15.机械效率极限挑战训练（含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 15.机械效率极限挑战训练（含答案及解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-19 11:02:55 | ||
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文档简介
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15.机械效率极限挑战
一．选择题（共5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．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，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
3．如图所示，利用轻质滑_è????????é???????¨_水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，有一斜面长_???L???é?????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%
5．如图所示，_??¨???????????????_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．
二．多选题（共1小题）
6．如图所示，用滑轮组提升_é????????????°?é??_500N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）
A．滑轮组对重物做的功为1000 J B．滑轮组的机械效率为55.6%
C．绳子自由端拉力F的功率为60W D．提升的重物变为400 N时，滑轮组的机械效率将变小
三．填空题（共3小题）
7．如图所示，搬运工人用滑轮组_??¨20s????°?_重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是 J，额外功是 J，拉力的功率是 W，滑轮组的机械效率是 。
8．如图所示，用F为40N的拉_??????é??è?????è??_组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 ，拉力的功率是 W。
9．小强同学利用如图甲所示_??????è??????°?è?§_物运送到楼上，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象。当用拉力F拉着重G为180N的货物以0.5m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率是 。
四．实验探究题（共2小题）
10．在“探究滑轮组机_??°???????????????_验中，某实验小组采用A、B两种不同的滑轮组进行试验（如图甲所示），发现了一些实际问题，下表是实验中的几组数据。
次数 装置 物块重/N 物块上升高度/m 拉力/N 测力计移动距离/m 总功/J 机械效率η
1 A 0.50 0.2 0.20 0.4 0.08 125%
2 A 1.90 0.2 0.95 0.4 0.38 100%
3 B 0.50 0.2 0.25 0.6
4 B 1.90 0.2 0.75 0.6 0.45 84.4%
（1）实际中机械效率η __???????????????_”“＝”或“＜”）1．通过观察图乙和图丙，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，图乙中指针在零刻度线的下方，图丙中指针在零刻度线处。
（2）表格中1_???2??¤??????é??_的机械效率分别是125%和100%，原因是：用滑轮组A进行试验时，弹簧测力计的示数比细绳实际拉力做的功要 ，因此测得的机械效率比实际效率要高。21教育网
（3）实验总结：在_???é?????è????????_械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上 移动，若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻度线处。21·世纪*教育网
（4）第3次实验中，通过表格中的数据，计算总功为 J，机械效率为 。
（5）通过比较第3次和第4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与 有关。
11．如下图_????¤??????????è??_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12m，物体重G＝6×103N．汽车重G车＝2×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，g＝10N/kg。【出处：21教育名师】
求：（1）动滑轮的重力；（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做的功；
（3）若汽车将石块匀速拉至井口用时12s，求汽车的功率。
五．计算题（共5小题）
12．利用如图所示滑轮组匀速拉动_?°????é???????????_体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m．当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和滑轮的摩擦。求：
（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；（2）物体质量为2kg时，滑轮组对物体做的功；
（3）物体质量为2kg时，拉力F所做的功；
（4）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
13．用如图所示的滑_è?????????°???????_升物体A，物体A完全在水面下匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F，滑轮组的机械效率为η．已知：F＝400N，η＝80%，物体A的体积V＝9dm3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计。求：
（1）物体A的浮力F浮；（2）物体A所受的重力GA。
14．如图所示，某人用滑轮_??????é????????é??_为720N的物体的过程中，他对水平地面的压强为5×103Pa，已知滑轮组的机械效率是75%，他双脚与水平地面的接触面积是4×10﹣2m2，求：
（1）他对绳子的拉力；
（2）此人所受的重力。
15．一辆卡车不慎开_è?????????????????_的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：（1）拖车对绳子做的功是多少？（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
16．配重M单独置于水_?????°é?????é?????_时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB＝5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa．（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g＝10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率； （2）滑轮组对A端的拉力；（3）B端对M的拉力；
（4）配重M的质量；（5）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力。
六．解答题（共1小题）
17．如图所示，沿斜面向上_?????????é?????4_.5N的物体到斜面顶端，斜面长为1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是 %，物体受到的摩擦力是 N，若想增大大该斜面的机械效率，可采用的方法是 （答一种即可）。
机械效率极限挑战
参考答案与试题解析
一．选择题（共5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
【分析】解决此题不仅要知道机械效率的概念，而且还要清楚在使用机械时的总功、额外功与有用功。
【解答】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。
【点评】此题不仅考查了学生对机械效率理解以及区分机械效率与功率的能力，还对总功、有用功、额外功的关系进行了考查。
2．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，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
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；
把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；
不计绳重及摩擦，利用相同_??????è???????????_、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】不计绳重及摩擦，
绳子自由端拉力F＝（G物+G轮），
由图可知：n甲＝2，n乙＝3，
所以绳子自由端拉力：
F甲＝（G物+G轮），
F乙＝（G物+G轮），
所以F甲＞F乙，乙图省力；
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，
由此可知：利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
因为η＝×100%，
所以滑轮组的机械效率相同。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法。本题关键在于确定额外功相等。
3．如图所示，利用_è??è?¨???è????????_速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
【分析】①物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，
②本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S＝2s物，可利用公式η＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S＝2s物，
η＝＝＝＝
物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，
物体和地面之间摩擦力为f，则大小为FA＝f。
则η＝＝。
故选：C。
【点评】此题主要考查了滑轮组绳子拉力的计算以及滑轮组的机械效率，在计算过程中，要注意弄清哪些力是平衡力，不要被多余的条件所迷惑。21*cnjy*com
4．如图所示，有_??????é??é?????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%
【分析】斜面是用来提高物体位置的，有用功等于物体重力和斜面高度的乘积，即W有用＝Gh；
总功等于物体沿斜面向上的拉力和斜面长的乘积，即W总＝Fs；
机械效率就是有用功和总功的比值_????????¨???é?????_，所做的额外功就是克服物体与斜面摩擦力做的功，总功等于有用功和额外功之和，据此进行分析和判断即可。
【解答】
∵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%。
故选：A。
【点评】此题考查有关斜面机械效_??????è???????????_易出错的是摩擦力的计算，我们要知道使用斜面时克服摩擦力做的功就是额外功，关键在于明确总功应等于有用功与额外功之和。
5．如图所示，用手沿竖直方向_???é?????????????¨_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．
【分析】动滑轮的重力不可忽略，不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功；
物重增大，有用功_é?????????¤§??????_用功在总功中所占的比例增大，所以机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到100%，只能接近100%，据此判断机械效率η与物体重力G的关系。
【解答】
动滑轮的重力不可忽略，不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功；
物重增大时，_?????¨???é????????_大，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到100%，只能接近100%，所以机械效率增大得越来越缓慢，且机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故D正确，ABC错误。21*cnjy*com
故选：D。
【点评】本题考查了动滑轮机械效率的变化问题，要知道提升物重大小对机械效率的影响（同一滑轮组，机械效率随物重的增大而增大）。
二．多选题（共1小题）
6．如图所示_?????¨???è????????_升重物时，将重500N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A．滑轮组对重物做的功为1000 J B．滑轮组的机械效率为55.6%
C．绳子自由端拉力F的功率为60W D．提升的重物变为400 N时，滑轮组的机械效率将变小
【分析】图中使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，则s＝2h。
（1）利用W有＝Gh求滑轮组对重物做的功（有用功）；
（2）利用s＝2h求出拉力移动的距离，不计绳重和摩擦，利用F＝（G物+G轮）求拉力大小，再利用W＝Fs求拉力做功；利用机械效率的公式求滑轮组的机械效率；21世纪教育网版权所有
（3）又知道运动时间，利用功率公式求拉力的功率；
（4）提升的物重减小，有用功减小，不计摩擦和绳重，额外功不变，根据机械效率定义确定机械效率的变化。
【解答】
（1）滑轮组对重物做的功：
W有＝Gh＝500N×2m＝1000J，故A正确；
（2）由题知，n＝2，
不计绳重和摩擦，拉力F＝（G轮+G物）＝（500N+100N）＝300N，
拉力端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做功：W总＝Fs＝300N×4m＝1200J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故B错；
（3）拉力做功的功率：
P＝＝＝120W，故C错；
（4）提升重物减小时，有用功减_?°????è???????????_计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功所占的比例将变小，滑轮组的机械效率将变小，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、功率公式、机械效率公式、滑轮组s＝nh的理解和运用，本题关键：一是利用好不计绳重和摩擦时拉力F＝（G轮+G物），二是知道改变机械效率的方法（增大提升重物的重、减少摩擦、机械重）。
三．填空题（共3小题）
7．如图所示，搬运工人用滑轮组_??¨20s????°?_重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是 1620 J，额外功是 180 J，拉力的功率是 90 W，滑轮组的机械效率是 90% 。
【分析】（1）根据W＝Gh求出有用功；
（2）根据s＝3h求出拉力移动距离，根据W＝Fs求出总功，再根据W总＝W有用+W额求出额外功；
（3）根据P＝求出拉力的功率；
（4）根据η＝求出机械效率。
【解答】（1）有用功W有用＝Gh＝540N×3m＝1620J；
（2）拉力移动距离s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力做的总功W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，
∵W总＝W有用+W额
∴W额＝W总﹣W有用＝1800J﹣1620J＝180J；
（3）拉力的功率P＝＝＝90W；
（4）滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：1620；180；90；90%。
【点评】此题主要考查的是学生对有用功、总功、额外功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，基础性题目。
8．如图所示，用F为_40N?????????_，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 75% ，拉力的功率是 48 W。
【分析】（1）根据题意求出摩擦力，克服摩擦力做的功为有用功，根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出机械效率；
（2）根据v＝3v物求出拉力的速度，根据P＝＝＝Fv求出拉力的功率。
【解答】（1）摩擦力f＝0.3G＝0.3×300N＝90N，
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%；
（2）拉力移动速度v＝3v物＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
拉力的功率P＝＝＝Fv＝40N×1.2m/s＝48W。
故答案为：75%；48。
【点评】此题主要考查的是学生对机械效率和功率计算公式及其变形公式的理解和掌握，基础性题目。
9．小强同学利用如图甲所示的滑_è??????°?è?§???è??_送到楼上，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象。当用拉力F拉着重G为180N的货物以0.5m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率是 90% 。
【分析】注意题目中的条件不计绳重和摩擦，在拉起物体过程中动滑轮重不变。
根据图象知，当物重为20N时，滑轮组的机械效率为50%，将数据代入公式η＝＝＝便可求出动滑轮的重力。
根据公式η＝＝＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】根据图象知，当物重为20N时，滑轮组的机械效率为50%；
不计绳子重和摩擦，η＝＝＝，
可得动滑轮重：
G动＝＝＝20N；
当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率：
η′＝＝＝＝×100%＝90%。
故答案为：90%。
【点评】此题考查了学生对机械效率公式及其变形公式的应用，能从图象中得出相关信息是本题的关键。
四．实验探究题（共2小题）
10．在“探究滑轮组机械效率_?????????é????????_某实验小组采用A、B两种不同的滑轮组进行试验（如图甲所示），发现了一些实际问题，下表是实验中的几组数据。
次数 装置 物块重/N 物块上升高度/m 拉力/N 测力计移动距离/m 总功/J 机械效率η
1 A 0.50 0.2 0.20 0.4 0.08 125%
2 A 1.90 0.2 0.95 0.4 0.38 100%
3 B 0.50 0.2 0.25 0.6
4 B 1.90 0.2 0.75 0.6 0.45 84.4%
（1）实际中机械效率η ＜_??????????????????_“＝”或“＜”）1．通过观察图乙和图丙，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，图乙中指针在零刻度线的下方，图丙中指针在零刻度线处。
（2）表格中1、2两次实验的机_??°???????????????_125%和100%，原因是：用滑轮组A进行试验时，弹簧测力计的示数比细绳实际拉力做的功要 小 ，因此测得的机械效率比实际效率要高。21·cn·jy·com
（3）实验总结：在_???é?????è????????_械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上 匀速 移动，若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻度线处。21教育名师原创作品
（4）第3次实验中，通过表格中的数据，计算总功为 0.15 J，机械效率为 66.7% 。
（5）通过比较第3次和第4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与 物体的重力 有关。
【分析】（1）要知道在使用滑轮组时，总要克服额外功，所以有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；
由于弹簧测力计的弹簧测力计本身具有重力，所以如果物体的重力太小的话，造成的误差就会很大；
（2）在分析机械效率大的原因时，关键是从测力计的示数着手，拉力的误差会造成总功的误差。所以如果拉力偏小，则总功偏小，机械效率便会偏大；
（3）要知道竖直向上拉动测力计可以减少测力计本身对拉力的影响；
（4）要解决此题，需要掌握总功、有用功、机械效率的概念。知道W有用＝Gh、W总＝Fs、η＝；
（5）分析表中实验数据，根据实验控制的量与实验数据，得出实验结论。
【解答】
（1）实际中，由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；
而在第1、2次实验中_?????±è?¨????????°_据由两段绳子承担物重，所以拉力向下，由于测力计外壳本身有重力，所以此时所测拉力偏小，计算出的总功也会偏小，从而造成机械效率偏大甚至大于100%；【来源：21·世纪·教育·网】
（2）因为弹簧测力计本身具有重力，所以当拉力方向竖直向下时，弹簧测力计的重力与测力计示数之和为绳端的实际拉力。所以所测的拉力比实际的拉力要小。因此计算的总功偏小，根据公式η＝×100%，有用功不变，总功偏小，所以测量的机械效率偏高；www-2-1-cnjy-com
（3）由于测力计本身重力的影响，所以向下拉力测力计误差会很大，所以测力计一般要竖直向上拉动；
（4）W总3＝F3s3＝0.25N×0.6m＝0.15J；η3＝＝×100%≈66.7%；
（5）由表中第3、4两次实验的实_é????°????????????_滑轮组相同而提升钩码的重力不同，滑轮组机械效率不同，钩码重力越大，滑轮组效率越高，由此可得：使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组效率越高。
故答案为：（1）＜；（2）小；（3）匀速；（4）0.15；66.7%；（5）物体的重力。
【点评】此题是测量滑轮_???????????°??????_。考查了有关总功、机械效率的计算。同时考查了机械效率小于1的原因及实验过程中弹簧测力计对实验结果的影响。要注意测力计对总功的影响。2·1·c·n·j·y
11．如下图所示，是一辆汽车通过_???è??????°??·±???_中的物体拉至井口的装置图。已知井深12m，物体重G＝6×103N．汽车重G车＝2×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，g＝10N/kg。
求：（1）动滑轮的重力；
（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做的功；
（3）若汽车将石块匀速拉至井口用时12s，求汽车的功率。
【分析】（1）由图知，n＝3，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，拉力F＝（G+G轮），据此求动滑轮重力；2-1-c-n-j-y
（2）拉力端移动距离s＝3h，利用W＝Fs求汽车拉绳子的拉力做的功；
（3）汽车受到的阻力f＝0.1G车，利用W＝Fs求汽车克服阻力做功，汽车做的总功等于汽车拉绳子的拉力做的功与汽车克服阻力做功之和，利用P＝求汽车的功率。
【解答】
（1）由图知，n＝3，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，拉力F＝（G+G轮），则动滑轮重力：
G轮＝3F﹣G＝3×2.2×103N﹣6×103N＝600N；
（2）拉力端移动距离s＝3h＝3×12m＝36m，
汽车拉绳子的拉力做的功：
W1＝Fs＝2.2×103N×36m＝7.92×104J；
（3）汽车受到的阻力f＝0.1G车＝0.1×2×104N＝2000N，
汽车克服阻力做功：
W2＝fs＝2000N×36m＝7.2×104J；
汽车做的总功：
W＝W1+W2＝7.92×104J+7.2×104J＝1.512×105J，
汽车的功率：
P＝＝＝1.26×104W。
答：（1）动滑轮的重力为600N；
（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做的功为7.92×104J；
（3）汽车的功率为1.26×104W。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力的计算、功和功率的计算，要知道汽车做的功等于拉绳子做的功与克服摩擦做的功之和。
五．计算题（共5小题）
12．利用如图所示滑轮组匀速拉动_?°????é???????????_体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m．当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和滑轮的摩擦。求：
（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；
（2）物体质量为2kg时，滑轮组对物体做的功；
（3）物体质量为2kg时，拉力F所做的功；
（4）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
【分析】（1）根据G＝mg先求出重力，再根据题意求出滑动摩擦力；
（2）利用η＝＝＝求出自由端的拉力；再根据F＝（G动+f）计算出动滑轮的重力；
（3）根据W总＝F?ns可求；
（4）根据P＝Fv计算拉力的功率。
【解答】（1）物体受到的摩擦力：
f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×2kg×10N/kg＝2N，
（2）由图可知n＝3，
因为η＝＝＝，
所以绳端的拉力：F＝＝＝N，
不计绳重和滑轮的摩擦，由F＝（G动+f）可得动滑轮重力：
G动＝3F﹣f＝3×N﹣2N＝2N，
（3）拉力所做的功：W总＝F?ns＝N×3×1m＝4J；
（4）当物体质量为10kg时，物体在水平面上受到的滑动摩擦力为：
f′＝0.1G′＝0.1×10kg×10N/kg＝10N，
绳子自由端的拉力为：F′＝（G动+f′）＝×（2N+10N）＝4N，
拉力功率为：
P＝＝＝Fv绳＝4N×3×0.1m/s＝1.2W。
答：（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力为2N；
（2）动滑轮的重力为2N；
（3）拉力F所做的功为4J；
（4）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率为1.2W。
【点评】本题是有关滑轮组机械效率的综合计算，要掌握滑轮组的省力特点、有用功和总功、机械效率的概念，能够正确判断出有用功是解决本题的关键。【版权所有：21教育】
13．用如图所示的滑轮组从水_???????????????A_，物体A完全在水面下匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F，滑轮组的机械效率为η．已知：F＝400N，η＝80%，物体A的体积V＝9dm3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计。求：
（1）物体A的浮力F浮；
（2）物体A所受的重力GA。
【分析】（1）物体A在水中排开水的体积等于物体的体积，利用阿基米德原理求物体所受浮力；
（2）在匀速提升水中物体A的过程中，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，据此求物体重力。
【解答】
（1）物体A在水中所受浮力
F浮＝ρ水gV排＝ρ水gVA＝1×103kg/m3×10N/kg×9×10﹣3m3＝90N；
（2）在匀速提升水中物体A的过程中，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝＝80%，
解得：
GA＝730N。
答：（1）物体A的浮力为90N；
（2）物体A所受的重力为730N。
【点评】本题考查了浮力的计算、机械效率公式的应用，计算时注意：物体在水中时使用滑轮组的有用功W有用＝（G﹣F浮）h，而不是W有用＝Gh。
14．如图所示，某人用滑轮组匀速_??????é?????72_0N的物体的过程中，他对水平地面的压强为5×103Pa，已知滑轮组的机械效率是75%，他双脚与水平地面的接触面积是4×10﹣2m2，求：
（1）他对绳子的拉力；
（2）此人所受的重力。
【分析】（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h，利用η＝＝＝＝求拉力大小；
（2）知道人对地面的压强和受力面积，利用F＝pS求人对地面的压力，而人对地面的压力等于人的重力减去拉力，据此求人的重力。
【解答】
（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h，
滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
则拉力F＝＝＝480N；
（2）由p＝得人对地面的压力：F压＝pS＝5×103Pa×4×10﹣2m2＝200N，
而人对地面的压力：F压＝G人﹣F，
所以人的重力：G人＝F压+F＝200N+480N＝680N。
答：（1）他对绳子的拉力为480N；
（2）此人所受的重力为680N。
【点评】本题考查了使用滑轮组拉力的计算和压强公式的应用，利用好滑轮组机械效率的推导公式η＝＝＝＝是关键。
15．一辆卡车不慎开进了一段泥_??????é??è·????è??_继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
【分析】（1）动滑轮绳子的有效股数为2，根据s绳＝ns物求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出拖车对绳子做的功；
（2）知道拖车对绳子做的功和做功时间，根据P＝求出拖车拉绳子的功率；
（3）拉力所做的有用功为克服卡车阻力所做的功，根据W＝fs求出拉力做的有用功，利用η＝×100%求出动滑轮的机械效率。
【解答】（1）动滑轮绳子的有效股数n＝2，则绳端移动的距离：
s绳＝ns车＝2×6m＝12m，
拖车对绳子做的功：
W总＝Fs绳＝4000N×12m＝4.8×104J；
（2）拖车拉绳子的功率：
P＝＝＝1.6×103W；
（3）拉力做的有用功：
W有＝fs车＝6400N×6m＝3.84×104J，
动滑轮的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）拖车对绳子做的功是4.8×104J；
（2）拖车拉绳子的功率是1.6×103W；
（3）动滑轮的机械效率为80%。
【点评】本题考查了功、功率和动滑轮机械效率的计算，明确有用功为克服卡车阻力所做的功是关键。
16．配重M单_??????????°??????°_面上静止时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB＝5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa．（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g＝10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）滑轮组对A端的拉力；
（3）B端对M的拉力；
（4）配重M的质量；
（5）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力。
【分析】（1）根据图示读出作用在动滑轮上绳子的条数n，绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，根据F＝（G+G动）求出拉力；根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（2）先根据二力平衡条件求出作用在A的力；
（3）根据杠杆平衡条件求出作用在B端的作用力；
（4）再根据压强公式分别表示M对地面的压强，最后联立关系式可求出M的重力，进一步求出质量；
（5）要使配重M不离开地面，作用_??¨B??????????¤§_力为配重M的重力1125N，根据杠杆平衡的条件求出此时作用在A端的最大作用力，再根据二力平衡条件求出人对绳子的最大拉力。
【解答】（1）根据图示可知，n＝2，则F＝（G+G动）＝（210N+90N）＝150N；
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%×100%＝×100%＝70%；
（2）设配重M的底面积为S，
由p＝可得：
3×105Pa＝﹣﹣﹣﹣①
当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力：
FA＝3F+G定＝3×150N+150N＝600N；
（3）由杠杆平衡条件可得，FB×OB＝FA×OA
即FB＝＝＝1000N；
（4）由p＝可得：1×105Pa＝＝﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得：3＝，
GM＝1500N；
由G＝mg可得，m＝＝＝150kg；
（5）当配重对地面的压力为0时，人对绳子的拉力最大，此时B端受到的拉力为1500N；
由杠杆平衡条件可得，FB′×OB＝FA′×OA
即FA′＝＝＝900N；
以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力G定、3段绳子向下的拉力3F′和向上的拉力FA′，
由力的平衡条件可得：3F′+G定＝FA′，
则人对绳的最大拉力：
F′＝＝＝250N。
答：（1）滑轮组的机械效率为70%；
（2）滑轮组对A端的拉力为600N；
（3）B端对M的拉力为1000N；
（4）配重M质量是150kg；
（5）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是250N。
【点评】本题考查了学生对_?????°????????????_杆平衡条件、压强公式以及二力平衡条件的掌握和运用，能根据杠杆平衡条件、压强公式得出关于配重M的重力是本题的关键。www.21-cn-jy.com
六．解答题（共1小题）
17．如图所示，沿斜面向上拉一个_é?????4.5N_的物体到斜面顶端，斜面长为1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是 62.5 %，物体受到的摩擦力是 0.675 N，若想增大大该斜面的机械效率，可采用的方法是 增大斜面的倾斜程度 （答一种即可）。
【分析】（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；已知总功，根据η＝可求得机械效率；求出额外功，利用W额＝fs求摩擦力；
（2）斜面的机械效率和斜面的倾斜程度、斜面的摩擦力有关，由此分析解答。
【解答】
（1）拉物体时所做有用功：W有用＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；
已知所做总功：W总＝2.16J，
所以斜面的效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%；
额外功：
W额＝W总﹣W有用＝2.16J﹣1.35J＝0.81J，
克服摩擦力所做功是额外功，即W额＝fs，
所以摩擦力大小：f＝＝＝0.675N；
（2）欲提高斜面的机械效率，就必须在有用功一定时，尽量减少额外功。
方法一：当斜面的倾角变大时，木箱对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力越小，受到的滑动摩擦力就越小，这样可以有效的减少额外功。21cnjy.com
方法二：使斜面尽可能光滑，以减小斜面的摩擦力，可以减小额外功，提高其机械效率。
故答案为：62.5%；0.675；增大斜面的倾斜程度。
【点评】本题主要考查学生对有用功、总功、额外功和机械效率计算公式的理解和掌握，以及对增大和减小机械效率的方法的了解和掌握，是一道基础题。
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日期：2020/7/26 21:12:42；用户：蒙老师；邮箱：sxxjy100@xyh.com；学号：23071151
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15.机械效率极限挑战
一．选择题（共5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．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，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
3．如图所示，利用轻质滑_è????????é???????¨_水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
4．如图所示，有一斜面长_???L???é?????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%
5．如图所示，_??¨???????????????_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．
二．多选题（共1小题）
6．如图所示，用滑轮组提升_é????????????°?é??_500N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）
A．滑轮组对重物做的功为1000 J B．滑轮组的机械效率为55.6%
C．绳子自由端拉力F的功率为60W D．提升的重物变为400 N时，滑轮组的机械效率将变小
三．填空题（共3小题）
7．如图所示，搬运工人用滑轮组_??¨20s????°?_重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是 J，额外功是 J，拉力的功率是 W，滑轮组的机械效率是 。
8．如图所示，用F为40N的拉_??????é??è?????è??_组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 ，拉力的功率是 W。
9．小强同学利用如图甲所示_??????è??????°?è?§_物运送到楼上，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象。当用拉力F拉着重G为180N的货物以0.5m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率是 。
四．实验探究题（共2小题）
10．在“探究滑轮组机_??°???????????????_验中，某实验小组采用A、B两种不同的滑轮组进行试验（如图甲所示），发现了一些实际问题，下表是实验中的几组数据。
次数 装置 物块重/N 物块上升高度/m 拉力/N 测力计移动距离/m 总功/J 机械效率η
1 A 0.50 0.2 0.20 0.4 0.08 125%
2 A 1.90 0.2 0.95 0.4 0.38 100%
3 B 0.50 0.2 0.25 0.6
4 B 1.90 0.2 0.75 0.6 0.45 84.4%
（1）实际中机械效率η __???????????????_”“＝”或“＜”）1．通过观察图乙和图丙，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，图乙中指针在零刻度线的下方，图丙中指针在零刻度线处。
（2）表格中1_???2??¤??????é??_的机械效率分别是125%和100%，原因是：用滑轮组A进行试验时，弹簧测力计的示数比细绳实际拉力做的功要 ，因此测得的机械效率比实际效率要高。21教育网
（3）实验总结：在_???é?????è????????_械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上 移动，若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻度线处。21·世纪*教育网
（4）第3次实验中，通过表格中的数据，计算总功为 J，机械效率为 。
（5）通过比较第3次和第4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与 有关。
11．如下图_????¤??????????è??_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12m，物体重G＝6×103N．汽车重G车＝2×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，g＝10N/kg。【出处：21教育名师】
求：（1）动滑轮的重力；（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做的功；
（3）若汽车将石块匀速拉至井口用时12s，求汽车的功率。
五．计算题（共5小题）
12．利用如图所示滑轮组匀速拉动_?°????é???????????_体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m．当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和滑轮的摩擦。求：
（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；（2）物体质量为2kg时，滑轮组对物体做的功；
（3）物体质量为2kg时，拉力F所做的功；
（4）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
13．用如图所示的滑_è?????????°???????_升物体A，物体A完全在水面下匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F，滑轮组的机械效率为η．已知：F＝400N，η＝80%，物体A的体积V＝9dm3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计。求：
（1）物体A的浮力F浮；（2）物体A所受的重力GA。
14．如图所示，某人用滑轮_??????é????????é??_为720N的物体的过程中，他对水平地面的压强为5×103Pa，已知滑轮组的机械效率是75%，他双脚与水平地面的接触面积是4×10﹣2m2，求：
（1）他对绳子的拉力；
（2）此人所受的重力。
15．一辆卡车不慎开_è?????????????????_的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：（1）拖车对绳子做的功是多少？（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
16．配重M单独置于水_?????°é?????é?????_时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB＝5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa．（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g＝10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率； （2）滑轮组对A端的拉力；（3）B端对M的拉力；
（4）配重M的质量；（5）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力。
六．解答题（共1小题）
17．如图所示，沿斜面向上_?????????é?????4_.5N的物体到斜面顶端，斜面长为1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是 %，物体受到的摩擦力是 N，若想增大大该斜面的机械效率，可采用的方法是 （答一种即可）。
机械效率极限挑战
参考答案与试题解析
一．选择题（共5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
【分析】解决此题不仅要知道机械效率的概念，而且还要清楚在使用机械时的总功、额外功与有用功。
【解答】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。
【点评】此题不仅考查了学生对机械效率理解以及区分机械效率与功率的能力，还对总功、有用功、额外功的关系进行了考查。
2．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，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
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；
把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；
不计绳重及摩擦，利用相同_??????è???????????_、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】不计绳重及摩擦，
绳子自由端拉力F＝（G物+G轮），
由图可知：n甲＝2，n乙＝3，
所以绳子自由端拉力：
F甲＝（G物+G轮），
F乙＝（G物+G轮），
所以F甲＞F乙，乙图省力；
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，
由此可知：利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
因为η＝×100%，
所以滑轮组的机械效率相同。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法。本题关键在于确定额外功相等。
3．如图所示，利用_è??è?¨???è????????_速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
【分析】①物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，
②本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S＝2s物，可利用公式η＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S＝2s物，
η＝＝＝＝
物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，
物体和地面之间摩擦力为f，则大小为FA＝f。
则η＝＝。
故选：C。
【点评】此题主要考查了滑轮组绳子拉力的计算以及滑轮组的机械效率，在计算过程中，要注意弄清哪些力是平衡力，不要被多余的条件所迷惑。21*cnjy*com
4．如图所示，有_??????é??é?????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%
【分析】斜面是用来提高物体位置的，有用功等于物体重力和斜面高度的乘积，即W有用＝Gh；
总功等于物体沿斜面向上的拉力和斜面长的乘积，即W总＝Fs；
机械效率就是有用功和总功的比值_????????¨???é?????_，所做的额外功就是克服物体与斜面摩擦力做的功，总功等于有用功和额外功之和，据此进行分析和判断即可。
【解答】
∵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%。
故选：A。
【点评】此题考查有关斜面机械效_??????è???????????_易出错的是摩擦力的计算，我们要知道使用斜面时克服摩擦力做的功就是额外功，关键在于明确总功应等于有用功与额外功之和。
5．如图所示，用手沿竖直方向_???é?????????????¨_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．
【分析】动滑轮的重力不可忽略，不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功；
物重增大，有用功_é?????????¤§??????_用功在总功中所占的比例增大，所以机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到100%，只能接近100%，据此判断机械效率η与物体重力G的关系。
【解答】
动滑轮的重力不可忽略，不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功；
物重增大时，_?????¨???é????????_大，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到100%，只能接近100%，所以机械效率增大得越来越缓慢，且机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故D正确，ABC错误。21*cnjy*com
故选：D。
【点评】本题考查了动滑轮机械效率的变化问题，要知道提升物重大小对机械效率的影响（同一滑轮组，机械效率随物重的增大而增大）。
二．多选题（共1小题）
6．如图所示_?????¨???è????????_升重物时，将重500N的物体在10s内匀速提升了2m，已知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A．滑轮组对重物做的功为1000 J B．滑轮组的机械效率为55.6%
C．绳子自由端拉力F的功率为60W D．提升的重物变为400 N时，滑轮组的机械效率将变小
【分析】图中使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝2，则s＝2h。
（1）利用W有＝Gh求滑轮组对重物做的功（有用功）；
（2）利用s＝2h求出拉力移动的距离，不计绳重和摩擦，利用F＝（G物+G轮）求拉力大小，再利用W＝Fs求拉力做功；利用机械效率的公式求滑轮组的机械效率；21世纪教育网版权所有
（3）又知道运动时间，利用功率公式求拉力的功率；
（4）提升的物重减小，有用功减小，不计摩擦和绳重，额外功不变，根据机械效率定义确定机械效率的变化。
【解答】
（1）滑轮组对重物做的功：
W有＝Gh＝500N×2m＝1000J，故A正确；
（2）由题知，n＝2，
不计绳重和摩擦，拉力F＝（G轮+G物）＝（500N+100N）＝300N，
拉力端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做功：W总＝Fs＝300N×4m＝1200J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈83.3%，故B错；
（3）拉力做功的功率：
P＝＝＝120W，故C错；
（4）提升重物减小时，有用功减_?°????è???????????_计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功所占的比例将变小，滑轮组的机械效率将变小，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、功率公式、机械效率公式、滑轮组s＝nh的理解和运用，本题关键：一是利用好不计绳重和摩擦时拉力F＝（G轮+G物），二是知道改变机械效率的方法（增大提升重物的重、减少摩擦、机械重）。
三．填空题（共3小题）
7．如图所示，搬运工人用滑轮组_??¨20s????°?_重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是 1620 J，额外功是 180 J，拉力的功率是 90 W，滑轮组的机械效率是 90% 。
【分析】（1）根据W＝Gh求出有用功；
（2）根据s＝3h求出拉力移动距离，根据W＝Fs求出总功，再根据W总＝W有用+W额求出额外功；
（3）根据P＝求出拉力的功率；
（4）根据η＝求出机械效率。
【解答】（1）有用功W有用＝Gh＝540N×3m＝1620J；
（2）拉力移动距离s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力做的总功W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，
∵W总＝W有用+W额
∴W额＝W总﹣W有用＝1800J﹣1620J＝180J；
（3）拉力的功率P＝＝＝90W；
（4）滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：1620；180；90；90%。
【点评】此题主要考查的是学生对有用功、总功、额外功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，基础性题目。
8．如图所示，用F为_40N?????????_，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 75% ，拉力的功率是 48 W。
【分析】（1）根据题意求出摩擦力，克服摩擦力做的功为有用功，根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出机械效率；
（2）根据v＝3v物求出拉力的速度，根据P＝＝＝Fv求出拉力的功率。
【解答】（1）摩擦力f＝0.3G＝0.3×300N＝90N，
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%；
（2）拉力移动速度v＝3v物＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
拉力的功率P＝＝＝Fv＝40N×1.2m/s＝48W。
故答案为：75%；48。
【点评】此题主要考查的是学生对机械效率和功率计算公式及其变形公式的理解和掌握，基础性题目。
9．小强同学利用如图甲所示的滑_è??????°?è?§???è??_送到楼上，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从20N开始逐渐增加，每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象。当用拉力F拉着重G为180N的货物以0.5m/s的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率是 90% 。
【分析】注意题目中的条件不计绳重和摩擦，在拉起物体过程中动滑轮重不变。
根据图象知，当物重为20N时，滑轮组的机械效率为50%，将数据代入公式η＝＝＝便可求出动滑轮的重力。
根据公式η＝＝＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】根据图象知，当物重为20N时，滑轮组的机械效率为50%；
不计绳子重和摩擦，η＝＝＝，
可得动滑轮重：
G动＝＝＝20N；
当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率：
η′＝＝＝＝×100%＝90%。
故答案为：90%。
【点评】此题考查了学生对机械效率公式及其变形公式的应用，能从图象中得出相关信息是本题的关键。
四．实验探究题（共2小题）
10．在“探究滑轮组机械效率_?????????é????????_某实验小组采用A、B两种不同的滑轮组进行试验（如图甲所示），发现了一些实际问题，下表是实验中的几组数据。
次数 装置 物块重/N 物块上升高度/m 拉力/N 测力计移动距离/m 总功/J 机械效率η
1 A 0.50 0.2 0.20 0.4 0.08 125%
2 A 1.90 0.2 0.95 0.4 0.38 100%
3 B 0.50 0.2 0.25 0.6
4 B 1.90 0.2 0.75 0.6 0.45 84.4%
（1）实际中机械效率η ＜_??????????????????_“＝”或“＜”）1．通过观察图乙和图丙，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，图乙中指针在零刻度线的下方，图丙中指针在零刻度线处。
（2）表格中1、2两次实验的机_??°???????????????_125%和100%，原因是：用滑轮组A进行试验时，弹簧测力计的示数比细绳实际拉力做的功要 小 ，因此测得的机械效率比实际效率要高。21·cn·jy·com
（3）实验总结：在_???é?????è????????_械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向上 匀速 移动，若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻度线处。21教育名师原创作品
（4）第3次实验中，通过表格中的数据，计算总功为 0.15 J，机械效率为 66.7% 。
（5）通过比较第3次和第4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与 物体的重力 有关。
【分析】（1）要知道在使用滑轮组时，总要克服额外功，所以有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；
由于弹簧测力计的弹簧测力计本身具有重力，所以如果物体的重力太小的话，造成的误差就会很大；
（2）在分析机械效率大的原因时，关键是从测力计的示数着手，拉力的误差会造成总功的误差。所以如果拉力偏小，则总功偏小，机械效率便会偏大；
（3）要知道竖直向上拉动测力计可以减少测力计本身对拉力的影响；
（4）要解决此题，需要掌握总功、有用功、机械效率的概念。知道W有用＝Gh、W总＝Fs、η＝；
（5）分析表中实验数据，根据实验控制的量与实验数据，得出实验结论。
【解答】
（1）实际中，由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；
而在第1、2次实验中_?????±è?¨????????°_据由两段绳子承担物重，所以拉力向下，由于测力计外壳本身有重力，所以此时所测拉力偏小，计算出的总功也会偏小，从而造成机械效率偏大甚至大于100%；【来源：21·世纪·教育·网】
（2）因为弹簧测力计本身具有重力，所以当拉力方向竖直向下时，弹簧测力计的重力与测力计示数之和为绳端的实际拉力。所以所测的拉力比实际的拉力要小。因此计算的总功偏小，根据公式η＝×100%，有用功不变，总功偏小，所以测量的机械效率偏高；www-2-1-cnjy-com
（3）由于测力计本身重力的影响，所以向下拉力测力计误差会很大，所以测力计一般要竖直向上拉动；
（4）W总3＝F3s3＝0.25N×0.6m＝0.15J；η3＝＝×100%≈66.7%；
（5）由表中第3、4两次实验的实_é????°????????????_滑轮组相同而提升钩码的重力不同，滑轮组机械效率不同，钩码重力越大，滑轮组效率越高，由此可得：使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组效率越高。
故答案为：（1）＜；（2）小；（3）匀速；（4）0.15；66.7%；（5）物体的重力。
【点评】此题是测量滑轮_???????????°??????_。考查了有关总功、机械效率的计算。同时考查了机械效率小于1的原因及实验过程中弹簧测力计对实验结果的影响。要注意测力计对总功的影响。2·1·c·n·j·y
11．如下图所示，是一辆汽车通过_???è??????°??·±???_中的物体拉至井口的装置图。已知井深12m，物体重G＝6×103N．汽车重G车＝2×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，g＝10N/kg。
求：（1）动滑轮的重力；
（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做的功；
（3）若汽车将石块匀速拉至井口用时12s，求汽车的功率。
【分析】（1）由图知，n＝3，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，拉力F＝（G+G轮），据此求动滑轮重力；2-1-c-n-j-y
（2）拉力端移动距离s＝3h，利用W＝Fs求汽车拉绳子的拉力做的功；
（3）汽车受到的阻力f＝0.1G车，利用W＝Fs求汽车克服阻力做功，汽车做的总功等于汽车拉绳子的拉力做的功与汽车克服阻力做功之和，利用P＝求汽车的功率。
【解答】
（1）由图知，n＝3，忽略绳重及绳子与滑轮之间的摩擦力，拉力F＝（G+G轮），则动滑轮重力：
G轮＝3F﹣G＝3×2.2×103N﹣6×103N＝600N；
（2）拉力端移动距离s＝3h＝3×12m＝36m，
汽车拉绳子的拉力做的功：
W1＝Fs＝2.2×103N×36m＝7.92×104J；
（3）汽车受到的阻力f＝0.1G车＝0.1×2×104N＝2000N，
汽车克服阻力做功：
W2＝fs＝2000N×36m＝7.2×104J；
汽车做的总功：
W＝W1+W2＝7.92×104J+7.2×104J＝1.512×105J，
汽车的功率：
P＝＝＝1.26×104W。
答：（1）动滑轮的重力为600N；
（2）将石块从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做的功为7.92×104J；
（3）汽车的功率为1.26×104W。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力的计算、功和功率的计算，要知道汽车做的功等于拉绳子做的功与克服摩擦做的功之和。
五．计算题（共5小题）
12．利用如图所示滑轮组匀速拉动_?°????é???????????_体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m．当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和滑轮的摩擦。求：
（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；
（2）物体质量为2kg时，滑轮组对物体做的功；
（3）物体质量为2kg时，拉力F所做的功；
（4）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
【分析】（1）根据G＝mg先求出重力，再根据题意求出滑动摩擦力；
（2）利用η＝＝＝求出自由端的拉力；再根据F＝（G动+f）计算出动滑轮的重力；
（3）根据W总＝F?ns可求；
（4）根据P＝Fv计算拉力的功率。
【解答】（1）物体受到的摩擦力：
f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×2kg×10N/kg＝2N，
（2）由图可知n＝3，
因为η＝＝＝，
所以绳端的拉力：F＝＝＝N，
不计绳重和滑轮的摩擦，由F＝（G动+f）可得动滑轮重力：
G动＝3F﹣f＝3×N﹣2N＝2N，
（3）拉力所做的功：W总＝F?ns＝N×3×1m＝4J；
（4）当物体质量为10kg时，物体在水平面上受到的滑动摩擦力为：
f′＝0.1G′＝0.1×10kg×10N/kg＝10N，
绳子自由端的拉力为：F′＝（G动+f′）＝×（2N+10N）＝4N，
拉力功率为：
P＝＝＝Fv绳＝4N×3×0.1m/s＝1.2W。
答：（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力为2N；
（2）动滑轮的重力为2N；
（3）拉力F所做的功为4J；
（4）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率为1.2W。
【点评】本题是有关滑轮组机械效率的综合计算，要掌握滑轮组的省力特点、有用功和总功、机械效率的概念，能够正确判断出有用功是解决本题的关键。【版权所有：21教育】
13．用如图所示的滑轮组从水_???????????????A_，物体A完全在水面下匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F，滑轮组的机械效率为η．已知：F＝400N，η＝80%，物体A的体积V＝9dm3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计。求：
（1）物体A的浮力F浮；
（2）物体A所受的重力GA。
【分析】（1）物体A在水中排开水的体积等于物体的体积，利用阿基米德原理求物体所受浮力；
（2）在匀速提升水中物体A的过程中，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，据此求物体重力。
【解答】
（1）物体A在水中所受浮力
F浮＝ρ水gV排＝ρ水gVA＝1×103kg/m3×10N/kg×9×10﹣3m3＝90N；
（2）在匀速提升水中物体A的过程中，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝＝80%，
解得：
GA＝730N。
答：（1）物体A的浮力为90N；
（2）物体A所受的重力为730N。
【点评】本题考查了浮力的计算、机械效率公式的应用，计算时注意：物体在水中时使用滑轮组的有用功W有用＝（G﹣F浮）h，而不是W有用＝Gh。
14．如图所示，某人用滑轮组匀速_??????é?????72_0N的物体的过程中，他对水平地面的压强为5×103Pa，已知滑轮组的机械效率是75%，他双脚与水平地面的接触面积是4×10﹣2m2，求：
（1）他对绳子的拉力；
（2）此人所受的重力。
【分析】（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h，利用η＝＝＝＝求拉力大小；
（2）知道人对地面的压强和受力面积，利用F＝pS求人对地面的压力，而人对地面的压力等于人的重力减去拉力，据此求人的重力。
【解答】
（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝2h，
滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
则拉力F＝＝＝480N；
（2）由p＝得人对地面的压力：F压＝pS＝5×103Pa×4×10﹣2m2＝200N，
而人对地面的压力：F压＝G人﹣F，
所以人的重力：G人＝F压+F＝200N+480N＝680N。
答：（1）他对绳子的拉力为480N；
（2）此人所受的重力为680N。
【点评】本题考查了使用滑轮组拉力的计算和压强公式的应用，利用好滑轮组机械效率的推导公式η＝＝＝＝是关键。
15．一辆卡车不慎开进了一段泥_??????é??è·????è??_继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车，若拖车对绳子的水平拉力为4000N，将卡车水平匀速向前拖动了6m，用时30s，不计绳子和滑轮重，求：
（1）拖车对绳子做的功是多少？
（2）拖车拉绳子的功率是多少？
（3）若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力位6400N，则动滑轮的机械效率为多少？
【分析】（1）动滑轮绳子的有效股数为2，根据s绳＝ns物求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出拖车对绳子做的功；
（2）知道拖车对绳子做的功和做功时间，根据P＝求出拖车拉绳子的功率；
（3）拉力所做的有用功为克服卡车阻力所做的功，根据W＝fs求出拉力做的有用功，利用η＝×100%求出动滑轮的机械效率。
【解答】（1）动滑轮绳子的有效股数n＝2，则绳端移动的距离：
s绳＝ns车＝2×6m＝12m，
拖车对绳子做的功：
W总＝Fs绳＝4000N×12m＝4.8×104J；
（2）拖车拉绳子的功率：
P＝＝＝1.6×103W；
（3）拉力做的有用功：
W有＝fs车＝6400N×6m＝3.84×104J，
动滑轮的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）拖车对绳子做的功是4.8×104J；
（2）拖车拉绳子的功率是1.6×103W；
（3）动滑轮的机械效率为80%。
【点评】本题考查了功、功率和动滑轮机械效率的计算，明确有用功为克服卡车阻力所做的功是关键。
16．配重M单_??????????°??????°_面上静止时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB＝5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa．（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g＝10N/kg）求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）滑轮组对A端的拉力；
（3）B端对M的拉力；
（4）配重M的质量；
（5）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力。
【分析】（1）根据图示读出作用在动滑轮上绳子的条数n，绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，根据F＝（G+G动）求出拉力；根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（2）先根据二力平衡条件求出作用在A的力；
（3）根据杠杆平衡条件求出作用在B端的作用力；
（4）再根据压强公式分别表示M对地面的压强，最后联立关系式可求出M的重力，进一步求出质量；
（5）要使配重M不离开地面，作用_??¨B??????????¤§_力为配重M的重力1125N，根据杠杆平衡的条件求出此时作用在A端的最大作用力，再根据二力平衡条件求出人对绳子的最大拉力。
【解答】（1）根据图示可知，n＝2，则F＝（G+G动）＝（210N+90N）＝150N；
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%×100%＝×100%＝70%；
（2）设配重M的底面积为S，
由p＝可得：
3×105Pa＝﹣﹣﹣﹣①
当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力：
FA＝3F+G定＝3×150N+150N＝600N；
（3）由杠杆平衡条件可得，FB×OB＝FA×OA
即FB＝＝＝1000N；
（4）由p＝可得：1×105Pa＝＝﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得：3＝，
GM＝1500N；
由G＝mg可得，m＝＝＝150kg；
（5）当配重对地面的压力为0时，人对绳子的拉力最大，此时B端受到的拉力为1500N；
由杠杆平衡条件可得，FB′×OB＝FA′×OA
即FA′＝＝＝900N；
以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力G定、3段绳子向下的拉力3F′和向上的拉力FA′，
由力的平衡条件可得：3F′+G定＝FA′，
则人对绳的最大拉力：
F′＝＝＝250N。
答：（1）滑轮组的机械效率为70%；
（2）滑轮组对A端的拉力为600N；
（3）B端对M的拉力为1000N；
（4）配重M质量是150kg；
（5）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是250N。
【点评】本题考查了学生对_?????°????????????_杆平衡条件、压强公式以及二力平衡条件的掌握和运用，能根据杠杆平衡条件、压强公式得出关于配重M的重力是本题的关键。www.21-cn-jy.com
六．解答题（共1小题）
17．如图所示，沿斜面向上拉一个_é?????4.5N_的物体到斜面顶端，斜面长为1.2m，高0.3m，拉力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是 62.5 %，物体受到的摩擦力是 0.675 N，若想增大大该斜面的机械效率，可采用的方法是 增大斜面的倾斜程度 （答一种即可）。
【分析】（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；已知总功，根据η＝可求得机械效率；求出额外功，利用W额＝fs求摩擦力；
（2）斜面的机械效率和斜面的倾斜程度、斜面的摩擦力有关，由此分析解答。
【解答】
（1）拉物体时所做有用功：W有用＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；
已知所做总功：W总＝2.16J，
所以斜面的效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%；
额外功：
W额＝W总﹣W有用＝2.16J﹣1.35J＝0.81J，
克服摩擦力所做功是额外功，即W额＝fs，
所以摩擦力大小：f＝＝＝0.675N；
（2）欲提高斜面的机械效率，就必须在有用功一定时，尽量减少额外功。
方法一：当斜面的倾角变大时，木箱对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力越小，受到的滑动摩擦力就越小，这样可以有效的减少额外功。21cnjy.com
方法二：使斜面尽可能光滑，以减小斜面的摩擦力，可以减小额外功，提高其机械效率。
故答案为：62.5%；0.675；增大斜面的倾斜程度。
【点评】本题主要考查学生对有用功、总功、额外功和机械效率计算公式的理解和掌握，以及对增大和减小机械效率的方法的了解和掌握，是一道基础题。
声明：试题解析著作权属21世纪教育网所有，未经书面同意，不得复制发布
日期：2020/7/26 21:12:42；用户：蒙老师；邮箱：sxxjy100@xyh.com；学号：23071151
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