12.3 机械效率
一、选择题
1．下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
2．下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（ ）
A．增大摩擦 B．增大定滑轮重力
C．增大动滑轮重力 D．增大被提升物体重力
3．在劳动实践活动中，小明利用斜面把一重1000N的箱子匀速推到车上。如图所示，斜面长5m、高1.4m，小明用的推力是400N，用时5s，则下列叙述正确的是（ ）
A．斜面是一个费力机械 B．小明做的有用功是5000J
C．推力F做功的功率为400W D．斜面的机械效率为80%
4．如图所示，用一个动滑轮把重200N的物体匀速提高了1m，所用的拉力F为125N，用时10s。下列说法正确的是（ ）
A．物体在匀速上升过程中，物体的动能不变，机械能不变
B．拉力F做功的功率为12.5W
C．该过程中，动滑轮的机械效率为80%
D．增大提升物体的速度可以提高该动滑轮的机械效率
5．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体。若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．工人所拉绳子移动了15m B．动滑轮所受重力为10N
C．滑轮组所做的有用功为2000J D．滑轮组的机械效率为95%
7．某型号挖掘机在6s内将装满铲斗的质量为0.75t的泥土送到10m外的岸边，挖掘深度（如图乙所示）发动机的总功率是20kW，（取）则（ ）
A．挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，挖掘机对泥土做功为
B．挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，挖掘机对泥土做功为
C．挖泥过程中挖掘机的机械效率为12.5%
D．挖泥过程中挖掘机的额外功为
8．如图所示，小明用滑轮组将一桶重为200N的水在10s内匀速提升6m，拉力F为150N。忽略绳重、桶重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．使用滑轮组既能省力又能省功
B．该滑轮组的机械效率为80%
C．该滑轮组的动滑轮重为100N
D．若提升过程中，有部分水洒出，滑轮组的机械效率不变
二、填空题
9．如图所示，斜面倾角为30°，木箱重为150N，小明同学用大小为100N的推力沿斜面向上推动木箱，使木箱沿斜面从底端匀速运动到顶端。则在此过程中斜面的机械效率为 。
10． 如图所示，某人用100N的拉力把重160N的物体提高1m，忽略绳重和摩擦，则人所做的总功为 J，动滑轮重 N，该滑轮组的机械效率为 。
11． 如图所示，在200N拉力F的作用下，用滑轮组将重为300N的货物匀速提升，在20s内货物竖直上升了2m。在这个过程中，绳子自由端移动的速度为 m/s，额外功为 J，滑轮组的机械效率为 。
12．如图所示，只让塔式起重机做功的功率变大，其机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。某次作业中起重机将900N的物体匀速吊起5m高，拉力F为400N，则这次作业起重机所做有用功为 J，机械效率为 %。
13．如图所示，用4N的拉力将重为30N的物体匀速向左动0.2m，此时滑轮组的机械效率为75%，此过程中绳子自由端移动的距离为 m，物体与地面的摩擦力为 N；加速拉动物体，物体所受的摩擦力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
三、实验探究题
14．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，小宇用如图甲所示的滑轮组进行了五次实验，实验数据如下表。（不计绳重、忽略滑轮轴的摩擦）
实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm 机械效率η
1 6 3 2.5 9 80%
2 6 5 2.5 15
3 6 8 2.5 24 80%
4 8 3 3.1 9 86%
5 10 3 3.8 9 88%
（1）实验时，应沿 方向缓慢拉动绳子自由端，使物体匀速升高；
（2）由1、2和3次实验的数据可得：①第2次实验中滑轮组的机械效率是 。②滑轮组的机械效率与 无关；③动滑轮的重力为 N；
（3）分析1、4和5次实验数据，可得到的结论是 ；
（4）小红利用小宇的实验器材组装滑轮组，她只改变了绳子的缠绕方式，如图乙所示，当提升相同的重物时，乙滑轮组的机械效率甲滑轮组的机械效率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。
15．小明同学用如图所示的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，他首先测出木块重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动木块，调节斜面倾斜角度的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾斜角θ 木块重G/N 斜面高h/m 斜面长s/m 拉力F/N 用用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
15 10 0.1 0.4 3.6 1 1.44 69.4%
30 10 0.2 0.4
2
（1）实验中，小明测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做 运动，并读出弹簧测力计的示数；
（2）当斜面倾斜角为30度时，弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力F= N，此时总功为 J，斜面的机械效率为 ；
（3）分析表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角度越 （选填“大”或“小”），斜面越省力，斜面的机械效率越 （选填“高”或“低”）；
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程不变，只改变物重。
四、计算题
16． 如图所示，用平行于斜面的拉力，将重力为的物体沿斜面向上移动了，升高了。求：
（1）拉力所做的功；
（2）该斜面的机械效率；
（3）物体受到的摩擦力。
17． 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12m，物体重6000N，汽车匀速拉绳子时速度为3m/s，拉力为2.2×103N，受到的阻力为3×103N。求：将物体从井底拉至井口的过程中：
（1）绳子自由端移动的距离是多少
（2）滑轮组的机械效率是多少
（3）汽车牵引力的功率是多少
18．某工人站在水平地面上，用如图甲所示装置，将实心长方体A从井底沿竖直方向匀速拉起。A体积为0.12m3，重3600N，上升的速度始终为0.1m/s，图乙是人对绳子的拉力F随时间t变化的图象。（不计绳与滑轮间的摩擦及绳重，忽略水对物体的阻力，g取10N/kg，ρ水=1×103 kg/m3）求：
（1）井底受到水的压强；（不考虑井中水面高度的变化）
（2）实心长方体A浸没在水中时受到的浮力；
（3）实心长方体A露出水面前，在提升过程中滑轮组的机械效率。
参考答案
1．D
2．D
3．C
4．C
5．C
6．D
7．C
8．C
9．75%
10．200；40；80%
11．4；200；75%
12．不变；4500；75
13．0.6m；9N；不变
14．（1）竖直
（2）80%；物体升高的高度；1.5
（3）同一滑轮组提升物重越重，机械效率越高
（4）等于
15．匀速；6；2.4；83.3%；小；低；斜面倾斜角度
16．（1）解：根据题意可知，拉力所做的功为
答：拉力所做的功为400J；
（2）解：根据题意可知，重力所做的功为
该斜面的机械效率为
答：该斜面的机械效率为75%；
（3）解：根据题意可知，克服摩擦力做功为
由得
答：物体受到的摩擦力为20N。
17．（1）解：由图可知，由3段绳子吊着动滑轮，所以，绳子自由端移动的距离是
答：绳子自由端移动的距离是；
（2）解：拉力做的总功为
有用功为
滑轮组的机械效率是
答：滑轮组的机械效率是；
（3）解：汽车做匀速直线运动，汽车的牵引力、汽车受到的阻力、绳子对汽车的拉力三力平衡，汽车的牵引力为
汽车牵引力的功率是
答：汽车牵引力的功率是。
18．（1）解： 经分析知，时A浸没在水中上升时，A受到的拉力不变，绳端的拉力F不变；时A逐渐露出水面，70s时A恰好全部露出水面，A受到拉力变小，绳端拉力F变小。A上升的速度始终为，
由可得，井中水深
井底受到水的压强
答：井底受到水的压强为；
（2）解： 实心长方体A浸没在水中时受到的浮力
答：实心长方体A浸没在水中时受到的浮力为1200N；
（3）解： 由图知，通过动滑轮绳子的段数，A浸没时露出水面前绳端拉力，A受到滑轮组的拉力
滑轮组的机械效率
答：实心长方体A露出水面前，在提升过程中滑轮组的机械效率为。
