机械效率(原卷版+解析)

11.5机械效率

一、单选题

1.在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（）

A.使用机械可以省力、省距离，也可以省功

B.机械做功越快，机械效率越高

C.使用机械可以省力或省距离，但不能省功

D.机械做功越多，机械效率越高

2.小明用一竖直向上的力把物体A匀速提到了一定的高度，所做的功为100L小红利用某种机械把相同的

物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功为120J,则下列说法正确的是（）

A.小红利用的机械一定是省力的

B.小红所做的有用功为120J

C.小红所做的有用功为100J

D.小红利用的机械其机械效率达到了100%

3.甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3,机械效率之比是3:1,则它们所做的有用功之比（）

A.2:3B.2:1C.2:9D.9:2

4.下列做法中不能提高滑轮组机械效率的是

A.增加物体提升的高度B.使用轻质动滑轮

C.增加物体的质量D.在轴上加润滑油

5.一个滑轮组经改进后，机械效率比原来大大提高，用该滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度，与改进

前相比（）

A.总功不变，但额外功减少了

B.总功不变，有用功增加了

C.有用功不变，总功减少了

D.做的有用功减少了

6.如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N,斜面长s=1.2m、

高力=0.3m。把重物直接提升力所做的功作为有用功，则（）

A.有用功为1.35J,机械效率为75%

B.有用功为2.16J,机械效率为62.5%

C.有用功为1.35J,机械效率为62.5%

D.有用功为1.35J,机械效率为100%

7.如图所示，物体重为50N,小明用这个滑轮组3s内将物体匀速提升0.3m。拉力为20N,不计绳重和摩

擦，下列说法第氓的是（）

vvxv

F

A.动滑轮的重力为ION

B.拉力厂的功率为2W

C.该滑轮组的机械效率约为83.3%

D.提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高

8.如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂

在A、8两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确是（）

A.重物在A点处人做的有用功多机械效率高

B.重物在A和8点处杠杆的机械效率相等

C.重物在8点处做的有用功多，杠杆的机械效率高

D.重物在4点处做的额外功多，杠杆的机械效率高

9.如图所示，物体A在拉力”的作用下，10s内水平匀速运动了5m,物体A与地面间的滑动摩擦力为270N,

拉力F为150N。下列物理量计算正确的是（）

A.绳子自由端移动的速度是1.5m/s

B.拉力尸做功为750J

C.该滑轮组的机械效率是60%

D.拉力户的功率是150W

10.如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G,每个滑轮的重力为G沿，此装

品

D.

2(1-7)

H.分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度，若物体受到的重力为100N,动滑轮的重

力为20N。在把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（）

A.甲、乙两滑轮组所做的有用女都是100J

B.甲滑轮组所做的有用功为200J,乙滑轮组所做的有用功为300J

C.甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等

D,甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率

12.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置c当用图乙所

示随时间变化的竖直向下的拉力尸拉绳时，物体的速度和物体上升的高度力随时间变化的关系分别如图内

和丁所示（不计绳重与摩擦）。下列计算结果正确的是（）

甲乙

A.0s〜1s内，物体对•地面的压尢为10N

B.Is〜2s内，额外功是25J

C.2s〜3s内，拉力做的功是187.5J

D.2s〜3s内，滑轮组的机械效率是83.3%

二、填空题

13.如图，用滑轮组提升重物时，将重60N的物体在10s内匀速提升了3m,已知动滑轮重为10N（不计绳

重和摩擦），则提升重物的过程中，绳子自由瑞拉力尸的大小为N,提升物体的过程中所做额

外功为___________J，滑轮组的机械效率为。

14.如图所示，在5s时间内，将一个重为5N的物体沿着长2m、高1m的斜面从底端匀速拉到顶端，物体

受到摩擦力为0.5N。则有用功为J,拉力做功的功率为W,此时斜面的机械效率为。

19.用如图质量分布均匀的细木棒提升重物，不计摩擦，测力计竖直向上拉木棒的C点使在力点的物体匀

速上升时，测得如下表数据，该杠杆的机械效率为,杠杆的重为N；如果将物体

由A点移到8点，测力计仍然竖直拉。点匀速上升，物体上升的高度不变，则有用功，机械

效率o（后两空选填“变大”、”不变”或“变小”）

A点上升的高。点上升的高

物重G/N测力计示数F/NOA/mOC/m

度hA/m度helm

42.50.250.50.20.4

三、实验题

20.（I）如图甲所示，用作用点不同，分别用沿圆的切线方向的三个力B、&、使杠杆在水平位置保

持平衡，则B、尸2、B的大小关系是。

（2）如图乙所示，用两种不同的滑轮将同一重物G提升到相同高度，若不计绳重、摩擦和滑轮重，

B危，机械效率为72（选填“'或“今）。

甲乙

2i.某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示，第1、2、3次实验装置分别如图甲、

乙、丙所示。

\\\\\\\\\\\\\\\\

y^

^

雷<

#

乙8

内

次数钩码重G/N钩码上升的高度h/cm测力计拉力F/N测力计移动距离s/cm机械效率）］

12100.93074.10%

24101.63083.30%

34101.050

（1）实验中，弹簧测力计应竖直方向提升重物。第3次实验中所做的有用功是J,机械效率为

（2）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功将（增大/减小）。

因而，由第2、3次实验可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率。

（3）比较两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率o

22.小强同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所

示。他首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，调节斜面倾斜角。的大小多次测量，得

到下表所示的数据：

LP

斜而倾小车重斜面高斜面长有用功总功W总机械效率

拉力F/N

斜角eG/Nh/ms/mwbJ/J

12°50.212.112.148%

30°50.513.62.53.669%

45°50.714.33.54.381%

（1）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角。越___________,斜面越省力，斜面的机

械效率越___________;

（2）若想探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度的关系，则要保持斜面倾斜角度。不变、小车的重不变,

只改变。

23.现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率”与所挂物重G法的关系，改变G而竖直向上匀速拉

动弹簧测力计，计算并绘出“与G送系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则：

(1)动滑轮自重是_____N；

(2)当G桁4N时，重物以v=20cm；s速度匀速上升，拉力F做功的功率是W：

(3)图乙中的曲线表明，同一滑轮组的机械效率随所挂物重G行的增大而增大，最终(会/不会)达

到100%；仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的〃一G防图线与图乙所示曲线(相同/

不同)。

24.小红和小明用一个滑轮、钩码、弹簧测力计等器材分别做了以下实验：

(1)探究定滑轮工作时的特点如图甲，为了使弹簧测力计的示数尽可能接近绳子受到的实际拉力，实验中

提升的钩码质量应取(埴“大”或“小些c

(2)探究动滑轮工作时的特点

①测出______重力，然后组装好如图乙所示的装置；

②拉动弹簧测力计，使钩码_____上升。

(3)测动滑轮的机械效率

①实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了:

②小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确噪作，实验数据如下表。

实验序号钩码重G/N钩区上升高度h/cm拉力F/N绳端移动的距离5/cni

①1.020.00.740.0

②2.020.01.240.0

③3.020.01.740.0

a。第①次实验测得动滑轮的机械效率为,第②次实验的有用功为Jo

bo第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s,则拉力的功率为W

Co由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将(填“变大”、“变小”或“不

变”)。

d。小红进一步研究，测出动滑轮的重力，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差

值AW(AW=力竹W触)，发现钩码的重力越大，△卬(填“越大”、“越小”或“不变”)，

请你用所学知识进行解释：。

25.小丽实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。

物理量名称实验1实验2实验3

钩码量G/(N)446

钩码上升高度h(m)0.10.10.1

绳端拉力F(N)1.81.42.4

绳端移动距离s(m)0.30.50.3

机械效率(％)7457

机械效率平均值

（1）小玲同学认为表格设计有问题,请你指出问题所在：:在实验中，弹簧测力计应竖直向上

提升重物；

（2）3次实验后得出表中的数据，请计算第3次测量的机械效率为；

（3）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑

轮组的机械效率:

（4）比较实验两个实验的数据可得出正确结论：使用同组滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机

械效率。下列做法提高汽车燃油效率的方法与该结论相同的是o

A.汽车通过减轻车身重达到提高汽车燃油效率

B.汽车在荷载范围内尽量增大载荷量提高汽车燃油效率

C.汽车按时保养减少机械摩擦损耗提高汽车燃油效率

D.规范操作汽车驾驶提高汽车效率

26.小聪在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N,测得的数据如表：

测力计移

钩码上升的测力计示机械效率

次数钩码总重G/N动距离

高度h/m数用N〃/%

s/m

140.11.80.374.1

26().12.40.3

340.11.40.557.1

440.21.41.057.1

（1）在实验中，测绳端拉力大小时，应使弹簧测力计竖直向上,状态进行读数（选填“缓慢拉动”或“静

（2）分析表中数据可知：第3次和笫次实验是按丙图装置测机械效率的，分析以上两组实验数据

可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_______。

（3）请你帮助小聪计算出第2次滑轮组的机械效率为%（保留1位小数），在第2次实验中，拉

力F所做的额外功为Jo

（4）根据实验数据推测，使用图内滑轮组将重6N的物体匀速提升0.1m,此时滑轮组的机械效率可能为

（只填序号）。

A.52.2%B.57.1%C.64.3%D.83.3%

四、计算题

27.小王用如图滑轮组匀速提起重物.动滑轮重60N,

（1）如果不计滑轮组摩擦和绳重，小王拉绳子，在10s内将重为540N的货物匀速上升2m,求：

①有用功；

②小王做功的功率；

③滑轮组的机械效率；

（2）若小王所用装置匀速提升某货物时，测得拉力大小为300N。克服绳重和摩擦做的功占总功的10%,

求：滑轮组提升货物的重。

28.一位质量为50kg的建筑工人要把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知吊篮

的质量为4kg。当篮内的建筑材料质量为16kg时，人对绳子的拉力为130N,吊篮在拉力的作用下10s内匀

速上升了3m,不计绳重和摩擦。则：

（1）动滑轮的重力为多少？

（2）人的拉力做功的功率是多少？

（3）该建筑工人利用该装置运送建筑材料的机械效率最大为多少？

五、综合题

29.如图1的“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备，48是竖直支架，CO是水平臂，其上OC段叫平衡

臂，C端装有配重体，。。段叫吊臂，石处装有滑轮，可在。、。两点间移动。

（1）由“塔吊”结构图可知，当E点越靠近。点时，能安全吊起重物的最大质量越（大/小）；

(2)用此“塔吊”将1.5t的钢材先竖直匀速吊起10mA，然后沿水平方向慢慢旋转90。后即送达指定位置,

在这一过程中“塔吊”对钢材做功多少?(g=10N/kg)

(3)“塔吊”通过电动机带动如图2所示的滑轮组，竖直吊起物体。某次吊起的重物为3xl()4N,物体匀速上

升的速度为L5m/s,电动机对滑轮组钢丝上的水平拉力F做功佗功率为75kW,求作用在滑轮组上的水平拉

力F和这次起吊时滑轮组的机械效率?

11.5机械效率

一、单选题

i.在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是()

A.使用机械可以省力、省距离，也可以省功

B.机械做功越快，机械效率越高

C.使用机械可以省力或省距离，但不能省功

D.机械做功越多，机械效率越高

【答案】C

【解析】

AC.使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能

省功，故A错误，C正确；

BD.由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。

故选Co

2.小明用一竖直向上的力把物体A匀速提到了一定的高度，所做的功为100J。小红利用某

种机械把相同的物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功为120J,则下列说法正确的是

()

A.小红利用的机械一定是省力的

B.小红所做的有用功为120J

C.小红所做的有用功为100J

D.小红利用的机械其机械效率达到了100%

【答案】C

【解析】

A.利用机械可能省力也可能费力，小红利用某种机械不能确定一定省力，故A错误；

B.小红利用某种机械把相同的物体A也匀速提到了相同的高度，所做的功是为120J,即

120J是总功,故B错误;

C.对物体做的功足有用功，所以，小红利用机械做的有用功等于小明做的功，即100J,故

C正确：

D.由于利用机械就一定做额外功，所以，机械效率总小于1,机械效率不可能达到了100%,

故D错误。

故选Co

3.甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3,机械效率之比是3:1,则它们所做的有用功之比

()

A.2:3B.2:1C.2:9D.9:2

【答案】B

【解析】

由可得

%用=m%

则它们有用功之比为

%甲_♦-%甲_3-212

荻一小纵一面一，

故选B。

4.下列做法中不能提高滑轮组机械效率的是

A.增加物体提升的高度B.使用轻质动滑轮

C.增加物体的质量D.在轴上加润滑油

【答案】A

【解析】

A.增大物体提升的高度，绳端移动的距离也变长了，滑轮组的机械效率.：

%用GhGhG

“唯FsFnhnF

由此可知机械效率并不受影响，故A符合题意；

B.使用轻质动滑轮，额外功减少了，在有用功一定时，滑轮组的机械效率会增大，故B不

符合题意：

C.增大被提升物体的质量，在动滑轮、摩擦不变的情况下，即额外功不变的情况下，有用

功增大了，所以机械效率就提高了，故c不符合题意：

D.在轴上加润滑油，减少摩擦，减少额外功，在有用功一定时，滑轮组的机械效率会增大,

故D不符合题意。

5.一个滑轮组经改进后，机械效率比原来大大提高，用该滑轮组将同一物体匀速提升同样

的高度，与改进前相比（）

A.总功不变，但额外功减少了

B.总功不变，有用功增加了

C.有用功不变，总功减少了

D.做的有用功减少了

【答案】C

【解析】

由于把同一物体匀速提升同样的高度，所以，利用滑轮组做的有用功相同，由于改装后的机

械效率高，所以，由〃二小知道，改装后利用滑轮组做的总功减少，又因为

We=W4+W浦

所以，改装后利用滑轮组做的额外功减少，综上所述，故ABD错误，C正确。

故选C。

6.如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N,

斜面长s=1.2m、高〃=0.3m。把重物直接提升/?所做的功作为有用功，则（）

A.有用功为1.35J,机械效率为75%

B.有用功为2.16J,机械效率为62.5%

C.有用功为1.35J,机械效率为62.5%

D.有用功为1.35J,机械效率为100%

【答案】C

【解析】

有用功

%用=G〃=4.5NxO.3m=L35J

总功

%=Es=1.8Nx1.2m=2.16J

机械效率

77=x100%=x100%=62.5%

以2.16J

故选C。

7.如图所示，物体重为50N,小明用这个滑轮组3s内将物体匀速提升0.3m。拉力为20N,

不计绳重和摩擦，下列说法塔送的是（）

A.动滑轮的重力为ION

B.拉力少的功率为2W

C.该滑轮组的机械效率约为83.3%

D.提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高

【答案】B

【解析】

A.由图像可知绳子股数〃=3,则动滑轮的重力为

G（J=3F-G=3x20N-50N=10N

故正确，不符合题意；

B.绳子自由端移动的距离为

5=3/?=3x0.3m=0.9ni

拉力厂的功率为

WFs2ONxO.9m

P==6W

7"T一^

故错误，符合题意；

C.该滑轮组的机械效率约为

匕也『GhG50N

n=—=-----—=-------------=----------=------------xIIKJ%=36.3%

吗j+%Gh+GJtG+G力5ON+1ON

故正确，不符合题意；

D.由

^=^^=G^=G

以典+4Gh+G*G+G〃j

可知提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高，故王确，不符合题意。

故选B。

8.如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的七杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后

把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确是（）

A.重物在A点处人做的芍用功多机械效率高

B.重物在4和8点处杠杆的机械效率相等

C.重物在8点处做的有用功多，杠杆的机械效率高

D.重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高

【答案】C

【解析】

利用杠杆提升重物，有用功W/尸G/?,在A、B两处提升的是同一个重物，每次杠杆上升同

样的高度，而重物上升的高度/?〃＞自，在A、6两处人做的有用功不相同，重物在A点处做

的有用功少；由图可知在A、4两处提升重物，每次用力让杠杆上升同样的高度，而杠杆的

重心上升的高度以'=加'，额外功所以额外功相同：在4、8两处人对重物提升

的高度不同，做的有用功不相同，因为〃=A有月功少，额外功一样，可得〃A

故ABD错误，C正确。

故选C。

9.如图所示，物体A在拉力尸的作用下，10s内水平匀速运动了5m,物体A与地面间的

滑动摩擦力为270N,拉力广为150N。下列物理最计算王确的是（）

A.绳子自由端移动的速度是1.5m/s

B.拉力尸做功为750J

C.该滑轮组的机械效率是60%

D.拉力厂的功率是I50W

【答案】D

【解析】

【分析】

A.动滑轮上有两段绳子承载，自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故自由端移动的

距离

。=2S2=2x5m=1Oir.

自由端移动的速度

s.10m,,

v.=—=-----=Im/s

t10s

故A错误；

B.抖力厂做功

叱=150NxlOm=150()J

故B错误;

C.滑轮组做的有用功

=/s-2=270Nx5m=1350J

滑轮组的机械效率

崂号9。%

故c错误;

D.拉力厂的功率

P=Fv(=I5ONxlm/s=15OW

故D正确。

故选D。

10.如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G,每个滑轮的重

力为G曲，此装置的机械效率为则工人所用的拉力在下述表达中正确的是（〉

D.

2(1F)

【答案】A

【解析】

A.设物体上升的高度为力,由图示可知

由

氏=»=旦=£

FsFx2hIF

可知，工人所用的拉力为

G

2n

故A正确;

BCD.不计绳子的重力和绳子与滑轮间的摩擦，只计动滑轮的重力时，由

（］_"）=%.=纽=G*=纽

%FsFx2hIF

可得

F一，一

2（1-〃）

由于实际使用时，绳子的重力和绳子与滑轮间的摩擦是存在的，因此

F>-^—

2（1-〃）

故BCD错误。

故选A。

11.分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度，若物体受到的重力为100N,

动滑轮的重力为20N。在把物体匀速提升1m的过程中［不计绳重和摩擦），下列说法正确

的是（）

A.甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J

B.甲滑轮组所做的有用功为200J,乙滑轮组所做的有月功为300J

C.甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等

D.甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率

【答案】A

【解析】

AB.甲、乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据W=G无可知两滑轮组所做的

有用功相同，则

%=G〃=100Nxlm=100J

故A正确，B错误；

C.由图可知滑轮组绳子的有效股数/=2,叱=3,动滑轮的个数和重力以及物体的重力

相同，根据/=：（G物+G动）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C错误；

D.不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据W=G/z可知,

动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，即

%=G/?=20Nxlm=20J

由于

则两滑轮组的总功相同，即

VV,；I=1%+1%=1OOJ+20J=120J

有用功相同，总功相同，根据〃=MxlOO%可知，两滑轮组的机械效率相等；故D错误。

W&

故选Ao

12.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装

置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力“拉绳时，物体的速度和物体上升的高度〃

随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重与摩擦）。下列计算结果正确的是（）

/////////

T

A.0s〜1s内，物体对地面的压力为10N

B.1s〜2s内,额外功是25J

C.2s〜3s内，拉力做的功是I87.5J

D.2s〜3s内，滑轮组的机械效率是83.3%

【答案】D

【解析】

【分析】

A.由图丁可知，在0〜1s内物体上升的高度为0,即物体没有高开地面。由图乙可知，在

0〜1s内，拉力

尸戒=30N

取动滑轮和重物为研究对象，受至IJ向下的重力G和G物地面施加的竖直向上的支持力产妇

及动滑轮对物体的拉力尸作用，处于静止状态，根据力的平衡，地面对物体的支持力为

F支=6-F=G-3尸拉+G动=100N・3x30N+G^=G/10N>10N

由力的相互性，物体对地面的压力大小等于地面对物体的支持力，故A错误；

B.在1〜2s内，拉力

产2=5ON

由图丁知，重物上升高度

〃2=1.25m

绳子的有效段数为3,拉力厂的作用点下降的距离

52=3/12=3x1.25m=3.75m

拉力做的有用功

W右2=G〃2=1（X）NX|.25m=125J

拉力做的功

W/2=b2S2=50Nx3.75m=187.5J

额外功

W*2=WO2・W）2=187.5J・125J=62.5J

故B错误；

C.由图可知在2〜3s内，拉力

R=40N

重物上升高度

加=3.75m-1.25m=2.5m

拉力下的作用点下降的距离

55=3/?.?=3x2,5m=7.5m

拉力做的功

W@3=F3s3=40Nx7.5m=300J

故C错误；

D.2s〜3s内滑轮组的机械效率

叫卫二旦/=%匚83.3%

%FsFx3h3F3x4QN

故D正确。

故选D。

二、填空题

13.如图，用滑轮组提升重物时，将重60N的物体在10s内匀速提升了3m,已知动滑轮重

为1ON（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中，绳子自由端拉力广的大小为

N,提升物体的过程中所做额外功为__________J,滑轮组的机械效率为

【答案】353085.7%

【解析】

[1]由图可知，该滑轮组绳子的承重段数〃=2,不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力

?

/=L(G+Gia)=；x(60N+10N)=35N

⑵由题意可得，绳子自由端移动的距离为

5=??/z=2x3m=6m

所以拉力做的总功为

W-5Nx6m=2H)J

拉力做的有用功为克服物体重力做功，大小为

W^=GA=60Nx3m=18GJ

因为总功等于有用功与额外功之和，所以提升物体的过程中所做额外功为

W--W行210J-18OJ=3OJ

⑶由⑵可得滑轮组的机械效率为

x100%=x100%b85.7%

吗,210J

14.如图所示，在5s时间内，将一个重为5N的物体沿着长2m、高1m的斜面从底端匀速

拉到顶端，物体受到摩擦力为0.5N。则有用功为J,拉力做功的功率为W,此

时斜面的机械效率为o

【答案】51.283.3%

【解析】

⑴使用斜面可以省力，但不能省功，将一个重为5N的物体沿着长2m、高1m的斜面从底

端匀速拉到顶端，有用功

W0=G/?=5Nxlm=5J

⑵额外功

Vy^=0.5Nx2m=U

则总功为

VVA=W"+W桁5J+1J=6J

拉力做功的功率为

［3］斜面的机械效率为

,；=^-xlOO%=—xlOO%«83.3%

%6J

15.如图甲所示的滑轮组，用60N的拉力匀速提升重150N的物体40s,物体和绳子自由端

的运动情况如图乙所示，在此过程中，物体上升的高度为m,有用功为J,滑

轮组的机械效率为%,拉力的功率为Wo

【解析】

”］由图甲可知，承担物重的绳子的股数为〃=3,绳子自由端移动的距离与物体上升的高度的

关系为产，山。由图乙可知，在此过程中，物体上升的高度为hm绳子自由端移动的距离为

s=nh=3x1rn=3m

⑵有用功为

lV^=G/?=I50Nxlm=l50J

[3]拉力做的总功为

卬kE尸60Nx3m=180J

滑轮组的机械效率为

〃二%、100%=1^x100%。83.3%

吗：180J

[4]拉力的功率为

P工妈=4.5W

t40s

16.建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图

所示的机械装置，斜面的倾角为30。且固定在水平面上。二人用375N的力拉绳子，重为600N

的货物沿斜面匀速向上运动20m所用时间为40s,在此过程中有用功为.J，该装置的

【解析】

⑴物体在斜面上运动20m,斜面的倾角为30。，根据直角三角形知识可知，物体上升的高度

//=—5=—x20m=10m

22

工人所做有用功

W片G〃=600Nx10m=60D0J

|2|由图可知，动滑轮上杓2段绳子，即〃=2,已知物体沿斜面移动距离户20m,则绳子自由

端移动的距离

s'=〃s=2x20m=40m

工人所做总功

IVk&=375Nx40m=l5000J

该装置的机械效率

Z7=^=SX100%=40%

17.一个质量为70kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重200N,

容量足够大，每块石板重I00N,绳能承受的最大拉力为800N,滑轮的摩擦和绳重忽略不计。

当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时,此装置的机械效率为80%,

则此装置的动滑轮重为N；该工人提升10块石板升高2m过程中，做的额外功

为J；该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到

【答案】5050081.5%

【解析】

[1][2]10块石板的总重力

G6=10X100N=10(X)N

提升石板所做的有用功

VV<f=G6/?=1000Nx2m=2000J

此装置提升石板所做的总功

V^=^=2000J=2500J

77CU'70

提升石板所做的额外功

IV种w>IV^=2500J-2000J=500J

提升托盘所做的额外功

W/碑=G/?=200Nx2m=400J

不计摩擦及绳重时，提升动滑轮所做的额外功

W所W好W/步500J-400J=100J

动滑轮的重力

暹二侬二50N

动h2m

[3]人对绳子的最大拉力

F=Gx=/?^=70kgx1()N/kg=7()0N

同•轮滑组，提升物体的过程中，所做的有用功越大，机械效率越高，所以提升的物体越重,

机械效率越高。当绳子端所受的拉力最大，提升的物体最重，此装置的机械效率最高。由图

示知，滑轮组承重绳子为2根，所以能提起的石板的最大重力

Gm=2/一G动—G机矗=2x700N-50N-200N=1150N

最多能提起石板的数量

100N

实际上，提升石板的重力

G^=llxl00N=ll00N

绳子端的实际最大拉力

7二g(G行实+G世星+G劝)=gX(11(X)N+200N+50N)=675N

此装置的最高机械效率

%==U00N*100%。81.5%

F..2h675Nx2

18.用如图所示滑轮组匀速提升重为200N的物体，绳重和摩擦忽略不计，人对绳的拉力为

125N,若人在5s内将绳子匀速向下拉6m,则人拉绳的功率为W,所做的额外功为

______J，滑轮组的机械效率为。如果人的体重为600N,绳子能承受的最大拉力为

800N,拉动过程中绳始终未断裂，假设人能施加足够大的拉力，他用此滑轮组能提升的最

80%1150

【解析】

川人做的总功是

WkEs=125Nx6m=750J

人拉绳的功率为

侬=I5OW

t5s

⑵物体上升的高度是

,s6m.

h=—=——=3nl

n2

做的有用功是

VVy>=G/?=200Nx3m=600J

所做的额外功为

W朽We-Wyj=750J-600J=150J

[3]滑轮组的机械效率为

〃=100%=^2£xl00%=80%

唯750J

[4]绳重和摩擦忽略不计，所以滑轮重为

取二照-0N

h3m

绳子能承受的最大拉力为800N,但是人的体重只有6(X)N,那么人所能施加的最大拉刀为

600N,那么滑轮组能提升的最大物重为

G物=2尸-G力=2x600N-50N=1150N

19.用如图质量分布均匀的细木棒提升重物，不计摩擦，测力计竖直向上拉木棒的C点使

在A点的物体匀速上升时，测得如下表数据，该杠杆的机械效率为,杠杆的

重为N；如果将物体由A点移到B点，测力计仍然竖直拉C点匀速上升，物体

上升的高度不变，则有用功，机械效率。(后两空选填“变大”、

“不变”或“变小”)

A点上升的高。点上升的高

物重G/N测力计示数FNOA/mOC/m

度/u/m度hc/m

42.50.250.50.20.4

【答案】80%1不变变大

【解析】

[I]有用功

卬有用=GB=4NxO.2m=0.8J

总功

W总=/7?c=2.5NX0.4m=IJ

该杠杆的机械效率

77=^=—X100%=80%

%U

⑵已知

04=0.25m

OC=0.5m

故

OC=2OA

即A点为杠杆的重心位置，不计摩擦，克服杠杆自重做的功为额外功，则

W额=W总・W有用=1J48JR.2J

杠杆的重为

G杠杆A黑加

[3][4]如果将物体由A点移到4点，测力计仍然竖直拉C点匀速上升，物体上升的高度不变,

根据=可知有用功不变，从图中可知杠杆重心上升的高度变小，根据W额二G杠杆

力可.知额外功变小，根据

n%=——=卬-有---：=-1-----

”叫j+l/1+%