：①增加所提升的物重；②减轻动滑轮重；
③减小摩擦或绳重。
·提升练·
8．(2024·泸州)如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力F＝100 N，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力F绳为60 N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为20N；当绳子自由端拉力F绳为90 N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为60N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力F绳的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为75%。第16讲 机械效率
甘肃真题分点练
命题点 机械效率的相关计算
1．(2024·兰州9题)如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为1×103 N的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200 N，重物在8 s内上升了10 m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是( )
A．拉力F大小为400 N
B．拉力F的功率为1 250 W
C．克服动滑轮重力做功2 000 J
D．滑轮组的机械效率约为83.3%
2．(2024·兰州8题)如图所示，斜面长10 m，高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重100 N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是( )
A．利用此装置既可以省力，也可以省功
B．物体受到的摩擦力为50 N
C．对物体所做的有用功为500 J
D．该斜面的机械效率为80%
3．(2023·省卷14题)如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6 N的物体，物体上升0.4 m所用时间为4 s。此过程中拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 %。
4．(2023·天水22题)在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250 N的拉力在20 s内将450 N的材料提升了10 m，(不计绳重和摩擦，g取10 N/kg)求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提升450 N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400 N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？
全国视野分层练
·基础练·
1．(2024·河南)如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
2．(2024·重庆A卷)建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45 kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4 s内缓慢上升0.8 m，工人所用的拉力为500 N。下列说法中正确的是( )
A．该装置做的有用功为400 J
B．该装置的机械效率为90%
C．绳子自由端移动的平均速度为0.4 m/s
D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变
3．(2024·眉山)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A．拉力做功为3 J
B．物体受到摩擦力为1.5 N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以2 m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
4．(2024·广安)房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为 。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有： (填写序号)①增加物体的重力；②增加提升物体的高度；③减小动滑轮的重力。
第4题图 第5题图
5．(2024·陕西)工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80 N，货篮重120 N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。若绳子能承受的最大拉力为520 N，每根钢条重100 N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 。
6．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
实验 次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
(1)在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中，如图1所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 (精确到0.1%)。
(3)由1、2两次实验数据可得出结论： 。
(4)由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。
(5)在第三次实验操作的基础上，如图2丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 。(选填“偏高”“偏低”或“不变”)
7．(2024·绥化)如图甲，质量为40 kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是800 cm2。如图乙，工人用250 N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3 m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2 m/s。(g取10 N/kg)求：
(1)货物静止在水平地面上时，对地面的压强。
(2)工人用滑轮组提升货物时做功的功率。
(3)滑轮组的机械效率；
(4)为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。
·提升练·
8．(2024·泸州)如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力F＝100 N，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力F绳为60 N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力F绳为90 N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力F绳的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。
