12.3 机械效率-2020-2021学年人教版物理八年级下册高频考点必刷题 有解析
文档属性
| 名称 | 12.3 机械效率-2020-2021学年人教版物理八年级下册高频考点必刷题 有解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 636.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-13 18:56:22 | ||
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文档简介
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12.3 机械效率 高频易错必刷题
一、选择题（共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．（2020?宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
2．（2020?盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
3．（2020?山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
4．（2020?阜新）用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
5．（2019?常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是（ ）
A．有用功为1000J B．总功为1600J
C．额外功为200J D．机械效率为60%
6．（2020?永州）如图所示，用力F将重力G＝10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列正确的是（ ）
A．绳子末端移动的距离为1m
B．拉力大小为5N
C．滑轮组的机械效率为100%
D．物体克服重力所做的功为20J
7．（2020?广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
8．（2020?自贡）如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（ ）
A． B． C． D．
9．（2019?南通模拟）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．
10．（2018?攀枝花）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
11．（2020?兰州模拟）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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
12．（2020?随州）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（ ）
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
13．（2020?盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
14．（2020?咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
二、填空题
15．（2020?徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 ，又可以改变施力的 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为 。
16．（2020?西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 。
17．（2020?烟台）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 N，该装置的机械效率为 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
18．（2020?眉山）如图甲所示，某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体A的重力做功 J．若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的 倍。
三、实验探究题
19．（2020?河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如： 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验 中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时， ；
（3）为验证猜想3，小明做了实验 （填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是 。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是 %．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
20．（2019?仙桃）小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。
（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处。由图可知拉力为 N，钩码上升的高度为 cm。
（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.02 0.04 83%
2 4.0 0.03 2.2 0.06
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是 N（结果精确到0.1N）；第二次实验时滑轮组的机械效率是 （结果精确到1%）。
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。
四．计算题
21．（2017?泰安）如图是工人利用滑轮组提升重为810N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：
（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。
22．（2016?黔南州）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在M物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g＝10N/kg）
（1）求物体M的重力？
（2）求动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？
（3）求滑轮组提升重物的机械效率？
12.3 机械效率 高频易错必刷题
一、选择题（共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．（2020?宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
答案：D。
2．（2020?盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
答案：A。
3．（2020?山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
解：A、由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B、乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C、由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；故C正确；
D、由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，
有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
答案：C。
4．（2020?阜新）用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
解：
AB、由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；
绳重及摩擦均忽略不计，且每块大理石重为G，
由F＝（G物+G动）可得这2次的拉力分别为：
F1＝（2G+G动）＝G+G动＞G，
F2＝（3G+G动）＝1.5G+G动＞1.5G，故AB错误；
CD、绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，所以第2次的机械效率较高，即η1＜η2；故C错误，D正确。
答案：D。
5．（2019?常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是（ ）
A．有用功为1000J B．总功为1600J
C．额外功为200J D．机械效率为60%
解：
A、小明对物体做的有用功：W有用＝Gh＝400N×2m＝800J，故A错；
B、拉力F做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，故B错；
C、额外功：W额＝W总﹣W有用＝1000J﹣800J＝200J，故C正确；
D、斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故D错。
答案：C。
6．（2020?永州）如图所示，用力F将重力G＝10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列正确的是（ ）
A．绳子末端移动的距离为1m
B．拉力大小为5N
C．滑轮组的机械效率为100%
D．物体克服重力所做的功为20J
解：
A、由图可知，n＝2，绳子末端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，故A错误；
B、不计绳重、摩擦，拉力F＝（G+G动）＝×（10N+2N）＝6N，故B错误；
CD、拉力做的总功：W总＝Fs＝6N×4m＝24J，
所做的有用功，即物体克服重力所做的功：
W有用＝Gh＝10N×2m＝20J，
该滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%≈83.3%，故C错误、D正确。
答案：D。
7．（2020?广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
答案：A。
8．（2020?自贡）如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（ ）
A． B． C． D．
解：
此过程中，做的有用功为：W有＝Gh；
拉力做的总功为：W总＝Fs；
则斜面的机械效率为：η＝＝；
故B正确，ACD错。
答案：B。
9．（2019?南通模拟）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。
答案：B。
10．（2018?攀枝花）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。
答案：D。
11．（2020?兰州模拟）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，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%。
答案：A。
12．（2020?随州）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（ ）
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
解：
（1）重物A的重力：GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝80%，解得动滑轮重力：G动＝200N，故①正确；
（2）工人对重物A做的有用功：
W有用＝Gh＝800N×1m＝800J，
由η＝＝80%可得工人对绳的拉力做功（总功）：
W总＝＝＝1000J，故②正确；
（3）重物匀速上升过程中，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增大，重力势能增大，它的机械能增大，故③正确；
（4）若增大重物A的质量，重物的重力增大，滑轮组的机械效率增大，同时工人的拉力增大，工人的最大拉力：
F最大＝G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N，
由图知，n＝3，不计绳重和摩擦，最大拉力F最大＝（G最大+G动），
提升的最大物重：
G最大＝3F最大﹣G动＝3×600N﹣200N＝1600N，
因为不计绳重和摩擦，滑轮组的最大机械效率η＝＝＝，
所以最大机械效率：
η最大＝＝≈88.9%，
所以，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%，故④正确。
故①②③④正确。
答案：D。
13．（2020?盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
14．（2020?咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
解：
A、由图乙可知，提升物重G＝10N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝50%，
解得动滑轮重力：
G动＝10N，故A错误；
B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额＝G动h＝10N×0.5m＝5J，故D正确。
答案：D。
二．填空题
15．（2020?徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 省力 ，又可以改变施力的 方向 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为 75% 。
解：
（1）在图中的滑轮组中，使用下面的动滑轮可以省力，使用上面的定滑轮可以改变用力的方向，所以使用图中的滑轮组，即可以省力，也可以改变施力的方向；
（2）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝900N×5m＝4500J；
由图知，承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动的距离：s＝3h＝3×5m＝15m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝400N×15m＝6000J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
答案：省力；方向；75%。
16．（2020?西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 5400 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 90% 。
解：
（1）将重900N的物体匀速提升6m，则所做的有用功：
W有＝Gh＝900N×6m＝5400J；
（2）据图乙可知，15s内拉力做的总功是6000J，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%。
答案：5400；90%。
17．（2020?烟台）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 15 N，该装置的机械效率为 80% 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：
（1）因为物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，
所以物体受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物体A匀速运动，绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，
所以滑轮组对物体的拉力F拉＝f＝60N，
由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝（G动+F拉）可得动滑轮受到的重力：
G动＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020?眉山）如图甲所示，某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体A的重力做功 0 J．若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的 0.75 倍。
解：
（1）物体A沿水平方向匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这个人克服物体A的重力做功为0J；
（2）用如图乙的滑轮组提升物体A时，
不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝75%，
则＝G+G动，
解得物体A的重力：
G＝3G动，﹣﹣﹣﹣﹣①
改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率：
η′＝＝80%，﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
将①代入②可得：
＝80%，
化简解得：
G动′＝G动＝0.75G动。
答案：0；0.75。
三．实验探究题
19．（2020?河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如： 盘山公路 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验 1和2 中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时， 斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力 ；
（3）为验证猜想3，小明做了实验 1、3、4 （填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是 根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等 。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是 62.5 %．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
解：斜面是一种简单机械，使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时，斜面越长，则坡度越缓，则越省力；如：盘山公路；
（1）探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时，采用的是控制变量法，实验中需要控制物重、倾角相同，表面材料不同，所以应该对比1和2的数据；
（2）对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；
（3）探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法可知，实验中需要控制倾角相同、表面材料相同，物体的重力不同；所以需要对比1、3、4的实验数据；
根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等；
【拓展】有用功为：W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；拉力做的总功：W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J；
斜面的机械效率：η＝＝×100%＝62.5%。
答案：盘山公路；（1）1和2；（2）斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；（3）1、3、4；根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等；【拓展】62.5。
20．（2019?仙桃）小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。
（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处。由图可知拉力为 0.8 N，钩码上升的高度为 5.0 cm。
（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.02 1.2 0.04 83%
2 4.0 0.03 2.2 0.06 91%
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是 1.2 N（结果精确到0.1N）；第二次实验时滑轮组的机械效率是 91% （结果精确到1%）。
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越 高 （选填“高”或“低”）。
解：（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力。
弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，示数为0.8N。
钩码上升的高度为5.0cm；
（2）①由1、2中数据知，绳自由端移动距离s为钩码上升高度h的2倍，所以由2段绳子承担物重，如下图所示：
②由表格数据可知，根据η＝＝可得第一次实验时的拉力是：F＝＝＝1.2N；
第二次实验时滑轮组的机械效率是：η＝＝＝×100%≈91%；
③对同一滑轮组来说，当额外功一定，所挂重物越重，做的有用功越多，有用功占总功的百分比越大，即机械效率越高。
答案：（1）匀速；0.8；5.0cm；（2）①如上图；②1.2；91%；③高。
四．计算题
21．（2017?泰安）如图是工人利用滑轮组提升重为810N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：
（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。
解：
（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P＝＝＝Fv可得，工人的拉力：
F＝＝＝300N，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%；
（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＝＝＝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。
22．（2016?黔南州）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在M物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g＝10N/kg）
（1）求物体M的重力？
（2）求动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？
（3）求滑轮组提升重物的机械效率？
解：
（1）物体M的重力：G＝mg＝76kg×10N/kg＝760N；
（2）物体M浸没在水中，则V排＝V＝3×10﹣3m3，
物体M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30N，
则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力：F拉＝G﹣F浮＝760N﹣30N＝730N；
（3）由于物体未露出水面，物体受浮力作用，则滑轮组提升重物所做的有用功：
W有＝（G﹣F浮）h＝730N×10m＝7300J；
货物以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，
由v＝可知，运动的时间：t＝＝＝20s，
由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，
所以滑轮组提升重物的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝91.25%；
答：（1）物体M的重力为760N；
（2）动滑轮下端挂钩上的绳子拉力为730N；
（3）滑轮组提升重物的机械效率为91.25%。
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12.3 机械效率 高频易错必刷题
一、选择题（共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．（2020?宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
2．（2020?盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
3．（2020?山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
4．（2020?阜新）用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
5．（2019?常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是（ ）
A．有用功为1000J B．总功为1600J
C．额外功为200J D．机械效率为60%
6．（2020?永州）如图所示，用力F将重力G＝10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列正确的是（ ）
A．绳子末端移动的距离为1m
B．拉力大小为5N
C．滑轮组的机械效率为100%
D．物体克服重力所做的功为20J
7．（2020?广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
8．（2020?自贡）如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（ ）
A． B． C． D．
9．（2019?南通模拟）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．
10．（2018?攀枝花）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
11．（2020?兰州模拟）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，拉力为F＝50N，则该装置的机械效率为（ ）
A．40% B．50% C．80% D．100%
12．（2020?随州）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（ ）
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
13．（2020?盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
14．（2020?咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
二、填空题
15．（2020?徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 ，又可以改变施力的 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为 。
16．（2020?西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 。
17．（2020?烟台）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 N，该装置的机械效率为 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
18．（2020?眉山）如图甲所示，某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体A的重力做功 J．若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的 倍。
三、实验探究题
19．（2020?河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如： 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验 中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时， ；
（3）为验证猜想3，小明做了实验 （填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是 。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是 %．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
20．（2019?仙桃）小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。
（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处。由图可知拉力为 N，钩码上升的高度为 cm。
（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.02 0.04 83%
2 4.0 0.03 2.2 0.06
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是 N（结果精确到0.1N）；第二次实验时滑轮组的机械效率是 （结果精确到1%）。
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。
四．计算题
21．（2017?泰安）如图是工人利用滑轮组提升重为810N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：
（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。
22．（2016?黔南州）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在M物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g＝10N/kg）
（1）求物体M的重力？
（2）求动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？
（3）求滑轮组提升重物的机械效率？
12.3 机械效率 高频易错必刷题
一、选择题（共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．（2020?宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
答案：D。
2．（2020?盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
答案：A。
3．（2020?山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
解：A、由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B、乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C、由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；故C正确；
D、由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，
有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
答案：C。
4．（2020?阜新）用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
解：
AB、由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；
绳重及摩擦均忽略不计，且每块大理石重为G，
由F＝（G物+G动）可得这2次的拉力分别为：
F1＝（2G+G动）＝G+G动＞G，
F2＝（3G+G动）＝1.5G+G动＞1.5G，故AB错误；
CD、绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，所以第2次的机械效率较高，即η1＜η2；故C错误，D正确。
答案：D。
5．（2019?常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是（ ）
A．有用功为1000J B．总功为1600J
C．额外功为200J D．机械效率为60%
解：
A、小明对物体做的有用功：W有用＝Gh＝400N×2m＝800J，故A错；
B、拉力F做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，故B错；
C、额外功：W额＝W总﹣W有用＝1000J﹣800J＝200J，故C正确；
D、斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故D错。
答案：C。
6．（2020?永州）如图所示，用力F将重力G＝10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列正确的是（ ）
A．绳子末端移动的距离为1m
B．拉力大小为5N
C．滑轮组的机械效率为100%
D．物体克服重力所做的功为20J
解：
A、由图可知，n＝2，绳子末端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，故A错误；
B、不计绳重、摩擦，拉力F＝（G+G动）＝×（10N+2N）＝6N，故B错误；
CD、拉力做的总功：W总＝Fs＝6N×4m＝24J，
所做的有用功，即物体克服重力所做的功：
W有用＝Gh＝10N×2m＝20J，
该滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%≈83.3%，故C错误、D正确。
答案：D。
7．（2020?广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
答案：A。
8．（2020?自贡）如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f，则斜面的机械效率为（ ）
A． B． C． D．
解：
此过程中，做的有用功为：W有＝Gh；
拉力做的总功为：W总＝Fs；
则斜面的机械效率为：η＝＝；
故B正确，ACD错。
答案：B。
9．（2019?南通模拟）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。
答案：B。
10．（2018?攀枝花）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。
答案：D。
11．（2020?兰州模拟）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，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%。
答案：A。
12．（2020?随州）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：
①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（ ）
A．只有①③正确 B．只有②③正确
C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
解：
（1）重物A的重力：GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝80%，解得动滑轮重力：G动＝200N，故①正确；
（2）工人对重物A做的有用功：
W有用＝Gh＝800N×1m＝800J，
由η＝＝80%可得工人对绳的拉力做功（总功）：
W总＝＝＝1000J，故②正确；
（3）重物匀速上升过程中，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增大，重力势能增大，它的机械能增大，故③正确；
（4）若增大重物A的质量，重物的重力增大，滑轮组的机械效率增大，同时工人的拉力增大，工人的最大拉力：
F最大＝G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N，
由图知，n＝3，不计绳重和摩擦，最大拉力F最大＝（G最大+G动），
提升的最大物重：
G最大＝3F最大﹣G动＝3×600N﹣200N＝1600N，
因为不计绳重和摩擦，滑轮组的最大机械效率η＝＝＝，
所以最大机械效率：
η最大＝＝≈88.9%，
所以，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%，故④正确。
故①②③④正确。
答案：D。
13．（2020?盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
14．（2020?咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
解：
A、由图乙可知，提升物重G＝10N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝50%，
解得动滑轮重力：
G动＝10N，故A错误；
B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额＝G动h＝10N×0.5m＝5J，故D正确。
答案：D。
二．填空题
15．（2020?徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 省力 ，又可以改变施力的 方向 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为 75% 。
解：
（1）在图中的滑轮组中，使用下面的动滑轮可以省力，使用上面的定滑轮可以改变用力的方向，所以使用图中的滑轮组，即可以省力，也可以改变施力的方向；
（2）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝900N×5m＝4500J；
由图知，承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动的距离：s＝3h＝3×5m＝15m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝400N×15m＝6000J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
答案：省力；方向；75%。
16．（2020?西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 5400 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 90% 。
解：
（1）将重900N的物体匀速提升6m，则所做的有用功：
W有＝Gh＝900N×6m＝5400J；
（2）据图乙可知，15s内拉力做的总功是6000J，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%。
答案：5400；90%。
17．（2020?烟台）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 15 N，该装置的机械效率为 80% 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：
（1）因为物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，
所以物体受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物体A匀速运动，绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，
所以滑轮组对物体的拉力F拉＝f＝60N，
由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝（G动+F拉）可得动滑轮受到的重力：
G动＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020?眉山）如图甲所示，某人用200N的力F使物体A沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体A的重力做功 0 J．若将此滑轮组用来提升物体A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的 0.75 倍。
解：
（1）物体A沿水平方向匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这个人克服物体A的重力做功为0J；
（2）用如图乙的滑轮组提升物体A时，
不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝75%，
则＝G+G动，
解得物体A的重力：
G＝3G动，﹣﹣﹣﹣﹣①
改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体A，此时滑轮组的机械效率：
η′＝＝80%，﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
将①代入②可得：
＝80%，
化简解得：
G动′＝G动＝0.75G动。
答案：0；0.75。
三．实验探究题
19．（2020?河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如： 盘山公路 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验 1和2 中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时， 斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力 ；
（3）为验证猜想3，小明做了实验 1、3、4 （填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是 根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等 。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是 62.5 %．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
解：斜面是一种简单机械，使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时，斜面越长，则坡度越缓，则越省力；如：盘山公路；
（1）探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时，采用的是控制变量法，实验中需要控制物重、倾角相同，表面材料不同，所以应该对比1和2的数据；
（2）对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；
（3）探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法可知，实验中需要控制倾角相同、表面材料相同，物体的重力不同；所以需要对比1、3、4的实验数据；
根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等；
【拓展】有用功为：W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；拉力做的总功：W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J；
斜面的机械效率：η＝＝×100%＝62.5%。
答案：盘山公路；（1）1和2；（2）斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；（3）1、3、4；根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等；【拓展】62.5。
20．（2019?仙桃）小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。
（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处。由图可知拉力为 0.8 N，钩码上升的高度为 5.0 cm。
（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.02 1.2 0.04 83%
2 4.0 0.03 2.2 0.06 91%
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是 1.2 N（结果精确到0.1N）；第二次实验时滑轮组的机械效率是 91% （结果精确到1%）。
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越 高 （选填“高”或“低”）。
解：（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力。
弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，示数为0.8N。
钩码上升的高度为5.0cm；
（2）①由1、2中数据知，绳自由端移动距离s为钩码上升高度h的2倍，所以由2段绳子承担物重，如下图所示：
②由表格数据可知，根据η＝＝可得第一次实验时的拉力是：F＝＝＝1.2N；
第二次实验时滑轮组的机械效率是：η＝＝＝×100%≈91%；
③对同一滑轮组来说，当额外功一定，所挂重物越重，做的有用功越多，有用功占总功的百分比越大，即机械效率越高。
答案：（1）匀速；0.8；5.0cm；（2）①如上图；②1.2；91%；③高。
四．计算题
21．（2017?泰安）如图是工人利用滑轮组提升重为810N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：
（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。
解：
（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P＝＝＝Fv可得，工人的拉力：
F＝＝＝300N，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%；
（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＝＝＝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。
22．（2016?黔南州）用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10﹣3m3，在M物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g＝10N/kg）
（1）求物体M的重力？
（2）求动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？
（3）求滑轮组提升重物的机械效率？
解：
（1）物体M的重力：G＝mg＝76kg×10N/kg＝760N；
（2）物体M浸没在水中，则V排＝V＝3×10﹣3m3，
物体M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30N，
则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力：F拉＝G﹣F浮＝760N﹣30N＝730N；
（3）由于物体未露出水面，物体受浮力作用，则滑轮组提升重物所做的有用功：
W有＝（G﹣F浮）h＝730N×10m＝7300J；
货物以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，
由v＝可知，运动的时间：t＝＝＝20s，
由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，
所以滑轮组提升重物的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝91.25%；
答：（1）物体M的重力为760N；
（2）动滑轮下端挂钩上的绳子拉力为730N；
（3）滑轮组提升重物的机械效率为91.25%。
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