專題訓練（十七）簡單機械效率的計算

學習目標

1.理解機械效率的概念，明確機械效率是反映機械性能優劣的重要參數。

2.掌握機械效率的計算公式，即機械效率等于有用功與總功的比值。

3.學會識別并計算簡單機械系統中的有用功、額外功和總功。

4.能夠運用所學知識，計算不同簡單機械裝置的效率，并進行比較和分析。

5.培養運用所學知識解決實際問題的能力，形成科學思維的習慣。

6.激發對機械效率計算的興趣，認識到機械效率在日常生活和工業生產中的重要性。

7.樹立節能環保意識，理解提高機械效率對于節能減排、保護環境的積極意義。

專題解讀

一、斜面的機械效率

l-WSffl=G-h

2.W額外=f?S

3.W,&=F?S=G?h+fS

4々=生Gh

FsGh+fs

5.增大n的方法：

（1）斜面盡量光滑（fQ（2）斜面盡量陡（s小）

二、杠桿的機械效率

1.W有用=6物?h

2.W額外由于杠桿自重和軸的摩擦產生

3.W.&=F?S

5.增大n的方法

(1)減小杠桿自重(2)減小摩擦

1.W有用=Gh

2.W額外：摩擦及繩重

3.W&=F?S=F?h

GhG

4.n=——二——

FsF

5.增大n的方法：減小摩擦

四、定滑輪水平方向拉動物體時的機械效率

1.W有用=f物

2.W額外：滑輪轉動摩擦

3.W.a=F?SF=F?S物

5.增大n的方法：減小滑輪轉動摩擦

五、動滑輪（a）及豎直方向滑輪組的機械效率

LW有用=G物.h

2.W額外由摩擦和繩重決定，忽略摩擦的情況下，W額外=0動?上

3.W,B=F?S=F?nh=（G物+G動）?h（n為連接動滑輪繩子段數）

4.不計繩重和摩擦時：T1=—=—=（。與0物、G動有關，與s、h、n無關）

FsnFG物+G動

5.增大n的方法：

（1）減小摩擦；（2）減小G動（G物一定時）；（3）增大G物（G動一定時）。

六、動滑輪（b）及水平方向滑輪組的機械效率

1-w有用=fs物

2.W額外：繩重及滑輪轉動摩擦

總物

3.W=F?SF=F?nS（n為連接動滑輪繩子段數）

4々=區=/

FSFnF

5.增大n的方法：減小繩重及滑輪轉動摩擦

七、注意:

1.所有機械克服自身摩擦做功均是額外功的組成部分，故對機械進行潤滑一般都可以提高機械效率.

2.所有的有用功均等于不使用機械時所做的功

3.對于所有機械均有：〃=&=&

印總P忌

專題訓練

考向一：斜面的機械效率

1.（2023?陜西?中考真題）如圖，小明用沿斜面向上150N的推力，將總重為500N的小車勻速推到斜面頂端，用

時20s。已知斜面高1.2m,長5m。此過程中小車移動的速度為m/s,小明推小車的功率為W,他做

的有用功為J,該斜面的機械效率為。

2.（2023?四川內江,中考真題）如圖所示，將重力為:L0N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端。若斜面長工為

1m,斜面高〃為0.3m,拉力廠為4N,拉力的功率為2W,則此過程中，斜面的機械效率是%,物體從斜面

底端運動到斜面頂端所用的時間是So

3.（2023?四川瀘州?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點的距離工為80cm,B點距水平地面高度//為20cm。沿斜面向上用

0.8N的拉力廠將重為2N的木塊勻速拉到B點，用時2s,則這段過程中拉力廠做功的功率尸=W,斜面的機

械效率〃=%,木塊在該斜面上受到的滑動摩擦力六N?

4.（2023?黑龍江綏化?中考真題）如圖，斜面長￡=5m,高人=2m。小華用平行于斜面向上的拉力足用10s將重為

150N的物體從斜面底端勻速拉到斜面頂端，物體沿斜面勻速向上運動時所受摩擦阻力恒為20N。則拉力所做的功為

J,拉力的功率為Wo

5.（10-11九年級上?全國?期末）如圖所示，斜面長s=10m,高〃=4m。用沿斜面方向的推力下，將一個重為150N

的物體由斜面底端N勻速推到頂端8,運動過程中物體克服摩擦力做了200J的功，運動過程中克服物體的重力做的

功少=J：斜面的機械效率/%;推力/的大小4No

6.（2023?安徽合肥?一模）利用斜面將一個重400N的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力尸=250N,拉動的距

離s=4m,物體上升的高度/z=2m。此過程中該斜面的機械效率是%。

7.（2023?陜西西安?模擬預測）小聰利用一長木板在地面和高臺處搭建一個斜面，如圖所示，高臺高為3m,長木

板長9m。小聰用大小為500N的拉力廠將重為1200N的物體從地面拉上高臺，用時45s。則小聰所做的有用功為

J,拉力廠做功的功率為W,斜面的機械效率為。小聰使用斜面可以（選填"省力"

或"省功”）。

8.（2023?安徽合肥?一模）在美麗鄉村建設中，政府為某村購置一批健身器材。工人在往車上搬運裝有健身器材的

箱子時，用長木板搭了一個3m長的斜面，沿斜面方向對箱子施加500N的力，把120kg的箱子沿斜面勻速推到1m

高的車廂上，如圖所示。求：

（1）推箱子做的有用功；

（2）斜面的機械效率；

（3）箱子受到斜面的摩擦力大小。

9.（2023?湖北荊州,中考真題）以"，荊歌鐵馬，奔向未來”為主題的2023荊州馬拉松3月26日在荊州體育中心鳴

槍起跑。在開賽場地建設過程中，工人利用長度￡=3m的斜面把質量為240kg的重物勻速推到〃=lm高處，如圖所

示，工人所用推力尸=1000N。g取10N/kg。求：

（1）推力做的有用功；

（2）斜面的機械效率；

（3）工人將另一質量為300kg的重物勻速推到同一高度，為了省力，換用長度為5m的斜面，此時重物與斜面間的

摩擦力與原來的摩擦力之比為6：5,共用時20s,工人推力做功的功率。

10.（2023?江西?中考真題）如圖所示，利用斜面將箱子推進車廂，通常要比把箱子直接從地面搬進車廂省力多了,

某同學用100N的力沿斜面向上勻速推動箱子，已知箱子質量為20kg,斜面長3m,斜面高1.2m,g=10N/kgo求：

（1）箱子受到的重力;

（2）箱子受到的摩擦力;

（3）斜面的機械效率；

（4）使用斜面推箱子時有哪些更省力的方法。

利用斜面搬運徒手搬運

考向二：杠桿的機械效率

11.（2023?江蘇鹽城?二模）如圖所示，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，將勻質杠桿拉至圖中虛線位置，使掛在杠

桿下面的鉤碼緩緩上升，轉動摩擦不計。鉤碼總重為L0N,鉤碼上升高度為0.1m,測力計上升高度為0.4m,則杠

桿的機械效率為（保留一位小數）；若只將彈簧測力計改為垂直于杠桿勻速拉動，杠桿的機械效率將

（變小/不變/變大）。

12.（2023?安徽蚌埠?三模）如圖甲是《天工開物》中記載的我國古代提水器具一一桔棒，它利用了杠桿原理。在

前端懸掛水桶，末端懸掛重物，水桶打滿水后，在末端重物拉力的作用下，便能輕易把水提拉至所需的高度。圖乙

是桔椽的原理圖，若為輕質杠桿，其中/。=2。比重物重為G”某次提升水的重力為G”則此次利用桔槨提水

過程的機械效率片（用所給字母表示）。

』■1工

甲乙

13.（2023?安徽合肥?二模）用如圖所示的實驗裝置測杠桿的機械效率，實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，

使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。

（1）實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數如圖所示，鉤碼總重G為1N,鉤碼上升高度分為0.1m,

測力計移動距離s為0.3m,則杠桿的機械效率為；

（2）鉤碼從/點改掛在8點后，拉力作用點及拉力方向都不變，此時把相同的鉤碼勻速提升相同的高度，則所測

機械效率將（選填"變大"、"變小"或"不變"）。

14.（2013?江蘇揚州?一模）花匠手握如圖所示修枝剪刀柄的末端，便可輕松地剪斷樹枝。這時修枝剪刀屬于

（省力/費力）杠桿，它的支點在_________C4/2/C）點。使用時，若在軸上加潤滑油，則可以（增

大/減小）其機械效率。

15.（22-23九年級上?江蘇南通?期末）如圖所示，用豎直向上的力勻速拉動較長的質量分布均勻的杠桿，使重為

36N的物體緩慢升高0.1m,拉力大小廠為16N,拉力移動的距離為0.25m,則杠桿的機械效率為，從如圖位

置提升到水平位置的過程中，重物的機械能將,拉力的大小將;若將重物的懸掛點/向右移動到3點,

將重物提升相同的高度，杠桿的機械效率將（選填"變大"、"變小"或"不變"）。

16.（22-23八年級下?遼寧沈陽?期末）如圖所示，壓下液壓千斤頂杠桿時，能把一個重物頂起來，假設大活塞剛好

頂在重物的重心豎直線的位置上，若要在lmin內把It的重物頂起3cm,則大活塞所做的功為J；若整個裝置

的機械效率為80%,使用時，人加在杠桿8端豎直向下的力下的平均功率為W,若杠桿上04：。2=1：5,則加

在杠桿B端的豎直向下的力F的力臂與小活塞對杠桿施加的近似認為是豎直向上力的力臂之比為o（取

g=10N/kg）

17.（20-21九年級上?江蘇鎮江,期末）小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，。為支點他先將鉤碼懸掛在b

點，在。點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，拉力為B，0點上升的高度為h.然后他將鉤碼移至c點，仍在a點豎直

向上勻速拉動彈簧測力計，拉力為尸2,a點上升的高度仍為九則兩次所做有用功％W2,機械效率〃j72。

（選填">"、或"="）,向上拉動過程中，拉力大小（選填"變大"、"變小"或"不變"）。

18.（2023?安徽合肥?三模）用如圖所示的杠桿從水平位置開始提升重物，用尸=30N的動力始終豎直向上，將重為

G=60N的物體緩慢提升0.1m,已知。/：。2=1：3,OA：OC=1：4,支點處的摩擦不計，求：

（1）杠桿自重G次

（2）杠桿提升重物的機械效率〃；

（3）若將動力作用點從8點移到C點，其它條件不變，請說明杠桿的機械效率怎么變化？

19.（2023?安徽合肥?三模）如圖，AB為能夠繞2點轉動、質量分布均勻的杠桿，AB=2BC,在C處用細線懸掛一

重物G,在杠桿末端/點施加一個始終豎直向上的拉力尸，使質量為3kg的重物在2s內勻速上升0.5m,杠桿重為

75N。忽略支點處的摩擦。

（1）求拉力廠的大小；

（2）求杠桿對重物做功的功率；

（3）若僅將拉力廠的作用點向中點處移動一段距離，其他條件均保持不變，請判斷杠桿的機械效率是否改變，并

說明理由。

BC

A

G

20.（2023?安徽合肥?二模）如圖所示，用豎直向上的拉力P作用在杠桿末端/點，將掛在杠桿中點3的重為150N

的物體勻速緩慢提升0.5m。/點沿豎直方向上升1m。已知杠桿的質量分布均勻，自重為30N。（不計繩重及摩擦）

（1）求力廠的大小；

（2）求將重物勻速提升時杠桿的機械效率（結果保留到0.1%）。

F

八尸

21.（2023?江蘇常州?一模）用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計,

使掛在較長杠桿0。下面的鉤碼緩緩上升。實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位。置，測力計的示數如圖所示，鉤碼總重

G為1.0N,鉤AB碼上升高度分為0.1m,測力計移動距離s為0.3m。貝!|：

（1）彈簧測力計的拉力所做的功多大？

（2）杠桿的機械效率為多大？

考向三：水平滑輪及滑輪組的機械效率

22.（2023?遼寧錦州?中考真題）如圖所示，重100N的物體A在水平拉力廠的作用下以0.1m/s的速度勻速運動

10s,彈簧測力計的示數為20N,滑輪組的機械效率為80%。則拉力廠所做的功是J,拉力尸的功率是

W,物體A受到的摩擦力是No（不計繩重和滑輪重）

23.（2023,安徽池州?二模）如圖所示，物體重300N,用效率為60%的滑輪組使它沿水平面以0.1m/s的速度勻速行

駛20s,受到的摩擦力為72N。則拉力做功的功率為W?（忽略繩重和滑輪重）

24.（2019?山東煙臺,一模）如圖所示的簡單機械是由固定的斜面和滑輪組成的.若斜面的長L與斜面高h的比值

為2,整個機械的效率為80%,則使用該機械將重物沿斜面緩慢拉上的過程中，作用力F與重物所受重力G的之比

為—,

25.（2023?河南南陽?一模）如圖所示，工人利用斜面和滑輪將物體從斜面底端勻速拉到頂端，斜面高1m,長2m,

物體重500N,平行于斜面的拉力為200N,所用時間為：LOs。在此過程中，物體的動能（選填"增大"、"減小"

或"不變”），拉力的功率為W,把物體直接提高到斜面頂端做的功為有用功，則這個裝置的機械效率為。

26.（2023?安徽合肥?二模）如圖所示的滑輪組在拉力尸的作用下，拉著重為5N的物體A以0.1m/s的速度勻速直

線運動了5s。物體A受到的摩擦力為4.2N,彈簧測力計示數為2N,不計繩、彈簧測力計和滑輪重，則滑輪組的機

械效率為.

27.（2023?云南昆明,三模）高速鐵路的輸電線，無論冬、夏都繃得直直的，以保障列車電極與輸電線的良好接觸,

圖中為輸電線的牽引裝置，鋼繩通過滑輪組掛多個相同的墜蛇，總重為5000N,不計滑輪和鋼繩自重及摩擦。輸電

線/端受到的拉力大小為N,若某段時間內輸電線/端向右移動了10cm,墜坨重力所做的功為J?（g

取10N/kg,不考慮鋼繩的熱脹冷縮）

鋼繩

輸電線

A

魚墜蛇

I

O

28.（2023?山東威海?中考真題）五一假期，小明和爸爸自駕到海邊游玩，小轎車不慎陷入水平沙灘無法行駛，請

來救援車幫忙，如圖甲所示，救援車固定不動，利用絞盤、繩子、輕質滑輪將車拉出沙灘。若小轎車的質量為L2t,

輪胎底部與沙灘接觸的總面積為0.2mz,整個拉動過程中小轎車移動的速度隨時間變化的圖象如圖乙所示，其中小

轎車被勻速拉動時絞盤的拉力/恒為：2X1（）3N。（g=10N/kg）求:

（1）小轎車靜止時對沙灘的壓強是多少？

（2）小轎車被勻速拉動通過的路程是多少？在此過程中滑輪的機械效率為90%,則小轎車受到的拉力做功的功率

是多少？（滑輪輪軸處摩擦不可忽略）

甲乙

考向四：豎直滑輪及滑輪組的機械效率

29.（2023?江蘇鎮江?中考真題）如圖所示，工人師傅利用滑輪將沙發運上樓，該滑輪是.滑輪，若工人師傅

用1000N的拉力，將重為800N的沙發勻速提升5m,則工人師傅做的有用功為J,該滑輪的機械效率

為%?

卸

30.（2023?湖北十堰,中考真題）如圖是某電梯的工作原理圖，A、B為滑輪，尸為電動機對滑輪組施加的拉力。其

中滑輪.（選填"A"或"B"）能省力，某次電梯以lm/s速度將60kg的人勻速提升，電動機輸出功率為

1960W,則人所受重力與.力是一對平衡力，此次電梯的機械效率為.

31.（2023?湖南邵陽?中考真題）如圖所示，用動滑輪將物體勻速提升0.2m,繩子自由端的拉力/為6N,則拉力尸

所做的功為Jo如果使用該滑輪提升更重的物體，機械效率會（選填"增大"或"減小"）。

kF

1

32.（2023?四川涼山?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

的拉力廠為200N,物體以0.2m/s的速度勻速上升了10s。不計繩重及摩擦，拉力下所做的功為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。

C

33.（2023?河北滄州?二模）如圖是甲、乙兩人分別用兩裝置在相同的時間內將質量相等的重物勻速提升相同的高

度，空氣阻力、摩擦和繩子的質量均不計，每個滑輪重小于物重，貝的兩人拉繩子的力耳鼻，甲、乙兩人做

功的效率關系%〃乙（均選填"大于"、"小于"或"等于"）。

34.（2023?山東淄博?一模）利用圖中所示的裝置分別將重100N的物體提升一定高度。甲圖中斜面長是斜面高的4

倍，乙圖中滑輪重20N,不計摩擦和繩重。甲圖中所用拉力尸產No乙圖中滑輪組的效率為（精

確到1%)0

35.（2023?吉林松原?三模）如圖所示，某建筑工人用大小為400N的拉力，通過滑輪勻速提升重為360N的貨物,

此滑輪雖然不能省力，但好處是能夠,給工人帶來方便；其機械效率為。

36.（2023?吉林白山?模擬預測）如圖所示是晾衣架的示意圖，其靠近天花板上滑輪是—（選填"定"或"動"）滑

輪，使用靠近晾衣架的滑輪可以（選填"改變力的方向""省力"或"省功"）。

天花板

0~B~~Q

晾衣架

bbddd

37.（2023?黑龍江雞西?三模）如圖所示，置于水平桌面上的物體A