2018中考冲刺考点16：机械效率
一．选择题
1. (2017安徽，第16题)如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力约为80N,假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中
A.拉力F做功为30J
B.物体重力做功为120J
C.拉力F做功的功率为12W
D.该装置的机械效率约为60%
2.（2017山东滨州，第14题）在斜面上将一个质量为5kg 的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m．把重物直接提升h所做的功作有用功（g 取10N/kg）．下列说法正确的是（）
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B．做的有用功是50J
C．此斜面的机械效率为62.5%
D．物体受到的摩擦力大小为10N
【解析】
A、沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；
B、所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B 正确；
C、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；
斜面的机械效率为：η=×100%=×100%=62.5%，故C正确；
D、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J，
由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：f===15N，故D错误．
故选BC．
3.（2017山东德州，第12题）如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F
通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（）
A．0.4J83.3% B．0.8J91.7% C．0.8J83.3%D．0.4J91.7%
【解析】
（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，
W总=Fs=6N×0.8=4.8J，
W有用=Gh=10N×0.4m=4J，
W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J，
（2）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈83.3%．
故选：C．
4. （2017重庆B卷，第7题）工人师傅利用如图所示的两种方式，将重均为300N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离．F1、F2始终沿竖直方向；图甲中OB=2OA，图乙中动滑轮重为60N，重物上升速度为0.01m/s．不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）
A．甲乙两种方式都省一半的力B．甲方式F1由150N逐渐变大
C．乙方式机械效率约为83.3% D．乙方式F2的功率为3W
【解析】
A、由甲图可知，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即F1=150N；
由图乙可知，n=3，不计绳重和摩擦，则F2=（G+G动）==120N，故A错误；
B、甲图中，重力即阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1的大小不变，故B错误；
C、不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为：
η======83.3%，故C正确；
D、乙方式中F2=120N，绳子的自由端的速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s，
则乙方式F2的功率为：P=F2v绳=120N×0.03m/s=3.6W，故D错误．
故选：C．
5.（2017重庆A卷，第7题）工人师傅用图5所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m，人对绳的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（）
A.绳子自由端移动的距离为9m
B.动滑轮的重力为200N
C.人通过滑轮组做的有用功为1500J
D.滑轮组的机械效率为53.3%
6.(2017广东广州，第12题)图11中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s，改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2（如图12），此过程滑轮组（）
A. 总功为F2s
B.额外功为F1
C.机械效率为
2
(3) Gs
F s
D.额外功为3F2s-F1s
7. （2017四川南充，第6题）将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示），斜面长1.2m，高0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N（物体大小可忽略）．则下列说
法正确的是（）
A．沿斜面向上的拉力0.3N B．有用功0.36J，机械效率20%
C．有用功1.8J，机械效率20% D．总功2.16J，机械效率83.3%
8.
9．
10．
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
二、填空简答题
1. (2017四川绵阳，第25题)如图是某建筑工地上提升建筑材料的滑轮组示意图，其动滑轮
质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，摩擦影响很小，绳很轻，可以不考虑，则竖着向上的拉力F=______N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高。则滑轮组的机械效率是________。
（取g=10N/kg）
【答案】850, 80%
2. （2017山东济宁，第15题）小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为N；实际测量A端的拉力为110N，
不计绳重及摩擦，则滑轮重为N．
【答案】100；20．
【解析】
（1）因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F=G=×200N=100N；
（2）若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F=（G+G动）得G动=2F ﹣G=2×110N﹣200N=20N．
3. （2017四川德阳，第11题）某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为W，此时滑轮组的机械效率为%．（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
【解析】
（1）由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，
拉力F做的功：W总=Fs=400N×6m=2400J；
拉力F做功的功率：P===240W；
（2）重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，
有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%．
【答案】240；80．
4. （2017四川内江，第18题）用一个动滑轮把80N的沙袋从地面提到
6m高的脚手架上，所用的力是50 N，这一过程所做的有用功是J，
这个动滑轮的机城效率是。
【答案】480 80%
5. （2017山东烟台，第17题）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为，若实际用力为500N，斜面的机械效率为，重物受到的摩擦力为．（g取10N/kg）．
【答案】解：（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；
Fs=mgh=1200J，
解得：
F==400N；
（2）人所做的总功：
W总=Fs=500N×3m=1500J；
斜面的机械效率：
η=×100%=×100%=80%；
（3）W总=W有+W额
即：Fs=Gh+fs
所以f===100N；
答：（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N．
6. （2017江苏扬州，第19题）如图，是塔式起重机上的滑轮组。在将210N的重物匀速提高
2m的过程中，作用在绳端的拉力为100N，则有用功是▲ J，该滑轮组的机械效率是▲ 。
【答案】420 70%
7. （2017天津，第18题）利用图9所示的滑轮组，在5s内将重为360 N的物体匀速向上提起2m，作用在绳端竖直向上的拉力F为150N，该滑轮组的机械效率是，拉力F
的功率是 W。
【答案】80% 180
8. （2017江苏南京，第17题）如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，用了10s，则此过程中有用功是________J，额外功是________J，拉力的功率是________W，滑轮组的机械效率是________。
【答案】360 40 40 90％
9．（2017江苏苏州，第21题）如图所示，用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m，拉力F 为10N，则有用功为▲ J，滑轮组机械效率为▲．若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率▲（变大／变小／不变）．（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）
【答案】7.5 75% 变大
10．
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
三、作图题
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
四、实验探究题
1. （2017山东烟台，第23题）下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告．实验名称：测量滑轮组的机械效率
实验步骤：
（1）用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格．
（2）按如安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置．
（3）拉动弹簧测力计并读出拉力F的值，用刻度尺测出的钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格．
（4）算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格．
（5）改变钩码上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据．
实验记录：
实验结论：在忽略绳子的重力和摩擦的情况下，滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关．
请你评价小明和小红的实验报告．
（1）指出实验步骤中存在的错误和不足；
（2）从理论上分析说明他们实验结论的局限性．
【答案】（1）①表中有用功W有用=Gh和总功W总=Fs的计算值都是错误的，原因在于计算时，物体上升的高度和测力计通过的距离均以cm为单位，在计算时没有换算成国际单位m；
②在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时，应改变提升的物体重力大小，由表中数据可知，小明和小红没有改变提升物体的重力大小，故无法得出机械效率大小与提升物体重力的关系；
（2）研究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时，要控制物体的重力相同，为使结论具有普遍性，应换用不同的滑轮组多次实验；原实验只使用了一个滑轮组做了实验；
研究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时，应改变物体的重力大小，使用不同的滑轮组做实验，而原实验没有改变物体的重力用只使用了同一滑轮组做实验．
故答案为：（1）有用功和总功计算错误；在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时，小明和小红没有改变提升物体的重力大小；
（2）研究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时，原实验只使用了一个滑轮组做了实验；
研究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时，原实验没有改变物体的重力且只使用了同一滑轮组做实验．
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9．
10．
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
五、计算题
1. （2017山东枣庄，第24题）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？
【答案】解：
（1）由图可知，滑轮组中由3段绳子承担重物，
则物体上升的速度为：
v物=v车=×1.2m/s=0.4m/s；
物体由井底拉至井口需要的时间：
t====25s；
（2）滑轮组的机械效率为：
η=====×100%≈66.7%；
（3）由题意可得，汽车受到的阻力为：f=0.05G车=0.05×3×104N=1500N；
汽车匀速直线运动，受到平衡力作用，在水平方向上，汽车受到向右的牵引力、向左的拉力、向左的阻力作用；
由力的平衡条件可得牵引力：F牵=F拉+f=2×103N+1500N=3500N；
（4）汽车运动的距离：s车=s绳=3h=3×10m=30m；
牵引力做功为：W牵=F牵s车=3500N×30m=1.05×105J；
答：（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25s；
（2）滑轮组的机械效率是66.7%；
（3）汽车的牵引力是3500N；
（4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是1.05×105J．
2. （2017四川自贡，第28题）如图所示，A物体受到的重力是100N，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力F=5N，滑轮组的机械效率为80%，试问：
（1）5s 内拉力F 所做功的大小是多少？
（2）物体A 受到水平地面的摩擦力大小是多少？
【答案】解：如图所示，有三股绳子作用在滑轮上，故自由端移动的速度 5秒内绳移动的距离m s s m t v s 35/6.0绳=?== 5秒内拉力所做的功J N FS W 15m 35=?==
由于物体水平向左做匀速直线运动，物体受到滑轮对其水平向左的拉力和水平向右的摩
擦力，物体受力平衡，故， 因为滑轮组的机械效率为
，则
所以：
，
3. （2017山东泰安，第33题）右图是工人利用滑轮组提升重为810N 的物体的示意图,某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s,工人拉力F 的功率为90W ，物体上升10s 拉力F 克服滑轮组的摩擦做的功是60J ，不计绳重。求:
(1)工人拉绳子的速度； (2)滑轮组的机械效率； (3)滑轮组中的动滑轮的重力。
33.【答案】解：（1）工人拉绳子的速度v=3v 物=0.3m/s （2）物体上升10s 移动的距离h=v 物t=1m W 有=Gh=810J W=Pt=900J
（3）提升动滑轮做的额外功：W 额外=W 有-W 摩=30J W 额外=Gh
4. (2017江苏盐城，第22题)如图所示是一种塔式起重机，它将600 kg 的建筑材料匀速吊起时，对绳子的拉力为2500 N ，在建筑材料上升5 m 高度过程中，绳端移动的距离为15 m ，
g 取10N/kg 。求： （1）建筑材料所受的重力。
（2）起重机对绳子拉力做的功。 （3）塔式起重机的机械效率。 【答案】（1）由G =mg
得G =600 kg ×10 N/kg=6000 N （2）根据W =Fs
得W F =2500 N ×15 m=3.75×104
J
（3）根据η=100%100%W Gh
W Fs
?=?有用总
代入数据η=
6000 N 5 m
100%80%2500 N 15 m
??=?
5. （2017湖南长沙，第38题）如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10 s 的时间内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1 m ，已知拉力F 为400 N,建筑材料的重力G 为900 N ，求这个过程中：
（1）绳子自由端移动的距离； （2）此滑轮组的机械效率； （3）拉力F 的功率。
【答案】
6. （2017山东青岛，第（Ⅱ）卷第11题）小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。请画出与解题过程相应的受力分析示意图。
(1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？
(2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？
(3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为1.5×103kg/m3的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图象如图丙所示。已知F2与F1之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为 75%。求液体密度是多少？
【答案】（1）500N（2）1200J（3）1×103kg/m3
7.
8.
9．10．
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.