中考压轴培优：机械效率（含答案）

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机械效率　
一．选择题
1．如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体．小明用125N的拉力，使物体在4s内上升了2m．此过程中（　　）

第1题图 第2题图 第3题图
A．小明做的有用功为250J B．动滑轮的重力为25N
C．拉力的功率为125W D．滑轮组机械效率为62.5%
2．如图，已知斜面倾角为30°，斜面高2m．小明沿斜面将重为400N的货物由底端匀速拉到顶端，用时10s．已知拉力大小为300N，绳重不计，则下列说法中正确的是（　　）
A．小明对货物做的有用功是1200J
B．小明对绳的拉力的功率是80W
C．斜面的机械效率是66.7%
D．物体受到斜面的摩擦力是90N
3．如图所示，利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为G的物体，物体移动的距离为S1，绳子自由端移动的距离为S2，A点的拉力为FA．下列说法正确的是（　　）
A．FA=2F B．有用功为GS1
C．物体受到地面的摩擦力为2Fη D．额外功为FS2﹣GS1
4．将规格完全相同的动滑轮，用绳子绕成甲、乙两个滑轮装置，如图所示．使用甲、乙两个装置分别匀速提升重力为 G1和 G2的两个物体，升高相同的高度．绳自由端施加竖直向上的拉力分别为 F1和 F2，甲、乙两装置的机械效率分别为η甲和η乙．已知：G1＞G2，F1＞F2，则下列判断正确的是（　　）

A．η甲可能大于η乙 B．η甲一定大于η乙
C．η甲一定等于η乙 D．η甲一定小于η乙
5．用如图所示滑轮组提起重300N的货物，人所用的拉力为200N，绳子的自由端被拉下1m，在此过程中，下面说法不正确的是（　　）

A．人用的拉力所做的总功为200 J B．滑轮组提升货物所做的有用功为100 J
C．额外功为50 J D．滑轮组的机械效率为75%
6．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
7．如图所示，用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升，在时间t内物体上升的高度为h（物体未拉出水面），若物体的体积为V，水的密度为ρ，则下列算式正确的是（　　）

第7题图 第8题图
A．η= B．η= C．W有=Gh D． P有=
8．如图所示，物体在沿斜面向上拉力的作用下，从倾角为30°的斜面底端匀速拉到斜面的顶端，已知物体所受重力为G，斜面的机械效率为75%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（　　）
A．F=G f=G B．F=G f=G
C．F=G f=G D．F=G f=G

9．小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每 个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦．针对这一现象，小明得出了以下4个结论：①F1做的功等于F2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率等于F2做功的功率其中正确的结论共有几个？（　　）

第9题图 第10题图
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
10．一位建筑工人用了如图所示的装置把建筑材料运送到楼上，已知吊篮的质量为 m1，建筑材料的质量 m2，人对绳子的拉力为 F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了 h，不计绳重及摩擦．下列表述正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为 3h B．工人做的有用功为 m2gh
C．工人做的额外功为 2Fh﹣（m1+m2）gh D．动滑轮重为 3F﹣（m1+m2）g
11．工人用如图所示的滑轮组将重为600N的物体在4s内匀速提升了2m，若每个滑轮重60N，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）

第11题图 第12题图
A．绳端的拉力F为330N B．绳子自由端移动速度为0.5m/s
C．有用功为1320J D．滑轮组的机械效率约为91%
12．建筑工人小明要把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行提升，第一次小明将质量为m的建筑材料放在吊篮中，在拉力为F的作用下匀速送到楼上；为了加快工程进度，第二次小明在吊篮中增加了△m的建筑材料在绳端施加一定拉力使其匀速送到楼上；那么小明第二次提升建筑材料时滑轮组的机械效率为（不计吊篮质量、绳重及摩擦）（　　）
A．η=×100% B．η=×100%
C．η=×100% D．η=×100%
13．用如图所示的滑轮组，将陷在泥里的汽车匀速拉出，若汽车重为G，拉力的大小为F，汽车和地面间的摩擦力大小为f，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（　　）

第13题图 第14题图
A． B． C． D．
14．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（　　）
A．克服物体重力做的功是有用功 B．克服物体受地面摩擦力做的功是有用功
C．绳子自由端的拉力F做的功是有用功 D．克服物体受地面摩擦力做的功是额外功
15．如图所示，在大小为1000N的拉力F作用下，滑轮组将1800N的重物匀速提升了0.5m，设滑轮组摩擦不计．则在此过程中（　　）

A．做的有用功是500J B．做的总功是1500J
C．滑轮组的机械效率是90% D．若减缓重物的提升速度，滑轮组的机械效率会相应的减小
16．某人用如图所示的滑轮组提升重为800N的重物，在拉力F作用下，30s时间内，物体向上移动了12m，若滑轮组的机械效率为80%，绳重、摩擦阻力不计，则（　　）

A．拉力做的功为12000J B．拉力的功率为50W
C．绳子自由端被拉下距离为36m D．动滑轮重力大小为100N
17．在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图．为了尽快疏通道路，交警只用了30s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖动了180m．绳子自由端的拉力F是500N，该装置的机械效率是80%．下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的速度是6m/sB．拉力 F在30s内所做的功是9×104J
C．故障车在被拖离过程中受到的阻力是1.5×104N D．故障车克服摩擦阻力做功2.16×105J
18．如图所示的两个滑轮组分别把重力相等的两个物体提升相同的高度，所用的拉力F1=F2，比较两拉力所做的功W1．W2及两滑轮组的机械效率η1．η2，则有（　　）

第19题图 第20题图
A．W1＞W2，η1＜η2 B．W1＜W2，η1＜η2 C．W1=W2，η1=η2 D．W1＜W2，η1＞η2
19．小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时，提出了两种猜想，猜想1：可能与悬挂重物位置有关；猜想2：可能与物重有关．随后，他在A处悬挂二个钩码测出机械效率η1，在B处悬挂一个钩码测出机械效率η2，并重复多次，均发现η1＞η2，由此，他（　　）
A．只能验证猜想1 B．只能验证猜想2
C．既能验证猜想1，也能验证猜想2 D．既不能验证猜想1，也不能验证猜想2
二．填空题
20．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，始终保持竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置：

（1）请在图中画出杠杆在虚线位置时，杠杆所受测力计拉力（为杠杆的动力）的力臂L1，此杠杆式　 　杠杆（选填“省力”、“费力”、“等臂”）．
（2）图中测力计的示数F始终为2.5N，测力计上升的高度s为0.2m．物块重G为1.5N，物块上升高度h为0.3m，则拉力做的总功为　 　，机械效率为　 　．
21．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”．实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为S，则杠杆的机械效率ηA=　 　（用题中字母表示）．若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数　 　 （＞/=/＜） F，杠杆的机械效率ηB　 　 （＞/=/＜）ηA，在这过程中要克服　 　和　 　做额外功．

第21题图 第22题图
22．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA=OC，B为OC的中点．在C点施力将挂在A点的重为160N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为80%．这里的木棒是一种简单机械，称为　 　，提升该物体做的有用功是　 　J，木棒重为　 　N（不计摩擦）
23．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为　 　N．测力计竖直移动的距离S为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为　 　%．使用杠杆提升物块的过程中，做额外功的原因之一是　 　．

第23题图 第24题图 第25题图
24．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，物体上升的高度为30cm，测力计上升的高度为20cm，这一过程中杠杆的机械效率为90%，测力计的读数如图所示，则物块的重力为　 　 N．
25．在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为6N．若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则拉力做的有用功是　 　J，滑轮组的机械效率是　 　%．若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）．（不计绳重及摩擦）
三．实验探究题
26．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．




（1）实验中，测力计的示数F为　 　N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为　 　%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：　 　．
（2）一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表数据：
次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/%
1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4
2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：　 　；请简要说明两条理由：①　 　；②　 　．
解答题
27.如图所示，物体质量200kg，斜面长5m，高3m，若用500N的拉力将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来，（g=10N/kg）求：
（1）机械的总功率是多少？
（2）斜面和滑轮组装置的总机械效率是多少？

















28.在学习了简单机械的知识后，同学们就开始讨论滑轮组的省力情况与它的机械效率是否有关。小明认为滑轮组越省力，效率越高；小丽同学认为滑轮组的机械效率与是否省力无关。请你以一个定滑轮和一个动滑轮为例在答题卡的图中画出绕法，并推导滑轮组的机械效率是否与它的省力情况有关（不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦）。











29.小科同学用如图所示滑轮组来提升重物，当重物为700N时，匀速拉动绳子自由端的力F为300N，重物以0.03m/s速度匀速上升，求：
（1）拉力F的功率多大？
（2）该滑轮组的机械效率多大？
（3）当重物为1000N时，拉力F应为多少？（本题不计摩擦和绳子自重）








30.智能汽车己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，如图是一款质量为2t的智能汽车正在进行无人驾驶测试，汽车通过滑轮组将物体匀速提升，在汽车对绳子施加的拉力F作用下，质量为1200kg的物体以1m/s的速度匀速上升了3m，在这个过程中，拉力F做功的功率为15kW，不计绳重和轮与轴的摩擦．（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）拉力F的大小;
（2）拉力F所做的总功;
（3）假如在此过程中恰好燃烧汽油4g，则该汽车将内能转化为机械能的效率是多少？（效率用百分数表示，小数点后面保留一小数）










31.如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底沿竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象。A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N，滑轮组的机械效率为80%，A上升的速度始终为0.1m/s。（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流灯因素的影响），求：

（1）长方体A的重力；
（2）长方体A未露出水面时受到的浮力；
（3）长方体A静止在江底时上表面受到的水的压强；
（4）长方体A未露出水面时滑轮组的机械效率。


参考答案
一．选择题
1．C 2．C 3．C 4．A 5．B 6．D 7．D 8．B 9．D 10．B 11．D 12．A 13．B 14．B 15．C
16．A 17．D 18．D 19．D
二．填空题
20．（1）费力；（2）0.5J；90%．
　
21． ；＞；＞摩擦；杠杆重力．　
22．杠杆；32；20．　
23． 2.5；90；杠杆本身有重力．　
24． 1.5．
25． 0.6；83.3； 增大．
三．实验探究题
26．（1）0.5； 66.7；克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功；（2）不能；①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②一次对比实验所得结论是不可靠的．
四、解答题
27.（1）自由端的拉力移动的速度v=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s；
机械的总功率p=Fv=500N×0.6m/s=300W。
（2）整个装置做的有用功W有=Gh=200kg×10N/kg×3m=6000J；
总功为；W总=Fs=500N×（5m×3）=7500J；
那么总机械效率为：。
28.画出如图所示的装置图




因为F1>F2 ， η1=η2 ， 说明滑轮组的机械效率与是否省力无关。
29.（1）拉力移动的速度v=nv物=3×0.03m/s=0.09m/s；
拉力的功率：P=Fv=300N×0.09m/s=27W；
（2）该滑轮组的机械效率为：；

（3）当拉力为300N时，
根据公式nF=G+G动得到：3×300N=700N+G动；
解得：G动=200N；
当重力为1000N时，
自由端的拉力。
30.（1）拉力移动的速度为：v=nv'=3×1m/s=3m/s；
那么拉力F的大小为：；
（2）拉力做功的时间为：；
那么拉力做功的大小为：W=Pt=15000W×3s=45000J；

（3）燃烧汽油放出的热量为：Q=qm= 4.6×107J/kg ×4×10-3kg=1.84×105J；
那么该汽车的效率为：。
31.（1）解：由图乙可知，A露出水面后所受的拉力F2=2×104N，
长方体A的重力GA=F2=2×104N
答：长方体A的重力为2×104N
（2）解：由图乙可知，A未露出水面所受的拉力F1=1×104N，
A未露出水面时受到的浮力：F浮=GA﹣F1=2×104N﹣1×104N=1×104N
答：长方体A未露出水面时受到的浮力为1×104N
（3）解：长方体A静止在江底时上表面受到的水的压强：
p=ρ水gh上=1×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa
答：长方体A静止在江底时上表面受到的水的压强为8×104Pa
（4）解：A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F=6.25×103N，此时滑轮组对A的拉力F2=2×104N，
滑轮组的机械效率η1=80%，
由η= = = = 得承担物重的绳子股数：
n= = =4，
拉力F= （F2+G轮），则动滑轮重力：
G轮=4F﹣F2=4×6.25×103N﹣2×104N=5000N，
长方体A未露出水面时滑轮组的机械效率：
η2= = = = ×100%≈66.7%
答：长方体A未露出水面时滑轮组的机械效率为66.7%
















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