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第十七章 机械效率
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■考点一：机械效率
1.机械效率计算公式：。
2.滑轮组（竖直方向提升物体）：（h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。
3.滑轮组（水平方向拉动物体）：（f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 21cnjy.com
4.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。
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■考点一：机械效率
◇典例1：往车上装重物时，常常用 ( http: / / www.21cnjy.com )长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 。（g取10N/kg）
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【解析】（1）人做的有用功是将物体沿斜 ( http: / / www.21cnjy.com )面推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=FS，可求得施加的推力；（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。
（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；FS=mgh=1200J，
解得：。
（2）人所做的总功：W总=FS=500N×3m=1500J，
斜面的机械效率：；
（3）W总=W有+W额，即：FS=Gh+fS，所以；
答：（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【答案】（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【考查角度】功、斜面有关计算、机械效率。
◆变式训练
1.1 如图所示的滑轮组中，动滑轮 ( http: / / www.21cnjy.com )重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）。
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A．0.4J、83.3%；B．0.8J、91.7%；C．0.8J、83.3%；D．0.4J、91.7%
【解析】（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=Fs，W有用=Gh，W额=W总﹣W有用；（2）根据求出机械效率。
解答：（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，W总=FS=6N×0.8=4.8J，
W有用=Gh=10N×0.4m=4J，W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J；
（2）滑轮组的机械效率：。
故选C。
【答案】C。
【考查角度】滑轮组、机械效率。
1.2 某建筑工地用如图所示的滑轮组 ( http: / / www.21cnjy.com )提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
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【解析】（1）知道拉力大小，由滑轮组结 ( http: / / www.21cnjy.com )构得出承担物重的绳子股数n=3，则s=3h，利用W总=FS求拉力做功，再利用功率公式求拉力做功功率；（2）知道物重G和提升的高度，利用W=Gh求有用功；再利用效率公式求滑轮组的机械效率。
（1）由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，拉力F做的功：W总=FS=400N×6m=2400J；
拉力F做功的功率：；
（2）重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，
有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；
滑轮组的机械效率：。
故答案为：240、80。
【答案】240、80。
【考查角度】滑轮组、机械效率。
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一、选择题
1.（多选题）在斜面上将 ( http: / / www.21cnjy.com )一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m；把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）。
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A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用；B．做的有用功是50J；
C．此斜面的机械效率为62.5%；D．物体受到的摩擦力大小为10N
【考查角度】有用功和额外功、斜面的机械效率。
【解析】（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式计算出机械效率；（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fS求出物体所受斜面的摩擦力。
A：沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误。
B：所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B 正确。
C：拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；斜面的机械效率为：
，故C正确。
D：克服摩擦力所做的额外功：W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J，由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：，故D错误。www.21-cn-jy.com
故选B、C。
【答案】B、C。
2.分别使用定滑轮、动滑轮、两个定 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（ ）。21*cnjy*com
A．η组＜η动＜η定；B．η动＜η定＜η组；C．η定＜η动＜η组；D．η定＜η组＜η动
【考查角度】机械效率的大小比较。
【解析】克服物体的重力所 ( http: / / www.21cnjy.com )做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
匀速提升同一物体到同一高度处，由W有用=Gh可知，三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；不计绳子质量和摩擦，所做的额外功：W额=G动h，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，动滑轮的个数分别为0、1、2，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，做的额外功：W额定＜W额动＜W额组，由W总=W有用+W额可知三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，由可知，使用定滑轮、动滑轮，滑轮组的机械效率：η组＜η动＜η定。
故选A。
【答案】A。
3. 如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。
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A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；
C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%
【考查角度】滑轮、机械能。
【解析】知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义；知道机械效率；了解提高机械效率的途径和意义。
解答：A．绳子自由端移动的距离为6m ，错误，绳子段数为2，移动距离为4m。
B．动滑轮重100N，正确，2F=G物+G动，代入，解之得。
C．拉力做功的功率为100W，错误，正确答案为120W。
D．滑轮组的机械效率为60%，错误，正确答案为83%。
故选B。
【答案】B。
4. 建筑工人用如图所示的滑轮组， ( http: / / www.21cnjy.com )在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（ ）。
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A．绳子自由端沿水平方向移动了6m；B．物体受到的拉力为750N；
C．拉力F的功率为750W；D．滑轮组的机械效率为80%
【考查角度】滑轮组绳子拉力的计算、滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
【解析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据S=nSA求出绳子自由端沿水平方向移动；（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力；（3）根据W=FS求出拉力F做的功，根据求出拉力F的功率；（4）根据W有=FASA求出拉力做的有用功，根据求出滑轮组的机械效率。
A．由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nSA=2×2m=4m，故A错误。
B．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，
则物体受到的拉力FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N，故B错误。
C．拉力F做的功W总=Fs=375N×4m=1500J，则拉力F的功率，故C错误。
D．有用功W有=FASA=600N×2m=1200J，则滑轮组的机械效率，故D正确。
故选D。
【答案】D。
5.如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。21*cnjy*com
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A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；
C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%
【解析】知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义；知道机械效率；了解提高机械效率的途径和意义。
解答：A．绳子自由端移动的距离为6m ，错误，绳子段数为2，移动距离为4m。
B．动滑轮重100N，正确，2F=G物+G动，代入，解之得。
C．拉力做功的功率为100W，错误，正确答案为120W。
D．滑轮组的机械效率为60%，错误，正确答案为83%。
故选B。
【答案】B。
【考查角度】机械效率。
6.如图所示，某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，下列说法错误的是（ ）。
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A．M处滑轮的作用是改变力的方向；B．提升货物过程中的有用功是3×104J；
C．拉力的功率为660W；D．若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大
【解析】A、轴的位置不变滑轮叫定滑轮，其作用是改变力的方向；随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，使用动滑轮可以省力；B、利用W=Gh求提升货物过程中的有用功；C、由图知n=3，则拉力端移动距离s=3h，利用W=FS求拉力做的总功，再利用P= ( http: / / www.21cnjy.com )求拉力做功功率；D、提高滑轮组机械效率的方法：一是增加提升的货物重，二是减轻动滑轮重力、减小摩擦。
【答案】A、M处滑轮的轴的位置不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向，故A正确。
B、提升货物过程中的有用功W有用=Gh=5000N×6m=3×104J，故B正确。
C、由图知n=3，则拉力端移动距离S=3h=3×6m=18m，
拉力做的总功W总=FS=2200N×18m=3.96×104J，
拉力做功功率：P= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=1980W，故C错。
D、只增加货物所受的重力，有用功增加，额外功不变，有用功占和总功的比值变大，滑轮组的机械效率也会随之增大，故D正确。
故选C。
【考查角度】功、功率、机械效率。
二、填空题
7.如图所示，用相同的滑轮安装成 ( http: / / www.21cnjy.com )甲、乙两种装置，分别用F1、F2匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲 η乙；若FA=FB，则GA GB。（选填“＞”、“＜”或“=”）
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【考查角度】机械效率的大小比较、滑轮组绳子拉力的计算。
【解析】（1）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，根据结合GA＞GB比较两滑轮组的机械效率关系；（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据结合FA=FB得出提升物体的重力关系。
解答：（1）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：
因物体的重力G越大，越小， ( http: / / www.21cnjy.com )越大，且动滑轮的重力相等，所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；
（2）由图可知，n甲=2，n乙=3，由F= ( http: / / www.21cnjy.com )（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G动，
则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。
故答案为：＞、＜。
【答案】＞、＜。
8.如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（1）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N；
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 ；
（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
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【考查角度】滑轮（组）机械效率的测量实验。
【解析】（1）实验时应匀速拉动测力 ( http: / / www.21cnjy.com )计；（2）根据实验数据，由效率公式求出滑轮组的效率；（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。
（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，滑轮组的机械效率：
。
（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大。
故答案为：（1）匀速；（2）80%；（3）增大。
【答案】（1）匀速；（2）80%；（3）增大。
9.如图所示，小张用5N的拉力将重为10N物体在10s内匀速提升了0.1m，则该滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率是 W。
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【解析】利用滑轮组对物体做的功是有用功，所以有公式W有用=Gh可计算出有用功，拉力所做的功是总功，滑轮组由三段绳子吊着动滑轮，所以绳子自由端上升的距离s=3h，由公式W总=FS可得出拉力所做的总功；用公式便可算出机械效率；由公式计算出拉力的功率。
【答案】解：有用功是对重物做的功，所以W有用=Gh=10N×0.1m=1J，
拉力做的总功：W总=Fs=F 3h=5N×3×0.1m=1.5J，
所以机械效率，
拉力做功的功率P= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=0.15W。
故答案为：66.7%、0.15。
【考查角度】滑轮组及其计算、机械效率。
10.利用如图所示的滑轮组 ( http: / / www.21cnjy.com )，在5s内将重为360N的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力F为150N，该滑轮组的机械效率是 ，拉力F的功率是 W。
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【解析】由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功，根据求出拉力的功率，根据W=Gh求出有用功，利用×100%求出滑轮组的机械效率。
【答案】由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=3×2m=6m，
拉力做的功：W总=Fs=150N×6m=900J，
有用功：W有=Gh=360N×2m=720J，
滑轮组的机械效率：；
拉力F的功率：。
故答案为：80%、180。
【考查角度】机械效率及其计算。
11.如图所示，用动滑轮提升重 ( http: / / www.21cnjy.com )物，使用动滑轮的好处是 。若物体重为4N，弹簧测力计示数如图所示为 N，则动滑轮的机械效率为 。
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【解析】（1）动滑轮的特点是能够省一半的力；（2）弹簧测力计在读数时，要看清量程与分度值，再根据指针的位置进行读数；（3）动滑轮承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离S=2h，使用滑轮组做的有用功是指把重物提升所做的功，即W有=Gh；使用滑轮组做的总功是人的拉力所做的功，即W总=FS；根据η= ( http: / / www.21cnjy.com )求出动滑轮的机械效率。
【答案】（1）因为动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮的好处是能够省一半的力。
（2）由图可知，弹簧测力计的1N分成5份，故其分度值为0.2N，此时的示数为2.4N。
（3）题中使用的是动滑轮，有2段绳子承担物重，绳子末端移动距离S=2h，拉力做的有用功：W有=Gh；拉力做的总功：W总=FS。【来源：21cnj*y.co*m】
动滑轮的机械效率为：。
故答案为：可以省力、2.4、83.3%。
【考查角度】机械效率及其计算。
12.如图所示，物体重180N，动滑轮重10 ( http: / / www.21cnjy.com )N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是 J，额外功是 J，拉力的功率是 W，滑轮组的机械效率是 。
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【解析】（1）根据W有用=Gh求出所 ( http: / / www.21cnjy.com )做的有用功；（2）根据W总=FS求出做功；然后根据W额外=W总﹣W有用即可求出W额外；（3）根据P=算出拉力的功率；知道有用功和总功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率。
【答案】（1）滑轮组提升重物时所做的有用功：W有=Gh=180N×2m=360J。
（2）、（3）由图知有2段绳子拉着物体，s=2h=2×2m=4m，
拉力所做的总功：W总=Fs=100N×4m=400J，
拉力所做的总功的功率：P===40W；
则W额外=W总﹣W有用=400J﹣360J=40J。
（4）滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=90%。
故答案为：360、40、40、90%。
【考查角度】机械效率及其计算。
三、实验探究题
13.下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告。
实验名称：测量滑轮组的机械效率
实验步骤：
（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
（2）按如安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。
（3）拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。
（4）算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。
（5）改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。
实验记录：
实验次数 钩码重力G/N 物体上升的高度h/cm 有用功W有/J 拉力F/N 弹簧测力计移动的距离s/cm 总功W总/J 机械效率η
1 6 3.00 18.00 2.38 9.00 21.42 84.0%
2 6 5.00 30.00 2.40 15.00 36.00 83.3%
3 6 8.00 48.00 2.36 24.00 56.64 84.7%
4 6 10.00 60.00 2.35 30.00 70.50 85.1%
实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关。
请你评价小明和小红的实验报告。
（1）指出实验步骤中存在的错误和不足；
（2）从理论上分析说明他们实验结论的局限性。
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【考查角度】滑轮（组）机械效率的测量实验。
【解析】（1）根据有用功 ( http: / / www.21cnjy.com )W有用=Gh和总功W总=FS分析表中计算功的错误原因；根据控制变量法，研究机械效率与物体的重力关系时，应改变提升的物体重力大小；（2）用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件：一是样本要有代表性，二是样本数量足够多。
【解答】（1）①表中有用 ( http: / / www.21cnjy.com )功W有用=Gh和总功W总=FS的计算值都是错误的，原因在于计算时，物体上升的高度和测力计通过的距离均以cm为单位，在计算时没有换算成国际单位m。
②在研究滑轮组机械效率与物体的重力关 ( http: / / www.21cnjy.com )系时，应改变提升的物体重力大小，由表中数据可知，小明和小红没有改变提升物体的重力大小，故无法得出机械效率大小与提升物体重力的关系。【来源：21·世纪·教育·网】
（2）研究滑轮组机械效率与所提升物体高 ( http: / / www.21cnjy.com )度的关系时，要控制物体的重力相同，为使结论具有普遍性，应换用不同的滑轮组多次实验；原实验只使用了一个滑轮组做了实验。
研究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系 ( http: / / www.21cnjy.com )时，应改变物体的重力大小，使用不同的滑轮组做实验，而原实验没有改变物体的重力用只使用了同一滑轮组做实验。
故答案为：（1）有用功和总功计算错误； ( http: / / www.21cnjy.com )在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时，小明和小红没有改变提升物体的重力大小；（2）研究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时，原实验只使用了一个滑轮组做了实验；研究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时，原实验没有改变物体的重力且只使用了同一滑轮组做实验。21·cn·jy·com
五、计算题
14.如图是工人利用滑轮组提升重为810N物 ( http: / / www.21cnjy.com )体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：21教育名师原创作品
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
【考查角度】滑轮（组）的机械效率、速度公式及其应用、滑轮组绳子拉力的计算。
【解析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据v绳=nv物求出绳端移动的速度；（2）根据求出滑轮组自由端的拉力F；根据求出滑轮组的机械效率；（3）根据S=nh求出绳端移动的距离，根据W=FS求出总功，根据W=Gh求出有用功和克服动滑轮重力所做的额外功，总功减去有用功、减去克服滑轮组的摩擦做的功，就是克服动滑轮重力所做的额外功，利用W轮=G轮h可求动滑轮的重力。
（1）由图可知，n=3，绳端移动的速度：v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s；
（2）根据可得，工人的拉力：，
滑轮组的机械效率：；
（3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s×10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N×1m=810J，
拉力做的总功：W总=FS=Fnh=300N×3×1m=900J，
提升动滑轮做的额外功：W轮=W总﹣W有用﹣Wf=900J﹣810J﹣60J=30J，
由W轮=G轮h可得，动滑轮的重：G轮= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=30N。
答：（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；（2）滑轮组的机械效率是90%；（3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N。
【答案】（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；（2）滑轮组的机械效率是90%；（3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N。
15.利用如图所示的滑轮组，用 ( http: / / www.21cnjy.com )F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%．求：
（1）货物A在10 s内移动的距离；
（2）这个过程中拉力F的功率；
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
【考查角度】机械效率计算。
【解析】（1）根据S=vt算出货物A在10s内移动的距离；（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数：n=2，求出绳子自由端移动的距离；由功率公式P=Fv求出拉力的功率；（3）根据机械效率公式η= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )求出摩擦力。21教育网
【答案】解：（1）根据v= ( http: / / www.21cnjy.com )可知货物A在10 s内移动的距离：sA=vAt=0.1m/s×10s=1m；
（2）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数：n=2，绳子自由端移动的速度：
v绳=nvA=2×0.1m/s=0.2m/s，
拉力的功率：；
（3）由η= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )得摩擦力：f=nηF=2×75%×1000N=1500N。
答：（1）货物A在10 s内移动的距离为1m；（2）这个过程中拉力F的功率200W；（3）水平地面对货物A的摩擦力大小1500N。
16.质量为60kg的工人用如图甲 ( http: / / www.21cnjy.com )所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 ；
（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。
（3）求动滑轮受到的重力。
（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？
【解析】（1）影响滑轮组机械效率高低的因素主要有动滑轮的重力、提升物体的重力和绳子间的摩擦；（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=FS求出拉力做的功，利用求出拉力的功率；（3）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，根据求出动滑轮受到的重力；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于人的重力，根据G=mg求出其大小，根据求出提升的最大物重，然后利用求出滑轮组的最大机械效率。【版权所有：21教育】
解答：（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重。
（2）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=3×6m=18m，
拉力做的功：W=FS=400N×18m=7200J，
拉力的功率：。
（3）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，
因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：www-2-1-cnjy-com
，解得：G动=200N。
（4）已知工人的质量为60k ( http: / / www.21cnjy.com )g，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，
由F= ( http: / / www.21cnjy.com )（G+G动）可得，提升的最大物重：G大=nF大﹣G动=3×600N﹣200N=1600N，
则滑轮组的最大机械效率：η大= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%≈88.9%．
答：（1）物重（或动滑轮重）；（2）拉力的功 ( http: / / www.21cnjy.com )率为120W；（3）动滑轮受到的重力为200N；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【答案】（1）物重（或动滑轮重）；（2）拉 ( http: / / www.21cnjy.com )力的功率为120W；（3）动滑轮受到的重力为200N；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。21世纪教育网版权所有
【考查角度】功与功率、机械效率及其计算。
17.如图所示，在水平地面上放着物体A，A与 ( http: / / www.21cnjy.com )地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。求：
( http: / / www.21cnjy.com )
（1）物体A的质量mA和动滑轮的质量m。
（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？
【解析】（1）知道压强和受力面积，利用F=pS求A对地面的压力；由于物体A在水平地面上，A的重力等于压力，再利用G=mg求物体A的质量；用滑轮组匀速提升物体A时，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，据此求动滑轮质量；（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，利用h=vt求提升物体A的高度，拉力端移动距离s=2h，不计绳重和摩擦，拉力F= ( http: / / www.21cnjy.com )（GA+G轮），再利用W=Fs求人拉力做的功。
【答案】（1）由p= ( http: / / www.21cnjy.com )可得，A对地面的压力：F压=pS=3000Pa×0.14m2=420N，
因为物体A在水平地面上，所以物体A的重力：GA=F=420N，
物体A的质量：mA= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=42kg；
用滑轮组匀速提升物体A时，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率：
，解得G轮=80N，
动滑轮的质量：m= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=8kg。
（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升5s，则物体A上升的高度：
h=vt=0.2m/s×5s=1m，
由图可知n=2，则拉力端移动距离s=2h=2×1m=2m，
不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：F= ( http: / / www.21cnjy.com )（GA+G轮）= ( http: / / www.21cnjy.com )（420N+80N）=250N，
人拉力做的功：W总=Fs=250N×2m=500J。
答：（1）物体A的质量为42kg，动滑轮的质量为8kg；（2）在5s的时间内，人拉力做的功是500J。
【考查角度】机械效率及其计算。
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一、选择题
1.（2016·深圳三模）关于简单机械下列说法中正确的是（ ）。
A．定滑轮能改变力的大小，也能改变力的方向；
B．使用滑轮组不仅省力而且省功；
C．做功越多的机械，其机械效率就越高；
D．功率越大的机械，做功就越快
【考查角度】滑轮及滑轮组的特点、功、功率。
【解析】A．定滑轮能改变力的大小，也能改变力的方向；此说法错误。定滑轮可以改变力的方向但不能改变力的大小。
B．使用滑轮组不仅省力而且省功；此说法错误。使用滑轮组，可以省力，但不能省功。
C．做功越多的机械，其机械效率就越高；此说法错误，简单机械做功多，但不能说明其效率就高。
D．功率越大的机械，做功就越快；此说法正确。功率就是描述做功快慢的物理量，功率大，说明做功快。
正确答案是D。
【答案】D。
2.（2016·南山区模拟）如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）。
A．甲图省力，机械效率甲图大；B．甲图省力，机械效率一样大；
C．乙图省力，机械效率乙图大；D．乙图省力，机械效率一样大
【考查角度】滑轮组绳子拉力的计算、机械效率的计算。
【解析】（1）分析左图滑轮组的结构，得出承担物重的绳子股数n=3，则拉力端移动的距离S=3h，因摩擦力可以忽略不计，根据求拉力的大小；利用求机械效率大小；；（2）同理，求出右图的拉力和机械效率，通过比较得出答案。
分析左图可知，n=3，则s=3h，因为摩擦力可以忽略不计，所以，。
（2）分析右图可知，n=2，则s=2h，因为摩擦力可以忽略不计，所以，
，由此可知：F1＜F2，η1=η2，所以甲图省力，机械效率一样大。
故选B。
【答案】B。
3.（2016·深圳市特训）用 ( http: / / www.21cnjy.com )相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，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（ ）。2·1·c·n·j·y
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同；
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
【考查角度】滑轮组、功、机械效率。
【解析】由图可知，甲滑轮组n=2，乙滑轮组n=3，；货物重相同，故，；甲图中，绳子自由端移动的距离是物体升高h的2倍，乙图中，绳子自由端移动的距离是物体升高h的3倍，所以，两个力对物体做功相同（忽略绳重及摩擦）。
所以，正确答案是C。
【答案】C。
4.（2016·龙华区模拟）如图所示，小明分 ( http: / / www.21cnjy.com )别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。若不计绳重与摩擦，则（ ）。
A．W1=W2，η1=η2；B．W1=W2，η1＜η2；
C．W1＜W2，η1＞η2；D．W1＞W2，η1＞η2
( http: / / www.21cnjy.com )
【考查角度】功与机械效率的大小比较。
【解析】根据总功等于有用功加上额外功，由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，可以比较出两种情况的总功大小；再根据两种情况的有用功相同，利用即可比较出二者机械效率的大小。【出处：21教育名师】
因为小明分别用甲、乙两个滑 ( http: / / www.21cnjy.com )轮把同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高；因为乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。
即W1＜W2，η1＞η2，所以C选项正确。
故选C。
【答案】C。
5.（2016·盐田区模拟 ( http: / / www.21cnjy.com )）小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
A．F1＞F2，η1=η2；B．F1＞F2，η1＞η2；
C．F1＜F2，η1=η2；D．F1＜F2，η1＞η2
【考查角度】滑轮组绳子拉力的计算、滑轮（组）的机械效率。
【解析】忽略绳重及摩擦，使用滑轮组时的拉力，左图承担物重的绳子股数n=2，右图承担物重的绳子股数n=3，而动滑轮重相同、提升的物体重相同，据此判断拉力大小关系；两图分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；由题知，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得出两图的机械效率相同。
解：因为忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3。所以，两图所用拉力：
，，因为滑轮相同，提升的物体重相同，
所以F1＞F2；因为两图将同一物体匀速提高相同的高度，所以做的有用功W有相同；
因为忽略绳重及摩擦，所做的额外功W额=G轮h，额外功W额相同，又因为W总=W有+W额，所以总功相同，由，所以两图的机械效率η相同，即η1=η2。故选A。
【答案】A。
【考查角度】机械效率及其计算。
6.（2016·深圳市特训）小亮用动 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮将质量为40kg的货物匀速提高了5m，他用250N的拉力拉了10s，下列说法正确的是（g =10N/kg）（ ）。
A、有用功为200J；B、额外功为500J；
C、动滑轮的机械效率为75%；D、小亮的功率为200W
【解析】物体的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N；
小亮克服重力做的功W有=Gh=400N×5m=2000J，故A错。
拉力做的功W总=FS=F×2h=250N×2×5m=2500J；
故额外功：W额=W总-W有用=2500J-2000J=500J，故B正确。
动滑轮的机械效率η=W有 /W总 =2000J/2500J =80%，故C错。
拉力的功率P=W总t =2500J×10s=250W，故D错。
故选B。
【答案】B。
【考查角度】功、机械效率及其计算。
7.（2016·深圳市特训） ( gk." \o "欢迎登陆全品高考网! )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，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（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
A．.绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同；
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
【解析】图中滑轮的组装方式不同，即滑轮组 ( http: / / www.21cnjy.com )的绳子股数不同，所以把相同的重物匀速提升相同的高度，绳子自由端移动距离为物体高度与绳子股数的积，所以绳子自由端移动的距离不相等。
不计绳重及摩擦，拉力对滑轮组所做的功为对动滑轮与物体做功之和，相同的滑轮、相同的物体、相同的高度，所以拉力对滑轮组所做的功相等。
故正确答案是C。
【答案】C。
【考查角度】滑轮组分析、功和机械效率。
8.（2016·五校联考）如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
A．0.4J、83.3%；B．0.8J、91.7%；C．0.8J、83.3%；D．0.4J、91.7%
【解析】（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=FS，W有用=Gh，W额=W总﹣W有用；（2）根据求出机械效率。
解答：（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，W总=FS=6N×0.8=4.8J，
W有用=Gh=10N×0.4m=4J，W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J；
（2）滑轮组的机械效率：。
故选：C。
【答案】C。
【考查角度】机械效率及其计算。
二、填空题
9.（2016·深圳市特训）某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
( http: / / www.21cnjy.com )
【考查角度】：滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
【分析】（1）知道拉力大小，由滑轮 ( http: / / www.21cnjy.com )组结构得出承担物重的绳子股数n=3，则S=3h，利用W总=FS求拉力做功，再利用功率公式求拉力做功功率；（2）知道物重G和提升的高度，利用W=Gh求有用功；再利用效率公式求滑轮组的机械效率。
【答案】（1）由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，
拉力F做的功：W总=Fs=400N×6m=2400J；拉力F做功的功率：P= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=240W。
（2）重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，
有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；
滑轮组的机械效率：η= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%=80%。
故答案为：240、80。
10.（2016·深圳十模）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（1）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N。
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 。
（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
( http: / / www.21cnjy.com )
【考查角度】滑轮（组）机械效率的测量实验。
【解析】（1）实验时应匀速拉 ( http: / / www.21cnjy.com )动测力计；（2）根据实验数据，由效率公式求出滑轮组的效率；（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。
【答案】（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，滑轮组的机械效率：
η= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%=80%。
（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大。
故答案为：（1）匀速；（2）80%；（3）增大。
三、计算题
11.（2016·深圳五模）搬运 ( http: / / www.21cnjy.com )煤气罐的工人通常利用斜面装卸煤气罐。如图，煤气罐的质量为30kg，底面积300cm2。工人将煤气罐沿着长2m，高1m的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，沿斜面所用的推力F为250N。（不计空气阻力，g取10N/kg）。求：
( http: / / www.21cnjy.com )
⑴煤气罐静止放置在水平地面上时对地面的压强。
⑵将煤气罐匀速拉上斜面顶端过程中，推力做了多少功？
⑶工人使用斜面做工的机械效率是多少？
⑷物体和斜面之间的摩擦力是多大？
【考查角度】斜面、功、功率及其计算。
【解析】（1）由公式：，可求出煤气罐静止放在地面时，地面受到的压强；（2）由公式：可求出推力对煤气罐所做的功；（3）由公式：可求出工人做功的机械效率；（4）物体做匀速直线运动，在沿斜面方向上的推力和摩擦力是一对平衡力，故推力大于摩擦力。2-1-c-n-j-y
解答如下：
【答案】（1）煤气罐受到的重力：，故煤气罐对地面的压强是：；
推力的功：；
（3）货物升高1m克服重力所做的功为：，故斜面的机械效率为：；
（4）物体做匀速直线运动，在沿斜面方向上的推力和摩擦力是一对平衡力，故推力等于摩擦力，大小为250N。
12.（2017·深圳）如图是现代家 ( http: / / www.21cnjy.com )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。已知晾衣架上所挂一幅质量为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）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η。
【考查角度】滑轮组绳子拉力的计算、功的计算、滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
【解析】（1）先利用G=mg求出衣服、动滑轮、杆和晾衣架的总重力，由图可知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，不计绳重和摩擦，拉力；（2）利用S=4h求拉力端移动的距离，再利用W=FS求拉力做功；（3）利用求拉力做功功率；（4）对衣服做的功为有用功，利用W有用=Gh计算，再利用效率公式求整个过程中机械效率。
【答案】解答：（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，所承受的总重力：
G总=m总g=（4kg+1kg）×10N/kg=50N，
不计绳重和摩擦，拉力：；
（2）拉力端移动的距离S=4h=4×0.5m=2m，拉力做功：W总=FS=12.5N×2m=25J；
（3）拉力做功功率：；
（4）有用功：W有用=G衣h=m衣gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J，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）拉力所做的功为25J；（3）拉力的功率为5W；（4）整个过程中机械效率为80%。
13.（2016·深圳七模）如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m。试问：
（1）利用斜面搬运货物主要是为了 ；
（2）货物在水平面上运动的速度为多少？
（3）水平推力做功的功率为多少？
（4）斜面的机械效率为多少？
【解析】（1）斜面属于简单机械的一 ( http: / / www.21cnjy.com )种，使用斜面可以省力；（2）运用速度公式v=，代入数值可求速度；（3）运用P=Fv，代入数值可求功率大小；（4）根据W=Gh求出有用功；推力做的功，W=FS即总功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。
【答案】解：（1）使用斜面可以省力。
（2）货物在水平面上运动的距离为S=1.2m，所用时间为t=5s；
在水平面上运动的速度为：v===0.24m/s。
（3）水平推力做功的功率：P=Fv=100N×0.24m/s=24W。
（4）在斜面上推力做的功：W总=F′S=500N×3m=1500J；
做的有用功：W有=Gh=800N×1.5m=1200J；
则斜面的效率：。
答：（1）利用斜面搬运货物主要是为了 ( http: / / www.21cnjy.com )省力；（2）货物在水平面上运动的速度为0.24m/s；（3）水平推力做功的功率为24W；（4）斜面的机械效率为80%。
【考查角度】斜面、机械效率及其计算。
14.（2016·龙岗区模拟）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )所示是某型起吊装置示意图。在某次打捞过程中，使用该装置将质量为4.8×103kg的水中物体A在10s内匀速竖直吊起1m高（物体A未漏出水面），电动机工作电压为380V，工作电流为50A，电动机对钢绳的拉力F1为1.9×104N，滑轮组的机械效率为50%，已知水的密度为1.0×103kg/m3。求：
（1）电动机在10s内消耗的电能；
（2）钢绳拉力F1在10秒内做的功；
（3）物体A所受拉力F2的大小；
（4）物体A的密度。
【解析】（1）已知电动机工作电压为380V，工作电流为50A，根据W=UIt可求得电动机在10s内消耗的电能；（2）由图可知，n=4h，根据W=FS可求得钢绳拉力F1在10s内做的功；（3）已知滑轮组的机械效率为50%根据可求得物体A所受拉力F2的大小；（4）根据G=mg求出物体重力，根据F浮=G﹣F2求得物体A未露出水面时受到的浮力；再根据F浮=ρ水gV排求出物体A的体积，然后密度公式求出A的密度。
【答案】（1）电动机在10s内消耗的电能W=UIt=380V×50A×10s=1.9×105J。
（2）物体上升h=1m，则F1的作用点S=4h=4×1m=4m，
钢绳拉力F1在10s内做的功W=F1S=1.9×104N×4m=7.6×105J。
由可得，
解得F2=3.8×104N。
（4）物体A的重力G=mg=4.8×103kg×10N/kg=4.8×104N，
由于物体匀速上升，所以F2+F浮=G，
即F浮=G﹣F2=4.8×104N﹣3.8×104N=1×104N，
由F浮=ρ水gV排可得：
因为物体浸没，所以V排=V=1m3，
物体的密度。
答：（1 ）电动机在10 ( http: / / www.21cnjy.com )s内消耗的电能为1.9×105J；（2）钢绳拉力F1在10s内做的功为7.6×105J；（3）物体A所受拉力F2的大小为3.8×104N；（4）物体A的密度为4.8×103kg/m3。
【考查角度】机械效率及其计算。
四、实验探究题
15.（2016·龙华区二模）初中物理中我们用斜面做过多次探究实验，如图所示，以下分析正确的是（ ）。21·世纪*教育网
A．图甲是利用斜面“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关；
B．图乙是利用斜面“测定斜面的机械效率”；
C．图丙是“探究动能大小与哪些因素有关”；
D．如图乙木块B中，B木块的重力和木板对B的支持力是一对平衡力
【考查角度】阻力对物体运动影响的探究实验；平衡力的辨别；斜面的机械效率；探究影响物体动能大小的因素。
【解析】（1）小车从同一斜 ( http: / / www.21cnjy.com )面、同一高度由静止开始滑下，这样小车在到达水平面时的初速度相同；通过小车通过的距离研究阻力对物体运动的影响；（2）通过小球推动木块移动的距离远近来反应小球动能的大小；（3）克服重力做的功为有用功；拉力做的功为总功；有用功与总功的比值是机械效率；（4）一对平衡力必须符合四个条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上。
【答案】A：图甲中小车从同一斜面 ( http: / / www.21cnjy.com )、同一高度由静止开始滑下，这样小车在到达水平面时的初速度相同；通过小车通过的距离研究阻力对物体运动的影响，故A错误。
B：图乙中通过小球推动木块移动的距离远近来反应小球动能的大小，“探究动能大小与哪些因素有关”，故B错误。
C：图丙中测量出斜面的长度和高度，物体的重力和沿斜面的拉力，是“测定斜面的机械效率”的实验，故C错误。
D：图乙中，木块B在水平面上，木板 ( http: / / www.21cnjy.com )受到的重力和木板对木块的支持力作用在同一的物体上，大小相等，作用在同一直线上，方向相反，是一对平衡力；故D正确。
故选D。
【考查角度】机械效率测定。
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第十七章 机械效率
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■考点一：机械效率
1.机械效率计算公式： 。
2.滑轮组（竖直方向提升物体）： （h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 21*cnjy*com
3.滑轮组（水平方向拉动物体）： （f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。
4.斜面的机械效率： (h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。
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■考点一：机械效率
◇典例1：往车上装重物时，常常用长木板搭 ( http: / / www.21cnjy.com )个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 。（g取10N/kg）21教育网
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【解析】（1）人做的有用功是将物体沿斜面推 ( http: / / www.21cnjy.com )上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=FS，可求得施加的推力；（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。
（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；FS=mgh=1200J，
解得：。
（2）人所做的总功：W总=FS=500N×3m=1500J，
斜面的机械效率：；
（3）W总=W有+W额，即：FS=Gh+fS，所以；
答：（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【答案】（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【考查角度】功、斜面有关计算、机械效率。
◆变式训练
1.1 如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N， ( http: / / www.21cnjy.com )小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）。
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A．0.4J、83.3%；B．0.8J、91.7%；C．0.8J、83.3%；D．0.4J、91.7%
1.2 某建筑工地用如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）【出处：21教育名师】
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一、选择题
1.（多选题）在斜面上将一个质量为5k ( http: / / www.21cnjy.com )g的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m；把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）。
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A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用；B．做的有用功是50J；
C．此斜面的机械效率为62.5%；D．物体受到的摩擦力大小为10N
2.分别使用定滑轮、动滑轮、两个定 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（ ）。
A．η组＜η动＜η定；B．η动＜η定＜η组；C．η定＜η动＜η组；D．η定＜η组＜η动
3. 如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。
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A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；
C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%
4. 建筑工人用如图所示的滑轮组， ( http: / / www.21cnjy.com )在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（ ）。
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A．绳子自由端沿水平方向移动了6m；B．物体受到的拉力为750N；
C．拉力F的功率为750W；D．滑轮组的机械效率为80%
5.如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。21·cn·jy·com
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A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；
C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%
6.如图所示，某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，下列说法错误的是（ ）。【来源：21·世纪·教育·网】
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A．M处滑轮的作用是改变力的方向；B．提升货物过程中的有用功是3×104J；
C．拉力的功率为660W；D．若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大
二、填空题
7.如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装 ( http: / / www.21cnjy.com )置，分别用F1、F2匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲 η乙；若FA=FB，则GA GB。（选填“＞”、“＜”或“=”）
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8.如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（1）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N；
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 ；
（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
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9.如图所示，小张用5N的拉力将重为10N物体在10s内匀速提升了0.1m，则该滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率是 W。
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10.利用如图所示的滑轮组 ( http: / / www.21cnjy.com )，在5s内将重为360N的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力F为150N，该滑轮组的机械效率是 ，拉力F的功率是 W。
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11.如图所示，用动滑轮 ( http: / / www.21cnjy.com )提升重物，使用动滑轮的好处是 。若物体重为4N，弹簧测力计示数如图所示为 N，则动滑轮的机械效率为 。2-1-c-n-j-y
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12.如图所示，物体重180N，动滑轮 ( http: / / www.21cnjy.com )重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是 J，额外功是 J，拉力的功率是 W，滑轮组的机械效率是 。
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三、实验探究题
13.下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告。
实验名称：测量滑轮组的机械效率
实验步骤：
（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
（2）按如安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置。
（3）拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。21世纪教育网版权所有
（4）算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。
（5）改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据。
实验记录：
实验次数 钩码重力G/N 物体上升的高度h/cm 有用功W有/J 拉力F/N 弹簧测力计移动的距离s/cm 总功W总/J 机械效率η
1 6 3.00 18.00 2.38 9.00 21.42 84.0%
2 6 5.00 30.00 2.40 15.00 36.00 83.3%
3 6 8.00 48.00 2.36 24.00 56.64 84.7%
4 6 10.00 60.00 2.35 30.00 70.50 85.1%
实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关。
请你评价小明和小红的实验报告。
（1）指出实验步骤中存在的错误和不足；
（2）从理论上分析说明他们实验结论的局限性。
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五、计算题
14.如图是工人利用滑轮组提升重为81 ( http: / / www.21cnjy.com )0N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：21cnjy.com
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
15.利用如图所示的滑轮组，用F= ( http: / / www.21cnjy.com )1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%．求：2·1·c·n·j·y
（1）货物A在10 s内移动的距离；
（2）这个过程中拉力F的功率；
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
16.质量为60kg的工人用如图甲所示的 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）
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（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 ；
（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。
（3）求动滑轮受到的重力。
（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？
17.如图所示，在水平地面上放着物体 ( http: / / www.21cnjy.com )A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。求：www.21-cn-jy.com
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（1）物体A的质量mA和动滑轮的质量m。
（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？
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一、选择题
1.（2016·深圳三模）关于简单机械下列说法中正确的是（ ）。
A．定滑轮能改变力的大小，也能改变力的方向；
B．使用滑轮组不仅省力而且省功；
C．做功越多的机械，其机械效率就越高；
D．功率越大的机械，做功就越快
2.（2016·南山区模拟）如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）。21·世纪*教育网
A．甲图省力，机械效率甲图大；B．甲图省力，机械效率一样大；
C．乙图省力，机械效率乙图大；D．乙图省力，机械效率一样大
3.（2016·深圳市特训）用相同的滑 ( http: / / www.21cnjy.com )轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，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（ ）。www-2-1-cnjy-com
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同；
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
( http: / / www.21cnjy.com )
4.（2016·龙华区模拟）如 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。若不计绳重与摩擦，则（ ）。21*cnjy*com
A．W1=W2，η1=η2；B．W1=W2，η1＜η2；
C．W1＜W2，η1＞η2；D．W1＞W2，η1＞η2
( http: / / www.21cnjy.com )
5.（2016·盐田区模拟）小明用两个 ( http: / / www.21cnjy.com )相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）。【来源：21cnj*y.co*m】
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A．F1＞F2，η1=η2；B．F1＞F2，η1＞η2；
C．F1＜F2，η1=η2；D．F1＜F2，η1＞η2
6.（2016·深圳市特训）小亮用动滑轮将 ( http: / / www.21cnjy.com )质量为40kg的货物匀速提高了5m，他用250N的拉力拉了10s，下列说法正确的是（g =10N/kg）（ ）。21教育名师原创作品
A、有用功为200J；B、额外功为500J；
C、动滑轮的机械效率为75%；D、小亮的功率为200W
7.（2016·深圳市特训） ( gk." \o "欢迎登陆全品高考网! )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，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（ ）。
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A．.绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同；
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
8.（2016·五校联考）如 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
A．0.4J、83.3%；B．0.8J、91.7%；C．0.8J、83.3%；D．0.4J、91.7%
二、填空题
9.（2016·深圳市特训）某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
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10.（2016·深圳十模）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（1）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N。
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 。
（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
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三、计算题
11.（2016·深圳五模）搬运煤气罐 ( http: / / www.21cnjy.com )的工人通常利用斜面装卸煤气罐。如图，煤气罐的质量为30kg，底面积300cm2。工人将煤气罐沿着长2m，高1m的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，沿斜面所用的推力F为250N。（不计空气阻力，g取10N/kg）。求：
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⑴煤气罐静止放置在水平地面上时对地面的压强。
⑵将煤气罐匀速拉上斜面顶端过程中，推力做了多少功？
⑶工人使用斜面做工的机械效率是多少？
⑷物体和斜面之间的摩擦力是多大？
12.（2017·深圳）如图是现代家庭 ( http: / / www.21cnjy.com )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。已知晾衣架上所挂一幅质量为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：【版权所有：21教育】
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η。
13.（2016·深圳七模）如图所示，工 ( http: / / www.21cnjy.com )人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m。试问：
（1）利用斜面搬运货物主要是为了 ；
（2）货物在水平面上运动的速度为多少？
（3）水平推力做功的功率为多少？
（4）斜面的机械效率为多少？
14.（2016·龙岗区模拟）如图所示是某型 ( http: / / www.21cnjy.com )起吊装置示意图。在某次打捞过程中，使用该装置将质量为4.8×103kg的水中物体A在10s内匀速竖直吊起1m高（物体A未漏出水面），电动机工作电压为380V，工作电流为50A，电动机对钢绳的拉力F1为1.9×104N，滑轮组的机械效率为50%，已知水的密度为1.0×103kg/m3。求：
（1）电动机在10s内消耗的电能；
（2）钢绳拉力F1在10秒内做的功；
（3）物体A所受拉力F2的大小；
（4）物体A的密度。
四、实验探究题
15.（2016·龙华区二模）初中物理中我们用斜面做过多次探究实验，如图所示，以下分析正确的是（ ）。
A．图甲是利用斜面“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关；
B．图乙是利用斜面“测定斜面的机械效率”；
C．图丙是“探究动能大小与哪些因素有关”；
D．如图乙木块B中，B木块的重力和木板对B的支持力是一对平衡力
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