机械效率类题型专练卷(含详解)

机械效率中难题专练（含详解）

一．选择题（共4小题）

1．用如图所示的滑轮组提起重1.0×103N的货物，用400N拉力F在10s内使物体提升2m，不计绳重和摩擦，则下列说法错误的是（）

A．动滑轮重为600N

B．此时滑轮组机械效率为62.5%

C．克服物体重力做功为4000J

D．拉力功率为320W

2．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N．则下列说法正确的是（）

A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J

B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大

C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高3．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重G的物体匀速提升h，不计摩

擦和绳重，滑轮组的机械效率为η，拉力大小F，绳子移动距离为s，则下列动滑轮重力的表达式错误的是（）

A．B．（1﹣η）F C．F﹣G D．

4．两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是（）

A．6：7 B．7：6 C．5：6 D．5：7

二．填空题（共6小题）

5．用如图所示的滑轮组把重为1700牛的物体匀速提高，所用的拉力为500牛，不计绳的质量及摩擦阻力，且两动滑轮相同，则一个滑轮重为牛，滑轮组的机械效率是%。

6．如图，物体重为80N，滑轮重为40N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则拉力F为N，该滑轮的机械效率为（不计绳重和摩擦）

7．如图所示，斜面长6m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为400N的木箱由写面低端匀速拉倒顶端，拉力大小为320N，绳重不计。则小明对木箱做的有用功是J；额外功是J，斜面的机械效率是；木箱与斜面间的摩擦力是N。

8．如图所示，一重为750N，密度为5×103kg/m3的金属块A沉在水中的斜面上，在沿斜面向上的拉力F作用下，物块A以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升，斜面的倾角α=30°，此时斜面的效率为75%，若不计水的阻力，则物块A受到的摩擦力为。

9．如图，用塔式起重机上的滑轮组匀速吊起重为9000N的物体使之上升10m，已知滑轮组的机械效率是80%，则绳上的拉力等于N，若不计摩擦，此滑轮组中动滑轮的重力为N。

10．如图所示，牵引车通过滑轮组匀速打捞起河水中的物体A，在被打捞的物体没有露出水面之前，牵引车控制绳子自由端，使物体A以0.4m/s的速度匀速上升，牵引车对绳的拉力为F1，F1的功率为P1；当被打捞的物体完全露出水面后，牵引车控制绳子自由端，使物体A以0.3m/s的速度匀速上升，牵引车对绳的拉力为F2，F2的功率为P2，且P1=P2．已知动滑轮重100N，物体完全露出水面后滑轮组的机械效率为80%（若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg），则被打捞的物体A的密度为kg/m3。

三．作图题（共2小题）

11．用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，则动滑轮的重为N，并根据上述条件画出如图所示的滑轮组的绳子的绕法。

12．一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示。若车重为5×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，所用拉力为500N，滑轮组机械效率为75%，在图中画出此滑轮组的绕法。

四．实验探究题（共3小题）

13．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.6m，则杠杆的机械效率η=（结果保留一位小数）。

（1）若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（2）若钩码的重量不变，将钩码悬挂点移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高

度，设此时弹簧测力计的示数为F'，杠杆机械效率为η'，若不计转轴O处摩擦，则：F'F，η'η（以上均选填“＞”“=”或“＜”）。

（3）若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F'，杠杆的机械效率为η'，若不计转轴O处的摩擦，则：F'F，η'η（以上均选填“＞”“=”或“＜”）。

14．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中，小强用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示，实验数据如下表所示。

（1）实验时，应沿竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码上升；

（2）第2次实验中，滑轮对钩码所做的功为J，拉力克服装置摩擦所做的功为J，动滑轮的机械效率为%；

（3）分析表中数据可知：在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，若仅增加被提升物体的物重，则拉力所做的额外功，动滑轮的机械效率（均选填“减小”、“不变”或“增大”）；

（4）另一位同学也用该装置匀速提升重1N的钩码，测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为83.3%，与表中小强算得的71.4%有较大差别。则造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中（单选）。

A．提升的高度比小强实验时的大B．拉着弹簧测力计向上加速运动

C．未沿竖直方向拉动弹簧测力计D．弹簧测力计指针与外壳有摩擦。

15．小李在测定某滑轮组的机械效率时，得到下表中的两组数据：

（1）完成表格中空格。

（2）该实验采用的实验装置图是如图中的 （填“甲”或“乙”）。 （3）小李想到计算机械效率还可用η=

，于是用弹簧测力计测得动滑

轮重，代入上式计算后发现比实际测得的机械效率值偏大，请分析额外功是克服 做功。

（4）为了减小测量误差，小李认为滑轮组的机械效率应取两次测量的平均值，你认为是 （填“正确”或“错误”）的，原因是 。

五．计算题（共8小题）

16．用如图甲所示的滑轮组提升物体M ，已知被提升的物体M 重为760N ，卷扬机加在绳子自由端的拉力F ，将物体M 以0.5m/s 的速度匀速提升到5m 的高度。拉力做的功W 随时间t 的变化图象如图乙所示，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。

；

求：（1）滑轮组提升重物所做的有用功W

有

（2）滑轮组提升重物的机械效率η；

（3）动滑轮的重力G

。

动

17．如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）

（1）求工人放绳的速度。

（2）求滑轮组的效率η1

（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。

18．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G=4×103N，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍。请计算：

（1）若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？（2）滑轮组的机械效率是多少？（保留一位小数）

（3）汽车的牵引力是多大？

（4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？

19．在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处，如图，沿斜面向上的拉力F为1.8N 时，物体匀速前进。斜面长s=1.2m、高h=0.3m．把重物直接提升h所做的功作为有用功，物体在斜面上运动时受的摩擦力f=N．这个斜面的机械效率多大？

20．配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105帕，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB=5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105帕。（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g=10N/kg）

（1）求滑轮组的机械效率？

（2）配重M质量是多少千克？

（3）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是多少牛顿？

21．如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底沿竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力

F1随时间t变化的图象。A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N，滑轮组的机械效率为80%，A上升的速度始终为0.1m/s．（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流灯因素的影响），求：

（1）长方体A的重力；

（2）长方体A未露出水面时受到的浮力；

（3）长方体A静止在江底时上表面受到的水的压强；

（4）长方体A未露出水面时滑轮组的机械效率。

22．小强同学利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次均匀速拉动绳子，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象。请根据有关信息完成以下问题：

（1）每个滑轮的重是多少？

（2）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少？

（3）如果使用这个滑轮组提起重物时，刚好不省力时，提起的物重为多少N？

23．在一次物理课上，小明利用老师提供的完全相同的动滑轮，设计了如图所示的实验装置，当它下端挂一个20N的重物时，测得绳子自由端的拉力为8N，绳子自由端移动的距离为8m，请你帮他解决以下几个问题（不计绳重和摩擦）（1）物体移动的距离；

（2）该装置的机械效率；

（3）动滑轮的重力。

2019年05月初中物理组卷

参考答案与试题解析

一．选择题（共4小题）

1．

【解答】解：

A、由图知，承担物重的绳子股数n=4，s=4h，货物重G=1.0×103N，

=nF﹣G=4×400N﹣1.0×103N=600N，所以A正确；

所以动滑轮重G

动

B、由图知，n=4，则s=4h，滑轮组的机械效率：

η======62.5%，故B正确；

C、物体上升的高度h=2m，货物重G=1.0×103N，

=Gh=1.0×103N×2m=2000J，所以C错误；

克服物体重力做功：W

有用

D、拉力做功的功率：

P====320W．所以D正确。

故选：C。

2．

【解答】解：（1）由图可知，OC为钩码G的力臂，OD为弹簧测力计拉力的力臂，由△OCA∽△ODE可得：=，

由杠杆的平衡条件可得：G×OC=F×OD，

则==，

由和G不变可知，F不变，即匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数不变，故B 错误；

拉力做的总功：

W总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J，

拉力做的有用功：

W有=Gh=1.0N×0.1m=0.1J，

拉力对杠杆做的额外功：

W 额=W 总﹣W 有=0.15J ﹣0.1J=0.05J ，故A 错误；

（2）若将钩码从A 点移到B 点，用同样的方式将钩码提升0.1m 时，有用功不变，

此时杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离变小，则额外功变小，

由η=×100%可知，机械效率升高，故C 错误、D 正确。

故选：D 。

3．

【解答】解：利用滑轮组把重G 的物体匀速提升h ，滑轮组的机械效率为η，拉力大小F ，绳子移动距离为s ， ∵不计摩擦和绳重，则W 额=G 动h ， ①由于W 有用=Gh ，

∵η==

，

∴W 额=﹣W 有用=﹣Gh=

Gh ，

∴G 动h=Gh ，

∴G 动=

G ，故A 选项错误，D 选项正确；

②由于W 总=Fs ，

则W 额=（1﹣η）W 总=（1﹣η）Fs ， ∴G 动h=（1﹣η）Fs ，

∴G 动=（1﹣η）F ，故B 选项正确；

③利用滑轮组时，绳子的股数为n，则s=nh，

∴n=，

），

由于不计摩擦，F=（G+G

动

∴动滑轮重：

G动=nF﹣G=F﹣G；故选项C正确；

故选：A。

4．

【解答】解：设物体被提升的高度为h，

W有用=Gh=5G0h；

∵摩擦和绳重均不计，

∴使用滑轮组时做的额外功就是将动滑轮提升h做的功，∵甲图有1个动滑轮，

∴使用甲滑轮组时的额外功：

W额=G轮h=G0h，

使用甲滑轮组时的总功：

W总=W有用+W额=5G0h+G0h=6G0h，

使用甲滑轮组时的机械效率：

η===，

∵乙图有2个动滑轮，

∴使用乙滑轮组时的额外功：

W额′=2G轮h=2G0h，

使用乙滑轮组时的总功：

W总′=W有用+W额′=5G0h+2G0h=7G0h，

使用乙滑轮组时的机械效率：

η′===，

∴=：=。

故选：B。

二．填空题（共6小题）

5．

【解答】解：（1）同一根绳子的拉力相等，两动滑轮相同即G1=G2=G动，则每股绳子的拉力如下图所示：

动滑轮绳子的有效股数为2，不计绳的质量及摩擦阻力，则

F1=（G+G1）=（G+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

F=（F1+G2）=（F1+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

因由①②可得：

G动===100N；

（2）由图可知，当G提升高度为h时，G1左侧绳端上升的高度为2h，G2左侧绳端上升的高度为4h，

则滑轮组的机械效率：

η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=85%。

故答案为：100；85。

6．

【解答】解：竖直匀速拉起滑轮，不计绳重和摩擦，对滑轮进行受力分析如图所示：

所以F=2G+G

动

=2×80N+40N=200N；

拉力作用在动滑轮的轴上，该滑轮费力，则F移动的距离（s）是物体移动距离（h）的二分之一，则h=2s，

滑轮的机械效率：η======80%。

故答案为：200N；80%。

7．

【解答】解：有用功：

W有用=Gh=400N×3m=1200J；

总功：

W总=Fs=320N×6m=1920J；

由W

总=W

有用

+W

额

得：

克服摩擦阻力做的额外功：

W额=W总﹣W有用=1920J﹣1200J=720J；机械效率：

η=×100%=×100%=62.5%；

由W

额

=fs得：

摩擦阻力：

f===120N。

故答案为：1200；720；62.5%；120。

8．

【解答】解：

（1）金属块的质量：m===75kg，

金属块的体积：V===1.5×10﹣2m3，

金属块受到的浮力：F

浮=ρ

水

gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣2m3=150N；

（2）斜面效率为75%，则不用斜面做功与用斜面做功的比值为75%，

不用斜面做功：W

有=Fh=（G﹣F

浮

）h=（750N﹣150N）h=600N×h，

斜坡倾角为30°，所以s=2h，

用斜面做功：W

总=F

拉

s=F

拉

×2h，

斜面的效率为75%，所以：η=×100%=×100%=75%，

解得：F

拉

=400N；

因为W

总=W

有

+W

额

，

所以使用斜面拉动物体时所做的额外功：W

额=W

总

﹣W

有

=400N×2h﹣600N×

h=200N×h，

根据W

额

=fs=f×2h可得，A受到的摩擦力：

f===100N。

故答案为：100N。

9．

【解答】解：（1）有用功：

W有=Gh=9000N×10m=9×104J，

由η=可得所做的总功：

W总===1.125×104J，

由图可知绳子的股数n=3，则s=3h=3×10m=30m，根据W=Fs可知拉力：

F===3750N；

（2）若不计摩擦，根据η===可得动滑轮重：

G动=G=×9000N=2250N。

故答案为：3750；2250。

10．

【解答】解：在被打捞的物体没有露出水面之前，

∵不计摩擦、绳重及水的阻力，

∴F1=（G+G轮﹣F浮），

拉力功率：

P1=F1v1=（G+G轮﹣F浮）v1，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

在被打捞的物体露出水面之后，

∵不计摩擦、绳重及水的阻力，

∴F2=（G+G轮）=（G+100N），

拉力功率：

P2=F2v2=（G+100N）v2，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

此时，η=====80%，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

将②代入③得：

=80%，

解得：G=400N，

物体的质量：

m===40kg，

∵P1=P2，

（G+G

轮﹣F

浮

）v1=（G+100N）v2，

（400N+100N﹣F

浮

）×0.4m/s=（400N+100N）×0.3m/s，

解得：

F浮=125N，

∵F

浮=ρ

水

V

排

g，

∴V

排

===0.0125m3，

∵物体浸没于水中，

∴V=V

排

=0.0125m3，

物体的密度：

ρ===3.2×103kg/m3。

故答案为：3.2×103。

三．作图题（共2小题）

11．

【解答】解：

（1）设使用滑轮组承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动距离s=nh，

由η====得承担物重的绳子股数：

n===4；

不计摩擦和绳重，拉力F=（G+G

动

），则动滑轮的重力：

G动=4F﹣G=4×625N﹣2000N=500N；

（2）使用滑轮组承担物重的绳子股数为n=4，由“奇动偶定”原则可知，应从定滑轮下面钩码开始绕起，依次经过下面的动滑轮、上面的定滑轮﹣﹣﹣﹣，可得滑轮组的绕法，如图所示：

故答案为：500；如上图所示。

12．

【解答】解：

汽车受到的阻力：f=0.03G=0.03×5×104N=1500N，

水平滑轮组的机械效率：

η====，

则动滑轮上绳子的股数：n===4，

所以，绳子从左边定滑轮上的挂钩开始绕起，依次通过右边动滑轮、左边定滑轮、右边动滑轮，如图所示：

四．实验探究题（共3小题）

13．

【解答】解：G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.6m，杠杆的机械效率：

η===×100%≈66.7%；

（1）若增加钩码的重量，重复实验，则有用功增大，根据η=×100%，

则杠杆的机械效率将变大；

（2）根据原图可知，将钩码移动到Q点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′＞F；

将钩码移至Q点，提升相同高度，由W

=Gh，有用功相同，弹簧测力计竖直移

有

动的距离不同，如下图1所示：

钩码悬挂点移动到Q点时测力计上升的高度小，若不计转轴O处摩擦，克服杠杆的自重做的额外功小些，

根据η=×100%，所以机械效率变大，即η′＞η；

（3）根据原图示可知，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点时，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即F′＞F；

由于有用功和额外功均不变，则总功也不变，根据η=×100%，故机

械效率不变，即η′=η。

故答案为：66.7%；（1）变大；（2）＞；＞（3）＞；=。

14．

【解答】解：

（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；（2）第2次实验中，滑轮对钩码所做的功为W

有

=Gh=2N×0.2m=0.4J，

拉力做的总功W

总

=Fs=1.25N×0.4m=0.5J，

克服动滑轮重力做的功W

动=G

动

h=0.2N×0.2m=0.04J，

拉力克服装置摩擦所做的功W

摩擦=W

总

﹣W

有

﹣W

动

=0.5J﹣0.4J﹣0.04J=0.06J，

动滑轮的机械效率η=×100%=×100%=80%；

（3）在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，由表格数据可知：

第一次拉力所做的额外功W

额1

=W总1﹣W有1=F1s﹣G1h=0.7N×0.4m﹣1N×0.2m=0.08J，

第二次拉力所做的额外功W

额2

=W总2﹣W有2=F2s﹣G2h=1.25N×0.4m﹣2N×