人教版（2024）物理八年级下册同步练习 12.4机械效率课堂通行证 （含详情）
文档属性
| 名称 | 人教版（2024）物理八年级下册同步练习 12.4机械效率课堂通行证 （含详情） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 946.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-07 20:51:48 | ||
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文档简介
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12.4机械效率
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于功、功率和机械效率的概念，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的物体功率越大
B．做功越快的物体功率越大
C．功率越大的物体机械效率越高
D．物体做功时间越长的功率越小
2．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
3．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（ ）
A．力做功的功率大 B．甲滑轮组做的有用功较大
C．乙滑轮组的机械效率高 D．乙滑轮组做的总功较大
4．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体。物体提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法一定正确的是（ ）
A．若GA＝GB，则η甲＞η乙
B．若FA＝FB，则η甲＞η乙
C．若GA＜GB，则FA＞FB
D．若FA＞FB，则GA＜GB
5．一个质量为70 kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装石板的托板）提升石板．已知托板重200N，每块石板重100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人在4s内匀速提升10块石板升高2m时，此装置的机械效率为80%。那么，该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中，下列有关说法错误的是（ ）（取g =10N/kg）
A．该工人提升10块石板升高2m做的额外功一定是500J
B．该工人在4s内提升10块石板升高2m的有用功率一定是500W
C．此装置动滑轮的质量是5 kg
D．此装置的机械效率最高可达到82.1%（结果保留1位小数）
6．小明用如图的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.5m（不计转轴O处的摩擦，钩码重不变），则下列说法正确的是（ ）
A．此时杠杆的机械效率η为60%
B．若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率不变
C．若将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，此时弹簧测力计的示数为F′，F′小于F
D．若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η′，η′大于η
7．日常生活中常用的食品夹如图所示，使用食品夹夹取面包时（ ）
A．可以省力 B．可以省距离 C．可以省功 D．既可省力，也可以省功
8．关于功、功率、机械效率说法正确的是（ ）
A．做功多的机械，功率一定大
B．功率大的机械，做功一定快
C．做功快的机械，机械效率一定高
D．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
9．如图所示，用400N的力将重为1000N的物体匀速提升2m，共用了10s，在此过程中（不计绳重与摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度大小为0.4m/s
B．以动滑轮为参照物，物体是运动的
C．滑轮组的机械效率大小约为40%
D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将增大
10．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
二、填空题
11．如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了10s。物体A受到的摩擦力为4.2N，弹簧测力计示数为2N（不计绳、弹簧测力计和滑轮重）。则绳子自由端移动的距离为 m，拉力F的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。
12．如图所示，用动滑轮将重为10N的物块竖直向上匀速提升20cm，拉力为6N，此过程中拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 ，物块在上升过程中，机械能 。
13．如图所示，工人利用定滑轮将重500N的物体匀速提升4m，在此过程中有用功是 J,使用定滑轮可以改变力的 。
14．如图所示，固定的斜面长s=1.2m，高h=0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为 W，斜面的机械效率为 。
15．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。
16．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为，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；若拉力F增大，物体A受到地面的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（不计绳重和滑轮重）
三、作图题
17．如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。
四、实验题
18．学习滑轮组的机械效率之后，小明用同样的滑轮，组装成两个滑轮组，完成分两次不同的实验，分别如图甲、乙所示，实验的部分数据如表格所示：
次数 物体重G/N 提升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 2 10 1.5 20
2 2 10
（1）实验过程中，沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验的机械效率为 %；
（3）第二次实验如图乙所示，则弹簧测力计移动的距离是 cm；若忽略绳重和摩擦，则第二次实验测得滑轮组的机械效率应 （选填“>”“<”或“=”）第一次实验测得滑轮组的机械效率；
（4）若想提高此滑轮组的机械效率，以下措施中不可行的是 （选填序号）。
①选用轻质动滑轮
②给滑轮的轴心加润滑油
③增加物体被提升的高度
④增大被提升的物体的重力
五、综合题
19．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示，若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）
(1)湍急的水流能推动筒车，是因为流动的水具有 能，利用取水筒将低处的水提升到高处，增大了水的 能；
(2)求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；
(3)若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。
六、计算题
20．如图所示，一重为200N底面积为0.4m2的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求：
(1)当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强；
(2)重物甲浸没在水中时所受的浮力；
(3)滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO=30°时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力FA=620N时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦）
思路点拨：
分析竖直滑轮组对悬挂点的拉力大小，在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，以定滑轮为分析对象进行受力分析，如右图所示，定滑轮受到竖直向下的重力、3段绳子向下的拉力和悬挂点对其向上的拉力，由力的作用是相互的可知，竖直滑轮组对悬挂点的拉力大小等于悬挂点对其向上的拉力大小，故F拉=F=3F绳+G定。
《12.4机械效率》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D C B D D B B D C
1．B
【详解】A D．根据公式可知，功率由做功的多少和时间的长短共同决定，做功越多的物体功率不一定越多，物体做功时间越长的功率不一定越小，故AD错误；
B．功率是表示物体做功快慢的物理量，做功越快的物体功率越大，故B正确；
C．机械效率是有用功与总功的比值，反映了机械的性能优劣，机械效率与功率大小没有直接关系，故C错误。
故选B。
2．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。
3．C
【详解】A．由图知，甲滑轮组由3段绳子承担物重（即n1=3），乙滑轮组由2段绳子承担物重（即n2=2），在相同的时间内两物体提升的高度相同，则两物体上升速度相同，由v绳=nv物可知，甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同，甲绳端移动速度大，根据
可知，F1做功的功率大，故A错误；
B．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式
W有用=Gh=mgh
知，两个滑轮组做的有用功相同；故B错误；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s1=3h，则甲滑轮组的机械效率为
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s2=2h，则乙滑轮组的机械效率为
由于两拉力相同、物重相同，所以比较可知乙滑轮组的机械效率高，故C正确；
D．由于两拉力相同，且绳端移动的距离
s1＞s2
所以，由W总=Fs可知甲滑轮组做的总功较大，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】由图可知，甲滑轮组承重的绳子股数n甲＝3，乙滑轮组承重的绳子股数n乙＝2。
A．不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率
若，由题知动滑轮重力相同，则
故A错误；
B．由图可知，n甲＝3，n乙＝2，由
可得，提升物体的重力
则两物体的重力分别为
若，由上式可知
根据
可知，则
故B正确；
C．甲滑轮组绳子自由端的拉力
乙滑轮组绳子自由端的拉力
若GA＜GB，由上式可知，无法判断FA与FB的大小关系，故C错误；
D．由B项解答可知，两物体的重力分别为
若FA＞FB，由上式可知，无法判断GA与GB的大小关系，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．工人提升10块石板升高2m做的有用功
由机械效率公式可得，所做的总功
则额外功
故A正确，不符合题意；
B．工人的有用功率
故B正确，不符合题意；
C．在不计摩擦与绳重时，额外功来自克服托板和动滑轮的总重做的功，故
则动滑轮的重力
此装置动滑轮的质量
故C正确，不符合题意；
D．人的质量为70kg,则绳端的最大拉力
由图知承重绳子股数n=2，在不计摩擦与绳重时，提起的最大总重力
可装石板的重为
则最多可装石板的数量
则最多可装石板的重
不计摩擦与绳重，滑轮组可达到的最大机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
6．D
【详解】A．G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.5m，那么杠杆的机械效率
此时杠杆的机械效率η为80%，A错误；
B．若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据
可知杠杆的机械效率将变大，B错误；
C．根据原图示可知，将弹簧测力计移动到Q点，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′>F，C错误；
D．根据原图可知，将钩码移动到Q点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′>F，将钩码移至Q点，提升相同高度，由W有=Gh，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，如下图1所示；
钩码悬挂点移动到Q点时测力计上升的高度较小，若不计转轴O处摩擦，克服杠杆的自重做的额外功小些，根据
可知机械效率变大，即η′>η，D正确。
故选D。
7．B
【详解】AB．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，费力省距离，故A不不符合题意，B符合题意；
CD．使用任何机械都不会省功，省力的机械费距离，费力的机械可以省距离，故CD不符合题意。
故选B。
8．B
【详解】A．功率是做功多少与所用时间的比值，做功多，但时间不确定，所以不能判断功率大小，故A错误；
B．功率是反映做功的快慢的物理量，功率大，做功快，故B正确；
C．功率反映的是做功的快慢的物理量，而机械效率是指有用功和总功的比值，二者没有直接关系，故C错误；
D．使用任何机械都要做额外功，有用功与总功的比值一定小于1，即机械效率一定小于100%，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】A．由图可知，n＝3，则绳端移动的距离
s＝nh＝3×2m＝6m
则绳子自由端移动的速度
v＝＝0.6m/s
故A错误；
B．若以动滑轮为参照物，由于所提的物体与动滑轮一起运动，它们之间没有发生位置的变化，则物体是静止的，故B错误；
C．拉力做的总功
W总＝Fs＝400N×6m＝2400J
所做的有用功
W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J
滑轮组的机械效率
η＝×100%≈83.3%
故C错误；
D．不计绳重与摩擦，由
η＝
可知，当所提重物的质量增大时，其重力增大，滑轮组的机械效率将增大，故D正确。
故选D。
10．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。
11． 3 0.6 70%
【详解】[1]由图可知，右边的滑轮为动滑轮，承担物体A与桌面间摩擦力的绳子股数是3，所以绳自由端移动的速度为
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
绳子自由端移动的距离为
s=v绳t=0.3m/s×10s=3m
[2]作用在绳端的拉力与弹簧测力计的示数相等，所以绳端的拉力F的大小为2N，拉力F的功率为
P=Fv绳=2N×0.3m/s=0.6W
[3]当A匀速运动过程，物体A受到的摩擦力为4.2N，所以使用滑轮组的过程中，做的有用功为
W有=fs物=4.2N×0.1m/s×10s=4.2J
总功
W总=Fs绳=2N×3m=6J
滑轮组的机械效率为
12． 2.4 83.3% 增大
【详解】[1]由图可知，由2段绳子吊着动滑轮，拉力自由端移动的距离为
s=nh=2×20cm=40cm=0.4m
拉力做的功为
W总=Fs=6N×0.4m=2.4J
[2]拉力做的有用功为
W有用=Gh=10N×20×10-2m=2J
动滑轮的机械效率为
[3] 物体在被匀速提升的过程中，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增大，重力势能增大；因为物体的机械能等于物体的动能和重力势能之和，因此物体的机械能增大
13． 2000 方向
【详解】[1]重物上升时克服重力所做的功为有用功，大小为
W=Gh=500N×4m=2000J
[2]定滑轮的本质是等臂杠杆，因此使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。
14． 3 80%
【详解】[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
15． 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
16． 40 4 32 不变
【详解】[1][2][3]弹簧测力计的示数为20N，则拉力F为20N，物体A移动距离为
由图可知，有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为
则拉力F所做的功为
拉力F的功率为
有用功为
则物体A受到的摩擦力为
[4]若拉力F增大，压力和接触面粗糙程度不变，所以物体A受到地面的摩擦力不变。
17．
【详解】人沿斜面向上的力做的功是总功，力的示意图如下图所示
18． 匀速 66.7% 30 = ③
【详解】（1）[1]实验过程中，为了读数方便应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
（2）[2]由图甲可知，有两段绳子拉着动滑轮，弹簧测力计移动的距离
s1＝2h1＝2×10cm＝20cm＝0.2m
第一次实验时滑轮组的机械效率
（3）[3][4]若忽略绳重和摩擦，由图甲可知
解得
G动＝2F1-G＝2×1.5N-2N＝1N
由图乙可知，有三段绳子拉着动滑轮，弹簧测力计移动的距离
s2＝3h2＝3×10cm＝30cm＝0.3m
第二次实验时滑轮组的机械效率
则
η1＝η2
（4）[5]①选用轻质动滑轮，在提升相同重物、提升相同高度时，动滑轮重力做的功减小，即额外功减小，总功减小，有用功不变，根据
可知，有用功与总功的比值增大，机械效率增大，故①不符合题意；
②给滑轮的轴心加润滑油，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率，故②不符合题意；
③滑轮组的机械效率
可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，增加重物上升高度，不能提高滑轮组的机械效率，故③符合题意；
④增大提升的物重，有用功增大，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值增大，滑轮组的机械效率增大，故④不符合题意。
故选③。
19．(1) 动 重力势
(2)1920J
(3)80%
【详解】（1）[1][2]湍急的水流能推动筒车，是因为流动的水具有较大的速度，则具有较大的动能，利用取水筒将低处的水提升到高处，水的高度上升，则重力势能增大。
（2）该筒车旋转一周进入接水槽的水的质量为
对水所做的功为
（3）水流所做的功为
则筒车旋转一周取水的机械效率为
20．(1)3000Pa
(2)200N
(3)95%
【详解】（1）重物甲被拉离水面后，玻璃缸对地面的压力等于玻璃缸的重力加上水的重力，即
所以当重物甲被拉离水面后，玻璃缸对地面的压强
（2）将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，则重物甲排开水的体积
重物甲浸没在水中时所受的浮力
（3）先作出绳AC拉力的力臂OD，如图：
直角三角形ADO中，，，B是OA的中点，则，即，根据杠杆平衡条件可得
故，绳子AC能承受的最大拉力，则B点最大拉力，滑轮组绳子的最大拉力
物体最大重力
滑轮组的最大机械效率
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12.4机械效率
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于功、功率和机械效率的概念，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的物体功率越大
B．做功越快的物体功率越大
C．功率越大的物体机械效率越高
D．物体做功时间越长的功率越小
2．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
3．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（ ）
A．力做功的功率大 B．甲滑轮组做的有用功较大
C．乙滑轮组的机械效率高 D．乙滑轮组做的总功较大
4．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体。物体提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法一定正确的是（ ）
A．若GA＝GB，则η甲＞η乙
B．若FA＝FB，则η甲＞η乙
C．若GA＜GB，则FA＞FB
D．若FA＞FB，则GA＜GB
5．一个质量为70 kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装石板的托板）提升石板．已知托板重200N，每块石板重100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人在4s内匀速提升10块石板升高2m时，此装置的机械效率为80%。那么，该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中，下列有关说法错误的是（ ）（取g =10N/kg）
A．该工人提升10块石板升高2m做的额外功一定是500J
B．该工人在4s内提升10块石板升高2m的有用功率一定是500W
C．此装置动滑轮的质量是5 kg
D．此装置的机械效率最高可达到82.1%（结果保留1位小数）
6．小明用如图的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.5m（不计转轴O处的摩擦，钩码重不变），则下列说法正确的是（ ）
A．此时杠杆的机械效率η为60%
B．若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率不变
C．若将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，此时弹簧测力计的示数为F′，F′小于F
D．若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η′，η′大于η
7．日常生活中常用的食品夹如图所示，使用食品夹夹取面包时（ ）
A．可以省力 B．可以省距离 C．可以省功 D．既可省力，也可以省功
8．关于功、功率、机械效率说法正确的是（ ）
A．做功多的机械，功率一定大
B．功率大的机械，做功一定快
C．做功快的机械，机械效率一定高
D．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
9．如图所示，用400N的力将重为1000N的物体匀速提升2m，共用了10s，在此过程中（不计绳重与摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度大小为0.4m/s
B．以动滑轮为参照物，物体是运动的
C．滑轮组的机械效率大小约为40%
D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将增大
10．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
二、填空题
11．如图所示的滑轮组，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了10s。物体A受到的摩擦力为4.2N，弹簧测力计示数为2N（不计绳、弹簧测力计和滑轮重）。则绳子自由端移动的距离为 m，拉力F的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。
12．如图所示，用动滑轮将重为10N的物块竖直向上匀速提升20cm，拉力为6N，此过程中拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 ，物块在上升过程中，机械能 。
13．如图所示，工人利用定滑轮将重500N的物体匀速提升4m，在此过程中有用功是 J,使用定滑轮可以改变力的 。
14．如图所示，固定的斜面长s=1.2m，高h=0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为 W，斜面的机械效率为 。
15．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。
16．如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为，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；若拉力F增大，物体A受到地面的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（不计绳重和滑轮重）
三、作图题
17．如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。
四、实验题
18．学习滑轮组的机械效率之后，小明用同样的滑轮，组装成两个滑轮组，完成分两次不同的实验，分别如图甲、乙所示，实验的部分数据如表格所示：
次数 物体重G/N 提升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 2 10 1.5 20
2 2 10
（1）实验过程中，沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验的机械效率为 %；
（3）第二次实验如图乙所示，则弹簧测力计移动的距离是 cm；若忽略绳重和摩擦，则第二次实验测得滑轮组的机械效率应 （选填“>”“<”或“=”）第一次实验测得滑轮组的机械效率；
（4）若想提高此滑轮组的机械效率，以下措施中不可行的是 （选填序号）。
①选用轻质动滑轮
②给滑轮的轴心加润滑油
③增加物体被提升的高度
④增大被提升的物体的重力
五、综合题
19．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示，若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）
(1)湍急的水流能推动筒车，是因为流动的水具有 能，利用取水筒将低处的水提升到高处，增大了水的 能；
(2)求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；
(3)若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。
六、计算题
20．如图所示，一重为200N底面积为0.4m2的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求：
(1)当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强；
(2)重物甲浸没在水中时所受的浮力；
(3)滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO=30°时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力FA=620N时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦）
思路点拨：
分析竖直滑轮组对悬挂点的拉力大小，在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线，以定滑轮为分析对象进行受力分析，如右图所示，定滑轮受到竖直向下的重力、3段绳子向下的拉力和悬挂点对其向上的拉力，由力的作用是相互的可知，竖直滑轮组对悬挂点的拉力大小等于悬挂点对其向上的拉力大小，故F拉=F=3F绳+G定。
《12.4机械效率》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D C B D D B B D C
1．B
【详解】A D．根据公式可知，功率由做功的多少和时间的长短共同决定，做功越多的物体功率不一定越多，物体做功时间越长的功率不一定越小，故AD错误；
B．功率是表示物体做功快慢的物理量，做功越快的物体功率越大，故B正确；
C．机械效率是有用功与总功的比值，反映了机械的性能优劣，机械效率与功率大小没有直接关系，故C错误。
故选B。
2．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。
3．C
【详解】A．由图知，甲滑轮组由3段绳子承担物重（即n1=3），乙滑轮组由2段绳子承担物重（即n2=2），在相同的时间内两物体提升的高度相同，则两物体上升速度相同，由v绳=nv物可知，甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同，甲绳端移动速度大，根据
可知，F1做功的功率大，故A错误；
B．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式
W有用=Gh=mgh
知，两个滑轮组做的有用功相同；故B错误；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s1=3h，则甲滑轮组的机械效率为
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s2=2h，则乙滑轮组的机械效率为
由于两拉力相同、物重相同，所以比较可知乙滑轮组的机械效率高，故C正确；
D．由于两拉力相同，且绳端移动的距离
s1＞s2
所以，由W总=Fs可知甲滑轮组做的总功较大，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】由图可知，甲滑轮组承重的绳子股数n甲＝3，乙滑轮组承重的绳子股数n乙＝2。
A．不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率
若，由题知动滑轮重力相同，则
故A错误；
B．由图可知，n甲＝3，n乙＝2，由
可得，提升物体的重力
则两物体的重力分别为
若，由上式可知
根据
可知，则
故B正确；
C．甲滑轮组绳子自由端的拉力
乙滑轮组绳子自由端的拉力
若GA＜GB，由上式可知，无法判断FA与FB的大小关系，故C错误；
D．由B项解答可知，两物体的重力分别为
若FA＞FB，由上式可知，无法判断GA与GB的大小关系，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．工人提升10块石板升高2m做的有用功
由机械效率公式可得，所做的总功
则额外功
故A正确，不符合题意；
B．工人的有用功率
故B正确，不符合题意；
C．在不计摩擦与绳重时，额外功来自克服托板和动滑轮的总重做的功，故
则动滑轮的重力
此装置动滑轮的质量
故C正确，不符合题意；
D．人的质量为70kg,则绳端的最大拉力
由图知承重绳子股数n=2，在不计摩擦与绳重时，提起的最大总重力
可装石板的重为
则最多可装石板的数量
则最多可装石板的重
不计摩擦与绳重，滑轮组可达到的最大机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
6．D
【详解】A．G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.5m，那么杠杆的机械效率
此时杠杆的机械效率η为80%，A错误；
B．若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴O处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据
可知杠杆的机械效率将变大，B错误；
C．根据原图示可知，将弹簧测力计移动到Q点，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′>F，C错误；
D．根据原图可知，将钩码移动到Q点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′>F，将钩码移至Q点，提升相同高度，由W有=Gh，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，如下图1所示；
钩码悬挂点移动到Q点时测力计上升的高度较小，若不计转轴O处摩擦，克服杠杆的自重做的额外功小些，根据
可知机械效率变大，即η′>η，D正确。
故选D。
7．B
【详解】AB．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，费力省距离，故A不不符合题意，B符合题意；
CD．使用任何机械都不会省功，省力的机械费距离，费力的机械可以省距离，故CD不符合题意。
故选B。
8．B
【详解】A．功率是做功多少与所用时间的比值，做功多，但时间不确定，所以不能判断功率大小，故A错误；
B．功率是反映做功的快慢的物理量，功率大，做功快，故B正确；
C．功率反映的是做功的快慢的物理量，而机械效率是指有用功和总功的比值，二者没有直接关系，故C错误；
D．使用任何机械都要做额外功，有用功与总功的比值一定小于1，即机械效率一定小于100%，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】A．由图可知，n＝3，则绳端移动的距离
s＝nh＝3×2m＝6m
则绳子自由端移动的速度
v＝＝0.6m/s
故A错误；
B．若以动滑轮为参照物，由于所提的物体与动滑轮一起运动，它们之间没有发生位置的变化，则物体是静止的，故B错误；
C．拉力做的总功
W总＝Fs＝400N×6m＝2400J
所做的有用功
W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J
滑轮组的机械效率
η＝×100%≈83.3%
故C错误；
D．不计绳重与摩擦，由
η＝
可知，当所提重物的质量增大时，其重力增大，滑轮组的机械效率将增大，故D正确。
故选D。
10．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。
11． 3 0.6 70%
【详解】[1]由图可知，右边的滑轮为动滑轮，承担物体A与桌面间摩擦力的绳子股数是3，所以绳自由端移动的速度为
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
绳子自由端移动的距离为
s=v绳t=0.3m/s×10s=3m
[2]作用在绳端的拉力与弹簧测力计的示数相等，所以绳端的拉力F的大小为2N，拉力F的功率为
P=Fv绳=2N×0.3m/s=0.6W
[3]当A匀速运动过程，物体A受到的摩擦力为4.2N，所以使用滑轮组的过程中，做的有用功为
W有=fs物=4.2N×0.1m/s×10s=4.2J
总功
W总=Fs绳=2N×3m=6J
滑轮组的机械效率为
12． 2.4 83.3% 增大
【详解】[1]由图可知，由2段绳子吊着动滑轮，拉力自由端移动的距离为
s=nh=2×20cm=40cm=0.4m
拉力做的功为
W总=Fs=6N×0.4m=2.4J
[2]拉力做的有用功为
W有用=Gh=10N×20×10-2m=2J
动滑轮的机械效率为
[3] 物体在被匀速提升的过程中，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增大，重力势能增大；因为物体的机械能等于物体的动能和重力势能之和，因此物体的机械能增大
13． 2000 方向
【详解】[1]重物上升时克服重力所做的功为有用功，大小为
W=Gh=500N×4m=2000J
[2]定滑轮的本质是等臂杠杆，因此使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。
14． 3 80%
【详解】[1] 拉力的功率为
[2] 斜面的机械效率为
15． 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
16． 40 4 32 不变
【详解】[1][2][3]弹簧测力计的示数为20N，则拉力F为20N，物体A移动距离为
由图可知，有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为
则拉力F所做的功为
拉力F的功率为
有用功为
则物体A受到的摩擦力为
[4]若拉力F增大，压力和接触面粗糙程度不变，所以物体A受到地面的摩擦力不变。
17．
【详解】人沿斜面向上的力做的功是总功，力的示意图如下图所示
18． 匀速 66.7% 30 = ③
【详解】（1）[1]实验过程中，为了读数方便应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
（2）[2]由图甲可知，有两段绳子拉着动滑轮，弹簧测力计移动的距离
s1＝2h1＝2×10cm＝20cm＝0.2m
第一次实验时滑轮组的机械效率
（3）[3][4]若忽略绳重和摩擦，由图甲可知
解得
G动＝2F1-G＝2×1.5N-2N＝1N
由图乙可知，有三段绳子拉着动滑轮，弹簧测力计移动的距离
s2＝3h2＝3×10cm＝30cm＝0.3m
第二次实验时滑轮组的机械效率
则
η1＝η2
（4）[5]①选用轻质动滑轮，在提升相同重物、提升相同高度时，动滑轮重力做的功减小，即额外功减小，总功减小，有用功不变，根据
可知，有用功与总功的比值增大，机械效率增大，故①不符合题意；
②给滑轮的轴心加润滑油，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率，故②不符合题意；
③滑轮组的机械效率
可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，增加重物上升高度，不能提高滑轮组的机械效率，故③符合题意；
④增大提升的物重，有用功增大，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值增大，滑轮组的机械效率增大，故④不符合题意。
故选③。
19．(1) 动 重力势
(2)1920J
(3)80%
【详解】（1）[1][2]湍急的水流能推动筒车，是因为流动的水具有较大的速度，则具有较大的动能，利用取水筒将低处的水提升到高处，水的高度上升，则重力势能增大。
（2）该筒车旋转一周进入接水槽的水的质量为
对水所做的功为
（3）水流所做的功为
则筒车旋转一周取水的机械效率为
20．(1)3000Pa
(2)200N
(3)95%
【详解】（1）重物甲被拉离水面后，玻璃缸对地面的压力等于玻璃缸的重力加上水的重力，即
所以当重物甲被拉离水面后，玻璃缸对地面的压强
（2）将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，则重物甲排开水的体积
重物甲浸没在水中时所受的浮力
（3）先作出绳AC拉力的力臂OD，如图：
直角三角形ADO中，，，B是OA的中点，则，即，根据杠杆平衡条件可得
故，绳子AC能承受的最大拉力，则B点最大拉力，滑轮组绳子的最大拉力
物体最大重力
滑轮组的最大机械效率
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