12.3机械效率（基础练习）

人教版八年级物理下册第12章《简单机械》第3节机械效率（同步基础练习）姓名：学校：老师：题型选择题填空题作图题实验题计算题总计题数251503750一、选择题（共25小题）：1．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则（）A．甲吊车的电动机做的有用功较多B．甲吊车的电动机做的总功较多C．乙吊车的电动机做的额外功较多D．甲、乙两吊车的电动机做的总功相同【答案】C【解析】甲吊车的机械效率比乙吊车的机械效率高，说明甲吊车所做的有用功在总功中占的比值比乙吊车大；把相同质量的物体提高相同的高度，根据公式W有用＝Gh＝mgh可知：两辆吊车所做的有用功相同；机械效率不同，是因为做的额外功不同，导致总功不同。解：A、根据公式W有用＝Gh＝mgh可知甲、乙吊车做的有用功相同，此选项错误，不符合题意；B、已知甲吊车的机械效率高，有用功相同，甲吊车的总功较少，此选项错误，不符合题意；C、两辆吊车做的有用功相同，乙的效率较低，所以乙吊车做的额外功较多，此选项正确，符合题意；D、已知甲吊车的机械效率高，有用功相同，甲吊车的总功较少，此选项错误，不符合题意。故选：C。2．用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物G，竖直向上的拉力F为100N，重物被提升1m，不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法正确的是（）A．拉力做的额外功是100J B．动滑轮的重力为50N C．拉力做的总功是200J D．绳子末端移动的距离是2m【答案】A【解析】根据W有用＝Gh求出有用功，根据s＝3h求出绳子自由端移动距离，根据W总＝Fs求出总功，根据W总＝W有用+W额求出克服动滑轮重做的额外功，再根据W额＝G动h求出动滑轮重。解：有用功：W有用＝Gh＝200N×1m＝200J，由图知n＝3，则绳子末端移动的距离：s＝3h＝3×1m＝3m，故D错误；拉力做的总功：W总＝Fs＝100N×3m＝300J，故C错误；拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝300J﹣200J＝100J，故A正确；不计绳重和滑轮的摩擦，由W额＝G动h可得，动滑轮的重力：G动=W故选：A。3．关于功率、机械效率的说法正确的是（）A．功率大的机器做功一定多B．额外功占总功比值小的机器机械效率高C．做功多的机器机械效率一定高D．功率大的机器做功时间一定短【答案】B【解析】①功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；功率与效率大小没有关系；②机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；机械效率与做功多少没有直接关系。解：A、由W＝Pt可知，做功多少由于功率和做功时间有关，时间不确定无法比较做功多少，故A错误；B、机械效率是有用功与总功的比值，总功包括有用功和额外功两部分。额外功占总功的比值越小，机械效率越高，故B正确；C、机械效率与做功多少没有关系，故C错误；D、功率描述物体做功的快慢。功率大说明做功快，时间长短不能确定，故D错误。故选：B。4．如图所示的滑轮组，每个滑轮重100N。用力F在10s内将物体匀速提升2m，其滑轮组的机械效率η为80%，若不计绳重和摩擦。下列说法中正确的是（）A．拉力做的有用功为1200J B．拉力大小为300N C．拉力的功率为200W D．在匀速提升的过程中，物体的机械能不变【答案】C【解析】（1）不计绳重和摩擦，根据η=W（2）由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n＝3，则拉力F移动的距离s＝3h，不计绳重和摩擦，根据F=1n（G+G（3）利用W＝Fs求总功；根据P=W（4）匀速上升过程中，物体的质量不变、速度不变、高度变大，据此分析动能和重力势能的变化，进而得出机械能的变化。解：A、不计绳重和摩擦，根据η=WηG+ηG动＝G，G=η拉力做的有用功：W有用＝Gh＝800N×2m＝1600J，故A错误；B、绳子自由端移动距离s＝nh＝4×2m＝8m，由图可知，n＝4，拉力大小：F=1n（G+G动）C、拉力做的功：W总＝F×s＝250N×8m＝2000J，拉力的功率：P=WD、匀速上升过程中，物体的质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度变大，重力势能变大，所以机械能变大，故D错误。故选：C。5．如图所示，甲、乙杠杆的质量和长度均相同，机械摩擦不计，分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比（）A．甲的大B．乙的大C．一样大D．无法确定【答案】B【解析】使用杠杆提升物体时，克服物体重力做的功是有用功；克服杠杆重力做的功是额外功。在有用功一定时，额外功越大，机械效率越低。解：使用杠杆提升物体时，克服物体重力做的功是有用功，物体A重力一定，提升相同的高度，根据W＝Gh可知，拉力所做的有用功相比W甲＝W乙；由图知：使用甲装置提起物体时，拉力做的功包括两部分：克服物重、克服杠杆重力；使用乙装置提起物体时，由于杠杆的重心在O点，所以拉力做的功只要克服物重即可。由η=W故选：B。6．如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（）A．利用机械丙提升M时省力 B．F乙和F丙两个力所做的功相同 C．机械丙的机械效率比机械乙的低 D．所测的的数据不能计算机械乙和丙的机械效率【答案】C【解析】（1）根据拉力的大小分析；（2）根据W＝Fs分析功的大小；（3）比较有用功和总功的大小，从而判定机械效率的大小；（4）根据η=W解：A、由图可知，甲直接提升物体，此时的拉力为10N；乙通过定滑轮提升物体，此时的拉力为11N；丙通过动滑轮提升物体，此时的拉力为11N，大于直接提升物体所用的力，所以利用机械丙提升M时不省力，故A错误；B、F乙和F丙两个力的大小相同，物体上升相同的高度，由定滑轮和动滑轮的特点可知，F乙移动的距离时F丙移动距离的一半，根据W＝Fs可知，F丙所做的功要大，故B错误；C、机械丙和机械乙把相同的物体提升相同的高度，根据W＝Gh可知，所做的有用功是相同的，F丙所做的总功要大，根据η=WD、甲直接提升物体，此时的拉力为10N，则物体的重力为G＝10N；机械乙和丙的拉力已知，由定滑轮和动滑轮的特点可知s和h的关系，根据η=W故选：C。7．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得物体M所受重力和各拉力如表所示，则（）GMF甲F乙F丙8N10N10N7NA．乙、丙的机械效率相等 B．使用图丙斜面可以省力C．甲、乙的机械效率相等 D．甲、丙的机械效率相等【答案】B【解析】（1）根据η=W（2）根据丙图拉力与物体M重力的关系判断出丙图是否省力；（3）根据η=W解：（1）甲图承担物重的绳子股数为1，则拉力端移动的距离s＝h，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=W乙图承担物重的绳子股数为2，则拉力端移动的距离s＝2h，乙图中的机械效率为：η′=W丙图知斜面的机械效率为：η″=W所以乙、丙两图的机械效率不相等，甲图的机械效率是乙图机械效率的2倍，故ACD错误；（2）因为丙图的拉力小于物体M的重力，所以丙图使用斜面可以省力，故B正确。故选：B。8．如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（）A．F1＞F2，η1＜η2，P1＜P2 B．F1＜F2，η1＞η2，P1＞P2 C．F1＞F2，η1＝η2，P1＝P2 D．F1＞F2，η1＝η2，P1＞P2【答案】C【解析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，不计绳重及摩擦，由F=1n（G+G动）比较F1、F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，动滑轮重和提升高度都相同时，做的额外功相同；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η=W解：由图可知n1＝2，n2＝3，已知每个滑轮的质量相同，且两滑轮组均只有一个动滑轮，则动滑轮重相同；不计绳重及摩擦，则绳子受到的拉力分别为：F1=12（G1+G动），F2=13（G2+G动），因G1＝G2，故F因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度都相同，且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，则总功相同；由η=W有用W总可知，两滑轮组的机械效率相同，即η又因为所用时间相同、总功相同，所以由P=Wt可知，拉力做功的功率P1＝P故选：C。9．如图所示，牵引车通过滑轮组将水平面上的物体匀速吊起，物体重900N、底面积为200cm2，物体20s内匀速竖直上升1m，牵引车的拉力为400N。不计绳重和摩擦，则下列结果正确的是（）A．动滑轮的重力为200N B．20s内牵引车的拉力做功为3600J C．该滑轮组提升重物的机械效率为75% D．当物体受到100N的拉力时，物体对地面的压强为4.5×104Pa【答案】C【解析】（1）根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据F=1n（G+G（2）根据s＝nh求出牵引车的拉力端移动的距离，根据W＝Fs求出20s内牵引车的拉力做的功；（3）利用W＝Fs求出拉力做的有用功，利用η=W（4）当物体受到100N的拉力时，物体对地面的压力等于自身的重力减去拉力，利用p=F解：A.由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，不计绳重和摩擦，由F=1n（G+G动）可得，动滑轮的重力GB.牵引车的拉力端移动的距离s＝nh＝3×1m＝3m，20s内牵引车的拉力做的功W总＝Fs＝400N×3m＝1200J，故B错误；C.拉力做的有用功W有＝Gh＝900N×1m＝900J，该滑轮组提升重物的机械效率η=W有WD.当物体受到100N的拉力时，物体对地面的压力F′＝G﹣F拉＝900N﹣100N＝800N，物体对地面的压强p=F′S=故选：C。10．某建筑工地上用如图所示的滑轮组提升建材，如果工人师傅用500N的拉力F，30s内将重1200N的建材竖直匀速提高了6m。则下列判断正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s B．工人师傅拉绳子的功率为300W C．该滑轮的机械效率约为83.3% D．提升建材所做的总功为7200J【答案】B【解析】（1）动滑轮绳子的有效股数n＝3，根据s＝nh求出绳端移动的距离，利用v=s（2）（3）（4）根据W＝Gh求出提升重物所做的有用功；根据W＝Fs求出工人师傅做的总功，利用P=Wt求出工人师傅拉绳子的功率；根据η解：A、动滑轮绳子的有效股数n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×6m＝18m，绳端移动的速度v=sBCD、提升重物所做的有用功W有＝Gh＝1200N×6m＝7200J；工人师傅做的总功W总＝Fs＝500N×18m＝9000J，故D错误；工人师傅拉绳子的功率P=W该滑轮的机械效率η=W有W故选：B。11．渔民利用如图所示的滑轮组把水中的小渔船拖上岸进行维护，当渔民作用在绳子自由端的拉力为150N时，小渔船在河水中以0.2m/s的速度匀速向右运动，每个滑轮重为60N，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（）A．拉力的功率为30W B．小渔船在水中受到的阻力为180N C．滑轮组的效率为80% D．小渔船从水中被拖上岸后滑轮组的效率变低【答案】C【解析】（1）根据图示可知滑轮组绳子的有效股数n＝2，根据v＝nv船求出绳子自由端移动的速度，根据P=W（2）不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，根据F=12（F拉+G（3）小渔船受到拉力做的功为有用功，根据η=W（4）小渔船从水中被拖上岸后，小渔船受到的阻力变大，即克服小船受到阻力做的有用功增大，在额外功不变时，有用功在总功中所占的比例增大，据此判断机械效率的变化。解：A、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳子自由端移动的速度：v＝2v船＝2×0.2m/s＝0.4m/s，拉力的功率：P=WB、不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，小渔船受到的拉力与动滑轮重、自由端拉力的关系：F=12（F拉+G即150N=12（F拉+60N），解得F由于小渔船匀速行驶时受到的拉力和阻力是一对平衡力，所以小渔船受到的阻力f＝F拉＝240N，故B错误；C、滑轮组的效率：η=WD、不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，小渔船从水中被拖上岸后，克服小船受到阻力做的有用功增大，在额外功不变时，有用功在总功中所占的比例增大，因此滑轮组的机械效率变大，故D错误。故选：C。12．用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同的物体，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．滑轮组的机械效率越高，功率越大 B．该滑轮组的机械效率能达到100% C．滑轮组的机械效率越高，拉力做的功越多 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功均为5J【答案】D【解析】（1）功率是表示做功快慢的物理量，功率同时跟做功多少和做功时间有关；（2）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%；（3）机械效率高，说明有用功在总功中所占比值大；（4）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=W解：A、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功的功率不一定大，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、滑轮组的机械效率高，有用功在总功中所占比值大，不能说明拉力做的功越多，故C错误；D、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=W解得动滑轮重力：G动＝10N，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。故选：D。13．建筑工地上用如图所示的卷扬机和滑轮组从竖直深井中提升物体，其中两个定滑轮的总质量为动滑轮质量的2倍。将物体以0.2m/s的速度匀速竖直提升时，卷扬机对绳的拉力F为100N，此时滑轮组的机械效率为80%，不计滑轮组的绳重和摩擦，则下列说法中正确的是（）A．动滑轮所受的重力为120N B．拉力F做功的功率为20W C．物体所受的重力为240N D．支架受到的拉力为420N【答案】C【解析】（1）根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据η=W有W总×100%=GhFs×100%（2）根据v绳＝nv物求出卷扬机拉绳子的速度，利用P=W（3）两个定滑轮的总质量为动滑轮质量的2倍，据此结合G＝mg求出两定滑轮的总重力，以两个定滑轮整体为研究对象，受力分析可知，受到竖直向上支架对两定滑轮整体的拉力、竖直向下两定滑轮的重力和四股绳子的拉力作用处于平衡状态，根据两个定滑轮整体受到的合力为零求出支架对定滑轮的拉力，支架对定滑轮的拉力和支架受到滑轮组的拉力是一对相互作用力，二力大小相等。解：AC.由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则滑轮组的机械效率：η=W有W总×100%=GhFs解得：G＝240N，故C正确；不计滑轮组的绳重和摩擦，由F=1n（G+GG动＝nF﹣G＝3×100N﹣240N＝60N，故A错误；B.卷扬机拉绳子的速度：v绳＝nv物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，拉力F做功的功率：P=W总tD.由两个定滑轮的总质量为动滑轮质量的2倍可知，由G＝mg可得，两定滑轮的总重力：G定＝2G动＝2×60N＝120N，以两个定滑轮整体为研究对象，受力分析可知，受到竖直向上支架对两定滑轮整体的拉力、竖直向下两定滑轮的重力和四股绳子的拉力作用处于平衡状态，由两个定滑轮整体受到的合力为零可得：F拉＝G定+4F＝120N+4×100N＝520N，因支架对定滑轮的拉力和支架受到滑轮组的拉力是一对相互作用力，所以，支架受到滑轮组的拉力：F拉′＝F拉＝520N，故D错误。故选：C。14．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，（g＝10N/kg）。下列结论正确的是（）①动滑轮的重力为9N；②0～1s内拉力F做的功为2.4J；③1～2s内拉力F的功率为4W；④此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%。A．①④ B．①③ C．②③④ D．③【答案】C【解析】（1）由图丙可知，在第2s内A被匀速提升，由图乙可知第2s内拉力F大小；由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F=12（GA+G（2）由图丙可知，0～1s内，A做匀加速运动，根据图示，结合三角形面积的求法可求出物体通过的路程，再根据自由端移动的距离为物体上升高度的2倍求出自由端移动的距离，再由图乙读出拉力F的大小，并利用W＝Fs求出拉力做的功；（3）由图丙可知，1～2s内，物体A做匀速运动，并得出其速度大小，再根据自由端移动速度等于A上升速度的2倍可知自由端的速度，最后利用P＝Fv求出第1～2s内拉力F的功率；（4）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力FC=12（FB+G动），据此判断出B、C处的最大拉力，进一步求出最大物重，而此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，根据η解：①由图丙可知，在1～2s内，A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F=12（GA+G动），则动滑轮重力：G动＝2F﹣G②由图丙可知，0～1s内物体上升的距离：h=1则自由端移动的距离：s＝2h＝2×0.1m＝0.2m，由图乙可知，0～1s内拉力F＝12N，则0～1s内拉力F做的功：W＝Fs＝12N×0.2m＝2.4J，故②正确；③由图丙可知，A上升的速度vA＝0.2m/s，拉力端移动速度v＝2vA＝2×0.2m/s＝0.4m/s，1～2s内拉力F的功率：P＝Fv＝10N×0.4m/s＝4W，故③正确；④忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力FC=12（FB+G动）=1则当C处最大拉力为60N时，B处拉力为110N；当B处最大拉力为100N时，C处拉力为55N；所以要以B处最大拉力为准，B处的拉力：FB＝GA+G货物＝100N，此装置最多能匀速运载货物的重力：G货物＝FB﹣GA＝100N﹣10N＝90N；此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率：η=W故选：C。15．如图所示，用滑轮组提升重物，此时测力计示数为680N。已知人的质量为50kg，每个滑轮的重力为20N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（g＝10N/kg）（）A．人的拉力大小为340N B．物体的重力为400N C．滑轮组的机械效率为61.8% D．人能够拉起的最大物重为980N【答案】D【解析】（1）对于上面的定滑轮，受到重力、向上的拉力、向下的三个拉力，则：3F+G定滑轮＝F拉＝F示，据此求人的拉力；（2）由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力F=12（G+G（3）根据η=W（4）人的最大拉力等于人的重力，不计绳重及摩擦，F最大=12（G最大+G解：A、对于上面的定滑轮，受到重力、向上的拉力（等于弹簧测力计的示数）、向下的三个拉力（每个拉力等于人的拉力），则：3F+G定滑轮＝F拉＝F示，3×F+20N＝680N，则人的拉力：F＝220N，故A错误；B、由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力F=12（G+G提升的物体重力：G＝2F﹣G动滑轮＝2×220N﹣20N＝420N，故B错误；C、拉力端移动距离s＝2h，滑轮组的机械效率：η=WD、人的最大拉力：F最大＝G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N，不计绳重及摩擦，F最大=12（G最大+G提升的物体最大重力：G最大＝2F最大﹣G动滑轮＝2×500N﹣20N＝980N，故D正确。故选：D。16．如图甲所示，用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A。拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，重物上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示。不计一切摩擦和绳重，已知在1s～2s内，滑轮组的机械效率为80%。下列说法错误的是（）A．0～1s内，重物A受到了非平衡力的作用 B．若以动滑轮为参照物，重物A是静止的 C．动滑轮的重力为300N D．若将重物A的重力减小为900N，则提升重物匀速上升时，滑轮组的机械效率将变为70%【答案】D【解析】（1）物体静止或做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的力为平衡力，否则为非平衡状态，受到的力为非平衡力；（2）运动和静止是相对的，判断物体的运动和静止，首先确定一个参照物，如果被研究的物体和参照物之间没有发生位置的改变，被研究的物体是静止的，否则是运动的；（3）在1s～2s内，根据图甲读出滑轮组绳子的有效股数，根据图乙读出拉力F，根据图丙可知物体匀速上升，利用η=W有W总×100%=GhFs×100%（4）若将重物A的重力减小为900N，提升重物匀速上升时，根据η=W有W总×解：A.由图丙可知，物体在0～1s内做变速运动，运动状态发生改变，由此可知物体A受到了非平衡力作用，故A正确；B.随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，因为重物相对于动滑轮的位置没有发生改变，所以重物相对于动滑轮是静止的，故B正确；C.在1s～2s内，由图甲可知滑轮组绳子的有效股数n＝3，由图乙可知拉力F＝500N，由图丙可知物体匀速上升，则滑轮组的机械效率η=W有W总×100%=GhFs不计一切摩擦和绳重，由F=1n（G+G动）可得，动滑轮的重力GD.若将重物A的重力减小为900N，则提升重物匀速上升时，滑轮组的机械效率η′=W有′W总′×故选：D。17．救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计小车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10N/kg）。在小车由斜面底端被拖上救援车的过程中，下列说法中正确的是（）A．滑轮A为定滑轮，滑轮B为动滑轮 B．拉力F移动的距离为20m C．该装置的机械效率为75% D．该斜面的摩擦力为1000N【答案】D【解析】（1）根据动滑轮和定滑轮的特点区分滑轮的种类；（2）不计车长，使用滑轮组拉力端移动距离s＝2L；（3）知道小车质量，利用G＝mg求其重力，利用W＝Gh求钢绳做的有用功，利用W＝Fs求出拉力做的总功，整个装置的机械效率等于有用功与总功之比；（4）根据W额＝W总﹣W有用求出额外功，再根据W额＝fL求出摩擦力的大小。解：A、根据图中装置可知，物体移动时，A滑轮随之移动，B滑动固定不动，因此A滑轮为动滑轮，B滑轮为定滑轮，故A错误；B、不计车长、拉力端移动距离：s＝2L＝2×5m＝10m，故B错误；C、小车质量：m＝1t＝1000kg，重力：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N，钢绳做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，拉力做的总功：W总＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J，整个装置的机械效率：η=W有用WD、额外功：W额＝W总﹣W有用＝2.5×104J﹣2×104J＝5×103J，由W额＝fL可得，摩擦力：f=W故选：D。18．如图所示，一个重为600N的物体在25N拉力作用下匀速直线运动了2m，用时5s。已知物体受到的滑动摩擦力为60N，这一过程中，结果错误的是（）A．绳子自由端移动的速度为1.2m/sB．拉力做功的功率为30WC．滑轮组拉力做的有用功为120JD．该滑轮组的机械效率为75%【答案】D【解析】（1）根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据s绳＝ns物求出绳子自由端移动的距离，根据v=s（2）根据W＝Fs求出拉力做的功，利用P=W（3）根据W＝fs求出滑轮组拉力做的有用功；（4）根据η=W解：A.由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离s绳＝ns物＝3×2m＝6m，绳子自由端移动的速度v=sB.拉力做的功W总＝Fs绳＝25N×6m＝150J，拉力做功的功率P=WC.滑轮组拉力做的有用功W有＝fs物＝60N×2m＝120J，故C正确；D.该滑轮组的机械效率η=W有W故选：D。19．用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体A，在时间t内物体A移动的距离为s，已知绳子自由端拉力的大小为F，物体A和地面之间的摩擦力大小为f。下列表达式正确的是（）A．绳子自由端移动的距离s′＝2sB．滑轮组对物体A做的功W＝GsC．滑轮组的机械效率η=fD．拉力F做功的功率P=【答案】C【解析】（1）根据图示滑轮组可知绳子有效股数，根据s′＝ns求出绳子自由端移动的距离；（2）滑轮组对物体A做的功等于克服物体A和地面之间摩擦力做的功，根据W＝fs求出对物体A做的功；（3）根据W总＝Fs′求出滑轮组拉力做的功，利用η=W（4）根据P=W解：A.由图可知，滑轮组绳子有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离s′＝ns＝3s，故A错误；B.滑轮组对物体A做的功等于克服物体A和地面之间摩擦力做的功，即W＝W有＝fs，故B错误；C.滑轮组拉力做的功W总＝Fs′＝F×3s＝3Fs，滑轮组的机械效率η=WD.拉力F做功的功率P=W故选：C。20．如图所示，拉力F＝20N，在拉力F的作用下，重为100N的物体M沿水平地面以2m/s的速度匀速运动10m，已知每个滑轮重10N，忽略绳重和滑轮与轴间的摩擦，该过程中（）A．拉力F做的功为200J B．拉力F的功率为120W C．滑轮组对物体做的有用功为400J D．滑轮组的机械效率为75%【答案】D【解析】（1）根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据s绳＝ns物求出绳子自由端移动的距离，利用W＝Fs绳求出拉力F做的功；（2）根据v=st求出物体运动的时间即绳端移动的时间，利用P（3）忽略绳重和滑轮与轴间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，此时动滑轮上升的高度等于物体水平方向移动的距离，根据W额＝G动h求出拉力做的额外功，滑轮组对物体做的有用功等于总功减去额外功；（4）根据η=W解：A.由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳子自由端移动的距离：s绳＝ns物＝2×10m＝20m，拉力F做的功：W总＝Fs绳＝20N×20m＝400J，故A错误；B.由v=st可得，物体运动的时间即绳端移动的时间：t拉力F的功率：P=WC.忽略绳重和滑轮与轴间的摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则拉力做的额外功：W额＝G动h＝G动s物＝10N×10m＝100J，滑轮组对物体做的有用功：W有＝W总﹣W额＝400J﹣100J＝300J，故C错误；D.滑轮组的机械效率：η=W有W故选：D。21．如图所示，小凯用拉力F提着重为G的物体匀速缓慢上升h，下列关于杠杆的有关说法正确的是（）A．拉力F所做的总功为Fh B．杠杆的机械效率是GhFh×C．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，拉力的大小与原来相同 D．若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，杠杆的机械效率提高【答案】D【解析】（1）拉力F所做的总功W总＝Fs；（2）杠杆的机械效率η=W（3）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件分析；（4）若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓慢提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η=W解：A、拉力F所做的总功为W总＝Fs，其中s为拉力移动的距离，故A错误；B、杠杆的机械效率η=W有WC、根据杠杆的平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知，若把悬挂点从A点移至B点，阻力的大小为G不变，阻力臂变大，动力臂不变，则拉力变大，故C错误；D、若把悬挂点从A点移至B点，把同一物体匀速缓提升相同的高度，此时拉力F变大，杠杆提升高度减小，额外功减小，根据η=W故选：D。22．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的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率η1；若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η2，则（）A．η2＝η1 B．η2＜η1 C．η2＞η1 D．无法确定【答案】A【解析】该实验中克服钩码重力做的功为有用功，克服杠杆重力做的功为额外功，总功等于有用功与额外功之和；通过分析有用功、总功和额外功的变化得出机械效率的变化。解：将弹簧测力计移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升的高度，根据W有用＝Gh知有用功不变；因杠杆的偏转角度不变，杠杆重心上升的高度不变，则由W额＝G杠杆h杠杆可知，克服杠杆重力做的额外功不变，由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，由η=W有用W总×故选：A。23．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，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，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N．若杠杆的本身的重力不计，则下列说法正确的是（）A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大 C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低 D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高【答案】D【解析】（1）先找出钩码G和弹簧测力计拉力F的力臂，根据相似三角形得出竖直向上匀速拉动弹簧测力计时两者的力臂之比是否发生变化，根据杠杆的平衡条件得出等式，然后分析判断弹簧测力计示数的变化，根据W＝Fs求出拉力做的总功，根据W＝Gh求出拉力做的应用，总功减去额外功即为拉力对杠杆做的额外功；（2）将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杆与O点的摩擦力做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，机械效率增大。解：（1）由图可知，OC为钩码G的力臂，OD为弹簧测力计拉力的力臂，由△OCA∽△ODE可得：OCOD=由杠杆的平衡条件可得：G×OC＝F×OD，则FG由OAOE拉力做的总功：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，拉力做的有用功：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，拉力对杠杆做的额外功：W额＝W总﹣W有＝0.15J﹣0.1J＝0.05J，故A错误；（2）若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m时，有用功不变，此时杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离变小，克服杆与O点的摩擦力做功变小，则额外功变小，由η=W故选：D。24．如图斜面长为2m、高为0.4m，现将重为20N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，则（）A．拉力所做的功为2JB．斜面的机械效率为80%C．物体受到的摩擦力为5ND．有用功为40J【答案】B【解析】（1）知道拉力的大小和斜面的长度，根据W＝Fs求出拉力做的总功；（2）知道物体的重力和斜面的高度，根据W＝Gh求出拉力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）拉力做的总功减去有用功等于物体克服摩擦力做的额外功，根据W额＝fs求出物体与斜面间的摩擦力。解：A、拉力做的总功W总＝Fs＝5N×2m＝10J，故A错误；BD、拉力做的有用功W有＝Gh＝20N×0.4m＝8J，斜面的机械效率η=WC．物体克服摩擦力做的额外功W额＝W总﹣W有＝10J﹣8J＝2J，由W额＝fs可得物体与斜面间的摩擦力：f=W故选：B。25．我国南方地区经常因多轮强降雨造成多地发生较重的洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到2m高的车上，他们用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示），用1200N的力花了5min将重物匀速推到车上，关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（）A．他们对重物做了6000J的功 B．他们做功的功率为16W C．此次简易斜面装置的机械效率为50% D．斜面是一种省功机械【答案】A【解析】（1）已知推力F与斜面长，利用W＝Fs计算对重物做的功（即推力做的总功）；（2）利用P=W（3）知道重物的重力和斜面的高度，根据W＝Gh求出克服重力做的有用功；知道有用功和总功，根据机械效率公式求出机械效率。（4）据功的原理可知，斜面不能省功，但能省力。解：A、他们对重物做的功（即推力做的总功）：W总＝Fs＝1200N×5m＝6000J，故A正确；B、做功的功率为：P=WC、重物的重力：G＝mg＝240kg×10N/kg＝2400N，对重物做的有用功：W有用＝Gh＝2400N×2m＝4800J，斜面装置的机械效率：η=WD、根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，故D错误。故选：A。二、填空题（共15小题）：26．利用机械做功时，对人们有用的功叫。不需要但又不得不做的功叫，两者之和叫。【答案】有用功；额外功；总功。【解析】使用机械时，①人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；②对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功；③有用功与额外功之和叫总功。解：利用机械做功时，对人们有用的功叫有用功。不需要但又不得不做的功叫额外功，两者之和叫总功。故答案为：有用功；额外功；总功。27．由于存在着摩擦和机械本身受到重力作用等原因，机械效率永远小于。【答案】1【解析】有用功和总功的比值叫机械效率，因为总功等于有用功加额外功，所以机械效率总小于1。解：机械效率等于有用功和总功的比值。而总功等于有用功加额外功；由于使用机械时，不得不提升机械、克服摩擦做额外功，所以有用功一定小于总功，则机械效率永远小于1。故答案为：1。28．一台起重机在10s内将重为3000N的货物匀速提高了4m，起重机做的有用功是J。若起重机做的额外功是8000J，则机械效率是，起重机的功率是W。【答案】1.2×104；60%；2000。【解析】（1）利用W＝Gh求起重机做的有用功；（2）总功等于有用功与额外功的和，机械效率等于有用功与总功之比；（3）利用P=W解：（1）起重机做的有用功：W有用＝Gh＝3000N×4m＝1.2×104J，（2）起重机做的总功：W总＝W有+W外＝1.2×104J+8000J＝2×104J；则机械效率：η=W有用W（3）起重机的功率：P=W故答案为：1.2×104；60%；2000。29．用200N的拉力把450N的木箱匀速提升2米，此时拉力所做的功为J，该滑轮组的机械效率为。【答案】1200；75%。【解析】由图示可知，承担物重的绳子股数n＝3；（1）先根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，再根据W总＝Fs求拉力做功；（2）根据W有＝Gh求出有用功，再根据η=W解：由图示可知，承担物重的绳子股数n＝3；（1）绳子自由端移动的距离：s＝3h＝3×2m＝6m，拉力所做的功：W总＝Fs＝200N×6m＝1200J；（2）有用功：W有＝Gh＝450N×2m＝900J，滑轮组的机械效率：η=W有W故答案为：1200；75%。30．如图所示，工人用240N的拉力，在15s的时间内，将重600N的建筑材料提升到6m高的楼顶上，拉力做的功是J，拉力的功率是W，机械效率。【答案】4320；288；83.3%。【解析】（1）由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，则s＝3h，求出拉力端移动距离，已知拉力大小，利用W＝Fs可求总功；（2）知道时间，利用P=W（3）已知物重和物体被提升高度，根据公式W＝Gh可计算出有用功，利用效率公式η=W解：（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×6m＝18m，W总＝Fs＝240N×18m＝4320J，（2）拉力做功的功率：P=W（3）W有用＝Gh＝600N×6m＝3600J，滑轮组的机械效率：η=W有用W故答案为：4320；288；83.3%。31．为了将重为600N的物体运送到6m高的楼顶上，甲工人利用如图所示的滑轮组（不计摩擦和绳重）用250N拉力在30s内完成任务，此过程中绳子自由端移动的距离为m；拉力的功率为W；该滑轮组的机械效率为%；动滑轮的重为N，如果绳子能承受的最大拉力为400N，则该滑轮组最大可吊起N的物体，此时滑轮组的机械效率为%。【答案】18；150；80；150；1050；87.5。【解析】（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，绳子自由端移动的距离s＝3h；（2）利用W＝Fs拉力所做的功，再利用P=W（3）利用W＝Gh求有用功，再利用η=W（4）绳重及摩擦不计，利用拉力F=13（G+G动）求动滑轮的重力；知道绳子能承受的最大拉力，再利用F=13（G+G解：（1）由图知，n＝3，绳子自由端移动的距离s＝3h＝3×6m＝18m，（2）拉力所做的功：W总＝Fs＝250N×18m＝4500J，拉力的功率：P=W（3）W有用＝Gh＝600N×6m＝3600J，此滑轮组机械效率：η=W（4）绳重及摩擦不计，根据拉力F=13（G+G动）可得动滑轮的重力：G如果绳子能承受的最大拉力为400N，则最大吊起的物重：G′＝3F′﹣G动＝3×400N﹣150N＝1050N，此时的机械效率：η′=W故答案为：18；150；80；150；1050；87.5。32．甲、乙是两套完全相同的滑轮组成的滑轮组，加图所示，用这两套装置提升重为200N的相同重物时，甲装置中所用的拉力为F1，机械效率为η1，乙装置中所用的拉力为F2，机械效率为η2，不计绳重与摩擦，如果F1＝120N，则F2＝N；并且η1η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。【答案】80；＝。【解析】（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，不计绳重与摩擦，根据F=1n（G物+G动）分别求出动滑轮重和拉力F（2）把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计摩擦，利用相同的滑轮、提升相同的高度，做的额外功相同；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两滑轮组机械效率的大小关系。解：（1）甲图中n＝2，F1＝120N，不计绳重与摩擦，根据F=12（G物+GG动＝2F1﹣G物＝2×120N﹣200N＝40N；乙图中n＝3，不计绳重与摩擦，则绳端的拉力：F2=13（G物+G动）（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，绳重和摩擦忽略不计，则W额＝G动h，W有用＝G物h，所以，利用甲、乙装置做的有用功相同、额外功相同，总功相同，根据η=W有用W总可知，两个装置的机械效率相同，即：η故答案为：80；＝。33．如图所示，分别用甲、乙两个滑轮将同一个物体G匀速提升相同的高度，已知两次拉力之比F甲：F乙＝4：3，则这两个过程中，有用功之比W甲：W乙＝，两个滑轮的机械效率之比η甲：η乙＝。【答案】1：1；3：2。【解析】（1）将同一物体匀速提升相同的高度，利用W＝Gh比较有用功的大小关系；（2）使用定滑轮不省力也不省距离（s＝h），使用动滑轮可以省力一半，但费距离（s＝2h），据此得出拉力端移动距离的关系；知道拉力大小关系，利用W＝Fs可得拉力做的总功的大小关系；机械效率等于有用功与总功之比，据此得出机械效率的大小关系。解：（1）将同一物体匀速提升相同的高度，物重和提升的高度均相同，由W＝Gh可知，所做的有用功相同，即有用功之比为W甲：W乙＝1：1；（2）由图知，甲、乙分别是定滑轮和动滑轮，物体上升的高度为h，则拉力端移动的距离s甲＝h，s乙＝2h，所以s甲：s乙＝1：2，则总功之比：W甲总机械效率之比：η甲：η乙=W甲W故答案为：1：1；3：2。34．利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把质量相等的重物G匀速提升，在相同的时间内绳子移动的距离相等，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的有用功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），则F甲F乙、W甲W乙、P甲P乙、η甲η乙。（均选填“＞”“＝”或“＜”）【答案】＜；＜；＜；＝。【解析】由图可知，承担物重的绳子段数n甲＝3，n乙＝2。（1）由图可知承担物重的绳子股数n，不计绳重与摩擦，由F=1n（G+G（2）拉力做功可以由W总＝Fs比较得到；（3）由P=W（4）根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。解：由图可知，承担物重的绳子段数n甲＝3，n乙＝2。由题可知，滑轮重、物体质量和重力均相等，不计绳重与摩擦，根据F=1n（G+G动）可知，甲滑轮组的拉力较小，即F甲＜F拉力做的功是总功，绳子自由端移动的距离相同，F甲＜F乙，根据W＝Fs可知，W甲＜W乙；物拉力做功的功率P=W总t，由于W甲＜W乙，做功时间相同，故P甲物体的重力相同，动滑轮的重力也相同，根据η=W有W总=故答案为：＜；＜；＜；＝。35．如右图所示，在4N的拉力F作用下，质量为2kg的物体A，以0.2m/s的速度匀速移动了0.4m，地面对物体A的摩擦力为物体A重力的0.3倍，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则拉力所做的功是J，功率是W。动滑轮的机械效率为。【答案】3.2；1.6；75%。【解析】（1）由图知，使用的是动滑轮，n＝2，拉力端移动的距离等于物体移动距离的2倍，利用W＝Fs求拉力做的功；（2）利用速度公式求做功时间，再利用P=W（3）先根据G＝mg求出物体的重力，再根据地面对物体A的摩擦力为物体A重力的0.3倍求出摩擦力的大小，最后根据η=W解：（1）由图可知，使用的是动滑轮，n＝2，拉力端移动的距离：s＝2s物＝2×0.4m＝0.8m，拉力F所做的功：W总＝Fs＝4N×0.8m＝3.2J；（2）由v=st可得，做功时间：t拉力F做功的功率：P=W（3）物体的重力：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，地面对物体A的摩擦力：f＝0.3G＝0.3×20N＝6N，动滑轮的机械效率：η=W有W故答案为：3.2；1.6；75%。36．如图所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上的物体A，使它匀速前进2m，地面对它的摩擦力为300N，小聪施加的拉力F＝250N（忽略绳重和滑轮重），滑轮组的机械效率为。【答案】60%。【解析】利用W＝fs求滑轮组做的有用功；由图知，n＝2，拉力端移动距离等于物体移动距离的2倍，利用W＝Fs求拉力做的总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。解：滑轮组做的有用功：W有用＝fs物＝300N×2m＝600J；由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2s物＝2×2m＝4m，拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，滑轮组的机械效率：η=W故答案为：60%。37．如图所示物体重为90N，滑轮重为20N，若用力竖直向上匀速拉动滑轮，则滑轮的机械效率为（不计绳重和摩擦）。【答案】90%。【解析】由图可知，动力作用在动滑轮的轴上，用力竖直向上匀速拉动滑轮时，动滑轮受到向上的力与向下的力相等，由此计算F的大小；物体上升的高度等于拉力端移动距离的2倍，利用η=W解：不计绳重和摩擦，竖直向上匀速拉动滑轮，拉力：F＝2G+G轮＝2×90N+20N＝200N；由图知，动力作用在动滑轮的轴上，此时动滑轮费力、但省一半的距离，即s=1该滑轮的机械效率：η=W故答案为：90%。38．如图所示，弹簧测力计的示数为N，钩码的重力为1.0N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直向上移动的距离s为0.3m，此时杠杆的机械效率为。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，则额外功与有用功的比值将（增大/减小/不变），杠杆的机械效率将。（增大/减小/不变）【答案】0.5；66.7%；减小；增大。【解析】（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数；（2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η=W（3）将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杠杆重做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，进而判断机械效率的变化。解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。（2）在实验过程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，所以杠杆的机械效率：η=W有用W（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总；设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠h＝Fh2，G不变，h1不变，G杠不变，钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值将减小；因为Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小；根据η=W故答案为：0.5；66.7%；减小；增大。39．将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示）。已知斜面长1.2m，高为0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N（物体的大小可忽略不计）。则在上述过程中有用功为J，额外功为J，沿斜面向上的拉力大小为N【答案】1.8；0.36；1.8。【解析】根据功的计算公式W＝fs可求出额外功；再根据W＝Gh求出有用功；额外功加上有用功等于总功，再根据W＝Fs变形求出拉力F。解：把物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，有用功：W有＝Gh＝4.5N×0.4m＝1.8J；所做的额外功为：W额＝fs＝0.3N×1.2m＝0.36J；所做的总功为：W总＝W额+W有＝0.36J+1.8J＝2.16J；由W总＝Fs可得拉力：F=W故答案为：1.8；0.36；1.8。40．工人用如图所示装置将重600N的货物沿斜面由底部拉到顶端。装置固定在水平面上，斜面长12m，高6m；工人的拉力为400N，此过程工人所做的总功为J，该装置的机械效率为，若不计绳重、绳子与滑轮间的摩擦，物体与斜面间的摩擦力为N。【答案】4800；75%；100。【解析】（1）使用定滑轮不省力、不省距离，且绳子自由端移动距离等于物体移动的距离；根据功的计算公式W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W＝Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出该装置的机械效率η。（2）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs变形后可求物体与斜面间的摩擦力f。解：（1）此过程所做有用功为：W有＝Gh＝600N×6m＝3600J；图中使用的滑轮为定滑轮，由定滑轮的特点可知，s绳＝s物＝12m，拉力所做的总功为：W总＝Fs＝400N×12m＝4800J；该装置的机械效率为：η=W（2）此过程所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝4800J﹣3600J＝1200J；由W额＝fs可得，物体与斜面间的摩擦力为：f=W故答案为：4800；75%；100。三、实验探究题（共3小题）：41．小明和小刚设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时，两人产生了分歧，小明认为：“甲滑轮组的动滑轮总重小，机械效率高”；小刚却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高”.两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确，他们在实验中得到的数据如表所示：装置甲装置乙钩码重G/N44钩码上升的高度h/m0.10.1绳端拉力F/N1.61.4绳端移动的距离s/m0.3机械效率η71.4%（1）实验中，应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使物体上升。（2）甲滑轮组的机械效率是%，由计算结果可以确定（小明小刚）的说法是正确的。（3）装置乙中绳端移动距离m，通过提高装置乙钩码上升的高度h，（能/不能）提高乙滑轮组的机械效率。（4）根据装置甲所测数据，请计算其动滑轮的重力为N。（绳重和摩擦忽略不计）（5）小明又设计了一个方案，如图丙所示，和装置甲对比（甲、丙中每个滑轮重相同），在提升同一重物时，由于丙装置绳重和摩擦较大，则装置丙的机械效率（大于/等于小于）装置甲的机械效率.如果不计绳重和摩擦，则装置丙的机械效率（大于/等于小于）装置甲的机械效率。【答案】（1）匀速；（2）83.3%；小明；（3）0.4；不能；（4）0.8；（5）小于；等于。【解析】（1）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小；（2）根据η=W（3）用图乙滑轮组进行实验，绳子的有效段数为4，根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离；根据η=W（4）根据W有用＝Gh和W总＝Fs算出有用功和总功，W额＝W总﹣W有用算出额外功，根据W额＝G动h算出动滑轮的重力；（5）绳重和摩擦较大，则所做的额外功越大；不计绳重和摩擦忽略，故克服动滑轮自重做的功为额外功的唯一来源，根据η=W解：（1）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升；（2）甲滑轮组的机械效率是：η=W（3）乙滑轮组绳子的有效段数为4，绳子自由端移动的距离为：s＝nh＝4×0.1m＝0.4m；根据η=W（4）甲滑轮组的有用功：W有＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；总功：W总＝Fs＝1.6N×0.3m＝0.48J；额外功：W额＝W总﹣W有用＝0.48J﹣0.4J＝0.08J；根据W额＝G动h知，动滑轮的重力：G动=W（5）在提升同一重物时，由于丙装置绳重和摩擦较大，有用功相同，则总功大，故装置丙的机械效率小于装置甲的机械效率；不计绳重和摩擦忽略，故克服动滑轮自重做的功为额外功的唯一来源，根据η=W故答案为：（1）匀速；（2）83.3%；小明；（3）0.4；不能；（4）0.8；（5）小于；等于。42．如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置。小名猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小悦猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。表格是其中一位同学在其它条件一定时的实验数据。（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做运动。（2）通过比较表格中“物块重”和“”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械。实验次数斜面的倾斜程度物块重力G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面长度s/m机械效率η1较缓100.25.5136.4%2较陡100.47.0157.1%3最陡100.68.5170.6%（3）表格实验数据验证了（小名/小悦）的猜想，结论是：在其它条件一定时，斜面，机械效率越高。（4）第一次实验中，物块所受斜面的摩擦力为N。（5）请你进一步分析了实验数据，并结合所学物理知识，解决下列关于斜面的物理问题。图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑，该过程中斜面对木块的支持力（做功/不做功）。木块到达斜面1、2底端时的速度分别为v1、v2，若斜面光滑，则v1v2（大于/小于/等于）；若斜面粗糙程度相同，则v1v2（大于/小于/等于）。【答案】（1）匀速直线；（2）拉力；（3）小悦；倾斜程度越大（或越陡）；（4）3.5；（5）不做功；等于；大于。【解析】（1）应沿斜面匀速拉动木块，让木块做匀速直线运动；（2）分析表中实验数据，根据所控制的变量与实验现象分析答题；（3）分析表中实验数据，根据实验所控制的变量与实验数据，得出实验结论；（4）根据表中实验数据求出额外功，然后由功的计算公式求出摩擦力；（5）做功的条件：在力的方向上通过了距离；若斜面光滑机械能守恒判断v1、v2的关系，若斜面粗糙程度相同，摩擦力不同，分析v1、v2的大小。解：（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动；（2）比较表中“物块重”和“拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力的，由此可知斜面是一种省力的简单机械；（3）由表中实验数据可知，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，即斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响，故是验证小悦的猜想；由表中实验数据可知：在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大（或越陡），斜面的机械效率越高；（4）由表中第1组实验数据可知，有用功：W有＝Gh＝10N×0.2m＝2J，总功：W总＝Fs＝5.5N×1m＝5.5J，则额外功：W额＝W总﹣W有＝5.5J﹣2J＝3.5J，因为W额＝fs，所以摩擦力f=W（5）木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑，斜面对木块的支持力垂直于斜面向上（即支持力与移动的距离垂直），木块在支持力的方向上没有移动距离，故支持力不做功；若斜面光滑，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑时，重力势能全部转化为动能，同一木块在斜面1和2上的高度相同，重力势能相同，故到达斜面底端时动能相同，速度相同，即v1等于v2；若斜面粗糙程度相同，斜面2的倾斜程度小，木块对斜面的压力大，滑动摩擦力大，且斜面2更长，则克服摩擦所做的额外功多，木块到达斜面2底端时动能小，速度小，即v1大于v2。故答案为：（1）匀速直线；（2）拉力；（3）小悦；倾斜程度越大（或越陡）；（4）3.5；（5）不做功；等于；大于。43．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持0点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2回答下列问题：（1）实验中有用功的表达式为W有＝，总功的表达式为W总＝，杠杆机械效率的表达式为η＝。（用已知或测量的物理量符号表示）（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：；（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（4）若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动，则测力计示数（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】（1）Gh1；Fh2；Gh【解析】（1）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；（2）机械效率是有用功和总功的比值，它反映了有用功在总功中所占比例的大小，也反映了额外功所占比例的大小，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；（3）弹簧测力计拉力方向总垂直于杠杆，动力臂不变，阻力不变，阻力臂减小，动力会增大；（4）弹簧测力计拉力方向总垂直于杠杆，动力臂不变，阻力不变，阻力臂减小，动力会增大。解：（1）有用功为W有＝Gh1，总功W总＝Fh2，则机械效率的表达式η=W有用W（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定，重物升高的距离一定，说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力。（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总；设杠杆重心升高的距离为h，则有：Gh1+G杠h＝Fh2，而G不变，h1不变，G杠不变，钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，所以Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小；由η=G（4）若弹簧测力计拉力方向一直垂直于OB杆向上拉动，阻力不变，动力臂不变，阻力臂减小，动力减小，所以测力计示数变小。故答案为：（1）Gh1；Fh2；Gh四、计算题（共7小题）：44．小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为100W。求：（1）提升装置所做的有用功；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。【答案】（1）900J；（2）1000J；（3）90%。【解析】（1）知道货物的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出提升装置所做的有用功；（2）知道拉力F的功率和时间，根据W＝Pt求出拉力F做的功；（3）利用η=W解：（1）提升装置所做的有用功：W有＝Gh＝450N×2m＝900J。（2）由P=Wt可得，拉力F做的功：W（3）该滑轮组的机械效率：η=W有W答：（1）提升装置所做的有用功为900J；（2）拉力F做的功为1000J；（3）该滑轮组的机械效率为90%。45．如图所示，工人利用滑轮组提升重为810N的物体，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，不计绳重和摩擦。求这段过程中：（1）工人拉绳子的速度；（2）作用在绳子自由端的拉力F；（3）滑轮组的机械效率。【答案】（1）0.3m/s；（2）300N；（3）90%。【解析】（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动速度等于物体上升速度的3倍；（2）知道拉力做功功率，利用P＝Fv求作用在绳子自由端的拉力；（3）滑轮组的机械效率η=W解：（1）由图知，n＝3，则工人拉绳子的速度：v＝3v物＝3×0.1m/s＝0.3m/s；（2）由P=Wt=（3）滑轮组的机械效率：η=W答：（1）工人拉绳子的速度为0.3m/s；（2）作用在绳子自由端的拉力为300N；（3）滑轮组的机械效率为90%。46．如图所示，斜面长L＝5m，高h＝2m，某工人师傅用绳子沿此斜面将重为800N的物体由斜面底端匀速拉到顶端，绳重不计，物体克服摩擦力做了400J的功。试求：（1）工人做的有用功是多少？（2）物体受到斜面的摩擦力f是多大？（3）斜面的机械效率是多少？（4）工人所用拉力F是多大？【答案】（1）工人做的有用功是1600J；（2）物体受到斜面的摩擦力f是80N；（3）斜面的机械效率是80/%；（4）工人所用拉力F是400N。【解析】（1）知道物体重力和斜面的高度，利用W＝Gh求工人对物体做的有用功；（2）已知物体克服摩擦力做了400J的功，由W额＝fL公式变形可求得摩擦力f；（3）有用功加上额外功为总功，由η=W（4）已知总功，由W总＝FL公式变形可求得工人所用拉力F。解：（1）工人做的有用功：W有用＝Gh＝800N×2m＝1600J；（2）已知W额＝400J，由W额＝fL可得，摩擦力f=W（3）W总＝W额+W有用＝400J+1600J＝2000J，机械效率η=W有用W（4）由W总＝FL可得，工人所用拉力F=W答：（1）工人做的有用功是1600J；（2）物体受到斜面的摩擦力f是80N；（3）斜面的机械效率是80/%；（4）工人所用拉力F是400N。47．在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M＝25kg的木箱，长L＝5m，高h＝3m的固定斜面，他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；（2）小马同学拉力的功率；（3）整个装置的机械效率；（4）斜面对木箱的摩擦力大小。【答案】（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为25s；（2）小马同学拉力的功率为40W；（3）整个装置的机械效率为75%；（4）斜面对木箱的摩擦力为40N。【解析】（1）已知斜面长和木箱的运动速度，根据公式t=s（2）先判断动滑轮上绳子的股数n，又知绳子自由端移动的速度是物体移动的n倍，利用公式P=W（3）利用公式W有＝Gh求得有用功，W总＝Fs求得总功，根据公式η=W（4）利用公式W动＝G动h可以求得克服动滑轮重力所做的功，克服摩擦力做的功等于总功减去有用功、克服动滑轮重力所做的功以及因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功，再根据公式f=W解：（1）木箱移动的距离：s＝L＝5m，木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间：t=s（2）由图知，动滑轮上绳子的股数n＝2，绳子自由端移动的速度：v绳＝nv＝2×0.2m/s＝0.4m/s，拉力的功率：P=Wt=（3）物体的重力：G＝Mg＝25kg×10N/kg＝250N，机械做的有用功：W有＝Gh＝250N×3m＝750J，绳子自由端移动的距离：s′＝nL＝2×5m＝10m，机械做的总功：W总＝Fs′＝100N×10m＝1000J，整个装置的机械效率：η=W有W（4）动滑轮的重力：G动＝mg＝1kg×10N/kg＝10N，克服动滑轮重力所做的功：W动＝G动h＝10N×3m＝30J，克服摩擦力做的功：Wf＝W总﹣W有﹣W动﹣W0＝1000J﹣750J﹣30J﹣20J＝200J，斜面对木箱的摩擦力为：f=W答：（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为25s；（2）小马同学拉力的功率为40W；（3）整个装置的机械效率为75%；（4）斜面对木箱的摩擦力为40N。48．如图1，轻质杠杆在水平位置平衡。现利用该杠杆提升货物（如图2），货物P重120N，在竖直向下大小为120N的拉力F作用下，该杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.8m，拉力F下降的高度为1m。求：（1）提升货物做的有用功W有。（2）拉力F做的额外功W额。（3）该杠杆的机械效率η。【答案】（1）W有为96J；（2）W额为24J；（3）η为80%。【解析】（1）用W有＝Gh计算有用功；（2）先用W＝Fs计算总功，再用W额＝W﹣W有计算额外功；（3）用η=W解：（1）提升货物做的有用功W有＝Gh＝120N×0.8m＝96J；（2）拉力F做的总功为：W＝Fs＝120N×1m＝120J，额外功：W额＝W﹣W有＝120J﹣96J＝24J；（3）该杠杆的机械效率：η=W有W答：（1）提升货物做的有用功W有为96J；（2）拉力F做的额外功W额为24J；（3）该杠杆的机械效率η为80%。49．小雨想用滑轮组提升重物，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力，g取10N/kg。（1）如图甲所示，物体A的质量为50kg，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。则此时天花板上受到拉力大小为多少？（2）为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？（3）小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为1.5×103kg/m3的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知F2与F1之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？【答案】（1）700N；（2）1200J；（3）1.0×103kg/m3。【解析】（1）知道物体A的质量，根据G＝mg求出其重力，以动滑轮和物体A整体为研究对象可知，动滑轮受到竖直向上3股绳子的拉力和地面对物体A的支持力、竖直向下动滑轮和物体A总重力作用处于平衡状态，根据动滑轮和物体A整体受到的合力为零得出等式即可求出动滑轮的重力，根据每个滑轮等重可知定滑轮的重力，以两个定滑轮整体为研究对象，两定滑轮整体受到天花板竖直向上的拉力、竖直向下4股绳子的拉力和两定滑轮重力作用处于平衡状态，根据两个定滑轮整体受到的合力得出等式即可求出两定滑轮整体受到天花板竖直向上的拉力，天花板对两定滑轮整体的拉力和天花板上受到拉力是一对相互作用力，二力大小相等，据此求出天花板上受到拉力大小；（2）不计绳重、摩擦，克服物体A的重力和两动滑轮重力做的功为总功，根据W＝（GA+2G动）h求出小雨做的功；（3）在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%，根