中小学教育资源及组卷应用平台
试题解析
一．选择题（共14小题）
1．关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
解：机械效率是指有用功与总功之比，它反映了机械的品质，与机械是否省力，做功快慢无关，所以A、B错误；
由公式η＝×100%和W总＝W有+W额外可知：有用功相同，总功越大，额外功就越多，机械效率越低，所以C错误，D正确；
故选：D。
2．关于功、功率、机械效率说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．做功越少，功率越小，机械效率越小
C．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
D．机械效率越大，表明它做的功越多
解：功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量，功率大小与做功多少和时间有关；机械效率是有用功与总功的比值。
A、功率大，说明做功快，但不能说明机械效率越大，故A错误；
B、功率大小与做功多少和时间无关，做功少，功率不一定小，机械效率不一定小，故B错误；
C、功率越大，反映做功越快，与机械效率无关，故C正确；
D、机械效率越大，说明有用功与总功的比值大，做功不一定多，故D错误；
故选：C。
3．工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．增大提升重物的速度，可以增大有用功
B．减小定滑轮的重力，可以减小额外功
C．增大提升重物的高度，可以提高机械效率
D．减小动滑轮的重力，可以提高机械效率
解：
（1）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，所以机械效率的高低与物体被提升的高度和提升速度无关，故A、C不正确；
（2）使用滑轮组时，克服动滑轮重所做功为额外功，由滑轮组的机械效率η＝＝＝＝可知，减小动滑轮重力可减小额外功，定滑轮的重力不影响额外功的多少，故B不正确、D正确。
故选：D。
4．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，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做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．乙滑轮组更省力，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
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＝F1?3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2?4h，
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＝知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、已知F1＝F2，所以省力情况相同，故C错误；
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：η甲＝＝＝＝，
乙滑轮组中有2个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
故选：D。
5．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（ ）
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；
根据P＝，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；
因为W1＞W2，
由η＝可得，η甲＜η乙。
故选：A。
6．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）匀速提起相同的重物，所用的拉力分别为F1和F2，机械效率分别为η1和η2，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．F1＞F2，η1＝η2 B．F1＜F2，η1＝η2
C．F1＜F2，η1＞η2 D．F1＞F2，η1＜η2
解：不计绳重及摩擦，
则拉力F＝（G物+G动），由图可知n1＝2，n2＝3，
则绳子受的拉力：F1＝（G物+G动），F2＝（G物+G动），
故F1＞F2；
动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G动h，W有用＝G物h，
所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
则由η＝可知，滑轮组的机械效率相同，即η1＝η2。
故选：A。
7．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓慢上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，不计绳重与摩擦，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ）
A． B．
C． D．
解：动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重所做的功为额外功，η＝＝＝＝，
可见，当物重增大时，机械效率增大，但机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故B正确符合题意。
故选：B。
8．如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ）
A．η＝×100% B．η＝×100%
C．η＝×100% D．η＝×100%
解：
∵斜面的高为h，物体的重力为G，
∴有用功为：W有用＝Gh，
又∵斜面长为L，拉力为F，
∴总功为：W总＝FL，
则机械效率为：η＝＝，
而物体与斜面的摩擦力为f，
∴额外功为：W额外＝fL，
则总功为：W总＝W有用+W额外＝Gh+fL，
故机械效率为：η＝×100%＝×100%，故D正确；
A选项中，是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故A错；
B选项中，是有用功与有用功的比值，不是机械效率，故B错；
C选项中，是有用功与（总功加上额外功）的比值，不是机械效率，故C错。
故选：D。
9．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3m，人对绳端的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（ ）
A．绳子自由端移动的距离为9 m
B．动滑轮的重力为200 N
C．人通过滑轮组做的有用功为1500 J
D．滑轮组的机械效率为53.3%
解：
由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重，即n＝2；
则绳子自由端移动的距离为：s＝nh＝2×3m＝6m，故A错误；
此过程中，所做有用功为：W有＝Gh＝800N×3m＝2400J，故C错误；
所做总功为：W总＝Fs＝500N×6m＝3000J；
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D错误；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝3000J﹣2400J＝600J，
不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，
由W额＝G动h可得，动滑轮的重力：G动＝＝＝200N，故B正确；
故选：B。
10．图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2（如图2）。此过程滑轮组（ ）
A．总功为F2s B．额外功为F1s
C．机械效率为 D．额外功为3F2s﹣F1s
解：
图1中，因为物体做匀速运动，拉力和摩擦力平衡，所以F1＝f；
图2中，同一物体在同一路面上匀速运动，因为压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，物体A受到的摩擦力仍为f＝F1，
A、因为滑轮组中有3段绳子拉着物体，所以s′＝3s，此滑轮组的总功为：W总＝F2×3s＝3F2s，故A错误；
BD、此滑轮组的有用功：W有用＝fs＝F1s，则额外功为：W额＝W总﹣W有用＝3F2s﹣F1s，故B错误，D正确；
C、此滑轮组的机械效率为：η＝＝＝，故C错误。
故选：D。
11．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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
解：有用功W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；
总功W总＝FS＝50N×2×5m＝500J；
机械效率η＝＝＝40%。
故选：A。
12．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将超过100%
B．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
C．此滑轮组动滑轮的重力为2N
D．当G物＝6N时，机械效率η＝66.7%
解：A、使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝知：机械效率一定小于1，即同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，故A错误；
B、G物不变，改变图甲中的绕绳方式，如图所示，
因为此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同，
忽略绳重及摩擦时，额外功：W额＝G轮h，即额外功W额相同，
又因为W总＝W有+W额，所以总功相同，
由η＝可知，两装置的机械效率相同，即η1＝η2．故B错误；
C、由图可知，G＝12N，此时η＝80%，
则η＝＝＝＝＝，即80%＝，
解得G动＝3N，故C错误；
D、G物＝6N时，机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%．故D正确。
故选：D。
13．如图所示，滑轮组下端用细线吊着边长为0.2m的正方体物块，物块放在水平地面上。若用F1＝120N的力竖直向下拉绳子的自由端时，物块对地面的压强为6500Pa；若用力F2竖直向下拉绳子的自由端时，物块以0.1m/s的速度匀速上升，滑轮组的机械效率为80%．不计绳重和轮与轴的摩擦，g取10N/kg．则（ ）
A．动滑轮重150 N
B．物块的质量为40 kg
C．若以0.2 m/s的速度匀速提升物块，滑轮组的机械效率大于80%
D．若以0.2 m/s的速度匀速提升物块，竖直向下的拉力大于F2
解：AB、当用F1＝120N的力竖直向下拉绳子的自由端时，
物块对地面的压力：
F压＝pS＝6500Pa×0.2m×0.2m＝260N，
力的作用是相互的，所以地面对物块的支持力F支＝F压＝260N，
把物块和动滑轮作为一个整体，受向下的总重力、向上的2段绳子的拉力和向上的支持力，
整体处于静止状态，由力的平衡条件可得：
G物+G动＝2F1+F支＝2×120N+260N＝500N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
若用力F2竖直向下拉绳子的自由端时，物块以0.1m/s的速度匀速上升，滑轮组的机械效率为80%，
不计绳重和轮与轴的摩擦，则滑轮组的机械效率η＝＝＝，
所以，物块的重：G物＝η×（G物+G动）＝80%×500N＝400N，
物块的质量：m＝＝＝40kg，故B正确；
根据①式可得，动滑轮的重：G动＝500N﹣G物＝500N﹣400N＝100N，故A错误；
C、根据机械效率的计算公式可知，机械效率的大小与物体运动的速度无关；故C错误；
D、无论物体以0.1m/s的速度还是0.2m/s的速度匀速提升物体，物体都处于平衡状态，其它条件均不变，则竖直向下的拉力都为F2；故D错误。
故选：B。
14．如图是小明利用器械提升重物的示意图。当小明站在水平地面上时，对地面的压强p0＝2×104Pa；当在动滑轮下挂一个与小明重力相同的（边长为40cm的正立方体）物体甲时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，小明对地面的压强p1＝4.5×104Pa，此时滑轮组的机械效率为η1；当在动滑轮下挂1200N的重物乙时，他用力匀速举起杠杆的A端，当杠杆又在水平位置平衡时，小明对地面的压强p2＝5.5×104Pa，此时滑轮组的机械效率为η2；已知杠杆OA：OB＝1：2（杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计，g取10N/kg），则下列计算结果错误的是（ ）
A．小明的质量为80kg
B．动滑轮所受的重力为20N
C．物体甲的密度为1.25×103kg/m3
D．η2：η1＝15：14
解：小明自由站在水平地面上，对小明受力分析如图1所示。
提重物甲时，对小明、杠杆、动滑轮和甲物体受力分析如图2、3、4所示。
提重物乙时，对小明、杠杆、动滑轮和乙物体受力分析如图5、6、7所示。
（1）由图1可知p0＝＝＝＝2×104Pa﹣﹣﹣﹣①
由图4可知 2F'B1＝G动+G甲
由图3可知 FA1×OA＝FB1×OB
FA1＝2 FB1＝2 F'B1
由图2可知N1＝FA1+G人＝G动+G甲+G人
p1＝＝＝4.5×104Pa﹣﹣﹣﹣②
由图7可知 2F'B2＝G动+G乙
由图6可知 FA2×OA＝FB2×OB
∵＝
∴FA2×1＝FB2×2
FA2ˊ＝FA2＝2 FB2＝2 FB2ˊ
由图5可知N2＝FA2ˊ+G人＝G动+G乙+G人
p2＝＝＝＝5.5×104Pa﹣﹣﹣﹣﹣③
由方程①②③解得
G人＝G甲＝800N，
G动＝200N，故B错、符合题意；
m人＝＝＝80kg；故A正确、不符合题意；
（2）a＝40cm＝0.4m，m甲＝m人＝80kg，
V甲＝a3＝（0.4m）3＝0.064m3，
ρ甲＝＝＝1.25×103kg/m3；故C正确、不符合题意；
（3）η1：η2＝：＝：＝14：15；
即η2：η1＝15：14，故D正确、不符合题意。
故选：B。
二．填空题（共6小题）
15．如图所示，用竖直向上的力速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小为8N，拉力移动的距离为0.25m．该杠杆的机械效率为 90% ，此杠杆属于 省力 （选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
解：有用功为W有＝Gh＝18N×0.1m＝1.8J；
拉力所做的功为W总＝Fs＝8N×0.25m＝2J，
杠杆的机械效率为η＝×100%＝×100%＝90%；
使用时比较省力，为省力杠杆。
故答案为：90%；省力。
16．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，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 400N ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 80% ，重物受到的摩擦力为 100N 。（g取10N/kg）。
解：（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：
F＝＝400N；
（2）人所做的总功：
W总＝Fs＝500N×3m＝1500J；
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）W总＝W有+W额
即：Fs＝Gh+fs
所以f＝＝＝100N；
故答案为：400N；80%；100N。
17．如图所示的甲，乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦。若F1＝F2，则G1 ＜ G2；若G1＝G2，则它们的机械效率η1 ＝ η2．（两空均填“＞”、“＝”或“＜）
解：（1）由图可知，甲图中滑轮组绳子的有效股数为n1＝2；乙图中滑轮组绳子的有效股数为n2＝3，
因为每个滑轮的质量均相等，所以每个滑轮的重力相等，
忽略绳重和摩擦，由F＝（G物+G动），可得，
G1＝2F1﹣G动，G2＝3F2﹣G动，
因为F1＝F2，所以，G1＜G2；
（2）比较甲、乙两个滑轮组可知，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，
W额＝G轮h，W有用＝G物h，
利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
根据η＝可知，两个滑轮组的机械效率相同，即：η甲＝η乙。
故答案为：＜；＝。
18．某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重 75 N，5s内人拉绳子做的功是 375 J，该滑轮组的机械效率是 80% 。
解：动滑轮上有三股绳子，n＝3，不计绳重及摩擦，所以F＝（G物+G动），
所以G动＝3F﹣G物＝125N×3﹣300N＝75N；
物体上升的高度h＝vt＝0.2m/s×5s＝1m，绳子自由端移动的距离s＝3h＝3m
拉力F做的总功W总＝Fs＝125N×3m＝375J；
滑轮组的有用功为W有＝Gh＝300N×1m＝300J，
η＝×100%＝×100%＝80%
故答案：75N；375J；80%。
19．如图，物体重为80N，滑轮重为40N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则拉力F为 200 N，该滑轮的机械效率为 80% （不计绳重和摩擦）
解：竖直匀速拉起滑轮，不计绳重和摩擦，对滑轮进行受力分析如图所示：
所以F＝2G+G动＝2×80N+40N＝200N；
拉力作用在动滑轮的轴上，该滑轮费力，则F移动的距离（s）是物体移动距离（h）的二分之一，则h＝2s，
滑轮的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%。
故答案为：200N；80%。
20．如图所示，用F＝50N的力通过滑轮组水平拉重力为80N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到的水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为 0.4 m，该滑轮组的机械效率为 60% 。（忽略绳子和动滑轮的重力）
解：
（1）由W总＝F拉s绳可得绳子自由端移动的距离：
s绳＝＝＝0.8m，
由图可知，n＝2，
因为s绳＝2s物，所以物体运动的距离：
s物＝s绳＝×0.8m＝0.4m，
（2）滑轮组所做的有用功：
W有用＝fs物＝60N×0.4m＝24J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝60%。
故答案为：0.4；60%。
三．实验探究题（共2小题）
21．小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上，联想到物理课上学到的知识，提出了以下两个问题：
①斜面越缓越省力，是不是机械效率高呢？
②对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？
为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表：
实验次数 斜面倾角 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η（%）
① 45° 1 0.7 0.9 1 0.9 77.8
② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4
③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4
（1）表格中缺少2个数据，请补充完整（保留一位小数）。
（2）在实验操作过程中，应沿斜面向上 匀速 拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 左 移动（选填“左”或“右”）。
（3）通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越 低 。
（4）通过对比实验 ②③ 的数据（选填实验次数），得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 无关 。
解：（1）第一组数据中的有用功：
W有1＝G1h1＝1N×0.7m＝0.7J；
第三组数据中斜面的机械效率：
η3＝×100%＝×100%≈71.4%；
（2）只有物体做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数和拉力的大小相等；
斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小；
（3）由①②两组数据可知，斜面倾斜角不同，所用拉力不同，其机械效率也不同，说明当其它条件一定时，斜面越缓越省力，机械效率越低；
（4）要得出斜面机械效率与所拉物体重力之间的关系应控制其它条件不变改变物重，表格中②③两组数据符合；
由②③两组数据可知，其它条件相同时改变物体的重力，斜面的机械效率不变，故可得结论：对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力无关。
故答案为：
（1）0.7；71.4；
（2）匀速；左；
（3）低；
（4）②③；无关。
22．在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得笫4组数据，如下表：
实验次数 物重G物/N 动滑轮重G动/N 钩码上升的高度h/m 动力F/N 动力作用点移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 1 0.5 0.1 0.7 0.3 47.6
2 2 0.5 0.1 1.1 0.3 60.6
3 4 0.5 0.1 2 0.3
4 4 1 0.1 0.5 50.0
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法。
（2）在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量 竖直 匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为 1.6 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 66.7% 。
（3）由表中第 1、2、3 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。
（4）由表中第3、4组数据可知，不同滑轮组的机械效率与摩擦和 动滑轮重 有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功 0.15 J。
解：
（1）由前3组实验数据知，s＝3h，所以滑轮组由3段绳子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示：
（2）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；
由图知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为1.6N；
第3次实验时滑轮组的机械效率为：η＝＝＝×100%≈66.7%；
（3）由表中第 1、2、3组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关；
（4）由表中第3、4组数据可知，物重相同，动滑轮重力不同，机械效率不同，由此可得，滑轮组的机械效率与摩擦和动滑轮重有关
根据表中第3组数据可知，有用功：W有＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；克服动滑轮做的功：W动＝G动h＝0.5N×0.1m＝0.05J；总功：W总＝Fs＝2N×0.3m＝0.6J；
则克服绳重及摩擦做的那部分额外功：W额＝W总﹣W有﹣W动＝0.6J﹣0.4J﹣0.05J＝0.15J。
故答案为：（1）见上图；（2）竖直；1.6；66.7%；（3）1、2、3；（4）动滑轮重； 0.15。
四．计算题（共2小题）
23．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
解：
（1）由v＝可得故障车在30s内通过的路程：
s车＝v车t＝5m/s×30s＝150m，
由图知，n＝3，拉力端移动距离：
s＝3s车＝3×150m＝450m，
拉力F在30s内所做的功：
W总＝Fs＝500N×450m＝2.25×105J；
（2）地面对故障车的摩擦力：
f＝0.08G＝0.08mg＝0.08×1500kg×10N/kg＝1200N；
滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功：
W有用＝fs车＝1200N×150m＝1.8×105J，
整个装置的机械效率：
η＝＝×100%＝80%。
答：（1）拉力F在30s内所做的功为2.25×105J；
（2）整个装置的机械效率为80%。
24．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G＝4×103N，汽车重G车＝3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍。请计算：
（1）若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？
（2）滑轮组的机械效率是多少？（保留一位小数）
（3）汽车的牵引力是多大？
（4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？
解：
（1）由图可知，滑轮组中由3段绳子承担重物，
则物体上升的速度为：
v物＝v车＝×1.2m/s＝0.4m/s；
物体由井底拉至井口需要的时间：
t＝＝＝＝25s；
（2）滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝×100%≈66.7%；
（3）由题意可得，汽车受到的阻力为：f＝0.05G车＝0.05×3×104N＝1500N；
汽车匀速直线运动，受到平衡力作用，在水平方向上，汽车受到向右的牵引力、向左的拉力、向左的阻力作用；
由力的平衡条件可得牵引力：F牵＝F拉+f＝2×103N+1500N＝3500N；
（4）汽车运动的距离：s车＝s绳＝3h＝3×10m＝30m；
牵引力做功为：W牵＝F牵s车＝3500N×30m＝1.05×105J；
答：（1）若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要25s；
（2）滑轮组的机械效率是66.7%；
（3）汽车的牵引力是3500N；
（4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是1.05×105J
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
中小学教育资源及组卷应用平台
12.3《机械效率》精选同步习题
一．选择题（共14小题）
1．关于机械效率的下列说法中，正确的是（ ）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
2．关于功、功率、机械效率说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．做功越少，功率越小，机械效率越小
C．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
D．机械效率越大，表明它做的功越多
3．工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．增大提升重物的速度，可以增大有用功
B．减小定滑轮的重力，可以减小额外功
C．增大提升重物的高度，可以提高机械效率
D．减小动滑轮的重力，可以提高机械效率
4．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，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做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．乙滑轮组更省力，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
5．如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（ ）
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
6．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）匀速提起相同的重物，所用的拉力分别为F1和F2，机械效率分别为η1和η2，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．F1＞F2，η1＝η2 B．F1＜F2，η1＝η2
C．F1＜F2，η1＞η2 D．F1＞F2，η1＜η2
7．如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓慢上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，不计绳重与摩擦，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ）
A．η＝×100% B．η＝×100%
C．η＝×100% D．η＝×100%
9．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3m，人对绳端的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（ ）
A．绳子自由端移动的距离为9 m
B．动滑轮的重力为200 N
C．人通过滑轮组做的有用功为1500 J
D．滑轮组的机械效率为53.3%
10．图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2（如图2）。此过程滑轮组（ ）
A．总功为F2s B．额外功为F1s
C．机械效率为 D．额外功为3F2s﹣F1s
11．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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
12．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将超过100%
B．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
C．此滑轮组动滑轮的重力为2N
D．当G物＝6N时，机械效率η＝66.7%
13．如图所示，滑轮组下端用细线吊着边长为0.2m的正方体物块，物块放在水平地面上。若用F1＝120N的力竖直向下拉绳子的自由端时，物块对地面的压强为6500Pa；若用力F2竖直向下拉绳子的自由端时，物块以0.1m/s的速度匀速上升，滑轮组的机械效率为80%．不计绳重和轮与轴的摩擦，g取10N/kg．则（ ）
A．动滑轮重150 N
B．物块的质量为40 kg
C．若以0.2 m/s的速度匀速提升物块，滑轮组的机械效率大于80%
D．若以0.2 m/s的速度匀速提升物块，竖直向下的拉力大于F2
14．如图是小明利用器械提升重物的示意图。当小明站在水平地面上时，对地面的压强p0＝2×104Pa；当在动滑轮下挂一个与小明重力相同的（边长为40cm的正立方体）物体甲时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，小明对地面的压强p1＝4.5×104Pa，此时滑轮组的机械效率为η1；当在动滑轮下挂1200N的重物乙时，他用力匀速举起杠杆的A端，当杠杆又在水平位置平衡时，小明对地面的压强p2＝5.5×104Pa，此时滑轮组的机械效率为η2；已知杠杆OA：OB＝1：2（杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计，g取10N/kg），则下列计算结果错误的是（ ）
A．小明的质量为80kg
B．动滑轮所受的重力为20N
C．物体甲的密度为1.25×103kg/m3
D．η2：η1＝15：14
二．填空题（共6小题）
15．如图所示，用竖直向上的力速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小为8N，拉力移动的距离为0.25m．该杠杆的机械效率为 ，此杠杆属于 （选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
16．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，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）。
17．如图所示的甲，乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦。若F1＝F2，则G1 G2；若G1＝G2，则它们的机械效率η1 η2．（两空均填“＞”、“＝”或“＜）
18．某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动，拉力为125N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重 N，5s内人拉绳子做的功是 J，该滑轮组的机械效率是 。
19．如图，物体重为80N，滑轮重为40N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则拉力F为 N，该滑轮的机械效率为 （不计绳重和摩擦）
20．如图所示，用F＝50N的力通过滑轮组水平拉重力为80N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到的水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为 m，该滑轮组的机械效率为 。（忽略绳子和动滑轮的重力）
三．实验探究题（共2小题）
21．小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上，联想到物理课上学到的知识，提出了以下两个问题：
①斜面越缓越省力，是不是机械效率高呢？
②对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？
为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表：
实验次数 斜面倾角 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η（%）
① 45° 1 0.7 0.9 1 0.9 77.8
② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4
③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4
（1）表格中缺少2个数据，请补充完整（保留一位小数）。
（2）在实验操作过程中，应沿斜面向上 拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 移动（选填“左”或“右”）。
（3）通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越 。
（4）通过对比实验 的数据（选填实验次数），得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 。
22．在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得笫4组数据，如下表：
实验次数 物重G物/N 动滑轮重G动/N 钩码上升的高度h/m 动力F/N 动力作用点移动的距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 1 0.5 0.1 0.7 0.3 47.6
2 2 0.5 0.1 1.1 0.3 60.6
3 4 0.5 0.1 2 0.3
4 4 1 0.1 0.5 50.0
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法。
（2）在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量 匀速向上拉动弹簧测力计，读出乙图中弹簧测力计的示数为 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
（3）由表中第 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。
（4）由表中第3、4组数据可知，不同滑轮组的机械效率与摩擦和 有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功 J。
四．计算题（共2小题）
23．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，将水平路面上质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力F是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍。求：
（1）拉力F在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
24．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G＝4×103N，汽车重G车＝3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍。请计算：
（1）若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？
（2）滑轮组的机械效率是多少？（保留一位小数）
（3）汽车的牵引力是多大？
（4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
