第123讲机械效率及功率机械综合讲解中考一轮复习讲义

第123讲机械效率及功率、机械综合讲解知识点1：机械效率有用功、额外功和总功：必须要做的功，叫做有用功，用W有表示。不得不克服动滑轮本身的重力和摩擦力等因素的影响而做功，这部分功叫做额外功，用W额表示。有用功加额外功是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额机械效率：在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。如果用η（读作aita）表示机械效率，那么有使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分数表示。提高机械效率：提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用，对节能减排，提高经济效益有重要的意义。提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理、更轻巧。在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态，对于保持和提高机械效率也有重要作用。【典例探究1】下列说法正确的是（）A．机械效率可以大于100% B．做功越多的机械，其功率一定越大C．我国三峡船闸利用了连通器原理 D．只要有动能和势能的变化，机械能就一定守恒【解题思路】功率和机械效率有何不同？这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高，例如内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％~40％，反之，机械效率高的机械功率不一定大。例如，安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80％，但功率却只有几瓦特。【答案】C【解析】A．只要使用机械，就要做无用功，因此机械效率不可能达到100%，更不会大于100%，故A错误；B．功率是功和时间的比值，做功越多的机械，时间不确定，其功率不一定越大，故B错误；C．我国三峡船闸利用了连通器原理，是世界上最大的人造连通器，故C正确；

D．物体的动能和势能可以相互转化，如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的，故D错误。故选C。【典例探究2】用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s，已知物体A重500N，物体A受到的摩擦力为120N，拉力F的功率为30W，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为2mB．克服物体A与地面间摩擦力做的功是额外功C．滑轮组的机械效率为80%D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体B，滑轮组的机械效率不变【解题思路】如何理解机械效率具有“可变性”？由公式可知，如果该机械的额外功（W额）一定，有用功（W有）越大，机械效率（η）越高，比如用同一个滑轮组把一块巨石和一个乒乓球提起相同的高度，前者的机械效率高，由此可见对同一个机械，它的机械效率是可变的，而不是某一确定值。【答案】C【解析】A．由题意可知，物体移动的距离s=vt=0.2m/s×10s=2m动滑轮上有三股绳，绳端移动的距离是物体移动距离的3倍，所以绳端移动的距离为6m，故A错误；B．克服物体A与地面的摩擦力所做的功为有用功，不是额外功，故B错误；C．由题意及前面分析可知，有用功为总功为拉力所做的功，由功率计算公式变形可知总功为故C正确；D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体时，物体与地面的摩擦力增大，有用功增大，而系统的额外功不变，有用功占总功的比值增大，滑轮组的机械效率应该增大，故D错误。故选C。【典例探究3】如图所示，斜面长s为1.2m，高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端用时2s，若拉力所做的功为6J。则下列说法正确的是（）①拉力为5N②拉力的功率为3W③拉力所做的额外功为1.5J④提升物体所做的有用功为5JA．①② B．①③ C．②③ D．①④【解题思路】如何计算有用功？求解有用功的关键是明确人们使用机械的目的是什么，为了达到目的所做的那部分“目的功”就是有用功。有用功的大小等效于为了达到目的而直接用手对物体做的功。甲乙丙如对于图甲、乙两图的目的是提升物体升高h高度。因此，为了达到目的必须克服物重所做的功就是有用功，即W有=Gh。对于图丙图来说，利用滑轮组的目的是水平移动物体一段距离（s）。因此，为了达到目的必须克服摩擦阻力f所做的功就是有用功，即W有=fs。【答案】A【解析】①由W=Fs可得拉力故①正确；②由可得，拉力的功率为故②正确；③④由题意可知，有用功为克服重力所做的功，由得由得故③④错误。故选A。【典例探究4】在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为40N,斜面长2m、高1m,把重物直接提升h所做的功作为有用功(g取10N/kg),下列说法正确的是A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B．做的有用功是50JC．此斜面的机械效率为83.3%D．物体受到的摩擦力大小为10N【解题思路】如何进行有关功、功率、机械效率的综合计算？（1）首先明晰三者的物理意义与公式关系：①三者之间的关系：②三者的公式关系：③功率与速度、牵引力的关系：机械中的功率：审题挖掘隐含条件。对于滑轮组来说，若已知物体移动的距离或速度，可根据承担物重或承担水平摩擦力的绳子段数n计算出绳子自由端移动的距离或速度。即s绳=nh物；vF=2vG。若不计摩擦或绳重，表明额外功是由于克服动滑轮的重产生的，此时额外功的大小为：W额外=G动h。选择合适的公式表达出有用功、总功并明晰额外功产生的原因，然后根据已知条件表示出机械效率、功率的公式并进行展开和合理简化消元。如根据使用机械的目的有用功的表达式有：①利用滑轮组竖直提升重物时，要克服物重做功，W有=Gh；②利用滑轮组水平方向匀速移动物体时，要克服水平面的摩擦阻力做功，W有=fs。③利用滑轮组竖直提升浸没在水中的重物时，要克服物体在水中的重做功，W有=(GF浮)h。相应的总功表达式有：①已知W有、W额时，W总=W有+W额；②已知F和s时，W总=Fs；③已知η、W有时，；④已知P和t时，W总=Pt。在涉及功的题目中，可根据实际情况选用合适的公式做灵活处理。根据有用功和总功的表达式及已知条件，机械效率表达式有：①利用滑轮组提升物体时，滑轮组的机械效率可表示为：Ⅰ万能公式Ⅱ忽略绳重和摩擦②利用滑轮组水平匀速移动物体时，滑轮组的机械效率可表示为③斜面的机械效率可表示为（4）最后根据已知条件代入公式求出未知量。【答案】B【解析】A.沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；B．所做的有用功：，故B正确；C．拉力F对物体做的总功:斜面的机械效率为：，所以C选项是正确的；D．克服摩擦力所做的额外功：由可得，,物体受到的摩擦力：,故D错误.所以B选项是正确的。一、单选题1．（2023·湖北鄂州·统考中考真题）小刚用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.5m，已知动滑轮重2N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）

A．拉力F为5NB．有用功为10JC．绳子自由端移动的距离为1.5mD．该滑轮组的机械效率为83.3%【答案】D【解析】A．由图中可知，动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端的拉力为故A错误；B．物体提升的高度为h=0.5m，故由W=Gh可得，所做的有用功为W有=Gh=10N×0.5m=5J故B错误；C．因动滑轮上有两股绳子承重，故绳子自由端移动的距离为s=2h=2×0.5m=1m故C错误；D．由图中可知，该滑轮组的机械效率为故D正确。故选D。2．（2023·江苏连云港·统考中考真题）下列关于机械效率的说法正确的是（

）A．越省力的机械，机械效率越高B．做功越快的机械，机械效率越高C．所做有用功越多的机械，机械效率越高D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高【答案】D【解析】A．机械效率是指有用功与总功的比值，与省力情况无关，故A错误；B．功率是描述物体做功快慢的物理量，做功慢的机械，其功率小；机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故B错误；C．机械效率是指有用功与总功的比值，所做有用功越多，总功未知，机械效率不一定越高，故C错误；D．机械效率是指有用功与总功的比值，有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高，故D正确。故选D。3．（2023·四川广安·统考中考真题）学习了简单机械知识后，某同学自制了如图所示的晾衣架。他将50N的衣物挂在横杆上，拉绳使其匀速上升1.6m，用时5s（上升过程中，横杆保持水平），此过程该装置的机械效率为80%（不计绳重及摩擦）。下列分析正确的是（）

A．拉力做功80J B．拉力的功率为20WC．动滑轮重12.5N D．若增大衣物的质量，机械效率将减小【答案】B【解析】A．如图，滑轮组做的有用功拉力做的功故A错误；B．拉力的功率故B正确；C．滑轮组做的额外功动滑轮与横杆的总重则动滑轮的重小于12.5N，故C错误；D．若增大衣物的质量，滑轮组的额外功不变，有用功增多，由可知，机械效率将提高，故D错误。故选B。二、填空题4．（2023·江苏连云港·统考中考真题）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做匀速直线运动，地面对箱子的支持力大小为N，箱子受到的阻力大小为N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子，拉力F=250N，滑轮组的机械效率为。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中，拉力的功率为W。

【答案】4502090%50【解析】[1]箱子放在水平地面上时，箱子受到的重力与地面对箱子的支持力大小相等，方向相反，都作用在箱子上，而且作用在同一条直线上，所以箱子受到的重力与地面对箱子的支持力是一对平衡力，故地面对箱子的支持力大小为[2]箱子匀速直线运动时，箱子受到的阻力等于推力，所以箱子受到的阻力大小为[3]滑轮组的机械效率η==90%[4]拉力端移动速度v=2×0.1m/s=0.2m/s由P=可得，拉力做功的功率5．（2023·广东深圳·统考中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是J，对物体B做的额外功是J。

【答案】20.5【解析】[1]由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，故对物体A做的有用功W有=WA总WA额=3J1J=2J[2]A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端，故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功WB额=WB总W有=2.5J2J=0.5J6．（2023·吉林·统考中考真题）如图所示，物体的重力是1600N，图中拉力F是1000N，物体在10s内上升了5m，物体的运动速度是m/s，该滑轮组的机械效率是。

【答案】0.580%【解析】[1]物体运动的速度为[2]由图可知n=2，由机械效率的计算公式可知，滑轮组的机械效率为7．（2023·四川泸州·统考中考真题）小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P=W，斜面的机械效率η=%，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f=N。

【答案】0.3262.50.3【解析】[1]斜面的长度L=80cm=0.8m拉力做的总功W总=FL=0.8N×0.8m=0.64J拉力做功功率[2]斜面的高度h=20cm=0.2m拉力做的有用功W有用=Gh=2N×0.2m=0.4J斜面的机械效率[3]克服滑动摩擦力做的额外功W额=W总W有用=0.64J0.4J=0.24J由W额=fL可得物体受到的滑动摩擦力8．（2023·江苏无锡·统考中考真题）如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊的物体时，上升，用时，滑轮组的机械效率是，则所做有用功是J，总功是J，拉力F的功率是W。（g取）

【答案】3×1043.75×1042.5×103【解析】[1]物体的重力G=mg=600kg×10N/kg=6000N滑轮组所做有用功W有=Gh=6000N×5m=3×104J[2]由得，滑轮组所做总功[3]拉力F的功率9．（2023·四川凉山·统考中考真题）如图所示，工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重540N的物体，所用的拉力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s。不计绳重及摩擦，拉力F所做的功为J，C处天花板受到的拉力为N；若匀速提升重240N的物体，滑轮组的机械效率为。

【答案】1200J460N80%【解析】[1]由题意知，物体上升的高度为由图可知承担物重绳子的股数为n=3，则绳端移动的距离为由得，提升重540N的物体时拉力F做的功为[2]因为不计绳重及摩擦时所以动滑轮重力为根据题意知，C处天花板受到的拉力为[3]因为不计绳重及摩擦时，机械效率为所以提升重240N物体时滑轮组的机械效率为三、计算题10．（2023·湖南益阳·统考中考真题）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中（1）人做的有用功为多少？（2）辘轳的机械效率多大？（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？

【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J【解析】解：（1）根据题意，人做的有用功为（2）根据题意可知（3）根据题意可知克服水斗做的功为克服井绳重力及摩擦力做的功为答：（1）人做的有用功为400J；（2）辘轳的机械效率为80%；（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。11．（2023·四川广元·统考中考真题）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：（1）工人的手对绳的拉力大小；（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；（3）滑轮组在此次工作中的机械效率。

【答案】（1）100N；（2）300N；（3）75%【解析】解：（1）工人的重力由得，工人对地面的压力由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力由力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力（2）两个动滑轮的重力由图可知n=4，因为不计绳重和摩擦时所以地面对工件摩擦力（3）滑轮组的机械效率答：（1）工人的手对绳的拉力大小为100N；（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力为300N；（3）滑轮组在此次工作中的机械效率为75%。12．（2023·四川凉山·统考中考真题）邛海湿地公园湖边的一个圆台形花岗石墩（形状如图甲）不慎落入1.9m深的湖底，该石墩的上表面积为，下表面积为，高为0.9m，质量为1.482t。工人师傅用起重机将其匀速吊出水面，起重机的功率为440W。石墩从刚好脱离湖底上升到上表面与水面相平共耗时50s（如图乙）。花岗石密度，不考虑石墩在水中运动受到的阻力。求：（1）石墩的体积；（2）石墩上升过程中，起重机的效率；（3）若起吊前石墩与平整的湖底紧密接触（如图丙），湖底对石墩的支持力。

【答案】（1）；（2）41%；（3）【解析】解：根据，可得石墩的体积为（2）石墩受到的浮力为石墩上升过程中，有用功为起重机做的总功为起重机的效率为（3）由于起吊前石墩与平整的湖底紧密接触，根据石墩形状可知，石墩受到的浮力为：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.57m30.4m2×0.9m）=2100N石墩的重力石墩圆柱形部分产生的压力为：可得，湖底对石墩的支持力由于力的作用是相互的，湖底对石墩的支持力：F支=F压=1.672×10NN答：（1）石墩的体积为；（2）石墩上升过程中，起重机的效率为41%；（3）湖底对石墩的支持力为。13．（2023·安徽·统考中考真题）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。（1）做的有用功；（2）该装置的机械效率。

【答案】（1）1.8J；（2）【解析】解：（1）有用功为W有=Gh=6N×0.3m=1.8J（2）总功为W总=Fs=4N×0.6m=2.4J所以滑轮组的机械效率为答：（1）做的有用功是1.8J；（2）该装置的机械效率是。四、实验题14．（2023·江苏扬州·统考中考真题）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。

表1实验次数钩码重钩码上升的高度绳端拉力绳端移动距离有用功总功机械效率120.11.00.30.20.3066.7230.11.40.30.30.4271.4350.12.20.30.50.6675.8（1）分析表中的数据，他的猜想是（选填“正确”或“错误”）的；（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；表2实验次数动滑轮个数钩码重绳端拉力钩码上升的高度绳端移动距离有用功总功机械效率4163.60.20.41.21.4483.35262.40.20.81.21.9262.56362.20.21.21.22.6445.5分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑；（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是，你的改进方法是。【答案】错误低大于机械所做的额外功机械效率变低减轻动滑轮的质量【解析】（1）[1]由表1数据可知，用同一滑轮组提升不同重力的钩码时，钩码上升的高度以及绳端移动的距离相同，所得的机械效率不同，即机械效率是变化的，因此他的猜想是错误的。（2）[2]由表2数据可知，当物重相同时，动滑轮个数越多，绳端拉力越小，即越省力，但机械效率也变低。[3]根据额外功等于总功与有用功之差可知，在第6次实验中，额外功大于有用功，由此可知当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功大于有用功的情况。[4]根据以上分析可知，在设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑机械所做的额外功。（3）[5][6]由表2数据可知，在其它条件相同的情况下，增加动滑轮个数，机械效率变低，这是将会出现的困难。根据可知，在提升的物体重力一定时，若要增大机械效率，应减小动滑轮重，因此改进方法是减小动滑轮的重力或减轻动滑轮的质量。一、单选题1．（2023·辽宁葫芦岛·统考二模）如图用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m。在这个过程中，拉力为500N；滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P，动滑轮重力80N，绳重可忽略不计，下列说法正确的是（）

A．拉力F所做的总功为900JB．拉力F的功率是180WC．滑轮组的机械效率是80%D．克服动滑轮与轴的摩擦所做额外功是20J【答案】D【解析】A．由图知，承担重物绳子的段数，由和可得总功故A错误；B．拉力F的功率故B错误；C．克服物体重力做的有用功滑轮组的机械效率故C错误；D．额外功克服动滑轮重力做的额外功绳重可忽略不计，所以克服动滑轮与轴的摩擦所做额外功故D正确。故选D。2．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长1.2m、高0.3m。下列有关斜面的说法错误的是（）

A．物体受到斜面施加的摩擦力大小为2NB．沿斜面拉物体时所做的有用功为1.5JC．沿斜面拉物体时做的额外功为0.9JD．这个斜面的机械效率为62.5%【答案】A【解析】ABC．物体受到重力、拉力、支持力和摩擦力，此过程所做的有用功为所做的总功为则此过程所做的额外功为由可得，摩擦力为故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意；D．此斜面的机械效率为故D正确，不符合题意。故选A。3．（2023·辽宁丹东·统考一模）如图所示，物体沿斜面匀速上升，其重力为100N，沿斜面向上的拉力为50N，斜面长为10m，高为4m。下列说法正确的是（）

A．此过程中物体的动能转化为重力势能B．斜面的效率为62.5%C．物体与斜面间的摩擦力为10ND．利用此装置既可以省力，也可以省功【答案】C【解析】A．物体沿斜面匀速上升，质量不变、速度大小不变，动能不变；质量不变、高度增大，重力势能增大；物体的动能不变、重力势能增大，不是动能转化为重力势能，故A错误；B．根据题意可知，拉力做的有用功为W有用=Gh=100N×4m=400J拉力F做的总功为W总=Fs=50N×10m=500J斜面的机械效率为故B错误；C．克服摩擦力所做的额外功为W额=W总W有用=500J400J=100J由W额=fs可得物体与斜面间的摩擦力为故C正确；D．利用此装置（斜面）可以省力，但费距离，不能省功，故D错误。故选C。二、多选题4．（2023·四川宜宾·三模）如图，斜面长s为5m、高h为3m，现将重为10N的物体沿斜面向上从低端匀速拉到顶端，共用时5s，若拉力F为8N，则下列说法正确的是（）

A．斜面的机械效率为75%B．拉力做的功的功率为5WC．提升物体的速度为0.6m/sD．物体所受的摩擦力等于8N【答案】AC【解析】A．现将重为10N的物体沿斜面向上从低端匀速拉到顶端，若拉力F为8N，则斜面的机械效率故A正确；B．拉力做功的功率故B错误；C．物体升到斜面顶端，升高了3m，用时5s，则提升物体的速度故C正确；D．物体沿斜面向上从低端匀速拉到顶端，所做额外功物体所受摩擦力故D错误。故选AC。三、填空题5．（2023·吉林松原·校联考三模）如图所示，用滑轮组提升重为360N的货物，上升速度为0.3m/s，动滑轮重为30N，拉力F的功率为180W，则绳子自由端的拉力F为N，滑轮组的机械效率为。

【答案】20060%【解析】[1]由图知道，承担物重绳子的股数是n=3，绳子自由端移动的速度由于绳子自由端的拉力[2]滑轮组的机械效率6．（2023·湖南长沙·长沙市雅礼实验中学校联考二模）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重3.6×103N的物体时，物体5s内上升了10m，则起重机做的有用功为J；若滑轮组的机械效率为80%，则动滑轮重N（不计摩擦和绳重）。

【答案】3.6×104900【解析】[1]提起物体所做的有用功[2]滑轮组提升货物所做的总功额外功不计绳重及摩擦时，动滑轮的重力7．（2023·辽宁丹东·统考一模）如图所示的滑轮组将重为400N的物体沿竖直方向提升2m，所用的拉力F为250N，（不计绳重和摩擦），则动滑轮重为N，该滑轮组的机械效率为。

【答案】10080%【解析】[1]由图可知，滑轮组承担物重绳子的有效股数n＝2，不计摩擦和绳重，由可得，动滑轮的重[2]滑轮组的机械效率8．（2023·广西南宁·统考二模）用如图甲的滑轮组（不计摩擦）提升物体，重物和绳子自由端的移动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是（选填“A”或“B”）；若提升物体的重力变小，则该滑轮组的机械效率会变。

【答案】A小【解析】[1]由图甲可知，绳子自由端移动的距离即相同时间内，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的3倍，由图乙可知，反映绳子自由端运动的图线是A。[2]不计摩擦，提升物体的重力变小，由可知，有用功变小，额外功不变，由可知，机械效率变小。四、实验题9．（2023·河北石家庄·校考一模）同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图甲、乙、丙所示。实验数据记录如表所示。

实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η120.11.20.355.6%240.11.90.370.2%360.11.60.5420.21.20.655.6%（1）实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计。（2）通过比较1、4两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度。（3）通过比较两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。（4）分析表中数据可知：第3次实验是用图（选填“甲”“乙”或“丙”）所示装置来完成的，第3次实验时滑轮组的机械效率是%。（5）假如第1次实验时，不计绳重和摩擦，钩码重由2N增加到8.4N，滑轮组的效率可以达到%。【答案】匀速无关1、2丙7584【解析】（1）[1]为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数等于绳子自由端的拉力。（2）[2]通过比较1、4两次实验数据知，滑轮组和提升物体的重力相同，绳子段数相同，重物上升高度不同而机械效率相同，故得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。（3）[3]1、2两次实验，s=0.3m，h=0.1m，由s=nh可得n=3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。（4）[4]在第3次实验中，s=0.5m，h=0.1m，由s=nh可得n=5，即承担物重的绳子股数n=5，所以第3次实验是用丙图所示装置来完成的。[5]第3次实验时所做的有用功为W有用=Gh=6N×0.1m=0.6J第3次做的总功W总=Fs=1.6N×0.5m=0.8J滑轮组的机械效率是（5）[6]第1次实验时，不计绳重和摩擦，根据得动滑轮的重力为G动=nF'G'=3×1.2N2N=1.6N钩码重8.4N时滑轮组的效率为10．（2023·广东·统考模拟预测）用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系（忽略绳重和摩擦）：

（1）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越。（填“高”或“低”）（2）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为N。（3）当被抬升物体的重力为9N，动滑轮重力为3N时，滑轮组的机械效率为。【答案】低375%【解析】（1）[1]根据图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。（2）[2]根据图像可知，当动滑轮重为1N时，滑轮组的机械效率为75%，忽略绳重和摩擦，根据得（3）[3]当被抬升物体的重力G′=9N，动滑轮重力G动=3N时，滑轮组的机械效率为五、计算题11．（2023·河北·校联考三模）如图所示，图甲是一辆起重车的图片，图乙是起重车吊臂上的滑轮组在某次打捞作业中将重为1.2×104N的货物A匀速提升过程的示意图，滑轮组上钢丝绳的拉力F为4800N，（已知动滑轮重为3000N，货物A上表面未离开水面，不考虑绳重、摩擦及水对A的阻力。（g取10N/kg）（1）求货物A的质量；（2）求货物A在水中被匀速向上提升的过程中受到的浮力大小；（3）乙图中，货物A完全离开水面在空中被匀速提升2m的过程中，求此时滑轮组的机械效率。

【答案】（1）1.2×103kg；（2）600N；（3）80%【解析】解：（1）货物A的质量（2）由图可知，承担物重绳子股数为n=3，则由力的平衡得3F+F浮=G物+G动即F浮=G物+G动3F=1.2×104N+3000N3×4800N=600N（3）货物A完全离开水面后，浮力消失，此时的拉力为F'则3F'=G物+G动=1.2×104N+3000N=1.5×104N解得F'=5000N。因为h=2m，则s=3h=3×2m=6m滑轮组的机械效率答：（1）货物A的质量为1.2×103kg；（2）货物A在水中被匀速向上提升的过程中受到的浮力大小为600N