机械效率试题(原卷版+解析)

12.3机械效率

【巩固精练】

1.用铁桶从井中打水，则此过程中（）。

A.人对铁桶做的功是额外功B.人对水做的功是额外功

C.人对水和铁桶做的功都是额外功D.人对水和铁桶做的功都是有用功

2.亮亮和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为5kg的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用时较短,

则亮亮与爸爸所做的（）。

A.有用功相等B.总功相等

C.总功率相等D.有用功和总功的比值相等

3.如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物,若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重，则下列

说法正确的是（）

A.甲较省力，机械效率较低B.乙较省力，机械效率较低

C.甲较省力，机械效率较高D.乙较省力，机械效率较高

4.工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）

A.增大提升重物的速度，可以增大有用功

B.减小定滑轮的重力，可以减小额外功

C.增大提升重物的高度，可以提高机械效率

D.减小动滑轮的重力，可以提高机械效率

5.如图所示，利用轻质滑轮组匀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/，A点的拉力为山，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（）

AJ_RJ-「区D9

2FA3FJ2F2P

6.小浩体重500N,利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5加。已知物体A重为800

N,小浩作用在绳端的拉力大小为500N,在此过程中，下列说法正确的是（）

A.水平地面对小浩支持力做功为500（）JB.小浩做的有用功为3000J

C.小浩拉力的功率为250WD.此滑轮组的机械效率为80%

7.小聪测量了如图所示的滑轮组的机械效率，他先后进行了两次实验，将钩码分别匀速竖直提升加

和必的高度如对两次实验中一些物理量进行比较，正确的是（其中$为绳子自由端通过的

距离，，为动滑轮上升的高度）（）

A.S\=S2B.Hi=H?C.”i=〃2D.W有用］=W有用2

8.升旗过程中，克服旗的重量做的功是,克服绳子重量做的是；克服摩擦力做的

功是o（填“有用功”“额外功”或“总功”）

9.用一个动滑轮把重100N的物体匀速提到5m高的楼上，作用在绳上的拉力尸为60N,则拉力尸

做的功为______J，动滑轮的机械效率为。

10.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。工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿斜

面匀速向上运动6m所用时间为20s,求此过程中：

（1）重物沿斜面匀速运动的速度大小;

（2）工人提升重物做的有用功;

（3）该装置的机械效率。

11.在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重I200N的物体沿着长L=5m、高

〃=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300N（不计空气阻力）。求：

（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？

（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？

（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？

这个问题（坡度、机械效率），下面是同学们对这个问题的不同表述，其中最有利于科学探究顺

利进行是（）

A.上坡时坡度越大越费力，机械效率呢

B.斜面的倾斜程度改变后，其机械效率是否发生变化

C.随公路坡度的增大，机械效率减小吗

D.斜面的机械效率与省力、费力是否有关

16.如图所示，用滑轮组提升重物时，用大小为Q的拉力将重400N的物体在10s内匀速提升了2m。

己知动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），则滑轮组的机械效率为%,拉力自做功的功率

为W。如利用该装置使该物体沿竖直方向匀速下降时，绳子自由端的拉力为F2,则

Q（选填“大小”“等于”或“小于”）6。

□

17.在探究“滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑

轮测定前4组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第5组数据，测得数据如下表：

实验动滑轮物重钩码上升动力动力作用点滑轮组的机

次数重G动/NG/N高度力/mF/N-移动距离s/m械效率〃/%

10.510.10.70.347.6

20.510.20.70.647.6

30.520.11.10.360.6

40.540.12().3①

5140.1②0.5

（1）请根据前4组数据，在图甲中画出实睑中滑轮组的绕绳方法。

甲

（2）实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计。

(3)表格中编号①处数据应为：根据图乙中弹簧测力计可知编号②处数据应为No

(4)由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与无关。

(5)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和有关。

(6)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高。”你认为这句话是(选填“正确”或“错

误”)的。你是用小明收集的数据中两组数据对比分析来判断的。

18.为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们课外作如卜.探究：如图，用滑轮组将重200N的物体

从底面积为400cm2的圆柱形容器中提起，容器中水面由90cm降到70cm.已知每个滑轮重均

为20N(不计绳重、水的阻力及滑轮与中心轴间的摩擦，g取10N/kg)。求：

(1)所提起物体的密度:

(2)物体完全出水后继续上升的过程中，滑轮组的机械效率。

19.用如图甲所示的滑轮组提升物体M,已知被提升的物体M重为76()N,卷扬机加在绳子自由端的

拉力尸将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图像

如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力，求：

(1)滑轮组提升重物所做的有用功是多少？

(2)滑轮组提升重物的机械效率是多少？

(3)动滑轮的重力是多少？

20.滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图15—16所示，是一业余打捞队打捞某

密封箱子的示意图，已知电动机工作时拉绳子的功率为1100W保持不变，箱子质量为300kg,体

积为0.10?,每个滑轮重200N,水深，为6m,水面离比面距离〃为4m,将箱子从水底提到地

面时,用时24s(不计绳重、摩擦和水的阻力,水的密度〃水=1.0x|()3kg/m3,g取10N/kg)。求：

(1)箱子在水底时下表面受到水的压强。

(2)电动机把箱了•提升到地面做的总功。

⑶整个打捞过程中，滑轮组机械效率的最大值。

⑷整个打捞过程中，箱子上升的最大速度。

■电动机

777777/7777

讦

E'Hi=hm

【思维拓展】

21.为了将放置在水平地面上重G=IOON的重物提升到高处，小明同学设计了如图甲所示的滑轮组

装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力”拉绳时，重物的速度v和高度人随时间

/变化的关系图象分别如图丙和丁所示。绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向(不计绳重和摩

求

甲乙丙丁

(I)在2〜3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率小

(2)在1〜2s内，拉力尸做的功W。

(3)若绳子能承受的最大拉力是1500N,小李体重500N,他站在地面向下拉绳子使物体匀速上升,

最大能提升多重的物体？

22.有一质量为60心、底面积是0.5n?的物体先静置在水平地面上，然后工人用如图所示的装置在20s

内将物体匀速向上移动4m,已知拉力〃的大小为400N,在此过程中不计绳重和摩擦,（g=10N/kg）,

求：

（1）物体静置时对水平地面的压强。（2）滑轮组的机械效率。（3）拉力尸的功率。（4）动滑轮

的重力。

12.3机械效率（解析版）

考点直击

法这善例今析+变w制株

考点1有用功和额外功

（1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。

（2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额处功。

（3）总功:布♦用功与额外功的和叫总功。

（4）总功的计算：W

A=FS;W«=WOJ+W«H

（5）有用功的计算方法:WWffl=Gh；W制咏外

（6）额外功的计算方法：—行G'h,W欲外二f/s；-外力总-W有用

【典例1］（2019•信阳模拟）甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上

来，水桶里带了一些水，关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是（）

A.甲提水桶做的功都是有用功

B.乙提水桶做的功都是有用功

C.甲提水桶对桶做的功是额外功

D.乙提水桶对桶做的功是额外功

【答案】Co

【分析】从两个同学做功的目的出发，分析哪个功才是需要的有用功。

【解答】解：甲同学的目的是提水，所以对水做的功是有用功。但是对桶又不得不做功，

则对桶做的是额外功。

乙同学的目的是提桶，所以对桶做的功是有用功。但是对水又不得不做功，则对水做的

是额外功。

故选：Co

【典例2】（2020春•广饶县期末）当你用桶从井中提水的时候，你对桶所做的功额外或：

如果桶掉进井里，从井里捞桶的时候，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是有用功.

（填“总功”、“有用功”或“额外功”）。

【答案】额外功；有用功。

【分析】使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但

不得不做的功叫额外决。

【解答】解：用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的是有用功，同时还要

将水桶提起来，所以对桶做的是额外功；

从井中提水桶的过程中，目的是捞桶，所以对桶做的是有用功，同时，还要将桶中的部分

水提起来，所以对水做的是额外功。

故答案为：额外功；有用功。

【变式训练1】（2019秋•南丹县期中）分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高

度，做的有用功（）

A.杠杆最多B.斜面最多C.滑轮组最多D.一样多

【答案】Do

【分析】物体的重力柱等，升高的高度相等，根据公式亚=6卜可求有用功的大小。

【解答】解：用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，根据公式Wrr=Gh可

知，做的有用功相等。

故选；D。

【变式训练2】（2019•安阳模拟）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。

【答案】有用功：额外功；总功。

【分析】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。

【解答】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。

考点2机械效率的概念

（1）概念：有用功跟总场的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。

⑵计算公式:用03,用心国3绯用n表示机械效率，财”需

由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于10

（3）提高机械效率的主要办法:

①在有用功•定时，尽量减少额外功,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措

施；

②在额外功一定时，增大3nH功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,

充分发挥机械的作用。

【典例3】（2021春•南召县期末）下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（）

A.做功越慢的机械，功率一定越小

B,越省力的机械，其机械效率一定越高

C.做有用功越多的机械，其机械效率越高

D.功率不同的机器，做的功一定不相等

【答案】Ao

【分析】（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；

（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；

（3）机械效率与做功功率和机械的省力情况无关。

【解答】解：A、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小说明做功慢。故A正

确；

B、机械效率是有用功与总功的比值，与机械的省力情况无关。故B错误；

C、机械效率是指有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。

故C错误；

D、功率不同的机械，做的功有可能相等。如功率为5000W的机械60s做的功与4率为

1000W的机械300s做的功相同。故D错误。

故选：Ao

【典例4】（2020秋♦宝应县月考）在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原

因是任何机械械身都有重•力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着

摩擦，所以任何机械的机械效率总小于100%［选填“大于”或“小于”）。

【答案】重力、摩擦、小于。

【分析】此题考查对机械效率总小于1的理解。

【解答】解：机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，机

械效率总小于1。

故答案为：重力、摩擦，小于.

【变式训练1】（2021春•南江县期末）起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系

正确的是（）

A.做功越快的机器，功率一定越大

B.做功越多，机械效率一定越高

C.功率越人的机器做功一定越多

D.机械效率越高，做功一定越快

【答案】Ao

【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析工功率是单位时间内做的功的多少，是表示

做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值。

【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，机器的功率就越大。故A正

确；

B、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高低与做功多少无关。故B错误；

C、机器的功率大，说明做功快，但不能说明做功多,故C错误；

D、机械效率越大，说明有用功与总功的比值大，做功不一定快，功率不一定大。故D错

误。

故选：Ao

【变式训练2】（2019•宿松县模拟）有用功和额外功的总和叫做总功。有用功跟总功的

比值叫机械效率，机械效率总是小王（填“小于""等于''或“大于”）1。

【答案】有用功；额外功；有用功；总功；小于。

【分析】使用机械时，人们为完成某•任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，

但乂不得小做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械

效率。

【解答】解：

（1）有用功和额外功的总和叫总功，有用功与总功的比值叫机械效率；

（2）使用机械时，不可避免地要做额外功，所以总功一定大于有用功，由可

知，机械效率一定小于1。

故答案为：有用功；额外功：有用功；总功；小于。

考点3机械效率的计算和大小比较

机械效率表达式为"=^^100%,对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下:

滑轮或滑轮组

杠杆斜面

提升重物水平匀速拉动物体

3=也回建①。=的②

n_w有_GhW总FsnF也=山=也W总FL

总FSW总Fs缆nF

W环■催勒摩擦②

Gh+Fj^L

其中G为提升至物的里其中F摩为物体与水平面的廖操力；F为拉

Gh十G动hG+G动其中G为物里；h为斜

力；h为重物升高的高力；s物为物体移动的距离；S绳为绳子自

其中G为物至；G动为动滑抡的重力；面直度；1为斜面长

度；F为动力；s为动力由蹦动的距离；n为承担摩擦力的绳子

h为至彷上升的高度；s为绳自由端移度；F为拉力；FJJ为廖

作用点移动的距离的段数

动的距惠；n为承担物量的绳子的段数擦力

机械效率的大小比较：

（1）机械效率由行用功和总功两个因素共同决定,不能理解成：“有用功多，机械效率高”

或“总功大，机械效率低”。

（2）当总功一定时,机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越岛;

（3）当有用功•定时,机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高;

（4）当额外功一定时,机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比

例就越大，机械效率就越高。

【典例5】（2021•泉州模拟）泉图,用甲、乙两种装置将重均为I0N的物体勺速提升相同

高度。滑轮重均为IN,不计绳重及摩擦，所用的拉力分别是Fi和F2,机械效率分别是

中和"2，则（）

A.F1>F2T]1>T]2B.F1<F2ni<T]2

C.Fi>F2i]|Vr|2D.F!<F27]I>T]2

【答案】Ao

【分析】（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变，不省力也不费力，动滑轮使用时,

滑轮随重物一起移动，能省•半力；

（2）两种装置将物体匀速提升相同高度，说明有用功相同，不计绳重和摩擦，使用定滑

轮时没有额外功，而使用动滑轮有额外功，总功等于有用功与额外功之和，据此判断拉

W有用

力所做的功的大小；根据X100%分析两装置的机械效率。

11-"wT

2、

【解答】解：在甲图中，使用时滑轮的位置固定不变，为定滑轮，不省力也不费力，故Fl

=G=10N,

在乙图中，使用时滑轮随重物一起移动，为动滑轮，能省一半力，故F2=」>X（I0N+1N）

2

=5.5N,所以FI>F2;

将物体匀速提升相同应度，根据W=Fs可知，有用功相同，不计绳重和摩擦，所以使用

定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，故拉力所做的功Wi

<W2;

W有用

根据T]=芸1x100%可知，机械效率1>112。

故选：Ao

【典例6]（2021春•临潼区期末）如图所示，用力F将重力为10N的物体匀速向上提升

2m,动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列说法正确的是（）

A.绳子末端移动的距离为Im

B.拉力大小为5N

C.滑轮组的机械效率为90%

D.物体克服重力所做的功为20J

【答案】Do

【分析】(1)由图可知，n=2,绳子末端移动的距离s=2h；

(2)不计绳重、摩擦，拉力F=2(G+G劭)：

2

(3)利用W=Fs求拉力做的总功，利用W=Gh求所做的有用功，即物体克服重力所做

的功；该滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。

【解答】解：

A、由图可知，n=2,绳子末端移动的距离：s=2h=2X2m=4m,故A错误；

B、不计绳重、摩擦，拉力F=2(G+G功)=-ix(10N+2N)=6N,故B错误；

22

CD、拉力做的总功：W^j=Fs=6NX4m=24J,

所做的有用功，即物体克服重力所做的功：

W有用=Gh=10NX2m=20J,

该滑轮组的机械效率：

n=孕曳X10()%=理工X10()%~83.3%,故C错误、D正确。

W总24J

故选：Do

【典例7】（2021•潮阳区一模）用图甲、乙两种方式匀速将重为I00N的物体提升相同的高

度，已知滑轮重20N,绳重和摩擦力不计。则手的拉力：F甲大于F/.：拉力F对重物

做的功W甲等于W?.,机械效率：n甲大于T]/（选填大于、小于或等于）。

【答案】大于；等于；大于。

【分析】（1）动滑轮和定滑轮的使用特点：使用定滑轮不能省力，但能改变动力的方向；

使用动滑轮不能改变动力的方向，但能省力。

（2）利用滑轮来提起重物时，所做的有用功就是克服物体自身重力所做的功；不计绳重

和摩擦，克服动滑轮的重做的功就是额外功，使用定滑轮的机械效率就是100%。

【解答】解：绳重和摩擦力小计，由定滑轮的使用特点可知：Fn.=G；

由动滑轮的使用特点可知：九=得（G动+G）；

一般情况下，动滑轮重小于物重，因此F甲〉F乙。

如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不

计绳重与摩擦，则所做的有用功一样大，即拉力F对重物做的功Wq,=W乙，

W有

乙图，要克服动滑轮的重力做额外功，所以使用动滑轮做的总功多，由”=卢可知，动

W总

滑轮的机械效率低，即n甲〉n乙。

故答案为：大于；等于；大于。

【典例8】（2020秋•淮安期中）某人用100N的力，沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下

2m,杠杆的另一端把32ON的重物举高0.5m,则他做的有用功是」^QJ,杠杆的机械

效率是80%。

【答案】160；80%o

【分析】克服重物重力做的功为有用功，根据W=Gh求出其大小；动力做的功为总功,

有

根据W=Fs求出其大小；利用!]=二W旦X100%求出杠杆的机械效率。

W总

【解答】解：做的有用功：

WY1=Gh=320NX0.5m=160J,

动力做的总功：

W.e=Fs=100NX2m=200J,

杠杆的机械效率：

W有1AHT

n=——X1（X）%=X1（）（）%=80%o

W总200.T

故答案为：160：80%.

【典例9】（2021•金坛区二模）如图所示每个滑轮重60N,用此滑轮组匀速提升重480N的

货物，使货物以0.3m/$的速度匀速上升，拉力的功率是I8OW“求：

（1）提升物体10秒，拉力F做功：

（2）拉力F；

（3）滑轮组的机械效率不

【分析】（I）利用P=更求拉力做的功；

t

（2）由图可知n=3,绳子自由端移动的速度v=nv物，利用P=l=H=Fv求拉力;

tt

（3）利用“=:亘=皿==/-求滑轮组的机械效率。

史总FsnF

【解答】解：（1）因为P=乜.所以拉力做的功：W=Pt=180WXI0s=1800J；

t

（2）由图可知n=3,绳子自由端移动的速度v=nv物=3X（）.3m/s=0.9m/s,

因为P=』.=E£=FV,所以拉力：F=-=-180^-=200N；

ttv0.9m/s

w右

（3）滑轮组的机械效率：n=不一=-==—=-480N-=80%O

W总FsnF3X200N

答：（1）提升物体10秒，拉力F做功为18OOJ；

（2）拉力F为200N；

（3）滑轮组的机械效率n为80%。

【变式训练1】2019秋•宁强县期中）额外功为2OJ,总功为1OOJ,则机械效率等于（）

A.80%B.90%C.78%D.无法确定

【答案】Ao

W有用

【分析】已知额外功和总功大小，根据亚制=\¥总-亚颔外求出有用功，根据粤

M总

X100%求出机械效率。

【解答】解：因额外功为20J,总功为100J,

有用功：W有用=亚总-\¥籁外=100J-20J=80J,

则机械效率等于：

n=有用XIOO%=-^LXIOO%=8。％,只有A正确。

w总100.T

故选：Ao

【变式训练2】（2021•潍坊二模）为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑

轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较正确的是（）

甲乙

A.使用甲滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高

B.使用甲滑轮组更省力，甲滑轮组的效率更高

C.使用乙滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高

D.使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高

【答案】Do

【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*=nh：

把相同的重物匀速提升，不计绳重及摩擦，若有n段绳子在拉重物，则F=A（G物+G

n

动），再根据有用功在总功中所占的比值求出机械效率。

【解答】解：由题知，动滑轮重相同，提升的物体重也相同，

不计绳重及摩擦，拉力F=2（G的+G动），

n

由图知，n甲=2,则绳端的拉力Fi为：

Fi=—（G物+G动），s甲=2h甲；甲滑轮组机械效率：

2

W有甲Gh甲Gh甲G

r|甲=------=-------="------------------=------

W总甲Fis甲/（G+G动）X2h甲G+G动

乙滑轮组由3股绳子承担重物，拉力F2为：

F2=—（G物+G动），s乙=3h乙；乙滑轮组的机械效率:

3

IW乙有Gh乙Gh乙G

『W乙总F2s乙J（G+G动）X3h乙G+G动

O

所以Fi>F2»n乙。

综上所述，ABC错误：D正确。

故选：D。

【变式训练3】（2021•鄂州）小斌用如图所示滑轮组把重300N的货物匀速提升1m,若不

计绳重和摩擦，所用的拉力是200N。则下列说法正确的是（）

A.绳子自由端移动的距离为3m

B.动滑轮的质量为5CN

C.滑轮组此时的机械效率是75%

D.利用该滑轮组既可以省力还可以省功

【答案】Co

【分析】（I）由图可知滑轮组承担物重:绳子的有效股数，根据s=nh求出绳子自由端移

动的距离；

（2）若不计绳重和摩擦，根据F=2（G+G动）求出动滑轮的重力，利用G=mg求出动

n

滑轮的质量；

（3）根据T]=!亘X100%=@lxi00%=—X100%=£-X100%求出滑轮组此时

W总FsFXnhnF

的机械效率；

（4）功的原理：使用任何机械都不省功。

【解答】解：

A.滑轮组承担物重绳子的有效股数n=2,则绳子自由端移动的距离s=nh=2Xlm=2m,

故A错误;

B.若不计绳重和摩擦，由F=1（G+GG可得，动滑轮的重力G4,=nF-G=2X200N

n

-300N=100N,rflG=mg可得，动滑轮的质量m=0=-10°N_=10kg,故B错误；

glON/kg

c.滑轮组此时的机械效率100%=—xioo%=Gh-xi（x）%=—x100%

W总FsFXnhnF

=-3QON-X100%=75%,故C正确；

2X200N

D.由功的原理可知，使用任何机械都不省功，利用该滑轮组可以省力，但不能省功，故

D错误。

故选：Co

【变式训练4】（2021•广西）如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过

程中，车相对树木是运动（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有2段绳

子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N,F为1500N,则该滑轮组的机械效率是

80%o

【答案】运动；2；80%。

【分析】（1）如果物体相对于参照物的位置不变，物体是静止的；如果物体相对于参照

物的位置不断变化，则物体是运动的。

（2）由图得出，水平使用动滑轮时，从动滑轮上引巴的有效股数n,拉力端移动距离等

于汽车移动距离的n倍，若对车的拉力为F拉，拉力为F,则该滑轮组的机械效率n=

W有用_F拉5车_F拉s车_F拉

VsFX2s车一访-

【解答】解：

（1）匀速拉动车的过程中，车相对树木，汽车位置穴断变化，是运动的。

（2）由图得出，从动滑轮上引出的有效股数n=2,受力端移动距离s=2s车,

若对车的拉力为F拉，拉力为F,

该滑轮组的机械效率:

_W有用_F拉s车_F拉s车_F拉—2400N

Xi00%=80%

W总FsFX2s车IF2X1500No

故答案为：运动；2；80%o

【变式训练5】（2021•苏州模拟）如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车

车厢底板高度h=lm,斜面长度s=4m,现用力F沿着斜面把重力G=2400N的重物匀

速拉到车上，拉力F=800N。

（I）工人做的有用功；

（2）斜面的机械效率；

（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。

【分析】（1）根据W=Gh求出有用功：

（2）根据功的计算公式W=F$可求出拉力做的功，即总功，然后根据机械效率的计算

公式可求出斜面的效率小

（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W«j=fs,变形后可求摩擦力f。

【解答】解：（1）工人做的有用功：

Wff=Gh=2400Xlm=2400J；

（2）所做总功为:

W总=Fs=800NX4m=3200J,

斜面的机械效率为：

W有9400T

n=——X|（）（）%=±3^J-x1（X）%=75%；

W总3200.T

（3）此过程的额外功力：

Wfg=W效-W仃=3200J-2400J=800J,

由W颊nfs可得，摩擦力为：

w额

f=—^-==200No

s

答：（1）工人做的有用功为2400J；

（2）斜面的机械效率为75%；

（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为200N。

考点4机械效率的应用及改变方法

（1）有用功是由使用机械的目的所决定的,当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就

是有用功,Ww=Gh；

（2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W^=fs；

（3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功二Fs：

（4）由功的原理：”动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力

所做的功就包含了有用功和额外功，即：W『Wfi+X、；

（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1）,并且无单

位

斜面的机械效率H上耳里亚，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即二；

W总Fss

一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被

提升的高度）不同时，机械效率是相同的；

（6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关,斜面粗糙程度相同时,斜

面的倾斜程度越大,机械效率越高;斜面的倾斜程度一定时,斜面越粗糙,机械效率越低。

提高机械效率的主要办法：

①有用功一定时，尽量减少邈处功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；

②额外功一定时，增大有用功,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，

充分发挥机械的作用。

【典例10]（2021春•延庆区期末）对同一滑轮组，下列各措施中不能提高机械效率的是

（）

A.增加提升重物的重力

B.改用质量小的动滑轮

C.减少提升高度，减少做功

D.在轮轴处加润滑油，减小摩擦

【答案】Co

【分析】（1）滑轮组的机械效率是指有用功和总功的比值，比值越大，机械效率越高。

（2）要提高滑轮组的机械效率可以在有用功一定时，减少额外功；额外功一定时，增大

有用功。

【解答】解：

A、增加提升重物的重力，做的有用功增大，额外功不变，总功也变大，有用功和总功的

比值变大，即滑轮组的机械效率升而，故A不符合题意；

BD、改用质量小的动滑轮、在轮轴处加润滑油，减小摩擦，能在有用功不变的情况下，

减小了额外功，有用功和总功的比值变大，即滑轮组的机械效率升高，故BD不符合题

意；

c、减少提升物体的高度，根据公式n一步一尊一一£可知，滑轮组的机械效率不

WtiFsnF

变，故C错误。

故选：Co

【典例II】（2021春•单县期末）起重机将重6000N的建材匀速提升了3m,电动机做的功

是3.6X10^,则起重机的效率是50%；若只增加被提建材的重力，则起重机的效率

变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】50%；变大。

【分析】已知物重和提升高度，可以得到电动机克服物体重力做的功：已知电动机克服

重力做的功和实际做论功，两者之比就是起重机的机械效率。

【解答】解：

电动机克服物重做的功：W»u=Gh=6000NX3m=1.8X104J：

起重机的机械效率：n=^^x]oo%=L8义10：Jxioo%=5o%：

W总3.6X104；

w有用w有用

若只增加被提建材的重力，则有用功变大，额外功不变，根据

M总W有用+W额

=—七"可知，机械效率会变大。

1%有用

故答案为：50%；变大。

【变式训练1】（2021•东台市二模）小明用动滑轮竖直向上提升重物，下列措施能提高动滑

轮机械效率的是（）

A.减小动滑轮的重力B.增大重物上升的高度

C.减小物体的重力D.增大重物上升的速度

【答案】Ao

【分析】（1）提高动滑轮机械效率的方法：

一是减小动滑轮的重力、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，从而提高机械

效率：

二是增加提升物体的重力，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。

（2）动滑轮的机械效率川=¥=尊==里一=£,说明机械效率的高低与物体被提

WtiFsFX2h2F

升的高度及上升速度无关。

【解答】解：

A、减小动滑轮的重力.在其他条件不变时，需要做的额外功减少，有用功不变，能提高

动滑轮的机械效率，故A符合题意；

BD、动滑轮的机械效率斗=:亘=尊=二^-=£,说明机械效率的高低与物体被提

W总FsFX2h2F

升的高度及上升速度无关，故BD不符合题意：

C、减小重物的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会减少，额外功不变，这样有用

功在总功中所占的比例就会降低，即动滑轮的机械效率降低，故C不符合题意。

故选：A。

【变式训练2】（2021春•永吉县期末）如图所示的修枝剪刀属于省力杠杆（选填“省

力”“费力”或“等臂”）,若在轴上加润滑油，则可以提高（选填“提高”或“降

低”）杠杆的机械效率。

【答案】省力；提图。

【分析】（1）杠杆的分类：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂：②费力杠杆，动力臂小于

阻力臂：③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；

结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断

它是属于哪种类型的杠杆：

（2）加润滑油可以减小摩擦，从而减小额外功，在有用功不变时，减小了总功，结合机

械效率的公式分析。

【解答】解：读图可知，手握修枝剪刀把手的末端，可以轻松地剪断树枝；这时修枝剪刀

的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；

使用该剪刀时，若在轴上加润滑油，减小了摩擦力，在有用功不变的情况下，减小了额外

功、减小了总功，由机械效率的公式可知能提高杠杆的机械效率。

故答案为：省力；提高。

考点5有关机械效率的探究实验

滑轮（组）机械效率的测量实验：

实验FI的：测量滑轮组的机械效率

实验原理：n=上旭=电

W总Fs

注意事项：

（1）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；

（2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺.上的位置最好取整数；

（3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律,而不是求平均

值；

实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。

斜面机械效率的测量实验：

实验目的：探究斜面的机械效率

实验原理：〃=费、100%

实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。

杠杆机械效率的测量实验：

用如图所示的实验装置测最杠杆的机械效率，实验时，叫直向

上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上

升.

（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为

0.5N,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,则杠杆的机械效率为66.7%.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:

由于使用杠杆时需要克服摩擦做功；

（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置.，先后将钩

码挂在A、B两点，测量封计算得到下表所示的两组数据：

钩码总重钩码移动距测力计移动距离机械效率

次数钩码悬挂点拉力F/N

G/N离h/ms/mn/%

1A点1.50.100.70.3071.4

2B点2.00.151.20.3083.3

根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的

结论？答：不能；

请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同•位置；②仅根据•次对比实验所得结

论是不可靠的。

【典例12]（2021春•宣城期末）斜面是一种简单机械，生活中人们常常利用它来省力。小

明同学想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木

板B、三个高度不同的长方体C和一把弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。

（1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是刻度尺；

（2）实验记录数据如下表，则第3次实验时斜面的机械效率为71.4%

实验次数斜面倾斜程木块重G/N斜面身度沿斜面拉力木块沿斜面斜面的机械

度h/mF/N移动的距离效率n

s/m

I较缓