第第頁滬科版初中物理八年級10.5機械效率同步習題（含解析）10.5機械效率

知識梳理

有用功：利用簡單機械時，對人們的功

額外功:利用簡單機械時，對人們，但又做的功

機械總功：利用簡單機械時，所做的功

效率總功、有用功、額外功的關系：

物理學中將與的比值，用公式表示

機械效率機械效率總是1

滑輪組的機械效率與、、有關

基礎知識

1．清晨，清河河畔聚集了很多釣魚愛好者，若某位師傅不小心把水桶弄進水里，撈上桶時發現桶里帶些水。在打撈水桶的過程中，下列關于做功的說法中正確的是（）

A．對水所做的功是有用功B．對桶所做的功是總功

C．對水所做的功是總功D．對桶所做的功是有用功

2．下列關于功、功率、機械效率的說法正確的是（）

A．物體做功越多，功率一定越大

B．機器的功率越小，機械效率一定越低

C．功率不同的機器，做的功一定不相等

D．額外功與總功之比越小，機械效率一定越大

3．工人用如圖所示的甲、乙兩種滑輪把同樣一袋沙提升相同的高度，已知沙和袋總重為100N，滑輪重20N（繩重和摩擦力不計），則下列說法正確的是（）

A．甲比乙更省力B．甲做的總功比乙的多

C．甲做的有用功比乙的多D．甲的機械效率比乙的高

4．如圖所示，甲、乙杠桿的質量和長度均相同，機械摩擦不計，分別使用甲、乙杠桿將物體A提升相同的高度，則在工作過程中，甲、乙杠桿的機械效率相比（）

A．甲的大B．乙的大C．一樣大D．無法確定

5．如圖所示的甲、乙兩套裝置，每個滑輪的質量均相等且繩重和摩擦不計。用它們分別將重力為200N和100N的重物勻速提升相同高度，若拉力均豎直向上，兩裝置中，相同的是（）

A．拉力大小B．有用功C．額外功D．機械效率

6．如圖所示的滑輪組，用500N的拉力F在10s內將重800N的箱子勻速提升了2m，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（）

A．動滑輪的重力為100N

B．滑輪組的機械效率為80%

C．定滑輪的作用是省力

D．拉力的功率為100W

7．小華通過走樓梯的方式將一大包衣服搬到五樓，有兩種方法：一是把所有衣服一次搬到五樓；二是先將部分衣服搬到五樓，再搬剩下的衣服。假設她上樓的速度相同，則：

（1）第一種方法的上樓功率（選填“大于”、“小于”或“等于”，下同）第二種方法的上樓功率。

（2）第一種方法的機械效率第二種方法的機械效率。

8．如圖，用一個動滑輪將150N的物體勻速提高，物體在10s內上升0.5m，拉力F為100N，則在此過程中，有用功為J，拉力F的功率為W，滑輪組機械效率為，若增加所提物體的重力，該動滑輪的機械效率（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

9．設長和高之比為5：3的斜面，把重400N的物體勻速推上去，若斜面是光滑的，則所用推力至少是N，若實際所用推力為300N，則斜面的機械效率為。

重難點突破

10．如圖所示，裝修工人正在利用動滑輪和木箱勻速向上搬運沙子。以下做法可以提高動滑輪機械效率的是（）

A．增大提升木箱的速度

B．換用質量更大的動滑輪

C．把裝沙子的木箱換成質量更大的鐵桶

D．每次都將木箱中沙子裝滿

11．小明用兩個相同的滑輪，組成不同的滑輪組（如圖甲、乙所示），分別將同一物體勻速提高到相同高度，繩子自由端拉力分別為F甲、F乙，對應的滑輪組的機械效率分別為η甲、η乙，下列關系中正確的是（忽略繩重及摩擦）（）

A．F甲＞F乙，η甲＞η乙B．F甲＜F乙，η甲＝η乙

C．F甲＝＜F乙，η甲＜η乙D．F甲＞F乙，η甲＝η乙

12．如圖所示，斜面長s為1.2m，高h為0.3m，現將重為16N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端，若拉力F為5N，拉力的功率為3W，則下列說法正確的是（）

A．物體重力不做功

B．拉力做的有用功為19.2J

C．物體所受摩擦力為5N

D．物體由斜面底端運動到頂端用時2s

13．如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，5s內使物體A勻速上升1m，提升過程中拉力F的功率為160W。已知物體A重720N，該工人重600N。關于該過程，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0.2m/s

B．動滑輪重120N

C．該工人對地面的壓力為200N

D．工人利用該滑輪組提升物體的最大機械效率為90%

14．用如圖所示的滑輪牽引小車沿水平地面勻速前進，已知小車的重力G＝10N，拉力大小F＝15N，該裝置的機械效率是60%，則小車與地面之間摩擦力為（）

A．27NB．36NC．18ND．270N

15．建筑工地上，起重機吊臂上的滑輪組如圖所示．在勻速起吊重2.4×103N的物體時，物體在5s內上升了5m，此過程中有用功為J，鋼絲繩移動的速度為m/s；若滑輪組的機械效率為80%，則額外功為J，拉力F為，拉力F的功率為W。

16．如圖所示，彈簧測力計的示數為N，鉤碼的總重為1N，鉤碼上升的高度h為0.1m，測力計豎直向上移動的距離s為0.4m，此時杠桿的機械效率為。忽略杠桿轉動軸的摩擦，僅將鉤碼的懸掛點從A移到B，若重物提升高度相同，額外功與有用功的比值將（選填“增大”、“減小”或“不變”，下同），杠桿的機械效率將。

17．如圖所示，在拉力F＝50N的作用下，一個重600N的物體以0.1m/s的速度沿水平地面向右勻速直線運動10s，已知滑輪組的機械效率為80%，則物體與地面間的滑動摩擦力為N，拉力F做功的功率為W。

18．在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，實驗小組用如圖所示的裝置進行了實驗，實驗數據記錄如表所示。

序號鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機械效率η

12100.83083.3%

24101.530

36102.23090.9%

46152.24590.9%

（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做運動。

（2）如果在第一次實驗時，忽略繩重和摩擦，可以計算出動滑輪的重為N。

（3）第2次實驗時所做的有用功為J，滑輪組的機械效率是。

（4）分析1、2、3次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物所受重力越（選填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高。分析3、4次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度（選填“有關”或“無關”）。

（5）結合生產生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是。

A.增大繩重

B.減輕動滑輪重

C.加快物體提升的速度

19．如圖所示，用滑輪組勻速提起一個重為350N的物體，物體在10s內豎直上升了1m，人拉繩的力為250N。（不計繩重和摩擦）求：

（1）人拉繩子做功的功率；

（2）滑輪組的機械效率；

（3）動滑輪的重力。

能力提升

20．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的關系如圖乙所示．不計摩擦，下列分析正確的是（）

A．動滑輪的重力為10N

B．動滑輪組的機械效率可以達到100%

C．滑輪組的機械效率越高，拉力做功越少

D．每次提升重物時，滑輪組做的額外功為7.5J

21．如圖所示，用大小相同的拉力F把等質量的甲、乙兩物體沿斜面AB、AC從底端勻速拉到斜面頂端，兩次的機械效率分別為η甲、η乙，下列分析正確的是（）

A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙

C．η甲＝η乙D．條件不足，無法比較

22．為創建省級文明縣城，提升城市品味，我縣對主要街道進行改造。如圖是一輛東風牌汽車發動機功率為160kW，運送5t的沙石，以5m/s的速度在30°角的東門坡勻速到達坡頂，已知東門坡長300m（g取10N/kg），則下列說法正確的是（）

A．汽車從斜坡底端到達坡頂的時間約是6min

B．汽車上坡時的牽引力是3.2×104N

C．汽車做的有用功為1.5×107J

D．汽車運送沙石的機械效率是64%

23．如圖所示，工人用滑輪組把重物勻速提升到一定高度，重物的重力為G，每個滑輪的重力為G滑，此裝置的機械效率為η，則工人所用的拉力在下述表達中正確的是（）

A．B．C．D．

24．如圖所示，物體A重50N，物體B重30N，每個滑輪重3N，物體A在物體B的作用下沿粗糙水平面向右做勻速直線運動。如果在物體A上施加一個水平向左的力F拉動A，使物體B勻速上升0.2m（不計滑輪組中的摩擦及繩重），下列選項錯誤的是（）

A．物體A向右勻速直線運動時，繩子對它的拉力為11N

B．物體B勻速上升0.2m，滑輪組做的有用功為6J

C．力F做的功為13.2J

D．滑輪組的機械效率為83%

25．如圖甲，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為120N的物體勻速提起，在4s內繩子自由端移動的距離為s＝3m．圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關系圖。

（1）計算物體上升的速度v＝m/s。

（2）圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是，并計算出該物理量大小是。

（3）計算滑輪組提升該重物時的機械效率是。

26．工人師傅利用如圖甲所示的滑輪組搬運石材。石材放在水平地面上，在大小為500N的拉力F的作用下沿水平方向做勻速直線運動，其路程隨時間變化的圖象如圖乙所示。滑輪組和繩子的自重不計，滑輪組的機械效率為80%。在此過程中石材移動了8m，（g＝10N/kg）求：

（1）石材移動的速度；

（2）工人做的總功；

（3）石材在水平方向上受到的阻力f。

參考答案與試題解析

知識梳理

有用；沒有用；不得不；動力；總功=有用功+額外功；有用功；總功；η=W有/W總；小于；物重；動滑輪重；繩重及摩擦

基礎知識

1．【解答】解：師傅不小心把水桶弄進水里，目的是為了把水桶提上來，所以對水桶做的功為有用功；

但水桶里面有一些水，又不得不對水做功，所以對水做的功為額外功；

手對繩子拉力做的功，包括對水做的功、對桶做的功、對繩子做的功，為總功，故ABC錯誤、D正確。

故選：D。

2．【解答】解：

A.功率是功與時間的比值，做功多，時間不確定，功率大小不能確定，故A錯誤；

B.機械效率是有用功與總功之比：η＝，機械功率是物體在單位時間內做的功，P＝，機械效率與機械功率大小沒有直接關系，故B錯誤；

C.由W＝Pt可知，做功多少還受時間的影響，功率不同的機器，做的功可能相等，故C錯誤；

D.總功包括有用功和額外功，額外功在總功中占比例越小，則有用功在總功中占比例越大，機械效率越高，故D正確。

故選：D。

3．【解答】解：

A.由圖可知，甲滑輪是定滑輪，繩重和摩擦不計，使用該滑輪不省力，所以拉力等于物體的重力，為100N；乙滑輪是動滑輪，繩重和摩擦不計，使用該滑輪可以省一半的力，即拉力等于物體和滑輪總重力的一半，則F乙＝（G+G動）＝×（100N+20N）＝60N，所以，F甲＞F乙；故A錯誤；

BCD.兩幅圖中的W有是克服物體重力做的功，由于勻速提升相同物體到相同的高度，則有用功是相同的，但乙圖中拉力做功要克服動滑輪的重力做功，比甲圖中做的總功要多，所以結合機械效率公式η＝×100%可知，有用功相同時，總功越大的，機械效率越小，所以η甲＞η乙，故BC錯誤，D正確。

故選：D。

4．【解答】解：使用杠桿提升物體時，克服物體重力做的功是有用功，

物體A重力一定，提升相同的高度，

根據W＝Gh可知，拉力所做的有用功相比W甲＝W乙；

由圖知：使用甲裝置提起物體時，拉力做的功包括兩部分：克服物重、克服杠桿重力；

使用乙裝置提起物體時，由于杠桿的重心在O點，所以拉力做的功只要克服物重即可。由η＝知：乙裝置的機械效率更高。

故選：B。

5．【解答】解：（1）每個滑輪的質量均相等且繩重和摩擦不計，由圖可知，甲圖n＝2，而乙圖n＝3，所以F甲＝，F乙＝。故A錯誤。

（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘以重物被舉高的高度，

W甲＝200N×h，W乙＝100N×h，W甲不等于W乙，故B錯誤。

（3）繩重和摩擦不計，所以克服動滑輪所做的功就是額外功，W額＝G動h，也就是動滑輪的重力乘以其上升的高度，由于每個滑輪的質量均相等且被提升相同高度，所以兩裝置中，額外功相同。故C正確。

（4）η＝＝，W額相同，而有用功不同，所以機械效率不同，故D錯誤。

故選：C。

6．【解答】解：A.因為不計繩重和摩擦時F＝（G+G動），所以動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×500N﹣800N＝200N，故A錯誤；

B.滑輪組的機械效率η＝＝＝＝＝＝80%，故B正確；

C.定滑輪實質是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向，故C錯誤；

D.繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×2m＝4m，拉力做的總功：W總＝Fs＝500N×4m＝2000J，則拉力做功的功率：P＝＝＝200W，故D錯誤。

故選：B。

7．【解答】解：（1）（2）設衣服的重力為G；

把所有衣服一次搬到五樓：W有1＝Gh，人做的總功：W總1＝Gh+G人h，

則機械效率η1＝＝＝，

上一次樓時間為t，其功率P1＝＝+；

分兩次送上樓的有用功：W有2＝Gh，人做的總功：W總2＝Gh+2G人h，

則機械效率η2＝＝，

上樓的時間為2t，其功率P2＝＝+，

比較得η1＞η2，P1＞P2。

故答案為：（1）大于；（2）大于。

8．【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝150N×0.5m＝75J；

（2）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×0.5m＝1m，

拉力做的總功：W總＝Fs＝100N×1m＝100J，

拉力做功的功率：P＝＝＝10W；

（3）動滑輪的機械效率：η＝×100%＝×100%＝75%；

（4）若增加所提物體的重力，由W有＝Gh可知，有用功增加，但動滑輪的重力不變，額外功幾乎不變，根據η＝＝＝可知，動滑輪的機械效率變大。

故答案為：75；10；75%；變大。

9．【解答】解：

（1）設斜面的長為s、高為h，則s：h＝5：3，

斜面是光滑的，摩擦不計，推力最小，此時推力做功等于不用斜面直接提升物體做的功，

即Fs＝Gh，

最小推力：

F＝＝400N×＝240N；

若實際推力為300N，斜面的機械效率：

η＝×100%＝×100%＝××100%＝80%。

故答案為：240；80%。

10．【解答】解：A.動滑輪機械效率的高低與木箱上升的高度和上升的速度無關，故A不符合題意；

B.換用質量更大的動滑輪，額外功增加，有用功在總功中所占的比例將減小，機械效率降低，故B不符合題意；

C.把裝沙子的木箱換成質量更大的鐵桶，在有用功不變的情況下，增大了克服鐵桶重力所做的功，使得額外功增大，機械效率會降低，故C不符合題意；

D.動滑輪重力不變，所以額外功不變；每次都將木箱中沙子裝滿，有用功會增大，有用功在總功中所占的比例將增大，機械效率會增大，故D符合題意。

故選：D。

11．【解答】解：不計繩重及摩擦，

（1）因為拉力F＝（G物+G動），n1＝2，n2＝3，

所以繩子受的拉力：F甲＝（G物+G動），F乙＝（G物+G動），所以F甲＞F乙；

（2）因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額＝G動h，W有用＝G物h，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，總功相同，由η＝可知，滑輪組的機械效率相同，即η1＝η2；故D正確。

故選：D。

12．【解答】解：

AB．拉力做的有用功，即重力做功，W有＝Gh＝16N×0.3m＝4.8J，故AB錯誤；

C．拉力做的總功W總＝Fs＝5N×1.2m＝6J，物體克服摩擦力做的額外功：

W額＝W總﹣W有＝6J﹣4.8J＝1.2J，

物體與斜面間的摩擦力f＝＝＝1N，故B正確；

D．由P＝可得，物體由斜面底端運動到頂端用時t＝＝＝2s，故D正確。

故選：D。

13．【解答】解：A．由圖可知，滑輪組承擔物重繩子的有效股數n＝2，5s內繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×1m＝2m，繩子移動的速度v＝＝＝0.4m/s，故A錯誤；

B．由P＝＝＝Fv可得，繩子自由端的拉力F＝＝＝400N，不計繩自身重力和繩與滑輪間摩擦，由F＝（G+G動）可得，動滑輪重G動＝nF﹣G＝2×400N﹣720N＝80N，故B錯誤；

C．該工人對地面的壓力F壓＝G人﹣F＝600N﹣400N＝200N，故C正確；

D．工人施加的最大拉力F′＝G人＝600N，不計繩自身重力和繩與滑輪間摩擦，提升物體的最大重力G'＝2F′﹣G動＝2×600N﹣80N＝1120N，此時滑輪組的機械效率最大，滑輪組的最大機械效率η＝＝＝＝＝≈93.3%，故D錯誤。

故選：C。

14．【解答】解：使用該滑輪組所做有用功：W有＝fs物，

總功：W總＝Fs繩＝Fns物＝3Fs物，

由＝60%得，

＝60%，即：＝60%，

小車與水平地面之間的摩擦力：f＝3×15N×60%＝27N。

故選：A。

15．【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝2.4×103N×5m＝1.2×104J；

（2）由圖可知n＝3，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝3×5m＝15m，鋼絲繩移動的速度：v＝＝＝3m/s；

（3）由η＝×100%可得，拉力做的總功：W總＝＝＝1.5×104J；

則額外功：W額＝W總﹣W有＝1.5×104J﹣1.2×104J＝3×103J；

（4）由W總＝Fs可得，拉力：F＝＝＝103N；

（5）拉力做功的功率：P＝＝＝3×103W。

故答案為：1.2×104；3；3×103；103；3×103。

16．【解答】解：

（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值是0.1N，所以它的示數是0.5N。

（2）在實驗過程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，

總功是：W總＝Fs＝0.5N×0.4m＝0.2J，

所以杠桿的機械效率是：η＝×100%＝×100%＝50%；

（3）杠桿提升鉤碼時，對鉤碼做有用功，克服杠桿重做額外功，并且W有+W額＝W總；

設杠桿重心升高的距離為h，所以，Gh1+G杠h＝Fs，G不變，h1不變，G杠不變，

鉤碼從A點到B點，鉤碼還升高相同的高度，有用功不變；

杠桿上旋的角度減小，杠桿升高的距離h變小，克服杠桿重力所做的額外功變小，所以額外功與有用功的比值將減小；

因為Gh1+G杠h變小，所以Fs也變小；根據：η＝＝可知，總功變小，有用功不變，所以機械效率η增大。

故答案是：0.5；50%；減小；增大。

17．【解答】解：（1）由v＝可知，物體移動的距離：s物＝v物t＝0.1m/s×10s＝1m，

由圖可知n＝3，繩子自由端移動的距離s＝nh＝3×1m＝3m，

拉力做的總功：W總＝Fs＝50N×3m＝150J，

由η＝×100%可知，有用功：W有＝ηW總＝80%×150J＝120J，

由W有＝fs物可知，物體與地面間的滑動摩擦力：f＝＝＝120N；

（2）拉力做功的功率：P＝＝＝15W。

故答案為：120；15。

18．【解答】解：

（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動；

（2）在第一次實驗時，動滑輪上繩子的段數：

n＝＝＝3，

忽略繩重和摩擦，根據F＝（G+G動）可得動滑輪的重：

G動＝3F﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N；

（3）第2次實驗時所做的有用功為：W有用＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；

第2次做的總功：W總＝Fs＝1.5N×0.3m＝0.45J；

則第2次滑輪組的機械效率：η＝＝×100%≈88.9%；

（4）分析1、2、3次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越大，滑輪組的機械效率越高；

分析3、4次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關；

（5）A.增大繩重，增大了額外功，而有用功不變，總功增大，則有用功與總功的比值變小，即機械效率變小，故A錯誤；

B.減輕動滑輪重，減小了額外功，而有用功不變，總功減小，則有用功與總功的比值變大，即機械效率變大，故B正確；

C.由（4）知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關，所以v＝可知滑輪組的機械效率與物體提升的速度無關，故C錯誤；

故選B。

故答案為：（1）勻速；（2）0.4；（3）0.4；88.9%；（4）大；無關；（5）B。

19．【解答】解：（1）由圖可知，n＝2，則繩端移動的距離：

s＝nh＝2×1m＝2m，

做的總功：

W總＝Fs＝250N×2m＝500J，

拉力做功功率：

P＝＝＝50W；

（2）做的有用功：

W有＝Gh＝350N×1m＝350J，

滑輪組的機械效率：

η＝×100%＝×100%＝70%；

（3）不計繩重和摩擦，由F＝（G+G動）可得，動滑輪的重力：

G動＝nF﹣G＝2×250N﹣350N＝150N。

答：（1）人拉繩子做功的功率為50W；

（2）滑輪組的機械效率為70%；

（3）動滑輪的重力為150N。

20．【解答】解：A.由圖乙可知，提升物重G＝15N時，滑輪組的機械效率η＝50%，

不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝＝50%，

解得動滑輪重力：G動＝15N，故A錯誤；

B.使用滑輪組時，需要提升動滑輪做額外功，使得有用功小于總功，滑輪組的機械效率總小于100%，故B錯誤；

C.滑輪組的機械效率越高，說明有用功與總功的比值越大，拉力做功不一定少，故C錯誤；

D.由題知，利用滑輪組每次物體被提升的高度均為0.5m，提升動滑輪上升的高度也都是0.5m，則每次提升重物時，不計繩重和摩擦，滑輪組做的額外功都為：W額＝G動h＝15N×0.5m＝7.5J，故D正確。

故選：D。

21．【解答】解：已知AB＞AC，拉力相同，由W＝Fs可知，W1總＞W2總；已知物體的重力不變，斜面的高度不變，故由W＝Gh可知，將等質量的甲、乙兩物體分別沿斜面AB、AC從底部勻速拉到頂點所做的有用功相同，W1有＝W2有；因為W1總＞W2總，由η＝可得，η甲＜η乙。

故選：B。

22．【解答】解：

A．由v＝可得，汽車從斜坡底端到達坡頂的時間t＝＝＝60s＝1min，故A錯誤；

B．由P＝Fv可得，汽車上坡時的牽引力F＝＝＝3.2×104N，故B正確；

C．坡頂的高度h＝s×sin30°＝300m×＝150m，

汽車做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝5×103kg×10N/kg×150m＝7.5×106J，故C錯誤；

D．汽車做的總功：W總＝Fs＝3.2×104N×300m＝9.6×106J，

汽車運送貨物的機械效率：η＝×100%＝×100%＝78.125%，故D錯誤。

故選：B。

23．【解答】解：

設物體上升的高度為h，

由圖示可知，n＝2，