2024年八年級(jí)物理講義（人教版）12.3 機(jī)械效率（專題訓(xùn)練）【十大題型】（解析版）

12.3機(jī)械效率（專題訓(xùn)練）【十大題型】一．有用功和額外功（共6小題）二．機(jī)械效率的概念（共3小題）三．機(jī)械效率的大小比較（共6小題）四．功的原理（共6小題）五．機(jī)械效率的計(jì)算（共6小題）六．增大或減小機(jī)械效率的方法（共4小題）七．滑輪（組）的機(jī)械效率（共10小題）八．斜面的機(jī)械效率（共7小題）九．斜面機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)（共4小題）一十．杠桿機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)（共3小題）一．有用功和額外功（共6小題）1．（2023春?花溪區(qū)校級(jí)月考）用一個(gè)滑輪勻速提升重物，重物移動(dòng)的距離和繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像如圖所示。若物體的重力為80N，作用在繩子自由端的拉力F為45N。關(guān)于這一過程下列說法正確的是（）A．該滑輪在這一工作過程是定滑輪 B．繩子末端移動(dòng)的速度是2.5cm/s C．動(dòng)滑輪重10N D．克服物體重力所做的有用功是8J【答案】D【解答】解：A、由物體的重力為80N，作用在繩子自由端的拉力F為45N可知，F(xiàn)＜G，因?yàn)槎ɑ啿皇×Γ栽摶喸谶@一工作過程不是定滑輪，故A錯(cuò)誤；B、由圖像可知，繩子末端移動(dòng)的速度v＝＝＝5cm/s＝0.05m/s，故B錯(cuò)誤；C、由以上分析知，用一個(gè)動(dòng)滑輪勻速提升重物，則n＝2，在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，nF＝G物+G動(dòng)，解得，G動(dòng)＝2F﹣G物＝2×45N﹣80N＝10N，故C錯(cuò)誤；D、由重物移動(dòng)的距離和繩子自由端豎直移動(dòng)的距離，由圖像可知，繩子移動(dòng)距離s＝20cm，則物體上升高度h＝10cm＝0.1m，克服物體重力所做的有用功W＝Gh＝80N×0.1m＝8J，故D正確。故選：D。2．（2023?龍崗區(qū)校級(jí)開學(xué)）小紅用如圖所示的滑輪向左勻速拉動(dòng)物體A，下列說法正確的是（）A．物體重力做的功是有用功 B．拉力F1做的功是額外功 C．拉力F做的功是總功 D．克服物體受到的摩擦力做的功是總功【答案】C【解答】解：AD、由圖知，是水平使用動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體，物體沒有沿重力方向移動(dòng)距離，所以重力不做功；克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功，故AD錯(cuò)誤；B、由圖知，是水平使用動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體，拉力F1做的功（克服物體與地面間的摩擦力做的功）為有用功，故B錯(cuò)誤；C、繩子自由端的拉力F做的功包括有用功、額外功，為總功，故C正確；故選：C。3．（2023春?印江縣月考）簡(jiǎn)單機(jī)械在我們生活中應(yīng)用非常廣泛，好動(dòng)手的小明同學(xué)分別用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體移動(dòng)到相同高度，做有用功（）A．杠桿最多 B．斜面最多 C．滑輪組最多 D．一樣多【答案】D【解答】解：用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉到相同的高度，根據(jù)公式W有＝Gh可知，做的有用功相等。故選：D。4．（2023秋?上高縣期末）如圖甲，A、B是兩個(gè)完全相同的物體，琴琴同學(xué)分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對(duì)物體做功情況如圖乙所示，請(qǐng)問對(duì)物體A做的有用功是2J，對(duì)物體B做的額外功是0.5J。【答案】2；0.5?！窘獯稹拷猓河蓤D乙可知，對(duì)物體A做的總功為3J，額外功為1J，故對(duì)物體A做的有用功W有＝WA總﹣WA額＝3J﹣1J＝2J；A、B是兩個(gè)完全相同的物體，都拉到斜面頂端，故對(duì)物體B做的有用功和對(duì)物體A做的有用功相同；由圖乙可知，對(duì)物體B做的總功為2.5J，故對(duì)物體B做的額外功WB額＝WB總﹣W有＝2.5J﹣2J＝0.5J。故答案為：2；0.5。5．（2023秋?廬江縣期末）如圖，30N的拉力F水平拉著重為200N的物體在水平路面勻速移動(dòng)0.5m的距離。物體所受摩擦力為50N，則拉力做的有用功為25J。【答案】25?！窘獯稹拷猓河深}知，物體在水平路面勻速移動(dòng)的距離s物＝0.5m，物體所受摩擦力f＝50N，使用動(dòng)滑輪水平拉動(dòng)物體時(shí)，所做的有用功為克服物體與水平面間摩擦力做的功，則拉力做的有用功為W有＝fs物＝50N×0.5m＝25J。故答案為：25。6．（2023秋?南沙區(qū)期末）早在3000年前我們的祖先就設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設(shè)施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構(gòu)成。某次取水時(shí)井繩拉著質(zhì)量為10kg的水緩慢上升了4m，水桶的質(zhì)量為1kg，在這一過程中，人做的總功為500J。g取10N/kg。求此次取水的過程中：（1）所取水的重力為多少？（2）人做的有用功為多少？（3）人所做的額外功為多少？【答案】（1）所取水的重力為100N；（2）人做的有用功為400J；（3）人所做的額外功為100J。【解答】解：（1）水的重力：G水＝m水g＝10kg×10N/kg＝100N；（2）人做的有用功：W有用＝G水h＝100N×4m＝400J；（3）人做的額外功：W額＝W總﹣W有用＝500J﹣400J＝100J。答：（1）所取水的重力為100N；（2）人做的有用功為400J；（3）人所做的額外功為100J。二．機(jī)械效率的概念（共3小題）7．（2023秋?儀征市期末）關(guān)于功、功率、機(jī)械效率，下列說法正確的是（）A．正在水平地面上滾動(dòng)的足球，足球受到的重力做了功 B．功率越大的機(jī)械做功越快 C．用滑輪組提升貨物時(shí)，功率越大，則機(jī)械效率就越高 D．經(jīng)過不斷改進(jìn)，機(jī)器做功的機(jī)械效率可達(dá)到100%【答案】B【解答】解：A、足球在水平地面上滾動(dòng)，重力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，足球受到的重力對(duì)足球沒有做功，故A錯(cuò)誤；B、功率是表示做功快慢的物理量，功率越大的機(jī)械做功越快，故B正確；C、用滑輪組提升貨物時(shí)，功率越大，不會(huì)改變有用功與總功的比值，不能改變滑輪組的機(jī)械效率，故C錯(cuò)誤；D、使用任何機(jī)械都要做額外功，所以總功一定大于有用功，即有用功與總功的比值一定小于1，也就是機(jī)械效率小于100%，故D錯(cuò)誤。故選：B。8．（2023秋?宿城區(qū)期末）下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是（）A．越省力的機(jī)械，機(jī)械效率越高 B．做功越快的機(jī)械，機(jī)械效率越高 C．所做有用功越多的機(jī)械，機(jī)械效率越高 D．做功相等的情況下，額外功越少的機(jī)械，機(jī)械效率越高【答案】D【解答】解：AB．機(jī)械效率是指有用功占總功的百分比，與是否省力、做功快慢沒有必然的聯(lián)系，故AB不符合題意；C．效率指有用功占總功的比值，有用功多，額外功多少不確定，則效率不一定高，故C不符合題意；D．做功相等的情況下，額外功越少的機(jī)械，有用功占總功的比值越大，所以機(jī)械效率越高，故D符合題意。故選：D。9．（2024?青山湖區(qū)模擬）如圖是家庭陽臺(tái)上的手搖晾衣架。晾衣架勻速上升過程中，上升速度越快，機(jī)械功率越高；所掛衣物越重，機(jī)械效率越高。（均選填“功率”或“效率”）【答案】功率；效率?！窘獯稹拷猓毫酪录軇蛩偕仙^程中，上升速度越快，根據(jù)P＝Fv可知，晾衣架勻速上升時(shí)需要的拉力F不變，上升速度v變大，故機(jī)械做功的功率變高（大）；所掛衣物越重，所做的額外功基本不變，根據(jù)機(jī)械效率的公式可知，有用功在總功中所占的比重越大，故它的機(jī)械效率越大。故答案為：功率；效率。三．機(jī)械效率的大小比較（共6小題）10．（2023秋?長(zhǎng)治期末）在實(shí)踐活動(dòng)基地，同學(xué)們體驗(yàn)使用勞動(dòng)工具對(duì)工作的影響。如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起相同的高度。已知每個(gè)滑輪重為20N，忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦。下列判斷不正確的是（）A．甲方式中車對(duì)繩子的拉力為400N B．乙方式中人對(duì)繩子的拉力為210N C．甲、乙兩種方式做的有用功相等 D．甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等【答案】D【解答】解：A、圖甲中使用的是兩個(gè)定滑輪，忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，車對(duì)繩子的拉力：F甲＝G＝400N，故A正確；B、圖乙中使用的是一動(dòng)一定的滑輪組，n＝2，忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，人對(duì)繩子的拉力：F乙＝（G+G動(dòng)）＝（400N+20N）＝210N，故B正確；C、因?yàn)榧?、乙兩種方式提升物體的重力和高度都相等，所以，由W有＝Gh可知，甲、乙兩種方式做的有用功相等，故C正確；D、忽略繩重及摩擦，甲中不做額外功，效率為100%，乙中要提升動(dòng)滑輪，做額外功，故乙的效率要小于100%，所以甲中滑輪組的機(jī)械效率比圖乙中的高，故D錯(cuò)誤。故選：D。11．（2023秋?京口區(qū)期中）如圖，斜面AB和AC的粗糙程度相同、傾斜程度不同，將兩個(gè)物體沿斜面以相同的速度拉到A點(diǎn)，F(xiàn)1＝F2，下列說法正確的是（）A．物體受到的滑動(dòng)摩擦力大小相同 B．兩個(gè)拉力做功相同 C．兩個(gè)拉力做功的快慢相同 D．兩個(gè)斜面的機(jī)械效率相同【答案】C【解答】解：A、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素有兩個(gè)：壓力大小和接觸面的粗糙程度，物體分別沿斜面BA和CA運(yùn)動(dòng)，接觸面的粗糙程度相同，斜面越陡，則壓力越小，滑動(dòng)摩擦力越小，由圖知CA斜面更陡一些，所以fBA＞fCA，故A錯(cuò)誤；BD、由題知，同一物體提升的高度h相同，由W有＝Gh可知，有用功相同，因AB＞AC，且拉力相同，所以，由W總＝Fs可知，F(xiàn)1做的總功多，由η＝可知，左邊斜面的機(jī)械效率低，故BD錯(cuò)誤；C、兩個(gè)拉力做功的快慢即為做功的功率P＝＝，因?yàn)镕1＝F2，且兩次物體的速度相等，所以拉力做功的快慢相等，故C正確。故選：C。12．（2023秋?花都區(qū)期中）如圖所示，分別使用甲、乙、丙三種方式把同一物體M勻速提升至相同高度（繩長(zhǎng)不變），測(cè)得各拉力大小如圖所示，則（）A．利用丙圖機(jī)械提升M時(shí)省力 B．F乙和F丙兩個(gè)力所做的功相等 C．乙圖機(jī)械的機(jī)械效率比丙圖機(jī)械高 D．通過圖中數(shù)據(jù)無法計(jì)算丙圖機(jī)械的機(jī)械效率【答案】C【解答】解：A、由圖可知，甲直接提升物體，此時(shí)的拉力為10N：乙通過定滑輪提升物體，此時(shí)的拉力為11V；丙通過動(dòng)滑輪提升物體，此時(shí)的拉力為11V，大于直接提升物體所用的力，所以利用機(jī)械丙提升M時(shí)不省力，故A錯(cuò)誤；B、F乙和F丙兩個(gè)力的大小相同，物體上升相同的高度，由定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知，F(xiàn)乙移動(dòng)的距離是F丙移動(dòng)距離的一半，根據(jù)W＝Fs可知F丙所做的功要大，故B錯(cuò)誤；C、機(jī)械丙和機(jī)械乙把相同的物體提升相同的高度，根據(jù)W＝Gh可知，所做的有用功是相同，F(xiàn)丙所做的總功要大，根據(jù)η＝可知，機(jī)械丙的機(jī)械效率比機(jī)械乙的低，故C正確；D、甲直接提升物體，此時(shí)的拉力為10N，則物體的重力為G＝10N；機(jī)械乙和丙的拉力已知，由定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知s和h的關(guān)系，根據(jù)η＝＝＝可以求出機(jī)械效率的大小，故D錯(cuò)誤。故選：C。13．（2023秋?高州市期末）如圖所示，工人們用相同的滑輪組裝成不同的滑輪組A、B，提起等重的建材升高相同的高度，不計(jì)摩擦和繩重，拉力做的有用功W1＝W2，兩滑輪組的機(jī)械效率ηA＝ηB；若拉力移動(dòng)的速度相同，則拉力的功率P1＜P2（均選填“＞”、“＜”或“＝”）。【答案】＝；＝；＜。【解答】解：提起等重的建材升高相同的高度，由W＝Gh得到有用功相同，即W1＝W2，不計(jì)摩擦和繩重，因滑輪相同，上升高度h相同，由W＝G動(dòng)h可知額外功W額相同，因?yàn)閃總＝W有+W額，所以總功相同，根據(jù)可知，兩裝置的機(jī)械效率相同，即ηA＝ηB，不計(jì)摩擦和繩重，由圖可知，A圖中滑輪組的動(dòng)滑輪繞3段繩，B圖中滑輪組的動(dòng)滑輪繞2段繩，A圖中拉力，B圖中拉力，所以F1＜F2，拉力移動(dòng)的速度相同，由可知，拉力做功的功率P1＜P2。故答案為：＝；＝；＜。14．（2024?齊河縣模擬）2024年2月23日黃綺珊“綺望三十”小霞2.0全球巡回演唱會(huì)在馬來西亞完美收官，年過半百的她高音仍然鏗鏘有力，下面是她演唱會(huì)的幾個(gè)片段，根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，回答問題。【演唱會(huì)中——驚喜】黃媽演唱會(huì)時(shí)演唱的《離不開你》，如圖所示，F(xiàn)5的高音還是鏗鏘有力，高音通常是通過聲帶上下振動(dòng)來發(fā)聲，音越高，振動(dòng)得越快，黃媽的聲帶1s可上下振動(dòng)100多次，每次上升3cm，身體施加得動(dòng)力為5N，聲帶肌肉之間的摩擦力為2N，黃媽1s聲帶做的有用功是9J，機(jī)械效率為60%。【演唱會(huì)后——難忘】珊瑚（黃綺珊粉絲名）在聽完演唱會(huì)后仍戀戀不忘，打開手機(jī)聽黃媽的歌《向云端》，歌詞“向云端，向云端，山那邊……”，這首歌帶著我們的心飛向云端這首歌非常治愈，首發(fā)當(dāng)天播放量就達(dá)到了3億，當(dāng)我們加速?gòu)牡孛骘w向云端時(shí)，動(dòng)能變大，重力勢(shì)能變大。（兩空均選填“變大”、“變小”或“不變”）【答案】9；60；變大；變大?！窘獯稹拷猓海?）W總＝Fs＝5N×0.03m×100＝15J；W額＝fS＝2N×0.03m×100＝6JW有＝W總﹣W額＝15J﹣6J＝9J；機(jī)械效率η＝×100%＝×100%＝60%；（2）當(dāng)我們加速?gòu)牡孛骘w向云端時(shí)，我們的質(zhì)量不變，速度變大，動(dòng)能變大，高度變大，重力勢(shì)能變大。故答案為：9；60；變大；變大。15．（2023秋?增城區(qū)期末）使用兩種不同的機(jī)械完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)的數(shù)據(jù)如圖所示。（1）甲的機(jī)械效率η甲大于乙的機(jī)械效率η乙（選填“大于”“等于”或“小于”）；（2）求乙機(jī)械的額外功是多少?！敬鸢浮抗蚀鸢笧椋海?）大于；（2）1500J?！窘獯稹拷猓海?）甲的機(jī)械效率為：η＝＝≈36.4%，故甲的機(jī)械效率為34.6%；乙的機(jī)械效率為η＝1﹣75%＝25%，故則η甲大于η乙；（2）機(jī)械乙中，η＝＝25%，故W總＝2000J；乙的額外功W額＝W總﹣W有用＝2000J﹣500J＝1500J。故答案為：（1）大于；（2）1500J。四．功的原理（共6小題）16．（2023春?覃塘區(qū)期末）在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用各種機(jī)械，關(guān)于機(jī)械的下列說法，正確的是（）A．使用機(jī)械可以省力、省距離，也可以省功 B．機(jī)械做功越快，機(jī)械效率越高 C．功率越大的機(jī)械，做功越快 D．機(jī)械做功越多，機(jī)械效率越高【答案】C【解答】解：A、我們使用機(jī)械有時(shí)是為了省力，有時(shí)是為了省距離，有時(shí)是為了改變力的方向，但都不能省功，故A錯(cuò)誤；B、機(jī)械做功越快，表示功率越大，但不能說明機(jī)械效率越高，故B錯(cuò)誤；C、功率是表示做功快慢的物理量，功率越大的機(jī)械，做功越快，故C正確；D、機(jī)械效率反映有用功占總功的比例或額外功占總功的比例，機(jī)械做功越多，但機(jī)械效率不一定越高，故D錯(cuò)誤。故選：C。17．（2023秋?無錫期末）用如圖所示的裝置測(cè)量提升物體所做的功。經(jīng)測(cè)量，斜面長(zhǎng)s＝0.6m，高h(yuǎn)＝0.3m，圖甲中用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速拉動(dòng)小車至高度h處，測(cè)力計(jì)示數(shù)F1＝5.5N，圖乙中沿豎直方向勻速提升小車，使之上升高度h，測(cè)力計(jì)示數(shù)F2＝10N。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．斜面可以省力，但不能省功 B．斜面可以省力，也可以省功 C．拉力F1做功為3.3J D．拉力F2做功為3J【答案】B【解答】解：AB、根據(jù)斜面的工作特點(diǎn)和功的原理可知，利用斜面提高物體可以省力，但不能省功，故A正確、B錯(cuò)誤；C、由W＝Fs可知，拉力F1做功W1＝F1s＝5.5N×0.6m＝3.3J，故C正確；D、拉力F2做功W2＝F2h＝10N×0.3m＝3J，故D正確。故選：B。18．（2023秋?高新區(qū)校級(jí)期末）中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，古人的智慧除四大發(fā)明以外，還有許多值得我們學(xué)習(xí)的機(jī)械。絞車是與轆轤相似的另一種機(jī)械，它從唐代起便被普遍應(yīng)用，成為建筑、軍事必備器械之一。如圖是我國(guó)古人利用絞車提升巨石的情景，下列說法正確的是（）A．使用此裝置可以省功 B．上方的滑輪可以改變力的方向 C．使用此裝置可以省距離 D．絞車由動(dòng)滑輪、定滑輪及輪軸組成【答案】B【解答】解：A、由功的原理可知，使用任何機(jī)械都不省功，所以此裝置不能省功，故A錯(cuò)誤；B、由圖可知，上方的滑輪屬于定滑輪，可以改變力的方向，故B正確；C、輪軸的輪半徑大于軸半徑，使用時(shí)動(dòng)力作用在輪上，省力但費(fèi)距離，故C錯(cuò)誤；D、由圖可知，絞車由上方的定滑輪及下面的輪軸組成，沒有用到動(dòng)滑輪，故D錯(cuò)誤。故選：B。19．（2023秋?南昌縣期中）省力的機(jī)械必然費(fèi)距離；省距離的機(jī)械必然費(fèi)力；既省力又省距離的機(jī)械是不存在的（選填“存在”、“不存在”）。也就是說使用任何機(jī)械都不能省功。這就是機(jī)械功原理?！敬鸢浮坎淮嬖冢还?。【解答】解：由功的原理可知，使用任何機(jī)械都不能省功，既省力又省距離的機(jī)械是不存在的。故答案為：不存在；功。20．（2023秋?亭湖區(qū)校級(jí)期中）如圖所示，根據(jù)功的相關(guān)知識(shí)補(bǔ)全知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖：①“做功本領(lǐng)”應(yīng)填B；（選填“A”或“B”）②C處：P＝。（填物理公式）③使用機(jī)械可以省力或省距離，但不能省功?！敬鸢浮竣貰；②P＝；③功?！窘獯稹拷猓孩倌苁侵肝矬w做功的本領(lǐng)，故“做功本領(lǐng)”應(yīng)填B；②功率表示做功的快慢，其公式為P＝，故C處為P＝。③使用任何機(jī)械的過程中，可以省力、省距離或改變用力方向，但都不能省功。故答案為：①B；②P＝；③功。21．（2022秋?盱眙縣期末）圖甲是一個(gè)汽車引擎蓋，被抬起的過程可近似看成一個(gè)能繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的均勻直杠桿AB（如圖乙）；若引擎蓋重G＝200N，其重心在中點(diǎn)C處，不計(jì)摩擦，剛剛抬起時(shí)，作用在A點(diǎn)豎直向上的力F＝100N，使用杠桿不能（選填“能”或“不能”）省功?！敬鸢浮?00；不能。【解答】解：重心在中點(diǎn)C處，則BA＝2BC；杠桿在水平位置保持平衡，由FLBA＝GLBC可得拉力的大小：F＝×G＝×200N＝100N；功的原理告訴人們，省力又省距離的機(jī)械是不存在的，使用任何機(jī)械都不能省功。故答案為：100；不能。五．機(jī)械效率的計(jì)算（共6小題）22．（2023秋?天寧區(qū)校級(jí)月考）小亮不慎將質(zhì)量為1kg的水桶掉到了井里，在將水桶撈出的同時(shí)，帶上了2kg的水，若水桶升高的距離為2.5m，（g取10N/kg，不考慮繩重。）則下列說法正確的是（）A．有用功是80J，機(jī)械效率是66.7% B．有用功是50J，額外功是25J C．額外功是25J，總功是75J D．有用功是25J，機(jī)械效率33.3%【答案】D【解答】解：由題意知，要將水桶撈出，所以克服水桶重力做的功是有用功；水桶中帶了部分水，克服這些水的重力做的功是額外功；克服水桶重力和水的重力做功之和是總功。所以：有用功為W有＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×2.5m＝25J；額外功為W額＝G水h＝m水gh＝2kg×10N/kg×2.5m＝50J；總功為W總＝W有+W額＝25J+50J＝75J；機(jī)械效率為η＝×100%＝×100%≈33.3%。故選：D。23．（2023春?日照期末）起重機(jī)的機(jī)械效率一般為40%～50%之間，在某次工作中，起重機(jī)把重5000N的物體勻速提升了3m，則它做的有用功是1.5×104J。已知這時(shí)起重機(jī)的機(jī)械效率為40%，那么起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)所做的功是3.75×104J?！敬鸢浮?.5×104J；3.75×104J。【解答】解：起重機(jī)對(duì)貨物做的有用功：W有＝Gh＝5000N×3m＝1.5×104J；電動(dòng)機(jī)所做的總功：W總＝＝＝3.75×104J。故答案為：1.5×104J；3.75×104J。24．（2023秋?宜州區(qū)期末）在南寧地鐵5號(hào)線的施工中，起重機(jī)在20s內(nèi)將質(zhì)量為4.5×103kg的鋼材沿豎直方向勻速提升了2m，而它的電動(dòng)機(jī)所做的功是2×105J，求：（1）起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功？（2）起重機(jī)的機(jī)械效率？（3）起重機(jī)對(duì)鋼材做功的過程中，電動(dòng)機(jī)的功率是多少？【答案】（1）起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功為9×104J；（2）起重機(jī)的機(jī)械效率為45%；（3）起重機(jī)對(duì)鋼材做功的過程中，電動(dòng)機(jī)的功率為1×104W?！窘獯稹拷猓海?）鋼材的重力：G＝mg＝4.5×103kg×10N/kg＝4.5×104N，起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功：W有＝Gh＝4.5×104N×2m＝9×104J；（2）已知電動(dòng)機(jī)所做的功（即總功）：W總＝2×105J，則起重機(jī)的機(jī)械效率：η＝＝×100%＝45%；（3）電動(dòng)機(jī)做的功W總＝2×105J，所用的時(shí)間t＝20s，則起重機(jī)的功率為：P＝＝＝1×104W。答：（1）起重機(jī)對(duì)鋼材所做的有用功為9×104J；（2）起重機(jī)的機(jī)械效率為45%；（3）起重機(jī)對(duì)鋼材做功的過程中，電動(dòng)機(jī)的功率為1×104W。25．（2023春?福田區(qū)期末）如圖為比亞迪的一款正在測(cè)試爬坡性能的新能源汽車，該車質(zhì)量為2t，當(dāng)其勻速爬上高12m、長(zhǎng)20m的陡坡時(shí)，用時(shí)2s，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為1.5×104N。（g取10N/kg）求爬坡過程中：（1）該車的有用功；（2）該車的機(jī)械效率；（3）牽引力的功率?！敬鸢浮浚?）該車的有用功為2.4×105J；（2）該車的機(jī)械效率為80%；（3）牽引力的功率為1.5×105W?！窘獯稹拷猓海?）計(jì)算汽車重力，G＝mg＝2×1000kg×10N/kg＝20000N，W有＝Gh＝20000N×12m＝2.4×105J；（2）機(jī)械效率η＝＝＝＝80%；（3）牽引力做功為W總＝Fs＝1.5×104N×20m＝3×105J，功率P＝＝＝1.5×105W。答：（1）該車的有用功為2.4×105J；（2）該車的機(jī)械效率為80%；（3）牽引力的功率為1.5×105W。26．（2023?東港區(qū)校級(jí)三模）有人用斜面滑輪組合在一起來提升重600N的木箱，如圖所示，動(dòng)滑輪重20N，用160N的拉力F使木箱沿著斜面滑動(dòng)5m，同時(shí)木箱也升高了3m，此過程中由于繩、滑輪間摩擦而需做的額外功為40J。求：（1）拉力做的有用功；（2）整個(gè)裝置的機(jī)械效率；（3）斜面對(duì)木箱的摩擦力大小?！敬鸢浮浚?）拉力做的有用功為1800J；（2）整個(gè)裝置的機(jī)械效率為75%；（3）斜面對(duì)木箱的摩擦力大小為100N?！窘獯稹拷猓海?）拉力做的有用功為：W有＝Gh＝600N×3m＝1800J；（2）由圖可知，動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)n＝3，則繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝3L＝3×5m＝15m，則拉力做的總功為：W總＝Fs＝160N×15m＝2400J，整個(gè)裝置的機(jī)械效率為：η＝×100%＝×100%＝75%；（3）克服動(dòng)滑輪重所做的額外功為：W動(dòng)＝G動(dòng)h＝20N×3m＝60J，由題知，由于繩、滑輪間摩擦而需做的額外功為40J，則克服木箱與斜面間摩擦力所做的額外功：Wf′＝W總﹣W有﹣Wf﹣W動(dòng)＝2400J﹣1800J﹣40J﹣60J＝500J，由Wf′＝fL可得，斜面對(duì)木箱的摩擦力為：f＝＝＝100N。答：（1）拉力做的有用功為1800J；（2）整個(gè)裝置的機(jī)械效率為75%；（3）斜面對(duì)木箱的摩擦力大小為100N。27．（2024?碑林區(qū)校級(jí)一模）2023年，我國(guó)干旱災(zāi)害造成2097.4萬人次不同程度受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積3803.7千公頃，各地都在積極抽水抗旱。如圖所示是某村臨時(shí)搭建的抽水抗旱情景及示意圖，水泵的流量為18t/h（每小時(shí)流出管口的水的量），抽水高度H為6m。求：（g＝10N/kg）（1）水泵抽水時(shí)，水的動(dòng)能和重力勢(shì)能增大，剛開始抽水時(shí)，管內(nèi)的水面升高，水泵A點(diǎn)受到水的壓力變大。（2）該機(jī)械裝置所做有用功的功率為多少？（3）帶動(dòng)水泵的動(dòng)力為電力，每小時(shí)耗電3.6×106J。則整個(gè)機(jī)械裝置的效率為多少？【答案】（1）重力勢(shì)；變大；（2）該機(jī)械裝置所做有用功的功率為300W；（3）整個(gè)機(jī)械裝置的效率為30%【解答】解：（1）水泵抽水時(shí)，水的質(zhì)量不變，速度變大，動(dòng)能變大，高度變大，重力勢(shì)能變大；剛開始抽水時(shí)，管內(nèi)的水面升高，根據(jù)p＝ρgh可知，水泵A點(diǎn)受到水的壓強(qiáng)變大；根據(jù)F＝pS可知，水泵A點(diǎn)受到水的壓力變大；（2）1小時(shí)機(jī)械裝置所做有用功：W有用＝GH＝m水gH＝18×103kg×10N/kg×6m＝1.08×106J，有用功的功率：P有＝＝＝300W；（3）每小時(shí)消耗的電能為W＝3.6×106J；整個(gè)機(jī)械裝置的效率：η＝×100%＝×100%＝30%。答：（1）重力勢(shì)；變大；（2）該機(jī)械裝置所做有用功的功率為300W；（3）整個(gè)機(jī)械裝置的效率為30%。六．增大或減小機(jī)械效率的方法（共4小題）28．（2023秋?東莞市期末）《物原》記載：“史佚始作轆轤。”如圖，人們借助轆轤從井中汲水時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，使繩子在軸筒上不斷疊繞，從而將水桶從井中提出。下列說法正確的是（）A．該裝置能夠省功 B．取水時(shí)克服水重和桶重做的功是有用功 C．使用更輕的桶能提高機(jī)械效率 D．人提水桶水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力對(duì)水桶做了功【答案】C【解答】解：A、轆轤從井中汲水時(shí)相當(dāng)于一個(gè)輪軸，可以省力，但不能省功，故A錯(cuò)誤；B、取水時(shí)克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是額外功，故B錯(cuò)誤；C、使用更輕的桶可以減少額外功，能提高機(jī)械效率，故C正確；D、人提水桶水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力豎直向上，而水桶水平移動(dòng)，因此拉力對(duì)水桶不做功，故D錯(cuò)誤。故選：C。29．（2023秋?海門區(qū)期末）如圖，用滑輪組勻速豎直向上提升重物，不計(jì)摩擦，下列措施不能提高滑輪組機(jī)械效率的是（）A．增加重物的重力 B．減小滑輪的重力 C．減小繩子的重力 D．減少繩子的股數(shù)【答案】D【解答】解：用滑輪組豎直向上提升重物時(shí)，有用功：W有＝G物h，不計(jì)繩重和摩擦，額外功：W額＝G動(dòng)h，總功：W總＝W有+W額＝G物h+G動(dòng)h；則滑輪組的機(jī)械效率：η＝＝＝，由上式可知，A、增大重物的重力，在額外功一定時(shí)，可增加有用功，能提高滑輪組的機(jī)械效率，故A不符合題意；B、減小動(dòng)滑輪的重力，在有用功一定時(shí)，額外功減小，滑輪組的機(jī)械效率會(huì)提高，故B不符合題意；C、減小繩子的重力，在有用功一定時(shí)，額外功減小，滑輪組的機(jī)械效率會(huì)提高，故C不符合題意；D、減少繩子股數(shù)，不影響滑輪組的機(jī)械效率，故D符合題意。故選：D。30．（2023?英德市二模）如圖為塔式起重機(jī)的起重結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖，a屬于定（選填“定”或“動(dòng)”）滑輪，b能起到省力（選填“改變力的方向”或“省力”）的作用。請(qǐng)你提出一個(gè)使起重機(jī)機(jī)械效率提高的方法：適當(dāng)增加物重?！敬鸢浮慷ǎ皇×?；適當(dāng)增加物重?！窘獯稹拷猓簣D示中滑輪a的軸固定不動(dòng)，為定滑輪；軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪，a圖為動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪可以省力，但不能改變力的方向；根據(jù)公式η＝可知，在鋼絲繩允許的情況下，適當(dāng)增加物重可以增加機(jī)械效率。故答案為：定；省力；適當(dāng)增加物重。31．（2023?梁溪區(qū)校級(jí)一模）為了研究滑輪組的機(jī)械效率，小紅分別用如圖所示的（甲）、（乙）兩個(gè)滑輪組，在100s內(nèi)將重為400N的物體G勻速提升10m，每個(gè)滑輪的重均為20N。不計(jì)繩重及摩擦，此過程中F甲做的功＝（選填“＞”、“＝”或“＜”）F乙做的功，F(xiàn)甲做功的功率為42W，甲的機(jī)械效率＝（選填“＞”、“＝”或“＜”）乙的機(jī)械效率。為了提高甲的機(jī)械效率，可以采取的措施是增加被提升物體的重力。【答案】＝；42；＝；增加被提升物體的重力?！窘獯稹拷猓翰挥?jì)繩重及摩擦，拉力做的功：W總＝G物h+G動(dòng)h，甲、乙兩圖物體重力G物相等，動(dòng)滑輪重力G動(dòng)相等，提升物體高度h相等，所以做功相等；如圖甲所示，繩子有效段數(shù)2段，物體提升高度10m，繩子自由端移動(dòng)距離為20m，移動(dòng)速度為20m÷100s＝0.2m/s，拉力F甲＝（G物+G動(dòng)）＝（400N+20N）＝210N，所以功率P甲＝＝＝F甲v＝210N×0.2m/s＝42W；不計(jì)繩重及摩擦，拉力做的功：W總＝G物h+G動(dòng)h，W有＝G物h，W額＝G動(dòng)h，甲、乙兩圖中有用功、額外功和總功都相等，根據(jù)η＝可得甲、乙機(jī)械效率相等；提高滑輪組的機(jī)械效率的方法有：增大有用功和減小額外功，要增大有用功，就要增加被提升物體的重力；要減小額外功，可以減小摩擦，也可以減小動(dòng)滑輪的自重。故答案為：＝；42；＝；增加被提升物體的重力。七．滑輪（組）的機(jī)械效率（共10小題）32．（2024春?北京月考）如圖所示，滑輪組懸掛在水平支架上，某工人站在水平地面上，豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，使物體A以0.2m/s的速度勻速上升，提升過程支架中滑輪組的機(jī)械效率為90%。已知物體A重540N，該工人重500N。關(guān)于該過程，下列說法正確的是（）A．繩子自由端受到豎直向下的拉力為200N B．繩子自由端拉力的功率為120W C．動(dòng)滑輪的重力為60N D．該工人對(duì)地面的壓力為300N【答案】B【解答】解：A．滑輪組的機(jī)械效率η＝＝＝＝＝；由圖示知，滑輪組承重繩子為2根，，解得繩子自由端受到的豎直向下的拉力F＝300N，故A錯(cuò)誤；B、物體A上升的速度為0.2m/s，則繩子自由端移動(dòng)的速度v繩＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，繩子自由端拉力的功率為：P＝Fv繩＝300N×0.4m/s＝120W，故B正確；C、忽略繩重及摩擦?xí)r，根據(jù)得動(dòng)滑輪的重力為：G動(dòng)＝2F﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，但題目中，摩擦及繩重不忽略，無法求出動(dòng)滑輪的重力，故C錯(cuò)誤；D、拉動(dòng)繩子的過程中，工人靜止，受到豎直向上的拉力、支持力及豎直向下的重力的作用，由力的平衡條件可得地面對(duì)該工人的支持力為：F支＝G人﹣F＝500N﹣300N＝200N，由于壓力和支持力是一對(duì)相互作用力，所以工人對(duì)地面的壓力為F壓＝F支＝200N，故D錯(cuò)誤。故選：B。33．（2024?西安模擬）停車難是如今城市普遍存在的問題，圖﹣1是一“路邊空中存車亭”，圖﹣2為其工作原理圖，A為存車架，O為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，B端固定懸掛泊車裝置，BC為牽引鋼絲繩，M為電動(dòng)機(jī)。汽車從水平地面被提升到BC與OB垂直的過程中，B點(diǎn)到地面的距離為3m，OB長(zhǎng)為5m（忽略O(shè)B的重力和機(jī)械的摩擦力），以下說法不正確的是（）A．當(dāng)處于圖﹣2位置時(shí)，OB屬于省力杠桿 B．每次停車過程中，機(jī)械做的額外功相同 C．若汽車和存車架的總質(zhì)量為1.5×103kg，要使汽車和存車架升高2m，則需要對(duì)它們做功3×104J D．若A和汽車的總質(zhì)量越大，此裝置的機(jī)械效率越低【答案】D【解答】解：（1）由上圖可知，動(dòng)力臂L1大于阻力臂L2，因此杠桿OB為省力杠桿，故A正確；（2）忽略O(shè)B的重力和機(jī)械的摩擦力，對(duì)存車架做的功為額外功，存車架的重力一定，提升高度相同時(shí)，由W＝Gh知機(jī)械做的額外功相同，故B正確；（3）若汽車和存車架的總質(zhì)量為1.5×103kg，要使汽車和存車架升高2m，則需要對(duì)它們做功為：W＝Gh＝mgh＝1.5×103kg×10N/kg×2m＝3×104J，故C正確；（4）A和汽車的總質(zhì)量越大時(shí)，A和汽車的總重力越大，由于A的重力一定，則車的重力越大，此裝置的機(jī)械效率η＝＝＝＝，由此可知，A和汽車的總質(zhì)量越大時(shí)，機(jī)械效率越高，故D錯(cuò)誤。故選：D。34．（2024?沙坪壩區(qū)校級(jí)開學(xué)）小開用如圖所示的滑輪組提升重物，繩子A、B能承受的最大拉力分別為400N和125N，每個(gè)滑輪重力均為30N。當(dāng)滑輪組下端掛重300N的物體，用水平向右的力F拉繩子自由端，物體在10s內(nèi)上升了2m，不考慮繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦，下列分析正確的是（）A．拉力F的功率為72W B．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.2m/s C．力F通過滑輪組做的有用功為660J D．此裝置提升重物的最大機(jī)械效率為92%【答案】D【解答】解：A、由圖可知n＝3，因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以繩子自由端的拉力：F＝（G+G動(dòng)）＝×（300N+30N）＝110N，繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝nh＝3×2m＝6m，拉力做的總功：W總＝Fs＝110N×6m＝660J，拉力做功的功率：拉力做功的功率：P＝＝＝66W，故A錯(cuò)誤；B、繩子自由端的速度為：v繩＝nv物＝＝＝0.6m/s，故B錯(cuò)誤；C、拉力做的有用功：W有＝Gh＝300N×2m＝600J，故C錯(cuò)誤；D、繩子A能承受的最大拉力為400N，繩子B的拉力：FB＝（FA+G動(dòng)）＝×（400N+30N）≈143.3N＞125N，繩子B會(huì)被拉斷；當(dāng)繩子B的拉力為125N時(shí)，提升的最大物重：G最大＝nFB﹣G動(dòng)＝3×125N﹣30N＝345N，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為：η＝＝＝＝＝×100%＝92%，故D正確。故選：D。35．（2024?福建模擬）如圖是搬運(yùn)工人用滑輪組將倉(cāng)庫(kù)中的貨物沿水平軌道拉出的示意圖。已知貨物的質(zhì)量為600kg，所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍，滑輪組的機(jī)械效率為75%。若人以0.6m/s的速度勻速前行，經(jīng)100s將貨物拉出倉(cāng)庫(kù)。人拉貨物的過程中，分析正確的是（）A．貨物移動(dòng)距離為20m B．工人的拉力為400N C．工人做的有用功為3.6×104J D．工人拉力的功率為360W【答案】B【解答】解：A、由v＝可知，繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝vt＝0.6m/s×100s＝60m，由圖可知n＝2，貨物移動(dòng)距離：s物＝＝＝30m，故A錯(cuò)誤；C、貨物的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，由題意可知，貨物所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍，則貨物受到的摩擦力：f＝0.1G＝0.1×6000N＝600N，工人做的有用功：W有＝fs物＝600N×30m＝1.8×104J，故C錯(cuò)誤；B、由η＝×100%可知，拉力做的總功：W總＝＝＝2.4×104J，由W總＝Fs可知，工人的拉力：F＝＝＝400N，故B正確；D、工人拉力的功率：P＝＝＝240W，故D錯(cuò)誤。故選：B。36．（2023秋?閻良區(qū)期末）如圖1所示，用甲、乙兩個(gè)滑輪組分別將物體M、N勻速提升1m，拉力分別為F甲、F乙，此過程相關(guān)數(shù)據(jù)如圖2所示，下列有關(guān)此過程的說法中正確的是（）A．提升物體時(shí)的拉力大小關(guān)系為F甲＜F乙 B．甲、乙兩個(gè)滑輪組中，繩子自由端移動(dòng)的距離之比為2：3 C．物體M、N的重力大小關(guān)系為GM＝GN D．乙滑輪組機(jī)械效率比甲低【答案】C【解答】解：AB、由圖1可知，甲滑輪組中，n甲＝3；乙滑輪組中，n乙＝2；由圖2可知，甲、乙滑輪組的總功分別為：W甲總＝1200J，W乙總＝800J，用甲、乙兩個(gè)滑輪組分別將物體M、N勻速提升1m，根據(jù)s＝nh可知，繩子自由端移動(dòng)距離：s甲＝n甲h＝3m，s乙＝n乙h＝2m，繩子自由端移動(dòng)的距離之比為s甲：s乙＝3m：2m＝3：2，故B錯(cuò)誤；兩滑輪組中，繩端拉力分別為：F甲＝＝＝400N，F(xiàn)乙＝＝＝400N，因此F甲＝F乙，甲滑輪與乙滑輪組所用的拉力相同，故A錯(cuò)誤；C、由圖丙可知，甲滑輪組做的有用功為：W甲有用＝1200J﹣800J＝400J，乙滑輪組做的有用功為：W乙有用＝800J﹣400J＝400J，由W有用＝Gh可知GM＝＝＝400N，GN＝＝＝400N，因此GM＝GN，故C正確；D、由圖丙可知，甲滑輪組做總功為1200J，做額外功為800J，則甲滑輪組機(jī)械效率為：η甲＝＝×100%≈33.3%；乙滑輪組做總功為800J，做額外功為400J，則乙滑輪組機(jī)械效率為：η乙＝＝×100%＝50%，因此乙滑輪組機(jī)械效率比甲高，故D錯(cuò)誤。故選：C。37．（2024?瑤海區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示，小明用滑輪組提升重物，他勻速向下拉動(dòng)繩子，使物體上升20cm，G＝10N，F(xiàn)＝6N，此滑輪組的機(jī)械效率為83.3%?！敬鸢浮?3.3%【解答】解：由題知，承擔(dān)重物繩子的段數(shù)n＝2，滑輪組的機(jī)械效率：η＝＝＝＝≈83.3%。故答案為：83.3%。38．（2024?水富市校級(jí)模擬）在如圖所示的裝置中，斜面長(zhǎng)5m，高2m，現(xiàn)將質(zhì)量為200kg的物體從斜面底端勻速拉到頂端，若輕質(zhì)滑輪的機(jī)械效率為80%，人作用于繩自由端的拉力為500N，則總功為5000J，克服斜面摩擦做的額外功為80J。（g取9.8N/kg）【答案】5000；80【解答】解：（1）該滑輪為動(dòng)滑輪，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)＝5m，則繩子自由端通過的距離：s＝2L＝2×5m＝10m，則拉力所做的總功：W總＝Fs＝500N×10m＝5000J；（2）已知滑輪的機(jī)械效率為80%，根據(jù)機(jī)械效率公式可得動(dòng)滑輪對(duì)物體所做的功（即使用斜面時(shí)做的總功）：W＝W總η＝5000J×80%＝4000J，將物體提到2m高處所做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝200kg×9.8N/kg×2m＝3920J；則克服斜面摩擦力所做的額外功：W額＝W﹣W有＝4000J﹣3920J＝80J。故答案為：5000；80。39．（2023秋?信宜市期末）如圖甲所示，用滑輪組將重為120N的物體勻速提起，在5s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離為3m，圖乙是拉力F與繩子自由端移動(dòng)距離s的關(guān)系圖象，不計(jì)繩重和摩擦。則圖乙中陰影部分的面積表示的物理量的單位是J，繩子自由端移動(dòng)的速度是0.6m/s，該滑輪組的機(jī)械效率為80%?！敬鸢浮縅；0.6；80%?！窘獯稹拷猓簣D乙中縱坐標(biāo)表示拉力，且拉力大小為50N不變，橫坐標(biāo)表示繩子自由端移動(dòng)的距離，所以陰影部分的面積S陰＝Fs＝W，表示拉力所做的總功，單位為J；由題知，在5s時(shí)間內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離為s＝3m，繩子自由端移動(dòng)的速度是v＝＝＝0.6m/s；由圖知n＝3，不計(jì)繩重和摩擦，該滑輪組的機(jī)械效率為：η＝＝＝＝＝＝80%。故答案為：J；0.6；80%。40．（2024?廣東一模）如圖所示，是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖。已知井深12m，物體重6000N，汽車勻速拉繩子時(shí)速度為3m/s，拉力為2.2×103N，受到的阻力為3×103N。求將物體從井底拉至井口的過程中：（1）繩子自由端移動(dòng)的距離是多少？（2）滑輪組的機(jī)械效率是多少？（3）汽車牽引力的功率是多少？【答案】（1）繩子自由端移動(dòng)的距離是36m；（2）滑輪組的機(jī)械效率是90.9%；（3）汽車牽引力的功率是1.56×104W?！窘獯稹拷猓海?）由圖可知n＝3，繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝nh＝3×12m＝36m；（2）滑輪組的機(jī)械效率：η＝＝＝＝＝×100%≈90.9%；（3）因?yàn)槠囎鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，所以，由力的平衡條件可知，汽車的牽引力：F牽＝F+f＝2.2×103N+3×103N＝5.2×103N，汽車牽引力的功率：P＝＝＝F牽v＝5.2×103N×3m/s＝1.56×104W。答：（1）繩子自由端移動(dòng)的距離是36m；（2）滑輪組的機(jī)械效率是90.9%；（3）汽車牽引力的功率是1.56×104W。41．（2024?利辛縣開學(xué)）如圖所示，工人師傅用100N的拉力將重500N的物體A沿水平方向在1s內(nèi)勻速移動(dòng)了10cm，已知運(yùn)動(dòng)過程中物體A受到的摩擦力是物重的0.3倍，不計(jì)繩重和滑輪間的摩擦，求：（1）繩端拉力做功的功率；（2）動(dòng)滑輪重力；（3）此滑輪組的機(jī)械效率。【答案】（1）拉力做功的功率為20W；（2）動(dòng)滑輪重力為50N；（3）此滑輪組的機(jī)械效率為75%。【解答】解：（1）由圖可知，n＝2，繩子自由端移動(dòng)的距離為s＝ns物＝2×10cm＝20cm＝0.2m，拉力做的功W總＝Fs＝100N×0.2m＝20J，拉力做功的功率P＝＝＝20W；（2）繩子自由端的拉力為F＝100N，由F＝（F拉+G動(dòng)）可得，G動(dòng)＝2F﹣F拉＝2×100N﹣150N＝50N，（3）物體A在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力f＝0.3G＝0.3×500N＝150N，滑輪組所做的有用功為W有用＝fs物＝150N×0.1m＝15J，滑輪組的機(jī)械效率η＝×100%＝×100%＝75%。答：（1）拉力做功的功率為20W；（2）動(dòng)滑輪重力為50N；（3）此滑輪組的機(jī)械效率為75%。八．斜面的機(jī)械效率（共7小題）42．（2023春?民權(quán)縣期末）道路救援車對(duì)故障車輛拖移時(shí)可構(gòu)建成如圖所示的模型，當(dāng)鋼繩對(duì)車輛施加沿斜面的拉力為F時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)可將重為G的小車A沿斜面底端勻速拉至斜面頂端。已知斜面高為h，斜面長(zhǎng)為l。在小車A從水平路面被拖上救援車的過程中（）A．圖中滑輪可以省力 B．拉力F做的有用功為Fh C．斜面的機(jī)械效率為 D．斜面長(zhǎng)一定時(shí)，減小斜面的坡度，斜面越省功【答案】C【解答】解：A、圖中滑輪的軸固定不動(dòng)，為定滑輪，使用定滑輪不能省力，但可以改變用力的方向，故A錯(cuò)誤；B、拉力做的有用功：W有用＝Gh，故B錯(cuò)誤；C、拉力做的總功W總＝Fl，斜面的機(jī)械效率η＝＝，故C正確；D、斜面長(zhǎng)一定時(shí)，減小斜面的坡度，斜面越省力，但不能省功，故D錯(cuò)誤。故選：C。43．（2023秋?利辛縣期末）如圖所示，張偉同學(xué)通過斜面用平行于斜面F＝300N的推力，將質(zhì)量為40kg的物體在5s時(shí)間內(nèi)勻速推到1m高的平臺(tái)上，斜面長(zhǎng)s＝2m。（g取10N/kg）則（）A．推力的功率為80W B．推力做的總功為300J C．斜面的機(jī)械效率為75% D．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為100N【答案】D【解答】解：AB、推力做的總功：W總＝Fs＝300N×2m＝600J，則推力的功率：P＝＝＝120W，故AB錯(cuò)誤；C、有用功：W有＝Gh＝mgh＝40kg×10N/kg×1m＝400J，則斜面的機(jī)械效率：η＝＝×100%≈66.7%，故C錯(cuò)誤；D、由W總＝W有+W額可得額外功：W額＝W總﹣W有＝600J﹣400J＝200J，由W額＝fs可得斜面對(duì)物體的摩擦力大小：f＝＝＝100N，故D正確。故選：D。44．（2024?新城區(qū)校級(jí)一模）如圖所示，超市購(gòu)物時(shí)，小明用沿斜面向上150N的推力，將總重為500N的小車勻速推到斜面頂端，用時(shí)20s。已知斜面高1.2m，長(zhǎng)5m。此過程中小明做的有用功為600J；小明推力做功的功率為37.5W；該斜面的機(jī)械效率為80%。日常生活中人們利用斜面可以省力（選填“省力”或“省功”）?！敬鸢浮?00；37.5；80%；省力。【解答】解：（1）小明做的有用功：W有用＝Gh＝500N×1.2m＝600J；（2）小明做的總功：W總＝Fs＝150N×5m＝750J，小明做功功率：P＝＝＝37.5W；（3）斜面的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；（4）使用斜面可以省力，但由于克服摩擦而多做額外功，不能省功。故答案為：600；37.5；80%；省力。45．（2023秋?高州市期末）如圖甲所示，在探究斜面機(jī)械效率的小組活動(dòng)中，分別將A、B兩個(gè)完全相同的物體拉到斜面頂端，做功情況如圖乙所示，對(duì)物體A做的有用功是20J，對(duì)物體B做的額外功是5J；拉物體B的斜面機(jī)械效率ηB是80%。【答案】20；5；80%。【解答】解：有用功與額外功的和叫總功，對(duì)物體A做的有用功是WA有用＝WA總﹣WA額＝30J﹣10J＝20J，如圖甲，分別將A、B兩個(gè)完全相同的物體拉到斜面頂端，由W＝Gh可知做的有用功相等，即WB有用＝WA有用＝20J，對(duì)物體B做的額外功是WB額＝WB總﹣WB有用＝25J﹣20J＝5J，拉物體B的斜面機(jī)械效率。故答案為：20；5；80%。46．（2023秋?臨渭區(qū)期末）小明學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械后，利用材質(zhì)相同的木板搭建了AB、CD兩個(gè)長(zhǎng)度不同的斜面，如圖所示，他把兩件完全相同的貨物，分別從斜面AB、CD的底端，以相同大小的速度勻速推到頂端，兩次搬運(yùn)過程中，小明克服貨物重力做功的功率不相等（選填“相等”或“不相等”）；若貨物的質(zhì)量為100kg，D到水平地面的高度為2m，CD的長(zhǎng)度為4m，沿CD的推力大小為625N，則沿斜面CD將貨物勻速推到頂端的過程中，克服重力做功為2000J，斜面CD的機(jī)械效率為80%。（g取10N/kg）【答案】不相等；2000；80?！窘獯稹拷猓海?）由W＝Gh可知，兩次搬運(yùn)G與h均相等，所以兩次工人克服貨物重力做的功相等；CD的長(zhǎng)度大于AB的長(zhǎng)度，兩次搬運(yùn)的速度相同，t＝可知，所用時(shí)間不相等；做功大小相等、做功時(shí)間相等，由P＝可知，沿兩個(gè)斜面推貨物，工人克服貨物重力做功的功率不相等；（2）貨物重力G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，克服重力做的有用功：W有用＝Gh＝1000N×2m＝2000J；推力做的總功：W總＝Fs＝625N×4m＝2500J；斜面的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。故答案為：不相等；2000；80。47．（2023秋?雁塔區(qū)校級(jí)期末）我市高架讓城區(qū)交通變得便捷，同時(shí)也成為了一道亮麗的風(fēng)景．如圖，爸爸開車從平直的道路上以18m/s的速度勻速駛上高架橋的匝道，匝道可以近似看成一個(gè)傾角較小的斜面，此斜面的長(zhǎng)度為400m，高度為12m。已知小汽車（含人）總質(zhì)量為2.5t，此過程中小汽車的功率為36kW。（1）小汽車在匝道上行駛時(shí)獲得的牽引力？（2）高架匝道的機(jī)械效率為多大？（3）小汽車在匝道上行駛時(shí)所受路面的摩擦力為多大？【答案】（1）小汽車在匝道上行駛時(shí)獲得的牽引力2000N；（2）高架匝道的機(jī)械效率為37.5%；（3）小汽車在高架匝道行駛時(shí)所受路面的摩擦力為1250N?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)P＝＝Fv得，汽車的牽引力為：F＝＝＝2000N，（2）車的重力：G＝mg＝2.5×103kg×10N/kg＝2.5×104N，有用功：W有用＝Gh＝2.5×104N×12m＝3×105J，總功：W總＝FL＝2000N×400m＝8×105J，高架匝道的機(jī)械效率：η＝＝×100%＝37.5%；（3）額外功：W額＝W總﹣W有用＝8×105J﹣3×105J＝5×105J，摩擦力：f＝＝＝1250N。答：（1）小汽車在匝道上行駛時(shí)獲得的牽引力2000N；（2）高架匝道的機(jī)械效率為37.5%；（3）小汽車在高架匝道行駛時(shí)所受路面的摩擦力為1250N。48．（2023?虞城縣模擬）斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，利用斜面提升物體可以省力。如圖為工人裝車時(shí)，車廂高1.5m，用5m長(zhǎng)的木板做斜面，用大小為400N的沿斜面向上的推力F，將質(zhì)量為100kg的物體從斜面底端A處勻速推至斜面頂端B處，用時(shí)8s。g取10N/kg。（1）物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的平均速度為0.625m/s。（2）物體從底端A到頂端B的過程中，推力做功的功率為多大？（3）物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的摩擦力為多大？（4）斜面的機(jī)械效率為多大？【答案】（1）0.625；（2）物體從底端A到頂端B的過程中，推力做功的功率為250W；（3）物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的摩擦力為100N；（4）斜面的機(jī)械效率為75%?！窘獯稹拷猓海?）物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的速度：v＝＝＝0.625m/s；（2）推力做的總功：W總＝Fs＝400N×5m＝2000J，推力做功的功率：P＝＝＝250W；（3）物體的重力：G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，推力做的有用功：W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，克服摩擦力所做的額外功：W額＝W總﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J，由W額＝fs可得，物體受到的摩擦力：f＝＝＝100N；（4）斜面的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝75%。故答案為：（1）0.625；（2）物體從底端A到頂端B的過程中，推力做功的功率為250W；（3）物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的摩擦力為100N；（4）斜面的機(jī)械效率為75%。九．斜面機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)（共4小題）49．（2023秋?鹽都區(qū)期中）小明和興趣小組的同學(xué)們利用如圖所示的裝置探究斜面的機(jī)械效率，同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和裝置發(fā)表了下列不同的看法，其中正確的有（）A．斜面是一種可以省功的機(jī)械 B．勻速拉動(dòng)木塊的過程中，木塊的機(jī)械能是不變的 C．本實(shí)驗(yàn)中，用質(zhì)量相同的小車替代木塊，可提高斜面的機(jī)械效率 D．勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，木塊所受拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力【答案】C【解答】解：A、利用斜面拉物體到斜面頂端，可以省力，由功的原理可知，使用任何機(jī)械都不省功，使用斜面也不能省功，故A錯(cuò)誤；B、機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能，而木塊勻速運(yùn)動(dòng)，所以動(dòng)能不變；但是物體的高度在增加，所以木塊的重力勢(shì)能增大，故木塊的機(jī)械能增大，故B錯(cuò)誤；C、實(shí)驗(yàn)中，用小車替代木塊，小車受到摩擦力小于木塊受到的摩擦力，運(yùn)動(dòng)距離一定時(shí)，克服摩擦力做的功減小，即額外功減小，斜面的機(jī)械效率增大，故C正確；D、物塊在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿斜面向上受到拉力作用，沿斜面向下受到摩擦力和重力沿斜面的分力作用，所以拉力和摩擦力不是平衡力，故D錯(cuò)誤。故選：C。50．（2023秋?蘇州校級(jí)月考）小金用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直向上拉動(dòng)杠桿，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升（支點(diǎn)和杠桿的摩擦不計(jì)）。問：（1）重為5N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí)，人的拉力F為2.5N，鉤碼上升0.15m時(shí)，動(dòng)力作用點(diǎn)C上升0.5m，此時(shí)機(jī)械效率η1為60%；（2）小金為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，仍用該實(shí)驗(yàn)裝置，將鉤碼移到B點(diǎn)，再次緩慢提升杠桿使動(dòng)力作用點(diǎn)C仍然上升0.5m，拉力變?yōu)?N，鉤碼上升0.3m。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，此時(shí)的機(jī)械效率η＞（選填“＞”“＜”或“＝”）η1。請(qǐng)你進(jìn)一步分析，簡(jiǎn)述此過程中杠桿效率變化的原因額外功不變，有用功變大，總功變大，額外功所占比例減小，有用功所占比例變大?！敬鸢浮浚?）60%；（2）＞；額外功不變，有用功變大，總功變大，額外功所占比例減小，有用功所占比例變大?！窘獯稹拷猓海?）有用功：W有用＝Gh＝5N×0.15m＝0.75J；總功：W總＝Fs＝2.5N×0.5m＝1.25J，機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝60%；（2）鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由于杠桿的重力會(huì)阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，則由杠桿的平衡條件得：G?OA+G杠桿?OC＝F?OC；懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，由杠桿的平衡條件得G?OB+G杠桿?OC＝F′?OC，觀察比較可知，懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，OB＞OA，即鉤碼重力的力臂變大，所以拉力F也變大；此時(shí)由于杠桿的機(jī)械效率：η＝＝＝；因?yàn)楦軛U升高的高度不變，所以克服杠桿自重所做的額外功不變（即W額＝G杠桿?h杠桿不變）；由于懸掛點(diǎn)B更接近支點(diǎn)，所以鉤碼提升的高度變大，根據(jù)W有用＝Gh可知，有用功變大；從上面η的表達(dá)式可知：W有用變大、W額不變，所以分母變小，η就變大；即η＞η1。故答案為：（1）60%；（2）＞；額外功不變，有用功變大，總功變大，額外功所占比例減小，有用功所占比例變大。51．（2023秋?鳳山縣期中）許多實(shí)驗(yàn)器材在物理實(shí)驗(yàn)中能被重復(fù)利用，斜面就是其中之一。請(qǐng)完成下列利用斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問題：（1）圖甲所示實(shí)驗(yàn)用來探究動(dòng)能大小的影響因素，對(duì)于同一個(gè)球A，要放在斜面的不同高度讓其自由下滑；若本實(shí)驗(yàn)裝置的水平面絕對(duì)光滑，還能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論嗎？不能（選填“能”或“不能”）；（2）圖乙所示是測(cè)量斜面的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)，斜面傾斜角為30°，物體B重為4N，用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面拉動(dòng)B時(shí)，應(yīng)使B做勻速直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，則所測(cè)斜面的機(jī)械效率為80%；（3）由圖1實(shí)驗(yàn)可以得出：小車到達(dá)水平面的初速度相同時(shí)，水平面越光滑，它的速度減小得就慢。由此聯(lián)想到在雨雪天駕駛汽車應(yīng)適當(dāng)增大（選填“增大”或“減小”）汽車之間的距離。當(dāng)同一輛小車從同一高度滑下時(shí)，從能的轉(zhuǎn)化角度看，小車在水平面上克服阻力所做的功在各種表面上一樣多（選填“在毛巾上時(shí)多”、“在木板上時(shí)多”或“在各種表面上一樣多”）?！敬鸢浮浚?）不能；（2）勻速直線；80%；（3）增大；在各種表面上一樣多?！窘獯稹拷猓海?）若水平面光滑，物體不受摩擦力，物體將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，物體通過的距離無法確定，做功的多少，也無法確定，所以，動(dòng)能的大小就無法比較。（2）圖2所示實(shí)驗(yàn)中，斜面傾斜角為30°，物體B重為4N，為了便于讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面拉動(dòng)B時(shí)，應(yīng)使B做勻速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N，示數(shù)為2.5N。設(shè)斜面高為h，由數(shù)學(xué)知識(shí)知，斜面長(zhǎng)s＝2h，則所測(cè)斜面的機(jī)械效率為η＝×100%＝×100%＝80%；（3）木板表面最光滑，小車在上面運(yùn)動(dòng)時(shí)通過的距離最長(zhǎng)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出結(jié)論：水平面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn)，說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢；雨天路面阻力變小，雨天駕駛汽車時(shí)應(yīng)該增大與前車之間的距離，此時(shí)，當(dāng)同一輛小車從同一高度滑下時(shí)，從能的轉(zhuǎn)化角度看，小車在水平面上克服阻力所做的功在各種表面上一樣多。故答案為：（1）不能；（2）勻速直線；80%；（3）增大；在各種表面上一樣多。52．（2023秋?天寧區(qū)校級(jí)期中）圖甲是某居民樓的無障礙通道，一位中年人正用輪椅推著他年邁的母親緩緩上行，圖乙是該通道斜面示意圖。為了解中年人推輪椅時(shí)所用力的大小，小紅和小華進(jìn)行了探究。她們從斜面底端A點(diǎn)沿斜面確定了相距1m處的B點(diǎn)。（g取10N/kg）（1）選用車輪與輪椅相同材質(zhì)、花紋的小車為研究對(duì)象，進(jìn)行了如下操作：①正確使用彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)出小車重為2.0N；②將彈簧測(cè)力計(jì)與斜面平行放置并校零，然后沿斜面方向勻速拉動(dòng)小車，彈簧測(cè)力計(jì)如圖乙所示；③計(jì)算出將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)的過程中，拉力所做的功為0.3J，利用斜面將小車從水平地面提升到B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械效率為60%。（2）在小車上逐漸添加重物，測(cè)出小車的總重G，測(cè)出沿斜面勻速拉動(dòng)小車需要的力，計(jì)算出拉小車從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的功W1，計(jì)算出豎直向上將小車從水平地面提升到B點(diǎn)所做的功W2。以功為縱坐標(biāo)，以小車總重為橫坐標(biāo)，作出W1和W2與小車總重的關(guān)系圖像，分別如圖丙中線段a和b；①由圖像可知：該通道斜面提升物體時(shí)的機(jī)械效率與物重?zé)o關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。②若這位母親的質(zhì)量為50kg，所坐的輪椅質(zhì)量為20kg，則中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時(shí)，力的大小為105N?！敬鸢浮浚?）②校零；勻速；③0.3；60%；（2）①無關(guān)；②105?！窘獯稹拷猓海?）②探究斜面機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)力計(jì)需要校零，并沿斜面方向勻速拉動(dòng)小車，這樣操作時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定；由圖可知，測(cè)力計(jì)的分度值為0.02N，指針指在0.3N處，所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為0.3N；③將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)的過程中，拉力做的功為W總＝Fs＝0.3N×1m＝0.3J；由乙圖可知，斜面的高度為h＝0.09m，利用斜面將小車從水平地面提升到B點(diǎn)時(shí)所做的有用功為W有用＝Gh＝2.0N×0.09m＝0.18J，機(jī)械效率為η＝×100%＝×100%＝60%；（2）①?gòu)膱D像讀出當(dāng)小車的總重G增大到5N時(shí)，拉小車從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的功W1＝0.75J，豎直向上將小車從水平地面提升到B點(diǎn)所做的功W2＝0.45J，利用斜面將小車從水平地面提升到B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械效率為η′＝＝×100%＝60%，由于η′＝η，所以由圖像可知：用該通道斜面提升物體時(shí)的機(jī)械效率與物重?zé)o關(guān)；②這位母親和所坐的輪椅總重力為G總＝m總g＝（50kg+20kg）×10N/kg＝700N，中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時(shí)，從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的有用功為：W有用′＝G總h＝700N×0.09m＝63J，由η＝得，中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時(shí)，從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的總功為：W總′＝＝＝105J；由W＝Fs得，推力的大小為F′＝＝＝105N。故答案為：（1）②校零；勻速；③0.3；60%；（2）①無關(guān)；②105。一十．杠桿機(jī)械效率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)（共3小題）53．（2022秋?如皋市期末）小敏和小王分別用如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們都在豎直方向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升。杠桿為質(zhì)量分布均勻的直棒，不計(jì)轉(zhuǎn)軸處摩擦。下表是小王實(shí)驗(yàn)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)物重G