专题15 力学之机械效率的计算（压轴题）（解析版）

（2014·赤峰）如图所示的甲、乙两滑轮组，它们吊起的重物都是G，所用滑轮的规格相同，不计绳重与摩擦，当重物匀速上升时，以下说法正确的是（ ）

（2014·来宾）如图，用甲、乙两种方式在相同时间内将同一物体匀速提升相同高度时，拉力做功的功率为P_甲、P_乙，机械效率分别为η_甲、η_乙（ 不计绳重与摩擦）．下列判断正确的是（ ）

（2014·辽阳）如图所示，重8N的物体，在拉力F的作用下2s内匀速上升了0.4m，动滑轮重2N，不计绳重及摩擦，则下列计算结果正确的是（ ）

（2014·衡阳）下列做法不能够改变滑轮组机械效率的是（ ）

（2014·泰州）在图中，s=60cm，与之对应的h=30cm．现用弹簧测力计进行两次操作：

（1）沿竖直方向匀速提升小车；
（2）沿斜面方向匀速拉动小车，记录数据如下表

	测力计示数（N）	移动距离（cm）
竖直提升	10	30
沿斜面拉动	5.2	60

分析数据有如下一些发现．其中，具有较高水平的发现是（ ）
A．沿斜面拉动时，拉力比小车的重力小
B．测力计示数与移动距离近似成反比
C．利用斜面可以省力，但不能少做功
D．可以计算力所做的功，且两次做功近似相等

（2014·常州）如图所示，小明探究滑轮组的机械效率，动滑轮重1N，用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体，物体沿竖直方向上升0.2m．此过程中，不计摩擦和绳重，额外功和机械效率分别是（ ）

（2014·眉山）如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动．已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（ ）

（2014·常德）如图所示，用动滑轮把一个物体匀速拉起，不计摩擦，则下列说法中正确的是（ ）

（2014·威海）小刚和小明分别用沿斜面向上的力F_甲、F_乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端，若两个斜面光滑、等高，甲斜面长4m，乙斜面长5m，所做的功跟别是W_甲、W_乙，则下列说法正确的是（ ）

（·泉州）如图所示，用下列装置提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置是

（2013·齐齐哈尔）如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（ ）

如图，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s，若物重为G，平面对物体的摩擦力为f。下列说法正确的是

A．有用功的功率为fv

B．拉力做功的功率为3Fv

C．装置的机械效率为

D．额外功为(3F－f)s

（2013·北京）图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图，滑轮组固定在钢架上，滑轮组中的两个滑轮质量相等，绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N，连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N。圆柱体M高为3m，底面积为0.02m，密度为 kg/ m。在绳端拉力F作用下，圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min，在这个过程中，拉力F的功率为160W，滑轮组的机械效率为，钢架对定滑轮的拉力为T。在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中，圆柱体M的下表面受到水的压强为p。不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力，g取10N / kg。下列选项中正确的是

（2012·阜新）关于功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）

（2012·安徽）如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为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η的表达式正确的是（ ）

A．η=×100%	B．η=×100%
C．η=×100%	D．η=×100%

（2014·铜仁）利用如图所示的滑轮组提升重物，不计摩擦和绳子的重力，现用500N的拉力F将重为1800N的物体在5s内匀速提升了3m，则绳子自由端移动的速度是   m/s，动滑轮的质量为   kg，该滑轮组的机械效率为   ．（g取10N/kg）

（2014·贵港）如图所示，木箱重1000N，当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为600N，用滑轮组使木箱沿水平面以0.1m/s的速度匀速直线运动20s。若绳重、滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦均可忽略不计，则水平拉力F的大小为       N。假设滑轮组的机械效率为80%，则拉力做功的功率为    W。

（2014·吉林）如图所示，用滑轮组将物体提升2m，绳子末端所用的拉力是250N，那么拉力所做的功是      J；如果适当增加物体的重力，该滑轮组的机械效率将       。

（2014·锦州）如图所示，工人利用滑轮组以250N的拉力将400N的水泥匀速提高2m．则此过程中，工人拉力做的功是    J；该滑轮组的机械效率是    ；工人对地面的压力与其重力相比要   ．（填“大”或“小”）

（2014·眉山）起重机将0.9t的货物匀速提升10m的过程中所做的额外功是6×10⁴J．该过程中起重机对货物做的功是      J，起重机机械效率是    ．（g取10N/kg）

（2014·达州）如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是         ，拉力的功率是         W。

（2014·内江）如图，用滑轮组提升一重物，物体质量为500g，钩码在4s内被匀速提升了2cm，已知弹簧测力计的拉力为2.5N，则提升重物的过程中，拉力F的平均功率为           W，滑轮组的机械效率为       %。（g=9.8N/kg）

（2014·绵阳）某同学在“测滑轮组的机械效率”的实验中，用如图所示的滑轮组竖直匀速提升2个相同的钩码，每个钩码重0.5N，测力计的示数为0.5N，此时滑轮组的机械效率是           ；用该装置匀速提升钩码时，增大机械效率的办法是                                            （忽略绳重和摩擦）．

（2013·西宁）一辆车开进了泥潭中，司机取来一个动滑轮欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示，若司机勇750N的拉力在5s内将汽车水平匀速拉动1m，那么司机所做的功是                  J，司机做功的功率是      W，若滑轮的机械效率为60%，汽车所受地面的摩擦力是     N．

（2013·聊城）小明同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：则第3次实验时斜面的机械效率为          ，分析比较下表中的实验数据，可得到的结论是：斜面越陡机械效率越        (选填“高”、“低”或“不变”)。

实验 次数	斜面倾斜程度	木块重G/N	斜面高度h/m	沿斜面拉力F/N	木块沿斜面移动的距离S/m	斜面的机械效率
1	较缓	5	0.2	3.3	0.5	60.6﹪
2	较陡	5	0.25	3.8	0.5	65.8﹪
3	最陡	5	0.3	4.2	0.5

（2012·襄阳）某同学利用两个滑轮组装了一个滑轮组，将重为300N的物体从一楼匀速提升到三楼，所用的拉力为120N，则该滑轮组的机械效率为   ．

（2014·安顺）某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表．若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与             有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与       有关．

（2014·沈阳）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如表1所示。
表1：

（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是         （结果精确到0.1%）。这次数据是用图中        （填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的。
        
（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若要增大滑轮组的机械效率，应该       。在第1次实验中，拉力F所做的额外功为       J。
（3）某同学认为，使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时，越省力的滑轮组其机械效率越大，他的想法正确吗？请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断：   。

（2014·宿迁）学习了“机械效率”后，小明知道了同一动滑轮提升不同重物机械效率不同．他想知道自重不同的动滑轮提升相同重物机械效率是否相同．小明用如图所示装置，选用三个自重不同的动滑轮进行了实验，测得数据如表所示．

（1）在实验中，弹簧测力计应竖直向上   拉动；
（2）第③次实验中，动滑轮的机械效率为   ；
（3）分析表中数据，可得出的结论是：                                ．

（2014·淄博）小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上，联想到物理课上学到的知识，提出了以下两个问题：
①斜面越缓越省力，是不是机械效率高呢？
②对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？
为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表：

（1）表格中缺少2个数据，请补充完整（保留一位小数）．
（2）在实验操作过程中，应沿斜面向上        拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向        移动（选填“左”或“右”）．
（3）通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越       。
（4）通过对比实验          的数据（选填实验次数），得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力          。

（2014·长春）用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重G_动的关系：

（1）实验时，应        竖直向下拉动弹簧测力计。
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越      。
（3）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为        N。（忽略绳重和摩擦）

（2013·乌鲁木齐）小明在探究“斜面的机械效率”的实验中，用长度S=0.50m的木板搭成一个斜面，用弹簧测力计将重力G=5.0N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端．

（1）小明在实验中，调整斜面的高度为h=0.22m，将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F=4.0N，则有用功为      J，机械效率为      ．
（2）小明利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W_额外与斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长度）有如下关系：

 
通过数据分析，小明得出初步结论：W_额外与L成    比，小明查阅资料后证实此结论是正确的．根据此结论，当斜面的水平长度L=0.40m时，斜面的机械效率为      ；当木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为      N．

（·鞍山）小李师傅用如图所示的滑轮组将沙子从地面提升到距离地面6m高的三楼，沙子的质量为50 kg，装沙子的桶的质量为8kg，动滑轮的质量为2 kg。若物体上升的速度为0. 1m/s(忽略摩擦和绳重，g=10N/kg)求：

(1)提升物体时绳子自由端的拉力。
(2)拉力的功率。
(3)滑轮组的机械效率。

（·遵义）湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中。某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：

（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？

（·威海）如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞沉船的作业中，在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了0.4m³；在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了1m³．沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为F₁、F₂，且F₁与F₂之比为3：7．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计，动滑轮的重力不能忽略．（水的密度取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）求：

（1）沉船的重力；
（2）沉船浸没水中受到的浮力；
（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组AB的机械效率．

如图是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图．A 是动滑轮，B 是定滑轮，C 是卷扬机，D 是油缸，E是柱塞．作用在动滑轮上共三股钢丝绳，卷扬机转动使钢丝绳带动动滑轮上升提取重物，被打捞的重物体积V=0.5m³若在本次打捞前起重机对地面的压强p₁=2.0×10⁷Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强p₂=2.375×10⁷Pa，物体完全出水后起重机对地面的压强p₃=2.5×10⁷Pa．假设起重时柱塞沿竖直方向，物体出水前、后柱塞对吊臂的支撑力分别为N₁和N₂，N₁与N₂之比为19：24重物出水后上升的速度v=0.45m/s．吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计．（g取10N/kg）求：

（1）被打捞物体的重力；
（2）被打捞的物体浸没在水中上升时，滑轮组AB的机械效率；
（3）重物出水后，卷扬机牵引力的功率．