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物理教科版4 机械效率同步训练题
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这是一份物理教科版4 机械效率同步训练题，共17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。
教科版物理八下同步提升练习11.4 机械效率
一、选择题
1．（2020•成都）关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
解：
A、由公式P＝知，功率与做功多少和所用时间都有关；做功多，时间不确定，则功率不能确定，故A错误；
B、功率与机械的省力情况无关，故B错误；
C、功率是描述物体做功快慢的物理量，做功慢的机械，其功率小；机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故C错误；
D、机械效率是指有用功与总功的比值，所以有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高，故D正确。
答案：D。
2．（2020•宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
答案：D。
3．（2018•郴州）如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（ ）
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；
根据P＝，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；
因为W1＞W2，
由η＝可得，η甲＜η乙。
答案：A。
4．（2020•盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
答案：A。
5．（2020•阜新）用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
解：
AB、由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；
绳重及摩擦均忽略不计，且每块大理石重为G，
由F＝（G物+G动）可得这2次的拉力分别为：
F1＝（2G+G动）＝G+G动＞G，
F2＝（3G+G动）＝1.5G+G动＞1.5G，故AB错误；
CD、绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，所以第2次的机械效率较高，即η1＜η2；故C错误，D正确。
答案：D。
6．（2019•新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A．4：3 B．3：4 C．5：4 D．4：5
解：不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝，
用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同（都为G），设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，
则有：η甲＝＝80%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
η乙＝＝75%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①可得G甲动＝G，由②可得G乙动＝G，
所以，甲乙动滑轮重力之比：
G甲动：G乙动＝G：G＝3：4。
答案：B。
7．（2020•甘孜州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
解：
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n＝4。
AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲＝3h，s乙＝4h；
甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总＝F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2•4h，
已知F1＝F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P＝知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，
不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝×100%，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
答案：D。
8．（2020•广安）如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，将重为900N的物体在10s内匀速提升2m。工人对绳子竖直向下的拉力为500N，自身重力为700N，不计绳重和摩擦阻力。以下说法正确的是（ ）
A．工人对地面的压力为700N
B．拉力的功率为150W
C．滑轮组的机械效率为60%
D．动滑轮的自重为100N
解：A、工人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，
由力的平衡条件可得：F+F支＝G，
则F支＝G﹣F＝700N﹣500N＝200N，
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，
所以工人对地面的压力：F压＝F支＝200N；故A错误；
B、物体速度：v物＝＝＝0.2m/s，
由图可知n＝2，绳端移动的速度：
v绳＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力的功率：
P＝Fv绳＝500N×0.4m/s＝200W，故B错误；
C、此滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%，故C错误；
D、由F＝（G+G动）可得动滑轮重：
G动＝nF﹣G＝2×500N﹣900N＝100N，故D正确。
答案：D。
9．（2020•盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
10．（2020•山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
解：A、由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B、乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C、由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；故C正确；
D、由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，
有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
答案：C。
11．（2020•广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12N
5.5N
8N
5N
10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
答案：A。
12．（2020•咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
解：
A、由图乙可知，提升物重G＝10N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝50%，
解得动滑轮重力：
G动＝10N，故A错误；
B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额＝G动h＝10N×0.5m＝5J，故D正确。
答案：D。
13．（2020•重庆）如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg．30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重为3×103N（不计起重机钢绳重和一切摩擦）。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
解：
A、物体上升的速度v＝＝＝0.1m/s，由图可知，2段绳子承担物重，钢绳自由端的移动速度v绳＝2v＝2×0.1m/s＝0.2m/s；故A错误；
BD、A的重力G＝mg＝2.7×103kg×10N/kg＝2.7×104N，
不计起重机钢绳重和切摩擦，钢绳的拉力：
F＝（G+G动）＝×（2.7×104N+3×103N）＝1.5×104N，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝F×2h＝1.5×104N×2×3m＝9×104J，
拉力F的功率：
P＝＝＝3×103W，故BD错误；
C、有用功W有用＝Gh＝2.7×104N×3m＝8.1×104J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%，故C正确。
答案：C。
14．（2019•包头）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N．下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为10N
B．拉力F的功率为1.5W
C．滑轮组的机械效率为80%
D．拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动
解：
A、物体B静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N，即fAB+4N＝12N，则fAB＝8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为f＝fAB＝8N；故A错误；
B、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
则拉力做功的功率：P＝＝＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W；故B错误；
C、滑轮组的机械效率：η＝×100%＝＝80%，故C正确；
D、若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
答案：C。
二、填空题
15．（2020•南京）如图所示，物体重210N，动滑轮重25N．工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是 630 J，拉力的功率是 75 W，滑轮的机械效率是 84% ，克服动滑轮重所做的额外功占总功的 10 %。
解：
（1）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝210N×3m＝630J；
（2）由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h＝2×3m＝6m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝125N×6m＝750J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝75W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝84%；
（4）提升动滑轮做的额外功：
W额1＝G动h＝25N×3m＝75J，
＝×100%＝10%，
即：克服动滑轮重所做的额外功占总功的10%。
答案：630；75；84%；10。
16．（2020•西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 5400 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 90% 。
解：
（1）将重900N的物体匀速提升6m，则所做的有用功：
W有＝Gh＝900N×6m＝5400J；
（2）据图乙可知，15s内拉力做的总功是6000J，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%。
答案：5400；90%。
17．（2020•烟台）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 15 N，该装置的机械效率为 80% 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：
（1）因为物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，
所以物体受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物体A匀速运动，绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，
所以滑轮组对物体的拉力F拉＝f＝60N，
由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝（G动+F拉）可得动滑轮受到的重力：
G动＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020•达州）如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m，此时物体A受到水平向左的拉力为240N．在此过程中物体A移动的速度是 0.2 m/s，工人师傅拉绳子的力做功的功率是 60 W，该装置的机械效率η＝ 80% 。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A受到的摩擦力是 240 N。
解：在此过程中物体A移动的速度v＝＝＝0.2m/s；
绳子移动的速度v绳＝2v＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
工人师傅拉绳子的力做功的功率P＝＝＝Fv＝150N×0.4m/s＝60W；
因为物体匀速运动，A受到水平向左的拉力F拉＝f＝240N，
该装置的机械效率η＝＝＝＝＝80%。
当物体A的速度增大到0.5m/s时，压力和接触面的粗糙程度不变，物体A受到的摩擦力不变，还是240N。
答案：0.2；60；80%；240。
三、实验探究题
19．（2020•湘潭）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 匀速 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 0.6 N。
（2）第2次实验时所做的有用功为 0.075 J，滑轮组的机械效率是 62.5% 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 大 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 无关 （选填“有关”或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
解：
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：
η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，
故选B。
答案：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
20．（2019•黄石）探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示。
次数
钩码重力（N）
提升高度（cm）
有用功（J）
拉力（N）
总功（J）
机械效率
1
1.0
40
0.4
1.1
0.88
45%
2
1.5
40
0.6
1.4
1.12
54%
3
2.0
30
0.6
1.7
1.02
59%
4
2.5
40
1.0
2.0
1.60
63%
（1）请把表格中三个未完成的空补充完整。
（2）甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。请你解释出现这种现象的原因 动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大 。
（3）乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：W总＞W有+W轮，他猜测还有 绳重、各种摩擦 因素影响机械效率。（答一种因素即可）
（4）丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，通过比较第1、2和 4 组的数据，发现重物的重力越大，差值△W 越大 （选“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释 所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多 。
解：（1）由表中数据，第3次实验的有用功：W有＝Gh＝2N×0.3m＝0.6J；
绳子有效段数为2，根据s＝nh，绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×0.3m＝0.6m，
总功：W总＝Fs＝1.7N×0.6m＝1.02J；
机械效率：η＝＝≈59%；
次数
钩码重力（N）
提升高度（cm）
有用功（J）
拉力（N）
总功（J）
机械效率
1
1.0
40
0.4
1.1
0.88
45%
2
1.5
40
0.6
1.4
1.12
54%
3
2.0
30
0.6
1.7
1.02
59%
4
2.5
40
1.0
2.0
1.60
63%
（2）纵向比较表中数据，钩码重力逐渐增大，滑轮组的机械效率增大；
原因：动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大。
（3）实验中，额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和，即绳重、各种摩擦也会影响机械效率；
（4）在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第1、2和4组的数据；
△W1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.88J﹣0.4J﹣G轮h＝0.48J﹣G轮h；
△W2＝W总2﹣W有2﹣W轮＝1.12J﹣0.6J﹣G轮h＝0.52J﹣G轮h；
△W3＝W总3﹣W有3﹣W轮＝1.60J﹣1.0J﹣G轮h＝0.6J﹣G轮h；
故重物的重力越大，差值△W越大，原因是：所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。
答案：（1）如上表所示；
（2）增大；动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大；
（3）绳重、各种摩擦；
（4）4；越大，所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。
四、计算题
21．（2020•西藏）为了丰富学生的课余生活，某学校开设了“实验拓展课”。如图（甲）是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，图（乙）是物体上升高度h随时间t变化的关系图象，已知物体的重力G＝36N，不计绳重及摩擦，手对绳自由端施加的拉力F＝20N，求：
（1）0～2s内，滑轮组所做的有用功；
（2）该滑轮组的机械效率；
（3）0～2s内，拉力F的功率。
解：（1）由图乙可知，2s时，物体上升0.2m，有用功W有＝Gh＝36N×0.2m＝7.2J；
（2）滑轮组的动滑轮绕3段绳，总功：W总＝Fs＝F×3h＝20N×3×0.2m＝12J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%；
（3）0～2s内，拉力F的功率：P＝＝＝6W。
答：（1）0～2s内，滑轮组所做的有用功是7.2J；
（2）该滑轮组的机械效率是60%；
（3）0～2s内，拉力F的功率是6W。
22．（2020•宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M＝25kg的木箱，长L＝5m，高h＝3m的固定斜面，他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
解：（1）木箱移动的距离：
s＝L＝5m，
木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间：
t＝＝＝25s；
（2）由图知，动滑轮上绳子的股数n＝2，
绳子自由端移动的速度：
v绳＝nv＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力的功率：
P＝＝＝Fv绳＝100N×0.4m/s＝40W；
（3）物体的重力：
G＝Mg＝25kg×10N/kg＝250N，
机械做的有用功：
W有＝Gh＝250N×3m＝750J，
绳子自由端移动的距离：
s′＝nL＝2×5m＝10m，
机械做的总功：
W总＝Fs′＝100N×10m＝1000J，
整个装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%；
（4）动滑轮的重力：
G动＝mg＝1kg×10N/kg＝10N，
克服动滑轮重力所做的功：
W动＝G动h＝10N×3m＝30J，
克服摩擦力做的功：
Wf＝W总﹣W有﹣W动﹣W0＝1000J﹣750J﹣30J﹣20J＝200J，
斜面对木箱的摩擦力为：
f＝＝＝40N。
答：（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为25s；
（2）小马同学拉力的功率为40W；
（3）整个装置的机械效率为75%；
（4）斜面对木箱的摩擦力为40N。
教科版物理八下同步提升练习11.4 机械效率
一、选择题
1．（2020•成都）关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械，其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
解：
A、由公式P＝知，功率与做功多少和所用时间都有关；做功多，时间不确定，则功率不能确定，故A错误；
B、功率与机械的省力情况无关，故B错误；
C、功率是描述物体做功快慢的物理量，做功慢的机械，其功率小；机械效率是指有用功与总功的比值，两者没有必然的联系，故C错误；
D、机械效率是指有用功与总功的比值，所以有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高，故D正确。
答案：D。
2．（2020•宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
答案：D。
3．（2018•郴州）如图所示，在相同时间内，用大小相同的拉力F把等质量的甲、乙两物体沿斜面AB、AC从低端拉到斜面顶端。F做功的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列分析正确的是（ ）
A．P甲＞P乙，η甲＜η乙 B．P甲＜P乙，η甲＜η乙
C．P甲＜P乙，η甲＞η乙 D．P甲＞P乙，η甲＞η乙
解：（1）已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1＞W2；
根据P＝，W1＞W2，时间相同，所以P甲＞P乙；
（2）已知物体的重力不变，斜面的高度不变，故由W＝Gh可知，将等质量的甲、乙两物体分别沿斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点所做的有用功相同，W1有＝W2有；
因为W1＞W2，
由η＝可得，η甲＜η乙。
答案：A。
4．（2020•盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
答案：A。
5．（2020•阜新）用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分两次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2（绳重及摩擦均忽略不计），下列选项正确的是（ ）
A．F1＝G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2
解：
AB、由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数为2；
绳重及摩擦均忽略不计，且每块大理石重为G，
由F＝（G物+G动）可得这2次的拉力分别为：
F1＝（2G+G动）＝G+G动＞G，
F2＝（3G+G动）＝1.5G+G动＞1.5G，故AB错误；
CD、绳重及摩擦均忽略不计，动滑轮的重一定，将大理石提升相同的高度，由W额＝G动h可知两次所做的额外功相同；第2次提升大理石的总重力大，由W有＝G物h可知第2次所做的有用功多，则第2次有用功在总功中所占的比例更大，所以第2次的机械效率较高，即η1＜η2；故C错误，D正确。
答案：D。
6．（2019•新疆）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，不计绳重和摩擦，滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为（ ）
A．4：3 B．3：4 C．5：4 D．4：5
解：不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝，
用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组甲和乙，分别匀速提升同一重物时，滑轮组甲和乙的机械效率分别为80%和75%，则可知物重相同（都为G），设两动滑轮重分别为G甲动、G乙动，
则有：η甲＝＝80%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
η乙＝＝75%﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①可得G甲动＝G，由②可得G乙动＝G，
所以，甲乙动滑轮重力之比：
G甲动：G乙动＝G：G＝3：4。
答案：B。
7．（2020•甘孜州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
解：
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n＝4。
AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲＝3h，s乙＝4h；
甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总＝F1•3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2•4h，
已知F1＝F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P＝知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，
不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝×100%，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
答案：D。
8．（2020•广安）如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，将重为900N的物体在10s内匀速提升2m。工人对绳子竖直向下的拉力为500N，自身重力为700N，不计绳重和摩擦阻力。以下说法正确的是（ ）
A．工人对地面的压力为700N
B．拉力的功率为150W
C．滑轮组的机械效率为60%
D．动滑轮的自重为100N
解：A、工人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，
由力的平衡条件可得：F+F支＝G，
则F支＝G﹣F＝700N﹣500N＝200N，
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，
所以工人对地面的压力：F压＝F支＝200N；故A错误；
B、物体速度：v物＝＝＝0.2m/s，
由图可知n＝2，绳端移动的速度：
v绳＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力的功率：
P＝Fv绳＝500N×0.4m/s＝200W，故B错误；
C、此滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝90%，故C错误；
D、由F＝（G+G动）可得动滑轮重：
G动＝nF﹣G＝2×500N﹣900N＝100N，故D正确。
答案：D。
9．（2020•盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
答案：D。
10．（2020•山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
解：A、由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B、乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C、由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；故C正确；
D、由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，
有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
答案：C。
11．（2020•广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲
F乙
F丙
F丁
GM
GN
5.5N
12N
5.5N
8N
5N
10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
答案：A。
12．（2020•咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
解：
A、由图乙可知，提升物重G＝10N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝50%，
解得动滑轮重力：
G动＝10N，故A错误；
B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额＝G动h＝10N×0.5m＝5J，故D正确。
答案：D。
13．（2020•重庆）如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg．30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重为3×103N（不计起重机钢绳重和一切摩擦）。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
解：
A、物体上升的速度v＝＝＝0.1m/s，由图可知，2段绳子承担物重，钢绳自由端的移动速度v绳＝2v＝2×0.1m/s＝0.2m/s；故A错误；
BD、A的重力G＝mg＝2.7×103kg×10N/kg＝2.7×104N，
不计起重机钢绳重和切摩擦，钢绳的拉力：
F＝（G+G动）＝×（2.7×104N+3×103N）＝1.5×104N，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝F×2h＝1.5×104N×2×3m＝9×104J，
拉力F的功率：
P＝＝＝3×103W，故BD错误；
C、有用功W有用＝Gh＝2.7×104N×3m＝8.1×104J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%，故C正确。
答案：C。
14．（2019•包头）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N．下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为10N
B．拉力F的功率为1.5W
C．滑轮组的机械效率为80%
D．拉力F增大到15N时，物体B开始向左运动
解：
A、物体B静止在地面上，所以受力平衡；水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力、地面对它向左的摩擦力和物体A对它向左的摩擦力，所以两个摩擦力之和为12N，即fAB+4N＝12N，则fAB＝8N；根据相互作用力的知识可知，物体A受到的摩擦力为f＝fAB＝8N；故A错误；
B、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
则拉力做功的功率：P＝＝＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W；故B错误；
C、滑轮组的机械效率：η＝×100%＝＝80%，故C正确；
D、若拉力F增大到15N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
答案：C。
二、填空题
15．（2020•南京）如图所示，物体重210N，动滑轮重25N．工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是 630 J，拉力的功率是 75 W，滑轮的机械效率是 84% ，克服动滑轮重所做的额外功占总功的 10 %。
解：
（1）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝210N×3m＝630J；
（2）由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h＝2×3m＝6m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝125N×6m＝750J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝75W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝84%；
（4）提升动滑轮做的额外功：
W额1＝G动h＝25N×3m＝75J，
＝×100%＝10%，
即：克服动滑轮重所做的额外功占总功的10%。
答案：630；75；84%；10。
16．（2020•西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 5400 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 90% 。
解：
（1）将重900N的物体匀速提升6m，则所做的有用功：
W有＝Gh＝900N×6m＝5400J；
（2）据图乙可知，15s内拉力做的总功是6000J，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%。
答案：5400；90%。
17．（2020•烟台）在建筑工地上，小明同学利用如图所示的装置，用25N的拉力使重为300N的物体A沿着水平地面匀速运动。A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，不计绳重及滑轮组的摩擦。则动滑轮所受重力为 15 N，该装置的机械效率为 80% 。若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，则该装置的机械效率将 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：
（1）因为物体A在运动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.2倍，
所以物体受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；
因物体A匀速运动，绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，
所以滑轮组对物体的拉力F拉＝f＝60N，
由图知n＝3，不计绳重与摩擦，由F＝（G动+F拉）可得动滑轮受到的重力：
G动＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（3）若增加物体A的重力，仍使物体A匀速运动，因物体对地面的压力增大，则摩擦力增大，克服物体与地面间摩擦力做的有用功增大，在额外功不变的情况下，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率将增大。
答案：15；80%；增大。
18．（2020•达州）如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m，此时物体A受到水平向左的拉力为240N．在此过程中物体A移动的速度是 0.2 m/s，工人师傅拉绳子的力做功的功率是 60 W，该装置的机械效率η＝ 80% 。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A受到的摩擦力是 240 N。
解：在此过程中物体A移动的速度v＝＝＝0.2m/s；
绳子移动的速度v绳＝2v＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
工人师傅拉绳子的力做功的功率P＝＝＝Fv＝150N×0.4m/s＝60W；
因为物体匀速运动，A受到水平向左的拉力F拉＝f＝240N，
该装置的机械效率η＝＝＝＝＝80%。
当物体A的速度增大到0.5m/s时，压力和接触面的粗糙程度不变，物体A受到的摩擦力不变，还是240N。
答案：0.2；60；80%；240。
三、实验探究题
19．（2020•湘潭）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
1.0
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
2.0
5
1.0
15
66.7%
4
2.0
10
1.0
30
66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 匀速 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 0.6 N。
（2）第2次实验时所做的有用功为 0.075 J，滑轮组的机械效率是 62.5% 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 大 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 无关 （选填“有关”或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
解：
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：
η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，
故选B。
答案：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
20．（2019•黄石）探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示。
次数
钩码重力（N）
提升高度（cm）
有用功（J）
拉力（N）
总功（J）
机械效率
1
1.0
40
0.4
1.1
0.88
45%
2
1.5
40
0.6
1.4
1.12
54%
3
2.0
30
0.6
1.7
1.02
59%
4
2.5
40
1.0
2.0
1.60
63%
（1）请把表格中三个未完成的空补充完整。
（2）甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。请你解释出现这种现象的原因 动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大 。
（3）乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：W总＞W有+W轮，他猜测还有 绳重、各种摩擦 因素影响机械效率。（答一种因素即可）
（4）丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，通过比较第1、2和 4 组的数据，发现重物的重力越大，差值△W 越大 （选“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释 所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多 。
解：（1）由表中数据，第3次实验的有用功：W有＝Gh＝2N×0.3m＝0.6J；
绳子有效段数为2，根据s＝nh，绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×0.3m＝0.6m，
总功：W总＝Fs＝1.7N×0.6m＝1.02J；
机械效率：η＝＝≈59%；
次数
钩码重力（N）
提升高度（cm）
有用功（J）
拉力（N）
总功（J）
机械效率
1
1.0
40
0.4
1.1
0.88
45%
2
1.5
40
0.6
1.4
1.12
54%
3
2.0
30
0.6
1.7
1.02
59%
4
2.5
40
1.0
2.0
1.60
63%
（2）纵向比较表中数据，钩码重力逐渐增大，滑轮组的机械效率增大；
原因：动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大。
（3）实验中，额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和，即绳重、各种摩擦也会影响机械效率；
（4）在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第1、2和4组的数据；
△W1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.88J﹣0.4J﹣G轮h＝0.48J﹣G轮h；
△W2＝W总2﹣W有2﹣W轮＝1.12J﹣0.6J﹣G轮h＝0.52J﹣G轮h；
△W3＝W总3﹣W有3﹣W轮＝1.60J﹣1.0J﹣G轮h＝0.6J﹣G轮h；
故重物的重力越大，差值△W越大，原因是：所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。
答案：（1）如上表所示；
（2）增大；动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大；
（3）绳重、各种摩擦；
（4）4；越大，所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。
四、计算题
21．（2020•西藏）为了丰富学生的课余生活，某学校开设了“实验拓展课”。如图（甲）是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，图（乙）是物体上升高度h随时间t变化的关系图象，已知物体的重力G＝36N，不计绳重及摩擦，手对绳自由端施加的拉力F＝20N，求：
（1）0～2s内，滑轮组所做的有用功；
（2）该滑轮组的机械效率；
（3）0～2s内，拉力F的功率。
解：（1）由图乙可知，2s时，物体上升0.2m，有用功W有＝Gh＝36N×0.2m＝7.2J；
（2）滑轮组的动滑轮绕3段绳，总功：W总＝Fs＝F×3h＝20N×3×0.2m＝12J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%；
（3）0～2s内，拉力F的功率：P＝＝＝6W。
答：（1）0～2s内，滑轮组所做的有用功是7.2J；
（2）该滑轮组的机械效率是60%；
（3）0～2s内，拉力F的功率是6W。
22．（2020•宜宾）在抗击新型冠状病毒肺炎疫情的特殊时期，小马同学设计了如图所示的装置进行“无接触传送”物品。现有质量M＝25kg的木箱，长L＝5m，高h＝3m的固定斜面，他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由底端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg。求：
（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间；
（2）小马同学拉力的功率；
（3）整个装置的机械效率；
（4）斜面对木箱的摩擦力大小。
解：（1）木箱移动的距离：
s＝L＝5m，
木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间：
t＝＝＝25s；
（2）由图知，动滑轮上绳子的股数n＝2，
绳子自由端移动的速度：
v绳＝nv＝2×0.2m/s＝0.4m/s，
拉力的功率：
P＝＝＝Fv绳＝100N×0.4m/s＝40W；
（3）物体的重力：
G＝Mg＝25kg×10N/kg＝250N，
机械做的有用功：
W有＝Gh＝250N×3m＝750J，
绳子自由端移动的距离：
s′＝nL＝2×5m＝10m，
机械做的总功：
W总＝Fs′＝100N×10m＝1000J，
整个装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%；
（4）动滑轮的重力：
G动＝mg＝1kg×10N/kg＝10N，
克服动滑轮重力所做的功：
W动＝G动h＝10N×3m＝30J，
克服摩擦力做的功：
Wf＝W总﹣W有﹣W动﹣W0＝1000J﹣750J﹣30J﹣20J＝200J，
斜面对木箱的摩擦力为：
f＝＝＝40N。
答：（1）木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间为25s；
（2）小马同学拉力的功率为40W；
（3）整个装置的机械效率为75%；
（4）斜面对木箱的摩擦力为40N。
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