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中考专题训练---机械效率附详细解析教师版
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这是一份中考专题训练---机械效率附详细解析教师版，共11页。试卷主要包含了单选题，填空题，计算题，实验探究题等内容，欢迎下载使用。
中考专题训练---机械效率附详细解析教师版
一、单选题（共7题；共14分）
1.下列说法中正确的是( )
A. 小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的率大
B. 小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大
C. 额外功越少，机械效率越高
D. 机械做功越快，机械效率越高
【答案】 A
【解析】【解答】A.根据公式P=Wt可知，小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的率大，故A正确；
B.当时间相同时，小刚比小明做功多，则小刚的功率比小明的功率大，不知道时间的大小关系，因此无法比较，故B错误；
C.根据公式η=W有W有+W额×100%可知，当有用功相同时，额外功越少，机械效率越高，不知道有用功的大小关系，因此无法比较，故C错误；
D.机械做功越快，则功率大，与机械效率大小无关，故D错误。
故选A。
【分析】（1）根据功率的公式P=Wt可知，功率的大小由功和时间的大小共同决定；
（2）根据公式η=W有W总×100%=W有W有+W额×100%可知，机械效率的大小由有用功和额外功的大小共同决定。
2.建筑工人用如图所示的滑轮组，在4 s内将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动了2 m，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法正确的是( )
①绳子自由端沿水平方向移动了6 m ②物体受到的拉力为750 N
③拉力F的功率为375 W ④滑轮组的机械效率为80%
A. 只有①和② B. 只有②和③ C. 只有③和④ D. 只有①和④
【答案】 C
【解析】【解答】①根据图像，拉动物体有两股绳子，当物体移动2m，绳子自由端移动的距离是2m×2=4m，②由于物体匀速直线运动，受到的拉力等于摩擦力，则F=f=1500N×0.4=600N，③根据拉力和绳子移动的距计算总功为W=Fs=375N×4m=1500J，功率为P=Wt=1500J4s=375W ， ④滑轮组的机械效率为η=W有W×100%=600N×2m1500J×100%=80% ， 其中合理的是③和④，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据滑轮组上绳子的股数判断拉力大小，移动距离的大小，利用力和距离的乘积计算功，功和时间的比值计算功率，利用有用功和总功的比值计算机械效率。
3.用如图所示滑轮组提升重力为90N物体，当拉力F为50N时，物体在10s内匀速上升8m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 以动滑轮为参照物，物体是运动的 B. 动滑轮重力为10N
C. 拉力做功的功率为40W D. 滑轮组的机械效率为60%
【答案】 D
【解析】【解答】解答：A. 以动滑轮为参照物物体相对于动滑轮的位置没有发生变化所以物体是静止的A不符合题意；B因为n＝3,所以F＝ G动+G物3 即50＝ G动+90N3 解得G动＝60N,B不符合题意；C，v ＝ st＝8m10s ＝0.8m/s，则绳子自由端移动的速度v′＝3v＝3×0.8m/s＝2.4m/s,人拉绳做功的功率P＝ Fv＝50N×2.4m/s＝1200W，C不符合题意；D滑轮组的机械效率：η＝ W有W总＝GℎFs＝90N×ℎ50N×3ℎ＝60% ，D符合题意．
故答案为：D
【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
4.小华同学利用如图所示的装置提起水中的物块，下列判断正确的（ ）
A. 装置中的滑轮是定滑轮 B. 装置中的AOB是省力杠杆
C. 物块在上表面露出水面前，所受浮力不断减小 D. 该滑轮的机械效率可以达到100%
【答案】 B
【解析】【解答】A.根据图像，滑轮会和物体一起上升，则滑轮是动滑轮，A不符合题意；
B.在B点的拉力的力臂大于在A点的力臂，所以B处的拉力小于A处的力，则杠杆省力，B符合题意；
C.物块露出液面前，排开水的体积相同，受到的浮力相同，C不符合题意；
D.由于使用简单机械一定有额度功，所以机械效率不可能为100%，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】和物体一起移动的滑轮是动滑轮，根据力臂的大小关系判断杠杆的种类，物体受到的浮力和排开的液体体积有关，机械效率不可能为100%。
5.如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
①拉力做的功是120J
②绳子自由端移动的距离是2m
③滑轮组的机械效率是75%
④A点受到的拉力为300N
A. ①④ B. ②③ C. ①③ D. ③④
【答案】 C
【解析】【解答】拉力克服摩擦力做功为W=Fs=30N×2m×2=120J ， ①正确，由于动滑轮处有两股绳，绳子拉长的长度是物体移动距离的2倍，为4m，②不正确， 根据摩擦力和拉力计算机械效率为n=f2×F=45N2×30N=75%，③符合题意，物体匀速运动，受到的拉力和摩擦力是平衡力，大小相等，④不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据拉力和绳子移动距离的乘积计算拉力做的功，利用摩擦力和总拉力的比值计算机械效率，匀速运动的物体受到平衡力的作用。
6.小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5m．已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 水平地面对小勇的支持力做功为6000J B. 小勇做的有用功为3000J
C. 小勇拉力的功率为250W D. 此滑轮组的机械效率为80%
【答案】 D
【解析】【解答】解：A、由题意知，小勇在支持力的方向上没有移动距离，根据做功的两个必要条件可知，水平地面对小勇的支持力做功为0J．故A错误；
B、小勇做的有用功W有用=Gh=800N×5m=4000J．故B错误；
C、由图可知，绳子的有效股数n=2，则s=2h=2×5m=10m，
拉力做的功W总=Fs=500N×10m=5000J，
功率为P=Wt=5000J10s=500W．故C错误；
D、此滑轮组的机械效率：
故选D．
【分析】（1）做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可．
（2）小勇做的有用功就是克服物体重力所做的功，利用W=Gh可求；
（3）利用W=Fs求出拉力做的功，然后利用P=Wt计算功率；
（4）利用计算此滑轮组的机械效率
7.如图所示，用甲乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲较省力，机械效率较低 B. 乙较省力，机械效率较低
C. 甲较省力，机械效率较高 D. 乙较省力，机械效率较高
【答案】 B
【解析】【解答】
由图甲中使用的是定滑轮，图乙中使用的是动滑轮．根据定滑轮和动滑轮的特点，甲不省力，乙可以省力；
匀速提升的是质量相等的物体，若提升高度相同时，所做的有用功相同．由η=可知，不计摩擦，使用甲图的定滑轮不用对滑轮做额外功，故机械效率高；
使用乙图的动滑轮要对滑轮做额外功，故机械效率低．由上分析知，ACD错误，B正确．
故选B．
【分析】定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力但要费距离；
机械效率是有用功与总功的比值，在有用功相同时，利用滑轮时产生的额外功越少，机械效率越高．
二、填空题（共6题；共14分）
8.小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为________N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】80；变大
【解析】【解答】由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力： F=1n（G+G动）=12（140N+20N）=80N ；使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。
故答案为：80；变大。
【分析】动滑轮上的拉力是总重力的一半，物体越重，滑轮的机械效率越大.
9.在如图所示的斜面上，一工人用200N的拉力，将一重为250N的物体，从底端匀速拉到顶端，用时6s，则此过程中物体受到的拉力________斜面对物体的摩擦力（选填“大于”、“等于”、“小于”），拉力做功的功率为________W。
【答案】大于；100
【解析】【解答】当用力F沿斜面匀速向上拉动物体时，在沿斜面方向上，物体受到沿斜面向上的拉力、沿斜面向下的摩擦力和重力沿斜面向下的分力作用处于平衡状态，由力的平衡条件知道，拉力F等于摩擦力与重力沿斜面向下的分力之和，所以，物体所受到的拉力大于斜面对物体的摩擦力；拉力对木箱做的功是：W=Fs=200N×3m=600J，拉力对木箱做功的功率是：P=W/t=600J/6s=100W。
故答案为：大于；100.
【分析】使用斜面时，沿斜面向上的拉力要克服物体重力和摩擦力，利用拉力和距离计算功的大小，利用功和时间的比值计算功率.
10.如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB ， 则η甲________η乙；若FA=FB ， 则GA________GB ． （选填“＞”、“＜”或“=”）
【答案】＞；＜
【解析】【解答】不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：η= W有用W总 ×100%= Gℎ(G+G动)ℎ ×100%= GG+G动 ×100%= 11+G动G ×100%，因物体的重力G越大，1+ G动G 越小， 11+G动G 越大，且动滑轮的重力相等，所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；由图可知，n甲=2，n乙=3，由F= 1n （G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G动 ， 则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。故答案为：＞；＜.
【分析】根据η=×100%=×100%结合GA＞GB比较两滑轮组的机械效率关系；由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据F=1n（G+G动）结合FA=FB得出提升物体的重力关系.
11.小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是________，额外功是________．有用功500J，总功600J，则额外功是________ J．
【答案】对水做的功；对桶做的功；100
【解析】【解答】解：①小明把一桶水从一楼提到三楼，目的是提水，所以对水做的功是有用功；提水的同时，需要提桶，所以对桶做的功是额外功；②额外功是总功与有用功之差，为600J﹣500J=100J．
故答案为：对水做的功；对桶做的功；100．
【分析】使用机械时，①人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；②对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功；③有用功与额外功之和叫总功．
12.如图所示，用竖直向上的力速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小为8N，拉力移动的距离为0.25m．该杠杆的机械效率为________，此杠杆属于________（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．
【答案】 90%；省力
【解析】【解答】解：有用功为W有=Gh=18N×0.1m=1.8J；拉力所做的功为W总=Fs=8N×0.25m=2J，杠杆的机械效率为η= W有用W总 ×100%= 1.8J2J ×100%=90%；使用时比较省力，为省力杠杆．
故答案为：90%；省力．
【分析】已知拉力的大小和拉力移动的距离，根据公式W=Fs可求拉力所做的功；还知道物体的重力和物体升高的高度，根据公式W=Gh可求有用功；有用功和总功的比值就是机械效率；动力臂大于阻力臂，杠杆使用起来比较省力，则为省力杠杆．
13.用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力是220N，手下降的高度是________ cm，人做的总功是________ J，这根杠杆的机械效率是________．
【答案】 40
；88
；90.9%
【解析】【解答】解：因为动力臂是阻力臂的2倍，所以动力（手）移动的距离就是货物移动距离的2倍，也就是2×20=40cm；
总功：W总=Fs=220N×0.4m=88J；
有用功：W有用=Gh=400N×0.2m=80J；
机械效率：
故答案为：40；88；90.9%．
【分析】机械效率就是有用功除以总功．对于杠杆来说，总功就是手用的力所做的功，有用功就是重物被提高所做的功．而且对于杠杆来说，动力臂是阻力臂的几倍，动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍．
三、计算题（共2题；共15分）
14.小明同学用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大；
（3）当物体与地面的摩擦力为1400N时，自由端竖直向下的拉力 ；
【答案】 （1）解：η1＝ W有用1W总1=f1sf1s+G动s=f1f1+G动=100N100N+G动=50%
解得动滑轮重：G动＝100N
（2）解：η2＝ f2f2+100N=75% 解得此时的摩擦力：f2＝300N
则滑轮组的有用功率：P有＝f2v＝300N×0.2m/s＝60W
（3）解：F3＝ 13 （f3+G动）＝ 13 （1400N+100N）=500N
【解析】【分析】（1）使用滑轮组拉动水平面上的物体时，克服地面摩擦做有用功，即W有=fs；克服动滑轮重力做额外功，即W额=G动h；根据W总=W有+W额 ， 利用机械效率的公式 η＝W有用W总列出方程计算即可；
（2）首先根据η=ff+G动列出方程，计算出物体在水平面上受到的摩擦力，再根据公式P有=fv计算滑轮组的有用功率；
（3）当物体做匀速直线运动时，动滑轮受到平衡力，即三个向上的拉力F与向下的动滑轮重力G动 ， 向下的绳子上的拉力f相互平衡，也就是3F=G动+f，据此计算自由端向下的拉力即可。
15.如图所示，为了清洗水池，某工人重650N，站在池外地面上，用100N的拉力向下匀速拉动绳子提起一浸没在水中体积为1.5×10﹣2m3、重390N的石块（石块始终浸没在水中，且忽略水对石块的阻力，ρ水=1×103kg/m3 ， g=10N/kg）求：
（1）石块浸没在水中时受到的浮力；
（2）将石块提升到石块上表面与水面齐平的过程中滑轮组的机械效率.
【答案】 （1）解：石块浸没在水中，所受浮力：
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1.5×10﹣2m3×10N/kg=150N
（2）解：W有=（G﹣F浮）×h=（350N﹣150N）×h=240N×h，
W总=Fs=100N×3h，
提起物体时滑轮组的机械效率：η= W有用W总× 100%= 240N×ℎ100N×3ℎ ×100%=80%.
【解析】【分析】根据排开水的体积计算浮力的大小，根据物体的重力和高度计算有用功，利用有用功和总功的比值计算机械效率.
四、实验探究题（共2题；共10分）
16.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某一实验小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如下表。
次数
钩码重/N
钩码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
3
6
10
30
90.9%
（1）实验中应沿竖直方向________拉动弹簧测力计；
（2）在第2次实验中，滑轮组的机械效率为________（结果保留一位小数）；
（3）分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越________（选填“高”
或“低”）；
（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 。
A.71.6%
B.82.6%
C.92.4%
D.100%
（5）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________（选填“高”或“低”）；分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N．（忽略绳重和摩擦）
【答案】 （1）匀速
（2）88.9%
（3）高
（4）C
（5）低；12
【解析】【解答】解：（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小；（2）由表中数据可得，第2次实验中滑轮组的机械效率为：
η＝ W有W总 ＝ GℎFs ＝ 4N×0.1m1.5N×0.3m ×100%≈88.9%；（3）纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；（4）根据“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm（此时物重比第3次实验的物重还大），则此时滑轮组的机械效率可能为92.1%，不可能为100%，
故答案为：C；（5）根据图丁可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
根据图丁可知，当动滑轮重为4N时，滑轮组的机械效率为75%；
忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝ W有W总 ＝ GℎFs ＝ GG+G动 ，
所以，被提升物体所受的重力：G＝ ηG动1−η ＝ 75%×4N1−75% ＝12N。
故答案为：（1）匀速；（2）88.9%；（3）高；（4）C；（5）低；12。
【分析】（1）要匀速竖直向上拉动弹簧测力计，此时拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据公式η＝ W有W总 ＝ GℎFs可计算出机械效率；
（3）结合实验数据，利用控制变量发进行分析得出结论.
（5）根据机械效率与动滑轮重的关系得出相应的结论；忽略绳重和摩擦，根据η＝ W有W总 ＝ GℎFs ＝ GG+G动即可求出被提升物体所受的重力.
17.在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲、乙所示，实验数据记录如下：
实验次数
物体重力/N
提升高度/m
拉力/N
绳端移动的距离/m
机械效率η
1
3
0.1
2.0
0.3
50%
2
6
0.1
①
0.3
②
（1）实验中要竖直向上________拉动弹簧测力计，使物体升高．
（2）图乙中弹簧测力计的示数为________N，表格中②处数据应为________%．
（3）如图丙所示，将滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率________（选填“变大”、“不变”或“变小”）．
【答案】 （1）匀速
（2）3.2；62.5%
（3）不变
【解析】【解答】解：（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，此时，系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；（2）由图可知，测力计分度值为0.2N，示数为3.2N；
有用功：W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；
总功：W总=Fs=3.2N×0.3m=0.96J，
第2次机械效率为：
η= W有用W总 ×100%= 0.6J0.96J ×100%=62.5%；①处数据应为 3.2，编号②处数据应为 62.5%．（3）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，
额外功：W额外=G动h，
有用功：W有=G物h，
总功：W总=W额外+W有=G动h+G物h，
此时滑轮组的机械效率：η= W有用W总 = G物ℎG动ℎ+G物ℎ ，
当用同一滑轮组提升相同的物体时，G动与G物均不变，由上式知，滑轮组的机械效率不变．
故答案为：（1）匀速；（2）3.2；62.5%；（3）不变．
【分析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高；（2）由测力计分度值读数，分别计算出有用功和总功；根据η= W有用W总 ×100%求第3次的机械效率；（3）不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，
根据η= W有用W总 = G物ℎG动ℎ+G物ℎ ，分析讨论滑轮组的机械效率的变化．
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一、单选题（共7题；共14分）
1.下列说法中正确的是( )
A. 小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的率大
B. 小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大
C. 额外功越少，机械效率越高
D. 机械做功越快，机械效率越高
【答案】 A
【解析】【解答】A.根据公式P=Wt可知，小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的率大，故A正确；
B.当时间相同时，小刚比小明做功多，则小刚的功率比小明的功率大，不知道时间的大小关系，因此无法比较，故B错误；
C.根据公式η=W有W有+W额×100%可知，当有用功相同时，额外功越少，机械效率越高，不知道有用功的大小关系，因此无法比较，故C错误；
D.机械做功越快，则功率大，与机械效率大小无关，故D错误。
故选A。
【分析】（1）根据功率的公式P=Wt可知，功率的大小由功和时间的大小共同决定；
（2）根据公式η=W有W总×100%=W有W有+W额×100%可知，机械效率的大小由有用功和额外功的大小共同决定。
2.建筑工人用如图所示的滑轮组，在4 s内将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动了2 m，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法正确的是( )
①绳子自由端沿水平方向移动了6 m ②物体受到的拉力为750 N
③拉力F的功率为375 W ④滑轮组的机械效率为80%
A. 只有①和② B. 只有②和③ C. 只有③和④ D. 只有①和④
【答案】 C
【解析】【解答】①根据图像，拉动物体有两股绳子，当物体移动2m，绳子自由端移动的距离是2m×2=4m，②由于物体匀速直线运动，受到的拉力等于摩擦力，则F=f=1500N×0.4=600N，③根据拉力和绳子移动的距计算总功为W=Fs=375N×4m=1500J，功率为P=Wt=1500J4s=375W ， ④滑轮组的机械效率为η=W有W×100%=600N×2m1500J×100%=80% ， 其中合理的是③和④，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据滑轮组上绳子的股数判断拉力大小，移动距离的大小，利用力和距离的乘积计算功，功和时间的比值计算功率，利用有用功和总功的比值计算机械效率。
3.用如图所示滑轮组提升重力为90N物体，当拉力F为50N时，物体在10s内匀速上升8m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 以动滑轮为参照物，物体是运动的 B. 动滑轮重力为10N
C. 拉力做功的功率为40W D. 滑轮组的机械效率为60%
【答案】 D
【解析】【解答】解答：A. 以动滑轮为参照物物体相对于动滑轮的位置没有发生变化所以物体是静止的A不符合题意；B因为n＝3,所以F＝ G动+G物3 即50＝ G动+90N3 解得G动＝60N,B不符合题意；C，v ＝ st＝8m10s ＝0.8m/s，则绳子自由端移动的速度v′＝3v＝3×0.8m/s＝2.4m/s,人拉绳做功的功率P＝ Fv＝50N×2.4m/s＝1200W，C不符合题意；D滑轮组的机械效率：η＝ W有W总＝GℎFs＝90N×ℎ50N×3ℎ＝60% ，D符合题意．
故答案为：D
【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
4.小华同学利用如图所示的装置提起水中的物块，下列判断正确的（ ）
A. 装置中的滑轮是定滑轮 B. 装置中的AOB是省力杠杆
C. 物块在上表面露出水面前，所受浮力不断减小 D. 该滑轮的机械效率可以达到100%
【答案】 B
【解析】【解答】A.根据图像，滑轮会和物体一起上升，则滑轮是动滑轮，A不符合题意；
B.在B点的拉力的力臂大于在A点的力臂，所以B处的拉力小于A处的力，则杠杆省力，B符合题意；
C.物块露出液面前，排开水的体积相同，受到的浮力相同，C不符合题意；
D.由于使用简单机械一定有额度功，所以机械效率不可能为100%，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】和物体一起移动的滑轮是动滑轮，根据力臂的大小关系判断杠杆的种类，物体受到的浮力和排开的液体体积有关，机械效率不可能为100%。
5.如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
①拉力做的功是120J
②绳子自由端移动的距离是2m
③滑轮组的机械效率是75%
④A点受到的拉力为300N
A. ①④ B. ②③ C. ①③ D. ③④
【答案】 C
【解析】【解答】拉力克服摩擦力做功为W=Fs=30N×2m×2=120J ， ①正确，由于动滑轮处有两股绳，绳子拉长的长度是物体移动距离的2倍，为4m，②不正确， 根据摩擦力和拉力计算机械效率为n=f2×F=45N2×30N=75%，③符合题意，物体匀速运动，受到的拉力和摩擦力是平衡力，大小相等，④不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据拉力和绳子移动距离的乘积计算拉力做的功，利用摩擦力和总拉力的比值计算机械效率，匀速运动的物体受到平衡力的作用。
6.小勇体重600N，利用如图所示的滑轮组在10s内使物体A匀速上升5m．已知物体A重为800N，小勇作用在绳端的拉力大小为500N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 水平地面对小勇的支持力做功为6000J B. 小勇做的有用功为3000J
C. 小勇拉力的功率为250W D. 此滑轮组的机械效率为80%
【答案】 D
【解析】【解答】解：A、由题意知，小勇在支持力的方向上没有移动距离，根据做功的两个必要条件可知，水平地面对小勇的支持力做功为0J．故A错误；
B、小勇做的有用功W有用=Gh=800N×5m=4000J．故B错误；
C、由图可知，绳子的有效股数n=2，则s=2h=2×5m=10m，
拉力做的功W总=Fs=500N×10m=5000J，
功率为P=Wt=5000J10s=500W．故C错误；
D、此滑轮组的机械效率：
故选D．
【分析】（1）做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可．
（2）小勇做的有用功就是克服物体重力所做的功，利用W=Gh可求；
（3）利用W=Fs求出拉力做的功，然后利用P=Wt计算功率；
（4）利用计算此滑轮组的机械效率
7.如图所示，用甲乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲较省力，机械效率较低 B. 乙较省力，机械效率较低
C. 甲较省力，机械效率较高 D. 乙较省力，机械效率较高
【答案】 B
【解析】【解答】
由图甲中使用的是定滑轮，图乙中使用的是动滑轮．根据定滑轮和动滑轮的特点，甲不省力，乙可以省力；
匀速提升的是质量相等的物体，若提升高度相同时，所做的有用功相同．由η=可知，不计摩擦，使用甲图的定滑轮不用对滑轮做额外功，故机械效率高；
使用乙图的动滑轮要对滑轮做额外功，故机械效率低．由上分析知，ACD错误，B正确．
故选B．
【分析】定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力但要费距离；
机械效率是有用功与总功的比值，在有用功相同时，利用滑轮时产生的额外功越少，机械效率越高．
二、填空题（共6题；共14分）
8.小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为________N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】80；变大
【解析】【解答】由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力： F=1n（G+G动）=12（140N+20N）=80N ；使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。
故答案为：80；变大。
【分析】动滑轮上的拉力是总重力的一半，物体越重，滑轮的机械效率越大.
9.在如图所示的斜面上，一工人用200N的拉力，将一重为250N的物体，从底端匀速拉到顶端，用时6s，则此过程中物体受到的拉力________斜面对物体的摩擦力（选填“大于”、“等于”、“小于”），拉力做功的功率为________W。
【答案】大于；100
【解析】【解答】当用力F沿斜面匀速向上拉动物体时，在沿斜面方向上，物体受到沿斜面向上的拉力、沿斜面向下的摩擦力和重力沿斜面向下的分力作用处于平衡状态，由力的平衡条件知道，拉力F等于摩擦力与重力沿斜面向下的分力之和，所以，物体所受到的拉力大于斜面对物体的摩擦力；拉力对木箱做的功是：W=Fs=200N×3m=600J，拉力对木箱做功的功率是：P=W/t=600J/6s=100W。
故答案为：大于；100.
【分析】使用斜面时，沿斜面向上的拉力要克服物体重力和摩擦力，利用拉力和距离计算功的大小，利用功和时间的比值计算功率.
10.如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB ， 则η甲________η乙；若FA=FB ， 则GA________GB ． （选填“＞”、“＜”或“=”）
【答案】＞；＜
【解析】【解答】不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：η= W有用W总 ×100%= Gℎ(G+G动)ℎ ×100%= GG+G动 ×100%= 11+G动G ×100%，因物体的重力G越大，1+ G动G 越小， 11+G动G 越大，且动滑轮的重力相等，所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；由图可知，n甲=2，n乙=3，由F= 1n （G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G动 ， 则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。故答案为：＞；＜.
【分析】根据η=×100%=×100%结合GA＞GB比较两滑轮组的机械效率关系；由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据F=1n（G+G动）结合FA=FB得出提升物体的重力关系.
11.小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是________，额外功是________．有用功500J，总功600J，则额外功是________ J．
【答案】对水做的功；对桶做的功；100
【解析】【解答】解：①小明把一桶水从一楼提到三楼，目的是提水，所以对水做的功是有用功；提水的同时，需要提桶，所以对桶做的功是额外功；②额外功是总功与有用功之差，为600J﹣500J=100J．
故答案为：对水做的功；对桶做的功；100．
【分析】使用机械时，①人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；②对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功；③有用功与额外功之和叫总功．
12.如图所示，用竖直向上的力速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小为8N，拉力移动的距离为0.25m．该杠杆的机械效率为________，此杠杆属于________（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．
【答案】 90%；省力
【解析】【解答】解：有用功为W有=Gh=18N×0.1m=1.8J；拉力所做的功为W总=Fs=8N×0.25m=2J，杠杆的机械效率为η= W有用W总 ×100%= 1.8J2J ×100%=90%；使用时比较省力，为省力杠杆．
故答案为：90%；省力．
【分析】已知拉力的大小和拉力移动的距离，根据公式W=Fs可求拉力所做的功；还知道物体的重力和物体升高的高度，根据公式W=Gh可求有用功；有用功和总功的比值就是机械效率；动力臂大于阻力臂，杠杆使用起来比较省力，则为省力杠杆．
13.用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力是220N，手下降的高度是________ cm，人做的总功是________ J，这根杠杆的机械效率是________．
【答案】 40
；88
；90.9%
【解析】【解答】解：因为动力臂是阻力臂的2倍，所以动力（手）移动的距离就是货物移动距离的2倍，也就是2×20=40cm；
总功：W总=Fs=220N×0.4m=88J；
有用功：W有用=Gh=400N×0.2m=80J；
机械效率：
故答案为：40；88；90.9%．
【分析】机械效率就是有用功除以总功．对于杠杆来说，总功就是手用的力所做的功，有用功就是重物被提高所做的功．而且对于杠杆来说，动力臂是阻力臂的几倍，动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍．
三、计算题（共2题；共15分）
14.小明同学用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大；
（3）当物体与地面的摩擦力为1400N时，自由端竖直向下的拉力 ；
【答案】 （1）解：η1＝ W有用1W总1=f1sf1s+G动s=f1f1+G动=100N100N+G动=50%
解得动滑轮重：G动＝100N
（2）解：η2＝ f2f2+100N=75% 解得此时的摩擦力：f2＝300N
则滑轮组的有用功率：P有＝f2v＝300N×0.2m/s＝60W
（3）解：F3＝ 13 （f3+G动）＝ 13 （1400N+100N）=500N
【解析】【分析】（1）使用滑轮组拉动水平面上的物体时，克服地面摩擦做有用功，即W有=fs；克服动滑轮重力做额外功，即W额=G动h；根据W总=W有+W额 ， 利用机械效率的公式 η＝W有用W总列出方程计算即可；
（2）首先根据η=ff+G动列出方程，计算出物体在水平面上受到的摩擦力，再根据公式P有=fv计算滑轮组的有用功率；
（3）当物体做匀速直线运动时，动滑轮受到平衡力，即三个向上的拉力F与向下的动滑轮重力G动 ， 向下的绳子上的拉力f相互平衡，也就是3F=G动+f，据此计算自由端向下的拉力即可。
15.如图所示，为了清洗水池，某工人重650N，站在池外地面上，用100N的拉力向下匀速拉动绳子提起一浸没在水中体积为1.5×10﹣2m3、重390N的石块（石块始终浸没在水中，且忽略水对石块的阻力，ρ水=1×103kg/m3 ， g=10N/kg）求：
（1）石块浸没在水中时受到的浮力；
（2）将石块提升到石块上表面与水面齐平的过程中滑轮组的机械效率.
【答案】 （1）解：石块浸没在水中，所受浮力：
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1.5×10﹣2m3×10N/kg=150N
（2）解：W有=（G﹣F浮）×h=（350N﹣150N）×h=240N×h，
W总=Fs=100N×3h，
提起物体时滑轮组的机械效率：η= W有用W总× 100%= 240N×ℎ100N×3ℎ ×100%=80%.
【解析】【分析】根据排开水的体积计算浮力的大小，根据物体的重力和高度计算有用功，利用有用功和总功的比值计算机械效率.
四、实验探究题（共2题；共10分）
16.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某一实验小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如下表。
次数
钩码重/N
钩码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
3
6
10
30
90.9%
（1）实验中应沿竖直方向________拉动弹簧测力计；
（2）在第2次实验中，滑轮组的机械效率为________（结果保留一位小数）；
（3）分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越________（选填“高”
或“低”）；
（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 。
A.71.6%
B.82.6%
C.92.4%
D.100%
（5）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________（选填“高”或“低”）；分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N．（忽略绳重和摩擦）
【答案】 （1）匀速
（2）88.9%
（3）高
（4）C
（5）低；12
【解析】【解答】解：（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小；（2）由表中数据可得，第2次实验中滑轮组的机械效率为：
η＝ W有W总 ＝ GℎFs ＝ 4N×0.1m1.5N×0.3m ×100%≈88.9%；（3）纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；（4）根据“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm（此时物重比第3次实验的物重还大），则此时滑轮组的机械效率可能为92.1%，不可能为100%，
故答案为：C；（5）根据图丁可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
根据图丁可知，当动滑轮重为4N时，滑轮组的机械效率为75%；
忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝ W有W总 ＝ GℎFs ＝ GG+G动 ，
所以，被提升物体所受的重力：G＝ ηG动1−η ＝ 75%×4N1−75% ＝12N。
故答案为：（1）匀速；（2）88.9%；（3）高；（4）C；（5）低；12。
【分析】（1）要匀速竖直向上拉动弹簧测力计，此时拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据公式η＝ W有W总 ＝ GℎFs可计算出机械效率；
（3）结合实验数据，利用控制变量发进行分析得出结论.
（5）根据机械效率与动滑轮重的关系得出相应的结论；忽略绳重和摩擦，根据η＝ W有W总 ＝ GℎFs ＝ GG+G动即可求出被提升物体所受的重力.
17.在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲、乙所示，实验数据记录如下：
实验次数
物体重力/N
提升高度/m
拉力/N
绳端移动的距离/m
机械效率η
1
3
0.1
2.0
0.3
50%
2
6
0.1
①
0.3
②
（1）实验中要竖直向上________拉动弹簧测力计，使物体升高．
（2）图乙中弹簧测力计的示数为________N，表格中②处数据应为________%．
（3）如图丙所示，将滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率________（选填“变大”、“不变”或“变小”）．
【答案】 （1）匀速
（2）3.2；62.5%
（3）不变
【解析】【解答】解：（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，此时，系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；（2）由图可知，测力计分度值为0.2N，示数为3.2N；
有用功：W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；
总功：W总=Fs=3.2N×0.3m=0.96J，
第2次机械效率为：
η= W有用W总 ×100%= 0.6J0.96J ×100%=62.5%；①处数据应为 3.2，编号②处数据应为 62.5%．（3）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，
额外功：W额外=G动h，
有用功：W有=G物h，
总功：W总=W额外+W有=G动h+G物h，
此时滑轮组的机械效率：η= W有用W总 = G物ℎG动ℎ+G物ℎ ，
当用同一滑轮组提升相同的物体时，G动与G物均不变，由上式知，滑轮组的机械效率不变．
故答案为：（1）匀速；（2）3.2；62.5%；（3）不变．
【分析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高；（2）由测力计分度值读数，分别计算出有用功和总功；根据η= W有用W总 ×100%求第3次的机械效率；（3）不计摩擦及绳重，额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，
根据η= W有用W总 = G物ℎG动ℎ+G物ℎ ，分析讨论滑轮组的机械效率的变化．
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