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初中物理中考复习 专题14机械效率问题（解析版）
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这是一份初中物理中考复习 专题14机械效率问题（解析版），共26页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
用小微专题精准练助力2023中考物理四点问题大突破（二轮复习通用）
第一部分 中考重点基础考点专题篇
专题14机械效率问题
一、选择题
1. （2022哈尔滨）如图所示，用一个动滑轮把重100N的沙袋从地面匀速提到6m高的楼上，所用拉力60N（绳重和摩擦不计），下列说法正确的是（ ）
A. 动滑轮重40N
B. 绳子自由端通过的距离为12m
C. 拉力做的有用功为720J
D. 动滑轮机械效率为8.3%
【答案】B
【解析】A．由图知，n=2，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力
G动=2F-G=2×60N-100N=20N
故A错误；
B．绳子自由端移动的距离
s=nh=2×6m=12m
故B正确；
C．拉力做的有用功
W有用=Gh=100N×6m=600J
故C错误；
D．拉力做的总功
W总=Fs=60N×12m=720J
滑轮组的机械效率
故D错误。
故选B。
2.（2022江苏扬州）在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A. 转轴加润滑油 B. 增加提升高度 C. 增大提升速度 D. 减小物体质量
【答案】A
【解析】A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；
B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
与提升高度高度无关，故B不符合题意；
C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；
D．若减小物体的质量，根据
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。故选A。
3.（2022湖南岳阳）如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮
组（ ）
A. 绳端移动的距离为6m B. 有用功为120J
C. 拉力做功的功率为36W D. 机械效率为80%
【答案】C
【解析】A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为
故A不符合题意；
B．有用功为
故B不符合题意；
C．拉力做的功为总功，总功为
拉力做功的功率为
故C符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。故选C。
4. （2022黑龙江龙东）如图所示，用滑轮组提升重540N的物体，使它在10s内匀速上升1m，所用的拉力为200N，则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A. 有用功为600J B. 动滑轮重60N
C. 滑轮组的机械效率为67.5% D. 拉力做功的功率为60W
【答案】BD
【解析】A．有用功是克服物体重力所做的功，根据题意可得有用功为
W有用=Gh=540N×1m=540J
故A错误；
B．由图可知，该滑轮组的绳子承重段数n=3，又因为不计绳重和摩擦，根据公式可得，动滑轮的重为
故B正确；
C．由题意可得，根据公式可得，该滑轮组的机械效率为
故C错误；
D．由题意可得，在10s内绳子自由端的移动速度为
根据公式可得，拉力做功的功率为
故D正确。故选BD。
5.（2022黑龙江牡鸡）如图，小红在做“测量滑轮组机械效率”的实验中，得出数据：物体重力为2.6N，拉力F为1.5N，在1s内将物体迅速提升0.2m，据此实验数据，下列说法正确的是（ ）
A. 拉力所做的有用功为0.3J B. 绳子自由端的移动速度为0.1m/s
C. 拉力所做的总功为0.6J D. 提升时，物体的重力势能变小
【答案】C
【解析】A．拉力所做的有用功为
故A错误；
B．由图可知，动滑轮上的绳子为2根，则绳子自由端的移动的距离为
由可知，绳子自由端的移动速度为
故B错误；
C．拉力所做的总功为
，故C正确；
D．提升时，物体质量不变，高度增加，所以提升时，物体的重力势能变大，故D错误。故选C。
6. （2022湖南衡阳）小芳用如图所示的滑轮组，在5s内将重为90N的物体匀速提升1m，拉力F为40N，不计轮重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 滑轮组提升重物所做的有用功是40J B. 该滑轮组的机械效率是75%
C. 动滑轮的重力是50N D. 拉力的功率是24W
【答案】BD
【解析】A．滑轮组提升重物所做的有用功
W有用=Gh=90N×1m=90J
故A错误；
B．拉力所做的总功为
W总=Fs=40N×1m×3=120J
滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．动滑轮的重力
G动=nF-G= 3×40N-90N=30N
故C错误；
D．拉力的功率
故D正确。故选BD。
7.（2022广西桂林）下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（ ）
A. 增大摩擦 B. 增大定滑轮重力
C. 增大动滑轮重力 D. 增大被提升物体重力
【答案】D
【解析】A．增大摩擦，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故A不符合题意；
B．增大定滑轮重力，不会改变额外功和有用功，即机械效率不变，故B不符合题意；
C．增大动滑轮重力，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故C不符合题意；
D．增大被提升物体重力，增大有用功在总功所占比值，使机械效率增大，故D符合题意。
故选D。
8.（2022河北省）在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 动滑轮所受重力为10N B. 滑轮组所做的有用功为2000J
C. 工人所用拉力的功率为380W D. 滑轮组的机械效率为95%
【答案】D
【解析】B．建筑材料上升的高度h=5m，所以有用功为
故B错误；
C．由图可知，绳子股数n=2，绳端移动的距离为
s=2h=2×5m=10m
工人所用拉力的功为
拉力的功率为
故C错误；
A．不计绳重及摩擦，所做的额外功为
动滑轮所受重力为
故A错误；
D．滑轮组的机械效率为
故D正确。故选D。
9.（2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N
B. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa
C. 第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%
D. 第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W
【答案】ABC
【解析】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为
故A正确；
B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为
由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为
由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为
货物与地面的接触面积为，所以货物对地面的压强为
故B正确；
C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为
滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为
工人拉力的功率为
故D错误。
故选ABC。
10.（2022甘肃兰州）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 利用此装置既可以省力，也可以省功 B. 物体受到的摩擦力为50N
C. 对物体所做的有用功为500J D. 该斜面的机械效率为
【答案】D
【解析】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，故A错误；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功
W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功
W总=Fs=50N×10m=500J
额外功
W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力
故BC错误；
D．该斜面的机械效率
故D正确。故选D。
二、填空题
1. （2022安徽）用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为______。
【答案】80%
【解析】由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由
可知，该滑轮组的机械效率为
2. （2022湖南益阳）建筑工地上起重机把重为的建筑材料匀速提升了，起重机做的有用功为___________J，若起重机的机械效率为45%，做的总功为___________J。
【答案】
【解析】起重机做的有用功
根据，则起重机做的总功
3. （2022广西玉林）如图所示，某同学把重为1.5N的物体匀速提升10cm，所用的拉力是0.8N，则他做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________。
【答案】 0.15 62.5%
【解析】已知物重，动滑轮承重绳的段数 ，自由端拉力是 ，匀速提升高度为
有用功为
总功为
机械效率为
4. （2022齐齐哈尔）工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送沙子，在30s内将45kg的沙子匀速向上竖直拉升了6m，绳子自由端的拉力是300N。这个过程中拉力做的功是___________J，此次运送沙子，滑轮组的机械效率是___________。
【答案】 3600 75%
【解析】绳子的作用股数为2，故绳子自由端被拉动的距离为
这个过程中拉力做的功是
拉力做的有用功为
滑轮组的机械效率是
5. （2022湖北十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】 下 80% 减小木板粗糙程度
【解析】货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。
如图所示，斜面的长度为l，其高度
斜面的机械效率
斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。
6. 用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功是___________J；它的电动机功率为3000W，此过程用时10s，起重机的机械效率为___________%；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变___________。
【答案】 1.2×104 40 大
【解析】将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功为
W有用=Gh=3000N×4m=1.2×104J
电动机功率为3000W，此过程用时10s，做的总功为
W总=Pt=3000W× 10s= 3×104J
起重机的机械效率为
若减小动滑轮的重力，将重物提升同样的高度，做的额外功变小，做的有用功不变，总功变小，根据机械效率的公式，起重机的机械效率将变大。
7. （2022吉林省）如图所示，工人用的拉力，在内将重为的物体匀速提升了。该过程中，工人拉力做功的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。
【答案】 60 70%
【解析】由图可知承重绳子的有效段数n=2
物体匀速提升了，绳子自由端通过的距离为s=2×2m=4m
工人拉力做功的功率为
滑轮组的机械效率为
8. （2022福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。
【答案】 改变力的方向 1600
【解析】滑轮B工作时位置不发生改变，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。
汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上有两端绳子，则n=2，由滑轮组的机械效率可得
汽车受到的摩擦力
9.（2022广西贵港）如图所示，用动滑轮提起重物。若重物为900N，工人用F=500N的拉力将重物沿竖直方向匀速提升了4m，则拉力所做的功为 ___________J，此动滑轮机械效率为 ___________。
【答案】 4000 90%
【解析】由图可知，动滑轮上有两段绳子拉着重物，因为物体移动的距离为4m，所以绳子移动的距离为
根据公式
可知拉力所做的功为
根据题意可知，克服重力做的有用功为
根据机械效率的公式
可知，此动滑轮机械效率为
10. （2022梧州）如图所示，工人师傅用250N的拉力，使重为2000N的物体以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，动滑轮受到的重力为80N，则工人师傅拉力的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______。
【答案】 100 80%
【解析】由图可知， n=2，则绳子自由端移动的速度
v绳=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s
工人师傅拉力功率
[2]物体在运动时受到地面的摩擦力
该滑轮组的机械效率
三、实验探究题
1. （2022海南）小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究。
（1）测量斜面的机械效率，需要的测量工具是______、______。
（2）请设计出实验数据记录表。______（把表格画在答题卡的方框里面）
（3）准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关。则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持______不变，这里采用的科学研究方法是______。
【答案】 （1）弹簧测力计 刻度尺 （2）
实验
序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
拉力F/N
斜面高度h/m
斜面长度s/m
机械效率
1
2
3
（3）斜面的粗糙程度 控制变量法
【解析】（1）测量机械效率需要知道做的有用功和总功，功的多少要通过公式W=Fs计算得出，所以需要测量的物理量有长度的大小和力的大小，需要的测量工具为弹簧测力计和刻度尺。
（2）需要测量的物理量有：斜面的倾斜程度、物体重力、拉力大小、斜面高度和斜面长度，需要计算的物理量有有用功和总功、机械效率，设计表格如下图所示：
实验
序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
拉力F/N
斜面高度h/m
斜面长度s/m
机械效率
1
2
3
（3）因为本实验中认为影响机械效率的因素有两个，所以在探究机械效率与斜面的倾斜程度的关系时，要控制斜面的粗糙程度一定，采用了控制变量法。
四、计算题
1.（2022广州）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。
（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程
①F的功率；
②斜面的机械效率。
（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点；
①用“●”表示货物，在方框中画出货物在O点的受力示意图；
②货物到A点时为计时起点，在图2中面出0~1.2s货物所受摩擦力大小随时间变化的图象；
（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）：
①在图4中画出F的力臂l；
②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4____ F3（选填“>”、“=”、“＜”）。
【答案】（1）125W 50% （2）
（3） >
【解析】（1）货物沿斜面运动的速度
则F的功率
P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W
克服重物的重力做的有用功W有=Gh=500N×05m=250J
推力做的总功W总=F1s1=250N×2m=500J
斜面的机械效率
（2）在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，此过程中货物受到竖直向下的500N的重力；竖直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于货物在100N的水平向右的推力作用下匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100N，滑行时压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即向右滑行时受到水平向左100N的摩擦力。如图所示：
从A点匀速运动到B点用时1s，则0~1s货物所受摩擦力和推力是一对平衡力，大小为
f=F=100N
在B点撒去F，货物持续运动0.5s停在D点，则货物在0.2s内处于滑行阶段，受到的摩擦力为滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即0~1.2s货物所受摩擦力一直为100N，则绘制f-t图像如下：
（3）过支点O作力F3的垂线段即为绳子的拉力F的力臂l，如图所示：
绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，此时F4的力臂比F3的力臂要短，而阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，F4大于F3。
2.（2022广西百色）如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）200N；（2）120W；（3）83.3%
【解析】（1）由可知，拉力F为
（2）物体的速度为
绳子的速度为
由可知，拉力的功率为
（3）由可知，滑轮组的机械效率为
3. （2022贵州黔东南州）如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；
（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。
【答案】（1）；（2）；（3）80%
【解析】（1）物体还未露出水面时，排开液体体积
还未露出水面时受到的浮力
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度
它的下表面受到水的压强
它的下表面受到水的压力
（3）物体M的重力
此滑轮组的机械效率
答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；
（2）它的下表面受到水的压力为；
（3）此滑轮组的机械效率为80%。
4. （2022湖北宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：
（1）小华的拉力是多少？
（2）小华拉力的功率是多少？
（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？
【答案】（1）100N；（2）30W；（3）90%
【解析】（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力
（2）绳子自由端移动的距离
s=6h=6×50cm=300cm=3m
拉力做的总功
W总=Fs=100N×3m=300J
拉力的功率
（3）小华做的有用功
滑轮组的机械效率
5. （2022湖南张家界）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：
（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？
（2）盘山公路的机械效率为多少？
（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？
【答案】（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N
【解析】（1）客车和游客总重力
G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N
电动机对客车和游客所做的有用功
W有用=Gh=6×104N×1000m=6×107J
即电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J。
（2）由可得，整个过程所用时间
由可得，总功
W总=Pt=80×103W×2.5×103s=2×108J
盘山公路的机械效率
即盘山公路机械效率为30%。
（3）由 可得，电动机的牵引力
即电动机的牵引力为2×104N。额外功
W额=W总﹣W有用=2×108J﹣6×107J=1.4×108J
由W额=fs可得，汽车受到的阻力
即汽车受到的阻力为1.4×104N。
6. （2022江苏连云港）小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）建筑材料的重力
建筑材料放在水平地面上时对地面的压强
（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力的功率
（3）有用功为
滑轮组的机械效率
答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
用小微专题精准练助力2023中考物理四点问题大突破（二轮复习通用）
第一部分 中考重点基础考点专题篇
专题14机械效率问题
一、选择题
1. （2022哈尔滨）如图所示，用一个动滑轮把重100N的沙袋从地面匀速提到6m高的楼上，所用拉力60N（绳重和摩擦不计），下列说法正确的是（ ）
A. 动滑轮重40N
B. 绳子自由端通过的距离为12m
C. 拉力做的有用功为720J
D. 动滑轮机械效率为8.3%
【答案】B
【解析】A．由图知，n=2，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力
G动=2F-G=2×60N-100N=20N
故A错误；
B．绳子自由端移动的距离
s=nh=2×6m=12m
故B正确；
C．拉力做的有用功
W有用=Gh=100N×6m=600J
故C错误；
D．拉力做的总功
W总=Fs=60N×12m=720J
滑轮组的机械效率
故D错误。
故选B。
2.（2022江苏扬州）在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（ ）
A. 转轴加润滑油 B. 增加提升高度 C. 增大提升速度 D. 减小物体质量
【答案】A
【解析】A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；
B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为
与提升高度高度无关，故B不符合题意；
C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；
D．若减小物体的质量，根据
可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。故选A。
3.（2022湖南岳阳）如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮
组（ ）
A. 绳端移动的距离为6m B. 有用功为120J
C. 拉力做功的功率为36W D. 机械效率为80%
【答案】C
【解析】A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为
故A不符合题意；
B．有用功为
故B不符合题意；
C．拉力做的功为总功，总功为
拉力做功的功率为
故C符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。故选C。
4. （2022黑龙江龙东）如图所示，用滑轮组提升重540N的物体，使它在10s内匀速上升1m，所用的拉力为200N，则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A. 有用功为600J B. 动滑轮重60N
C. 滑轮组的机械效率为67.5% D. 拉力做功的功率为60W
【答案】BD
【解析】A．有用功是克服物体重力所做的功，根据题意可得有用功为
W有用=Gh=540N×1m=540J
故A错误；
B．由图可知，该滑轮组的绳子承重段数n=3，又因为不计绳重和摩擦，根据公式可得，动滑轮的重为
故B正确；
C．由题意可得，根据公式可得，该滑轮组的机械效率为
故C错误；
D．由题意可得，在10s内绳子自由端的移动速度为
根据公式可得，拉力做功的功率为
故D正确。故选BD。
5.（2022黑龙江牡鸡）如图，小红在做“测量滑轮组机械效率”的实验中，得出数据：物体重力为2.6N，拉力F为1.5N，在1s内将物体迅速提升0.2m，据此实验数据，下列说法正确的是（ ）
A. 拉力所做的有用功为0.3J B. 绳子自由端的移动速度为0.1m/s
C. 拉力所做的总功为0.6J D. 提升时，物体的重力势能变小
【答案】C
【解析】A．拉力所做的有用功为
故A错误；
B．由图可知，动滑轮上的绳子为2根，则绳子自由端的移动的距离为
由可知，绳子自由端的移动速度为
故B错误；
C．拉力所做的总功为
，故C正确；
D．提升时，物体质量不变，高度增加，所以提升时，物体的重力势能变大，故D错误。故选C。
6. （2022湖南衡阳）小芳用如图所示的滑轮组，在5s内将重为90N的物体匀速提升1m，拉力F为40N，不计轮重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 滑轮组提升重物所做的有用功是40J B. 该滑轮组的机械效率是75%
C. 动滑轮的重力是50N D. 拉力的功率是24W
【答案】BD
【解析】A．滑轮组提升重物所做的有用功
W有用=Gh=90N×1m=90J
故A错误；
B．拉力所做的总功为
W总=Fs=40N×1m×3=120J
滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．动滑轮的重力
G动=nF-G= 3×40N-90N=30N
故C错误；
D．拉力的功率
故D正确。故选BD。
7.（2022广西桂林）下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（ ）
A. 增大摩擦 B. 增大定滑轮重力
C. 增大动滑轮重力 D. 增大被提升物体重力
【答案】D
【解析】A．增大摩擦，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故A不符合题意；
B．增大定滑轮重力，不会改变额外功和有用功，即机械效率不变，故B不符合题意；
C．增大动滑轮重力，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故C不符合题意；
D．增大被提升物体重力，增大有用功在总功所占比值，使机械效率增大，故D符合题意。
故选D。
8.（2022河北省）在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 动滑轮所受重力为10N B. 滑轮组所做的有用功为2000J
C. 工人所用拉力的功率为380W D. 滑轮组的机械效率为95%
【答案】D
【解析】B．建筑材料上升的高度h=5m，所以有用功为
故B错误；
C．由图可知，绳子股数n=2，绳端移动的距离为
s=2h=2×5m=10m
工人所用拉力的功为
拉力的功率为
故C错误；
A．不计绳重及摩擦，所做的额外功为
动滑轮所受重力为
故A错误；
D．滑轮组的机械效率为
故D正确。故选D。
9.（2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N
B. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa
C. 第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%
D. 第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W
【答案】ABC
【解析】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为
故A正确；
B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为
由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为
由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为
货物与地面的接触面积为，所以货物对地面的压强为
故B正确；
C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为
滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为
工人拉力的功率为
故D错误。
故选ABC。
10.（2022甘肃兰州）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 利用此装置既可以省力，也可以省功 B. 物体受到的摩擦力为50N
C. 对物体所做的有用功为500J D. 该斜面的机械效率为
【答案】D
【解析】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，故A错误；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功
W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功
W总=Fs=50N×10m=500J
额外功
W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力
故BC错误；
D．该斜面的机械效率
故D正确。故选D。
二、填空题
1. （2022安徽）用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为______。
【答案】80%
【解析】由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由
可知，该滑轮组的机械效率为
2. （2022湖南益阳）建筑工地上起重机把重为的建筑材料匀速提升了，起重机做的有用功为___________J，若起重机的机械效率为45%，做的总功为___________J。
【答案】
【解析】起重机做的有用功
根据，则起重机做的总功
3. （2022广西玉林）如图所示，某同学把重为1.5N的物体匀速提升10cm，所用的拉力是0.8N，则他做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________。
【答案】 0.15 62.5%
【解析】已知物重，动滑轮承重绳的段数 ，自由端拉力是 ，匀速提升高度为
有用功为
总功为
机械效率为
4. （2022齐齐哈尔）工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送沙子，在30s内将45kg的沙子匀速向上竖直拉升了6m，绳子自由端的拉力是300N。这个过程中拉力做的功是___________J，此次运送沙子，滑轮组的机械效率是___________。
【答案】 3600 75%
【解析】绳子的作用股数为2，故绳子自由端被拉动的距离为
这个过程中拉力做的功是
拉力做的有用功为
滑轮组的机械效率是
5. （2022湖北十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】 下 80% 减小木板粗糙程度
【解析】货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。
如图所示，斜面的长度为l，其高度
斜面的机械效率
斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。
6. 用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功是___________J；它的电动机功率为3000W，此过程用时10s，起重机的机械效率为___________%；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变___________。
【答案】 1.2×104 40 大
【解析】将3000N的货物提高4m，起重机对货物做的有用功为
W有用=Gh=3000N×4m=1.2×104J
电动机功率为3000W，此过程用时10s，做的总功为
W总=Pt=3000W× 10s= 3×104J
起重机的机械效率为
若减小动滑轮的重力，将重物提升同样的高度，做的额外功变小，做的有用功不变，总功变小，根据机械效率的公式，起重机的机械效率将变大。
7. （2022吉林省）如图所示，工人用的拉力，在内将重为的物体匀速提升了。该过程中，工人拉力做功的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。
【答案】 60 70%
【解析】由图可知承重绳子的有效段数n=2
物体匀速提升了，绳子自由端通过的距离为s=2×2m=4m
工人拉力做功的功率为
滑轮组的机械效率为
8. （2022福建）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。
【答案】 改变力的方向 1600
【解析】滑轮B工作时位置不发生改变，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。
汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上有两端绳子，则n=2，由滑轮组的机械效率可得
汽车受到的摩擦力
9.（2022广西贵港）如图所示，用动滑轮提起重物。若重物为900N，工人用F=500N的拉力将重物沿竖直方向匀速提升了4m，则拉力所做的功为 ___________J，此动滑轮机械效率为 ___________。
【答案】 4000 90%
【解析】由图可知，动滑轮上有两段绳子拉着重物，因为物体移动的距离为4m，所以绳子移动的距离为
根据公式
可知拉力所做的功为
根据题意可知，克服重力做的有用功为
根据机械效率的公式
可知，此动滑轮机械效率为
10. （2022梧州）如图所示，工人师傅用250N的拉力，使重为2000N的物体以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，动滑轮受到的重力为80N，则工人师傅拉力的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______。
【答案】 100 80%
【解析】由图可知， n=2，则绳子自由端移动的速度
v绳=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s
工人师傅拉力功率
[2]物体在运动时受到地面的摩擦力
该滑轮组的机械效率
三、实验探究题
1. （2022海南）小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究。
（1）测量斜面的机械效率，需要的测量工具是______、______。
（2）请设计出实验数据记录表。______（把表格画在答题卡的方框里面）
（3）准备动手实验时，有小伙伴提出，斜面的机械效率还可能跟斜面的粗糙程度有关。则他们要探究斜面的机械效率是否与倾斜程度有关时，应当保持______不变，这里采用的科学研究方法是______。
【答案】 （1）弹簧测力计 刻度尺 （2）
实验
序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
拉力F/N
斜面高度h/m
斜面长度s/m
机械效率
1
2
3
（3）斜面的粗糙程度 控制变量法
【解析】（1）测量机械效率需要知道做的有用功和总功，功的多少要通过公式W=Fs计算得出，所以需要测量的物理量有长度的大小和力的大小，需要的测量工具为弹簧测力计和刻度尺。
（2）需要测量的物理量有：斜面的倾斜程度、物体重力、拉力大小、斜面高度和斜面长度，需要计算的物理量有有用功和总功、机械效率，设计表格如下图所示：
实验
序号
斜面的倾斜程度
物体重力G/N
拉力F/N
斜面高度h/m
斜面长度s/m
机械效率
1
2
3
（3）因为本实验中认为影响机械效率的因素有两个，所以在探究机械效率与斜面的倾斜程度的关系时，要控制斜面的粗糙程度一定，采用了控制变量法。
四、计算题
1.（2022广州）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。
（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程
①F的功率；
②斜面的机械效率。
（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点；
①用“●”表示货物，在方框中画出货物在O点的受力示意图；
②货物到A点时为计时起点，在图2中面出0~1.2s货物所受摩擦力大小随时间变化的图象；
（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）：
①在图4中画出F的力臂l；
②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4____ F3（选填“>”、“=”、“＜”）。
【答案】（1）125W 50% （2）
（3） >
【解析】（1）货物沿斜面运动的速度
则F的功率
P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W
克服重物的重力做的有用功W有=Gh=500N×05m=250J
推力做的总功W总=F1s1=250N×2m=500J
斜面的机械效率
（2）在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，此过程中货物受到竖直向下的500N的重力；竖直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于货物在100N的水平向右的推力作用下匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100N，滑行时压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即向右滑行时受到水平向左100N的摩擦力。如图所示：
从A点匀速运动到B点用时1s，则0~1s货物所受摩擦力和推力是一对平衡力，大小为
f=F=100N
在B点撒去F，货物持续运动0.5s停在D点，则货物在0.2s内处于滑行阶段，受到的摩擦力为滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即0~1.2s货物所受摩擦力一直为100N，则绘制f-t图像如下：
（3）过支点O作力F3的垂线段即为绳子的拉力F的力臂l，如图所示：
绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，此时F4的力臂比F3的力臂要短，而阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，F4大于F3。
2.（2022广西百色）如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）200N；（2）120W；（3）83.3%
【解析】（1）由可知，拉力F为
（2）物体的速度为
绳子的速度为
由可知，拉力的功率为
（3）由可知，滑轮组的机械效率为
3. （2022贵州黔东南州）如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；
（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。
【答案】（1）；（2）；（3）80%
【解析】（1）物体还未露出水面时，排开液体体积
还未露出水面时受到的浮力
（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度
它的下表面受到水的压强
它的下表面受到水的压力
（3）物体M的重力
此滑轮组的机械效率
答：（1）还未露出水面时受到的浮力为；
（2）它的下表面受到水的压力为；
（3）此滑轮组的机械效率为80%。
4. （2022湖北宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：
（1）小华的拉力是多少？
（2）小华拉力的功率是多少？
（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？
【答案】（1）100N；（2）30W；（3）90%
【解析】（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力
（2）绳子自由端移动的距离
s=6h=6×50cm=300cm=3m
拉力做的总功
W总=Fs=100N×3m=300J
拉力的功率
（3）小华做的有用功
滑轮组的机械效率
5. （2022湖南张家界）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：
（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？
（2）盘山公路的机械效率为多少？
（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？
【答案】（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N
【解析】（1）客车和游客总重力
G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N
电动机对客车和游客所做的有用功
W有用=Gh=6×104N×1000m=6×107J
即电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J。
（2）由可得，整个过程所用时间
由可得，总功
W总=Pt=80×103W×2.5×103s=2×108J
盘山公路的机械效率
即盘山公路机械效率为30%。
（3）由 可得，电动机的牵引力
即电动机的牵引力为2×104N。额外功
W额=W总﹣W有用=2×108J﹣6×107J=1.4×108J
由W额=fs可得，汽车受到的阻力
即汽车受到的阻力为1.4×104N。
6. （2022江苏连云港）小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）建筑材料的重力
建筑材料放在水平地面上时对地面的压强
（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力的功率
（3）有用功为
滑轮组的机械效率
答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
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