1、微专题 12-3斜面、轮轴、机械效率 知识 解读 一、斜面 1、斜面也是一种简单机械，也属于一种杠杆的变形。 2、 如图所示的斜面， 当斜面光滑时， 有 F=Gh， = =100% ； 当 斜 面 存 在 摩 擦 时 ， 有F=Gh+f， =. 3、应用：盘山公路、千斤顶，过街天桥等。 二、轮轴 1、特点：如图所示，R 为轮半径，r 为轴半径，根据杠杆平衡条件：F1RF2r 知， 轮轴省力，但费距离 2、应用：汽车方向盘、扳手、门把手等 三、机械效率 1、有用功、额外功及总功的含义 有用功：是指我们必须要做的这部分功。 额外功：是指不需要，但又不得不做的那部分功。 总功：是有用功和额外功之和。
2、 2、总功有用功额外功的表述方式：W总W有用W额外 3、机械效率的定义及表达式W有效/W总(b) 有用功和总功的比值叫做机械效率，用符号表示。 表达式：W 有用 W总 100%。 典例 解读 类型一：斜面相关计算 例 1、如图所示，工人用 160 N 的拉力F将重为 300 N 木箱 10 s 内匀速拉到长 3 m、高 1 m 的斜面顶端下列说法正确的是() A、拉力F做功的功率是 16 W B、克服木箱重力做功是 900J C、斜面的机械效率是 62.5% D、若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变 【答案】C 【解析】拉力F做的总功W总Fs160 N3 m480 J，时间t10 s，所
3、以功率PW 总 t 480 J 10 s 48 W， A 错误；克服木箱重力做的功是有用功，所以有用功W有用Gh300 N1 m300 J，B 错误； 斜面的机械效率W 有用 W总 100%300 J 480 J100%62.5%， C 正确； 由计算可知， W 有用 W总 100% G Fsin100%，所以斜面与地面的夹角越大，斜面的效率越大，D 错误故选 C. 类型二：轮轴 例 2、阅读文章，回答问题： 轮轴 轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴 O 的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮，小轮 叫轴。图 1 所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径 R 和轴
4、半径 r 分别就是作用在轮和轴上的两个力 F1和 F2的力臂，如图 2 所示。 汽车方向盘螺丝刀喇叭锁图二 根据杠杆的平衡条件，可得 F1R=F2r.使用轮轴时，如果动力作用在轮上能省力，且轮半径是 轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是阻力的几分之一。如果动力作用在轴上就费力，但可 以省距离。 (1)轮轴的实质是变形的_。 (2)若螺丝刀的轮半径是 1.5cm， 轴半径是 0.3cm， 则正常使用螺丝刀是_ （选填 “省 力”或“费力”）的，且动力是阻力的。 【答案】 （1）杠杆； （2）省力，1/5 【解析】(1)轮轴实质是可绕固定点转动的 杠杆；其支点在轴心，阻力作用在轴上，动力作用在轮上。
5、 轮的半径大于轴半径，所以其实质是一个省力杠杆。 (2)螺丝刀的轮半径是 1.5cm，轴半径是 0.3cm，即 R=5r，根据杠杆的平衡条件 F1R=F2r，故正 常使用螺丝刀是省力的，且动力是阻力的 1/5. 类型三：涉及机械效率的力学综合 1密度、浮力 例 3、在某次河道治理的行动中，发现了一块重为 210 4 N 的花岗岩沉在河底，为了 把它打捞上来，现用滑轮组将这块浸没在水中的花岗岩以 0.5m/s 的速度匀速提起，动 滑轮重为 410 3 N，如图所示，花岗岩没有露出水面时，绳端的拉力为 810 3 N，不 计绳重、摩擦及水的阻力求： (1)花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率 (
6、2)花岗岩完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率(结果保留到 0.1%) (3)花岗岩的密度 【答案】 （1）810 3 W； （2）83.3%； （3）2.510 3 kg/m 3. 【解析】 (1)绳端移动的速度：v绳2v岩20.5 m/s1 m/s 花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率：PFv绳810 3 N1 m/s810 3 W (2)花岗岩完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率： W有 W总 100% G岩h （G岩G动）h 100% G岩 G岩G动 100% 210 4 N 210 4 N410 3 N100%83.3% (3)花岗岩的质量：m岩G 岩 g 21
7、0 4 N 10 N/kg 210 3 kg 花岗岩浸没在水中时受到的浮力： F浮G岩(2FG动)210 4 N(2810 3 N410 3 N)810 3 N 花岗岩的体积： V岩V排 F浮 水g 810 3 N 1.010 3 kg/m 310 N/kg0.8 m 3 类型三：涉及机械效率的力学综合 2杠杆、滑轮 例 4、图甲所示为一种搬运建筑材料的机械装置，AB 是个杠杆，O 为支点，杠杆平衡时，B 端受到的向下的拉力_A 端受到的向下的拉力(选填 “大于”“小于”或“等于”)；用于装载货物的小车自重为 500N，若搬运 2000N 的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力 F甲=1 600N，该
8、滑轮组的效率甲=_；若用同样的滑轮按乙 图组装，匀速提升相同的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力为 F乙，乙滑轮组的效率为乙，考 虑实际情况，则 F甲_F乙，甲_乙(选填“” “；. 【解析】本题考查杠杆的分类和机械效率。 （1）根据杠杆的平衡条件，如果动力臂大于阻力臂，则动力小于阻力，是省力杠杆，本题中作 用在B 端拉力的力臂大于作用在A端拉力的力臂， 所以作用在B端的拉力小于作用在 A端的拉力； （ 2 ） 该 滑 轮 的 机 械 效 率 = 100%= 100%= 100%=100%=62.5% （3） 使用甲图组装的滑轮组时， F甲=(G物+G动)， 而使用乙图组装的滑轮组时， F乙=(G
9、（4）根据=100%知，乙图克服摩擦和绳重的额外功大于甲图，故乙图的机械 效率低，甲的机械效率大于乙的机械效率。 【答案】(1)800J；(2)66.7%；(3)100N. 【解析】本题考查有关斜面的功、机械效率的计算。 (1)小兵对木箱做的有用功：W有=Gh=400N2m=800J。 (2)小兵对木箱做的总功：W总=Fs=300N2m2=1200J， 则斜面的机械效率为：=100%=100%66.7%。 (3)W额= W总- W有=1200J-800J=400J，即克服斜面的摩擦力所做的额外功为 400J， 则由 W额=fs 得 f=100N。 【答案】(1) 400N；(2) 80W；(3
10、) 600N. 【解析】(1)由图可知，当运送的建材质量为 40kg 时，滑轮组的机械效率为 50%，则有W 有用 W总 Gh F2h 400N 2F 50%，解得F400N。 (2)PW t F12h1 t 200N212m 160s 80W。 (3)由图可得，当机械效率为 50%时，W 有用 W 100% G物h （G物G）h，代入数据可得 G400N， 当60%时，带入数据可解得G物600N。 C机械效率越高，做功越少，功率越大 D机械效率越高，做功越少，但功率不一定大 3、动力做功的功率是P，做功的时间是t，额外阻力做功为W，则机械效率为（） A. W Pt B. Pt W C. -P
11、t W W D. PtW Pt 4、如图所示，甲、乙两物体质量相同，在拉力F1、F2作用下分 别沿光滑斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是（） A拉力F1做的功比F2做功多 B拉力F2做的功比F1做功多 C两者所做的功一样多 D条件不足，无法判断 5、如图甲所示，一物体置于斜面上刚好能沿斜面匀速下滑，现用一沿斜面向上的拉力F使 该物体沿斜面向上匀速滑动，如图乙所示，则可知此时斜面的机械效率是（） A25% B50% C75% D条件不足，无法确定斜面具体的机械效率 6、利用如图所示的动滑轮将重为G的物体匀速地拉上斜面，设斜面长为L，高为 h，滑轮的重力及摩擦力均不计，根据功的原理，则拉力为（）
12、 A、 Gh L B、 2Gh L C、 2 Gh L D、 2 GL h 7、用图示滑轮组，在 2s 内将物重G为 1000N 的物体沿水平方向匀速移 动 0.8m，所用水平拉力F为 300N，物体受到水平地面的摩擦力f为物重 G的 0.4 倍。在此过程中，说法正确的是() A绳子自由端沿水平方向移动的速度为 1.2m/sB物体受到的拉力为 600N C拉力F的功率为 120WD滑轮组的机械效率为 66.7% 8、一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行升降。已知吊 篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速 上升了h，不计绳重及摩
13、擦。下列表述正确的是 () A绳子自由端移动的距离为 3h B工人做的有用功为m2gh C工人做的额外功为 2Fh(m1m2)gh D动滑轮重为 3F(m1m2)g 9、物体A在拉力F的作用下以 0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速运动，如图所示。拉力F 的功率为 4W，A与地面间的摩擦力是A重力的 0.3 倍，若整个装置的机械效率为 90%，则 () A1s 内物体A克服重力做功 3.6J B1s 内物体A克服摩擦力做功 3.6J C物体A与地面的摩擦力为 9N D拉力F为 20N 10、A、B两种实心物体的质量与体积的关系 如图甲所示， 把体积相等的A、B物体挂在滑 轮组下，若要使它们处
14、于静止状态，则在图 乙的虚线框内悬挂B物体的个数是(不计摩 擦和滑轮的自重)() A. 1 个B. 2 个C. 3 个D. 4 个 11、用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木 板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2.不计滑轮重和 绳重，滑轮轴光滑则F1与F2的大小关系是() A.F1F2B.F2F12F2 12、某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a 所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示已知物体的质量为 450 g，所 用动滑轮的质量为 50 g，绳子自由端的拉力F为 1
15、.3 Ng取 10 N/kg.在 02 s 的过程中， 下列说法中正确的是() A. 绳子自由端移动的速度为 5.0 cm/s B. 拉力F的功率为 0.26 W C. 有用功为 0.5 J D. 滑轮组的机械效率为 90% 13、以下生活中的装置不属于 轮轴的有（） A、学校教室门的旋转把手B、螺丝刀C、钳子D、自行车车把 14、若把轮轴、定滑轮、动滑轮看做杠杆，则下列说法中正确的是（） A、轮轴一定是省力杠杆B、定滑轮可看做等臂杠杆 C、动滑轮可看做动力臂为阻力臂 1/2 倍的杠杆D、以上说法都不对 15、 （多选）（多选）要用 15N 的力刚好提起 20N 的重物，如果不计机械本身的重力
16、，可以应用的下 列简单机械是（） A、一个定滑轮B、一根杠杆C、一个动滑轮D、一个轮轴 16、用小螺丝刀无法旋动螺丝时，换用粗柄的大螺丝刀就行了，这是因为（） A用大螺丝刀动力大些 B用大螺丝刀所受的阻力小些 C用大螺丝刀阻力臂小些 D用大螺丝刀动力臂大些，动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积 17、如图所示，重为 100N 的物体 B，在足够深的水中匀速下沉，通过滑轮组拉 着重 600N 的物体 A 沿水平方向匀速运动，在 4s 内物体 A 移动了 0.8 米，已知 B 的密度是水的密度的 5 倍，动滑轮重 12N，不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦， g 取 10N/kg（） A、对绳的拉力
17、是 20N B、对绳的拉力的功率是 16W C、物体受摩擦力为 148N D、滑轮组的机械效率为 90% 18、将一个重为 4.5N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示)，斜面长 1.2m，高 0.4m， 斜面对物体的摩擦力为 0.3N(物体大小可忽略)。 则下列说法正确的是() A、沿斜面向上的拉力为 0.3N B、拉力做的有用功 0.36J，斜面的机械效率 20% C、拉力做的有用功 1.8J，斜面的机械效率 20% D、拉力做的总功 2.16J，斜面机械效率 83.3% 19、如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同，分别用拉力 F1、F2将重物 G1、G2提升相同高度
18、，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是() A. 若 G1G2，则拉力 F1、F2做的总功相同 B. 若 G1G2，则拉力 F2做的有用功多 C. 若 G1G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D. 若 G1G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等 20、图 3、图 4 是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量 相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均 不计，下列说法正确的是（） A甲的拉力是乙的拉力的 3 倍 B乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的 2 倍 C甲拉力的功率大于乙拉力的功率 D如果考虑滑轮质量，图 3 装置的机械效率比图 4 的小
19、21、如图所示，有一斜面长为 L，高为 h，现用力 F 沿斜面把重为 G 的物体从 底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为 f，则下列关于斜面机械效 率的表达式正确的是()。 A100%B100%f C100%D100% 22、 ( (多选多选) )小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率， 同学们对实 验过程和装置发表了下列不同的看法，其中不正确 的有()。 A匀速拉动木块时，拉力与摩擦力是一对平衡力 B斜面的机械效率与木块被拉动的距离是无关的 C匀速拉动木块的过程中，木块机械能是不变的 D匀速拉动时，木块是要克服摩擦力做额外功的 二、填空题 1、如图所示，用两个定滑
20、轮和一个动滑轮组成滑轮组，每个滑轮重为 30N。用这个滑轮组 把重 300N 的物体匀速提升 2m，不计绳重及摩擦，则拉力 F 大小是_N，滑轮组的机械 效率为_。 第 1 题图第 2 题图第 3 题图 2、质量为 m 的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建 筑材料重力变化的图像(如图乙)， 机械中摩擦及绳重忽略不计 影响滑轮组机械效率的原因 有_(写出一点即可)， 动滑轮的重力为_； 该工人竖直向下拉绳子自由端运送 建筑材料时，此滑轮组机械效率的最大值为_(后两空均用已知量符号表示) 3、如图甲所示，物体 A 重为 15N 置于水平桌面上，在拉力 F 的作用下，
21、5s 内匀速直线运动 了 0.5m图乙是拉力 F 做的功随时间变化的图像已知物体 A 在水平桌面上运动时受到的 摩擦阻力 f 为 A 物重 G 的 0.2 倍，则：拉力 F=_N；拉力 F 做功的功率 P=_W； 滑轮组的机械效率=_ 4、用如图所示的滑轮组把重为 1700 牛的物体匀速提高，所用的拉力为 500 牛，不计绳的质 量及摩擦阻力，且两动滑轮相同，则一个滑轮重为_牛，滑轮组的机械效率是 _%。 三、计算题 1、建筑工地上，施工人员用起重机吊起建筑材料，如图所示，每件材料重均为 3000N，施 工台距离地面的高度 h 为 3m。起重机沿竖直方向匀速提升一件材料时，钢绳的 拉力 F 为
22、 2000N，不计钢绳重和摩擦。求： (1)起重机提升一件材料时，对材料做的有用功是多少？ (2)滑轮组在提升这件材料时的机械效率是多大？ (3)在施工安全的前提下，为了加快施工进度，起重机同时将两件材料在 15s 内 匀速提到施工台上。求钢绳自由端拉力 F 的功率是多大？ 2、学习了简单机械的有关知识后，小强同学自制了一种简易升降晾衣架，它由 4 个定滑轮 和两个动滑轮组成， 绳子的一端固定在天花板上， 人用力拉绳子的自由端可以使晾衣架匀速 上升，晾衣架在匀速上升过程中横梁保持水平，如图所示，将 40N 的衣物挂在晾衣架上，人拉绳子的力为 12.5 N 时，衣物匀 速上升，忽略绳重及摩擦。求
23、： (1)此时该装置的机械效率。 (2)将 60N 的衣物挂在晾衣架上，使其匀速升高 1 m，求人所做 的总功。 c G 3、如图甲所示，装有 0.01 m 3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为 0.2 m2. 桶的质量忽略不计，g 取 10 N/kg. (1)求桶中水的质量 (2)求这桶水对地面的压强 (3)某同学用图乙所示的滑轮组将这桶水匀速提升 2 m 的过程中，所用拉力为 40 N求 该滑轮组的机械效率 4、如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。 已知：物体的质量为 90kg 且以恒定速度匀速上升。当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳 子
24、自由端的拉力F为 400N，此时滑轮组的机械效率为 75%(绳的质量、滑轮与轴的摩擦以 及水的阻力均忽略不计，g取 10N/kg)。 (1)请你根据题目中的条件，判断出工人所使 用的滑轮组是_。 (2)工人的质量为 60kg， 双脚与地面接触面积 为 2.510 3m2，物体浸没在水中和完全被打 捞 出 水 面 时 工 人 对 地 面 的 压 强 变 化 了 410 4Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。 (3)若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为 180W，求物体上升的速度。 5、如图所示，工人师傅用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重为G物， 动滑轮的重为G动，此装置的机械效率为，
25、工人的拉力为F，不计绳重和摩擦。 请推导：F G动 2（1） 。 6、在一些建筑工地、港口常见到各种大型起重机图所示是一种起重机的简图，为了保证 起重机起重时不会翻倒，在起重机右边配有一个重物 m0，已知 OA=10m，OB=5m，起重机功率 为 30kW，起重机本身重力不计求： （1）要使起重机吊起 610 3kg 的货物时不会绕支点 O 翻倒，右边 配重 m0至少为多少千克？ （2）若机机械效率为 80，把 510 3 kg 的货物沿竖直方向匀速 提高 15m，需要多少时间？ 7、如图所示，在 C 点作用方向始终与半径 OC 垂直、大小为 F3的力缓慢转动轮轴时，细绳 不断缠绕于轮轴之上，
26、细绳通过滑轮组拉动 A 物体沿斜面匀 速向上运动了 2m，力的传感器显示对 A 物体的拉力 F1为 450N （忽略轮轴摩擦） （1）拉力 F1做功是多少？ （2） 若滑轮组的机械效率为75%， 绳对滑轮组拉力F2是多少？ （3）若 OB：OC=1：4，则 F3的大小为多少？ 8、如图所示质量为 5kg 的球放在斜面的顶端 A 点由静止滚下，斜面高 AC 为 5m，斜面长 AB 为 11m，若不计摩擦和空气阻力， （1） 在图中作出球的受力示意图； （2） 球由静止沿斜面从 A 点滚到 B 点，重力做了多少功？ （3） 若重力做了多少功，物体的动能就增加了多少，物理学中动能的计算公式为 Ex
27、mv 2，请计算物体到达 B 点的速度？ 微专题 12-3斜面、轮轴 例 1、 【答案】C 【解析】拉力F做的总功W总Fs160 N3 m480 J，时间t10 s，所以功率PW 总 t 480 J 10 s 48 W，A 错误；克服木箱重力做的功是有用功，所以有用功W有用Gh300 N1 m 300 J，B 错误；斜面的机械效率W 有用 W总 100%300 J 480 J100%62.5%，C 正确；由计算 可知，W 有用 W总 100%G Fsin100%，所以斜面与地面的夹角越大，斜面的效率越大， D 错误故选 C. 例 2、 【答案】 （1）杠杆； （2）省力，1/5 【解析】(1)
28、轮轴实质是可绕固定点转动的 杠杆；其支点在轴心，阻力作用在轴上，动力作 用在轮上。轮的半径大于轴半径，所以其实质是一个省力杠杆。 (2)螺丝刀的轮半径是 1.5cm，轴半径是 0.3cm，即 R=5r，根据杠杆的平衡条件 F1R=F2r，故 正常使用螺丝刀是省力的，且动力是阻力的 1/5. 例 3、 【答案】 （1）810 3 W； （2）83.3%； （3）2.510 3 kg/m 3. 【解析】 (1)绳端移动的速度：v绳2v岩20.5 m/s1 m/s 花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率：PFv绳810 3 N1 m/s810 3 W (2)花岗岩完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组
29、的机械效率： W有 W总 100% G岩h （G岩G动）h 100% G岩 G岩G动 100% 210 4 N 210 4 N410 3 N100%83.3% (3)花岗岩的质量：m岩G 岩 g 210 4 N 10 N/kg 210 3 kg 花岗岩浸没在水中时受到的浮力： F浮G岩(2FG动)210 4 N(2810 3 N410 3 N)810 3 N 花岗岩的体积： V岩V排 F浮 水g 810 3 N 1.010 3 kg/m 310 N/kg0.8 m 3 花岗岩的密度：岩m 岩 V岩 210 3 kg 0.8 m 3 2.510 3 kg/m 3 例 4、 【答案】小于；62.5
30、%；. 【解析】本题考查杠杆的分类和机械效率。 （1）根据杠杆的平衡条件，如果动力臂大于阻力臂，则动力小于阻力，是省力杠杆，本题 中作用在 B 端拉力的力臂大于作用在 A 端拉力的力臂，所以作用在 B 端的拉力小于作用在 A 端的拉力； （2）该滑轮的机械效率=100%=100%=100%=100%=62.5% （3）使用甲图组装的滑轮组时，F甲= (G物+G动)，而使用乙图组装的滑轮组时，F乙= (G物+G 动)， 所以 F甲F乙；根据=100%知，乙图克服摩擦和绳重的额外功大于甲图，故乙图的机械 效率低，甲的机械效率大于乙的机械效率。 例 5、 【答案】(1)800J；(2)66.7%；(
31、3)100N. 【解析】本题考查有关斜面的功、机械效率的计算。 (1)小兵对木箱做的有用功：W有=Gh=400N2m=800J。 (2)小兵对木箱做的总功：W总=Fs=300N2m2=1200J， 则斜面的机械效率为：=100%=100%66.7%。 (3)W额= W总- W有=1200J-800J=400J，即克服斜面的摩擦力所做的额外功为 400J， 则由 W额=fs 得 f=100N。 例 6、 【答案】(1) 400N；(2) 80W；(3) 600N. 【解析】 (1)由图可知， 当运送的建材质量为 40kg 时， 滑轮组的机械效率为 50%， 则有W 有用 W总 Gh F2h 40
32、0N 2F 50%，解得F400N。 (2)PW t F12h1 t 200N212m 160s 80W。 (3)由图可得， 当机械效率为 50%时，W 有用 W 100% G物h （G物G）h， 代入数据可得 G400N， 当60%时，带入数据可解得G物600N。 培优 训练 一、选择题 1、A 2、B 【解析】机械效率高，只能说明有用功在总功中占的比例多，而不能说明做功的多少、做功 的快慢，故 A、C、D、说法错误；功率越大，说明做功越快，故 B 说法正确。 3.D 【解析】有用功：W有=W总-W，总功：W总=Pt，机械效率： W PtW WPt 有用 总 。 4、C 【解析】斜面光滑，沿
33、斜面拉动物体时，物体不受摩擦力作用，不需要克服摩擦力做功，没 有额外功；所以把同一物体沿不同的斜面分别拉到相同的高度h，拉力做的功W=Fs=Gh，由 于G与h都相同，可知拉力F1、F2做功相同。 5、B 【解析】由图甲中物体匀速下降得重力的功等于阻力的功，即WG=Wf，物体匀速上升时，拉 力的功要克服重力和摩擦力的功，即拉力的功等于W总=WG+Wf=2WG， 则机械效率：100%=100%=50% 2 GG G WW WW 总 。 6、C 【解析】在向上拉的过程中，重力势能增加量为：Gh，由功的原理知使用机械时，人做的功 都等于不用机械时人所做的功，即拉力的功与重力的功相等即：W=Gh，由动滑
34、轮的特点知 在拉的过程中F拉着绳头走过了 2L，故F= 2 W L = 2 Gh L 。 7、A 8、B 9、B 10、B 11、D 【解析】由于物块B在木板A上表面相对地面静止，故B在水平方向上受力F2fB；由于木 板A在粗糙水平面上向右匀速运动，故A在水平方向上向右受绳子的拉力FfBf地1 2F 1， 即F12(F2f地)，故 ABC 错误，D 正确故选 D. 12、B 【解析】由图可知，当t2 s 时，sa40 cm，sb10 cm，所以n4，绳子自由端移动的 速度：vs a t 40 cm 2 s 20 cm/s0.2 m/s，A 错误；人拉绳做功的功率PW t Fs t Fv1.3
35、N0.2 m/s0.26 W， B 正确； 人对物体做的有用功为W有Ghmgh0.45 kg10 N/kg0.1 m0.45 J，C 错误；滑轮组的机械效率 W有 W总 100% mgh Fs 100% mg nF 100% 0.45 kg10 N/kg 41.3 N 100%86.5%，D 错误故选 B. 13、C 14、B 15、BD 16、D 17、C 18、D 19、C 【解析】甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高 度，乙滑轮组做的额外功多，若 G1G2，把物体提升相同的高度，则根据 WGh 可知两个滑 轮组所做的有用功相同，由于总功等于有用功加额外
36、功，所以拉力 F1做的总功小于拉力 F2 做的总功，A、B 错误；若 G1G2，物体提升相同的高度，则根据 WGh 可知，甲所做的有用 功大于乙所做的有用功，且甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组做的额外功，根据W 有 W总 W有 W有W额 1 1W 额 W有 可知，甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率，C 正确，D 错误故 选 C. 20、B 21、D斜面的机械效率W 有用 W总 Gh GhfL100%。 22、AC木块匀速滑动时，受四个力的作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，这四个力的合 力为零，拉力与摩擦力不是平衡力；斜面的机械效率与重力和拉力有关，与木块被拉动的距 离无关；木块上滑时，重力
37、势能增大。 二、填空题 1、11090.9% 【解析】 本题考查滑轮组的机械效率。 重物由三股绳子承担， 不计绳重和摩擦时， 拉力 F= (G 物+G动)= (300N+30N)=110N；滑轮组的机械效率是= 100%=100%=90.9%。 2、物重(或动滑轮的重力)G01 G0 3mg 【解析】影响滑轮组的机械效率有：提升物体做的有用功、提升动滑轮做的额外功(不考虑 摩擦力和绳重)；由图乙可知当物重为 G0时，50% G0h G0hG动h，解得 G 动G0；W 有 W总 W有 W有W额 Gh GhGOh G GGO，拉力最大时提升的重物最重，此时机械效率最大， W有 W总 W总W额 W总
38、 mgsG 0h mgs mg3hG 0h mg3h 3mgG 0 3mg 1 G0 3mg. 3、2.5 ；0.5； 60% 4、100；85 三、计算题 1、 (1)9000J(2)75%(3)1400W 【解析】本题考查机械效率和功率的综合计算。 (1)起重机做的有用功： W有=Gh=3000N3m=9000J； (2)滑轮组提升材料所做的总功： W总=Fs=F2h=2000N23m=12000J， =100%=100%=75% (3)因为不计钢绳重和摩擦，起重机只对动滑轮做额外功 所以 W外=W总-W有=12000J-9000J=3000J 起重机提升两件材料做的有用功： W有=Gh=
39、6000N3m=18000J 起重机提升两件材料拉力做的功： W总=W有+W外=18000J+3000J=21000J 起重机提升两件材料拉力的功率： P=1400W 2、 (1)80%(2)70 J 【解析】本题考查机械效率的有关计算。(1)提升衣物所做的功是有用功，即 W有=G衣物h，人拉绳所做的功为总功，其大小为 W总=Fs，又由题图可知 s=4h，然后根据机械 效率的计算公式计算即可：=100%=100%=100%=100%= 100%=80%。 (2)要计算提升 60N 的衣物时人做的总功，根据W总=W有+W额可知，需要计算出提升 60N 衣物 时做的有用功和额外功，有用功 W有=G
40、h=60N1 m=60 J；由于忽略绳重和摩擦，所以在使 用该装置时所做的额外功就是克服晾衣架自身重力所做的功。 横梁、 动滑轮和衣物的总重力 由 4 段绳子承担，忽略摩擦和绳重后，则横梁和动滑轮的重力是 G=4F-G衣物=412.5N-40 N=10 N。所以额外功为 W额= Gh=10N1 m=10 J；当将 60 N 的衣物提升 1 m 时，人所做的总功是 W总=W有+ W额=60J+10 J=70 J。 3、解：(1)水的体积 V0.01 m 3， 由m V可得水的质量： mV110 3 kg/m 30.01 m310 kg. (2)这桶水所受的重力： Gmg10 kg10 N/kg1
41、00 N，桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力： FG100 N， 这桶水对地面的压强： pF S 100 N 0.2 m 2500 Pa. (3)由图知，承担物重的绳子股数 n3，则滑轮组的机械效率： W 有用 W总 100%Gh Fs100% Gh F3h100% G 3F100% 100 N 340 N100%83.3%. 4、 （1）A； (2)由题意可知，当物体完全露出水面时F1 3(G 物G动)，代入数据可解得G动 300N，此时人对地面的压力F压G人F60kg10N/kg400N200N。物体完全浸没在 水中时对滑轮组的拉力F拉G物F浮，完全露出后物体对滑轮组拉力F拉G
42、物，所以物体被 打捞出水面后对滑轮组拉力增大， 绳子自由端拉力随之变大， 人对地面压力变小， 压强变小， 由pF S可得，物体完全露出水面后，人对地面压力减小量FpS410 4Pa2.510 3m2100N， 所以物体完全浸没在水中时， 人对地面压力 F压F压F200N100N300N， 此时人对绳子自由端拉力FG人F压60kg10N/kg300N300N，且F1 3(F 拉 G动)1 3(G 物F浮G动)，所以F浮G物G动3F90kg10N/kg300N3300N 300N。 (3)由PW t Fs t Fv可得，物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度v P F 180W 300N 0.6m/s，则物体的上升速度v物v n 0.6m/s 3 0.2m/s。 5、用动滑轮提升物体，则绳的拉伸路程s2h，拉力做的总功W总Fs。不计摩擦和绳重， 使用动滑轮做的额外功W额外G动h，有用功W有用W总W额外FsG动h，则动滑轮的机械效 率W 有用 W总 FsG 动h Fs 1G 动h Fs 1G 动h F2h 1G 动 2F ，则拉力的大小F G动 2（1）。 6、 （1）1.210 4kg （2）31.25s 7、900J300N75N 8、 （1）略； （2）250J；3）10m/s
