12.3 机械效率
一、选择题
1．关于功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．有用功相同时，额外功越小，机械效率越高 B．总功相同时，额外功越多，机械效率越高
C．做功多的机械，机械效率高 D．效率高的机械，功率一定大
2．如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法正确的是（ ）
A．做的功越多，效率越高 B．缩短工作时间，可提高效率
C．做功多的工程车，功率大 D．做功越快的工程车，功率越大
3．如图所示，用滑轮组将重物匀速提升，不计绳重及摩擦，下列措施可提高该滑轮组机械效率的是（ ）
A．增加1个动滑轮 B．改变绕线方式
C．增加物体提升的高度 D．增大提升的物重
4．如图所示，使用不同的滑轮分别把相同的物体匀速提升相同的高度，拉力之比为F甲：F乙：＝3：2，机械效率分别为η甲、η乙，则（ ）
A．η甲：η乙＝2：3 B．η甲：η乙＝3：1
C．η甲：η乙＝3：2 D．η甲：η乙＝4：3
5．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（ ）
A．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
6．如图所示，斜面长 10m，高 4m 。用平行于斜面 F ＝50N 的拉力，将重 100N 的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端 。在此过程中 ，下列说法正确的是 （ ）
A．利用此装置既可以省力 ，也可以省功 B．该斜面的机械效率为 80%
C．物体受到的摩擦力为 50N D．对物体所做的有用功为 500J
7．滑轮是提升重物时经常用到的一种机械。工人用500N的拉力F，利用如图所示的滑轮组将重800N的重物在20s内匀速提高了4m。下列判断正确的是（ ）
A．绳端移动的速度为0.2m/s B．提升重物做的总功为3200J
C．工人拉绳子的功率为300W D．该滑轮的机械效率为80%
8．如图所示，当水平拉力F＝40N时，恰好可以使物体沿水平地面向左做匀速直线运动。已知物体重为300N，所受地面的摩擦力为60N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.8m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中（ ）
A．拉力F做功为32J B．物体重力做功为240J
C．额外功为48J D．该装置的机械效率为75%
二、填空题
9．如图所示是两个工人分别用滑轮按甲、乙两种方式把质量相同的两袋沙子从地面提到二楼，两种方式所做的总功W甲、W乙，机械效率为η甲、η乙．若不计绳重及摩擦，则有下列关系：W甲 W乙，η甲 η乙。（选填“＞”、“=”或“＜”）
10． 如图所示，小华用5N的拉力在10s内将重12N的木块从斜面底部匀速拉到顶部。斜面长为1m，高度为0.3m，拉力F的功率为 W，使用该斜面的额外功为 J，机械效率为 。
11．如题图所示，工人师傅用一个动滑轮提升一个重为40N的物体，所用的竖直拉力为25N，在10s内物体向上移动了1.6m，在此过程中，工人师傅拉绳子的力做功为 J，拉力的功率为 W，该动滑轮的机械效率为 。
12．工人用如图所示的装置搬运石块A。已知A重1200N，在20s内沿水平方向匀速移动3m，工人所用拉力F为120N，那么A移动过程中拉力F做功为 J；如果此装置机械效率为，则石块A受到的摩擦力为 N。
13．如图所示是一台汽车起重机吊装货物的滑轮组，若某次作业中，起重机在内将的货物由地面提升到的高度，钢丝绳的拉力为，拉力做的有用功为 ，起重机起吊货物的机械效率为 。
三、实验探究题
14．如图所示，某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块A，收集了表中的实验数据：
次数 斜面的倾斜程度 物块重力 斜面高度 拉力 斜面长度 机械效率
1 较缓 5 0.2 2.4 1
较陡 5 0.5 3.2 1
3 最陡 5 0.7 4.3 1
（1）实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 移动（选填“左”或“右”）。分析表中的数据可得出：斜面越缓越 力（选填“省”或“费”），斜面的机械效率越 ；
（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是和，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.0N，与第二次实验相比，有用功 （选填“相同”或“不同”）、而拉力做得总功 （选填“变大”或“变小”），这种情况下斜面的机械效率将变 （选填“变大”或“变小”）；
（3）把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和 有关。
15．某同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如表所示：
验次数实 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 图所示装置来完成的；
（3）第3次实验时，滑轮组的机械效率是 （结果精确到0.1%）；
（4）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度 （选填“有关”或“无关”）；通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越 ；
（5）实验过程中边拉边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
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，动滑轮重10N，在50N的拉力F作用下，滑轮组拉着重100N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），求：
（1）拉力F对物体A做的有用功；
（2）拉力F做功的总功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
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．A
2．D
3．D
4．D
5．B
6．B
7．D
8．D
9．＜；＞
10．0.5；1.4；72%
11．80；8；80
12．1080；270
13．4800；80%
14．左；省；小；相同；变大；变小；粗糙程度
15．匀速；丙； 70.2% ；无关；1、3 ；低；不正确；摩擦
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：物体移动距离s物＝v物t＝0.1m/s×10s＝1m
由图知，动滑轮上承载的绳子的段数n＝2，忽略绳重和滑轮间的摩擦，由可得，物体受到的拉力
对物体A做的有用功W有＝F′s物＝90N×1m＝90J
答：拉力F对物体A做的有用功为90J；
（2）解：由
得到拉力的总功率P＝Fv＝Fnv物＝50N×2×0.1m/s＝10W
答：拉力F做功的总功率为10W；
（3）解：滑轮组的机械效率
答：该滑轮组的机械效率为90%。
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。
