第123講機械效率及功率、機械綜合講解知識點1：機械效率有用功、額外功和總功：必須要做的功，叫做有用功，用W有表示。不得不克服動滑輪本身的重力和摩擦力等因素的影響而做功，這部分功叫做額外功，用W額表示。有用功加額外功是總共做的功，叫做總功，用W總表示。總功、有用功和額外功之間的關系為W總=W有+W額機械效率：在保證所做有用功一定的情況下，人們總是希望額外功越少越好。即額外功在總功中所占的比例越少越好。物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率。如果用η（讀作aita）表示機械效率，那么有使用任何機械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機械效率總是小于1的。機械效率通常用百分數表示。提高機械效率：提高機械效率可以充分地發揮機械設備的作用，對節能減排，提高經濟效益有重要的意義。提高機械效率的主要辦法是改進結構，使它更合理、更輕巧。在使用中按照技術規程經常保養，使機械處于良好的狀態，對于保持和提高機械效率也有重要作用。【典例探究1】下列說法正確的是（）A．機械效率可以大于100% B．做功越多的機械，其功率一定越大C．我國三峽船閘利用了連通器原理 D．只要有動能和勢能的變化，機械能就一定守恒【解題思路】功率和機械效率有何不同？這兩個物理量是從不同方面反映機械性能的。它們之間沒有必然的聯系。功率大表示機械做功快；機械效率高表示機械對總功的利用率高。功率大的機械不一定機械效率高，例如內燃機車功率可以達到幾千千瓦，但效率只有30％~40％，反之，機械效率高的機械功率不一定大。例如，安裝在兒童玩具汽車里的電動機效率可達80％，但功率卻只有幾瓦特。【答案】C【解析】A．只要使用機械，就要做無用功，因此機械效率不可能達到100%，更不會大于100%，故A錯誤；B．功率是功和時間的比值，做功越多的機械，時間不確定，其功率不一定越大，故B錯誤；C．我國三峽船閘利用了連通器原理，是世界上最大的人造連通器，故C正確；

D．物體的動能和勢能可以相互轉化，如果只有動能和勢能相互轉化，機械能是守恒的，故D錯誤。故選C。【典例探究2】用如圖所示的滑輪組拉動物體A，使物體A以0.2m/s的速度水平向左勻速運動10s，已知物體A重500N，物體A受到的摩擦力為120N，拉力F的功率為30W，下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動的距離為2mB．克服物體A與地面間摩擦力做的功是額外功C．滑輪組的機械效率為80%D．相同情況下，若用該滑輪組勻速拉動質量更大的物體B，滑輪組的機械效率不變【解題思路】如何理解機械效率具有“可變性”？由公式可知，如果該機械的額外功（W額）一定，有用功（W有）越大，機械效率（η）越高，比如用同一個滑輪組把一塊巨石和一個乒乓球提起相同的高度，前者的機械效率高，由此可見對同一個機械，它的機械效率是可變的，而不是某一確定值。【答案】C【解析】A．由題意可知，物體移動的距離s=vt=0.2m/s×10s=2m動滑輪上有三股繩，繩端移動的距離是物體移動距離的3倍，所以繩端移動的距離為6m，故A錯誤；B．克服物體A與地面的摩擦力所做的功為有用功，不是額外功，故B錯誤；C．由題意及前面分析可知，有用功為總功為拉力所做的功，由功率計算公式變形可知總功為故C正確；D．相同情況下，若用該滑輪組勻速拉動質量更大的物體時，物體與地面的摩擦力增大，有用功增大，而系統的額外功不變，有用功占總功的比值增大，滑輪組的機械效率應該增大，故D錯誤。故選C。【典例探究3】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用時2s，若拉力所做的功為6J。則下列說法正確的是（）①拉力為5N②拉力的功率為3W③拉力所做的額外功為1.5J④提升物體所做的有用功為5JA．①② B．①③ C．②③ D．①④【解題思路】如何計算有用功？求解有用功的關鍵是明確人們使用機械的目的是什么，為了達到目的所做的那部分“目的功”就是有用功。有用功的大小等效于為了達到目的而直接用手對物體做的功。甲乙丙如對于圖甲、乙兩圖的目的是提升物體升高h高度。因此，為了達到目的必須克服物重所做的功就是有用功，即W有=Gh。對于圖丙圖來說，利用滑輪組的目的是水平移動物體一段距離（s）。因此，為了達到目的必須克服摩擦阻力f所做的功就是有用功，即W有=fs。【答案】A【解析】①由W=Fs可得拉力故①正確；②由可得，拉力的功率為故②正確；③④由題意可知，有用功為克服重力所做的功，由得由得故③④錯誤。故選A。【典例探究4】在斜面上將一個質量為5kg的物體勻速拉到高處,如圖所示,沿斜面向上的拉力為40N,斜面長2m、高1m,把重物直接提升h所做的功作為有用功(g取10N/kg),下列說法正確的是A．物體只受重力、拉力和摩擦力三個力的作用B．做的有用功是50JC．此斜面的機械效率為83.3%D．物體受到的摩擦力大小為10N【解題思路】如何進行有關功、功率、機械效率的綜合計算？（1）首先明晰三者的物理意義與公式關系：①三者之間的關系：②三者的公式關系：③功率與速度、牽引力的關系：機械中的功率：審題挖掘隱含條件。對于滑輪組來說，若已知物體移動的距離或速度，可根據承擔物重或承擔水平摩擦力的繩子段數n計算出繩子自由端移動的距離或速度。即s繩=nh物；vF=2vG。若不計摩擦或繩重，表明額外功是由于克服動滑輪的重產生的，此時額外功的大小為：W額外=G動h。選擇合適的公式表達出有用功、總功并明晰額外功產生的原因，然后根據已知條件表示出機械效率、功率的公式并進行展開和合理簡化消元。如根據使用機械的目的有用功的表達式有：①利用滑輪組豎直提升重物時，要克服物重做功，W有=Gh；②利用滑輪組水平方向勻速移動物體時，要克服水平面的摩擦阻力做功，W有=fs。③利用滑輪組豎直提升浸沒在水中的重物時，要克服物體在水中的重做功，W有=(GF浮)h。相應的總功表達式有：①已知W有、W額時，W總=W有+W額；②已知F和s時，W總=Fs；③已知η、W有時，；④已知P和t時，W總=Pt。在涉及功的題目中，可根據實際情況選用合適的公式做靈活處理。根據有用功和總功的表達式及已知條件，機械效率表達式有：①利用滑輪組提升物體時，滑輪組的機械效率可表示為：Ⅰ萬能公式Ⅱ忽略繩重和摩擦②利用滑輪組水平勻速移動物體時，滑輪組的機械效率可表示為③斜面的機械效率可表示為（4）最后根據已知條件代入公式求出未知量。【答案】B【解析】A.沿斜面向上拉物體時，物體受重力、支持力、摩擦力和拉力四個力的作用，故A錯誤；B．所做的有用功：，故B正確；C．拉力F對物體做的總功:斜面的機械效率為：，所以C選項是正確的；D．克服摩擦力所做的額外功：由可得，,物體受到的摩擦力：,故D錯誤.所以B選項是正確的。一、單選題1．（2023·湖北鄂州·統考中考真題）小剛用如圖所示的滑輪組，將重為10N的物體勻速提升0.5m，已知動滑輪重2N，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）

A．拉力F為5NB．有用功為10JC．繩子自由端移動的距離為1.5mD．該滑輪組的機械效率為83.3%【答案】D【解析】A．由圖中可知，動滑輪上有兩股繩子承重，故繩子自由端的拉力為故A錯誤；B．物體提升的高度為h=0.5m，故由W=Gh可得，所做的有用功為W有=Gh=10N×0.5m=5J故B錯誤；C．因動滑輪上有兩股繩子承重，故繩子自由端移動的距離為s=2h=2×0.5m=1m故C錯誤；D．由圖中可知，該滑輪組的機械效率為故D正確。故選D。2．（2023·江蘇連云港·統考中考真題）下列關于機械效率的說法正確的是（

）A．越省力的機械，機械效率越高B．做功越快的機械，機械效率越高C．所做有用功越多的機械，機械效率越高D．有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高【答案】D【解析】A．機械效率是指有用功與總功的比值，與省力情況無關，故A錯誤；B．功率是描述物體做功快慢的物理量，做功慢的機械，其功率小；機械效率是指有用功與總功的比值，兩者沒有必然的聯系，故B錯誤；C．機械效率是指有用功與總功的比值，所做有用功越多，總功未知，機械效率不一定越高，故C錯誤；D．機械效率是指有用功與總功的比值，有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高，故D正確。故選D。3．（2023·四川廣安·統考中考真題）學習了簡單機械知識后，某同學自制了如圖所示的晾衣架。他將50N的衣物掛在橫桿上，拉繩使其勻速上升1.6m，用時5s（上升過程中，橫桿保持水平），此過程該裝置的機械效率為80%（不計繩重及摩擦）。下列分析正確的是（）

A．拉力做功80J B．拉力的功率為20WC．動滑輪重12.5N D．若增大衣物的質量，機械效率將減小【答案】B【解析】A．如圖，滑輪組做的有用功拉力做的功故A錯誤；B．拉力的功率故B正確；C．滑輪組做的額外功動滑輪與橫桿的總重則動滑輪的重小于12.5N，故C錯誤；D．若增大衣物的質量，滑輪組的額外功不變，有用功增多，由可知，機械效率將提高，故D錯誤。故選B。二、填空題4．（2023·江蘇連云港·統考中考真題）重450N的箱子，在20N水平推力的作用下，沿水平路面做勻速直線運動，地面對箱子的支持力大小為N，箱子受到的阻力大小為N。如果用如圖所示的滑輪組勻速提升該箱子，拉力F=250N，滑輪組的機械效率為。箱子以0.1m/s的速度勻速上升的過程中，拉力的功率為W。

【答案】4502090%50【解析】[1]箱子放在水平地面上時，箱子受到的重力與地面對箱子的支持力大小相等，方向相反，都作用在箱子上，而且作用在同一條直線上，所以箱子受到的重力與地面對箱子的支持力是一對平衡力，故地面對箱子的支持力大小為[2]箱子勻速直線運動時，箱子受到的阻力等于推力，所以箱子受到的阻力大小為[3]滑輪組的機械效率η==90%[4]拉力端移動速度v=2×0.1m/s=0.2m/s由P=可得，拉力做功的功率5．（2023·廣東深圳·統考中考真題）如圖甲，A、B是兩個完全相同的物體，琴琴同學分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對物體做功情況如圖乙所示，請問對物體A做的有用功是J，對物體B做的額外功是J。

【答案】20.5【解析】[1]由圖乙可知，對物體A做的總功為3J，額外功為1J，故對物體A做的有用功W有=WA總WA額=3J1J=2J[2]A、B是兩個完全相同的物體，都拉到斜面頂端，故對物體B做的有用功和對物體A做的有用功相同；由圖乙可知，對物體B做的總功為2.5J，故對物體B做的額外功WB額=WB總W有=2.5J2J=0.5J6．（2023·吉林·統考中考真題）如圖所示，物體的重力是1600N，圖中拉力F是1000N，物體在10s內上升了5m，物體的運動速度是m/s，該滑輪組的機械效率是。

【答案】0.580%【解析】[1]物體運動的速度為[2]由圖可知n=2，由機械效率的計算公式可知，滑輪組的機械效率為7．（2023·四川瀘州·統考中考真題）小聰探究斜面的機械效率時，將粗糙程度均勻的長木板用支架支撐構成斜面，如圖所示。用刻度尺量出斜面底端A點到斜面上B點的距離L為80cm，B點距水平地面高度h為20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F將重為2N的木塊勻速拉到B點，用時2s，則這段過程中拉力F做功的功率P=W，斜面的機械效率η=%，木塊在該斜面上受到的滑動摩擦力f=N。

【答案】0.3262.50.3【解析】[1]斜面的長度L=80cm=0.8m拉力做的總功W總=FL=0.8N×0.8m=0.64J拉力做功功率[2]斜面的高度h=20cm=0.2m拉力做的有用功W有用=Gh=2N×0.2m=0.4J斜面的機械效率[3]克服滑動摩擦力做的額外功W額=W總W有用=0.64J0.4J=0.24J由W額=fL可得物體受到的滑動摩擦力8．（2023·江蘇無錫·統考中考真題）如圖所示，是安裝在某種塔式起重機吊臂一側的滑輪組，某次勻速起吊的物體時，上升，用時，滑輪組的機械效率是，則所做有用功是J，總功是J，拉力F的功率是W。（g取）

【答案】3×1043.75×1042.5×103【解析】[1]物體的重力G=mg=600kg×10N/kg=6000N滑輪組所做有用功W有=Gh=6000N×5m=3×104J[2]由得，滑輪組所做總功[3]拉力F的功率9．（2023·四川涼山·統考中考真題）如圖所示，工人用A、B兩個相同的滑輪組成的滑輪組提升重540N的物體，所用的拉力F為200N，物體以0.2m/s的速度勻速上升了10s。不計繩重及摩擦，拉力F所做的功為J，C處天花板受到的拉力為N；若勻速提升重240N的物體，滑輪組的機械效率為。

【答案】1200J460N80%【解析】[1]由題意知，物體上升的高度為由圖可知承擔物重繩子的股數為n=3，則繩端移動的距離為由得，提升重540N的物體時拉力F做的功為[2]因為不計繩重及摩擦時所以動滑輪重力為根據題意知，C處天花板受到的拉力為[3]因為不計繩重及摩擦時，機械效率為所以提升重240N物體時滑輪組的機械效率為三、計算題10．（2023·湖南益陽·統考中考真題）早在3000年前我們的祖先就設計了結構很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構成。某次取水時井繩拉著質量為10kg的水緩慢上升了4m，水桶的質量為1kg，在這一過程中，人做的總功為500J，g取10N/kg。求此次取水的過程中（1）人做的有用功為多少？（2）轆轤的機械效率多大？（3）人克服井繩重力與摩擦阻力做的功是多少？

【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J【解析】解：（1）根據題意，人做的有用功為（2）根據題意可知（3）根據題意可知克服水斗做的功為克服井繩重力及摩擦力做的功為答：（1）人做的有用功為400J；（2）轆轤的機械效率為80%；（3）人克服井繩重力與摩擦阻力做的功為60J。11．（2023·四川廣元·統考中考真題）如圖所示，某工人利用滑輪組將一個工件沿水平地面勻速拉動到加工點。拉動過程中，工人對繩的拉力始終沿豎直方向，工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為。工人對地面的壓強為；此工人的質量為70kg，兩個動滑輪的質量共為10kg，繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計，g取10N/kg。求：（1）工人的手對繩的拉力大小；（2）工件移動過程中，地面對工件摩擦力的大小；（3）滑輪組在此次工作中的機械效率。

【答案】（1）100N；（2）300N；（3）75%【解析】解：（1）工人的重力由得，工人對地面的壓力由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力由力的平衡條件可知，工人的手對繩的拉力（2）兩個動滑輪的重力由圖可知n=4，因為不計繩重和摩擦時所以地面對工件摩擦力（3）滑輪組的機械效率答：（1）工人的手對繩的拉力大小為100N；（2）工件移動過程中，地面對工件摩擦力為300N；（3）滑輪組在此次工作中的機械效率為75%。12．（2023·四川涼山·統考中考真題）邛海濕地公園湖邊的一個圓臺形花崗石墩（形狀如圖甲）不慎落入1.9m深的湖底，該石墩的上表面積為，下表面積為，高為0.9m，質量為1.482t。工人師傅用起重機將其勻速吊出水面，起重機的功率為440W。石墩從剛好脫離湖底上升到上表面與水面相平共耗時50s（如圖乙）。花崗石密度，不考慮石墩在水中運動受到的阻力。求：（1）石墩的體積；（2）石墩上升過程中，起重機的效率；（3）若起吊前石墩與平整的湖底緊密接觸（如圖丙），湖底對石墩的支持力。

【答案】（1）；（2）41%；（3）【解析】解：根據，可得石墩的體積為（2）石墩受到的浮力為石墩上升過程中，有用功為起重機做的總功為起重機的效率為（3）由于起吊前石墩與平整的湖底緊密接觸，根據石墩形狀可知，石墩受到的浮力為：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.57m30.4m2×0.9m）=2100N石墩的重力石墩圓柱形部分產生的壓力為：可得，湖底對石墩的支持力由于力的作用是相互的，湖底對石墩的支持力：F支=F壓=1.672×10NN答：（1）石墩的體積為；（2）石墩上升過程中，起重機的效率為41%；（3）湖底對石墩的支持力為。13．（2023·安徽·統考中考真題）如圖，一固定斜面頂端裝有定滑輪，為測量該裝置提升物體時的機械效率，用彈簧測力計連接細繩，跨過定滑輪將重為6N的物體沿斜面向上勻速拉動0.6m，物體上升的高度為0.3m，彈簧測力計的示數為4N。求此過程中。（1）做的有用功；（2）該裝置的機械效率。

【答案】（1）1.8J；（2）【解析】解：（1）有用功為W有=Gh=6N×0.3m=1.8J（2）總功為W總=Fs=4N×0.6m=2.4J所以滑輪組的機械效率為答：（1）做的有用功是1.8J；（2）該裝置的機械效率是。四、實驗題14．（2023·江蘇揚州·統考中考真題）在學習了機械效率的相關知識后，課外研究小組有同學猜想：同一個機械的機械效率是不變的。為了驗證猜想，他們用如圖所示的滑輪組進行實驗，改變鉤碼個數，用彈簧測力計沿豎直方向拉著細繩，使鉤碼勻速向上運動，測得的數據如表1。

表1實驗次數鉤碼重鉤碼上升的高度繩端拉力繩端移動距離有用功總功機械效率120.11.00.30.20.3066.7230.11.40.30.30.4271.4350.12.20.30.50.6675.8（1）分析表中的數據，他的猜想是（選填“正確”或“錯誤”）的；（2）實驗小組又進行了如下的探究：改變滑輪的個數組成不同的滑輪組，仍用彈簧測力計沿豎直方向向上勻速拉動細繩，測得的數據如表2；表2實驗次數動滑輪個數鉤碼重繩端拉力鉤碼上升的高度繩端移動距離有用功總功機械效率4163.60.20.41.21.4483.35262.40.20.81.21.9262.56362.20.21.21.22.6445.5分析數據可知：物重相同，動滑輪個數越多越省力，但機械效率越。進一步分析還發現，當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現額外功有用功的情況，所以設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮；（3）根據表2中的數據，如果增加動滑輪個數繼續實驗，將會出現的困難是，你的改進方法是。【答案】錯誤低大于機械所做的額外功機械效率變低減輕動滑輪的質量【解析】（1）[1]由表1數據可知，用同一滑輪組提升不同重力的鉤碼時，鉤碼上升的高度以及繩端移動的距離相同，所得的機械效率不同，即機械效率是變化的，因此他的猜想是錯誤的。（2）[2]由表2數據可知，當物重相同時，動滑輪個數越多，繩端拉力越小，即越省力，但機械效率也變低。[3]根據額外功等于總功與有用功之差可知，在第6次實驗中，額外功大于有用功，由此可知當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現額外功大于有用功的情況。[4]根據以上分析可知，在設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮機械所做的額外功。（3）[5][6]由表2數據可知，在其它條件相同的情況下，增加動滑輪個數，機械效率變低，這是將會出現的困難。根據可知，在提升的物體重力一定時，若要增大機械效率，應減小動滑輪重，因此改進方法是減小動滑輪的重力或減輕動滑輪的質量。一、單選題1．（2023·遼寧葫蘆島·統考二模）如圖用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里，勻速豎直上升了1m。在這個過程中，拉力為500N；滑輪組的機械效率為η，拉力F做功的功率為P，動滑輪重力80N，繩重可忽略不計，下列說法正確的是（）

A．拉力F所做的總功為900JB．拉力F的功率是180WC．滑輪組的機械效率是80%D．克服動滑輪與軸的摩擦所做額外功是20J【答案】D【解析】A．由圖知，承擔重物繩子的段數，由和可得總功故A錯誤；B．拉力F的功率故B錯誤；C．克服物體重力做的有用功滑輪組的機械效率故C錯誤；D．額外功克服動滑輪重力做的額外功繩重可忽略不計，所以克服動滑輪與軸的摩擦所做額外功故D正確。故選D。2．（2023·湖北武漢·統考模擬預測）在斜面上將一個重5N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為2N，斜面長1.2m、高0.3m。下列有關斜面的說法錯誤的是（）

A．物體受到斜面施加的摩擦力大小為2NB．沿斜面拉物體時所做的有用功為1.5JC．沿斜面拉物體時做的額外功為0.9JD．這個斜面的機械效率為62.5%【答案】A【解析】ABC．物體受到重力、拉力、支持力和摩擦力，此過程所做的有用功為所做的總功為則此過程所做的額外功為由可得，摩擦力為故A錯誤，符合題意，BC正確，不符合題意；D．此斜面的機械效率為故D正確，不符合題意。故選A。3．（2023·遼寧丹東·統考一模）如圖所示，物體沿斜面勻速上升，其重力為100N，沿斜面向上的拉力為50N，斜面長為10m，高為4m。下列說法正確的是（）

A．此過程中物體的動能轉化為重力勢能B．斜面的效率為62.5%C．物體與斜面間的摩擦力為10ND．利用此裝置既可以省力，也可以省功【答案】C【解析】A．物體沿斜面勻速上升，質量不變、速度大小不變，動能不變；質量不變、高度增大，重力勢能增大；物體的動能不變、重力勢能增大，不是動能轉化為重力勢能，故A錯誤；B．根據題意可知，拉力做的有用功為W有用=Gh=100N×4m=400J拉力F做的總功為W總=Fs=50N×10m=500J斜面的機械效率為故B錯誤；C．克服摩擦力所做的額外功為W額=W總W有用=500J400J=100J由W額=fs可得物體與斜面間的摩擦力為故C正確；D．利用此裝置（斜面）可以省力，但費距離，不能省功，故D錯誤。故選C。二、多選題4．（2023·四川宜賓·三模）如圖，斜面長s為5m、高h為3m，現將重為10N的物體沿斜面向上從低端勻速拉到頂端，共用時5s，若拉力F為8N，則下列說法正確的是（）

A．斜面的機械效率為75%B．拉力做的功的功率為5WC．提升物體的速度為0.6m/sD．物體所受的摩擦力等于8N【答案】AC【解析】A．現將重為10N的物體沿斜面向上從低端勻速拉到頂端，若拉力F為8N，則斜面的機械效率故A正確；B．拉力做功的功率故B錯誤；C．物體升到斜面頂端，升高了3m，用時5s，則提升物體的速度故C正確；D．物體沿斜面向上從低端勻速拉到頂端，所做額外功物體所受摩擦力故D錯誤。故選AC。三、填空題5．（2023·吉林松原·校聯考三模）如圖所示，用滑輪組提升重為360N的貨物，上升速度為0.3m/s，動滑輪重為30N，拉力F的功率為180W，則繩子自由端的拉力F為N，滑輪組的機械效率為。

【答案】20060%【解析】[1]由圖知道，承擔物重繩子的股數是n=3，繩子自由端移動的速度由于繩子自由端的拉力[2]滑輪組的機械效率6．（2023·湖南長沙·長沙市雅禮實驗中學校聯考二模）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3.6×103N的物體時，物體5s內上升了10m，則起重機做的有用功為J；若滑輪組的機械效率為80%，則動滑輪重N（不計摩擦和繩重）。

【答案】3.6×104900【解析】[1]提起物體所做的有用功[2]滑輪組提升貨物所做的總功額外功不計繩重及摩擦時，動滑輪的重力7．（2023·遼寧丹東·統考一模）如圖所示的滑輪組將重為400N的物體沿豎直方向提升2m，所用的拉力F為250N，（不計繩重和摩擦），則動滑輪重為N，該滑輪組的機械效率為。

【答案】10080%【解析】[1]由圖可知，滑輪組承擔物重繩子的有效股數n＝2，不計摩擦和繩重，由可得，動滑輪的重[2]滑輪組的機械效率8．（2023·廣西南寧·統考二模）用如圖甲的滑輪組（不計摩擦）提升物體，重物和繩子自由端的移動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是（選填“A”或“B”）；若提升物體的重力變小，則該滑輪組的機械效率會變。

【答案】A小【解析】[1]由圖甲可知，繩子自由端移動的距離即相同時間內，繩子自由端移動的距離是物體上升高度的3倍，由圖乙可知，反映繩子自由端運動的圖線是A。[2]不計摩擦，提升物體的重力變小，由可知，有用功變小，額外功不變，由可知，機械效率變小。四、實驗題9．（2023·河北石家莊·校考一模）同學們進行了“影響滑輪組機械效率因素”的實驗探究，用到的裝置如圖甲、乙、丙所示。實驗數據記錄如表所示。

實驗次數鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η120.11.20.355.6%240.11.90.370.2%360.11.60.5420.21.20.655.6%（1）實驗中應沿豎直方向拉動彈簧測力計。（2）通過比較1、4兩次實驗數據可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機械效率與重物上升高度。（3）通過比較兩次實驗數據可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機械效率越高。（4）分析表中數據可知：第3次實驗是用圖（選填“甲”“乙”或“丙”）所示裝置來完成的，第3次實驗時滑輪組的機械效率是%。（5）假如第1次實驗時，不計繩重和摩擦，鉤碼重由2N增加到8.4N，滑輪組的效率可以達到%。【答案】勻速無關1、2丙7584【解析】（1）[1]為了準確測出滑輪組的機械效率，應使彈簧測力計沿豎直方向做勻速直線運動，此時彈簧測力計的示數等于繩子自由端的拉力。（2）[2]通過比較1、4兩次實驗數據知，滑輪組和提升物體的重力相同，繩子段數相同，重物上升高度不同而機械效率相同，故得出結論：使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械效率與重物上升高度無關。（3）[3]1、2兩次實驗，s=0.3m，h=0.1m，由s=nh可得n=3，使用同樣的滑輪組，即使用的甲、乙兩圖，通過得出的實驗數據可知提升的物體重力越大，滑輪組的機械效率越高，得出結論：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機械效率越高。（4）[4]在第3次實驗中，s=0.5m，h=0.1m，由s=nh可得n=5，即承擔物重的繩子股數n=5，所以第3次實驗是用丙圖所示裝置來完成的。[5]第3次實驗時所做的有用功為W有用=Gh=6N×0.1m=0.6J第3次做的總功W總=Fs=1.6N×0.5m=0.8J滑輪組的機械效率是（5）[6]第1次實驗時，不計繩重和摩擦，根據得動滑輪的重力為G動=nF'G'=3×1.2N2N=1.6N鉤碼重8.4N時滑輪組的效率為10．（2023·廣東·統考模擬預測）用如圖甲的裝置探究滑輪組的機械效率η與動滑輪重G動的關系（忽略繩重和摩擦）：

（1）改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數據并繪制出如圖乙的圖像。分析可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越。（填“高”或“低”）（2）分析圖像中的A點可知，被提升物體所受的重力為N。（3）當被抬升物體的重力為9N，動滑輪重力為3N時，滑輪組的機械效率為。【答案】低375%【解析】（1）[1]根據圖乙可知，被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低。（2）[2]根據圖像可知，當動滑輪重為1N時，滑輪組的機械效率為75%，忽略繩重和摩擦，根據得（3）[3]當被抬升物體的重力G′=9N，動滑輪重力G動=3N時，滑輪組的機械效率為五、計算題11．（2023·河北·校聯考三模）如圖所示，圖甲是一輛起重車的圖片，圖乙是起重車吊臂上的滑輪組在某次打撈作業中將重為1.2×104N的貨物A勻速提升過程的示意圖，滑輪組上鋼絲繩的拉力F為4800N，（已知動滑輪重為3000N，貨物A上表面未離開水面，不考慮繩重、摩擦及水對A的阻力。（g取10N/kg）（1）求貨物A的質量；（2）求貨物A在水中被勻速向上提升的過程中受到的浮力大小；（3）乙圖中，貨物A完全離開水面在空中被勻速提升2m的過程中，求此時滑輪組的機械效率。

【答案】（1）1.2×103kg；（2）600N；（3）80%【解析】解：（1）貨物A的質量（2）由圖可知，承擔物重繩子股數為n=3，則由力的平衡得3F+F浮=G物+G動即F浮=G物+G動3F=1.2×104N+3000N3×4800N=600N（3）貨物A完全離開水面后，浮力消失，此時的拉力為F'則3F'=G物+G動=1.2×104N+3000N=1.5×104N解得F'=5000N。因為h=2m，則s=3h=3×2m=6m滑輪組的機械效率答：（1）貨物A的質量為1.2×103kg；（2）貨物A在水中被勻速向上提升的過程中受到的浮力大小為600N