机械效率

一、选择题

1．(2011重庆，第7题)如图5所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是

A．对物体做的功是额外功 B．拉力F做的功是有用功

C．拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍 D．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率

【答案】D

2．（2011山东临沂，第I卷第4题）下图所示的过程中，人对物体做功的是

【答案】B

3．(2011甘肃兰州，第8题)如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外功分别为

A．80﹪ 800J B．80﹪ 1000J C．62.5﹪ 200J D．80﹪ 200J 【答案】D

4．（2011四川广安，卷I第10题）在图的四种情境中，人对物体做功的是（ ）

A．提着水桶在水平地面上匀速前进 B．扛着米袋慢慢爬上楼梯 C．用力推汽车，汽车没动 D．举着杠铃原地不动 【答案】B

5．（2011四川广安，卷I第15题）小均用动滑轮将质量为40kg的货物匀速提高了5m ，他用250N的拉力拉了10s，下列说法正确的是：（g 取10N/kg）

A、有用功为200J B、额外功为500J

C、动滑轮的机械效率为75% D、小均的功率为200W 【答案】B

6．(2011山东威海，第4题)图中是一个两面光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点，所需拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则：

A、FA＝FB，WA＝WB B、FA＜FB，WA＝WB C、FA＜FB，WA＜WB D、FA＞FB，WA＞WB

【答案】B

7．（2011湖南株洲，第15题）用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图7，由图可知，甲乙两个力的大小关系是

A.F甲>F乙 B. .F甲＜F乙 C. B. .F甲=F乙 D.条件不足，无法比较 【答案】A

二、填空题

1．（2011浙江杭州，第5题）如图所示，小王用两个相同的滑轮组（摩擦不计），分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度，其中G1>G2，则所用的拉力F1________F2（选填“>”、“<”或“=”），其机械效率η1_________η2。（选填“>”、“<”或“=”）。

【答案】> >

2．(2011浙江宁波，第25题)2011年5月15日，在国际田联钻石联赛上海站男子110m栏比赛中，刘翔首次采用七步上栏技术，并以13．07s获得冠军，创造了该项目今年世界最好成绩!

(1)在这次比赛中，刘翔跑完110m的平均速度是 ▲ m／s；(保留两位小数) (2)若体重为87kg的刘翔在跨栏时重心上升了0．32m，则他每跨过一个栏需要克服重力做功 ▲ J。(g取10N／kg)

【答案】8.42 278.4

3．（2011山东济宁，第Ⅱ卷第8题）一个重200N的物体在水平拉力作用下匀速前进

了25m，拉力撤销后，物体由于惯性又前进了10m。若拉力做的功为500J,则拉力的大小为 N。

【答案】20

4．（2011年山东省潍坊市 第16题）小红家正在装修房子，她设计了如图所示的搬运方案，帮助工人师傅将沙子、水泥等材料运到四楼阳台，四楼阳台到地面的距离为9米，若工人用500N的力将重为800N的材料提升到四楼阳台，她做的有用功是 ，该装置的机械效率是 。

【答案】17.7200 80％

5．（2011年江苏省淮安市第16题）用一个动滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用竖直向上的拉力为125N。物体上升2m的过程中，拉力所做的有用功为______J，总功为_____J，动滑轮的机械效率为_______。（g取10N/kg）

【答案】400 500 80％

6．(2011山东威海，第14题)如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物在25s内匀速提高到10m高的楼上，所用拉力为125N，则工人做功的功率为 W，该滑轮组的机械效率是 。

【答案】150 80%

7．（2011年广东省第11题）在水平地面上，工人用100N的水平推力推动重150N的箱子，4s内前进了6m，在这个过程中，木箱所受重力对木箱做功为＿＿＿J；工人对木箱做功为＿＿＿J；箱子运动的平均速度为＿＿＿m/s。

【答案】0 600 1.5

8．(2011湖南邵阳，第17题)如右图所示，餐厅服务员手托茶盘，沿水平方向走向顾客。以地面为参照物，茶盘是 （选填“运动”或“静止”）的。在水平方向上，竖直向上的托力F对茶盘 （选填“做了”或“没有做”）或功。

【答案】运动 没有做

9．（2011年湖北省黄冈市第26题）2011年入春以来，我省大部分地区出现了特大旱灾，为抗旱救灾朝阳村新安装了一台质量为300kg、功率为8KW的抽水机。安装时为了对地面的压强不超过4×104Pa，抽水机底座下的轻质木板面积至少为________cm2。已知该抽水机出水流量是90m3／h，正常工作30min，抽水高度为20m，则抽水机的工作效率是________。

【答案】750 62.5％

10．（2011年福建省泉州市第21题）建筑工人用如图l0所示的装置把重400N的物体

匀速提升3m．所用的手拉力为300N．则该工人所做的有用功为 J，总功为 J，

该滑轮组的机械效率是 。若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械教率将 (填“变大”、“变小”或“不变”)

图10

【答案】1200 1800 66.6 变大

三、简答题

1．（2011江西，第17题）如图9所示，两小儿之辩，关于机械省力，省功以及机械效率的辩论，你支持哪一方的说法？不支持另外一方的原因是什么？

【答案】支持乙方的说法 使用任何机械都不能省功所以甲的说法是错误的，而且甲要克服摩擦力做额外功，所以甲的机械效率低

四、作图题

五、实验探究题

1．（2011安徽芜湖，第20题）在“探究有哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用图10所示装置测得了四组数据，如下表所示。

（1）前三次实验中，第_______次实验数据明显出现错误，应当剔除。

（2）第四次实验中，有用功是__________J，总功是___________J，滑轮组的机械效率为_____________。

（3）根据以上信息，请判断：该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与_____________________________是否有关。

【答案】（1）3 （2）0.3 0.36 83.3% （3）钩码上升的高度

2．（2011山东德州，II卷第14题）在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组分别做了三次实验，如图12所示。实验数据记录如下：

（1）编号①处数据应为 ，编号②数据应为 。

（2）分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与 有关。

【答案】（1）3.8；73.5%（每空1分，共2分）。（2）提升重物的重力（2分） 3．（2011山东泰安，第25题）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。

（1）实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为10cm，则有用功是 J，滑轮组的机械效率为 。

（2）若减少钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 。(选填：“增大”、“减小”或“不变”)

【答案】(1)匀速 2.4 0.6 83.3％

(2)减小

4．（2011年湖南岳阳市第28题）小明用三块材质相同、长度不同的木板，组装成三个高度相同的斜面来探究“斜面的特点”。实验中，他用弹簧测力计拉着同一块木块沿斜面向上运动，如图所示。下表是他记录的有关实验数据。

（1）实验过程中，应拉动木块做 （选填“匀速”或“变速”）直线运动。 （2）由上表可知，当其他条件一定时，斜面越长，越 （选填“省力”或“费力”）。 （3）在第3次实验中，拉力所做的总功是 J，斜面的机械效率是 ％。 （4）实验中，有用功与总功不相等的原因是 。

（5）请举一个生产、生活中利用斜面的实例： 。

【答案】（1）匀速 （2）省力 （3）0.6 75 （4）额外功存在 （5）盘山公路

（1）请在图15中画出实验中滑轮组的绕绳方法。

（2）将表格中的数据补充完整。

（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，出克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将 （选填“变大”、 “变小”或“不变”）。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与 和

有关。

（4）第一次实验中，钩码上升0.1m所用的时间为1.5s则动力的功率为 W。 【答案】（1）如图

（2）66.7﹪

（3）变大 物重 摩擦 （4）0.14

6．(2011江苏宿迁，第29题)（7分）在 “探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下： 实验 序号 钩码 重/N 4 4 6 动滑轮 重/N 0.5 0.9 0.5 拉力/N 2.3 2.5 3.3 钩码上升的高度/m 0.2 0.2 0.2 测力计移动 的距离/m 0.4 0.4 0.4 有用功/J 0.8 0.8 总功 /J 0.92 1.0 机械效率 /% 87.0 80.0 ① ② ③ （a） （b） （c） 第①次

第②次 第29题图

第③次

（1）完成表格中第3次数据（a）（b）（c）处的计算，填在下面的横线上：（a） ；

（b） ； （c） ．

（2）通过比较 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重 （选填“有关” 或“无关”）．

（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是 的（选填“正确” 或“错误”）．

【答案】（1）1.2（1分） 1.32（1分） 90.9（或90.91或91）（1分） （2）①与②（1分） 有关（1分） （3）①与③（1分） 错误（1分）

六、计算题

1．（2011浙江绍兴，第29题）学校新近买了30套总质量为300千克的实验器材，每套一箱，实验员需要把这批实验器材搬运到15米高的实验室。

（1）该实验员在搬运中，对实验器材总共做功 焦；

（2）假如他身体可以向外提供的功率P与所搬运物体质量m的关系如图所示，每次他搬起箱子、放下箱子和下楼的时间t与所搬运物体的质量m的关系入表所示，那么他搬完全部箱子，且回到开始搬运处，所用最短时间为 秒（计算结果精确到0.1）。

【答案】4.5×104 1518.2

2．(2011浙江嘉兴，第36题)5月19日上午，装载着两台大型桥吊的“振华23号”轮在舟山大浦口码头考岸。这两台桥吊将是舟山港起吊速度最快、起重量最大、外伸距最长的集装箱桥吊，将大大提高舟山港的集装箱吞吐能力。（g=10N／kg）

（1）桥吊一次最多能起吊65吨的货物，65吨货物的重力为多大？

（2）若将65吨的货物竖直吊起20m，用时200秒，则桥吊对货物做了多少功？功率有多大？

【答案】(1)G＝mg＝65×1000千克×10牛顿／千克＝6.5×105牛 (2)W＝Gh＝6.5×105牛×20米＝1.3×107焦 P＝W／t＝1.3×107焦／200秒＝6.5×l04瓦

答：(1)重力为6.5×10牛 (2)所做功为1.3×10焦，功率为6.5×l0瓦。

3．（2011年安徽省 第21题）斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。图示为倾角θ=30°,的固定斜面，用平行于斜面的拉力F=4N，将一物体从斜面底端匀速拉上斜面，已知物体上升的高度h=1m。

(1)求拉力F做的功；

(2)若斜面的高度H一定，倾角θ可以改变，试推导：在不考虑摩擦时，用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端．θ越小,F越小。

5

7

4

【答案】（1）物体上升时沿斜面运动的距离s=2h=2m， 故拉力做的功W=Fs=4×2J=8J； (2)斜面的长s=H/sinθ,不考虑摩擦时，W有用=W总，即Gh=FH/sinθ,得F=Gsinθ,故G一定时，θ越小，F越小。

4．(2011重庆，第19题)2011年5月22日，世界内河上最豪华的邮轮——“长江黄金l号”在重庆朝天门下水首航。如图18所示，一架重力为9×l04N的直升飞机在20s内竖直下降10m，最后停在邮轮的停机坪上。 求：

(1)飞机竖直下降20s内的平均速度。 (2)飞机竖直下降20s内重力做的功。

图18

【答案】已知：G=9×l0N t=20s h=10m 求：v W 解：vht10m20s44

0.5m/s

5WGh910N10m910J

答：(1)飞机竖直下降20s内的平均速度为0.5m/s; (2)飞机竖直下降20s内重力做的功为

9×105J

5．（2011江苏南京，第31题）如图所示，工人用定滑轮匀速提升重为180 N的物体，所用的拉力为200 N，在5s内物体升高的高度为2 m．此过程中，求：

(1)有用功；

(2)总功的功率； (3)定滑轮的机械效率．

第31题图

【答案】（1）W有=Gh=180N×2m=360J （2）W总=Fs=200N×2m=400J P总W有W总360J400JW总t400J5s80W

（3）100%100%90%

6．（2011江苏连云港，第29题）在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组。某次将总重G为4000 N的砖块匀速吊运到高为10 m的楼上，用时40 s，卷扬机提供的拉力F为2500 N。求在此过程中：

（1）有用功；

（2）拉力F的功和功率； （3）滑轮组的机械效率。

【答案】（1）W有=Gh=4000×10J=4×104J （2）W总=Fs=F×2h=2500×2×10J=5×10J P=

Wt4

4=

510J40s=1.25×10

443W

η=

W有W总×100％=

410510×100％=80％

7．（2011年广东省19第题）（6分）用如图18所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m，所用的拉力是250N，在这个过程中，求：

（1）有用功是多少？ （2）拉力的功率是多少？

（3）滑轮组的机械效率是多少？

【答案】（1）W有用=Gh=600×4m=2400J；(2)W

=Fs=F×4h=250×4×4m=4000J；

总

P=W/t=4000/20W=200W；η=W有用/W总×100％=60％。

8．（2011湖北宜昌，第35题）建筑工地上，某施工人员利用如图6所示的滑轮组匀速提升重物。若不计摩擦和绳重。

求：

（1）利用这个滑轮组匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N，此时滑轮组的机械效率是80%，拉力做功的功率是750W，求重物在1min内匀速上升的高度？ （2）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少？

【答案】35．（1）W总=Pt=750W×60s=45000J由W总=Fs 得s= 由s=3h得h=30m

（2）3F=G物+G动 G动=3×500N－1200N=300N F=

G动+G物nW总F=

45000J500N =90m

=

300N+1800N3=700N

9．(2011江苏泰州，第25题)如图16所示，用动滑轮沿竖直方向提升重物，10s内使物体匀速上升2m.已知物体重400N，动滑轮重100N，不计绳重和摩擦。求：

（1）拉力做的功； （2）拉力的功率；

（3）动滑轮的机械效率。

【答案】解：（1）F11(GG动)=（400N+100N）=250N n2（2）W=FS=250N22m=1000J （3）=W有用W总100100=400N2m1000J10010080100

10．(2011江苏盐城，第22题)小明健身用的拉力器结构如图所示．他用250N的拉力

向下拉动拉杆，使20kg的配重块在 2s内匀速升高40cm．不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg．求：

（1）所拉配重块的重力； （2）2s内配重块运动的速度； （3）此过程中拉力器的机械效率．

拉杆 配重 第22题图

【答案】解：（1）G（2）vstmg20kg10N/kg200N

0.4m2s0.2m/s

（3）W总FS250N0.4m100J

W有GS200N0.4m80J

W有W总100%80100100%80%11．(2011四川泸州，Ⅱ卷第12题)我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况。为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物。已知正方体实心金属物的体积V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，绳子重力不计。请问：

⑴若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？

⑵若仍不计摩擦，但动滑轮重G0=60N，要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m，求绳子自由端竖直向上拉力的功率；

⑶若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为94%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）

3【答案】解：（1）G=物gv=7.910kg3F浮=水gv=1.010kgm310N3kg110m790N

23m310Nkg110m=100N

21(GF浮)=（790N100N） =230N n311=240N （2）F=(GF浮+G0)=（790N100N+60N）n3F=P=Wt240N36m60s72w

1（3）w有用w总100100 94100w有用w总100100=790NhF3h100100

F280N

12．（2011贵州省安顺市第16题）小红学过“机械效率”后，提出一个假设：“机械

的机械效率越高越省力。”为证明假设是否成立，小红做了在写吗上匀速拉动物块的探究实验（如下图所示），并记录实验数据如下：

（1）请你帮小红计算第3次实验得到的数据W有、W总和η（写出计算过程）。 （2）该实验能验证“机械的机械效率越高越省力”吗？写出你的看法。

（3）完成实验后，小红又产生一个猜想“如果减小斜面摩擦，可以提高斜面的机械效率吗？”请你运用所学的知识，说明小红的猜想是否正确，简述其理由。（简单推理）

【答案】（1）W有 = G h = 5×0.2 = 1（J） „„„„„„„„„„„（1分）

W总 = FS = 2.7×0.5 = 1.35（J） „„„„„„„„„„„（1分） η =

W有W总11.3574.1% „„„„„„„„„„„„„„（1分）

（2）不能，该实验反映的是：“斜面的机械效率越高，越费力”。„„（1分） （3）正确。„„„„„„„（1分）,因为同高度斜面，减小摩擦，W总减小，W有不变，根据W有W总，机械效率变大.„（1分）

【答案】（1）W

有用

＝Gh＝500N×6m＝3000J （2）W总＝Fs＝200×6×3＝3600J W

总

＝Fs＝200×6×3＝3600J

14．（湖北省荆门市2011年第19题）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机

3

把湖水抬升4.5m流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求：

（1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？

（2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？

（3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？

【答案】(1)G=mg=ρVg=1.0×103kg/m3×1600m3×10N/kg=1.6×107J W=Fs=Gs=1.6×107J×4.5m=7.2×108J (2)W总=W/η=7.2×108J/40%=1.8×109J m= W总/q=1.8×109J/ 4.5×107J/kg=40kg (3)P= W总/t=1.8×109J/7200s=250千瓦。

15．（2011北京，第39题）某科技小组设计的提升重物的装置如图20甲示数。图中水平杠杆CD与竖直杆EH、DL组成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成。小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中，物体A的速度为v1，滑轮组的机械效率为ηA。小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中，物体B的速度为v2，滑轮组的机械效率为ηB。拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图20乙中的①、②所示。已知v1=3v2，物体A的体积为VA，物体B的体积为VB，且3VA=VB，物体A的密度为ρA，物体B的密度为ρB，且

8ρA=7ρB.（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）

求机械效率ηB与ηA之差。

【答案】