3.4 簡(jiǎn)單機(jī)械（2）（解析版）

3.4簡(jiǎn)單機(jī)械（2）

學(xué)習(xí)目錄

目錄

模塊一知識(shí)網(wǎng)絡(luò)....................................................................................................................................1

模塊二知識(shí)掌握....................................................................................................................................2

知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械效率......................................................................................................................2

知識(shí)點(diǎn)二、測(cè)量斜面的機(jī)械效率..................................................................................................3

【鞏固提高】..........................................................................................................................................8

知識(shí)重點(diǎn)

模塊一知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

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模塊二知識(shí)掌握

知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械效率

1.有用功：必須要做的這部分功。2.額外功或無(wú)用功：不需要，但又不得不做的那部分功。

3.總功：有用功與額外功的總和。符號(hào)公式：W總=W有用+W額外。

4.機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。

符號(hào)公式：η=W有用/W總=Gh/FL×100﹪W有用＜W總η＜1

5.?？紮C(jī)械的有用功、總功、機(jī)械效率計(jì)算

簡(jiǎn)單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率

?有??

杠桿W有用=GhW總=FsW額=W總－W有用?==

?總??

W總=Fs

?有?????

W額=W總－W有用?====

W總=Gh+G動(dòng)h?總???????

滑輪組W有用=GhW額=G動(dòng)h（不

（不計(jì)繩重和?有???

?===

計(jì)繩重和摩擦）???+???+?

摩擦）總動(dòng)動(dòng)

W總=Fl

－?有??

W額=W總W有用?==

W總=Gh+fl?總??

斜面W有用=GhW額=fl

（f為摩擦??

（f為摩擦力）?=

力）??+??

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[例題1]（2022秋?余姚市校級(jí)期末）關(guān)于機(jī)械效率，下列說(shuō)法正確的是（）

A．機(jī)械效率越大，越省力

B．機(jī)械效率越大，做功越多

C．機(jī)械效率越大，功率越大。

D．機(jī)械效率越大，額外功在總功中所占的比例越小

【解答】解：A、機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，其大小與機(jī)械的省力情況沒(méi)有關(guān)系，故A

錯(cuò)誤；

B、機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，其大小與機(jī)械做功的多少?zèng)]有關(guān)系，故B錯(cuò)誤；

C、機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，功率表示了機(jī)械做功的快慢，二者沒(méi)有直接的關(guān)系，故

C錯(cuò)誤；

?有用

D、總功等于有用功與額外功的總和，從η=可知，額外功在總功中所占的比例越

?有用?額外

小，機(jī)械效率越高，故D正確。

故選：D。

[例題2]（2022秋?余姚市期末）“建設(shè)美麗城市，優(yōu)化市內(nèi)交通”，寧波市計(jì)劃建設(shè)地鐵五號(hào)線。

地鐵的建造過(guò)程需要大型機(jī)械——盾構(gòu)機(jī)。如圖是地鐵建設(shè)施工挖隧道的盾構(gòu)機(jī)正面，下列關(guān)

于工作中的盾構(gòu)機(jī)說(shuō)法正確的是（）

A．做的功越多，機(jī)械效率越高

B．做功多的盾構(gòu)機(jī)，功率大

C．延長(zhǎng)工作時(shí)間，可提高機(jī)械效率

D．做功越快的盾構(gòu)機(jī)，功率越大

?有

【解答】解：A、根據(jù)η=可知，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)做的總功相同時(shí)，有用功越多，則機(jī)械效率越高，

?總

選項(xiàng)缺條件，故A錯(cuò)誤；

?

B、根據(jù)P=可知，當(dāng)做功時(shí)間相同時(shí)，做功越多，則功率越大，選項(xiàng)缺條件，故B錯(cuò)誤；

?

第3頁(yè)共22頁(yè)

C、工作時(shí)間對(duì)機(jī)械效率沒(méi)有影響，故C錯(cuò)誤；

D、功率是表示物體做功快慢的物理量，故D正確。

故選D。

[例題3]（2023?鹿城區(qū)模擬）如圖甲所示，用一個(gè)動(dòng)滑輪勻速提升重為600N的物體，在卷?yè)P(yáng)機(jī)拉

力F的作用下，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。已知?jiǎng)踊喪艿降?/p>

重力為20N，不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦。下列說(shuō)法正確的是（）

A．以動(dòng)滑輪為參照物，物體是向上運(yùn)動(dòng)的

B．物體上升的速度是20m/s

C．卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力F的功率是62W

D．機(jī)械效率為90.67%

【解答】解：A、在圖甲中，物體相對(duì)于動(dòng)滑輪的位置保持不變，以動(dòng)滑輪為參照物，物體是靜

止的，故A錯(cuò)誤；

B、由圖象可知，提升物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離s＝40cm＝0.4m，用時(shí)t＝2s，速度為：v=

?40??

==20cm/s＝0.2m/s，

?2?

11

則物體上升的速度：v=v=×0.2m/s＝0.1m/s，故B錯(cuò)誤；

物22

11

C、不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦，卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力F=（G+G）=×（600N+20N）＝310N，

2物動(dòng)2

?總??

則卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力F的功率：P===Fv＝310N×0.2m/s＝62W，故C正確；

??

D、因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以滑輪組的機(jī)械效率：

?有?有???600?

η=====×100%≈96.7%，故D錯(cuò)誤。

?總?有?額外???動(dòng)???動(dòng)600?20?

故選：C。

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[例題4]（2023?杭州模擬）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做

勻速直線運(yùn)動(dòng)（B表面足夠長(zhǎng)）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧

測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N。下列說(shuō)法正確的是（）

A．拉力F的功率為1.0W

B．物體A受到的摩擦力為16N

C．滑輪組的機(jī)械效率為75%

D．拉力F增大到10N時(shí)，物體B開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)

【解答】解：

A、由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動(dòng)速度：v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，則拉力做

???

功的功率：P===Fv＝5N×0.2m/s＝1.0W，故A正確；

??

B、物體B靜止在地面上，處于平衡狀態(tài)；則水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力等于地面對(duì)

它向左的摩擦力與物體A對(duì)它向左的摩擦力之和，即fAB+4N＝12N，則fAB＝8N；由于力的作用

是相互的，物體A受到的摩擦力為f＝fAB＝8N，故B錯(cuò)誤；

?有??物??物?8?

C、由圖知，水平使用滑輪組，滑輪組的機(jī)械效率：η=====×100%

?總?????物??2×5?

＝80%，故C錯(cuò)誤；

D、若拉力F增大到10N時(shí)，A在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，A對(duì)B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則

A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變，即物體B仍然靜止，不會(huì)向左運(yùn)

動(dòng)，故D錯(cuò)誤。

故選：A。

[例題5]（2021秋?西湖區(qū)期末）小金用如圖所示裝置和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器探究斜面機(jī)械效率的影響

因素，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，他用沿斜面向上的拉力F把重為G的物體從斜面底端勻速拉到頂

端。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

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A．改變h即可研究斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響

B．該過(guò)程中克服斜面摩擦力做的功屬于額外功

??

C．該斜面的機(jī)械效率為×100%

??

D．若物體沒(méi)有被拉到斜面頂端，則無(wú)法測(cè)出斜面的機(jī)械效率

【解答】解：A、斜面的機(jī)械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度有關(guān)，探究“斜面的傾斜

程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響”時(shí)，應(yīng)控制斜面的光滑程度和物體相同，在長(zhǎng)度一定時(shí)，改變h即

可改變斜面與水平面的夾角，故可以研究斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響，故A正確；

B、在斜面上克服斜面摩擦力做的額外功，故B正確；

?有用??

C、根據(jù)η==×100%可以算出該斜面的機(jī)械效率，故C正確；

?總??

D、若物體沒(méi)有被拉到斜面頂端，斜面的粗糙程度和斜面的傾斜程度都不變，斜面的機(jī)械效率不

變，故可以測(cè)出斜面的機(jī)械效率，故D錯(cuò)誤。

故選：D。

[例題6]（2023?下城區(qū)模擬）小徐同學(xué)家裝修新房，看到工人師傅使用如圖所示的一種自制的簡(jiǎn)易

起重裝置向樓上吊裝笨重的裝修材料，大大減少了工人搬運(yùn)材料的勞動(dòng)強(qiáng)度。小科觀察到電動(dòng)

機(jī)的輸出功率800W，將質(zhì)量為80kg的水泥勻速提升到10m高的位置用時(shí)15s。假設(shè)電動(dòng)機(jī)的

輸出功率恒定不變（不計(jì)繩重和摩擦），請(qǐng)幫小徐完成下列問(wèn)題：

（1）電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力多大？

（2）該滑輪組的機(jī)械效率多大？

（3）若用該套裝置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥，該滑輪組的機(jī)械效率如何變化？

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?

【解答】解：（1）由P=可得電動(dòng)機(jī)做功：

?

4

W總＝Pt＝800W×15s＝1.2×10J，

由圖可知，n＝3，拉力端移動(dòng)的距離s＝3h＝3×10m＝30m，

由W總＝Fs可得，電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力：

4

?總1.2×10?

F===400N；

?30?

（3）電動(dòng)機(jī)做的有用功：

W有＝Gh＝mgh＝80kg×10N/kg×10m＝8000J，

該滑輪組的機(jī)械效率：

?有8000?

η=×100%=≈66.7%；

?總1.2×104?

?有用?有用???1

（3）不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率η=====?動(dòng)，

?總?有用?額???動(dòng)???動(dòng)1

?

滑輪組機(jī)械效率的大小與提升重物的速度大小無(wú)關(guān)；利用該套裝置以0.5m/s的速度提升120kg的

水泥時(shí)，水泥的質(zhì)量變大、重力G變大，機(jī)械效率變大。

答：（1）電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力為400N；

（2）該滑輪組的機(jī)械效率為66.7%；

（3）若用該套裝置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥該滑輪組的機(jī)械效率變大。

[例題7]（2022?海曙區(qū)校級(jí)三模）小宏用如圖所示的裝置探究杠桿的機(jī)械效率，杠桿的質(zhì)量分布均

勻，右端固定在O點(diǎn)，杠桿可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且AC＝BC＝OB；

（1）該實(shí)驗(yàn)中杠桿所做的額外功主要是。

（2）他將重為G的鉤碼懸掛在B點(diǎn)，在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，拉力為F1，測(cè)得

A、B兩點(diǎn)上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機(jī)械效率為＝×（用物理量的符號(hào)

表示）；

（3）若保持彈簧測(cè)力計(jì)位置不變，將鉤碼掛在C點(diǎn)，緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼提升相同的高

度（不計(jì)摩擦），則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2F1，杠桿的機(jī)械效率η1η2（均選填“＞”或“＜”

或“＝”）。

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【解答】解：（1）因?yàn)楦軛U自身有重力，提升物體的同時(shí)也要提升杠桿，即克服杠桿自重做功、

克服摩擦力等做功，就有了額外功；

?有??2

（2）有用功：W有＝Gh2；總功：W總＝F1h1，則杠桿的機(jī)械效率為η=×100%=×

?總?1?1

100%；

（3）懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)，從圖中可以看出，拉力的力臂不變，鉤碼的重力不變，鉤碼的重力的力

臂變大，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大，即F2＞F1；

懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí)，緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼提升相同的高度，有用功不變，但杠桿提升的高

度減小，額外功減小，又因?yàn)榭偣Φ扔陬~外功與有用功之和，因此此次彈簧測(cè)力計(jì)做的功將小于

?有

第一次做的功，根據(jù)η=知機(jī)械效率變大，即η1＜η2。

?總

??2

故答案是：（1）使用杠桿時(shí)需要克服杠桿自重、克服摩擦力等做功；（2）×100%；（3）＞；

?1?1

＜。

知識(shí)點(diǎn)二、測(cè)量斜面的機(jī)械效率

（1）光滑斜面：FL=GhW額外=0η=100﹪

（2）有摩擦的斜面：W總=FLW有用=GhW額外=FL

η=Gh/FL（3）斜面的機(jī)械效率與斜的面的粗糙程度和傾角有關(guān)。

[例題8]（2023春?下城區(qū)校級(jí)期中）小明用如圖裝置來(lái)測(cè)定斜面的機(jī)械效率。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，被拉

的小車(chē)沿同一斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)。下表是小明記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。

（1）本實(shí)驗(yàn)中可以手動(dòng)改變木塊高度h從而改變斜面的傾斜程度，除小車(chē)、長(zhǎng)木板和木塊外，

還需要的主要測(cè)量工具是彈簧測(cè)力計(jì)和；

（2）經(jīng)計(jì)算，“較陡”時(shí)，斜面的機(jī)械效率為；

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（3）綜合分析以上數(shù)據(jù)，可以得出三條實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①其它條件相同時(shí)，斜面越緩越省力；②

其它條件相同時(shí)，；

（4）“最陡”時(shí)，小車(chē)對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力為。

實(shí)驗(yàn)斜面的小車(chē)重斜面高沿斜面斜面長(zhǎng)有用功總功機(jī)械效

次數(shù)傾量G/N度拉S/mWW總/J率η

斜程度h/m力F/N有/J

1較緩100.1311333%

2較陡100.241

3最陡100.4614666.7%

【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量斜面的長(zhǎng)度和高度，所以還需的測(cè)量?jī)x器為刻度尺；

（2）由表格的第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，克服小車(chē)重力做的有用功為：

W有＝Gh＝10N×0.2m＝2J，

彈簧測(cè)力計(jì)拉力對(duì)小車(chē)做的總功為：

W總＝Fs＝4N×1m＝4J，

則此時(shí)斜面的機(jī)械效率為：

?有2?

η=×100%=×100%＝50%；

?總4?

（3）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)知，其它條件相同時(shí)，當(dāng)斜面越陡時(shí)，斜面的機(jī)械效率越大；

（4）根據(jù)表格的第3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，此時(shí)克服小車(chē)重力做的有用功為：

W有′＝Gh′＝10N×0.4m＝4J，

彈簧測(cè)力計(jì)拉力對(duì)小車(chē)做的總功為：

W總′＝F′s＝6N×1m＝6J，

則小車(chē)克服斜面摩擦力做的額外功為：W額＝W總′﹣W有′＝6J﹣4J＝2J，

?額2?

根據(jù)W＝fs得，木板對(duì)小車(chē)的摩擦力為：f===2N，

額?1?

由于小車(chē)在斜面上是勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)力的作用是相互的知，小車(chē)對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力為：f′＝

f＝2N。

第9頁(yè)共22頁(yè)

故答案為：（1）刻度尺；（2）50%；（3）斜面越陡，斜面的機(jī)械效率越大；（4）2N。

[例題9]（2022秋?西湖區(qū)期末）小金猜想斜面的機(jī)械效率與被拉物體的重力有關(guān)，為了驗(yàn)證猜想

他進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重力G，用刻度尺測(cè)出斜面的長(zhǎng)度s和高度h。②用彈簧測(cè)力計(jì)沿著

該斜面把木塊從底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F。③換用重力不同的木塊，重復(fù)上述

實(shí)驗(yàn)，共測(cè)出三組數(shù)據(jù)，記入下表中。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)木塊重力G/N斜面高度h/m彈簧測(cè)力計(jì)示斜面長(zhǎng)度s/m機(jī)械效率

數(shù)F/N

140.321

280.341

3120.361

（1）在第一次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率為；

（2）在第二次實(shí)驗(yàn)中，木塊所受斜面的摩擦力為N；

（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析可知，小金的猜想是的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）。

【解答】解：（1）在第一次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率為：

?有用?1?4?×0.3?

η====60%；

?總?1?2?×1?

（2）第二次實(shí)驗(yàn)中，拉力F對(duì)物體做的總功為：

W總2＝F2s＝4N×1m＝4J，

克服木塊重力做的有用功為：

W有用2＝G2h＝8N×0.3m＝2.4J，

根據(jù)W額＝W總﹣W有用＝fs得，木塊所受斜面的摩擦力為：

?總2?有用24?2.4?

f===1.6N；

?1?

?有用??

（3）根據(jù)η==，代入表格中的第2、3次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出第2、3次試驗(yàn)中斜面的

?總??

機(jī)械效率也為60%，所以小金的猜想是錯(cuò)誤的。

第10頁(yè)共22頁(yè)

故答案為：（1）60%；（2）1.6；（3）錯(cuò)誤。

[例題10]（2021秋?西湖區(qū)校級(jí)期中）小西想探究斜面的機(jī)械效率可能與哪些因素有關(guān)？進(jìn)行了以

下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，他用同一塊木板組成如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾角物塊重量斜面高度沿斜面拉斜面長(zhǎng)有用功總功W斜面的機(jī)

θG/Nh/m力F/NS/mW總有/J總/J械效率

130°5.00.64.21.23.05.0

230°3.00.62.51.21.860%

345°3.00.82.81.22.43.471%

（1）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，第①次實(shí)驗(yàn)時(shí)，斜面的機(jī)械效率為%。

（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，第②次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體所受到的斜面的摩擦力大小是N。

（3）從三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得到的結(jié)論是：斜面的機(jī)械效率與有關(guān)。

?有3.0?

【解答】解：（1）第①次實(shí)驗(yàn)斜面的機(jī)械效率：η==×100%＝60%；

?總5.0?

（2）第②次實(shí)驗(yàn)中的總功為：W總＝Fs＝2.5N×1.2m＝3.0J；

的額外功為：W額＝W總﹣W有用＝3.0J﹣1.8J＝1.2J；

?額1.2?

摩擦力為：f===1N；

?1.2?

（3）從三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，其他條件相同時(shí)，斜面的傾角不同，機(jī)械效率不同，即斜面的機(jī)械

效率與斜面傾角有關(guān)。

故答案為：（1）60；（2）1；（3）斜面傾角。

【鞏固提高】

1.（2021?溫州一模）下列關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（）

A．越省力的機(jī)械，機(jī)械效率越高

B．做功越少的機(jī)械，機(jī)械效率越低

第11頁(yè)共22頁(yè)

C．做功越慢的機(jī)械，機(jī)械效率越低

D．總功相同，有用功越大的機(jī)械，機(jī)械效率越高

【解答】解：

A、機(jī)械效率是有用功與總功的比值，機(jī)械省力與否與機(jī)械效率大小沒(méi)有關(guān)系，故A錯(cuò)誤；

B、機(jī)械效率越低，說(shuō)明做的功中有用功所占的比例越低，并不一定就是做的功少。故B錯(cuò)誤；

C、做功越慢的機(jī)械功率越小，功率與機(jī)械效率是兩個(gè)沒(méi)有關(guān)系的概念，不能說(shuō)做功越慢的機(jī)械。

機(jī)械效率越低，故C錯(cuò)誤；

D、機(jī)械效率是有用功與總功的比值，在總功相同時(shí)，有用功越大，機(jī)械效率就越高，故D正確。

故選：D。

2.（2022秋?富陽(yáng)區(qū)校級(jí)期中）下列關(guān)于功率的說(shuō)法正確的是（）

A．功率大的機(jī)器做的功一定多

B．功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短

C．功率大的機(jī)器做功一定快

D．功率大的機(jī)器機(jī)械效率一定高

【解答】解：A、功率等于功和做功時(shí)間的比值。功率大，時(shí)間不確定，不能確定做功多少。此

選項(xiàng)錯(cuò)誤；

B、功率等于功和做功時(shí)間的比值。功率大，做功多少不確定，不能不確定用時(shí)多少。此選項(xiàng)錯(cuò)

誤；

C、功率是比較物體做功快慢的物理量。做功快，說(shuō)明功率大。此選項(xiàng)正確；

D、功率和機(jī)械效率之間沒(méi)有關(guān)系。此選項(xiàng)錯(cuò)誤。

故選：C。

3.（2021秋?鄞州區(qū)期末）如圖，為了提升重物，我們選用了粗細(xì)均勻重為G的杠桿，不計(jì)杠桿

支點(diǎn)處的摩擦，先后把同一個(gè)重物掛在A、B兩處，每次用力讓重物上升同樣的高度，下列說(shuō)

法正確的是（）

A．重物在A點(diǎn)處人做的有用功多

第12頁(yè)共22頁(yè)

B．重物在B點(diǎn)處人做的有用功多

C．重物在A點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率高

D．重物在B點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率高

【解答】解：（1）∵利用杠桿提升重物，

∴W有用＝Gh，

∵在A、B兩處提升的是同一個(gè)重物，上升同樣的高度，

∴在A、B兩處人做的有用功相同，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤。

（2）由圖可知：在A、B兩處提升重物，重物上升同樣的高度時(shí)，而杠桿的重心上升的高度hA＞

hB，

∵W額外＝G桿h，

∴W額外A＞W(wǎng)額外B，

∵在A、B兩處人做的有用功相同，而W總＝W有用+W額外，

∴W總A＞W(wǎng)總B，

?有用

∵η=，

?總

∴ηA＜ηB．所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。

故選：D。

4.（2022?北侖區(qū)二模）如圖所示的甲、乙兩套裝置，每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且繩重和摩擦不計(jì)。

用它們分別將重力為200N和100N的重物勻速提升相同高度，若拉力均豎直向上，兩裝置中，

相同的是（）

A．拉力大小B．有用功C．額外功D．機(jī)械效率

【解答】解：（1）每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且繩重和摩擦不計(jì)，由圖可知，甲圖n＝2，而乙圖n＝

?動(dòng)200??動(dòng)100?

3，所以F=，F(xiàn)=。故A錯(cuò)誤。

甲2乙3

第13頁(yè)共22頁(yè)

（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘以重物被舉高的高度，W甲＝200N×

h，W乙＝100N×h，W甲不等于W乙，故B錯(cuò)誤。

（3）繩重和摩擦不計(jì)，所以克服動(dòng)滑輪所做的功就是額外功，W額＝G動(dòng)h，也就是動(dòng)滑輪的重

力乘以其上升的高度，由于每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且被提升相同高度，所以?xún)裳b置中，額外功相

同。故C正確。

?有?有

（4）η==?額?，W額相同，而有用功不同，所以機(jī)械效率不同，故D錯(cuò)誤。

?總有

故選：C。

5.（2022秋?濱江區(qū)校級(jí)期中）質(zhì)量為m的同一物體，先用滑輪組（如圖甲）勻速提升，后沿斜

面（如圖乙）勻速拉升，兩次物體提升高度均為h，兩次拉力大小均為0.8mg，斜面長(zhǎng)AB＝

2h，則兩次提升物體的機(jī)械效率（）

A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙

C．η甲＝η乙D．條件不足無(wú)法判斷

【解答】解：兩次提升物體時(shí)，提升物體的高度相同，根據(jù)W有＝Gh可知，有用功相同；

由圖可知，提升物體繩子的條數(shù)為2，則自由端移動(dòng)的距離s＝2h；

物體在斜面通過(guò)的距離為AB＝2h，根據(jù)W總＝Fs可知，拉力做的總功相同；

?有

由η=×100%可知，兩次提升物體的機(jī)械效率相等，即η甲＝η乙。

?總

故選：C。

6.（2022秋?樂(lè)清市校級(jí)期中）如圖所示，物體A的重力為180N，物體B的重力為10N。物體A

受到一個(gè)水平向右的拉力F，拉力F的功率為30W，在拉力F的作用下，物體B在2s內(nèi)勻速

上升4m。不計(jì)滑輪、繩子的自重及它們之間的摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）

第14頁(yè)共22頁(yè)

A．拉力F大小為20N

B．該裝置的機(jī)械效率為66.7%

C．拉力F做的功等于物體B克服重力做的功

D．物體A向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為4m/s

【解答】解：A、由圖可知n＝2，繩子自由端（物體B）移動(dòng)的距離sB＝2sA，則物體A移動(dòng)的

11

距離：s=s=×4m＝2m，

A2B2

?總

由P=可知，拉力F做的總功：W＝Pt＝30W×2s＝60J，

?總總

?總60?

W總＝FsA可知，拉力：F===30N，故A錯(cuò)誤；

??2?

C、克服物體B重力做的有用功：W有＝GBsB＝10N×4m＝40J＜60J，即拉力F做的功大于克服

物體B重力做的功，故C錯(cuò)誤；

?有40?

B、該裝置的機(jī)械效率：η=×100%=×100%≈66.7%，故B正確；

?總60?

??2?

D、物體A速度：v===1m/s，故D錯(cuò)誤。

A?2?

故選：B。

7.（2022?鄞州區(qū)模擬）如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下

拉動(dòng)繩子自由端，5s內(nèi)使物體A勻速上升1.5m，提升過(guò)程中拉力F的功率為180W。已知物體

A重540N，該工人重700N。不計(jì)繩重和摩擦，下列關(guān)于該過(guò)程的說(shuō)法正確的是（）

A．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.3m/s

B．動(dòng)滑輪重160N

C．該工人對(duì)地面的壓力為400N

第15頁(yè)共22頁(yè)

D．工人利用該滑輪組提升物體的最大機(jī)械效率為90%

【解答】解：A、由圖可知n＝2，繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝nh＝2×1.5m＝3m，

?3?

繩子自由端移動(dòng)的速度：v===0.6m/s，故A錯(cuò)誤；

?5?

????180?

B、由P===Fv可知，繩子自由端的拉力：F===300N，

???0.6?/?

1

因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)rF=（G+G），所以動(dòng)滑輪的重力：G＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝

?動(dòng)動(dòng)

60N，故B錯(cuò)誤；

C、此時(shí)工人受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力和支持力，由力的平衡條件可知，工人受到

的支持力：F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，

工人對(duì)地面的壓力與工人受到的支持力是一對(duì)相互作用力，因此工人對(duì)地面的壓力：F壓＝F支＝

400N，故C正確；

D、人通過(guò)定滑輪向下拉繩子時(shí)的最大拉力等于人自身的重力，即繩子自由端的最大拉力：F最大＝

G人＝700N，

1

因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)rF=（G+G），所以此時(shí)能提升的最大物重：G＝nF﹣G＝2×700N

?動(dòng)最大最大動(dòng)

﹣60N＝1340N，

?有′?最大??最大??最大1340?

滑輪組的最大機(jī)械效率：η最大=====×100%≈95.7%，

?總′?最大??最大????最大2×700?

故D錯(cuò)誤。

故選：C。

8.（2022秋?上城區(qū)校級(jí)期中）在探究“滑輪組機(jī)械效率”時(shí)，用兩組滑輪組進(jìn)行了4次測(cè)量，

用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測(cè)得前3組數(shù)據(jù)，再用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪測(cè)得第4組數(shù)據(jù)，

如下表：

實(shí)驗(yàn)次物重G物/N動(dòng)滑輪重G動(dòng)/N鉤碼上升高動(dòng)力F/N動(dòng)力作用點(diǎn)滑輪組的機(jī)

數(shù)度h/m移動(dòng)的距離械效率η

s/m

110.50.10.70.347.6%

220.50.11.10.360.6%

340.50.120.3

4410.10.550.6%

第16頁(yè)共22頁(yè)

（1）根據(jù)表中前3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出甲圖滑輪組的繞繩方法。

（2）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量繩端拉力F時(shí)，應(yīng)盡量緩慢豎直向上勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)，讀出乙圖中測(cè)力計(jì)的

示數(shù)為N，第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為。

（3）某同學(xué)認(rèn)為測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)比較方便，其實(shí)他測(cè)得的機(jī)械效率（選填“偏大”或

“偏小”）。

（4）由表中第1、2、3組數(shù)據(jù)可知：同一滑輪組，提升的重物越（選填“輕”或“重”），

機(jī)械效率越大。

【解答】解：

?0.3?

（1）由表中數(shù)據(jù)，前3次實(shí)驗(yàn)繩子的有效段數(shù)：n===3，即滑輪組由3段繩子承擔(dān)物

?0.1?

重，因此繩子應(yīng)從動(dòng)滑輪上面掛鉤繞起，如圖所示：

（2）圖乙中測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，示數(shù)為1.6N；

第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為：

?有??4?×0.1?

η===×100%≈66.7%；

?總??2?×0.3?

（3）當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)靜止讀數(shù)時(shí)，不會(huì)存在摩擦力對(duì)拉力的影響，所以所測(cè)拉力偏小，額外功較

小，機(jī)械效率偏大；

第17頁(yè)共22頁(yè)

（4）比較表中第1、2、3組數(shù)據(jù)可知：同一滑輪組，提升的重物越重，機(jī)械效率越大。

故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）1.6；66.7%；（3）偏大；（4）重。

9.（2022秋?上城區(qū)校級(jí)期中）用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻

速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升。

（1）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖所示，鉤碼總重G為1N，鉤碼上升

高度h為0.1m，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0.3m，則杠桿的機(jī)械效率為，請(qǐng)寫(xiě)出使用該杠桿

做額外功的一個(gè)原因：。

（2）鉤碼從A點(diǎn)改掛在B點(diǎn)后，拉力作用點(diǎn)及拉力方向都不變，此時(shí)把相同的鉤碼勻速提升相

同的高度，則所測(cè)機(jī)械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

【解答】解：（1）由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.1N，則彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為0.5N；

在提鉤碼時(shí)，有用功：W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J，總功：W總＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，

?有0.1?

則杠桿的機(jī)械效率：η==×100%=66.7%；使用杠桿時(shí)做額外功的原因主要是杠桿

?總0.15?

的自重；

（2）只將鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，由于提升鉤碼的高度不變和鉤碼重力不變，則有用

功不變；額外功是指克服杠桿自重所做的功，懸掛點(diǎn)由A移至B后，杠桿實(shí)際上升的高度變小，

導(dǎo)致額外功變小，則總功變小，所以杠桿的機(jī)械效率將變大。

故答案為：（1）66.7%；杠桿的自重；（2）變大。

10.（2022秋?拱墅區(qū)校級(jí)期中）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(wèn)：

（1）重為10N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí)，人的拉力F為8N，鉤碼上升0.3m時(shí)，動(dòng)力作用點(diǎn)C上升

0.5m，此時(shí)機(jī)械效率η1為多大？

（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。問(wèn)：人的拉力F與第一次相比（選填

“變大”“變小”或“不變”）。比較此時(shí)的機(jī)械效率2η與η1的大小并用學(xué)過(guò)的知識(shí)給以推導(dǎo)。

第18頁(yè)共22頁(yè)

【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J；

總功：W總＝Fs＝8N×0.5m＝4J，

?有用3?

機(jī)械效率：η1=×100%=×100%＝75%；

?總4?

（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)，

1

則由杠桿的平衡條件得：G?OA+G?OC＝F?OC；

杠桿2

1

懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，由杠桿的平衡條件得G?OB+G?OC＝F′?OC，

杠桿2

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小，所以拉力F也變??；

1

?有用?有用

杠桿的機(jī)械效率：η===?額；

?總?有用?額1

?有用

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減小，根據(jù)W有用＝Gh可知，有用功減??；

?額

從上面η的表達(dá)式可知：W有用減小、W額不變，所以變大，分母變大，η就減?。患矗害?＜

?有用

η1。

答：（1）機(jī)械效率η1為75%；

（2）變??；此時(shí)的機(jī)械效率η2＜η1，推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)解答。

11.（2022春?下城區(qū)校級(jí)期中）卡車(chē)的車(chē)廂高1.5m，工人師傅將一塊5m長(zhǎng)的木板搭在地面與車(chē)

廂之間構(gòu)成斜面（如圖所示），在車(chē)上用400N的拉力將重為1000N的木箱勻速拉上車(chē)廂，則這

個(gè)斜面的機(jī)械效率是，物體受到的摩擦力是N，若增大該斜面的傾角，斜面的機(jī)

械效率將。（選填“變大”、“變小”、“不變”）

【解答】解：工人所做的總功為：W總＝Fs＝400N×5m＝2000J，

工人所做的有用功為：W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，

第19頁(yè)共22頁(yè)

?有1500?

斜面的機(jī)械效率為：η==×100%＝75%；

?總2000?

工人所做額外功為：W額＝W