1、1 第十一章第十一章 简单机械和功简单机械和功 11.511.5 机械效率机械效率 知道有用功、额外功、总功； 理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素； 知道有用功、额外功、总功关系式； 理解机械效率的计算及公式。 机械效率只是反应有用功和总功的比值，和做功多少、做功的距离、省力费力、做功快慢等因 素无关； 了解杠杆、滑轮(组)、斜面等简单机械效率的影响因素； 机械效率机械效率：物理学中，将有用功与总功的比值。 公式公式：= 总 有用 W W 100是一个没有单位的量，常用百分数表示。 有用功有用功：对人有用的功。 机械机械影响因素（额外功）影响因素（额外功）提高机械效率的方法提
2、高机械效率的方法 方法1、减少额外功在总功中占的比例2、增大有用功在总功中占的比例 杠杆 杠杆自身的重力； 杠杆与物体之间的摩擦力； 物体的重力。 杠杆自身的重力越小、杠杆与物体之间的摩擦力越小、 物重越大，机械效率越高 滑轮组 滑轮组的额外功：动滑轮自重、绳自重、绳与滑 轮之间的摩擦力。 动滑轮的重力；绳重，滑轮与绳、与轴之间 的摩擦力。物体的重力。 提升同样重的物体时，动滑轮越轻，其机械效率越大。 可采取改进机械结构、 减小摩擦阻力等方法， 或减小滑轮 组中动滑轮自重等； 同一滑轮组，所提重物越重，其机械效率越大 斜面 斜面的倾斜程度； 斜面的粗糙程度； 材料。 材料一定时，斜面的倾斜程度
3、越大，斜面越光滑，机械 效率越高。 额外功额外功：对人没用但又不得不做的功。 额外功产生的主要原因额外功产生的主要原因：提升重物时，克服机械自重、容器自重等所做的功，以及克服机械的摩擦 2 所做的功。 总功总功：人们在达到一定目的的过程中，实际做的功，一般指拉力 F 做的功，数值上等于有用功与额 外功之和。 考点一考点一机械效率的概念机械效率的概念 例例 1 1 使用机械做功时，机械效率高的机械一定是 （） A做的有用功多 B做的额外功少 C做相同的功省力 D所做的额外功与所做的有用功的比值小 【答案】B 【解析】机械效率反应的是有用功占总功的比值，机械效率越高，有用功占的比值也就越多，额外
4、功占的比例就越少； 变式变式 1 1 关于机械效率，下列说法正确的是 （） A. 越省力的的机械，机械效率越高 B. 有用功多的机械，效率越高 C. 额外功少的机械，机械效率高 D. 总功一定时，有用功多的机械的效率高 【答案】D 【解析】机械效率反应的是有用功占总功的比值，机械效率越高，有用功占的比值也就越多； 考点二考点二机械效率的计算机械效率的计算 例例 2 2 小华和妈妈去超市购物,她们将 17 kg 物品放在小推车中推行,小推车在某段时间内速度 v 随时间 t 变化的关系图像如图所示。已知小推车重 130 N,所受阻力是总重的 0.15。(g 取 10 N/kg) 3 (1)在 01
5、0 s 内,水平推力(大于/小于/等于)阻力,阻力大小为N。 (2)1020 s 内水平推力做了多少功? (3)1020 s 内水平推力的功率多大? 【答案】(1)大于45(2)360 J(3)36 W 【解析】(1)010s，小车做加速运动，物体往合力的方向加速，所以推力大于阻力； （2）由图可知 1020 s 时， 物体做匀速直线运动， 此时处于二力平衡状态， 故 F=（G车+G物） 0.15， 然后根据 W=FS 求出所做功的大小； （3）根据 P=Fv，F 由 2 得到，v 由图像得出。 考点三考点三滑轮（组）的机械效率滑轮（组）的机械效率 例例 3 3 如图所示,工人师傅用动滑轮将箱
6、子吊到阳台上,箱子重为 500 N,动滑轮重为 10 N。在工人师 傅竖直向上的拉力 F 作用下,箱子匀速上升了 2 m,不计绳重和摩擦,则在此过程中 () A.F=250 N B.F=510 N C.绳自由端被收起的长度为 4 m D.装置的机械效率=100% 【答案】C 【解析】根据滑轮组的性质，S绳=nh。 考点四考点四杠杆的机械效率杠杆的机械效率 例例 4 4 如图所示,一根均匀的细木棒 OC,OA= 4 1 OC,B 为 OC 的中点。 在 C 点施力将挂在 A 点的重为 180 N 的物体匀速提升 0.2 m,木棒的机械效率为 90%。这里的木棒是一种简单机械,称为,提升该物 4
7、体做的有用功是J,木棒重为N(不计摩擦)。 【答案】杠杆3610 【解析】根据图示可知,木棒可以绕 O 点转动,故该木棒相当于杠杆;有用功:W 有=Gh=180 N0.2 m=36 J;因为 OA= 1 4OC,B 为 OC 的中点,所以 OB=2OA,故当物体上升 0.2 m 时,B 点将上升 0.4 m;不计 摩擦,由= W W 有 总= W WW 有 有额和 W 额=G 木 h可得:90%= 36J 36J0.4mG 木 ,解得 G 木=10 N。 。 考点五考点五斜面的机械效率斜面的机械效率 例例 5 如图所示,斜面长 s=10 m,高 h=4 m。 用沿斜面方向的推力 F,将一个重为
8、 150 N 的物体由斜面底端 A 匀速推到顶端 B。 运动过程中物体克服摩擦力做了 200 J 的功,则物体运动过程中克服物体的重力做 的功 W=J,斜面的机械效率=,推力 F=N。 【答案】60075%80 【解析】克服重力做的功 W=W 有=Gh=150 N4 m=600 J 总功 W 总=W 有+W 额=600 J+200 J=800 J 机械效率= W W 有 总100%= 600J 800J100%=75% 推力 F= W s 总 = 800J 10m=80 N 一、单选题一、单选题 1关于功、功率、机械效率说法正确的是（） A功率越大，做功越快，机械效率越大 B做功越少，功率越小
9、，机械效率越小 C功率越大，反映做功越快，与机械效率无关 5 D机械效率越大，表明它做的功越多 2如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦若 每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是 A甲更省力，甲机械效率大 B乙更省力，机械效率一样大 C乙更省力，乙机械效率大 D甲更省力，机械效率一样大 3分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在 5s 内将重为 100N 的物体 G 匀速提升 2m，每个滑轮的 重均为 10N不计绳重及摩擦，此过程中（ ） AF甲小于 F乙 B甲的机械效率小于乙的机械效率 CF甲做的功大于 F乙做的功 DF甲做功的功率等于 F
10、乙做功的功率 4用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组把重 400N 的物体匀速提升 0.5m，滑轮组的机械效率为 80%，则下列说法中正确的是（） A额外功一定是 50J B拉力大小一定是 250N C动滑轮重一定是 100N D拉力通过的距离一定是 1m 5下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（） 6 A功率大的机械，做功一定多 B做功快的机械，功率一定大 C机械效率高的机械，功率一定大 D做功多的机械，机械效率一定高 6如图所示的滑轮组中，动滑轮重 1N，小强用 6N 的拉力 F 通过该滑轮组匀速拉起重 10N 的物体， 物体沿竖直方向上升 0.4m此过程中，额外功和机械效率分别是（）
11、 A0.4J83.3%B0.8J91.7%C0.8J83.3%D0.4J91.7% 7小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀速提高到相同高度，绳 子的自由端移动的距离为 S1、 S2， 图中左、 右滑轮组的机械效率分别为1、 2， 下列关系正确的是（忽 略绳重及摩擦） （） AS1S2，1=2BS1S2，12 CS1S2，1=2DS1S2，12 8为了将放置在水平地面上重为 100N 的物体提升一定高度，设置了如图所示的滑轮组装置。当用 图甲所示随时间变化的竖直向下的拉力 F 拉绳时，物体的速度 v 和物体上升的高度 h 随时间变化的 关系分别如图乙和丙所示（不计绳重
12、和绳与轮之间的摩擦） 。下列计算结果正确的是（） A0s1s 内，地面对物体的支持力是 10N 7 B1s2s 内，拉力 F 做的功是 62.5J C2s3s 内，拉力 F 的功率是 300W D2s3s 内，滑轮组的机械效率是 62.5% 9如图，用大小相等的拉力 F，分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，运动 时间 tabtcd，运动距离 sab=scd，比较两种情况下拉力所做的功和功率（） Aab 段做功较多 Bab 段与 cd 段的功一样多 Cab 段功率较大 Dab 段与 cd 段的功率一样大 10 利用图所示的杠杆将重为 3N 的物体缓慢匀速提高 10cm ， 手的
13、拉力 F 为 2N， 手移动的距离 s 为 30 cm ，则杠杆的机械效率为（ ） A22%B33%C50%D67% 二、填空题二、填空题 11如图所示，沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的 拉力是 F=100N， 斜面长 2m、高 1m，则其机械效率是_%，物体所受摩擦力_N. （g=10N/kg） 12小明和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为 5kg 的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用时较短， 8 则小明所做的有用功_爸爸所做的有用功；小明做总功的功率_爸爸做总功的功率。 （选填 “大于”、“等于”或“小于”） 13如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一
14、物体，物体重 l00N，滑轮重 25N，绳重 和摩擦不计。图甲中 F甲_ N，图乙装置的机械效率_。若图乙中再加挂一物体， 机械效率将_。 14用如图所示的滑轮组在 2s 内将货物提升 0.6m，已知动滑轮重 40N，货物重 300N，拉力的功 率为 108W。 则货物被提升时绳端的拉力是_N， 该滑轮组的机械效率是_%。 若不计绳重， 克服摩擦力做的额外功为_J。下列做法中能使滑轮组的机械效率发生改变的是_（选填序 号） 。 改变物体提升的高度改变所提升物体的物重改变定滑轮重改变动滑轮重 15如图所示，小强在 30s 内用滑轮组将物体 A 沿水平地面匀速移动 6m，已知物体 A 重为 800
15、N， 它受到的摩擦力为 60N，小强所用拉力为 25N，则 A 的重力做功为_J，拉力的功率为 _W，此滑轮组的机械效率为_ 16如图所示，用 1.2N 的拉力沿竖直方向匀速拉起重为 2N 的物体，物体上升 0.1m 所用时间为 4s 此过程中拉力的功率为_W， 动滑轮的机械效率为_。 在这个过程中， 重物的机械能将_。 17如图所示，弹簧测力计的示数为_ N，钩码的重力为 1.0N，钩码上升的高度 h 为 0.1m， 测力计竖直向上移动的距离 s 为 0.3m，此时杠杆的机械效率为_。忽略杠杆转动轴的摩擦， 仅将钩码的悬挂点从 A 移到 B，若重物提升高度相同，则：额外功与有用功的比值将_-
16、（选 9 填“增大”、“减小”或“不变”，下同） ，杠杆的机械效率将_。 18 如图所示， 一轻质杠杆水平支在支架上， OA=20cm， G1是边长为 5cm 的正方体， G2重为 20N.当 OC=10cm时， 绳子的拉力为_N， 此时G1对地面的压强为2104Pa.现用一水平拉力使G2以 5cm/s 的速度向右匀速直线运动，经过_s 后，可使 G1对地面的压力恰好为零 三、实验题三、实验题 19某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表，实验装置如图： 实验序号123 钩码重 G（N）446 钩码上升高度 h（m）0.10.10.1 绳端拉力 F（N）1.81.42.4 绳端移动距
17、离 s（m）0.30.50.3 机械效率74%57% 10 （1） 通过表中数据可分析出实验 1 是用_ （甲/乙） 图做的实验， 表中空白处的数据是_ （百 分号前保留整数） （2）通过实验 1 和实验 2 的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮 的个数越多，滑轮组的机械效率_比较实验 1 和实验 3 可得正确结论：使用同一滑轮组， _，可以提高滑轮组的机械效率 20 小明同学用如图所示的装置探究杠杆的机械效率， 每个钩码的质量为 m， O 为支点 （不计摩擦） ： (1)小明将 2 只钩码悬挂在 B 点，在 A 点始终竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，拉力为 F1，
18、测 得 A、B 两点上升的高度分别为 h1、h2， 则在拉动过程中 F1的大小_（变大/不变/变小） ， 杠杆的机械效率为=_。 （用物理量的符号表示） (2)小明将 2 只钩码悬挂在 C 点，在 A 点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使 C 点上升高度为 h2，则 弹簧测力计的示数将_ （大于/ 等于/小于）F1，此次弹簧测力计做的功将_ （大于/等于/ 小于） 第一次做的功。 21在生产中，人们往往用的是由杠杆、滑轮等简单机械组合而成的复杂机械在一次综合实践活 动中，王刚同学分别用一轻质杠杆（O 为支点，OA=3OB） 、一只滑轮和一些细绳构成的组合机械来提 升重 90N 的物体王刚在实践活动
19、中是这样做的：他先单独使用一个动滑轮来提升重物，如图甲所 示，然后又用动滑轮和杠杆组成的组合机械来提升重物，如图乙所示 11 （1）在不计机械重、绳重、部件间摩擦时，F1=N，F2=N比较 F1、F2可以看出，使用 乙图组合机械的好处是 （2）请你帮他设计另一种能省力的组合机械，请把设计方案图画在下面的方框内 （3）王刚在实验中突然提出这样一个问题，使用乙图的组合机械与使用甲图的动滑轮相比，它的机 械效率是否发生改变呢？ （a） 为了比较甲、 乙两机械效率的大小， 需要测量的物理量有： 物体的重力 G， F1和 F2的大小，以 及拉力 F1移动的距离 S1和拉力 F2移动的距离 S2 （b）机
20、械效率甲=，乙= （用测量的物理量来表示） 四、计算题四、计算题 22如图甲所示，柳叶湖大桥让常德市区交通变得便捷的同时也成为了一道亮丽的风景。小洋暑假 里在常德欢乐水世界游玩后乘小汽车返回市区， 需要从平直的道路驶上柳叶湖大桥。 已知小汽车 （含 乘客）总质量为 2.5103kg，以 18 m/s 的速度在大桥的引桥上匀速行驶，如图乙所示，此过程中小汽 车的功率为 36 kW， 可以将引桥近似看成一个倾角较小的斜面， 此斜面的长度为 400 m， 高度为 12 m。 (1)如果小汽车与地面的总接触面积为 0.05 m2，它静止在水平路面上对地面的压强为多大？ (2)大桥引桥的机械效率为多大？
21、 (3)小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力（空气阻力忽略不计）为多大？ 23 如图是工人利用滑轮组提升重为 810N 物体的示意图， 某段过程中物体匀速上升的速度为 0.1m/s， 工人拉力 F 的功率为 90W，物体上升 10s 拉力 F 克服滑轮组的摩擦做的功是 60J，不计绳重求： 12 （1）工人拉绳子的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）滑轮组中的动滑轮的重力 24用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率与物重 G物的关系，改变 G物，竖直向上匀速拉动 弹簧测力计，计算并绘出与 G物的关系如图乙所示。若不计绳重和摩擦，则： 此滑轮组动滑轮的重力为_N。 将物重为 15N 的重物
22、提升 4m，拉力需要做_J 的功； 当 G物不变，只改变图甲中的绕绳方式，滑轮组的机械效率将_(选填“变大”、“不变”或 “变小”)。 25如图所示，斜面长 s=1.5m，高 h=0.3m建筑工人将重 G=500N 的货物箱，用绳子从地面匀速拉 到顶端时，沿斜面向上的拉力 F=150N，忽略绳子重力。求： （1）该过程拉力 F 做的功； （2）该装置的机械效率； （3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。 13 26工人用如图所示的滑轮组将一重 400N 的物体 10s 内匀速提高了 10m，若所用的拉力为 150N， 不计绳重和摩擦 （1）拉力做的有用功是多少？总功是多少？ （2）拉力的功率是多少
23、？ （3）该滑轮组的机械效率为多少？ 27重庆港一装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为 120kg 的货物，动滑轮重力为 300N，在 拉力 F 作用下 5s 内货物被匀速提高了 1m，不计绳重和摩擦。求： (1)此过程中做的有用功； (2)滑轮组的机械效率； (3)拉力 F 的功率。 28工人用图示装置在 10s 内将质量为 45kg 的货物匀速提升 2m，此过程中拉力的功率为 120W （g 取 10N/kg）求： （1）有用功； （2）滑轮组的机械效率； （3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为 300N，额外功占总功的 20%，工人提升 货物的重 14 29建筑工地上，
24、起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊重 4.2103N 的物体时，物体 5s 内 上升了 6m。若滑轮组所做的额外功为 1.08104J，求： (1)滑轮组所做的有用功。 (2)拉力做功的功率。 (3)滑轮组的机械效率。 15 1C 【详解】 功率是单位时间内做的功的多少， 是表示做功快慢的物理量， 功率大小与做功多少和时间有 关；机械效率是有用功与总功的比值 A、功率大，说明做功快，但不能说明机械效率越大，故 A 错误； B、功率大小与做功多少和时间无关，做功少，功率不一定小，机械效率不一定小，故 B 错 误； C、功率越大，反映做功越快，与机械效率无关，故 C 正确； D、机械效率越大
25、，说明有用功与总功的比值大，做功不一定多，故 D 错误； 故选 C 2B 【详解】 由图可知，作用在乙上绳子的股数是 3，更省力些；用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同 的物体，不计绳重及摩擦，只克服动滑轮重做额外功，若每个滑轮质量相同， 则提升相同 高度时，甲乙所做的有用功和额外功均相同，故机械效率一样大故本题正确选项是 B 3D 【详解】 A不计绳重及摩擦时，物体匀速提升，处于平衡状态， 11 =1001055 22 FGGNNN 甲动 （） （）， 11 =1001036.7 33 FGGNNN 乙动 （） （）， 故 F甲大于 F乙，A 选项错误； B由题意知： =Gh=100N2m=2
26、00JWW 有甲有乙 ， =G h=10N2m=20JWW 额甲额乙动 ， =+=+=200 +20 =220WWWWWWJJJ 总甲总乙有甲额甲有乙额乙 ，由 W = W 有 总 得甲、乙的机械效 率相等，故 B 选项错误； CF甲做的功为 W甲总，F乙做的功为 W乙总，故由前面的计算可得 F甲做的功等于 F乙做的功， C 选项错误； 16 DF甲做的功等于 F乙做的功，皆为 220J，做功时间皆为 5s，故由功率定义式 W P t 得 F 甲做功的功率等于 F乙做功的功率，大小为： 220 44 5 WJ PW ts ，D 选项正确 4A 【详解】 A把重 400N 的物体匀速提升 0.5
27、m，对物体做的有用功 400N0.5m200JWGh 有用功 由 100% W W 有用功 总功 可得总功 200J 250J 80% W W 有用功 总功 则额外功 -250J-200J50JWWW 额外功总功有用功 A 正确； B一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组有两种方式，如下图。对左图滑轮组，承担物重 的绳子股数3n ，拉力通过的距离 3 0.5m1.5msnh 根据WFs可得拉力F的大小 250J500 N 1.5m3 W F s 总功 对右图滑轮组，承担物重的绳子股数2n ，拉力通过的距离 2 0.5m1msnh 根据WFs可得拉力F的大小 250J 250N 1m W F s 总
28、功 所以，拉力大小可能是 500 N 3 ，可能是250N，B 错误； 17 C当不计绳重和摩擦，由W Gh 动滑轮额外功 可得动滑轮重 50J 100N 0.5m W G h 额外功 动滑轮 实际使用时绳重和摩擦也产生额外功，所以动滑轮重一定不是 100N，C 错误； D由上述可知，拉力通过的距离可能是1.5m，可能是1m，D 错误。 故选 A。 5B 【详解】 A功率大的机械，做功一定快，故 A 错误； B做功快的机械，功率一定大，故 B 正确； C机械效率是有用功与总功的比值。机械效率高，功率不一定大，故 C 错误； D由于机械效率是有用功与总功的比值，做功多，机械效率不一定高，故 D
29、错误。 故选 B。 6C 【详解】 根据图知 n=2，拉力端移动距离： s=2h=20.4m=0.8m， W总=Fs=6N0.8=4.8J， W有用=Gh=10N0.4m=4J， W额=W总W有用=4.8J4J=0.8J； 滑轮组的机械效率： =W有用/W总100%=（4J/4.8J）100%83.3%； 故应选 C 18 7C 【详解】 AB由图示可知，两个滑轮组承担物重的绳子的段数不同，在升高高度相等的情况下，承 担物重的绳子的段数越多，绳端通过的距离越大，所以应是 S1S2，故 AB 错； CD由于在提升物体时，两种情况下，所做的有用功和额外功都分别相等，所以机械效率 也是相同的，故 C
30、 正确，D 错； 故选 C。 8C 【详解】 A从图乙可以看到，时间从第 2s 到第 3s 时，速度大小是不变的，这时处于平衡状态，物 体受到的拉力大小等于重物和动滑轮的总重，即 3 40N120NFGG 拉动 由题意可知，0s1s 内，地面对物体的支持力符合关系式 3120NFFGG 支拉动 从图甲可以看到， 30NF 拉 ，解得 30NF 支 ，A 错误； B从图甲可以看到，1s2s 内，拉力 F 的大小是 50N，物体上升的高度是 1.25m，三条绳 子托着动滑轮，绳端移动的距离是 33 1.25m3.75msh 拉力 F 做的功是 50N 3.75m187.5JWFs 拉力 F 做的功
31、是187.5J，B 错误； C2s3s 内，物体匀速运动，绳端也是匀速运动，拉力 F 的大小是 40N，绳端移动的速度 3 2.5m/s7.5m/sv 绳 根据PFv可知，拉力 F 的功率 40N 7.5m/s300WPFv 绳 拉力 F 的功率是 300W，C 正确； D2s3s 内，物体上升的高度 19 3.75m-1.25m2.5mh 拉力 F 的大小是 40N，则滑轮组的机械效率 100N2.5m 100%100%100%83.3% 40N 3 2.5m WGh WFs 有用功 总功 滑轮组的机械效率约是83.3%，D 错误。 故选 C。 9B 【详解】 拉力大小相等且 sabscd，
32、根据 WFs 可知：拉力所做的功相同，故 A 错误，B 正确；由于 tabtcd，根据 W P t 得：PabPcd，故 C、D 错误 10C 【详解】 10cm=0.1m，30cm=0.3m 根据机械效率的定义可知 3N0.1m =100%=100%100%50% 2N0.3m WGh WFs 有用 总 故 C 符合题意，ABD 不符合题意。 116040 【详解】 有用功： 12kg 10N/kg 1m120JWGhmgh 有 ； 拉力做的总功： 100N2200JWFsm 总 ； 斜面的机械效率： 120J 100%60% 200J W W 有用 总 ； 额外功： 200J 120J80
33、JWWW 额总有 ， 由W fs 额 可得，物体所受的摩擦力： 80J =40N 2m W f s 额 20 【点睛】 求摩擦力是本题的一个难点， 应先根据有用功和总功求出额外功， 额外功即克服摩擦力所做 的功，所以根据额外功可求摩擦力的大小 12等于小于 【详解】 1小明和体重较大的爸爸同时扛质量相等的大米从一楼爬到三楼时，因有用功均为克服大 米重力所做的功，所以，由 W=Gh=mgh 可知，小明所做的有用功等于爸爸所做的有用功； 2因总功为克服自身重力和大米重力所做的功， 所以，小明的爸爸体重较大，所做的总功较大， 又因小明爸爸用时较短， 所以，由 P= W t 可知，小明做总功的功率小于
34、爸爸做总功的功率。 1310080 %变大 【详解】 1甲是定滑轮，不省力，可以改变力的方向，物重 100N，因此 F甲100N； 2图乙是动滑轮的机械效率 100 =100%=100%100%80% 10025 2 2 WGhNh NN WFS h 有 总 3若图乙中再加挂一物体，则有用功增大，额外功不变，因此机械效率将变大。 1418083.312 【解析】 【分析】 【详解】 1动滑轮与 2 股绳接触，故 n=2，则绳端移动速度为 0.6m 20.6m/s 2s h vnvn t 物 绳物 由功率公式可知，绳端的拉力为 21 108W 180N 0.6m/s P F v 绳 绳 绳 2该
35、滑轮组的机械效率为 300N 100%83.3% 2 180N WGhG WnF hnF 有用物 总绳物绳 3若不计绳重，该滑轮组做的额外功为克服摩擦力做的功与克服动滑轮做的功之和，即 WWW 额外动摩擦 (1)(1)2 180N 0.6m (1 83.3%)36JWWnF h 额外总绳 物 则 36J40N 0.6m12JWWG h 额外动 物摩擦 4由滑轮组的机械效率表达式 G nF 绳 nFGG 绳动 即 G GG 动 可知，改变所提升物体的物重、改变动滑轮重能使滑轮组的机械效率发生改变，故选。 1501580% 【解析】 【分析】 【详解】 1物理学中做功的两个必要条件：物体受到力的作
36、用；物体在力的作用下沿力的方向通过 一段距离，图中滑轮组水平方向上使用，物体在重力方向上没有通过距离，故重力做功为 0J； 2图中滑轮组拉物体使用三股绳子，绳子自由端移动距离为物体的三倍，所以绳子自由端 移动 18m，所以 W=Fs=25N18m=450J； 22 P=W/t=450J/30s=15W 3滑轮组的机械效率 606 100%100%100%80% 33 256 WfsNm WFsNm 有 总 160.0683.3增加 【解析】 【分析】 【详解】 123 22 0.1m0.2msh 0.24J 0.06W 4s W P t 总 2N 0.1m 83.3% 1.2N 0.2m WG
37、h WFs 有用 总 重物匀速上升，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增加，重力势能增加，总 的机械能增加。 170.5N66.7%减小增大 【解析】 【分析】 【详解】 1弹簧测力计每一个大格代表 1N， 每一个小格代表 0.1N， 指针超过 5 个小格， 示数为 0.5N。 2用杠杆提起货物，对货物做的功是有用功 1N0.1m0.1JWGh 有 用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功是总功 0.5N 0.3m0.15JWFs 总 则杠杆的机械效率 0.1J 100%100%66.7% 0.15J W W 有 总 34钩码的悬挂点在 A 点时，由杠杠的平衡条件得 GOAFOC；悬挂点移至
38、 B 点时，由 23 杠杠的平衡条件得 GOBFOC， 经对比发现， 由 OA 到 OB 力臂变大， 所以拉力 F 也变大， 杠杆提升的高度减小，额外功减小，因为重物提升高度相同，所以有用功不变，因此额外功 与有用功的比值将变小，杠杆的机械效率变大。 181010 【解析】 根据杠杆的平衡条件，当 OC10cm 时，G2OCFOA，即 20N10cmF20cm，所以 F 10N此时 G1对地面的压强为 2104Pa，即 1 GF S 2104Pa，其中 S0.05m0.05m 2.510-3m2，代入前面的式子得，G160N当 G1对地面的压力为零时，G1OAG2L，即 60N20cm20NL
39、，解得 L60cm，根据题意有 OCvtL，即 10cm5cm/st60cm， 所以 t10s 点睛：本题考查杠杆的平衡条件的应用由杠杆平衡条件求出 G2在 C 点时，杠杆在 A 点受 到的拉力，由压强公式的变形公式求出 G1对地面的压力，然后对 G1进行受力分析，由平衡 条件求出 G1的重力；由杠杆平衡条件求出 G1对地面压力为零时 G2到支点的距离，然后由 速度公式求出 G2的速度 19甲83越低提升物体越重 【解析】 【详解】 (1)1根据snh可知，第一次实验中， 0.3m 3 0.1m s n h ， 因此实验 1 时用甲图做的实验； 2第 3 次实验机械效率为： 6N 0.1m 1
40、00%100%100%83.3% 2.4N 0.3m WGh WFs 有 总 (2)3由表中第 1 次实验和第 2 次实验的数据可知，使用不同的滑轮组提升相同的重物时， 动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大） ，滑轮组的机械效率越低 4由表数据可知，第 3 次实验的机械效率高于第 1 次实验的机械效率，其中实验变量为物 体重量，所以同一滑轮组提升物体越重，可提高滑轮组的机械效率 20不变 2 1 1 2mgh Fh 大于小于 24 【详解】 (1)1若弹簧测力计拉力方向一直垂直于 OB 杆向上拉动，阻力不变，动力臂不变，阻力臂 不变，动力不变，所以测力计示数不变，即拉动过程中 F1的大小不变。
41、2有用功为 W有=Gh2=2mgh2 总功为 W总= F1h1 则机械效率的表达式为 2 1 1 2 100% Wmgh WFh 有 总 (2)3钩码的悬挂点在 B 点时，由杠杠的平衡条件得 F1OA=GOB 悬挂点移至 C 点时，由杠杠的平衡条件得 F2OA=GOC 从图中可以看出，由 OB 到 OC 力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大。 4有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之 和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功。 21 （1）45；15；更省力 （2）如图； （3） （a）物体上升的高度 h； （b）；= 【解析】 试题分析： （1）甲图
42、动滑轮上有两端绳子，拉力是重力的一半，乙图中，已知动滑轮上拉力 25 的大小，根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2，可求拉力 F2的大小比较两拉力的大小，就可得出使 用乙图组合机械的好处， （2）乙图设计的是省力的组合机械，减小杠杆的动力臂，增大杠杆的阻力臂，即可改为能 省距离的组合机械 （3）物体的重力为 G 和拉力为 F，重物提升的高度为 h，拉力作用点运动的距离为 s，根据 公式=即可得出两装置的机械效率 解： （1）甲图拉力是重力的一半，F1= =45N， 乙图中 F1OB=F2OA， 所以 F2=15N 很明显 45N15N，所以使用乙图组合机械的好处是可以更加省力 （2）使杠杆的阻
43、力臂大于动力臂，即可改为能省距离的组合机械如图： （3）测出物体的重力 G，F1的大小，图乙中物体上升的距离 h，F2的大小，A 点下降的距离 l 拉力 甲图中，机械效率甲= 图乙中，机械效率乙= 故答案为： （1）45；15；更省力 （2）如上图； （3） （a）物体上升的高度 h； （b）；= 26 【点评】 本题考查滑轮组绳子拉力的计算和机械效率的计算以及滑轮组的设计与组装， 关键 是根据杠杆的平衡条件求拉力的大小，难点是设计省距离的组合机械 22(1)5105Pa；(2) 37.5%；(3)1.25103N 【详解】 (1)小汽车在水平面上对地面压力等于重力 34 2.5 10 kg
44、9.8N/kg2.45 10 NFGmg 汽车静止在水平路面上对地面的压强是 4 5 2 2.45 10 N 4.9 10 Pa 0.05m F p S 汽车静止在水平路面上对地面的压强是 5 4.9 10 Pa 。 (2)有用功是 45 2.45 10 N 12m2.94 10 JWGh 有用 根据 WFs PFv tt 可得，汽车的牵引力是 4 3.6 10 W 2000N 18m/s P F v 总功是 5 2000N400m8 10 JWFs 总 大桥引桥的机械效率是 5 5 2.94 10 J 100%100%36.75% 8 10 J W W 有用 总 大桥引桥的机械效率是36.7
45、5%。 (3)额外功是 555 8 10 J2.94 10 J5.06 10 JWWW 额总有用 可知摩擦力是 5 5.06 10 J 1265N 400m W f s 额 小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力是1265N。 答：(1)如果小汽车与地面的接触面积为 0.05m2，它静止在水平路面上对地面的压强是 27 5 4.9 10 Pa ； (2)大桥引桥的机械效率是36.75%； (3)小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力是1265N。 23 （1）0.3m/s； （2）90%； （3）30N 【详解】 （1）由图可知，n=3，绳端移动的速度：v绳=nv物=30.1m/s=0.3m/s；
46、 （2）根据 P=Fv 可得，工人的拉力：F=300N，滑轮组的机械效率： =100%=100%=100%=100%=90%； （3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N1m=810J， 拉力做的总功：W总=Fs=Fnh=300N31m=900J，提升动滑轮做的额外功：W轮=W总W有用 Wf=900J810J60J=30J，由 W轮=G轮h 可得，动滑轮的重：G轮=30N 24376不变 【详解】 1由图乙可知，物体重为 12N 时，机械效率为 80%，若不计绳重和摩擦，滑轮组的机械 效率为 12N =80% 12N+ WGhG WGhG
47、hGGG 有用 总动动动 解得 G动=3N。 2物重为 15N 的重物提升 4m，拉力需要做的功为 1 11 =+=15N4m4N4m76JWWWG hG h 总有用额动 3若不计绳重和摩擦，当 G物不变，只改变图甲中的绕绳方式，额外功为 W额=G动h，将 同一物体提升相同的高度，额外功不变，总功不变，机械效率不变。 25 （1）225J（2）66.7%（3）50N 【详解】 （1）该过程拉力 F 做的功 28 W=Fs=150N1.5m=225J (2)有用功 W有用=Gh=mgh=500N0.3m=150J， 该装置的机械效率 150J 66.7% 225J W W 有用 总 ； (3)额
48、外功 W额=W-W有用=225J-150J=75J， 货物箱在斜面上受的摩擦力大小 75J 50N 1.5m W f s 额 ； 26 （1）4103J； 4.5103J； （2）450W； （3）88.9% 【详解】 （1）拉力做的有用功是 W有=Fs=Gh=400N10m=4103J 重物和动滑轮有 3 股绳子承担，所以总功 W总=Fs= 150N310m=4.5103J （2）拉力的功率是 3 4.510 J 1060s =450W W P t 总 （3）该滑轮组的机械效率为 3 3 4 10 J 88.9% 4 = .5 10 J = W W 有 总 27(1)1200J；(2)80%
49、；(3)300W 【分析】 (1)知道物体的质量，根据Gmg计算出重力，再根据W Gh 有 计算出有用功。 (2)利用 ()WGGh 总动 求出总功，根据 100% 有 总 W = W 计算机械效率。 29 (3)根据 总 W P t 计算拉力 F 的功率。 【详解】 (1)此过程做的有用功 120kg 10N/kg 1m1200JWGhmgh 有 (2)拉力的大小 11 ()(1200N300N)500N 3 FGG n 动 拉力做的功 500N 3m1500JWFs 滑轮组的机械效率 1200J 100%100%80% 1500J W W 有 总 (3)拉力的功率 1500J 300W 5
50、s W P t 答： (1)此过程中做的有用功为1200J； (2)滑轮组的机械效率为80%； (3)拉力F的功率为300W。 28 （1）900J； （2）75%； （3）720N 【详解】 (1)货物的重力：G=mg=45kg10N/kg=450N；有用功：W有用=Gh=450N2m=900J； (2)拉力做的总功：W总=Pt=120W10s=1200J；滑轮组的机械效率： 900J 100%100%75% 1200J W W 有用 总 ； (3)由图可知 n=3，已知额外功占总功的 20%，则此时的机械效率=1-20%=80%；此时的机 械效率： WGhGhG WFsFnhnF 有用 总
