TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc26493" PAGEREF _Tc26493 \h 2
\l "_Tc14516" 命題點一 滑輪組的機械效率 PAGEREF _Tc14516 \h 2
\l "_Tc3518" 命題點二 斜面的機械效率 PAGEREF _Tc3518 \h 17
\l "_Tc17793" 命題點三 杠桿的機械效率 PAGEREF _Tc17793 \h 26
\l "_Tc1732" 命題點四 測量機械效率 PAGEREF _Tc1732 \h 31
\l "_Tc8647" PAGEREF _Tc8647 \h 43
\l "_Tc11013" PAGEREF _Tc11013 \h 58
命題點一 滑輪組的機械效率
1．（2024·河南鄭州·模擬預測）如圖所示，用同一滑輪按甲、乙兩種方式勻速提升同一物體，物體重 100N，滑輪重25N，繩重和摩擦不計。 使用圖甲的好處是 ，圖乙裝置的機械效率η乙= ，若圖乙中再加掛一物體，機械效率將 。
【答案】 可以改變力的方向 80% 提高
【詳解】[1]由圖可知，甲滑輪是定滑輪，繩重和摩擦不計，使用該滑輪可以改變力的方向。
[2]乙滑輪是動滑輪，繩重和摩擦不計，則動滑輪的機械效率
[3]當提升重物的重力增加，做的有用功就變大，繩重和摩擦不計，額外功幾乎不變，有用功在總功中所占的比例變大，所以機械效率變大。
2．（2024·云南昆明·一模）如圖所示，小剛在10s內(nèi)把重320N的物體勻速提升了3m，若忽略摩擦和繩重以及滑輪的重，此時拉力是 N；若機械效率為80%，則拉力是 N。
【答案】 160 200
【詳解】[1]圖中為動滑輪，有效繩子段數(shù)，若忽略摩擦和繩重以及滑輪的重，此時拉力為
[2]若機械效率為80%，則有
解得拉力。
3．（2024·云南昆明·一模）工人師傅用如圖所示的裝置將重為800N的貨物在10s內(nèi)勻速提升5m，已知滑輪組的機械效率為80%，則動滑輪重為 N，該過程中拉力做功的功率為 W。（不計繩重和摩擦）
【答案】 200 500
【詳解】[1]滑輪組做的有用功
滑輪組的機械效率為80%，工人師傅做的總功
如圖，滑輪組有兩根繩承擔物重，，繩子自由端移動的距離
繩子自由端的拉力
不計繩重和摩擦，動滑輪重為
[2]該過程中拉力做功的功率為
4．（2024·遼寧鞍山·模擬預測）如圖甲，工人用250N的拉力將質(zhì)量35kg的物體從地面運到樓上。物體上升高度h與時間t的關系如圖乙所示，20s時間內(nèi)，工人做功的功率為 W，此裝置的機械效率為 %（g取）。
【答案】 125 70
【詳解】[1]由圖乙可知，20s物體上升的高度h=5m，由圖甲可知，n=2，繩子自由端20s移動的距離
20s內(nèi)工人做的總功為
工人做功的功率為
[2]20s內(nèi)工人做的有用功
此裝置的機械效率為
5．（2024·甘肅臨夏·一模）如圖是甘肅藍天救援隊利用滑輪組幫助受困司機拖車場景的簡化圖。已知汽車重為1.2×104N，汽車受到的阻力f為車重的0.1倍，救援人員用500N的拉力，拉著繩子自由端勻速前進了6m，則救援人員的拉力做功 J，滑輪組的機械效率為 。
【答案】 3000 80%
【詳解】[1]救援人員的拉力做的功
W總=Fs=500N×6m=3000J
[2]由圖可知，動滑輪上繩子的股數(shù)n=3，則汽車受到的阻力
f=0.1G=0.1×1.2×104N=1.2×103N
汽車移動的距離
拉力做的有用功
W有=fs'=1.2×103N×2m=2.4×103J
則滑輪組的機械效率
6．（2024·山東德州·一模）如圖所示，用相同的滑輪和繩子分別組成甲、乙兩個滑輪組，分別用甲、乙兩個滑輪組在相同時間內(nèi)將重為G的物體勻速提升相同的高度，不計繩重及摩擦，則繩自由端的拉力F甲 F乙，提升過程中繩子自由端移動的速度v甲 v乙，滑輪組的機械效率η甲 η乙。
【答案】 =
【詳解】[1]由圖可知，甲滑輪組有2段繩子承擔物重，乙滑輪組有3段繩子承擔物重，不計繩重及摩擦，則甲滑輪組繩子自由端的拉力
乙滑輪組繩子自由端的拉力
則。
[2]用甲、乙兩個滑輪組在相同時間內(nèi)將重為G的物體勻速提升相同的高度，則物體上升的速度相同，則甲滑輪組繩子自由端移動的速度，乙滑輪組繩子自由端移動的速度，故。
[3]因忽略繩重與摩擦時，克服物體重力做的功為有用功，且兩滑輪組將物體提升相同高度，由可知，兩滑輪組做的有用功相等。利用相同的滑輪和繩子、提升相同的高度，做額外功相同；而總功等于有用功加上額外功，可知利用滑輪組做的總功相同，則兩滑輪組拉力做的總功相等，由可知，滑輪組的機械效率相同，故。
7．（2024·陜西渭南·模擬預測）小明同學利用圓珠筆桿、鋼絲、細繩制成了如圖所示的滑輪組，不計繩重和摩擦，用1N的力F勻速提升5N的重物G，5s內(nèi)重物被勻速提起0.5m時，繩子自由端移動的速度是 ，“動滑輪”（下方的圓珠筆桿及鋼絲結構）所受重力為 N，滑輪組的機械效率是 ％（計算結果精確至0.1％），上方圓珠筆桿的作用是 。
【答案】 0.6 1 83.3 改變力的方向
【詳解】[1]重物上升的速度
由圖可知，滑輪組承重繩子的股數(shù)n=6，繩子自由端移動的速度
v=6v物=6×0.1m/s=0.6m/s
[2]不計繩重和摩擦，“動滑輪”（下方的圓珠筆桿及鋼絲結構）所受重力為
G動=nF-G=6×1N-5N=1N
[3]滑輪組的機械效率
[4]上方圓珠筆桿相當于定滑輪，可以改變力的方向。
8．（2024·山東淄博·一模）用如圖甲的滑輪組提升重的物體，已知拉力F為，不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是 （選填“A”或“B”），動滑輪重為 ，機械效率為 %（保留一位小數(shù)）。
【答案】 A 40 83.3
【詳解】[1]由圖甲可知，滑輪組有3段繩子承擔物重，所以繩端速度為物體速度的3倍。由圖乙可知，A圖線表示的速度為
同理，B圖線表示的速度為0.5m/s，所以反映繩子自由端運動的圖線是A。
[2]動滑輪重為
[3]滑輪組的機械效率為
9．（2024·湖南岳陽·二模）如圖所示的滑輪組提升160N的重物，兩個滑輪的重力均為20N，小婷拉動繩子5s將重物提升1m，不計繩重和摩擦。下列說法中正確的是（ ）
A．自由端拉力F為80NB．該滑輪組的機械效率約86.7%
C．繩子自由端移動的速度為0.2m/sD．拉力的功率是36W
【答案】D
【詳解】A．由圖可知承擔物重的繩子的股數(shù)n=3，因為不計繩重和摩擦，所以繩子自由端的拉力
故A錯誤；
B．因為不計繩重和摩擦，所以滑輪組的機械效率
故B錯誤；
C．繩子自由端移動的距離
繩子自由端移動的速度
故C錯誤；
D．拉力做功的功率
故D正確。
故選D。
10．（2024·新疆昌吉·模擬預測）工人師傅用動滑輪把一重物勻速提升到某一高度。若物體的重力與滑輪的重力之比G物∶G輪=5∶1，忽略繩重與摩擦的影響，則機械效率為（ ）
A．75%B．80%C．83.3%D．87.5%
【答案】C
【詳解】物體的重力與滑輪的重力之比G物∶G動=5∶1，則G物=5G動，忽略繩重與摩擦的影響，則機械效率
故選C。
11．（2024·四川南充·模擬預測）使用如圖所示的滑輪組勻速提升重力不同的物體時，除了動滑輪的重力導致的額外功外，其他因素導致的額外功與總功之比為一定值。已知動滑輪的重力為1.0N，繩子能夠承受的最大拉力為50N。當勻速提升重為9.0N的物體時，滑輪組的機械效率為81%，則使用該滑輪組勻速提升物體時的機械效率的最大值為（ ）
A．90%B．89%C．88%D．87%
【答案】B
【詳解】當勻速提升重為9.0N的物體時，滑輪組的機械效率為81%，設物體勻速提升的高度為h，則拉力所做的有用功
由
可得
克服動滑輪重力所做的額外功
除了動滑輪的重力導致的額外功外，其他因素導致的額外功
其他因素導致的額外功與總功之比
由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，當使用該滑輪組勻速提升物體上升的高度為h時，繩子自由端移動的距離
由繩子能夠承受的最大拉力為50N可知，拉力所做總功的最大值
因除了動滑輪的重力導致的額外功外，其他因素導致的額外功與總功之比為一定值，所以其他因素導致的額外功
拉力所做有用功的最大值
則使用該滑輪組勻速提升物體時的機械效率的最大值
故B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
12．（2024·四川眉山·一模）如圖所示，一位同學用滑輪組拉著重450N的物體A，使它5s內(nèi)在水平地面上勻速前進1m，水平拉力F=75N，若物體與地面間的摩擦力是物重的0.2倍，下列說法正確的是（ ）
A．他做的總功是450J
B．他做的有用功是75J
C．拉力做功的功率是15W
D．該滑輪組的機械效率是60%
【答案】D
【詳解】A．滑輪組的動滑輪繞2段繩，繩子自由端移動的距離
s=2s物=2×1m=2m
總功
W總=Fs=75N×2m=150J
故A錯誤；
B．摩擦力為
f=0.2G=0.2×450N=90N
他做的有用功
W有=fs物=90N×1m=90J
故B錯誤；
C．拉力做功的功率

故C錯誤；
D．該滑輪組的機械效率
=60%
故D正確。
故選D。
13．（2024·西藏日喀則·一模）用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機械效率與物體受到重力G的關系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，下列分析正確的是（ ）
A．提升重10N的物體過程中，物體的重力勢能隨之減小
B．若物體提升1m，則繩端需要向下拉3m
C．提升重10N的物體時，繩端的拉力F為20N
D．勻速提升物體時，物體所受重力和動滑輪對它的拉力是一對平衡力
【答案】D
【詳解】A．提升重10N的物體過程中，物體的質(zhì)量不變，高度變高，所以物體的重力勢能隨之增大，故A錯誤；
B．由圖可知，n=2，所以若物體提升1m，則繩端需要向下拉2m，故B錯誤；
C．由圖可知，n=2， 不計繩重和摩擦，提升重10N的物體時，有用功為
總功為
機械效率為50%，即
解得繩端的拉力F為10N，故C錯誤；
D．勻速提升物體時，物體受力平衡，豎直方向受到重力和滑輪的拉力，所以物體所受重力和動滑輪對它的拉力是一對平衡力，故D正確。
故選D。
14．（2024·廣東深圳·一模）在學校的科技節(jié)上，小強和小明體驗滑輪組座椅。如圖所示，座椅和動滑輪的總重為150N。當重為600N的小明坐在座椅上，小強對繩子自由端施加恒定的拉力，小明10s內(nèi)被勻速拉升3m，不計繩重和摩擦。下面有關說法正確的是（ ）
A．使用該裝置既省力又省功B．小強拉繩子的速度為0.1m/s
C．小強拉力的功率為225WD．滑輪組的機械效率為25%
【答案】C
【詳解】A．任何機械都不能省力又省距離，由可知使用機械不能省功，使用該滑輪組可以省力，不能省功，故A錯誤；
B．由圖可知，承擔物重的繩子段數(shù)n=3，則繩子端移動的距離為物體提升高度的三倍，所以小強拉繩子的速度為
故B錯誤；
C．不計繩重及摩擦時，繩子自由端的拉力為
小強拉力的功率為
故C正確；
D．滑輪組的機械效率為
故D錯誤。
故選C。
15．（2024·貴州銅仁·模擬預測）（多選）2022年冬季奧林匹克運動會主辦城市是北京，北京成為第一個舉辦過夏季奧林匹克運動會和冬季奧林匹克運動會以及亞洲運動會三項國際賽事的城市。在某場館建設中，采用如圖所示的裝置，工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，使物體A在5s內(nèi)勻速上升了1m。已知物體A重400N，該工人重500N，兩個滑輪質(zhì)量相等，滑輪組的機械效率為80%。關于該過程，下列說法正確的是（ ）
A．水平地面對工人的支持力為250NB．動滑輪重為100N
C．人對繩子拉力的功率為120WD．支架受到滑輪組的拉力為850N
【答案】BD
【詳解】A．由圖可知，繩子承重段數(shù)為2，則滑輪組的機械效率
解得：F=250N，由于人受到豎直向上的支持力、豎直向下的重力以及豎直向上的拉力
F支持=G-F=500N-250N=250N
故A錯誤；
B．不計滑輪組的繩重和摩擦，由可知可知，動滑輪重為
G動=nF-G=2×250N-400N=100N
故B正確；
C．人對繩子拉力的功率為
D．由兩個滑輪質(zhì)量相等可知
G定=G動=100N
則支架受到滑輪組的拉力
F拉=3F+G定=3×250N+100N=850N
故D正確。
故選BD。
16．（2024·河北石家莊·模擬預測）一建筑工人，使用了如圖所示的裝置將建筑材料提上高處，已知建筑材料的質(zhì)量為 80kg，人對繩的拉力為500N，重物在拉力的作用下1min勻速上升了5m，繩重和摩擦不計，g取10N/ kg，求：
（1）人在1min內(nèi)做的有用功；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）工人做功的功率。
【答案】（1）4000J；（2）80%；（3）83.3W
【詳解】
解: （1）人在1min內(nèi)做的有用功
W有=Gh=mgh=80kg×10N/kg×5m=4000J
（2）人做的總功為
W總=Fs=500N×5m×2=5000J
滑輪組的機械效率為
（3）工人做功的功率
答：（1）人在1min內(nèi)做的有用功為4000J；
（2）滑輪組的機械效率為80%；
（3）工人做功的功率為83.3W。
17．（2024·江蘇蘇州·二模）質(zhì)量為60kg的灣灣站在地上用如圖所示的滑輪組勻速提升400N的重物，所用的拉力F為250N，5s內(nèi)繩子自由端被拉下2m，在此過程中，（不計摩擦和繩重），繩所能承受力足夠大，g取10N/kg。求：
(1)拉力F的功率。
(2)動滑輪的重。
(3)灣灣使用此滑輪組的最大機械效率。
【答案】(1)100W
(2)100N
(3)91.7%
【詳解】（1）拉力做的總功為
拉力做功功率為
（2）由圖知，n＝2，不計繩重和摩擦，則動滑輪的重力為
（3）灣灣施加的最大拉力為
灣灣能提升的最大物重為
所以滑輪組的最大機械效率為
18．（2024·內(nèi)蒙古通遼·模擬預測）生活中有些低層建筑沒有電梯，房屋裝修時聰明的工人師傅常用滑輪組提升重物。工人用如圖甲所示的滑輪組將400N的重物勻速提起，拉力。重物上升的高度h與所用時間t的關系圖象如圖乙所示，不計繩重和摩擦。已知工人的質(zhì)量為80kg，每只腳與水平地面的接觸面積為（g?。?。求：
(1)在勻速提升重物的過程中，工人拉繩子的速度；
(2)工人未提升重物正常站在地面上時，對地面的壓強；
(3)不考慮繩子的承重，該滑輪組的最大機械效率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【詳解】（1）物體升高的速度為
如圖，由2段繩子吊著動滑輪，在勻速提升重物的過程中，工人拉繩子的速度為
（2）工人未提升重物正常站在地面上時，對地面的壓強為
（3）不計繩重和摩擦，則動滑輪的重力為
不考慮繩子的承重，人對繩子最大拉力等于人的重力，大小為
該滑輪組可提升的物重最大為
該滑輪組的最大機械效率為
命題點二 斜面的機械效率
19．（2024·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·模擬預測）沿斜面把一個重50N的物體勻速拉上去，所用拉力F＝40N，斜面長5m，高3m，物體運動的速度為0.1m/s，則斜面的機械效率為 ，物體受到斜面對它的摩擦力為 N。
【答案】 75% 10
【詳解】[1]拉力做的有用功等于克服物體重力做的功，即
W有用＝Gh＝50N×3m＝150J
拉力F做的總功為
W總＝Fs＝40N×5m＝200J
斜面的機械效率為
[2]額外功為
W額＝W總﹣W有＝200J﹣150J＝50J
由W額＝fs得摩擦力
20．（2024·河北石家莊·模擬預測）如圖（甲）所示，A、B是兩個完全相同的物體，小明同學分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對物體做功情況如圖11（乙）所示，則對物體A做的有用功是 J，對物體B做的額外功是 J。拉B物體的斜面的機械效率為 。
【答案】 2 0.5 80%
【詳解】[1]有用功與額外功的和叫總功。由乙圖知對物體A做的有用功是
[2]如圖甲，分別將A、B兩個完全相同的物體拉到斜面頂端，做的有用功相等，對物體B做的額外功是
[3]根據(jù)求拉B物體的斜面的機械效率為
21．（2024·江蘇常州·一模）如圖甲所示，工人用推力F將重為1000N的箱子沿斜面推至水平車廂中，斜面長3m、高1.5m，F(xiàn)始終與箱子運動方向相同。箱子運動路程隨時間變化關系如圖乙所示，推力F的大小隨時間變化關系如圖丙所示。由此可知：箱子在斜面上運動的時間為 s；斜面的機械效率為 %；箱子在車廂中運動時受到的摩擦力大小為 N。
【答案】 10 83.3 200
【詳解】[1]由乙圖可知，0～10s內(nèi)，物體在斜面做勻速直線運動，所以，箱子在斜面上運動的時間為10s。
[2]由丙圖可知，0～10s內(nèi)，推力為600N，則做的有用功為
斜面做的總功為
所以，斜面的機械效率為
[3]根據(jù)圖乙可知，10~20s內(nèi)，箱子在車廂內(nèi)做勻速直線運動，推力的大小和摩擦力的大小相等，則由圖丙可知，箱子在車廂中運動時受到的摩擦力大小為
22．（2024·陜西安康·三模）在勞動實踐活動中，小明在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力將重為600N的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長L為6m，斜面高h為1.5m，斜面的機械效率為60%。則此過程中小明所做的有用功為 J，小明所用的推力大小為 N，貨物受到斜面的摩擦力大小為 N，在高度h相同時，斜面L越長越 （選填“省力”或“費力”）。
【答案】 900 250 100 省力
【詳解】[1]克服貨物重力做的有用功
[2]推力做的總功
所用推力
[3]推力做的額外功
貨物受到斜面的摩擦力
[4]在高度h相同時，斜面L越長，說明斜面的坡度越緩，類似于盤山公路，則越省力。
23．（2024·河北滄州·二模）搬運工人為了將笨重的物體裝進汽車車廂，使用如圖所示的裝置把物體從斜面底端勻速推上頂端，已知斜面長5m，高2m，物體重1000N，沿斜面向上的推力為500N，用時40s。下列說法正確的是（ ）
A．克服物體重力做功5000JB．推力做功的功率為50W
C．斜面的機械效率為80%D．物體受到斜面的摩擦力為500N
【答案】C
【詳解】A．克服物體重力做功為
故A錯誤；
B．推力做的功為
推力做功的功率為
故B錯誤；
C．斜面的機械效率為
故C正確；
D．推力做的額外功為
物體受到斜面的摩擦力為
故D錯誤。
故選C。
24．（2024·四川達州·一模）在勞動實踐中，小孫在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用大小為250N且平行于斜面的推力將重G=600N的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長L=6m，斜面高h=1.5m。下列敘述中錯誤的是（ ）
A．推力所做的功為1500J
B．貨物受到斜面的摩擦力大小為250N
C．若增大推行速度，貨物受到的摩擦力大小不變
D．若h、L及物體都保持不變，使斜面更光滑，則斜面的機械效率將變高
【答案】B
【詳解】A．有用功
總功
故A正確，不符合題意；
B．額外功
貨物受到斜面的摩擦力
故B錯誤，符合題意；
C．滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，若增大推行速度，貨物對斜面的壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變，則貨物受到的摩擦力將不變，故C正確，不符合題意；
D．若h、L及物體都保持不變，使斜面更光滑，斜面對物體的摩擦力減小，額外功減小，有用功不變，根據(jù)W總=W有用+W額外可知，總功減小，根據(jù)可知斜面的機械效率將變高，故D正確，不符合題意。
故選B。
25．（2024·廣東廣州·三模）用滑輪組甲、斜面乙等裝置分別勻速提升同一物塊（）如圖，相關數(shù)據(jù)如下表，則（ ）

A．機械效率B．做的功小于做的功
C．兩電動機輸出的機械能相等D．甲的有用功小于乙的有用功
【答案】A
【詳解】A. 由圖甲可知，繩子段數(shù)為3，甲的機械效率為
乙的機械效率為
所以機械效率，故A符合題意；
B. 由題可知，動滑輪承擔物重的繩子段數(shù)為3，做的功
做的功
所以做的功大于做的功，故B不符合題意；
C. 兩電動機輸出的機械能表現(xiàn)為做的總功上面，因為做的功大于做的功，所以甲電動機輸出的機械能小于乙電動機輸出的機械能，故C不符合題意；
D. 由題可知，甲乙有用功均是克服重物重力做的功，因為甲和乙提起相同的重物到相同的高度，所以甲和乙的有用功相同，故D不符合題意。
故選A。
26．（2024·湖北武漢·二模）如圖所示，在斜面上將一個重為4.5N的物體在3s內(nèi)勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為1.8N，s為、h為。在物體上升過程中，下列說法正確的是（ ）
A．物體受到斜面的摩擦力為B．此過程所做的有用功為
C．拉力做功的功率為D．斜面的機械效率為
【答案】D
【詳解】已知物重，拉力，斜面長，高，
B．拉力做的有用功為
故B錯誤；
AD．拉力F對物體做的總功為
克服摩擦力所做的額外功
由得摩擦力
斜面的機械效率為
故A錯誤，D正確；
C．拉力的功率
故C錯誤。
故選D。
27．（2024·黑龍江大慶·模擬預測）在如圖所示的裝置中，斜面長6m，高2m，現(xiàn)將質(zhì)量為210kg的物體從斜面底端勻速拉到頂端，若滑輪的機械效率為80%，人作用于繩自由端的拉力為600N，求：
(1)人做的總功是多少？
(2)物體與斜面間的摩擦力是多少？
【答案】(1)7200J
(2)260N
【詳解】（1）斜面長為L=6m，該滑輪為動滑輪，則繩子自由端通過的距離
s=2L=2×6m=12m
拉力所做的總功
W總=Fs=600N×12m=7200J
（2）已知滑輪的機械效率為80%，根據(jù)機械效率公式可得動滑輪對物體所做的功（即使用斜面時做的總功）
W=W總η=7200J×80%=5760J
將物體提到2m高處所做的有用功
W有=Gh=mgh=210kg×10N/kg×2m=4200J
則克服斜面摩擦力所做的額外功
W額=W-W有=5760J-4200J=1560J
克服斜面摩擦力所做的功為額外功，物體與斜面間的摩擦力
28．（2024·四川資陽·一模）工人用如圖所示裝置把重的物體，從斜面底部勻速拉到高的平臺上（斜面與水平地面的夾角為30°），用時。工人對繩子的拉力為，動滑輪重，不考慮繩重和滑輪轉軸的摩擦，求：
(1)繩子對物體做的功W；
(2)物體在斜面上受到的摩擦力f；
(3)整個裝置的機械效率。
【答案】(1)3120J
(2)280N
(3)62.5%
【詳解】（1）不考慮繩重和滑輪轉軸的摩擦，則有
則繩子對物體的拉力大小為
物體的重力為1000N，升高的高度為2m，斜面與水平地面的夾角為30°，根據(jù)勾股定理知識可知，物體在斜面上移動的距離為s物=4m，繩子拉物體的力為780N，則繩子對物體做的功為
（2）重物移動到高臺上的有用功為
克服摩擦力做的額外功為
物體在斜面上受到的摩擦力為
（3）克服物體重力所做的功為有用功，大小為
W有=Gh=1000N×2m=2000J
拉力F所做的功為總功，大小為
W總=Fs=400N×2×4m=3200J
整個裝置的機械效率為
命題點三 杠桿的機械效率
29．（2024·河南南陽·二模）如圖所示，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升至圖中虛線位置，彈簧測力計示數(shù)如圖所示，鉤碼總重為1N，鉤碼上升高度為0.2m，彈簧測力計移動的豎直距離為0.6m。 則下列判斷正確的是（ ）
A．該杠桿為費力杠桿
B．人利用杠桿做的有用功為0.6J
C．人利用杠桿做的額外功為0.4J
D．杠桿的機械效率為66.7%
【答案】D
【詳解】A．由圖可知，動力臂大于阻力臂，該杠桿為省力杠桿，故A錯誤；
B．人利用杠桿做的有用功為
故B錯誤；
C．由圖可知，彈簧測力計示數(shù)為0.5N，人利用杠桿做的總功為
人利用杠桿做的額外功為
故C錯誤；
D．杠桿的機械效率為
故D正確。
故選D。
30．（2024·河北秦皇島·一模）（多選）停車難是如今城市普遍存在的問題，圖甲是一“路邊空中存車亭”，圖乙為其工作原理圖，A為存車架，O為桿OB的轉動軸，B端固定懸掛泊車裝置，BC為牽引OB桿轉動的鋼絲繩，M為牽引鋼絲繩的電動機。汽車從水平地面被提升到BC與桿OB垂直時，B點到地面的距離為3m，OB長為5m（忽略OB的重力和機械的摩擦力，g＝10N/kg），以下說法正確的是（ ）
A．當處于圖乙位置時，OB屬于省力杠桿
B．若每次不同汽車停車過程中，升高的高度固定不變，則機械做的額外功相同
C．若汽車和存車架的總質(zhì)量為1.5×103kg，要使汽車和存車架升高2m，則需要對它們做功3×104J
D．若A和汽車的總質(zhì)量越大，此裝置的機械效率越低
【答案】ABC
【詳解】A．當處于圖乙位置時，動力臂和阻力臂，如圖所示
由圖可知，動力臂大于阻力臂，所以OB屬于省力杠桿，故A正確；
B．每次停車過程中，對車架做的功為額外功，由于每次對車架做的功大小不變，所以機械做的額外功相同，故B正確；
C．若汽車和存車架的總質(zhì)量為1.5×103kg，要使汽車和存車架升高2m，則需要對它們做功
W=Gh=1.5×103kg×10N/kg×2m=3×104J
故C正確；
D．由于車架的質(zhì)量不變，所以A和汽車的總質(zhì)量越大，則汽車的質(zhì)量越大，則對汽車做的有用功越大，故做的此裝置的機械效率越高，故D錯誤。
故選ABC。
31．（2024·安徽·三模）如圖所示，重力 G=5N的物體掛在粗細均勻的杠桿的中點A處。在力 F=4N作用下使物體勻速上升 h=0.6m，已知 B點沿豎直方向上升 s=1.2m，不計摩擦，求：
（1）此杠桿的機械效率η；
（2）杠桿自身重力G的大小。
【答案】（1）62.5%；（2）3N
【詳解】解：（1）克服物體重力所做的功是有用功，大小為
W有=G物h=5N×0.6m=3J
拉力所做的功為總功，大小為
W總=Fs=4N×1.2m=4.8J
機械效率為
（2）不計摩擦，克服杠桿重力做額外功，額外功為
W額=W總-W有=4.8J-3J=1.8J
杠桿重心上升的高度h=0.6m，自身重力G的大小為
答：（1）此杠桿的機械效率為62.5%；
（2）杠桿自身重力G的大小為3N。
32．（2024·山東青島·一模）小明在實驗室測量杠桿機械效率的裝置如圖甲所示，用細繩將杠桿一端O固定在鐵架臺上，在杠桿的中點A處用細繩系住一個放在水平桌面上的物塊，在杠桿的另一端B處，用彈簧測力計豎直向上提拉杠桿。當向上提拉彈簧測力計使杠桿在水平方向平衡時，系物體的細繩被拉直。已知物塊的底面積為、質(zhì)量為270g，杠桿自重為1N。
(1)圖甲中，彈簧測力計的示數(shù)為1.1N時，物塊對地面的壓強是多少？
(2)如圖乙所示，小明豎直緩慢拉動彈簧測力計向上移動一段距離，彈簧測力計的示數(shù)保持1.8N不變。這個杠桿的機械效率是多少？
(3)請從能量轉化的角度分析，提高杠桿的機械效率，可以采取哪些辦法？
【答案】(1)200Pa
(2)75%
(3)見解析
【詳解】（1）物塊重力
G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N
杠桿在水平方向平衡時，根據(jù)杠桿的平衡條件得
F1OB=F2OA
F1×2OA=F2OA
F2=2F1=2×1.1N=2.2N
F2=G桿+F丙
所以
F丙=F2-G桿=2.2N-1N=1.2N
物塊受力分析如圖
所以物塊受到的支持力
FN=G-F丙=2.7-1.2=1.5N
物塊對地面的壓力和地面對物塊的支持力是相互作用力，大小相等，對地面的壓力
F=FN=1.5N
物塊對地面的壓強
（2）假設豎直緩慢拉動彈簧測力計向上移動距離為h1，則物塊上升的距離
杠桿的機械效率
（3）根據(jù)機械效率的定義式，要提高杠桿的機械效率，就要在總功相同的情況下，增大有用功或減小額外功，即增大物重，或者減小杠桿自重、減小支點與杠之間摩擦等。
命題點四 測量機械效率
33．（2024·河北·模擬預測）將長度為lm的長木板的一端墊高，構成長度一定高度可調(diào)的斜面，用沿斜面向上的拉力F使重為10N的滑塊沿斜面勻速向上運動。完成斜面機械效率測量，表中呈現(xiàn)的是部分實驗數(shù)據(jù)：
(1)用彈簧測力計沿著斜面把木塊 拉上去，進行實驗，計算第4次實驗的機械效率為： ；
(2)問題一：“斜面的機械效率越高越省力嗎？”請據(jù)報表中的實驗數(shù)據(jù)，寫出正確的結論；
(3)問題二，“斜面的機械效率和斜面傾斜程度有什么關系呢？”，請分析表實驗數(shù)據(jù)，寫出正確的結論： ；
(4)問題三，“物體所受的摩擦力和斜面傾斜程度有什么關系呢？”請分析表實驗數(shù)據(jù)，寫出正確的結論： ；
(5)如果想探究斜面機械效率和粗糙程度的關系，應該怎樣進行探究實驗呢？請簡單寫出實驗步驟： 。
【答案】(1) 勻速直線 73%
(2)機械效率越高，拉力越大
(3)在其他條件相同時，斜面越陡，機械效率越高
(4)在其他條件相同時，斜面越陡，摩擦力越小
(5)控制斜面的傾斜程度相同，改變斜面的粗糙程度，多次測量機械效率
【詳解】（1）[1]實驗過程中需要勻速直線拉動物體，保證拉力做的功全轉化為克服重力做的功和克服摩擦做的功。
[2]第4次實驗的機械效率為
（2）對比實驗數(shù)據(jù)可得，機械效率越高，拉力越大。因此斜面的機械效率越高越不省力。
（3）對比實驗數(shù)據(jù)，斜面越高，傾斜程度，機械效率越大，結論為：在其他條件相同時，斜面越陡，機械效率越高。
（4）有用功不變，斜面的機械效率越大，說明總功越小，則所做的額外功越小。由可知，摩擦力越小。對比可知斜面越陡，摩擦力越小，結論為：在其他條件相同時，斜面越陡，摩擦力越小。
（5）要探究斜面機械效率和粗糙程度的關系，需要控制斜面的傾斜程度相同，因此改變斜面的粗糙程度，多次測量機械效率。步驟如下：在斜面上鋪上玻璃、毛巾。然后再次用彈簧測力計沿斜面向上拉動，記錄數(shù)據(jù)，并與之前在木板上的實驗數(shù)據(jù)一同記錄在表格中，以便比較。
34．（2024·湖南邵陽·二模）某實驗小組“測量滑輪組的機械效率”，小敏測得的數(shù)據(jù)如下表所示：
(1)實驗中，小敏應沿 方向向上勻速拉動彈簧測力計；
(2)比較第 兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結論：同一滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關；
(3)根據(jù)圖中彈簧測力計可知第5次實驗編號①處數(shù)據(jù)應為 N；根據(jù)所得數(shù)據(jù)計算可知表格中編號②的數(shù)據(jù)應為 。（結果精確至0.1%）
【答案】(1)豎直
(2)1和2
(3) 2.3 58.0
【詳解】（1）實驗中，應沿豎直方向向上勻速拉動測力計，讓整個裝置處于平衡狀態(tài)。
（2）要探究同一滑輪組的機械效率與鉤碼上升高度的關系，應保持動滑輪的重力、鉤碼重力不變，改變鉤碼上升的高度，比較1和2次實驗可達到目的。
（3）[1]由圖示知，彈簧測力計的分度值為0.1N，示數(shù)為2.3N，所以第5次實驗編號①處數(shù)據(jù)應為2.3N。
[2]由表格數(shù)據(jù)知，第5次實驗中，機械效率
35．（2024·陜西漢中·二模）在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小明用同一滑輪組提升不同的物體，如圖甲乙所示，記錄實驗數(shù)據(jù)，并繪出η與G物的關系圖像，如圖丙所示。
(1)實驗中應 緩慢勻速拉動彈簧測力計，使物體升高。
(2)圖乙中彈簧測力計的示數(shù)為 N。
(3)圖丙中的曲線表明：同一滑輪組的機械效率η隨所掛物重G物的增大而 （選填“小”或“增大”）。
(4)若實驗中的細繩足夠結實，滑輪組的機械效率 （選填“會”或“不會”）到100%。
【答案】(1)豎直向上
(2)3.2
(3)增大
(4)不會
【詳解】（1）實驗中應豎直向上緩慢勻速拉動彈簧測力計，使物體升高，此時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，彈簧測力計的示數(shù)才等于拉力大小。
（2）由圖乙可知，彈簧測力計的分度值為0.2N，示數(shù)為3.2N。
（3）由圖丙可知，物重G物增大時，滑輪組的機械效率η也增大，故能得出：同一滑輪組的機械效率η隨所掛物重G物的增大而增大。
（4）滑輪組的機械效率為
因為要克服動滑輪重做額外功，所以，滑輪組的機械效率不會到100%。
36．（2024·安徽合肥·二模）某實驗小組利用如圖裝置測算滑輪組的機械效率，所測實驗數(shù)據(jù)如下表。
試根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)完成下列問題：
(1)表中第4次實驗所測的機械效率是 ；
(2)分析表中第1、2次實驗的數(shù)據(jù)，可以得到的初步結論是：用同一滑輪組提升不同的重物時，物體越重，滑輪組的機械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）；
(3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）這兩次實驗的數(shù)據(jù)，可以得到的初步結論是：滑輪組的機械效率與動滑輪的重有關。
【答案】(1)80%
(2)越大
(3)2
【詳解】（1）第4次的機械效率為
（2）分析表中第1、2次實驗的數(shù)據(jù)可知，使用相同的滑輪組提升不同的物體，物體的重力不同，滑輪組的機械效率不同，物體越重，滑輪組的機械效率越大。
（3）探究滑輪組的機械效率與動滑輪的重是否有關時，實驗中采用的是控制變量法，實驗中需要控制滑輪組的連接方式相同，提升的物體相同，動滑輪的重力不同，故需要對比第3和第2的實驗數(shù)據(jù)。
37．（2024·湖北武漢·模擬預測）某實驗小組測量滑輪組機械效率的數(shù)據(jù)如下表：
(1)請你在圖中畫出本實驗繩子的繞法。
(2)用同一滑輪組提升不同重物至同一高度，克服動滑輪的重所做的額外功 （填“相同”或“不同”）。
(3)第3次實驗，滑輪組的機械效率為 %（結果保留到0.1%）。分析實驗數(shù)據(jù)可知：提升的物重增加時，滑輪組的機械效率變 （填“高”或“低”）。
(4)完成上述實驗探究后，同學們意識到提高機械效率可以充分地發(fā)揮機械設備的作用，對節(jié)能減排、提高經(jīng)濟效益有重要意義。以下就如何提高日常生活中各種機械的效率所給出的建議合理的有： （填序號）
①改進結構，使機械更合理更輕巧；
②使用中按照技術規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，使機械處于良好狀態(tài)
【答案】(1)
(2)相同
(3) 66.7 高
(4)①②
【詳解】（1）由表中數(shù)據(jù)中s與h的關系可知，承擔物重的繩子股數(shù)n=3，從動滑輪上面掛鉤向上繞，依次繞過定滑輪、動滑輪即可，如圖所示：
（2）由題知，用同一滑輪組，動滑輪重相同，提升相同的高度，根據(jù)可知，克服動滑輪的重所做的額外功相同。
（3）[1]第3次實驗，滑輪組的機械效率為
[2]由表中數(shù)據(jù)可知，提升的物重增加時，滑輪組的機械效率變高。
（4）①改進結構，使機械更合理更輕巧，能減小額外功，所以能提高機械效率；②使用中按照技術規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，使機械處于良好狀態(tài)，可以減小摩擦力來減小額外功，可以提高機械效率，故選擇①②。
38．（2024·黑龍江綏化·二模）在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，用如圖所示的滑輪組進行了四次測量，測得數(shù)據(jù)如表所示：
(1)實驗中應緩慢拉動繩端，使鉤碼 上升；
(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算得出第4次實驗機械效率 ；
(3)通過比較1、3和4三次實驗數(shù)據(jù)得出：同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機械效率越 （填“高”或“低”）；
(4)以下選項中不能影響滑輪組機械效率的因素是 ；（填字母）
A．動滑輪的重力B．繩子與滑輪之間的摩擦C．物體上升的高度
(5)分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，如果用計算動滑輪的重力，算出的不是個定值，出現(xiàn)這樣結果的主要原因是沒有考慮 。
【答案】(1)勻速
(2)50%
(3)高
(4)C
(5)摩擦力
【詳解】（1）實驗中應緩慢拉動繩端，使鉤碼勻速上升，使得整個裝置處于動態(tài)平衡。
（2）第4次實驗機械效率為
（3）比較1、3和4三次實驗數(shù)據(jù)，只有物重不同，比較對應的機械效率得出：同一滑輪組，物重越大，滑輪組的機械效率越高。
（4）滑輪組的機械效率不但與物重有關，而且使用滑輪組提升物體時，還要克服動滑輪的重力、繩重及摩擦做額外功，都會影響機械效率；比較1、2兩次實驗可知，滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關，故C符合題意，AB不符合題意。
故選C。
（5）每次實驗時，由于物重不同，繩子與滑輪、滑輪與軸的摩擦力不同，摩擦力大小會影響繩端拉力的大小，因而算出的G動不是個定值。
39．（2024·四川瀘州·一模）在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小明用同一滑輪組進行了三次實驗（如圖所示），實驗數(shù)據(jù)記錄如表：
(1)表格中①處應填寫的內(nèi)容為 ，②處數(shù)據(jù)應為 （結果保留一位小數(shù)）；
(2)分析以上實驗數(shù)據(jù)可以得出結論：同一滑輪組的機械效率與 有關；
(3)小明進一步分析三次實驗發(fā)現(xiàn)，鉤碼重力越大，額外功越大，請用所學知識進行解釋： ；
(4)另一實驗小組的同學改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖丁的圖象。分析圖象中的A點可知，此時被提升物體所受的重力_________。
A．大于8NB．等于8NC．小于8N
【答案】(1) 彈簧測力計示數(shù)（拉力）/N 88.9
(2)鉤碼（物）重
(3)因為滑輪的輪與軸之間存在摩擦
(4)A
【詳解】（1）[1]根據(jù)
可知實驗中需要用彈簧測力計測量拉力， 故①為彈簧測力計示數(shù)（拉力）/N。
[2]第二次的機械效率為
（2）分析表格數(shù)據(jù)可知，三次實驗機械效率不同是由于鉤碼（物）重力不同造成的。所以，同一滑輪組的機械效率與鉤碼（物）重有關。
（3）小明進一步分析三次實驗發(fā)現(xiàn)， 鉤碼重力越大， 滑輪的輪與軸（輪與繩）之間存在摩擦越大， 額外功越大。
（4）若忽略繩重和摩擦， 滑輪組的機械效率為
即
所以，被提升物體所受的重力：G=8N；但由于繩重和摩擦力使得額外功變大，根據(jù)
可知，在機械效率不變時，額外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物體的重力會大于8N，故A符合題意，BC不符合題意。
故選A。
40．（2024·黑龍江綏化·模擬預測）為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系，探究小組的同學利用木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊等器材設計了如圖所示的實驗裝置，實驗測得的數(shù)據(jù)如表，請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問題：
（1）實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做 運動。此時拉力 摩擦力（選填“大于”“小于”或“等于”）；
（2）在第（1）步的過程中，木塊的機械能 （選填“變大”、“不變”或“變小”）；
（3）第2次實驗中斜面的機械效率為 ，由實驗數(shù)據(jù)可知：相同條件下，斜面的傾斜程度越陡，斜面的機械效率 。
【答案】 勻速直線 大于 變大 50% 越大
【詳解】（1）[1]實驗中為了使彈簧測力計的示數(shù)穩(wěn)定，便于讀取示數(shù)，用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動。
[2]此時拉力等于摩擦力與重力沿斜面的分力之和，拉力大于摩擦力。
（2）[3]木塊做勻速直線運動，質(zhì)量不變，速度不變，動能不變，因木塊高度變大，重力勢能變大，機械能為動能和勢能的和，所以該過程中木塊的機械能變大。
（3）[4]在第2次實驗中，有用功
W有=Gh=3N×0.3m=0.9J
總功
W總=Fs=1.8N×1m=1.8J
第2次實驗中，斜面的機械效率
[5]由表中數(shù)據(jù)可知，斜面較緩時，機械效率是37.5%，斜面較陡時，機械效率是50%，斜面最陡時，機械效率是60%，可以得到相同條件下，斜面的傾斜程度越陡，斜面的機械效率越大。
41．（2024·新疆·三模）某同學用如圖所示裝置探究斜面的機械效率與哪些因素有關，實驗測得的數(shù)據(jù)如下表所示：
（1）實驗中用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動，此時拉力 （填“大于”“小于”或“等于”）木塊受到的摩擦力；
（2）第2次實驗中，斜面的機械效率為 。分析第1、2、3組實驗數(shù)據(jù)可知，斜面的粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越 （填“高”或“低”）；
（3）第3、4次實驗中，若物體受到的摩擦力之比為4:5，則實驗4中，彈簧測力計的示數(shù)F= N。
【答案】 大于 50% 高 3.4
【詳解】（1）[1][2]用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動，拉力大于木塊受到的摩擦力；分析第1、2、3組實驗數(shù)據(jù)可知，斜面的粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越高。
（2）[3]第二次實驗的有用功為
拉力做的總功
則斜面的機械效率為
（3）[4]第三次實驗的額外功為
由得，此時的摩擦力為
第3、4次實驗中，若物體受到的摩擦力之比為4:5，則第四次實驗摩擦力為
第四次有用功
額外功為
則此次總功為
由W=Fs得，第四次拉力即測力計示數(shù)為
1．（2024·江蘇徐州·中考真題）如圖所示，工人用動滑輪提起木箱，使用動滑輪可以 。如果木箱重600N，工人用400N的力，將木箱勻速提高3m，則有用功為 J，動滑輪的機械效率為 。
【答案】 省力 1800 75%
【詳解】[1]圖中所示的動滑輪相當于一個省力杠桿，可以省力但是費距離。
[2]因為木箱提升了3m，所以可知做的有用功為
W有用=Gh=600N×3m=1800J
由圖可知繩子段數(shù)為2，則木箱提高3m時，繩子自由端提高的距離為
s=2×3m=6m
則可得拉力做的功為
W=Fs=400N×6m=2400J
該動滑輪的機械效率為
2．（2024·江蘇常州·中考真題）如圖所示，工人利用動滑輪勻速提升重物，已知物重400N，施加在繩端豎直向上的拉力F為250N，在100s內(nèi)將物體提升10m，不計繩重與摩擦，此過程中動滑輪的機械效率為 ，繩端拉力做功的功率為 W。
【答案】 80% 50
【詳解】[1]有用功
W有=Gh=400N×10m=4000J
總功
W總=Fs=F×2h=250N×2×10m=5000J
此過程中動滑輪的機械效率為
[2]繩端拉力做功的功率為
3．（2024·山東菏澤·中考真題）用如圖所示的滑輪組將重540N的建筑材料從地面拉到四樓，建筑材料上升10m，繩端拉力為200N（不計繩重和滑輪與繩之間的摩擦），則動滑輪重 N，此過程該滑輪組的機械效率為 。
【答案】 60 90％
【詳解】[1]滑輪組繩子承重段數(shù)
不計繩重和滑輪與繩之間的摩擦
則
[2]此過程該滑輪組的機械效率為
4．（2024·黑龍江雞西·中考真題）如圖所示，是一位同學組裝的提升重物的裝置。他用400N的力在30s內(nèi)把重1000N的物體勻速提升6m（不計繩重及摩擦），則動滑輪的重力 N，滑輪組的機械效率 （保留一位小數(shù)）。
【答案】 200
【詳解】[1]由圖可知，，根據(jù)可知，動滑輪的重力
[2]繩子拉動的距離為
滑輪組的機械效率為
5．（2024·陜西·中考真題）工人利用如圖所示裝置提升物料，該裝置中的滑輪為 滑輪。已知滑輪重80N，貨籃重120N，不計繩重及摩擦。工人用該裝置勻速提升空貨籃時的拉力為 N。若繩子能承受的最大拉力為520N，每根鋼條重100N，該裝置勻速提升鋼條時，所能達到的最大機械效率為 。
【答案】 動 100 80%
【詳解】[1]由圖可知，滑輪隨物料一起運動，所以該裝置中的滑輪為動滑輪。
[2]由圖可知，動滑輪上有兩股繩，已知滑輪重80N，貨籃重120N，不計繩重及摩擦，用該裝置勻速提升空貨籃時的拉力
[3]若繩子能承受的最大拉力為520N，提升鋼條的最大重力
由于每根鋼條重100N，所以最多能提升8根鋼條，則該裝置勻速提升鋼條時，所能達到的最大機械效率
6．（2024·四川瀘州·中考真題）如圖所示的滑輪組忽略繩重及繩與滑輪間的摩擦，將物體放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑輪組繩子自由端受到的拉力為F繩。當繩子自由端的拉力為60N時，物體處于靜止狀態(tài)，物體與桌面間的摩擦力恰好為0，則動滑輪的重力為 N；當繩子自由端拉力為90N時，物體水平向右勻速運動，物體與桌面之間的滑動摩擦力為 N；撤去水平向左的恒力F，改變繩子自由端拉力的大小，仍使物體水平向右勻速運動時，滑輪組的機械效率為 。
【答案】 20 60 75%
【詳解】[1]由圖可知，滑輪組的動滑輪繞2段繩，忽略繩重及繩與滑輪間的摩擦，當繩子自由端的拉力為60N時，物體處于靜止狀態(tài)，物體與桌面間的摩擦力恰好為0，所以繩子自由端拉力
G動=20N
[2]當繩子自由端拉力為90N時，物體水平向右勻速運動，物體受到向右的拉力
F2=2F1-G動=2×90N-20N=160N
物體受到水平向左的恒力，物體水平方向受到向左的摩擦力、向左的拉力和向右的拉力是平衡力，物體與桌面之間的滑動摩擦力為
f=F2-F=160N-100N=60N
[3]撤去水平向左的恒力F，改變繩子自由端拉力的大小，仍使物體水平向右勻速運動時，壓力和接觸面的粗糙程度不變，摩擦力不變，滑輪組下端掛鉤處拉力
F3=f=60N
繩子自由端拉力
滑輪組的機械效率為
7．（2024·青海西寧·中考真題）如圖所示，虛線框內(nèi)是由兩個滑輪安裝成的滑輪組，利用該滑輪組拉動重960N的物體M在水平面上做勻速直線運動。物體所受的摩擦力是物重的0.1倍，繩子自由端的水平拉力為40N，物體M移動的距離為4m（不計繩重和滑輪重）。則（ ）
A．物體M所受的拉力為960NB．繩子自由端移動的距離是8m
C．滑輪組拉動物體M做的有用功是160JD．滑輪組的機械效率是80%
【答案】D
【詳解】A．物體M做勻速直線運動，受力平衡，則所受的拉力為
故A不符合題意；
B．繩子自由端的水平拉力為40N，物體M所受的拉力為96N，若動滑輪上繩子有效段數(shù)為2，則有
可知由兩個滑輪安裝成的滑輪組有效繩子段數(shù)，則繩子自由端移動的距離為
故B不符合題意；
C．滑輪組拉動物體M做的有用功為
故C不符合題意；
D．總功為
則滑輪組的機械效率為
故D符合題意。
故選D。
8．（2024·山東東營·中考真題）如圖所示，用甲、乙、丙三種簡單機械分別提起同一重物G，已知滑輪重20N，杠桿（OB=2OA）重10N，手的拉力始終沿豎直方向，忽略繩重及摩擦，下列說法錯誤的是（ ）
A．甲圖：該裝置不省力也不省距離
B．乙圖：該裝置的機械效率是三者中最低的
C．丙圖：在勻速拉動物體上升的過程中，拉力F3逐漸變小
D．若提升的物體越重，乙、丙的機械效率就會越高
【答案】C
【詳解】A．甲圖中，該滑輪的位置是固定的，是定滑輪，使用定滑輪時不省力也不省距離，但可以改變力的方向，故A正確，不符合題意；
B．根據(jù)
可知，忽略繩重及摩擦，甲圖中不用克服摩擦和滑輪做額外功，該裝置的機械效率最高；乙圖中克服動滑輪的重力做的功為額外功，機械效率為
丙圖中，克服杠桿的重力做的功為額外功，當物體被提升h時，根據(jù)數(shù)學的相似三角形知識可知，拉力端移動2h，杠桿的重心上升h，則該裝置的機械效率為
可知，可得：乙裝置的機械效率是三者中最低的，故B正確，不符合題意；
C．丙圖中，根據(jù)杠桿平衡條件可得
則
在勻速拉動物體上升的過程中，物重和杠桿重不變，阻力臂變小，動力臂也變小，根據(jù)數(shù)學的相似三角形知識可知，阻力臂與動力臂的比值是一個定值，所以拉力F3不變，故C錯誤，符合題意；
D．若提升的物體越重，根據(jù)
以及
可知，乙、丙的機械效率就會越高，故D正確，不符合題意。
故選C。
9．（2024·山東德州·中考真題）如圖甲所示，虛線框內(nèi)是兩個滑輪連成的滑輪組，工人利用該滑輪組，用200N豎直向上的拉力F，將物體勻速提高3m，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，已知動滑輪重120N，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．繩子自由端移動的速度為0.5m/sB．工人做的有用功為360J
C．該滑輪組的機械效率為80%D．拉力F的功率為100W
【答案】C
【詳解】A．滑輪組省力費距離，由圖乙可知，內(nèi)，物體勻速提高，繩子自由端勻速移動，則繩子自由端移動的速度
故A錯誤；
B．物體提高，繩子自由端移動，則動滑輪上承擔物重的繩子段數(shù)
不計繩重和摩擦，由可得，物體的重力
工人做的有用功
故B錯誤；
C．工人做的總功
該滑輪組的機械效率
故C正確；
D．拉力的功率
故D錯誤。
故選C。
10．（2024·山東聊城·中考真題）建筑工地上，工人用如圖所示的裝置將重為300N的建材從地面勻速運送到離地面8m的高處，所用時間為40s。已知動滑輪重為40N，不計滑輪組的繩重和摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．工人做的總功為2400J
B．工人拉力的功率為60W
C．此過程中該裝置的機械效率約為88%
D．可以通過增加動滑輪個數(shù)的方法提高該裝置的機械效率
【答案】C
【詳解】A．由圖可知，滑輪組的動滑輪繞2段繩，不計滑輪組的繩重和摩擦，拉力
繩子自由端移動的距離
s=nh=2×8m=16m
工人做的總功
W總=Fs=170N×16m=2720J
故A錯誤；
B．工人拉力的功率為
故B錯誤；
C．工人做的有用功為克服建材重力做的功，有用功
W有=Gh=300N×8m=2400J
此過程中該裝置的機械效率
故C正確；
D．增加動滑輪的個數(shù)，可以增加動滑輪重，增大了額外功，所以會降低機械效率，故D錯誤。
故選C。
11．（2024·黑龍江哈爾濱·中考真題）小聰想搬起地面上重350N的石塊，但未搬起；小明用重50N的動滑輪在6s內(nèi)將此石塊勻速豎直提升3m，如圖所示（不計繩重和滑輪摩擦），下列說法不正確的是（ ）
A．搬石塊時，小聰沒有對石塊做功B．繩子自由端的拉力為200N
C．動滑輪的機械效率為87.5%D．拉力的功率為100W
【答案】D
【詳解】A．搬石塊時，但未搬起，有力無距離，所以小聰沒有對石塊做功，故A正確，不符合題意；
B．由圖可知，n＝2，繩子自由端的拉力為
故B正確，不符合題意；
C動滑輪的機械效率為
故C正確，不符合題意；
D．拉力的功率為
故D錯誤，符合題意。
故選D。
12．（2024·黑龍江大慶·中考真題）如圖所示，在的拉力F作用下，用滑輪組將重為的貨物勻速提升，在10s內(nèi)貨物豎直上升了。下列說法正確的是（ ）
A．滑輪組做的有用功為
B．拉力F的功率為
C．滑輪組的機械效率為75%
D．此滑輪組提升的貨物越輕，機械效率越大
【答案】B
【詳解】A．滑輪做的有用功為克服貨物的重力做功，故
故A錯誤；
B．拉力移動的距離
拉力做功
則拉力做功功率
故B正確；
C．滑輪組的機械效率
故C錯誤；
D．滑輪組提升的貨物越輕，額外功不變，有用功越少，機械效率越小，故D錯誤。
故選B。
13．（2024·河南·中考真題）如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是（ ）
A．甲做的有用功多B．乙做的總功多
C．甲做總功的功率大D．乙所用裝置的機械效率小
【答案】C
【詳解】A．在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦，有用功，故甲、乙做的有用功一樣多，故A錯誤；
BCD．圖甲使用的是動滑輪，拉力端移動距離s甲=2h；圖乙使用的是定滑輪，拉力端移動距離s乙=h，不計繩重和摩擦，使用甲動滑輪時，拉力
拉力做功
使用乙定滑輪時，拉力F乙=G，所以拉力做功
在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，甲做的總功多，乙做的總功少，根據(jù)知，甲做總功的功率大；由A選項解析知有用一樣多，但甲的總功多，根據(jù)知，乙所用裝置的機械效率高，綜上分析知，故C正確，BD錯誤。
故選C。
14．（2024·四川眉山·中考真題）如圖是小龍“測量斜面機械效率”的實驗裝置，斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F，將重6N的物體以的速度勻速拉到斜面頂端，測得斜面的機械效率為75%。則下列說法正確的是（ ）
A．拉力做功為3J
B．物體受到摩擦力為1.5N
C．在勻速拉動過程中，物體的機械能不變
D．若以的速度勻速拉動物體，斜面機械效率仍為75%
【答案】D
【詳解】A．拉力做的有用功為
斜面的機械效率為75%，則拉力做功為
故A錯誤；
B．此過程中額外功為
由圖可知，斜面的長度為
物體受到摩擦力為
故B錯誤；
C．在勻速拉動過程中，物體的質(zhì)量不變，動能不變，高度變大，重力勢能變大，物體的機械能變大，故C錯誤；
D．若以的速度勻速拉動物體，此過程中摩擦力大小不變，則額外功不變，有用功也不變，總功也不變，因此斜面機械效率仍為75%，故D正確。
故選D。
15．（2024·四川巴中·中考真題）圖甲所示的塔吊是施工建設中最常見的設備，其結構可簡化為圖乙所示的滑輪組模型。已知物體質(zhì)量為300kg，在繩子自由端施加1250N拉力，物體以0.5m/s的速度勻速上升10s。求：
(1)繩子拉力端移動的距離；
(2)拉力的功率；
(3)在此過程中滑輪組的機械效率。
【答案】(1)15m
(2)1875W
(3)80%
【詳解】（1）圖中繩子股數(shù)n=3，繩子拉力端移動的速度
移動的距離
（2）拉力F的功率
（3）拉力所做的功
有用功為
機械效率
16．（2024·內(nèi)蒙古呼和浩特·中考真題）杠桿是一種讓人類突破自身力量極限的簡單機械。如圖所示，OA長20cm，OB長120cm，張宇同學豎直下壓B端，重物被豎直勻速頂起10cm，已知重物質(zhì)量為270kg，求：
(1)若不計桿重和摩擦，上述過程在B端施加多大的力；
(2)若實際使用600N的力，則這個過程的機械效率。
【答案】(1)450N
(2)75%
【詳解】（1）重物的重力為
G=mg=270kg×10N/kg=2700N
過支點畫出動力和阻力的力臂，如圖所示：
由圖可知，O點為支點，不計桿重和摩擦，根據(jù)杠桿平衡的原理可得
G×L1=F×L2
根據(jù)三角形關系，可得
（2）由題意知，重物被豎直勻速頂起10cm即0.1m，根據(jù)三角形關系可知，力F移動的距離為0.6m，因此這個過程的機械效率為
17．（2024·江蘇蘇州·中考真題）某起重機的滑輪組結構示意如圖所示，其最大載重為5t。起重機將3600kg的鋼板勻速提升到10m高的橋墩上，滑輪組的機械效率為80%。不計鋼絲繩的重力和摩擦，g取。求
（1）克服鋼板重力做的功；
（2）鋼絲繩的拉力F；
（3）滑輪組滿載時的機械效率（保留一位小數(shù)）。
【答案】（1）；（2）；（3）84.7%
【詳解】解：（1）克服鋼板重力做的功為
（2）起重機的滑輪組做的總功為
由圖可知，有四段繩子承重，則鋼絲繩的拉力為
（3）起重機的滑輪組做的額外功為
動滑輪的重力為
滑輪組滿載時的機械效率為
答：（1）克服鋼板重力做的功為3.6×105J；
（2）鋼絲繩的拉力為1.125×104N；
（3）滑輪組滿載時的機械效率為84.7%。
1．（24-25九年級上·廣東肇慶·期中）如圖1所示為某型號車裝轉盤式回轉鉆機，其配備有液壓雙卷揚機塔架滑輪組、水龍頭兩側吊環(huán)聯(lián)動輔助加壓裝置，遇到泥巖、強風化、基巖等地層結構可以輔助加壓鉆進，以提高成孔效率；其主要技術參數(shù)如表、塔架簡化圖如圖2所示。（g取10N/kg）
(1)整個機械空載在水平路面上以最大速度勻速行駛時，受到的阻力是 N。
(2)當大鉤以0.2m/s的速度勻速吊起質(zhì)量為的鉆頭時，鉆頭的重為 N，把鉆頭拉到15m高時，克服鉆頭重力做的功為 J，此時單繩的拉力為，單繩拉力的功率為 W，滑輪組的機械效率為 %（結果保留整數(shù)）。
(3)請你提出一條提高此類機器機械效率的措施 （寫出一條合理即可）。
【答案】(1)9700
(2) 1.5×104 1.5×105 1.26×104 24
(3)增大提升的物體的重等
【詳解】（1）由得，整個機械空載在水平路面上受到的牽引力為
汽車做勻速直線運動，則汽車受到的阻力是
（2）[1]鉆頭的重為
[2]把鉆頭拉到15m高時，克服鉆頭重力做的功為
[3]由圖2得
拉力移動的速度為
則單繩拉力的功率為
[4]滑輪組的機械效率為
（3）提高此類機器機械效率的措施有增大提升的物體的重或者減小掛鉤的重力。
2．（24-25九年級上·江蘇無錫·期中）如圖甲所示是我國古人使用絞車和滑輪吊起石材時的模擬圖，其簡化結構圖如圖乙所示，絞盤橫桿長度L與滾軸直徑d之比為4∶1，已知每塊大理石的重力為280N，吊框的重力為100N，不計繩重和機械間的所有摩擦，g取10N/kg。
(1)絞車可以看做 （選填“輪軸”或“斜面”）；
(2)一位工匠的最大推力為400N，在某次工作中，該工匠勻速推動絞車提升大理石板10m；
①在繩子最大拉力足夠的情況下該工匠最多一次能夠借助絞車吊起多少塊大理板 ？
②此時絞車的機械效率為多少 ？（百分號前保留1位小數(shù)）
【答案】(1)輪軸
(2) 5塊 93.3%
【詳解】（1）通過轉動絞盤使繩子繞道滾軸，從而拉起物體，絞盤相對于輪，滾軸相對于軸，所以絞車可以看做輪軸。
（2）①一位工匠的最大推力為400N，絞盤橫桿長度L與滾軸直徑d之比為4∶1，則繩子的最大拉力
每塊大理石的重力為280N，吊框的重力為100N，則工匠最多一次能夠借助絞車吊起大理石數(shù)量
②吊起5塊大理石時絞車的機械效率
3．（24-25九年級上·廣東肇慶·期中）如圖甲為明代宋應星《天工開物》中描述的龍骨水車，它由水槽、刮板、木鏈、木齒輪、腳踏等組成，其中腳踏部分的結構如圖乙所示。水車安放在河邊，下端水槽和刮板直伸水中，另一端的木齒輪固定于堤岸的木架上，用時踩動腳踏部分使木齒輪轉動，通過木鏈帶動槽內(nèi)板葉刮水上行，傾灌于地勢較高的田地。
(1)龍骨水車腳踏部分相當于簡單機械中的輪軸，勻速刮水上行時水的 能增大。（填“動”或“重力勢”）。刮板的面積越大，水車旋轉一周提升的水就越多，對水所做的功越 ，（填“多”或“少”），當工人踩動腳踏的速度加快時，提升水的功率會變 ；（填“大”或“小”）
(2)若工人踩動龍骨水車旋轉一周可將0.02m3的水提升到4m高的田地中，所用時間為60s，工人做功的總功率為40W，則該過程中工人做的有用功為 J，機械效率為 %（保留整數(shù)，g取10N/kg）。
【答案】(1) 重力勢 多 大
(2) 800 33
【詳解】（1）[1]勻速刮水上行時，水的質(zhì)量不變，高度變大，故重力勢能增大。
[2]此過程是克服水的重力做功，當水的質(zhì)量越大，根據(jù)G=mg可知，則水所受重力越大，再由公式W=Gh可知，對水所做的功越多。
[3]當工人踩動腳踏的速度加快時，提升相同高度所用時間越短，根據(jù)可知，提升水的功率會變大。
（2）[1]根據(jù)得，0.02m3的水的質(zhì)量為
該過程中工人做的有用功為
此過程工人做的總功為
機械效率為
4．（24-25九年級上·云南昆明·期中）小李去火車博物館參觀，了解到蒸氣火車工作的原理，回家后設計了一個利用蒸汽機提升重物的裝置，其工作原理如圖所示，工作過程為：打開閥門A、關閉閥門 B，高壓蒸汽進入氣缸，推動活塞上行； 當活塞到達氣缸頂部時，關閉閥門A、打開閥門 B，蒸汽進入冷凝器，氣缸內(nèi)壓強減小，活塞下降，循環(huán)往復?；钊c杠桿之間用一根硬桿相連，杠桿的另一端與滑輪組的繩子末端相連。已知重物的質(zhì)量為20kg，杠桿左端的力臂為2L，右端的力臂為L，活塞的面積為 10cm2，活塞上行一次重物上升的高度為0.25m，動滑輪的質(zhì)量為5kg，氣缸的能量損失和活塞的質(zhì)量不計，g=10N/kg。
(1)活塞上行過程與汽油機的 沖程相似； 高壓蒸氣進入氣缸后推動活塞上行過程中，氣缸內(nèi)高壓蒸氣的內(nèi)能 （選填“增大”或“減小”） ；
(2)需要將重物提起，氣缸需要產(chǎn)生的最小壓強為多大?
(3)關于小李設計的蒸氣機提升重物的裝置，下列說法正確的是 。
A．需要一次將物體提升得更高，可以將O點水平向左移
B．氣缸產(chǎn)生最小壓強時，O點水平向右移，不能將重物提升起來
C．在氣缸產(chǎn)生的最小壓強下，滑輪組提升重物的效率為80%
D．活塞上行一次，蒸汽機對物體做的有用功為50J
【答案】(1) 做功 減小
(2)6.25×104Pa
(3)ACD
【詳解】（1）[1][2]根據(jù)題意，高壓蒸汽進入氣缸，推動活塞上行，即利用內(nèi)能做功，將機械能轉化為內(nèi)能，與做功沖程能量轉化相同，該過程中高壓蒸氣對外做功，內(nèi)能會減小。
（2）需要提起重物，繩子末端的拉力為
由杠桿的平衡條件可知，杠桿需要施加的力為
由可知，氣缸產(chǎn)生的最小壓強為
（3）A．需要一次將物體提升得更高，可以將O點水平向左移，增加對應的力臂，繩子向下移動的距離大，物體上升高，故A正確；
B．氣缸產(chǎn)生最小壓強時，說明此刻的壓力最小，O點水平向右移，越省力，能將重物提起，故B錯 誤；
C．滑輪組提升重物的效率為
故C正確；
D．蒸汽機對物體做的有用功為
故D正確。
故選ACD。
拉力
距離
F1=7N
h=0.1m
F2=10N
s=0.3m
實驗次數(shù)
1
2
3
4
斜面高度h/m
0.15
0.20
0.25
0.30
拉力F/N
2.7
3.2
3.6
4.1
機械效率η
56%
63%
69%
實驗次數(shù)
動滑輪重G動/N
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
動力F/N
繩端移動距離s/m
滑輪組的機械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
66.7
5
1
4
0.1
①
0.3
②
實驗次數(shù)
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
繩端拉力F/N
繩端移動距離s/m
機械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
4.0
0.1
1.1
0.5
72.7%
4
6.0
0.1
1.5
0.5
次數(shù)
動滑輪重
鉤碼所受的重力
提升高度
有用功
拉力
繩端移動距離
總功
機械效率
1
0.53
1
0.1
0.1
0.7
0.3
0.21
47.6%
2
2
0.1
0.2
1.1
0.3
0.33
60.6%
3
4
0.1
0.4
2
0.3
0.6
次數(shù)
鉤碼所受的重力G/N
鉤碼提升的高度h/m
拉力F/N
繩端移動的距離s/m
機械效率
1
1.0
0.1
0.8
0.4
31.25%
2
1.0
0.2
0.8
0.8
31.25%
3
2.0
0.1
1.2
0.4
41.67%
4
3.0
0.1
1.5
0.4
次數(shù)
鉤碼重/N
鉤碼上升距離/cm
①
彈簧測力計上升距離/cm
機械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
②
3
6
10
2.2
30
90.9
實驗次數(shù)
斜面傾斜程度
木塊重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面長度s/m
機械效率
1
較緩
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
較陡
3
0.3
1.8
1
3
最陡
3
0.4
2.0
1
60%
實驗次數(shù)
斜面傾斜程度
斜面的材質(zhì)
木塊重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面長度s/m
1
較緩
棉布面
3
0.2
1.6
1
2
較陡
棉布面
3
0.3
1.8
1
3
最陡
棉布面
3
0.4
2.0
1
4
最陡
木板面
6
0.4
1
電動機單繩最大拉力（）
40
大鉤最大提升能力（）
100
鉆塔高度（mm）
15000
空載重量（kg）
27500
發(fā)動機
額定輸出功率（）
194
與地面接觸的總面積（）
0.4
轉速（r/min）
2300
水平路面行駛最大速度（km/h）
72

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