人教版八年級(jí)物理下冊(cè)第十二章講義：第4節(jié) 機(jī)械效率

第4節(jié)機(jī)械效率

內(nèi)容導(dǎo)航

知識(shí)點(diǎn)1.有用功和額外功

A^知識(shí)講練知識(shí)點(diǎn)2.機(jī)械效率

知識(shí)點(diǎn)3.實(shí)驗(yàn)：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

B、綜合練習(xí)

A知識(shí)講練

知見點(diǎn)1有用功和額外功

i.研究使用動(dòng)滑輪是否省功。即繩端拉力所做的功與動(dòng)滑輪對(duì)重物所做的

功是否相同？

甲乙

（1）如甲圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)直接將重為2N的鉤碼勻速提升0.1m,記

下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F和偽碼在廠方向上移動(dòng)的距離510

（2）如乙圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)并借助一個(gè)動(dòng)滑輪將重2N的鉤碼勻速提

升0.1m,記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)尸和繩子自由端在尸方向上移動(dòng)的距離s2c

【數(shù)據(jù)記錄】

做功方式拉力;7N拉力移動(dòng)的距離5加拉力做的功W/J

直接提升2個(gè)鉤碼20.10.2

用動(dòng)滑輪提升2個(gè)鉤碼1.20.20.24

【分析論證】

①直接用彈簧測(cè)力計(jì)提升2個(gè)鉤碼所作的功Wi=Ri=2Nx0.1m=0.2J

②用動(dòng)滑輪提升2個(gè)鉤碼所做的功1%=八2=1.2Nx0.2m=0.24J

③卬2》2。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】使用動(dòng)滑輪提升重物比直接用手提升重物并不省助（選填

“功”或“力”）0

【實(shí)驗(yàn)評(píng)估】使用動(dòng)滑輪會(huì)省一半的力，但拉力移動(dòng)的距離增加了一倍，

加上動(dòng)滑輪的自重及摩擦等因素的影響，使用動(dòng)滑輪提升重物非但不省功，還

要多做功。

2.有用功、額外功和總功

（1）有用功：在第二次實(shí)驗(yàn)中，將鉤碼提升一定的高度是我們的工

的，動(dòng)滑輪對(duì)鉤碼的拉力所做的功叫作有用功，用W自用表示。

（2）額外功：用動(dòng)滑輪提升鉤碼時(shí)，我們還不可避免地要克服動(dòng)滑輪本身

所受的重力以及摩擦力等因素的影響而多做一些功，這部分功叫作額外功,用

W額外表小。

（3）總功：彈簧測(cè)力計(jì)的拉力所做的功，叫作總功，用卬總表示。若使用

機(jī)械提升重物，則總功指動(dòng)力做的功。額外。

【例題】如圖所示，物體重I80N,動(dòng)滑輪重10N,小明用100N的拉力

（方向不變）將物體勻速提升2m,則此過程中有用功是J,額外功是一

J,總功是Jo

【答案】360,40,400o

【詳解】滑輪組提升重物時(shí)所做的有用功W^=G/2=180NX2m=360J

由圖知有2段繩子拉著物體，拉力端移動(dòng)距離s=2仁2X2m=4m

拉力所做的總功W.{i=Fs=l()0NX4m=400J

則額外功為W額外=W總-卬有=4()(”-360J=40J

【練習(xí)1]如圖是古人汲水的場(chǎng)景。井架上安裝一個(gè)滑輪，繞過滑輪的繩

索一端懸吊水桶，當(dāng)人用力向下拉動(dòng)另一端，即可讓水桶上升。以下能提高滑

輪汲水機(jī)械效率的是()

承

A.使用更粗的繩子B.使用更重的滑輪C.提高拉繩的速度D.減

小水桶的質(zhì)量

【答案】D

【詳解】A.使用更粗的繩子，提水過程中，克服繩子重力做的功增多，

額外功增大，機(jī)械效率減小，故A不符合題意；

B.圖中滑輪為定滑輪，提水過程中，沒有對(duì)滑輪做功，故增大滑輪的質(zhì)

量，無(wú)法改變滑輪提水的機(jī)械效率，故B不符合題意；

C.機(jī)械效率與拉繩的速度尢關(guān)，故C小符合題意；

D.減小水桶的質(zhì)量，提升水的高度不變時(shí)，做的有用功不變，額外功變

小，此時(shí)機(jī)械效率變大，故D符合題意。

故選D。

【練習(xí)2]一體重是500N的同學(xué)用重10N的水桶，提起重為100N的水

沿樓梯送到5m高的宿舍里使用，完成這一次提水，他做的有用功和額外功分

別是()

A.500J50JB.500J2550JC.55OJ2000JD.2550J50J

【答案】B

【詳解】有用功：對(duì)水做的功，目的是把水送到樓上。

額外功：對(duì)水桶和自身做的功，是不得不做但并非目的的功。

已知：水重G水=100N,水桶重G桶=10N,人重G人=500N,高度

〃=5mo

叫

有用功j“j=G/=1(X)Nx5m=5(X)J

額外功明外=(G桶+G人”=(ION+5(X)N)x5m=5IONx5m=2550J故選B

知機(jī)點(diǎn)2機(jī)械效率

1.機(jī)械效率

（1）物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率。

⑵計(jì)算公式：片試

（3）理解機(jī)械效率

①物理意義：機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能的物理量，有用功占總功的比

例越大，機(jī)械效率越置，這個(gè)機(jī)械的性能越好。

②機(jī)械效率只有大小，沒有單位。

③機(jī)械效率總小于1。由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。機(jī)

械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。

④機(jī)械效率的高低與省力情況無(wú)關(guān)。機(jī)械效率的高低與機(jī)械省力多少無(wú)

關(guān)，不要認(rèn)為機(jī)械越省力其機(jī)械效率越高。

2.一些簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率

（1）滑輪組的機(jī)械效率

①滑輪組豎直提升重物：如圖所示，利用滑輪組把重力為G的物體提高

人/為動(dòng)力，s為繩子自由端移動(dòng)的距離，〃為承擔(dān)重物的繩子股數(shù)。

_^_Gh_G_

機(jī)械效率:“一瓦一萬(wàn)一前

W仃GhG1

不計(jì)繩重、摩擦力時(shí)，機(jī)械效率:

〃=說=Gh+G油=G+G:

1+7F

由公式可知：當(dāng)動(dòng)滑輪的重力一定時(shí)，物重越大,機(jī)械效率越高。

②滑輪或滑輪組水平拉動(dòng)物體（不計(jì)滑輪及繩重）

力孽擦力

滑輪組的機(jī)械效率

如圖所示，使用滑輪或滑輪組用力/沿水平方向勻速拉動(dòng)物體，物體與水

平面的摩擦力為了，S彼為繩子自由端移動(dòng)的距離，S物為物體移動(dòng)的距離，〃為動(dòng)

滑輪上的繩子股數(shù)。

困"力妁f

機(jī)械效率:

（2）斜面的機(jī)械效率

如圖所示，用力尸沿斜面把重力為G的物體提高，〃為斜面的高度，/為

斜面的長(zhǎng)度，/為物體與斜面間的摩擦力。

則有用功為W用產(chǎn)G/2,總功為卬總二叫，額外功為克服斜面與物體之間的

摩擦力做的功W萄=/7。

山公產(chǎn)六人宓卬百GhGh

機(jī)械效率牛.卬總一刊—G4+/7

斜面的機(jī)械效率

效率

（3）杠桿的機(jī)械效率

如圖所示，使用杠阡把重力為G的物體提高/?,所用的動(dòng)力為尸，s為動(dòng)力作

用點(diǎn)移動(dòng)的距離。

則有用功為W詢二Gh,總功為卬總=FS,

機(jī)械效率產(chǎn)忒=月

3.提高機(jī)械效率的方法

影響因素分析改進(jìn)措施（提高效率）

同一機(jī)械，被提升物體

被提升在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡可

的重力越大，做的有用功

物體的重力能增加被提升物體的重力.

越多，機(jī)械效率越大.

有用功不變時(shí)，減小提升改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，減輕

機(jī)械自身

機(jī)械時(shí)做的額外功，動(dòng)滑輪自身的重力.

的重力

可提高機(jī)械效率.

機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械自身部件的摩擦力對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，保持

部件的摩擦越大，機(jī)械效率越低.良好的潤(rùn)滑，減小摩擦.

【例題】如圖甲，工人啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，將重為800N的沙箱A（內(nèi)裝沙子）

以0.2m/s的速度勻速吊起，已知空沙箱A的重力為1（）（）N,每個(gè)滑輪重200N,

不計(jì)繩重及摩擦，下列說法正確的是（）

A

A.裝置中滑輪B是動(dòng)滑輪

B.滑輪組的機(jī)械效率為80%

C.卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)細(xì)繩拉力的功率為200W

D.增大動(dòng)滑輪的重力，可以提高滑輪組的機(jī)械效率

【答案】C

【詳解】A.由圖可知，在吊起沙箱時(shí)，R滑輪的軸固定不動(dòng)，屬于定滑

輪，故A錯(cuò)誤:

B.由圖可知，滑輪組承擔(dān)物重的繩子有2段，則繩子自由端的拉力為

F=%L%=800N+200N=500N

22

設(shè)沙箱吊起的高度為人繩子自由端移動(dòng)的距離為產(chǎn)2〃，由題意可知，沙

箱內(nèi)沙子的重為G沙=G-G箝=800N-100N=700N

該過程中拉力所做的有用功為*=G/?=700NX”

拉力所做的總功為%=Fs=500NX2卜

則滑輪組的機(jī)械效率為

7Q0Nx/?

Z7=l!kxl（X）%=x!00%=70%

嗎?5OONx2力

故B錯(cuò)誤；

C.繩子自由端移動(dòng)的速度為“=2%料=2x0.2nVs=0.4nVs

則卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)細(xì)繩拉力的功率為P=產(chǎn)％=500Nx0.4m/s=200W

故C正確；

D.增大動(dòng)滑輪的重力，額外功增大，在有用功不變時(shí)，由

%.1

理匕+%1+%

可知，滑輪組的機(jī)械效率將減小，故D錯(cuò)誤。

故選C。

【練習(xí)1］隨著科技的進(jìn)步，AI機(jī)器人將逐漸改變我們的生活。如題圖，

我國(guó)自主研發(fā)的某款人形機(jī)器人用100N的力沿斜面向上勻速推動(dòng)箱子，已知

箱子質(zhì)量為20kg,斜面長(zhǎng)3m,高1.2m。（g取ION/kg）求：

（1）該機(jī)器人對(duì)箱子做的有用功;

（2）斜面的機(jī)械效率；

（3）箱子受到的摩擦力。

【答案】(1)24()J：(2)80%；(3)20N

【詳解】(1)箱子的重力G=，咫=204xlON/依=200N

機(jī)器人對(duì)箱子做的有用功亞制=Gh=200NxL2m=240J

(2)機(jī)器人對(duì)箱子做的總功％=F-=300J

斜面的機(jī)械效率

z/=2^fflx100%=—x!00%=80%

W&300J

(3)克服摩擦力做的額外功

“外=唯一卬制=300J-240J=60J

根據(jù)W額外可得箱子受到的摩擦力

/=^.=—=20N

s3m

【練習(xí)2】如下圖所示，用滑輪組提升礦井內(nèi)重力為6400N的物體M,

汽車10s內(nèi)勻速前進(jìn)了20m。此過程中，滑輪組的機(jī)械效率為80%。(不考慮

繩重和摩擦)

(1)汽車對(duì)繩子的拉力廠大小為多少？

(2)汽車對(duì)繩子拉力做功的功率大小為多少？

(3)如果把重物爽成8000N的另一個(gè)重物，則該滑輪組的機(jī)械效率為多

大？(結(jié)果精確到0.1%)

【答案】(D4000N；(2)8000W；(3)83.3%

【詳解】(I)由圖可知，該滑輪組承擔(dān)物重的繩子段數(shù)〃二2。

_嗎1用_Gx/?_Gxh_G

滑輪組的機(jī)械效率公式為：“一W立一Fxs-Fxnxh八”，則汽車對(duì)絹?zhàn)?/p>

的拉力F為:

F=^=6400N=4(X)0N

〃x〃2x80%

（2）汽車10s內(nèi)勻速前進(jìn)了20m,即繩子自由端移動(dòng)的距離s=20m0

汽車對(duì)繩子拉力做的總功為：％=Fxs=4000Nx20m=80000J

。=也=型媽=8000W

汽車對(duì)繩子拉力做功的功率為：710s。

F—G+G動(dòng)

（3）不考慮繩重和摩擦，拉力八,其中％為動(dòng)滑輪的重力。

動(dòng)滑輪的重力為：G動(dòng)=〃x~G=2x4000N-6400N=1600N

當(dāng)提升的物重變?yōu)镚'=8000N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為:

隕G5二二二8000N;任，83.3%

W\(G'+Gjx/?G'+G動(dòng)8000N+1600N9600N

知機(jī)點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

【實(shí)驗(yàn)原理】測(cè)量的物理量有：物體的重力G及升高的高度/?；拉力廠及

拉力移動(dòng)的距離$。計(jì)算公式：，7=d=式

“總八

【實(shí)驗(yàn)器材】定滑輪、動(dòng)滑輪組成的滑輪組,彈簧測(cè)力計(jì)，鉤碼和刻度尺。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

（1）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G并填入后面的表格中。

（2）按照?qǐng)D安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端（彈簧測(cè)力計(jì)拄鉤底部）的

位置。

（3）緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，讀出拉力F,用刻度尺測(cè)出鉤碼

提升的高度力和繩端移動(dòng)的距離s,將這三個(gè)量填入下表。

（4）算出有用功W八總功W總、機(jī)械效率”并填入表格。

改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)；改變（增大）動(dòng)滑輪的重力，重復(fù)上面

的實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】

鉤碼的提升有用功拉力繩端移動(dòng)的總功機(jī)械

次數(shù)

重力G/N高度h/m距離s/m效率〃

11.50.40.60.71.20.8471%

230.41.21.21.21.4483%

34.50.41.81.71.22.0488%

41.50.30.450.70.90.6371%

51.50.30.450.80.90.7262.5%

注意：第5次實(shí)驗(yàn)增大了動(dòng)滑輪的重力。

【分析論證】

（1）由1、2、3次實(shí)驗(yàn)可知，對(duì)同一個(gè)滑輪組來說，物重越大,機(jī)械效率

越高O

（2）由1、4次實(shí)驗(yàn)可知，物重相同時(shí)，提升高度不同，機(jī)械效率大致也

同。

（3）由4、5次實(shí)驗(yàn)可知，在物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪重越大,機(jī)械效率越

低。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

滑輪組的機(jī)械效率跟物重、動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦有關(guān)；對(duì)同一個(gè)滑輪組

來說，物重越大，機(jī)械效率越高；在物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪重越大，機(jī)械效率越

低：在物重相同時(shí).機(jī)械摩擦和繩重越大.機(jī)械效率越低C

【交流與評(píng)估】

①實(shí)驗(yàn)時(shí)拉力的方向應(yīng)豎直向上，應(yīng)在鉤碼勻速移動(dòng)時(shí)讀取拉力的大小。

②確定繞線方式與承擔(dān)重物繩子的段數(shù)n：與動(dòng)滑輪連接的段數(shù)即為承擔(dān)

重物繩子的段數(shù)，如圖所示，〃=3,用“奇動(dòng)偶定法”確定繞線方式。

③影響滑輪組機(jī)械效率的因素：物體的重力、動(dòng)滑輪的重力、繩子與滑輪

之間的摩擦力；與繩子的繞法、提升的高度、繩子段數(shù)無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或

“無(wú)關(guān)”)O

④在動(dòng)滑輪的重力、物體的重力相同時(shí)，所測(cè)機(jī)械效率不同的可能原因:

繩子與滑輪或滑輪與軸之間的座提不同。

⑤可以不用刻度尺測(cè)量距離，用下列公式計(jì)算，也能得出機(jī)械效率。

_^_Gh_G_

rt~W^~^~nFxlOO%

【例題】用下圖所示的動(dòng)滑輪勻速提升重物，測(cè)量動(dòng)滑輪的機(jī)械效率，表

中已填入某次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量出的數(shù)據(jù)。下列說法正確的是（）

繩自由端拉繩自由端移

物重G/N提升高度h/m機(jī)械效率〃

力F/N動(dòng)s/m

20.11.20.2

A.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)在彈簧測(cè)力計(jì)保持靜止時(shí)讀數(shù)

B.本次實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為60%

C.該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率不會(huì)改變

D.若只更換質(zhì)量更大的物體，該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率會(huì)變大

【答案】D

【詳解】A.實(shí)驗(yàn)中需要?jiǎng)蛩儇Q直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)讀數(shù)，靜止時(shí)讀

數(shù)沒有考慮摩擦力，會(huì)導(dǎo)致拉力測(cè)量值偏小，故A錯(cuò)誤；

〃⑸衛(wèi)4和*83.3%

B.機(jī)械效率計(jì)算：%FsL2Nx0-2m,故B錯(cuò)誤；

C.動(dòng)滑輪的機(jī)械效率會(huì)隨提升物重、動(dòng)滑輪重力、摩擦等因素變化，不

是固定不變的，故c錯(cuò)誤；

D.更換質(zhì)量更大的物體，有用功在總功中的占比會(huì)增大，動(dòng)滑輪的機(jī)械

效率會(huì)變大，故D正確。

故選D。

【練習(xí)1］小林用如圖所示裝置進(jìn)行“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn):

乙

實(shí)驗(yàn)鉤碼重力鉤碼上升繩端拉力繩端移動(dòng)機(jī)械

次序GN高度h/mFN距離s/m效率4

120.10.90.374.1%

230.11.20.383.3%

340.11.50.3

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)中選擇的是圖所示裝置。

（2）根據(jù)第3組數(shù)據(jù)可計(jì)算得到滑輪組的機(jī)械效率為（結(jié)果精確

到0.1%）O

（3）提升相同重量的物體時(shí)，圖—（選填“乙”或“兩”）所示裝置的

機(jī)械效率高。（設(shè)每個(gè)動(dòng)滑輪重均相同）

【答案】⑴乙；（2）88.9%；⑶乙

【詳解】（1）根據(jù)數(shù)據(jù)可知繩子的有效段數(shù)為

s0.3mc

n=—=-------=3

h0.1m

故實(shí)驗(yàn)中選擇的是乙圖所示裝置。

（2）根據(jù)第三組數(shù)據(jù)可計(jì)算得到滑輪組機(jī)械效率為

wn.Gh4NxQ.ini

n"W~~77_1.5Nx0.3m*88.9%

（3）提升相同重量的物體到相同的高度，做的有用功是相同的，乙、丙裝

置中，克服機(jī)械之間的摩擦做的額外功可認(rèn)為是相同的，乙中克服一個(gè)動(dòng)滑輪

做額外功，丙中要克服兩個(gè)動(dòng)滑輪做額外功，故乙中做的額外功少，乙中做的

總功少，根據(jù)機(jī)械效率的定義可知，乙裝置的機(jī)械效率高。

【練習(xí)2】某實(shí)踐小組組裝了滑輪組，發(fā)現(xiàn)使用滑輪組提升重物時(shí)能省

力，于是他們想：利用滑輪組提升重物能否省功呢？為此，他們進(jìn)行了如圖所

示的實(shí)驗(yàn)并記錄部分?jǐn)?shù)據(jù)填入相應(yīng)表格中：

鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m測(cè)力計(jì)拉力廣/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離Cm

20.10.80.3

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，用該滑輪組提升鉤碼時(shí)克服鉤碼重力所做的功為

J,拉力做的功為J,由此可得出的結(jié)論是：使用滑輪組—

（選填“能”或“不能”）省功。

【答案】0.20.24不能

【詳解】⑴克服鉤碼重力所做的功為%=GA=2NxO.lm=O.2J

⑵拉力做的功為%=氏=0-8Nx83m=0?24J

[3]町,此3所以使用滑輪組不能省功。

綜合練習(xí)

1.如圖所示，用甲、乙兩裝置提升鉤碼，使鉤碼以相同的速度勻速上升相

同的高度。若不計(jì)繩重和摩擦，滑輪和鉤碼都相同，下列說法正確的是

()

甲乙

A.甲更省力B.乙額外功更大

C.甲、乙拉力做功功率相等D.甲機(jī)械效率更大

【答案】C

【詳解】設(shè)鉤碼的總重力為G明動(dòng)滑輪的重力為G*鉤碼勻速上升的高

度為力，鉤碼勻速上升的速度為上

A.甲裝置是一個(gè)動(dòng)滑輪，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)a=2,不計(jì)繩重和摩擦，

拉力4乙裝置是由一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，承

擔(dān)物重的繩子段數(shù)吆=3,不計(jì)繩重和摩擦，拉力a=5（%+。動(dòng)）。因?yàn)?2,

所以小,七，即乙更省力。故A錯(cuò)誤；

=G

B.不計(jì)繩重和摩擦，額外功是克服動(dòng)滑輪重力做的功，^^O因?yàn)閮?/p>

裝置中動(dòng)滑輪相同（%相同），提升鉤碼的高度〃也相同，所以兩裝置做的額

外功相等。故B錯(cuò)誤；

C.拉力做的總功%=%用+%=6物"6動(dòng)'=（%+6動(dòng)）〃。因?yàn)椤阄铩功、h

都相同，所以拉力做的總功％相等。鉤碼以相同的速度u勻速上升相同的高度

/P4

”，所用時(shí)間「也相同。根據(jù)功率公式/可知，甲、乙拉力做功的功率相

等。故C正確；

〃_%用_G_G物

D.機(jī)械效率%付物+G動(dòng)）〃G"G動(dòng)。因?yàn)镚物、%都相同，所以兩

裝置的機(jī)械效率相等。故D錯(cuò)誤。

故選C。

2.如圖所示，用同一個(gè)滑輪的兩種方式分別拉物體勻速上升，兩物體上升

高度相同，不計(jì)繩重和摩擦力，下列選項(xiàng)中正確的是（)

甲乙

A.若拉力產(chǎn)2和Q做的功相同，則Gp>G乙

B.若G「>G乙，則拉力凡做的功大于乃做的功

C.若拉力尸2做的功大于Q做的功，則G乙一定大于G甲

D.若Gv=G乙,則外乙

【答案】A

【詳解】A.若嗎=嗎，則G，，〃=（G乙+G動(dòng)）〃，因?yàn)樯仙叨取ㄏ嗤瑒t

4=G乙+G動(dòng)，所以GQG乙，故A正確；

B.若Gv>G乙,叱=G/,叱=9乙+G動(dòng)）〃，耳做的功不一定大于人做的

功，故B錯(cuò)誤；

C.若卬2>叱，則GM〈（GS+G動(dòng)）〃，只能推出GK（G乙+G動(dòng)），但無(wú)法確定

G乙2,故c錯(cuò)誤；

D.若G『=G乙,則有用功%—G/?相同。總功叱=劭，叱=（G乙+G動(dòng)”，所

〃==100%〃乙100%=7_Gh.=---<100%

以叱w2（G乙+G動(dòng)加G乙+G動(dòng)，即如乙，

故D錯(cuò)誤。

故選Ao

3.如圖所示裝置，由滑輪組和電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)組成。工人利用該裝置在5s內(nèi)

使重為5000N的物體M在水平地面向右勻速移動(dòng)了2m,電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)滑輪組

繩子自由端的拉力為F=300N,物體M在水平面上滑動(dòng)過程中受到的阻力是其

重力的0.1倍，動(dòng)滑輪重50N,在此過程中，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的效率是80%。則下

列說法正確的是（）

rh才及壇機(jī)

A.電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)物體M的功率為400WB.滑輪組的機(jī)械效率為

80%

C.克服繩重和摩擦做的功為50JD.電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)消耗的電能為

1500J

【答案】D

［詳解］A,有用功為%"s=5000Nx0.1x2m-1000J

電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)物體M的功率為P=+^=200W

故A錯(cuò)誤;

B.滑輪組的〃=2,機(jī)械效率為

77=1^x100=^—xl(X)=-^xl00%=500Nxl00%?83%

w,.,Fx2sIF2x300N

故B錯(cuò)誤;

C.滑輪組做的總功為%=馬=30（）Nx2x2m=1200J

克服動(dòng)'滑輪的重做的功為%=Gs=50Nx2m=100J

克服繩重和摩擦做的功為的=^-W,-^J=1200J-1000J-100J=100J

故C錯(cuò)誤；

D.電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的效率是80%,電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)消耗的電能為

=1500J

故D正確。故選D。

4.用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)重300N的箱子，以02】】/s的速度在水平地面

上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知拉力廠的大小是40N,箱子與地面間的摩擦力是

60No下列說法正確的是（）

A.10s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)6mB.拉力廠的功率為8W

C.滑輪組的機(jī)械效率為75%D.10s內(nèi)物體重力做功600J

【答案】C

【詳解】滑輪組的繩子段數(shù)”2,箱子重力G=300N,箱子速度L勿

=0.2m/s,拉力產(chǎn)二40N,摩擦力戶60N,時(shí)間/=10s。繩子自由端速度

%=〃%=2x0.2m/s=0.4m/s

A.l()s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)距離，繩子自由端移動(dòng)距離

s繩=喙/=0-4m/sx1Os=4m故A錯(cuò)誤;

B.拉力廠的功率P=〃x%=4()NxO.4m/s=16W,故B錯(cuò)誤；

C.水平滑輪組的有用功是克服摩擦力做的功，總功是拉力做的功。滑輪

Z/=^-X100%=^-X100%=^X103%=-^-X100%=75%

組的機(jī)械效率％/nF2x40N,故

C正確;

D.做功的兩個(gè)必要條件：有力且在力的方向上移動(dòng)距離。重力方向豎直

向下，箱子沿水平方向運(yùn)動(dòng)，重力方向沒有移動(dòng)一段距離，因此重力做功

0J,故D錯(cuò)誤。

故選C。

5.工人用如圖甲所示的滑輪組將重為700N的物體勻速豎直提升2m,不計(jì)

繩重和各種摩擦，滑輪組的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖乙所示，以下說法正確的是()

A.繩子自由端移動(dòng)的距離為6m

B.動(dòng)滑輪重150N

C.工人對(duì)繩子自由端的拉力為5()()N

D.只增大提升物體的重力，滑輪組的機(jī)械效率將小于7()%

【答案】C

【詳解】A.由圖可知，繩子有效股數(shù)是〃=2,物體勻速提升2m,繩子自

由端移動(dòng)的距離為$訪=2x2m=4m,故A錯(cuò)誤;

B.該滑輪組的機(jī)械效率為70%,有

Gh

n=—^.xlOO%=x100%=---x190%=70%

%(G+G動(dòng)滑)〃G+G動(dòng)滑

33

G』簾=-G=-x700N=300N

可得"卅77

故B錯(cuò)誤;

C.有用功為叫川尸G/?=700Nx2m=1400J

拉力「做的功為取=+=罌=2000]

1%2000J.

Fr=—―=----=50n0nMN

根據(jù)％u/=r可得工人對(duì)繩子自由端的拉力為s4m

故C正確；

D.滑輪組的機(jī)械效率為

n=^HLxl00%=-__(，h.xlOO%=---k100%=-—xlOO%

%(G+G動(dòng)消)〃G+G動(dòng)沿J式

G

只增大物體的重力，可增大機(jī)械效率，機(jī)械效率將大于70%,故D錯(cuò)誤。

故選C。

6.圖甲，某同學(xué)用滑輪組提升物體，繩端移動(dòng)的距離①和物體上升的高度

②隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。已知物重為5N,動(dòng)滑輪的重量為1N,繩端

的拉力廠為25N。則在。~5&()

A.拉力A做的功為0.25J

B.圖線。是繩端移動(dòng)距離

C.滑輪組的有用功為0.5J

D.滑輪組的機(jī)械效率為83.3%

【答案】C

【詳解】AB.由甲圖可知，滑輪組〃=3,則繩端移動(dòng)距離為物體上升距離

的3倍，則圖線〃是繩端移動(dòng)距離，在。~5s,繩端移動(dòng)距離為0.3m,則拉力產(chǎn)

做的功為%=ES=2.5NX0.3m=0.75J,故AB不符合題意；

C.圖線"是物體上升高度，則在0~5s,物體上升高度為0.1m,則滑輪組

的有用功為%=G〃=5Nx0.1m=0.5J,故c符合題意；

；7=^1x100%=-^-x100%?66.7%

D.滑輪組的機(jī)械效率為唯°-75J,故D不符合題

懸o

故選C。

7.用如圖所示的滑輪組將重20N的貨物以lm/s勻速豎直提升過程中，所

用拉力尸=12.5N。若不計(jì)繩重與摩擦，則動(dòng)滑輪重為N；滑輪組的機(jī)械

效率為%;手拉動(dòng)繩自由端的功率為—Wo

G

【答案】580%25

【詳解】由圖可知繩子的有效段數(shù)〃=2,若不計(jì)繩重與摩擦，動(dòng)滑輪的

重力

G^,=nF-G=2xl2.5N-20N=5N

⑵滑輪組的機(jī)械效率為

Gh=Gh=G20N

=0.8=80%

FsFxnhnF2xl2.5N

[3]繩自由端的速度u=2xlm/s=2nVs

因?yàn)閯蛩偕仙瑒t手拉動(dòng)繩自由端的功率

WFs

p=2L=￡i=/7v=i2.5Nx2m/s=25W

8.如圖所示，小華用輕質(zhì)滑輪組水平向左勻速拉動(dòng)物體A,水平拉力尸為

5N,繩子自由端在3s內(nèi)移動(dòng)了1.8m,物體A與水平面的摩擦力大小為12N,

該滑輪組的機(jī)械效率為,若僅增大水平面的粗糙程度，仍使物體A在水

平面上勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率將變。

F

/Z/Z/ZZZZZ/ZZZZZZ/Z///ZZ/

【答案】80%大

【詳解】⑴該滑輪組的有用功為園="=12NXL8m=21.6J

邙功為=F5=5Nx3xl_8m=27J

該滑輪組的機(jī)械效率為

〃=區(qū)x100%=三"x100%=80%

VK,27J

⑵若僅增大水平面的粗糙程度，物體A受到的摩擦力變大，仍使物體A

在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體A移動(dòng)的距離相同時(shí)，該滑輪組的額外功不變,

〃=1_八100%=———x100%=—L-xlOO%

限/+%i+區(qū)

由吟得，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率將變

大。

9.如圖所示，在斜面上將一個(gè)重600N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上

的拉力b=4(X)N,拉動(dòng)的距離$=6m,提升高度〃則此過程中對(duì)物體做的

有用功為_____J，該斜面的機(jī)械效率為一%O物體受到的摩擦力為No

【答案】1080

［詳解］［1］對(duì)物體做的■用功為%=Gh=600NxL8m=1080J

［2］邙功為皿口=Fs=400Nx6m=2400J

則該斜面的機(jī)械效率為

〃二%X100%=3^1x100%=45%

%2400J

⑶額外功為“="%7%=24(X)J-I080J=1320J

則物體受到的摩擦力為

13^()J

史絲?=220N

6m

10.圖甲是某同學(xué)“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的示意圖。用彈簧測(cè)力計(jì)豎

直向上拉動(dòng)繩子自由端，將重為4.5N的物體從4位置提升到八，位置，同時(shí)彈簧

測(cè)力計(jì)從圖中的B位置上升到夕位置.，在這個(gè)過程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖

乙所示。

N

Jo

一

一

一

二2

與

巨3

一

仁4

一

力5

乙

(1實(shí)驗(yàn)時(shí)，組裝滑輪組時(shí)，為了繞線比較三穩(wěn)，應(yīng)該(選填“A”

或"B”)o

A.先把鉤碼掛在動(dòng)滑輪下方，再進(jìn)行繞線

B.先將滑輪組繞線組裝完成后再把鉤碼掛在動(dòng)滑輪下方

(2根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，物體上升的高度是________cm,拉力是

N,該滑輪組的機(jī)械效率

7=-----。

(3若在圖甲所示的裝置上增加一個(gè)動(dòng)滑輪，改為圖丙所示的裝置，提升

同一物體，則滑輪組的機(jī)械效率(選填“變大”“變小”或“不變”)。

(4若要提高滑輪組的機(jī)械效率，請(qǐng)你寫出一條可行的方法：o

【答案】⑴A(2)；5.0；2；75%；(3)變小；(4)見解析

【詳解】(1)組裝滑輪組時(shí)，為了繞線平穩(wěn)，應(yīng)該先把鉤碼掛在動(dòng)滑輪下

方，再進(jìn)行繞線。這樣可以讓滑輪組在有負(fù)載的狀態(tài)下繞線，避免滑輪晃動(dòng)，

使繞線更順暢，故A符合題意，B不符合題意。

故選Ao

(2)川從圖甲中可以看到，物體從A位置0.0cm處到A位置5.0cm處,

所以物體上升高度〃=5.0cm

[2]圖乙中彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N,指針指向2N,所以拉力尸=2N

[3]由圖甲，繩子股數(shù)為3,滑輪組的機(jī)械效率為

匕—GhGh4.5N

x100%=75%

W~~~Fs~Fx3/7"2Nx3

(3)增加一個(gè)動(dòng)滑輪后，動(dòng)滑輪的總重力變大，額外功增加，而有用功不

變，所以滑輪組的機(jī)械效率變小。

(4)在額外功一定時(shí)，增大提升的物體的重力可以增大有用功，從而提高

機(jī)械效率；在有用功一定時(shí)，減小動(dòng)滑輪的重力可以減小額外功，從而提高機(jī)

械效率。

11.如圖甲所示是被稱為城市“蜘蛛人”的高空作業(yè)師傅，他們使用的拉

索模型如圖乙所示，已知工人以及工具的總重為720N,繩子自由端的拉力/大

小為400N。在拉力產(chǎn)的作用下，吊籃在10s內(nèi)上升了2m,不計(jì)繩重和摩擦。

求：

甲

(1)人和工具重力做的有用功；

(2)拉力/做功的功率；

(3)整個(gè)滑輪組的機(jī)械效率。