機械效率(原卷版+解析)

11.5機械效率

一、單選題

1.在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用各種機械，關(guān)于機械的下列說法，正確的是（）

A.使用機械可以省力、省距離，也可以省功

B.機械做功越快，機械效率越高

C.使用機械可以省力或省距離，但不能省功

D.機械做功越多，機械效率越高

2.小明用一豎直向上的力把物體A勻速提到了一定的高度，所做的功為100L小紅利用某種機械把相同的

物體A也勻速提到了相同的高度，所做的功為120J,則下列說法正確的是（）

A.小紅利用的機械一定是省力的

B.小紅所做的有用功為120J

C.小紅所做的有用功為100J

D.小紅利用的機械其機械效率達(dá)到了100%

3.甲、乙兩種機器所做的總功之比是2:3,機械效率之比是3:1,則它們所做的有用功之比（）

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

4.下列做法中不能提高滑輪組機械效率的是

A.增加物體提升的高度B.使用輕質(zhì)動滑輪

C.增加物體的質(zhì)量D.在軸上加潤滑油

5.一個滑輪組經(jīng)改進(jìn)后，機械效率比原來大大提高，用該滑輪組將同一物體勻速提升同樣的高度，與改進(jìn)

前相比（）

A.總功不變，但額外功減少了

B.總功不變，有用功增加了

C.有用功不變，總功減少了

D.做的有用功減少了

6.如圖所示，在斜面上將一個重4.5N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為1.8N,斜面長s=1.2m、

高力=0.3m。把重物直接提升力所做的功作為有用功，則（）

A.有用功為1.35J,機械效率為75%

B.有用功為2.16J,機械效率為62.5%

C.有用功為1.35J,機械效率為62.5%

D.有用功為1.35J,機械效率為100%

7.如圖所示，物體重為50N,小明用這個滑輪組3s內(nèi)將物體勻速提升0.3m。拉力為20N,不計繩重和摩

擦，下列說法第氓的是（）

vvxv

F

A.動滑輪的重力為ION

B.拉力廠的功率為2W

C.該滑輪組的機械效率約為83.3%

D.提升的物體越重時，該滑輪組的機械效率越高

8.如圖為了提升重物，我們選用了粗細(xì)均勻重為G的杠桿，不計杠桿支點處的摩擦，先后把同一個重物掛

在A、8兩處，每次用力讓杠桿上升同樣的高度，下列說法正確是（）

A.重物在A點處人做的有用功多機械效率高

B.重物在A和8點處杠桿的機械效率相等

C.重物在8點處做的有用功多，杠桿的機械效率高

D.重物在4點處做的額外功多，杠桿的機械效率高

9.如圖所示，物體A在拉力”的作用下，10s內(nèi)水平勻速運動了5m,物體A與地面間的滑動摩擦力為270N,

拉力F為150N。下列物理量計算正確的是（）

A.繩子自由端移動的速度是1.5m/s

B.拉力尸做功為750J

C.該滑輪組的機械效率是60%

D.拉力戶的功率是150W

10.如圖所示，工人用滑輪組把重物勻速提升到一定高度，重物的重力為G,每個滑輪的重力為G沿，此裝

品

D.

2(1-7)

H.分別用如圖所示的兩個滑輪組，將同一物體提升到相同高度，若物體受到的重力為100N,動滑輪的重

力為20N。在把物體勻速提升1m的過程中（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是（）

A.甲、乙兩滑輪組所做的有用女都是100J

B.甲滑輪組所做的有用功為200J,乙滑輪組所做的有用功為300J

C.甲、乙滑輪組中繩子的自由端的拉力相等

D,甲滑輪組的機械效率大于乙滑輪組的機械效率

12.為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，設(shè)置了如圖所示的滑輪組裝置c當(dāng)用圖乙所

示隨時間變化的豎直向下的拉力尸拉繩時，物體的速度和物體上升的高度力隨時間變化的關(guān)系分別如圖內(nèi)

和丁所示（不計繩重與摩擦）。下列計算結(jié)果正確的是（）

甲乙

A.0s?1s內(nèi)，物體對?地面的壓尢為10N

B.Is?2s內(nèi)，額外功是25J

C.2s?3s內(nèi)，拉力做的功是187.5J

D.2s?3s內(nèi)，滑輪組的機械效率是83.3%

二、填空題

13.如圖，用滑輪組提升重物時，將重60N的物體在10s內(nèi)勻速提升了3m,已知動滑輪重為10N（不計繩

重和摩擦），則提升重物的過程中，繩子自由瑞拉力尸的大小為N,提升物體的過程中所做額

外功為___________J，滑輪組的機械效率為。

14.如圖所示，在5s時間內(nèi)，將一個重為5N的物體沿著長2m、高1m的斜面從底端勻速拉到頂端，物體

受到摩擦力為0.5N。則有用功為J,拉力做功的功率為W,此時斜面的機械效率為。

19.用如圖質(zhì)量分布均勻的細(xì)木棒提升重物，不計摩擦，測力計豎直向上拉木棒的C點使在力點的物體勻

速上升時，測得如下表數(shù)據(jù)，該杠桿的機械效率為,杠桿的重為N；如果將物體

由A點移到8點，測力計仍然豎直拉。點勻速上升，物體上升的高度不變，則有用功，機械

效率o（后兩空選填“變大”、”不變”或“變小”）

A點上升的高。點上升的高

物重G/N測力計示數(shù)F/NOA/mOC/m

度hA/m度helm

42.50.250.50.20.4

三、實驗題

20.（I）如圖甲所示，用作用點不同，分別用沿圓的切線方向的三個力B、&、使杠桿在水平位置保

持平衡，則B、尸2、B的大小關(guān)系是。

（2）如圖乙所示，用兩種不同的滑輪將同一重物G提升到相同高度，若不計繩重、摩擦和滑輪重，

B危，機械效率為72（選填“'或“今）。

甲乙

2i.某實驗小組在“測滑輪組機械效率”的實驗中得到的數(shù)據(jù)如表所示，第1、2、3次實驗裝置分別如圖甲、

乙、丙所示。

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

y^

^

雷<

#

乙8

內(nèi)

次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升的高度h/cm測力計拉力F/N測力計移動距離s/cm機械效率）］

12100.93074.10%

24101.63083.30%

34101.050

（1）實驗中，彈簧測力計應(yīng)豎直方向提升重物。第3次實驗中所做的有用功是J,機械效率為

（2）第3次實驗中動滑輪個數(shù)比第2次實驗多，動滑輪自重增大，所做的額外功將（增大/減?。?/p>

因而，由第2、3次實驗可知：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率。

（3）比較兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用同一滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機械效率o

22.小強同學(xué)設(shè)計了一個高度可調(diào)節(jié)的斜面來探究斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系，如圖所

示。他首先測出小車重，然后用彈簧測力計沿斜面勻速拉動小車，調(diào)節(jié)斜面傾斜角。的大小多次測量，得

到下表所示的數(shù)據(jù)：

LP

斜而傾小車重斜面高斜面長有用功總功W總機械效率

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）分析上表中的數(shù)據(jù)，可以得出的探究結(jié)論是：斜面傾斜角。越___________,斜面越省力，斜面的機

械效率越___________;

（2）若想探究斜面的機械效率與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，則要保持斜面傾斜角度。不變、小車的重不變,

只改變。

23.現(xiàn)用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率”與所掛物重G法的關(guān)系，改變G而豎直向上勻速拉

動彈簧測力計，計算并繪出“與G送系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則：

(1)動滑輪自重是_____N；

(2)當(dāng)G桁4N時，重物以v=20cm；s速度勻速上升，拉力F做功的功率是W：

(3)圖乙中的曲線表明，同一滑輪組的機械效率隨所掛物重G行的增大而增大，最終(會/不會)達(dá)

到100%；僅改變圖甲中的繞繩方式、重復(fù)上述實驗，所得到的〃一G防圖線與圖乙所示曲線(相同/

不同)。

24.小紅和小明用一個滑輪、鉤碼、彈簧測力計等器材分別做了以下實驗：

(1)探究定滑輪工作時的特點如圖甲，為了使彈簧測力計的示數(shù)盡可能接近繩子受到的實際拉力，實驗中

提升的鉤碼質(zhì)量應(yīng)取(埴“大”或“小些c

(2)探究動滑輪工作時的特點

①測出______重力，然后組裝好如圖乙所示的裝置；

②拉動彈簧測力計，使鉤碼_____上升。

(3)測動滑輪的機械效率

①實驗中要分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置，是為了:

②小明用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，正確噪作，實驗數(shù)據(jù)如下表。

實驗序號鉤碼重G/N鉤區(qū)上升高度h/cm拉力F/N繩端移動的距離5/cni

①1.020.00.740.0

②2.020.01.240.0

③3.020.01.740.0

a。第①次實驗測得動滑輪的機械效率為,第②次實驗的有用功為Jo

bo第③次實驗時，鉤碼上升的速度為0.05m/s,則拉力的功率為W

Co由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將(填“變大”、“變小”或“不

變”)。

d。小紅進(jìn)一步研究，測出動滑輪的重力，再計算出每一次實驗中總功與有用功和克服動滑輪重力的功的差

值A(chǔ)W(AW=力竹W觸)，發(fā)現(xiàn)鉤碼的重力越大，△卬(填“越大”、“越小”或“不變”)，

請你用所學(xué)知識進(jìn)行解釋：。

25.小麗實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實驗裝置如圖所示。

物理量名稱實驗1實驗2實驗3

鉤碼量G/(N)446

鉤碼上升高度h(m)0.10.10.1

繩端拉力F(N)1.81.42.4

繩端移動距離s(m)0.30.50.3

機械效率(％)7457

機械效率平均值

（1）小玲同學(xué)認(rèn)為表格設(shè)計有問題,請你指出問題所在：:在實驗中，彈簧測力計應(yīng)豎直向上

提升重物；

（2）3次實驗后得出表中的數(shù)據(jù)，請計算第3次測量的機械效率為；

（3）通過實驗1和實驗2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪越重，滑

輪組的機械效率:

（4）比較實驗兩個實驗的數(shù)據(jù)可得出正確結(jié)論：使用同組滑輪組，增大物重可以提高滑輪組的機

械效率。下列做法提高汽車燃油效率的方法與該結(jié)論相同的是o

A.汽車通過減輕車身重達(dá)到提高汽車燃油效率

B.汽車在荷載范圍內(nèi)盡量增大載荷量提高汽車燃油效率

C.汽車按時保養(yǎng)減少機械摩擦損耗提高汽車燃油效率

D.規(guī)范操作汽車駕駛提高汽車效率

26.小聰在測量滑輪組機械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤碼重2N,測得的數(shù)據(jù)如表：

測力計移

鉤碼上升的測力計示機械效率

次數(shù)鉤碼總重G/N動距離

高度h/m數(shù)用N〃/%

s/m

140.11.80.374.1

26().12.40.3

340.11.40.557.1

440.21.41.057.1

（1）在實驗中，測繩端拉力大小時，應(yīng)使彈簧測力計豎直向上,狀態(tài)進(jìn)行讀數(shù)（選填“緩慢拉動”或“靜

（2）分析表中數(shù)據(jù)可知：第3次和笫次實驗是按丙圖裝置測機械效率的，分析以上兩組實驗數(shù)據(jù)

可知，滑輪組的機械效率與物體被提升的高度_______。

（3）請你幫助小聰計算出第2次滑輪組的機械效率為%（保留1位小數(shù)），在第2次實驗中，拉

力F所做的額外功為Jo

（4）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)推測，使用圖內(nèi)滑輪組將重6N的物體勻速提升0.1m,此時滑輪組的機械效率可能為

（只填序號）。

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

四、計算題

27.小王用如圖滑輪組勻速提起重物.動滑輪重60N,

（1）如果不計滑輪組摩擦和繩重，小王拉繩子，在10s內(nèi)將重為540N的貨物勻速上升2m,求：

①有用功；

②小王做功的功率；

③滑輪組的機械效率；

（2）若小王所用裝置勻速提升某貨物時，測得拉力大小為300N?？朔K重和摩擦做的功占總功的10%,

求：滑輪組提升貨物的重。

28.一位質(zhì)量為50kg的建筑工人要把建筑材料運送到樓上，他使用了如圖所示的裝置進(jìn)行升降，已知吊籃

的質(zhì)量為4kg。當(dāng)籃內(nèi)的建筑材料質(zhì)量為16kg時，人對繩子的拉力為130N,吊籃在拉力的作用下10s內(nèi)勻

速上升了3m,不計繩重和摩擦。則：

（1）動滑輪的重力為多少？

（2）人的拉力做功的功率是多少？

（3）該建筑工人利用該裝置運送建筑材料的機械效率最大為多少？

五、綜合題

29.如圖1的“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重設(shè)備，48是豎直支架，CO是水平臂，其上OC段叫平衡

臂，C端裝有配重體，。。段叫吊臂，石處裝有滑輪，可在。、。兩點間移動。

（1）由“塔吊”結(jié)構(gòu)圖可知，當(dāng)E點越靠近。點時，能安全吊起重物的最大質(zhì)量越（大/?。?/p>

(2)用此“塔吊”將1.5t的鋼材先豎直勻速吊起10mA，然后沿水平方向慢慢旋轉(zhuǎn)90。后即送達(dá)指定位置,

在這一過程中“塔吊”對鋼材做功多少?(g=10N/kg)

(3)“塔吊”通過電動機帶動如圖2所示的滑輪組，豎直吊起物體。某次吊起的重物為3xl()4N,物體勻速上

升的速度為L5m/s,電動機對滑輪組鋼絲上的水平拉力F做功佗功率為75kW,求作用在滑輪組上的水平拉

力F和這次起吊時滑輪組的機械效率?

11.5機械效率

一、單選題

i.在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用各種機械，關(guān)于機械的下列說法，正確的是()

A.使用機械可以省力、省距離，也可以省功

B.機械做功越快，機械效率越高

C.使用機械可以省力或省距離，但不能省功

D.機械做功越多，機械效率越高

【答案】C

【解析】

AC.使用機械有時是為了省力，有時是為了省距離，有時是為了改變力的方向，但都不能

省功，故A錯誤，C正確；

BD.由于機械效率是指有用功所占總功的比例，與做功快慢和做功多少無關(guān)，故BD錯誤。

故選Co

2.小明用一豎直向上的力把物體A勻速提到了一定的高度，所做的功為100J。小紅利用某

種機械把相同的物體A也勻速提到了相同的高度，所做的功為120J,則下列說法正確的是

()

A.小紅利用的機械一定是省力的

B.小紅所做的有用功為120J

C.小紅所做的有用功為100J

D.小紅利用的機械其機械效率達(dá)到了100%

【答案】C

【解析】

A.利用機械可能省力也可能費力，小紅利用某種機械不能確定一定省力，故A錯誤；

B.小紅利用某種機械把相同的物體A也勻速提到了相同的高度，所做的功是為120J,即

120J是總功,故B錯誤;

C.對物體做的功足有用功，所以，小紅利用機械做的有用功等于小明做的功，即100J,故

C正確：

D.由于利用機械就一定做額外功，所以，機械效率總小于1,機械效率不可能達(dá)到了100%,

故D錯誤。

故選Co

3.甲、乙兩種機器所做的總功之比是2:3,機械效率之比是3:1,則它們所做的有用功之比

()

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

【答案】B

【解析】

由可得

%用=m%

則它們有用功之比為

%甲_?-%甲_3-212

荻一小縱一面一，

故選B。

4.下列做法中不能提高滑輪組機械效率的是

A.增加物體提升的高度B.使用輕質(zhì)動滑輪

C.增加物體的質(zhì)量D.在軸上加潤滑油

【答案】A

【解析】

A.增大物體提升的高度，繩端移動的距離也變長了，滑輪組的機械效率.：

%用GhGhG

“唯FsFnhnF

由此可知機械效率并不受影響，故A符合題意；

B.使用輕質(zhì)動滑輪，額外功減少了，在有用功一定時，滑輪組的機械效率會增大，故B不

符合題意：

C.增大被提升物體的質(zhì)量，在動滑輪、摩擦不變的情況下，即額外功不變的情況下，有用

功增大了，所以機械效率就提高了，故c不符合題意：

D.在軸上加潤滑油，減少摩擦，減少額外功，在有用功一定時，滑輪組的機械效率會增大,

故D不符合題意。

5.一個滑輪組經(jīng)改進(jìn)后，機械效率比原來大大提高，用該滑輪組將同一物體勻速提升同樣

的高度，與改進(jìn)前相比（）

A.總功不變，但額外功減少了

B.總功不變，有用功增加了

C.有用功不變，總功減少了

D.做的有用功減少了

【答案】C

【解析】

由于把同一物體勻速提升同樣的高度，所以，利用滑輪組做的有用功相同，由于改裝后的機

械效率高，所以，由〃二小知道，改裝后利用滑輪組做的總功減少，又因為

We=W4+W浦

所以，改裝后利用滑輪組做的額外功減少，綜上所述，故ABD錯誤，C正確。

故選C。

6.如圖所示，在斜面上將一個重4.5N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為1.8N,

斜面長s=1.2m、高〃=0.3m。把重物直接提升/?所做的功作為有用功，則（）

A.有用功為1.35J,機械效率為75%

B.有用功為2.16J,機械效率為62.5%

C.有用功為1.35J,機械效率為62.5%

D.有用功為1.35J,機械效率為100%

【答案】C

【解析】

有用功

%用=G〃=4.5NxO.3m=L35J

總功

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

機械效率

77=x100%=x100%=62.5%

以2.16J

故選C。

7.如圖所示，物體重為50N,小明用這個滑輪組3s內(nèi)將物體勻速提升0.3m。拉力為20N,

不計繩重和摩擦，下列說法塔送的是（）

A.動滑輪的重力為ION

B.拉力少的功率為2W

C.該滑輪組的機械效率約為83.3%

D.提升的物體越重時，該滑輪組的機械效率越高

【答案】B

【解析】

A.由圖像可知繩子股數(shù)〃=3,則動滑輪的重力為

G（J=3F-G=3x20N-50N=10N

故正確，不符合題意；

B.繩子自由端移動的距離為

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

拉力廠的功率為

WFs2ONxO.9m

P==6W

7"T一^

故錯誤，符合題意；

C.該滑輪組的機械效率約為

匕也『GhG50N

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

嗎j+%Gh+GJtG+G力5ON+1ON

故正確，不符合題意；

D.由

^=^^=G^=G

以典+4Gh+G*G+G〃j

可知提升的物體越重時，該滑輪組的機械效率越高，故王確，不符合題意。

故選B。

8.如圖為了提升重物，我們選用了粗細(xì)均勻重為G的七桿，不計杠桿支點處的摩擦，先后

把同一個重物掛在A、B兩處，每次用力讓杠桿上升同樣的高度，下列說法正確是（）

A.重物在A點處人做的芍用功多機械效率高

B.重物在4和8點處杠桿的機械效率相等

C.重物在8點處做的有用功多，杠桿的機械效率高

D.重物在B點處做的額外功多，杠桿的機械效率高

【答案】C

【解析】

利用杠桿提升重物，有用功W/尸G/?,在A、B兩處提升的是同一個重物，每次杠桿上升同

樣的高度，而重物上升的高度/?〃＞自，在A、6兩處人做的有用功不相同，重物在A點處做

的有用功少；由圖可知在A、4兩處提升重物，每次用力讓杠桿上升同樣的高度，而杠桿的

重心上升的高度以'=加'，額外功所以額外功相同：在4、8兩處人對重物提升

的高度不同，做的有用功不相同，因為〃=A有月功少，額外功一樣，可得〃A

故ABD錯誤，C正確。

故選C。

9.如圖所示，物體A在拉力尸的作用下，10s內(nèi)水平勻速運動了5m,物體A與地面間的

滑動摩擦力為270N,拉力廣為150N。下列物理最計算王確的是（）

A.繩子自由端移動的速度是1.5m/s

B.拉力尸做功為750J

C.該滑輪組的機械效率是60%

D.拉力廠的功率是I50W

【答案】D

【解析】

【分析】

A.動滑輪上有兩段繩子承載，自由端移動的距離是物體移動距離的2倍，故自由端移動的

距離

。=2S2=2x5m=1Oir.

自由端移動的速度

s.10m,,

v.=—=-----=Im/s

t10s

故A錯誤；

B.抖力廠做功

叱=150NxlOm=150()J

故B錯誤;

C.滑輪組做的有用功

=/s-2=270Nx5m=1350J

滑輪組的機械效率

嶗號9。%

故c錯誤;

D.拉力廠的功率

P=Fv(=I5ONxlm/s=15OW

故D正確。

故選D。

10.如圖所示，工人用滑輪組把重物勻速提升到一定高度，重物的重力為G,每個滑輪的重

力為G曲，此裝置的機械效率為則工人所用的拉力在下述表達(dá)中正確的是（〉

D.

2(1F)

【答案】A

【解析】

A.設(shè)物體上升的高度為力,由圖示可知

由

氏=?=旦=￡

FsFx2hIF

可知，工人所用的拉力為

G

2n

故A正確;

BCD.不計繩子的重力和繩子與滑輪間的摩擦，只計動滑輪的重力時，由

（］_"）=%.=紐=G*=紐

%FsFx2hIF

可得

F一，一

2（1-〃）

由于實際使用時，繩子的重力和繩子與滑輪間的摩擦是存在的，因此

F>-^—

2（1-〃）

故BCD錯誤。

故選A。

11.分別用如圖所示的兩個滑輪組，將同一物體提升到相同高度，若物體受到的重力為100N,

動滑輪的重力為20N。在把物體勻速提升1m的過程中［不計繩重和摩擦），下列說法正確

的是（）

A.甲、乙兩滑輪組所做的有用功都是100J

B.甲滑輪組所做的有用功為200J,乙滑輪組所做的有月功為300J

C.甲、乙滑輪組中繩子的自由端的拉力相等

D.甲滑輪組的機械效率大于乙滑輪組的機械效率

【答案】A

【解析】

AB.甲、乙兩滑輪組所提的重物相同、上升的高度相同，根據(jù)W=G無可知兩滑輪組所做的

有用功相同，則

%=G〃=100Nxlm=100J

故A正確，B錯誤；

C.由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)/=2,叱=3,動滑輪的個數(shù)和重力以及物體的重力

相同，根據(jù)/=：（G物+G動）可知，兩滑輪組繩子自由端的拉力不相等，故C錯誤；

D.不計繩重和摩擦?xí)r，滑輪組的額外功是由克服動滑輪重力所做的功，根據(jù)W=G/z可知,

動滑輪重和上升高度相同時，兩者的額外功相等，即

%=G/?=20Nxlm=20J

由于

則兩滑輪組的總功相同，即

VV,；I=1%+1%=1OOJ+20J=120J

有用功相同，總功相同，根據(jù)〃=MxlOO%可知，兩滑輪組的機械效率相等；故D錯誤。

W&

故選Ao

12.為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，設(shè)置了如圖所示的滑輪組裝

置。當(dāng)用圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力“拉繩時，物體的速度和物體上升的高度〃

隨時間變化的關(guān)系分別如圖丙和丁所示（不計繩重與摩擦）。下列計算結(jié)果正確的是（）

/////////

T

A.0s?1s內(nèi)，物體對地面的壓力為10N

B.1s?2s內(nèi),額外功是25J

C.2s?3s內(nèi)，拉力做的功是I87.5J

D.2s?3s內(nèi)，滑輪組的機械效率是83.3%

【答案】D

【解析】

【分析】

A.由圖丁可知，在0?1s內(nèi)物體上升的高度為0,即物體沒有高開地面。由圖乙可知，在

0?1s內(nèi)，拉力

尸戒=30N

取動滑輪和重物為研究對象，受至IJ向下的重力G和G物地面施加的豎直向上的支持力產(chǎn)婦

及動滑輪對物體的拉力尸作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)力的平衡，地面對物體的支持力為

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

由力的相互性，物體對地面的壓力大小等于地面對物體的支持力，故A錯誤；

B.在1?2s內(nèi)，拉力

產(chǎn)2=5ON

由圖丁知，重物上升高度

〃2=1.25m

繩子的有效段數(shù)為3,拉力廠的作用點下降的距離

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

額外功

W*2=WO2?W）2=187.5J?125J=62.5J

故B錯誤；

C.由圖可知在2?3s內(nèi)，拉力

R=40N

重物上升高度

加=3.75m-1.25m=2.5m

拉力下的作用點下降的距離

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

拉力做的功

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

故C錯誤；

D.2s?3s內(nèi)滑輪組的機械效率

叫衛(wèi)二旦/=%匚83.3%

%FsFx3h3F3x4QN

故D正確。

故選D。

二、填空題

13.如圖，用滑輪組提升重物時，將重60N的物體在10s內(nèi)勻速提升了3m,已知動滑輪重

為1ON（不計繩重和摩擦），則提升重物的過程中，繩子自由端拉力廣的大小為

N,提升物體的過程中所做額外功為__________J,滑輪組的機械效率為

【答案】353085.7%

【解析】

[1]由圖可知，該滑輪組繩子的承重段數(shù)〃=2,不計繩重和摩擦，繩子自由端拉力

?

/=L(G+Gia)=；x(60N+10N)=35N

⑵由題意可得，繩子自由端移動的距離為

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

所以拉力做的總功為

W-5Nx6m=2H)J

拉力做的有用功為克服物體重力做功，大小為

W^=GA=60Nx3m=18GJ

因為總功等于有用功與額外功之和，所以提升物體的過程中所做額外功為

W--W行210J-18OJ=3OJ

⑶由⑵可得滑輪組的機械效率為

x100%=x100%b85.7%

嗎,210J

14.如圖所示，在5s時間內(nèi)，將一個重為5N的物體沿著長2m、高1m的斜面從底端勻速

拉到頂端，物體受到摩擦力為0.5N。則有用功為J,拉力做功的功率為W,此

時斜面的機械效率為o

【答案】51.283.3%

【解析】

⑴使用斜面可以省力，但不能省功，將一個重為5N的物體沿著長2m、高1m的斜面從底

端勻速拉到頂端，有用功

W0=G/?=5Nxlm=5J

⑵額外功

Vy^=0.5Nx2m=U

則總功為

VVA=W"+W桁5J+1J=6J

拉力做功的功率為

［3］斜面的機械效率為

,；=^-xlOO%=—xlOO%?83.3%

%6J

15.如圖甲所示的滑輪組，用60N的拉力勻速提升重150N的物體40s,物體和繩子自由端

的運動情況如圖乙所示，在此過程中，物體上升的高度為m,有用功為J,滑

輪組的機械效率為%,拉力的功率為Wo

【解析】

”］由圖甲可知，承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)為〃=3,繩子自由端移動的距離與物體上升的高度的

關(guān)系為產(chǎn)，山。由圖乙可知，在此過程中，物體上升的高度為hm繩子自由端移動的距離為

s=nh=3x1rn=3m

⑵有用功為

lV^=G/?=I50Nxlm=l50J

[3]拉力做的總功為

卬kE尸60Nx3m=180J

滑輪組的機械效率為

〃二%、100%=1^x100%。83.3%

嗎：180J

[4]拉力的功率為

P工媽=4.5W

t40s

16.建筑工人要向樓上運送貨物，為了省力，他在一個斜面上安裝了一個滑輪組，做成如圖

所示的機械裝置，斜面的傾角為30。且固定在水平面上。二人用375N的力拉繩子，重為600N

的貨物沿斜面勻速向上運動20m所用時間為40s,在此過程中有用功為.J，該裝置的

【解析】

⑴物體在斜面上運動20m,斜面的傾角為30。，根據(jù)直角三角形知識可知，物體上升的高度

//=—5=—x20m=10m

22

工人所做有用功

W片G〃=600Nx10m=60D0J

|2|由圖可知，動滑輪上杓2段繩子，即〃=2,已知物體沿斜面移動距離戶20m,則繩子自由

端移動的距離

s'=〃s=2x20m=40m

工人所做總功

IVk&=375Nx40m=l5000J

該裝置的機械效率

Z7=^=SX100%=40%

17.一個質(zhì)量為70kg的工人，在建筑工地用如圖所示的裝置提升石板，已知托盤重200N,

容量足夠大，每塊石板重I00N,繩能承受的最大拉力為800N,滑輪的摩擦和繩重忽略不計。

當(dāng)工人站在地面上用此裝置在4s內(nèi)將10塊石板勻速提升2m時,此裝置的機械效率為80%,

則此裝置的動滑輪重為N；該工人提升10塊石板升高2m過程中，做的額外功

為J；該工人用此裝置提升石板的機械效率最高可達(dá)到

【答案】5050081.5%

【解析】

[1][2]10塊石板的總重力

G6=10X100N=10(X)N

提升石板所做的有用功

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

此裝置提升石板所做的總功

V^=^=2000J=2500J

77CU'70

提升石板所做的額外功

IV種w>IV^=2500J-2000J=500J

提升托盤所做的額外功

W/碑=G/?=200Nx2m=400J

不計摩擦及繩重時，提升動滑輪所做的額外功

W所W好W/步500J-400J=100J

動滑輪的重力

暹二儂二50N

動h2m

[3]人對繩子的最大拉力

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

同?輪滑組，提升物體的過程中，所做的有用功越大，機械效率越高，所以提升的物體越重,

機械效率越高。當(dāng)繩子端所受的拉力最大，提升的物體最重，此裝置的機械效率最高。由圖

示知，滑輪組承重繩子為2根，所以能提起的石板的最大重力

Gm=2/一G動—G機矗=2x700N-50N-200N=1150N

最多能提起石板的數(shù)量

100N

實際上，提升石板的重力

G^=llxl00N=ll00N

繩子端的實際最大拉力

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

此裝置的最高機械效率

%==U00N*100%。81.5%

F..2h675Nx2

18.用如圖所示滑輪組勻速提升重為200N的物體，繩重和摩擦忽略不計，人對繩的拉力為

125N,若人在5s內(nèi)將繩子勻速向下拉6m,則人拉繩的功率為W,所做的額外功為

______J，滑輪組的機械效率為。如果人的體重為600N,繩子能承受的最大拉力為

800N,拉動過程中繩始終未斷裂，假設(shè)人能施加足夠大的拉力，他用此滑輪組能提升的最

80%1150

【解析】

川人做的總功是

WkEs=125Nx6m=750J

人拉繩的功率為

儂=I5OW

t5s

⑵物體上升的高度是

,s6m.

h=—=——=3nl

n2

做的有用功是

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

所做的額外功為

W朽We-Wyj=750J-600J=150J

[3]滑輪組的機械效率為

〃=100%=^2￡xl00%=80%

唯750J

[4]繩重和摩擦忽略不計，所以滑輪重為

取二照-0N

h3m

繩子能承受的最大拉力為800N,但是人的體重只有6(X)N,那么人所能施加的最大拉刀為

600N,那么滑輪組能提升的最大物重為

G物=2尸-G力=2x600N-50N=1150N

19.用如圖質(zhì)量分布均勻的細(xì)木棒提升重物，不計摩擦，測力計豎直向上拉木棒的C點使

在A點的物體勻速上升時，測得如下表數(shù)據(jù)，該杠桿的機械效率為,杠桿的

重為N；如果將物體由A點移到B點，測力計仍然豎直拉C點勻速上升，物體

上升的高度不變，則有用功，機械效率。(后兩空選填“變大”、

“不變”或“變小”)

A點上升的高。點上升的高

物重G/N測力計示數(shù)FNOA/mOC/m

度/u/m度hc/m

42.50.250.50.20.4

【答案】80%1不變變大

【解析】

[I]有用功

卬有用=GB=4NxO.2m=0.8J

總功

W總=/7?c=2.5NX0.4m=IJ

該杠桿的機械效率

77=^=—X100%=80%

%U

⑵已知

04=0.25m

OC=0.5m

故

OC=2OA

即A點為杠桿的重心位置，不計摩擦，克服杠桿自重做的功為額外功，則

W額=W總?W有用=1J48JR.2J

杠桿的重為

G杠桿A黑加

[3][4]如果將物體由A點移到4點，測力計仍然豎直拉C點勻速上升，物體上升的高度不變,

根據(jù)=可知有用功不變，從圖中可知杠桿重心上升的高度變小，根據(jù)W額二G杠桿

力可.知額外功變小，根據(jù)

n%=——=卬-有---：=-1-----

”叫j+l/1+%