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专题11 杠杆、滑轮、斜面的机械效率
简单机械包括杠杆、滑轮、斜面，这些经典简单机械是中考物理的重要考点。对于机械效率，会分析一次做功中，哪些是有用功，哪些是额外功，哪些是总功显得尤为重要，也只要分清楚这些知识点，在答题时才从容。
2024年中考科学关于机械效率的考察要更加注重生活中的现象，多思考生活常见装置。
★重难点01： 机械效率计算
一、机械效率
1、有用功、额外功、总功的定义
（1）有用功：人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。
（2）额外功：利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。
（3）总功：人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外（总功必定大于有用功）。
（4）有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。
2、机械效率
定 义 公 式
有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有
额外功 利用机械时，人们不得不额外做的功 W额
总 功 有用功和额外功之和 W总＝W有＋W额
机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η＝×100%
3、常见机械效率的计算分析
（1）滑轮组
①若不计绳重和摩擦
有用功：W有=Gh， 总功：W总=FS，
机械效率：η=×100%=×100%
②若计绳重和摩擦
有用功W额=G动h， 总功：W总=Gh+G动h，
机械效率：η==
（2）横置滑轮组
有用功：W有=fs， 总功：W总=F·ns， 机械效率：η=×100%=×100%
4、机械效率的影响因素
（1）其他条件相同时，绳重和摩擦越大，机械效率越低。
（2）其他条件相同时，G动越大，机械效率越低；G物越大，机械效率越大。
5、提高机械效率的途径
（1）在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等；
（2）在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物的重力。
6、其他机械效率的测量
（1）测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。
（2）测量杠杆的机械效率：η= =
1．（2023·宁波）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
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，再根据计算自由端移动的速度；
（2）根据计算拉力大小；
（3）根据W总=Fs计算拉力做功；
（4）根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则自由端移动的距离s=nh=2×0.1m=0.2m。
那么自由端移动的速度，故A错误符合题意；
拉力为，故B正确不合题意；
拉力做的功：W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正确不合题意；
该滑轮的机械效率：，故D正确不合题意。
故选A。
（1题图） （2题图）
2．（2025·拱墅模拟）如图所示为晾衣架，横杆自重10牛，两个动滑轮的自重相同，现横杆上挂有重为64牛的衣物。若小乐用20牛的拉力竖直向下拉绳子使衣物匀速上升1米，共用时5秒(衣物上升过程中，横杆保持水平，不计绳重及摩擦)。则此过程中，绳子拉力做功的功率是 瓦；该晾衣架的机械效率为 ；每个动滑轮自重为 牛。
【答案】16；80%；3
【知识点】机械效率；机械效率的计算
1．（2025·台州模拟）如图所示，某工人使用滑轮组匀速向上运送建筑材料。为了提高滑轮组机械效率，可进行的操作是（ ）
A．换更粗更重的绳子 B．换质量更大的滑轮
C．增大提升的速度 D．运送更重的建筑材料
【答案】D
【知识点】机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】滑轮组的机械效率，W额主要包括动滑轮重力、绳子重力及摩擦等做的额外功。要提高机械效率，需增大有用功或减小额外功。
【解答】A、换更粗更重的绳子，会增大绳子重力，从而增大额外功，在有用功不变时，总功增大，根，机械效率会降低，故 A 错误。
B、换质量更大的滑轮，会增大动滑轮重力，增大额外功，在有用功不变时，总功增大，机械效率降低，故 B 错误。
C、滑轮组的机械效率与物体提升速度无关，增大提升速度不会改变有用功和额外功的大小，也就不会改变机械效率，故 C 错误。
D、运送更重的建筑材料，在提升高度相同时，根据，有用功增大，而额外功基本不变，那么有用功在总功中所占比例增大，根据，机械效率会提高，故 D 正确。
故答案为：D。
（1题图） （2题图）
2．（2025九下·慈溪模拟）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
【答案】C
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】利用W=Gh比较拉力做的有用功的大小关系， 两物体的质量相等、重力相等，不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，拉力F=G ，动滑轮省一半的力， 据此确定拉力大小关系，利用W=Fs比较拉力做的功的大小关系； 不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，额外功为0J，机械效率为100%；使用动滑轮时，要提升动滑轮做额外功，机械效率小于100%。
【解答】A．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，有用功，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误；
BCD．图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s甲=2h；图乙使用的是定滑轮，拉力端移动距离s乙=h，不计绳重和摩擦，使用甲动滑轮时，拉力
拉力做功
使用乙定滑轮时，拉力F乙=G，所以拉力做功
在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，甲做的总功多，乙做的总功少，根据知，甲做总功的功率大；由A选项解析知有用一样多，但甲的总功多，根据知，乙所用装置的机械效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。
故答案为：C
3．（2024·鄞州模拟）如图甲是小磊测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊所做实验判断，下列说法中正确的是(g 取10N/ kg) ( )
A．弹簧测力计示数为1.1 N
B．拉力 F 所做的功为2.4 J
C．此实验中动滑轮的机械效率约为83.3%
D．若在动滑轮下加挂钩码，机械效率将降低
【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】 A.弹簧测力计读数时，先确定弹簧测力计的分度值，再根据指针位置读数；
B.读出钩码上升高度、拉力端移动距离，利用W=Fs求拉力做功；
C.利用W=Gh=mgh求有用功，动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比；
D.提高机械效率的方法：一是减小摩擦而减小额外功，二是增大提升物重。
【解答】 A.由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N，故A错误；
B.由图知，刻度尺的分度值为1cm，钩码上升高度h=AB=10.0cm，
拉力端移动距离s=A'B'=45.0cm-25.0cm=20.0cm；
拉力F做的功：W总=Fs=1.2N×20×10-2m=0.24J，故B错误；
C.有用功：W有用=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×10×10-2m=0.2J，
动滑轮的机械效率：，故C正确；
D.若在动滑轮下加挂钩码，额外功几乎不变，有用功增大，有用功在总功中所占的比例增大，可提高机械效率，故D正确。
故选C。
4．（2024·浙江模拟）在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为600 N的物体匀速向上提起相同的高度。已知每个滑轮重为20 N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是 ( )
A．甲方式中车对绳子的拉力为620 N
B．乙方式中人对绳子的拉力为300 N
C．使用甲、乙两种方式都不能省功
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率
【解析】【分析】根据滑轮组及定滑轮的特点进行解答。
【解答】A.在甲方式中，两滑轮都是固定不动的，它们都是定滑轮，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，则车对绳子的拉力为600N，故A错误；
B.在乙方式中，两个滑轮组成滑轮组，由乙图可知，n=2，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，人对绳子的拉力：，故B错误；
C.根据机械的特点可知，使任何机械都不省功，所以使用甲、乙两种方式都不省功，故C正确；
D.由于忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，则在甲中，机械效率为100%；在乙中，机械效率为：，所以两种方式的机械效率不同，故D错误。
故答案为：C。
5．（2024·富阳模拟）如图所示，物重G为2000N，小金用800N的拉力花2s的时间把物体沿斜面匀速移动了4m，提升高度为h为2.5m.(不计滑轮、细绳的重.不计细绳与滑轮间的摩擦)。下列说法正确的是()
A．拉绳子自由端的速度4m/s
B．拉力所做的功大小为5000J
C．整个系统的机械效率为78.125%
D．物体受到斜面对它的摩擦力为1150N
【答案】D
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】 AB.由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据速度公式求出绳子自由端的速度，根据W=Fs求出拉力所做的功；
CD.根据W=Gh求出有用功，不计滑轮、细绳的重、不计细绳与滑轮间的摩擦时，额外功即为物体克服摩擦力做的功，大小为拉力做的功减去有用功，根据W=Fs求出摩擦力的大小，根据求出整个系统的机械效率。
【解答】 A由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，
则绳端移动的距离：s=nL=3×4m=12m，
绳子自由端的速度：，故A错误；
B.拉力所做的功：W总=Fs=800N×12m=9600J，故B错误；
C.对物体做的有用功：W有=Gh=2000N×2.5m=5000J，
斜面的机械效率：，
故C错误；
D.因不计滑轮、细绳的重、不计细绳与滑轮间的摩擦时，额外功即为物体克服摩擦力做的功，
所以克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=9600J-5000J=4600J，
那么物体受到斜面对它的摩擦力：，
故D正确。
故选D。
（5题图） （6题图）
6．（2024·滨江模拟）如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了 1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是
A．与电动机相连的绳端移动的速度为0.1m/s
B．与电动机相连的绳端拉力大小为12.5N
C．拉力F做功的功率为1.5W
D．滑轮组的机械效率为83.3%
【答案】D
【知识点】速度公式及其应用；功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用求出绳子自由端移动的速度；
（2）忽略绳重和摩擦，根据F=（G+G箱+G动）求出与电动机相连的绳端拉力大小；
（3）根据P=Fv绳求出拉力F做功的功率；
（4）根据求出该滑轮组的机械效率。
【解答】 A.由图可知，承担重力的绳子段数n=2，绳子自由端移动的速度为：
，故A正确；
B.忽略绳重和摩擦，与电动机相连的绳端拉力大小为：F=（G+G箱+G动）=×（5N+20N+5N）=15N，故B错误；
C.拉力F做功的功率为：P=Fv绳=15N×0.2m/s=3W，故C错误；
D.该滑轮组的机械效率为：
，故D正确。
故选D。
7．（2025·南湖模拟）如图，利用斜面将一个重450牛的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300牛，拉动的距离s=4米，物体提升的高度 米。此过程中拉力做的功是 焦，物体受到的摩擦力为 牛，机械效率是 。
【答案】1200；75；75%
【知识点】功的计算公式的应用；功率；功率计算公式的应用；机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】机械功是物理学中表示力对物体作用的空间的累积的物理量，简称功。机械功是标量，大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，国际单位制单位为焦耳。
【解答】 如图，利用斜面将一个重450牛的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300牛，拉动的距离s=4米，物体提升的高度 米。此过程中拉力做的功=FS=300N×4m=1200焦，W有用=Gh=450N×2m=900J；W摩擦力=1200J-900J=300J；物体受到的摩擦力=300J/4m=75牛，机械效率=W有用/W总=900J/1200J=75%；
故答案为：1200；75；75%
8．（2024·嵊州模拟） 图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，小明进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车(图乙)，弹簧测力计示数为 牛。
（2）小车从A 点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为 焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及将小车从水平地面提升到B点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】（1）0.3
（2）0.18
（3）无关
【知识点】力的测量；功的计算公式的应用；机械效率
【解析】【分析】 机械效率是指机械在稳定运转时，机械的输出功（有用功量）与输入功（动力功量）的百分比。
【解答】（1）为使弹簧测力计稳定，便于读数，小车应尽量处于平衡状态，故应沿斜面匀速直线拉动小车，弹簧测力计如图乙所示，分度值为0.02N，读数为0.3N。
（2）克服重力做功为有用功，WG=mgh=2x0.09J=0.18J
（3） 由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率，mg变大，斜面一定，F会相应变大，即mg与F比值一定，h和s保持不变，所以机械效率不变。
9．（2024·东阳模拟） 如图甲所示，小金到滑雪场进行滑雪圈滑雪运动，小金的质量为M。滑雪圈如图乙所示，其质量为m，滑雪场是一个高H，长L的斜坡。
（1）当小金从滑道顶端一直滑到水平终点，在斜坡上的时受到的摩擦力为f1，在水平轨道时受到的摩擦力为f2，由此可知f1 f2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
（2）小金坐在滑雪圈里被电动机从斜面底部拉到了顶端， 已知电动机的拉力F，上坡过程中的机械效率是 。 (用题目中的已知量表示)
【答案】（1）小于
（2）(m+M)gH/FL
【知识点】影响摩擦力大小的因素；机械效率
【解析】【分析】有用功除以总功等于机械效率，压力越大，接触面粗糙程度不变，摩擦力越大。
【解答】（1）在水平轨道压力等于重力，斜轨道压力小于重力，接触面粗糙程度不变，压力越大，摩擦力越大，所以 f1 小于f2；
（2） 已知电动机的拉力F， 长L的斜坡 ， 则电动机所做总功为FL，有用功为克服重力所做功，等于（m+M）gH，所以机械效率等于(m+M)gH/FL 。
10．（2025·温州模拟）图1是矿井新型储能方式的示意图，其装置由竖井、电机、重物组成。在电力富余时，电机执行电动机功能，将重物提升至矿井内高处；当需要电能时，让重物下落，带动电机发电，该过程电机执行发电机功能。
（1）储能时，消耗电能，电机工作抬升重物，将电能以 形式存储。
（2）当重物上升速度不同时，矿井储能装置的机械效率不同，两者关系如图2所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升，储存1.5×107焦耳能量时，需消耗电能为 焦耳。
（3）结合图3推测矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因是 。
【答案】（1）重力势能
（2）2×107J
（3）重物提升速度越大，阻力越大，则克服阻力做的功越大，机械效率则越小
【知识点】能量的相互转化和转移；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）物体由于被举高而产生的能量叫重力势能；
（2）由图得出，当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率，而机械效率等于储存的能量与消耗的电能之比，据此求出消耗的电能。
（3）根据图3分析矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因。
【解答】（1）储能时，消耗电能，电机工作抬升重物，将电能以重力势能形式存储。
（2）由图得出，当竖井内重物以10m/s速度上升时的机械效率为75%，
由可得消耗的电能：。
（3）由图3可知，重物受到的阻力随速度的增大而增大，速度增大、阻力增大，克服阻力做的额外功增大，在有用功一定时，机械效率减小。
11．（2025九下·浙江月考） 如图甲为塔式起重机吊装路灯灯柱简易示意图，若灯柱总重力为3000N，总长3m，重心在P点，OP 长度为路灯灯柱总长的
（1）使用时，滑轮A 的作用是 。
（2）若图甲中动滑轮装置B 和绳子的质量、摩擦均不计，则当灯柱左端从水平地面刚被吊起时，求拉力F的大小。
（3）如图乙所示，建筑工地上用该塔式起重机吊升重为1200N的窗玻璃，在匀速吊升过程中拉力F的大小保持800N，窗玻璃被吊升了 10m。求滑轮组的机械效率η。
【答案】（1）改变拉力的方向
（2）当灯柱左端从水平地面刚被吊起时，
（3）
【知识点】杠杆的平衡条件；定滑轮及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，但不能改变力的大小。
（2）通过杠杆平衡条件计算B点的拉力，由滑轮的特点计算拉力大小，B是动滑轮，可以省一半力。
（3）。
【解答】（1）由图可知，滑轮A的位置不会随着物体位置的变化而变化，可知是定滑轮，定滑轮的作用是：改变力的方向。
12．（2025·杭州模拟）利用如图所示装置将重为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，不计绳和滑轮的重力，不计绳和滑轮之间的摩擦，则该装置的机械效率为40%，求：
（1）此过程中所做的有用功为多少焦？
（2）拉力F的大小为多少
（3）物体所受的摩擦力为多少？
【答案】（1）200J
（2）50N
（3）60N
【知识点】机械效率的计算；斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）已知物体重力和高度根据W有=Gh计算有用功；
（2）首先根据计算出总功，然后根据W总=Fs计算动滑轮上拉力F'，最后根据计算拉力F；
（3）首先根据W额=W总—W有计算出额外功，然后根据W额=fs计算摩擦力。
【解答】（1）此过程中做的有用功为：W有=Gh=100N×2m=200J；
（2）拉力F做的总功为：；
拉力F为：；
那么拉力；
（3）物体做的额外功为：W额=W总—W有=500J-200J=300J；
物体受到的摩擦力为：。
故答案为：（1）200J；（2）50N；（3）60N
13．（2024·上虞模拟）亚运主场馆杭州奥体中心体育场，远远看上去很像一朵“大莲花”(图甲)，它由28片大莲花瓣和27片小莲花瓣共同组成。为了支撑这样的设计，建筑师们进行了多轮优化。经过完善，杭州奥体中心体育场的用钢量只有2.8万吨，比同规模体育场的用钢量减少三分之一。在施工的过程中用到了很多的机械。其中图乙所示的滑轮组是常见的机械之一。
（1）工人用图乙所示的滑轮组将80kg钢材提升到5米高的位置，操作时，工人对钢材做的有用功是多少
（2）第(1)小题的使用过程中机械的效率为80%，那么动滑轮的重力是多少 (不计摩擦和绳重)
（3）有同学提出也可以搭建一个长10米，高5米高的斜坡，将80kg的钢材推到5米高的平台上，推力是640N，请问此时斜面对钢材的摩擦力是多少
【答案】（1）W有=G物h=4000J
（2）η=G物/(G物+G动)=800N/(800N+G动)=80%，G动=200N
（3）W额外功=W总功-W有用功=640N×10m-800N×5m=2400J ， f=W额外功/s=2400J/10m=240N
【知识点】机械效率；机械效率的计算；斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）克服重力做功为有用功，利用公式W有=G物h 即可求出有用功大小。
（2）滑轮重力做的功为额外功，根据额外功可以求出动滑轮的大小。
（3）求出总功和有用功，即可求出额外功大小，摩擦力做的功为额外功，最后求出摩擦力大小。
【解答】（1）克服重力做功为有用功，即W有=G物h=4000J 。
14．（2024·拱墅二模）如图所示，一个重为500N的实心长方体A，体积为 其底面积为 用一滑轮组拉着将其从空气中缓慢放入水中，直到最后沉在水池底部(池底水平)，已知动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦， 取 g=10N/kg， 求：
（1）A未浸入水中时，拉力 F 的大小。
（2）A未浸入水中时，滑轮组的机械效率。
（3）A自由沉在水底时，对池底的压强。
【答案】（1）由图可知，n=3，不计绳重和摩擦，A未浸入水中时，拉力F的大小为：
。
（2）A未浸入水中时，滑轮组的机械效率为：。
（3）A自由沉在水底时，受到水的浮力为：F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-2m3=100N，
A自由沉在水底时，对池底的压力为F压=G-F浮=500N-100N=400N，
则A对池底的压强为：。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】 （1）根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重和摩擦，根据求出A未浸入水中时，拉力F的大小。
（2）根据求出A未浸入水中时，滑轮组的机械效率。
（3）根据阿基米德原理求出A浸没在水中时受到的浮力，A自由沉在水底时，对池底的压力等于自身的重力减去浮力，利用求出A自由沉在水底时，对池底的压强。
15．（2024·临平模拟） 如图甲所示，工人用推力F将重为1000N 的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
【答案】（1）0～10s内推力做功：W1=F1S1=600N×3m=1800J；
10s～20s内推力做功：W2=F2S2=200N×（8-3）m=1000J；
0～20s内工人对箱子做的功 W=W1+W2=1800J+1000J=2800J；
（2）箱子运动3m，提升高度h=1.5m，
推力克服箱子重力做的有用功：W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J，
斜面的机械效率：；
（3）斜面上克服摩擦力做功：W额=W1-W有=1800J-1500J=300J；
由W=Fs可得，木箱受到斜面的摩擦力大小：。
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）由图乙可知，箱子在0～10s和 10s～20s内运动的路程；由图丙可知推力大小，利用W=Fs求推力做的功（总功）；
（2）箱子运动3m，提升高度h=1.5m，即箱子沿斜面从底端被推至顶端，利用W=Gh求推力克服箱子重力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功的比值；
（3）根据W额=W总-W有计算在斜面上克服摩擦做功。
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专题11 杠杆、滑轮、斜面的机械效率
简单机械包括杠杆、滑轮、斜面，这些经典简单机械是中考物理的重要考点。对于机械效率，会分析一次做功中，哪些是有用功，哪些是额外功，哪些是总功显得尤为重要，也只要分清楚这些知识点，在答题时才从容。
2024年中考科学关于机械效率的考察要更加注重生活中的现象，多思考生活常见装置。
★重难点01： 机械效率计算
一、机械效率
1、有用功、额外功、总功的定义
（1）有用功：人们提升重物过程中 ，用w有用表示。
（2）额外功：利用机械时，人们 额外做的功，用W额外表示。
（3）总功：人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外（总功必定大于有用功）。
（4）有用功、额外功、总功的单位都是 。
2、机械效率
定 义 公 式
有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有
额外功 利用机械时，人们不得不额外做的功 W额
总 功 有用功和额外功之和 W总＝W有＋W额
机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η＝×100%
3、常见机械效率的计算分析
（1）滑轮组
①若不计绳重和摩擦
有用功：W有=Gh， 总功：W总= ，
机械效率：η=
②若计绳重和摩擦
有用功W额=G动h， 总功：W总=Gh+G动h，
机械效率：η=
（2）横置滑轮组
有用功：W有=fs， 总功：W总=F·ns， 机械效率：η=
4、机械效率的影响因素
（1）其他条件相同时，绳重和摩擦越大，机械效率越低。
（2）其他条件相同时，G动越大，机械效率越低；G物越大，机械效率越大。
5、提高机械效率的途径
（1）在所做的有用功不变的情况下，减小额外功，具体方法是改进结构，使机械更合理，更轻巧，如减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，尽量减小摩擦等；
（2）在所做额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物的重力。
6、其他机械效率的测量
（1）测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。
（2）测量杠杆的机械效率：η= =
1．（2023·宁波）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%
（1题图） （2题图）
2．（2025·拱墅模拟）如图所示为晾衣架，横杆自重10牛，两个动滑轮的自重相同，现横杆上挂有重为64牛的衣物。若小乐用20牛的拉力竖直向下拉绳子使衣物匀速上升1米，共用时5秒(衣物上升过程中，横杆保持水平，不计绳重及摩擦)。则此过程中，绳子拉力做功的功率是 瓦；该晾衣架的机械效率为 ；每个动滑轮自重为 牛。
1．（2025·台州模拟）如图所示，某工人使用滑轮组匀速向上运送建筑材料。为了提高滑轮组机械效率，可进行的操作是（ ）
A．换更粗更重的绳子 B．换质量更大的滑轮
C．增大提升的速度 D．运送更重的建筑材料
（1题图） （2题图）
2．（2025九下·慈溪模拟）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
3．（2024·鄞州模拟）如图甲是小磊测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊所做实验判断，下列说法中正确的是(g 取10N/ kg) ( )
A．弹簧测力计示数为1.1 N
B．拉力 F 所做的功为2.4 J
C．此实验中动滑轮的机械效率约为83.3%
D．若在动滑轮下加挂钩码，机械效率将降低
4．（2024·浙江模拟）在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为600 N的物体匀速向上提起相同的高度。已知每个滑轮重为20 N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是 ( )
A．甲方式中车对绳子的拉力为620 N
B．乙方式中人对绳子的拉力为300 N
C．使用甲、乙两种方式都不能省功
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
5．（2024·富阳模拟）如图所示，物重G为2000N，小金用800N的拉力花2s的时间把物体沿斜面匀速移动了4m，提升高度为h为2.5m.(不计滑轮、细绳的重.不计细绳与滑轮间的摩擦)。下列说法正确的是()
A．拉绳子自由端的速度4m/s
B．拉力所做的功大小为5000J
C．整个系统的机械效率为78.125%
D．物体受到斜面对它的摩擦力为1150N
（5题图） （6题图）
6．（2024·滨江模拟）如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了 1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是
A．与电动机相连的绳端移动的速度为0.1m/s
B．与电动机相连的绳端拉力大小为12.5N
C．拉力F做功的功率为1.5W
D．滑轮组的机械效率为83.3%
7．（2025·南湖模拟）如图，利用斜面将一个重450牛的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300牛，拉动的距离s=4米，物体提升的高度 米。此过程中拉力做的功是 焦，物体受到的摩擦力为 牛，机械效率是 。
8．（2024·嵊州模拟） 图甲是某居民楼前的无障碍通道。为了解推轮椅时所用力的大小，小明进行了图乙所示的斜面实验。他测得斜面底端A 点与斜面上的B 点相距1米，B 点高0.09米，小车重2牛。
（1）弹簧测力计沿斜面匀速直线拉动小车(图乙)，弹簧测力计示数为 牛。
（2）小车从A 点拉到B点的过程中，拉力所做的有用功为 焦。
（3）在小车上逐渐添加重物，测出小车的总重G 和沿斜面匀速直线拉动小车需要的力F，求出小车从A点到B 点拉力F所做的功 W1，及将小车从水平地面提升到B点所做的有用功 W2，并作出图丙所示的W-G图像。由图像可知，用该斜面提升物体时的机械效率与物重 (选填“有关”或“无关”)。
9．（2024·东阳模拟） 如图甲所示，小金到滑雪场进行滑雪圈滑雪运动，小金的质量为M。滑雪圈如图乙所示，其质量为m，滑雪场是一个高H，长L的斜坡。
（1）当小金从滑道顶端一直滑到水平终点，在斜坡上的时受到的摩擦力为f1，在水平轨道时受到的摩擦力为f2，由此可知f1 f2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
（2）小金坐在滑雪圈里被电动机从斜面底部拉到了顶端， 已知电动机的拉力F，上坡过程中的机械效率是 。 (用题目中的已知量表示)
10．（2025·温州模拟）图1是矿井新型储能方式的示意图，其装置由竖井、电机、重物组成。在电力富余时，电机执行电动机功能，将重物提升至矿井内高处；当需要电能时，让重物下落，带动电机发电，该过程电机执行发电机功能。
（1）储能时，消耗电能，电机工作抬升重物，将电能以 形式存储。
（2）当重物上升速度不同时，矿井储能装置的机械效率不同，两者关系如图2所示。当竖井内重物以10米/秒速度上升，储存1.5×107焦耳能量时，需消耗电能为 焦耳。
（3）结合图3推测矿井储能装置机械效率随速度的增大在减小的可能原因是 。
11．（2025九下·浙江月考） 如图甲为塔式起重机吊装路灯灯柱简易示意图，若灯柱总重力为3000N，总长3m，重心在P点，OP 长度为路灯灯柱总长的
（1）使用时，滑轮A 的作用是 。
（2）若图甲中动滑轮装置B 和绳子的质量、摩擦均不计，则当灯柱左端从水平地面刚被吊起时，求拉力F的大小。
（3）如图乙所示，建筑工地上用该塔式起重机吊升重为1200N的窗玻璃，在匀速吊升过程中拉力F的大小保持800N，窗玻璃被吊升了 10m。求滑轮组的机械效率η。
12．（2025·杭州模拟）利用如图所示装置将重为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，不计绳和滑轮的重力，不计绳和滑轮之间的摩擦，则该装置的机械效率为40%，求：
（1）此过程中所做的有用功为多少焦？
（2）拉力F的大小为多少
（3）物体所受的摩擦力为多少？
13．（2024·上虞模拟）亚运主场馆杭州奥体中心体育场，远远看上去很像一朵“大莲花”(图甲)，它由28片大莲花瓣和27片小莲花瓣共同组成。为了支撑这样的设计，建筑师们进行了多轮优化。经过完善，杭州奥体中心体育场的用钢量只有2.8万吨，比同规模体育场的用钢量减少三分之一。在施工的过程中用到了很多的机械。其中图乙所示的滑轮组是常见的机械之一。
（1）工人用图乙所示的滑轮组将80kg钢材提升到5米高的位置，操作时，工人对钢材做的有用功是多少
（2）第(1)小题的使用过程中机械的效率为80%，那么动滑轮的重力是多少 (不计摩擦和绳重)
（3）有同学提出也可以搭建一个长10米，高5米高的斜坡，将80kg的钢材推到5米高的平台上，推力是640N，请问此时斜面对钢材的摩擦力是多少
14．（2024·拱墅二模）如图所示，一个重为500N的实心长方体A，体积为 其底面积为 用一滑轮组拉着将其从空气中缓慢放入水中，直到最后沉在水池底部(池底水平)，已知动滑轮重为100N，不计绳重和摩擦， 取 g=10N/kg， 求：
（1）A未浸入水中时，拉力 F 的大小。
（2）A未浸入水中时，滑轮组的机械效率。
（3）A自由沉在水底时，对池底的压强。
15．（2024·临平模拟） 如图甲所示，工人用推力F将重为1000N 的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
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