2024-2025学年八年级下册物理同步单元讲练测第十二章机械效率-讲核心(原卷版+解析)

机械效率强化模块要点考査方式学习要求考査类型等级划分4个要点机械效率概念与计算机械效率的概念概念辨析常考点、易错点☆☆机械效率的影响因素实验探究常考点、易错点☆☆机械效率的简单计算规律应用常考点☆滑轮组机械效率计算滑轮组机械效率计算规律应用难点☆☆☆1.有用功一W有用：使用机械时，直接对物体做的功加叫有用功。在提升物体时，W有用=___________。2.额外功一W额外：使用机械时，克服机械自身重力与摩擦做的功的功叫额外功。3.总功一W总：（1）人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的___________。即：W总=___________；（2）若人对机械的动力为F，则：W总=___________。4.机械效率一（1）定义：___________叫机械效率（2）公式：=W有用/W总。（3）机械效率总是小于___________。（4）提高机械效率的方法：①减小___________，②改进机械，减小自重。5.测滑轮组机械效率的实验中：（1）实验原理是：___________；（2）待测物理量：有___________、___________、___________、___________；（3）实验器材：除钩码、铁架台、细线、滑轮组还需要___________、___________；（4）影响滑轮组机械效率的因素有：___________、___________、___________；（5）提高滑轮组机械效率的方法：___________、___________、___________；（6）物体提升的高度、绳子的绕法是否影响机械效率？___________。【答案】1、Gh；3、（1）总和；W有用+W额外；（2）Fs；4、（1）有用功与总功比值；（3）1；（4）摩擦；5、（1）；（2）物休上升的高度、物重、绳子自由诺的拉力、绳自由诺移动的距离；（3）弹簧测力计、刻度尺；（4）物重、动滑轮重力、摩擦与绳重；（5）增大物重、减小动滑轮重力、减小摩擦与绳重；（6）否【例1】1.关于机械效率的下列说法中，正确的是（）A.利用机械越省力，机械效率越高B.机械做功越快，机械效率越高C.有用功相同，总功越大的机械效率越高D.额外功相同，有用功越大的机械效率越高【例2】2.小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角的大小多次测量，得下表所示的数据：斜面倾斜角θ小车重G/N斜面高h/m斜面长s/m拉力F/N有用功W有/J总功W总/J机械效率12°50.212.1_____2.148%30°50.513.62.5_____69%45°50.714.33.54.3_____（1）在上表空格中填上适当的数据；（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越___________，斜面越省力，斜面的机械效率越__________；（3）实验过程中拉力的方向应与斜面__________；（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持__________不变，斜面的光滑程度不变，只改变__________，这种研究问题的方法我们称之为__________；（5）在上述实验中，物重、斜面高度不变，若不考虑斜面摩擦，如图所示，哪个图能正确表示F与斜面长度s的关系（）：【例3】3.用如图所示装置“探究影响动滑轮机械效率的因素”。（1）实验时，应__________向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。实验数据如下表；序号动滑轮重力G/N钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳的拉力F/N动距离s/m机械效率①0.110.20.60.483.3%②0.120.21.10.4③0.220.21.10.483.3%（2）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为__________；（3）分析表中__________两组数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大；（4）进一步分析表中数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将_________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【例4】4.如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计。求：（1）小明做的有用功；（2）物体受到斜面的摩擦力；（3）斜面的机械效率。【例5】5.如图是用动滑轮提升货物A的示意图．在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m．在这个过程中，拉力F做的功为5000J．求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）动滑轮的机械效率η．【例6】6.如图，小明分别用甲、乙两相同滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面。用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计一切摩擦和绳重，则（）A. B.C. D.【例7】7.要把水平放置的电线杆竖立起来，先用起重机的钢丝绳栓住电线杆的一端，调离地面，如图所示，假设电线杆是密度均匀的圆柱体，重为2×104N，长为10m。若把电线杆吊到竖直位置，拉力做功为1.25×105J，吊起电线杆的过程中机械效率是___________。【例8】8.在探究滑轮组机械效率的影响因素时，一位同学设计了如图所示的甲、乙、丙、丁四个提升重物的滑轮组，其中每个钩码的质量均相同，每个滑轮的质量也均相同．若不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法中正确的是A.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率B.乙滑轮组的机械效率等于丁滑轮组的机械效率C.利用乙、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与动滑轮重是否有关D.利用甲、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与被提升物体的物重是否有关【例9】9.小刚利用如图所示的滑轮组及相关器材进行实验，改变所挂物体重G，在绳自由端施加竖直向上的拉力F，使滑轮组匀速提拉重物升高相同的高度，拉力所做的总功为W，滑轮组的机械效率为η。不计绳重及轮与轴的摩擦，选项中关于物重G及对应的W和η的关系图象，其中正确的是（）A. B. C. D.【例10】10.滑轮组把一个物体从地面匀速提升h高度，机械效率为。对滑轮组进行处理后，还将该物体从地面匀速提升h高度，机械效率为，发现>。则对滑轮组的处理方式是（）A.把动滑轮换重一些的 B.换粗一点的绳子拉C.在绳和轮之间加润滑油 D.在轮与轴之间加润滑油【例11】11.在测“滑轮组机械效率”的实验中：（1）该实验需要的测量工具有__________；__________；（2）实验时方法正确，两组实验得到的数据如下表，请补充表中未知数据：滑轮个数钩码重G/N钩码上升高度h/m拉力F/N拉力移动距离s/m机械效率甲组一定一动19.60.211.20.4_________乙组二定二动19.60.251_________（3）在图甲中画出甲组实验时细线的缠绕方式；（）（4）乙组实验如图乙所示，与甲组实验相比，弹簧测力计示数将_________，此时滑轮组机械效率将_________（选填“变大”、“变小”、“不变”），其原因是_________。【例12】12.如图是同学们用来测滑轮组机械效率的实验装置。（1）如果钩码总重5.0N，每个滑轮重0.7N，不计绳重与摩擦，则钩码静止时，拉力是_________N；（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应竖直向上_________拉动弹簧测力计使钩码上升；（3）下表是某同学测图所示滑轮组机械效率的实验记录，请你帮他完成未填写的实验数据；项目钩码重G/N力F/N钩码上升的高度h/cm弹簧测力计移动的距离s/cm有用功W有/J总功W总/J机械效率实验数据5.02.510________________________（4）实验结束后，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，哪些因素会影响滑轮组的机械效率呢？经过大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；猜想2：可能与被提升的钩码重有关；猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；猜想4：可能与钩码被提升的高度有关；小明和小强分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。小明的实验记录：物理量控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率较小提升速度104.279.4%较大提升速度104.279.4%探究结果小强的实验记录：物理量控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率大致相同的提升速度104.279.4%156.0探究结果①请帮助小强完成表中的一项计算，其数据是（）；②根据他俩的实验记录，可得出小明和小强的探究结果分别是（）；③归纳他俩的实验探究，你所得到的结论是（）。【例13】13.实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。（1）写出实验步骤______；（2）画出实验数据记录表格______。【例14】14.实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0~5N，另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用滑轮组提升重物时，如果滑轮组的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。请写出实验步骤并设计实验数据记录表格。（1）实验步骤。（2）实验数据记录表格。【例15】15.工人用如图所示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg，求：（1）有用功；（2）工人的拉力；（3）滑轮组的机械效率。【例16】16.如图所示是用动滑轮运送货物A的示意图．在拉力F的作用下，重400N的货物A在20s的时间里，匀速竖直上升了8m．在这个过程中，拉力F做功的功率为200W．不计绳重和滑轮与轴的摩擦．求：（1）有用功W有；（2）动滑轮匀速提升货物A的机械效率η；（3）动滑轮所受的重力G动．【例17】17.在维修汽车发动机时，用如图所示的滑轮组把汽车里的发动机提起来．当卷扬机用750N的力拉钢丝绳，使发动机在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，下列判断正确的是（）A.动滑轮重力为450NB.发动机的重力为1800NC.卷扬机做的有用功为2250JD.卷扬机做功的功率为225W【例18】18.如图所示，工人用滑轮或滑轮组提升重物，每只滑轮质量均相同，若把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子和滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A.使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力B.使用D滑轮组最省力C.其中机械效率最高的是使用C滑轮组D.其中机械效率最高的是使用B滑轮【例19】19.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度，若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是A.F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同B.F1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同C.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同D.绳子自由端移动的距离相等，F1和F2做的功相同【例20】20.某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为1.3N，g取10N/kg.在0~2s的过程中，下列说法中正确的是A.绳子自由端移动的速度为5.0cm/sB.拉力F的功率为0.26WC.有用功为0.45JD.滑轮组的机械效率为90%【例21】21.用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每次运送的量不定，图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象（不考虑绳重和摩擦）。（1）动滑轮重力多大；（2）求货物重400N时滑轮组的机械效率多大。【例22】22.为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则下列选项正确的是（）A.在2~3s内，拉力F的功率P为150WB.在0~1s内，重物对地面的压强p为600PaC.在1~2s内，拉力F做功W为375JD.在2~3s内，滑轮组的机械效率保留两位有效数字后为53%【例23】23.如图所示的装置，已知物体A重为60N，在水平拉力F的作用下，物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，物体与水平地面之间的摩擦力为12N，若滑轮组的机械效率为80%，则在4s内拉力F所做的功是__________J。【例24】24.一个质量为70kg的工人，用图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖。已知托板重200N，每块砖重100N。滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%。那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达到_________。（取g=10N/kg，结果保留1位小数）【练1】25.如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（）A.0.4J83.3% B.0.8J91.7% C.0.8J83.3% D.0.4J91.7%练2】26.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物．不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A.甲图省力机械效率甲图大B.甲图省力机械效率一样大C.乙图省力机械效率一样大D.乙图省力机械效率乙图大【练3】27.如图所示使用滑轮组提升重物时，能够提高机械效率的方法是（）A.改变绕绳的方式 B.增加物体的提升高度C.减少物体的提升高度 D.增加提升物的物重【练4】28.如图所示，是用动滑轮提升物体A的示意图．在拉力F的作用下物体A在10S内匀速上升了1m．已知物体的重力为800N，拉力F的大小为500N．求：（1）拉力F的功率____；（2）动滑轮的机械效率____．【练5】29.工人使用如图所示的滑轮组，在5s内将重400N的物体A匀速提升3m，已知拉力F为250N，在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦，求：（1）该滑轮组机械效率；（2）工人做功的功率。

机械效率强化模块要点考査方式学习要求考査类型等级划分4个要点机械效率概念与计算机械效率的概念概念辨析常考点、易错点☆☆机械效率的影响因素实验探究常考点、易错点☆☆机械效率的简单计算规律应用常考点☆滑轮组机械效率计算滑轮组机械效率计算规律应用难点☆☆☆1.有用功一W有用：使用机械时，直接对物体做的功加叫有用功。在提升物体时，W有用=___________。2.额外功一W额外：使用机械时，克服机械自身重力与摩擦做的功的功叫额外功。3.总功一W总：（1）人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的___________。即：W总=___________；（2）若人对机械的动力为F，则：W总=___________。4.机械效率一（1）定义：___________叫机械效率。（2）公式：=W有用/W总。（3）机械效率总是小于___________。（4）提高机械效率的方法：①减小___________，②改进机械，减小自重。5.测滑轮组机械效率的实验中：（1）实验原理是：___________；（2）待测物理量：有___________、___________、___________、___________；（3）实验器材：除钩码、铁架台、细线、滑轮组还需要___________、___________；（4）影响滑轮组机械效率的因素有：___________、___________、___________；（5）提高滑轮组机械效率的方法：___________、___________、___________；（6）物体提升的高度、绳子的绕法是否影响机械效率？___________。【答案】1、Gh；3、（1）总和；W有用+W额外；（2）Fs；4、（1）有用功与总功比值；（3）1；（4）摩擦；5、（1）；（2）物休上升的高度、物重、绳子自由诺的拉力、绳自由诺移动的距离；（3）弹簧测力计、刻度尺；（4）物重、动滑轮重力、摩擦与绳重；（5）增大物重、减小动滑轮重力、减小摩擦与绳重；（6）否【例1】1.关于机械效率的下列说法中，正确的是（）A.利用机械越省力，机械效率越高B.机械做功越快，机械效率越高C.有用功相同，总功越大的机械效率越高D.额外功相同，有用功越大的机械效率越高【答案】D【解析】【详解】A．机械效率是有用功在总功中所占的比值，与机械是否省力无关，A错误；B．机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做功越多，但机械效率不一定就高，B错误；C．有用功相同，总功越大，说明有用功在总功中所占比例越小，也就是机械效率越低，C错误；D．有用功与额外功之和是总功，额外功相同，有用功越大，说明有用功在总功中所占比例越大，也就是机械效率越高，D正确。故选D。【例2】2.小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角的大小多次测量，得下表所示的数据：斜面倾斜角θ小车重G/N斜面高h/m斜面长s/m拉力F/N有用功W有/J总功W总/J机械效率12°50.212.1_____2.148%30°50.513.62.5_____69%45°50.714.33.54.3_____（1）在上表空格中填上适当的数据；（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越___________，斜面越省力，斜面的机械效率越__________；（3）实验过程中拉力的方向应与斜面__________；（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持__________不变，斜面的光滑程度不变，只改变__________，这种研究问题的方法我们称之为__________；（5）在上述实验中，物重、斜面高度不变，若不考虑斜面摩擦，如图所示，哪个图能正确表示F与斜面长度s的关系（）：【答案】①.1②.3.6③.81%④.小⑤.低⑥.平行且向上⑦.斜面倾斜角θ⑧.小车的物重⑨.控制变量法⑩.C【解析】【详解】（1）[1]第一次实验的有用功为W有1=Gh1=5N×0.2m=1J[2]第二次实验的总功为W总2=F2s=3.6N×1m=3.6J[3]第三次实验的机械效率为（2）[4][5]比较数据可知θ3>θ2>θ1则拉力大小关系为F3>F2>F1机械效率大小关系为η3>η2>η1可得出的结论是：斜面倾斜度θ越小时，越省力，斜面机械效率越低。

（3）[6]利用斜面提升重物，额外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动物体，测力计示数才是一个恒定的值，故实验过程中拉力的方向应与斜面平行且向上。（4）[7][8][9]因斜面的机械效率与斜面的倾角有关，故探究斜面的机械效率与物重的关系时，要保持斜面倾角不变，斜面的光滑程度不变，只改变小车的物重，这种研究问题的方法我们称之为控制变量法。

（5）[10]若不考虑斜面摩擦，利用斜面做的功等于直接用手做的功，即Fs=Gh因物重G，斜面高度h不变，Gh为一定值，可知推力F与s成反比，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。【例3】3.用如图所示装置“探究影响动滑轮机械效率的因素”。（1）实验时，应__________向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。实验数据如下表；序号动滑轮重力G/N钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳的拉力F/N动距离s/m机械效率①0.110.20.60.483.3%②0.120.21.10.4③0.220.21.10.483.3%（2）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为__________；（3）分析表中__________两组数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大；（4）进一步分析表中数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将_________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】①.竖直②.90.9%③.①②④.减小【解析】【详解】（1）[1]实验中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数，这样才能准确测出绳端的拉力。（2）[2]由表中实验数据可知，第②次实验时，动滑轮的机械效率（3）[3]探究对于同一动滑轮，机械效率和物体重力的关系，保持动滑轮不变，物体上升的高度相同，物体的重力不同，选择表中①②数据进行分析。（4）[4]由表中实验序号为②③的实验数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将减小。【例4】4.如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计。求：（1）小明做的有用功；（2）物体受到斜面的摩擦力；（3）斜面的机械效率。【答案】（1）900J；（2）60N；（3）75%【解析】【详解】解：（1）小明做的有用功为W有用=Gh=300N×3m=900J（2）小明所做的总功为W总=Fs=240N×5m=1200J额外功W额=W总-W有用=1200J-900J=300J则由W额=fs可得物体受到斜面的摩擦力为（3）斜面的机械效率为答：（1）小明做的有用功是900J；

（2）物体受到斜面的摩擦力为60N；（3）斜面的机械效率为75%。【例5】5.如图是用动滑轮提升货物A的示意图．在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m．在这个过程中，拉力F做的功为5000J．求：（1）有用功W有；（2）拉力F的功率P；（3）动滑轮的机械效率η．【答案】（1）4500J；（2）100W；（3）90%【解析】【详解】（1）有用功即提升重物所做的功，所以有用功为：；（2）已知拉力F做的功为5000J，所用时间为50s，所以拉力做功的功率为：

；（3）有用功与总功的比叫机械效率，所以动滑轮的机械效率为：．点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，有时要特别清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了．【例6】6.如图，小明分别用甲、乙两相同滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面。用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计一切摩擦和绳重，则（）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高。而乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率低。即，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。【例7】7.要把水平放置的电线杆竖立起来，先用起重机的钢丝绳栓住电线杆的一端，调离地面，如图所示，假设电线杆是密度均匀的圆柱体，重为2×104N，长为10m。若把电线杆吊到竖直位置，拉力做功为1.25×105J，吊起电线杆的过程中机械效率是___________。【答案】80%【解析】【详解】由图可知，电线杆吊到竖直位置时克服其重力做功是有用功，有用功拉力所做功是总功W总=1.25×105J吊起电线杆的过程中机械效率【例8】8.在探究滑轮组机械效率的影响因素时，一位同学设计了如图所示的甲、乙、丙、丁四个提升重物的滑轮组，其中每个钩码的质量均相同，每个滑轮的质量也均相同．若不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法中正确的是A.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率B.乙滑轮组的机械效率等于丁滑轮组的机械效率C.利用乙、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与动滑轮重是否有关D.利用甲、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与被提升物体的物重是否有关【答案】ABC【解析】【详解】滑轮组的机械效率与动滑轮重力和物体重力有关，已知每个钩码的质量均相同，每个滑轮的质量也均相同，由甲、丙两个滑轮组可知，两滑轮组提起物体的重力不同，动滑轮重也不同，不符合控制变量法的要求，所以不能探究滑轮组的机械效率与被提升物体的物重是否有关，故D错误；由乙、丙两个滑轮组可知，两滑轮组提起物体的重力相同，动滑轮重不同，所以可以探究滑轮组的机械效率与动滑轮重是否有关，故C正确；甲和乙两个滑轮组完全相同，乙滑轮组提物体重力大，将物体提起相同高度时，乙滑轮组做的有用功大，不计绳重和轮与轴的摩擦，克服动滑轮重所做额外功相同，所以乙滑轮组的机械效率大，即甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故A正确；由图可知，乙、丁两个滑轮组均为一个动滑轮和一个定滑轮组成，且提起重物的重力也相同（只是绕绳方式不同），若将物体提起相同高度，则有用功和额外功均相同，总功也相同，故两滑轮组的机械效率相同，故B正确．【例9】9.小刚利用如图所示的滑轮组及相关器材进行实验，改变所挂物体重G，在绳自由端施加竖直向上的拉力F，使滑轮组匀速提拉重物升高相同的高度，拉力所做的总功为W，滑轮组的机械效率为η。不计绳重及轮与轴的摩擦，选项中关于物重G及对应的W和η的关系图象，其中正确的是（）A. B. C. D.【答案】BD【解析】【详解】CD．不计绳重及轮与轴的摩擦，利用滑轮组提起物体时，克服物体重力所做的功是有用功，克服动滑轮重力所做的功是额外功，拉力所做的是总功，则有W=W有+W额=(G+G动)h由上式可得，动滑轮重和提升物体的高度一定时，W与G成一次函数关系，故C错误，D正确；AB．滑轮组的机械效率由上式可知，动滑轮重一定，η随G的增大而增大，且两者不成正比，故A错误，B正确。故选BD。【例10】10.滑轮组把一个物体从地面匀速提升h高度，机械效率为。对滑轮组进行处理后，还将该物体从地面匀速提升h高度，机械效率为，发现>。则对滑轮组的处理方式是（）A.把动滑轮换重一些的 B.换粗一点的绳子拉C.在绳和轮之间加润滑油 D.在轮与轴之间加润滑油【答案】D【解析】【详解】A．把动滑轮换重一些的，使额外功增大，由W有=Gh可知有用功不变，总功等于有用功和额外功之和，总功会增大，由可知机械效率减小，故A不符合题意；B．把绳子换粗一点的，绳子变重，额外功增大，总功等于有用功和额外功之和，在有用功一定时，总功增大，由可知机械效率减小，故B不符合题意；C．在绳和轮之间应该保持一定的摩擦力才不会打滑，故不应在绳和轮之间加润滑油，故C不符合题意；D．在轮与轴之间加润滑油可以减小摩擦，额外功减小，总功等于有用功和额外功之和，在有用功一定时，总功减小，由可知机械效率增大，故D符合题意。故选D。【例11】11.在测“滑轮组机械效率”的实验中：（1）该实验需要的测量工具有__________；__________；（2）实验时方法正确，两组实验得到的数据如下表，请补充表中未知数据：滑轮个数钩码重G/N钩码上升高度h/m拉力F/N拉力移动距离s/m机械效率甲组一定一动19.60.211.20.4_________乙组二定二动19.60.251_________（3）在图甲中画出甲组实验时细线的缠绕方式；（）（4）乙组实验如图乙所示，与甲组实验相比，弹簧测力计示数将_________，此时滑轮组机械效率将_________（选填“变大”、“变小”、“不变”），其原因是_________。【答案】①.刻度尺②.弹簧测力计③.87.5%④.78.4%⑤.⑥.变小⑦.变小⑧.见解析【解析】【详解】（1）[1][2]测滑轮组机械效率的原理是需要测量钩码和绳子末端移动的距离，测量钩码的重力和拉力的大小，用到刻度尺和弹簧测力计。（2）[3]第一次实验的机械效率[4]第二次实验的机械效率（3）[5]根据s=nh可知，甲组实验时绳子的有效段数从定滑轮开始绕，绕线方式如下图所示：（4）[6]乙组实验如图乙所示，与甲组实验相比，绳子的有效段数是5段，物体的重力不变，则拉力变小，即弹簧测力计的示数变小。[7][8]由表中数据可知，此时滑轮组机械效率将变小，其原因是动滑轮重增加了，所做的额外功增大，而有用功不变，总功增大了。【例12】12.如图是同学们用来测滑轮组机械效率的实验装置。（1）如果钩码总重5.0N，每个滑轮重0.7N，不计绳重与摩擦，则钩码静止时，拉力是_________N；（2）为了准确测出滑轮组的机械效率，应竖直向上_________拉动弹簧测力计使钩码上升；（3）下表是某同学测图所示滑轮组机械效率的实验记录，请你帮他完成未填写的实验数据；项目钩码重G/N力F/N钩码上升的高度h/cm弹簧测力计移动的距离s/cm有用功W有/J总功W总/J机械效率实验数据5.02.510________________________（4）实验结束后，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，哪些因素会影响滑轮组的机械效率呢？经过大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；猜想2：可能与被提升的钩码重有关；猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；猜想4：可能与钩码被提升的高度有关；小明和小强分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。小明的实验记录：物理量控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率较小提升速度104.279.4%较大提升速度104.279.4%探究结果小强的实验记录：物理量控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率大致相同的提升速度104.279.4%156.0探究结果①请帮助小强完成表中的一项计算，其数据是（）；②根据他俩的实验记录，可得出小明和小强的探究结果分别是（）；③归纳他俩的实验探究，你所得到的结论是（）。【答案】①.1.9②.匀速③.30④.0.5⑤.0.75⑥.66.7%⑦.83.3%⑧.见解析⑨.见解析【解析】【详解】（1）[1]观察滑轮组发现，动滑轮上绳子股数n=3，钩码总重5.0N，每个滑轮重0.7N，则动滑轮重0.7N，不计绳重与摩擦，则钩码静止时，拉力（2）[2]根据二力平衡的知识可知，物体做匀速直线运动时，受到的力是平衡力，所以为了准确测出滑轮组的机械效率，在实验过程中，应沿竖直方向匀速拉弹簧测力计。（3）[3]由于动滑轮上绳子股数n=3，钩码上升的高度为10cm，所以弹簧测力计移动的距离[4]由于钩码重5N，钩码上升高度为10cm，则有用功[5]由于拉力为2.5N，弹簧测力计移动的距离为30cm，则总功[6]由拉力做的有用功和总功可得滑轮组的机械效率（4）①[7]由于动滑轮上绳子股数n=3，钩码重15N，拉力为6N，则机械效率②[8]观察小明的实验记录发现，控制提升物体重力相同，改变提升物体的速度，机械效率大小不变，所以可得出小明的探究结果是：滑轮组的机械效率与匀速提升的速度大小无关；观察小强的实验记录发现，保持提升物体的速度相同，增大提升物体重力，机械效率也变大，所以可得出小强的探究结果是：滑轮组的机械效率与被提升的钩码重有关。③[9]归纳小明和小强的实验探究发现，同一滑轮组的机械效率的高低与被提升的钩码重有关，被提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。【例13】13.实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。（1）写出实验步骤______；（2）画出实验数据记录表格______。【答案】①见解析②.滑轮重G动/N钩码重G/N钩码上升的高度h/m拉力F/N绳子自由端移动的距离s/m机械效率η【解析】【详解】（1）[1]根据题意可知，证明动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力是否有关，在不同的动滑轮上挂上重力相同的钩码，向上匀速拉动钩码，测出拉力大小、物体上升的高度，然后用机械效率公式求出滑轮组的机械效率，分析实验数据，得出实验结论，实验步骤如下所示：①将弹簧测力计调零，按示意图组装实验器材；②用调好的弹簧测力计分别测出一个钩码、一个动滑轮所受的重力，分别用G、G动表示，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示，用弹簧测力计测出拉力F，用刻度尺分别测出s和h，并把测量数据记录在表格中；③用弹簧测力计测出另外一个动滑轮所受重力，保证所挂钩码不变，仿照步骤②分别测出对应的F、s、h，并把测量数据记录在表格中；④利用公式计算两次实验动滑轮的机械效率η，并将η值记录在表格中；⑤分析比较两组数据，得出结论。（2）[2]由（1）可知，实验中需要测量滑轮重、钩码重、钩码上升的距离、拉力、绳子自由端移动的距离，并需要算出η值，填入表格中，所以实验数据记录表如下表所示：滑轮重G动/N钩码重G/N钩码上升的高度h/m拉力F/N绳子自由端移动的距离s/m机械效率η【例14】14.实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0~5N，另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用滑轮组提升重物时，如果滑轮组的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。请写出实验步骤并设计实验数据记录表格。（1）实验步骤（2）实验数据记录表格。【答案】见解析【解析】【详解】（1）实验步骤：①将弹簧测力计调零，按示意图组装实验器材②在动滑轮挂钩上挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。2个钩码的总质量用m表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。将m的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中；③保持动滑轮所挂钩码个数不变，依次改变绳子自由端移动的距离s，仿照步骤②再做5次实验，将各次的m数值记录在表格中，分别测量各次的F、s、h，并把各次的测量数据记录在表格中。④利用W总=Fs，计算出各次的总功W总，用W有用=Gh=mgh，计算出各次的有用功W有用，并将各次的总功、有用功记录在表格中。（2）实验数据记录表：F/Ns/mm/kgh/mW总/JW有用/J【例15】15.工人用如图所示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W。不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg，求：（1）有用功；（2）工人的拉力；（3）滑轮组的机械效率。【答案】（1）900J；（2）200N；（3）75%【解析】【详解】解：（1）货物所受的重力为提升货物所做的有用功为（2）根据可得，拉力做的总功为由图可知，绳子的段数n=3，则绳端移动的距离为根据W=Fs可得，工人的拉力为（3）滑轮组的机械效率为答：（1）有用功是900J；（2）工人的拉力为200N；（3）滑轮组的机械效率为75%。【例16】16.如图所示是用动滑轮运送货物A的示意图．在拉力F的作用下，重400N的货物A在20s的时间里，匀速竖直上升了8m．在这个过程中，拉力F做功的功率为200W．不计绳重和滑轮与轴的摩擦．求：（1）有用功W有；（2）动滑轮匀速提升货物A的机械效率η；（3）动滑轮所受的重力G动．【答案】（1）3200J（2）80%（3）100N【解析】【分析】由图可知滑轮组绳子的有效股数n=2，s=2h；

（1）根据W=Gh求出人做的有用功；

（2）根据W=Pt求出总功，根据效率公式求出滑轮组的机械效率；

（3）不计绳重和滑轮与轴的摩擦，根据得到动滑轮的重．【详解】（1）人做的有用功：W有=Gh=400N×8m=3200J；（2）人做总功：W总=Pt=200W×20s=4000J；滑轮组的机械效率：；（3）由图知n=2，s=2h=2×8m=16m，已知W总=4000J，由W总=Fs可得拉力：，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，拉力，动滑轮的重：G动=2F-G=2×250N-400N=100N．【例17】17.在维修汽车发动机时，用如图所示的滑轮组把汽车里的发动机提起来．当卷扬机用750N的力拉钢丝绳，使发动机在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为80%．不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，下列判断正确的是（）A.动滑轮的重力为450NB.发动机的重力为1800NC.卷扬机做的有用功为2250JD.卷扬机做功的功率为225W【答案】ABD【解析】【详解】AB．由图可知，承重的绳子段数n=3，则由η=，得到发动机的重力：G发动机=ηnF=80%×3×750N=1800N，不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦，由F=（G发动机+G轮）可得，动滑轮的重力：G轮=3F-G=3×750N-1800N=450N，故AB正确；C．卷扬机绳子移动的距离：s=3h=3×1m=3m，拉力做功：W总=Fs=750N×3m=2250J，卷扬机做的有用功：W有用=ηW总=80%×2250J=1800J，故C错误；D．用750N的拉力通过此滑轮组提升发动机，使其在10s内匀速上升1m，卷扬机做功的功率：P==225W，故D正确．【例18】18.如图所示，工人用滑轮或滑轮组提升重物，每只滑轮质量均相同，若把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子和滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A.使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力B.使用D滑轮组最省力C.其中机械效率最高的是使用C滑轮组D.其中机械效率最高的是使用B滑轮【答案】D【解析】【详解】AB．由图C可知绳子的有效股数为3，图D中绳子的有效股数为2，由F=可知，把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子与滑轮间的摩擦）时，使用C滑轮组比使用D滑轮组更省力，故AB不正确；CD．由W=Gh可知，把同一货物匀速提升相同的高度时做的有用功相同，因ACD中都需要提升动滑轮的重力做额外功，B中不需要，所以，由B滑轮的机械效率最高，故C不正确，D正确。故选D。【例19】19.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度，若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是A.F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同B.F1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同C.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同D.绳子自由端移动的距离相等，F1和F2做的功相同【答案】A【解析】【详解】AB．不计绳重及摩擦，拉力F（GG轮）n1＝3，n2＝2，绳子受的拉力F1（G物G轮），F2（G物G轮）可得F1≠F2，∵动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，∴利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，∵η，∴滑轮组的机械效率相同；已知甲、乙两绳自由端的速度相同，而拉力不同，由P＝Fv知：拉力F1和F2的功率不相同，故A正确、B错误；CD．∵绳子自由端移动的距离s＝nh，n1＝3，n2＝2，提升物体的高度h相同，∴s1＝3h，s2＝2h，可见s1≠s2；物体上升速度不同，上升高度相同，所以所用时间不同，故CD错误。故选A。【例20】20.某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为1.3N，g取10N/kg.在0~2s的过程中，下列说法中正确的是A.绳子自由端移动的速度为5.0cm/sB.拉力F的功率为0.26WC.有用功为0.45JD.滑轮组的机械效率为90%【答案】BC【解析】【详解】A．如图线a所示，绳子自由端移动的速度：，故错误；B．拉力F的功率为：，故正确；C．如图线b所示，有用功为：=0.45kg×10N/kg×0.1m=0.45J，故正确；D．滑轮组的机械效率为：，故错误．【例21】21.用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每次运送的量不定，图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象（不考虑绳重和摩擦）。（1）动滑轮重力多大；（2）求货物重400N时滑轮组的机械效率多大。【答案】（1）100N；（2）80%【解析】【分析】【详解】解：（1）根据图象知，当货物重为100N时，滑轮组的机械效率为50%；因为不考虑绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率则动滑轮的重G轮＝-G＝-100N＝200N-100N＝100N（2）当货物重G′＝400N时，不考虑绳重和摩擦，滑轮组的机械效率答：（1）动滑轮重力为100N；（2）货物重400N时滑轮组的机械效率为80%。【例22】22.为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则下列选项正确的是（）A.在2~3s内，拉力F的功率P为150WB.在0~1s内，重物对地面的压强p为600PaC.在1~2s内，拉力F做的功W为375JD.在2~3s内，滑轮组的机械效率保留两位有效数字后为53%【答案】B【解析】【详解】A．由图可知在2~3s内，重物做匀速运动，速度为v3=2.50m/s，拉力F3=40N，承担物重的绳子股数n=3，拉力F下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s拉力做功功率故A错误；B．从丙图可知，物体在2~3s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3=40N，不计绳重和摩擦，承担物重的绳子股数n=3，动滑轮的重力G动=nF3-G=3×40N-100N=20N在0~1s内，拉力F1=30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，地面对物体的支持力F支=G+G动-3F1=100N+20N-3×30N=30N根据力的作用是相互的，重物对地面的压力F压=F支=30N对地面的压强故B正确；C．由图乙和图丙可知，在1~2s内，拉力F2=50N，重物上升高度h2=1.25m，拉力F下降的距离s2=3h2=3