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专题 14 机械效率（练习）（解析版）
目录
.........................................2
题型01 有用功、额外功和总功..................................................2
题型02 功率与机械效率........................................................4
题型03 杠杆机械效率..........................................................7
题型04 斜面机械效率.........................................................11
题型05 滑轮组机械效率.......................................................13
题型06 测量滑轮组的机械效率.................................................17
...............................................21
................................................28
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题型 01 有用功、额外功和总功
1.如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货
物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）。
A．甲方式可以省力；
B．乙方式不能改变力的方向；
C．甲、乙两种方式做的有用功相等；
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
【答案】C。
【答案】本题中有用功就是克服物体重力所做的功。对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和
额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值。
A．由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B．乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C．由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W ＝Gh可知，W ＝W ；故C正确；
有 甲有 乙有
D．由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外
功大于甲方式做的额外功，有用功相同、总功不相同，根据 η＝ ×100%可知，两个滑轮组的机械效
率不相等，故D错误。
2.如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动 A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地
面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（ ）。
A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
【答案】A。
【解析】B．动滑轮上有三段绳子，则n=3，5s内绳子自由端移动的距离s =ns =3×100×10-2m=3m
绳 物
绳子自由端移动的速度
故B正确，不符合题意；
AC．物体克服摩擦力做的有用功W =fs =12N×100×10-2m=12J
有 物
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拉力做的总功
拉力F大小
拉力F做功的功率
故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。
D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功W =W -W =15J-12J=3J
额 总 有
故D正确，不符合题意。故选A。
3．因为有用功总 （选填“大于”、“等于”或“小于” 总功，所以机械效率总小于1。滑轮组
的机械效率越高，说明额外功在总功中所占的比例就 （选填“越大”或“越小” 。
【答案】小于；越小。
【解析】因为使用任何机械都要做额外功，且有用功与额外功之和等于总功，所以有用功一定小于总
功，而机械效率等于有用功与总功的比值，所以机械效率总小于1；
滑轮组的机械效率越高，说明有用功在总功中占的比例越大，则额外功在总功中占的比例就越小。
故答案为：小于；越小。
4.如图甲所示，用水平拉力F=20N拉着重为500N的物体在水平路面上匀速移动1m的距离， 如图乙
1
所示，用水平拉力F=12.5N拉着同一物体在同一路面上也匀速移动 1m的距离，求图乙中使用动滑轮时
2
的：
（1）有用功；
（2）总功；
（3）机械效率。
【答案】（1）20J；（2）25J；（3）80%。
【解析】（1）由图甲：用水平拉力F=20N拉着重为500N的物体在水平路面上匀速运动，可知物体在
1
水平面上受到的摩擦力为
对滑轮组分析，可知绳子的股数为 ，物体水平方向移动的距离为
故有用功为
（2）总功为
（3）根据机械效率公式可得滑轮组的机械效率为
答：（1）有用功为20J；（2）总功为25J；（3）机械效率为80%。
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题型 02 功率与机械效率
1.关于功率、机械效率的说法正确的是（ ）。
A．功率大的机器做功一定多 B．额外功占总功比值小的机器机械效率高
C．做功多的机器机械效率一定高 D．功率大的机器做功时间一定短
【答案】B。
【解析】A．功率是指做功的快慢，功率大的机器做功并不一定多，故A错误；
B．根据机械效率公式
可知额外功占总功比值小的机器，有用功占比大，则其机械效率高，故B正确；
C．功率大的机械、做功多的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高，故C错误；
D．功率大的机器说明做功快，但做功时间不一定短，故D错误。故选B。
2．理解物理概念是学好物理的关键。下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是（ ）。
A．做有用功多的机械，机械效率一定高；
B．做功多的机械，功率一定大；
C．功率大的机械，做功一定快；
D．对机械进行改造完善，可以使其效率达到
【答案】C。
【解析】 ．机械效率是有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定，故
错误；
．功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定，故 错误；
．功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢，故 正确；
．使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也
就是机械效率小于 ，故 错误。故选： 。
3．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体 （绳长不变），测得物体 所受重
力和拉力如表所示，请回答：甲、乙、丙的机械效率关系（ ）。
A．甲的机械效率最大 B．丙的机械效率最大
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C．甲、乙的机械效率相等 D．甲、乙、丙的机械效率均相等
【答案】A。
【解析】由图知：甲图承担物重的绳子股数为1，则拉力端移动的距离 ，
拉力做的有用功 ，拉力做的总功 ，
机械效率 ；
乙图承担物重的绳子股数为2，则拉力端移动的距离 ，
乙图中的机械效率为： ；
丙图中斜面的机械效率为： 。
所以乙、丙两图的机械效率相等，甲图的机械效率是乙、丙图机械效率的2倍，故 正确， 错
误。
故选： 。
4.利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的物体提升
相同的高度，则关于所用的拉力F 和F ，拉力做的功W 和W ，拉力的功率P 和P ，机械效率分别η
甲 乙 甲 乙 甲 乙
=η （忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（ ）。
甲 乙
A．F ＜F η ＞η B．F ＞F η =η C．W ＞W P ＞P D．W =W P =P
甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
【答案】D。
【解析】由图可知，滑轮组中 ，
由受力平衡可知所用拉力为
即 ， ，则F ＜F
甲 乙
滑轮组的机械效率为 ，则η =η
甲 乙
拉力做功为 ，则W =W
甲 乙
因所有时间相同，则拉力做功的功率为 ，则P =P
甲 乙
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故ABC错误、D正确。故选D。
5.如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800N的货物，所用的拉力F为500N，货物在50s内匀速上升
5m。在此过程中，有用功是_____J；拉力做功的功率是_____W；滑轮组的机械效率是_____%。
【答案】4000；100；80。
【解析】[1]工人所做的有用功为
[2]由图可知，n=2，拉力移动距离为
拉力做的功为
拉力做功得功率为
[3]滑轮组的机械效率 。
6.小明用如图所示滑轮组提起3个钩码（每个钩码重1.8N），匀速拉动弹簧测力计向上移动30cm，
用时2s，弹簧测力计示数如图。则克服钩码重力所做有用功为_____J，拉力的功率为_____W，滑轮组的机
械效率是_____%。
【答案】0.54；0.36；75。
【解析】[1]提升钩码的总重力为G＝3G=3×1.8N＝5.4N
0
由图可知，承担钩码重力的绳子股数n＝3，则根据s＝nh可得，钩码升高的高度为
则克服钩码重力所做有用功为W ＝Gh＝5.4N×0.1m＝0.54J
有用
[2]由图可知，弹簧测力计的分度值为 0.2N，弹簧测力计示数即绳端的拉力F＝2.4N，绳端移动的距
离为s＝30cm＝0.3m
拉力做的总功为W ＝Fs＝2.4N×0.3m＝0.72J
总
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则拉力做功的功率为
[3]滑轮组的机械效率为 。
题型 03 杠杆机械效率
1．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率。他将两个钩码悬挂在 点，在 点用弹簧测力计保
持竖直方向向上拉动杠杆，使其绕 点缓慢转动，带动钩码上升一定的高度 （不计摩擦）。下列说法正
确的是（ ）。
A．杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小；
B．仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大；
C．仅将钩码的悬挂点从 点移到 点，拉力做的总功变大；
D．仅将拉力的作用点从 点移到 点，杠杆的机械效率不变
【答案】D。
【解析】 ．若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动，阻力不变，动力臂减小，阻力臂变小，如下
图所示：
，所以 ，所以动力臂与阻力臂的比值不变，因为阻力不变，根据杠杆的平衡
条件知，弹簧测力计的示数应该不变，故 错误；
．克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重力和杠杆上升的高度不变，拉力所做
的额外功不变，故 错误；
．仅将钩码的悬挂点从 点移到 点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，有用功不变；
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钩码由 到 ，上升高度不变，根据数学关系可知，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，所以拉力做的总功变小，故 错误；
．仅将拉力的作用点从 点移到 点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，则有用功不变，额外功也
不变，总功不变，根据 可知，效率不变，故 正确。故选： 。
2.如图所示，一根质地均匀的细木棒OC，OA=（1/4）OC，B为OC的中点。在C端用始终竖直向上的
50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m。提升该物体做的有用功是 J,总功是 J,木
棒的机械效率为 (不计摩擦)。
【答案】18；20；90%。
【解析】提升该物体做的有用功
由题意可知, OA=（1/4）OC，由比例关系可知，拉力端(C端)上升的高度s=4h=4×0.1m=0.4m,
提升该物体做的总功
木棒的机械效率 。
答案为：18；20；90%。
3.由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，若用一根
机械效率为90%的杠杆将一个720N的物体提升5cm。求：
（1）有用功为多少？
（2）需要做多少总功？
（3）若手对杠杆向下的力为200N，求杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少？
【解析】G=720N，h=5cm=0.05m，η=90%；
（1）W =Gh=720N×0.05m=36J；
有用
（2）∵η= ∴W = = =40J；
总
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（3）∵FL=FL ∴ = = =18：5。
1 1 2 2
答：（1）有用功为36J；（2）总功为40J；（3）若手对杠杆向下的力为200N，求杠杆的动力臂与阻
力臂的比值为18：5。
4.某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中。
（一）小敏用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率．实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使
挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，测力计的示数F为______N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m时，C点上升
了30cm，则杠杆的机械效率为________%。
（2）实验中若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是______________。
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至B，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（二）小王用如图所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实验时，
给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升．（图中杠杆为质量分布均匀的直棒）下表是
提升物体时采集到的数据:
实验序号 物重G（N） 拉力（N） A端上升的高度h/m B端下降的高度s/m 杠杆的效率
1 2 5 0.04 0.02
2 4 9 0.04 0.02 89%
3 2 5 0.06 0.03 80%
4 6 13 0.04 0.02 92%
（1）第①组实验中，杠杆的机械效率为_________。
（2）由________三组实验，可以初步得出的结论:相同的杠杆，提升的物体越重效率越高。
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（3）该实验中杠杆的效率总小于 100%的原因是杠杆有自重，分析实验数据可知道杠杆的自重为
_______N。
【答案】0.5；66.7%；杠杆的重力；变大；80%；1、2、4；2。
【解析】（一）（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N；
在实验过程中，有用功是： ，
总功是： ，
所以杠杆的机械效率是： ；
（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是
有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆
自身的重力；
（3）钩码的悬挂点在A点移到B点时，O点C点位置不变，仍将钩码提升相同高度，有用功不变；额
外功是提升杠杆做的功，悬挂点A移到B后杠杆实际提升高度变小，所以额外功变小，总功变小，因此杠
杆的机械效率变大。
（ 二 ） （ 1 ） 第 ① 组 实 验 中 ， 杠 杆 的 机 械 效 率 为 :
（2）根据控制变量法思想，为了比较同一杠杆在提升物体时机械效率与物重大小的关系，应保持物
重大小不同，但提升物体高度必须相同的三组实验进行比较，所以只有1、2、4三组实验符合题意；
（3）假设杠杆自重为G ，因为杠杆为质量分布均匀的直棒，所以它重心O′在杆的几何中心处，则
杆
以第三组实验数据为例：
W =G h=2N×0.06m=0.12J，
有 物 A
W =Fh=5N×0.03m=0.15J，
总 B
W =W -W =0.15J-0.12J=0.03J；
额 总 有
根据OA与OB所在的两个三角形相似的几何关系可知L ：L =h:h=2:1，所以其重心在杆的中点位置
OA OB A B
处，
因为L ：L =2:1，可以设L =2l，L =l，
OA OB OA OB
又所以可推知该重心O′到O的距离为0.5l，则L ：L =0.5l：l=1:2，
O′O OB
根据几何关系可知重心O′垂直上升高度为B下降高度的一半即0.015m，
则W =0.015m×G =0.03J，所以G =2N。
额 杆 杆
题型 04 斜面机械效率
1．如图所示，有一斜面长为 、高为 ，现用力 沿斜面把物重为 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 ，则斜面机械效率 的正确表达式为（ ）。
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A． B． C． D．
【答案】B。
【解析】由题知，斜面的高为 、物体的重力为 ，拉力做的有用功： ，
斜面长为 、拉力为 ，拉力做的总功： ，
拉力做的额外功： ，斜面的机械效率为： ，故 正确；
选项中，是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故 错误；
选项中，是有用功与总功、额外功之和的比值，不是机械效率，故 错误；
选项中，是有用功与总功、额外功之差的比值，不是机械效率，故 错误。故选： 。
2.如图所示，同一物体（质量为 先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速提升，
两次提升高度均为 ，两次拉力大小均为 ，斜面长 ，则这两次提升物体的机械效率比较（
）。
A．条件不足无法比较 B． C． D．
【答案】C。
【解析】两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据公式 可知，有用功是相同的；
两次的拉力是相同的，
由图可知，有三段绳子拉着动滑轮，则绳子自由端通过的距离为物体上升高度的3倍，即 ；
物体在斜面通过的距离为 ，
根据公式 可知，利用滑轮组做的总功较大，
有用功相同，利用滑轮组提升物体做的总功较大，
则根据机械效率的公式 可知，利用滑轮组提升物体的机械效率较小，即机械效率 。
故选： 。
3.如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速
拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）。
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A．利用此装置既可以省力，也可以省功 B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500J D．该斜面的机械效率为
【答案】D。
【解析】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，故A错误；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功W =Gh=100N×4m=400J
有
所做的总功W =Fs=50N×10m=500J
总
额外功W =W -W =500J-400J=100J
额 总 有
物体所受的摩擦力
故BC错误；
D．该斜面的机械效率 ，故D正确。故选D。
4.如图所示，斜面长 ，高 。工人在6s内将重 的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，
拉力是 。此过程中工人做的有用功为______J，斜面的机械效率为_______。
【答案】360；80 。
【解析】(1)工人利用斜面提升重物，所做的有用功W =Gh=600N 0.6m=360J
有用
即此过程中工人做的有用功为360J。
(2)斜面的机械效率η= = = 80
即斜面的机械效率为80 。
5.如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上
车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向_____；斜面的机械效率为_____。不改变斜面与地
面夹角和货物质量，采用_____的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】①下；②80% ；③减小木板粗糙程度。
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【解析】[1]货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。
[2]如图所示，斜面的长度为l，其高度
斜面的机械效率
[3]斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效
率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通
过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。
题型 05 滑轮组机械效率
1.以下方法不能提高滑轮组的机械效率的是（ ）。
A.在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力；
B.减小动滑轮的自重；
C.尽量增大所提升物体的重力；
D.尽量使物体移动的距离增大
【答案】D。
【解析】机械效率为有用功与总功的比，增加有用功或减少额外功可以提高效率。
A. 在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力，可以减小克服摩擦力做的额外功，能提高机械效
率；
B. 提升滑轮做的功为额外功，所以减小滑轮的自重，即减小了额外功，可以提高效率；
C. 使用同一滑轮组做功时，额外功是基本不变的，当尽量增大所提升物体的重力时，有用功增加，
有用功占的比例增加，即机械效率会提高；
D. 根据 可知，距离在计算效率时会约去，即机械效率跟提升物体的高度无关，故D错误。
故D错误，符合题意。
2．如图所示，用完全相同的四个滑轮组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加 和 的拉
力，在相同的时间内将相同的物块提升相同的高度（不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦）。下列说法正确的
是（ ）。
A．拉力 小于
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B．甲图中绳子自由端移动的速度大于乙图中绳子自由端移动的速度
C．甲、乙滑轮组的机械效率相等
D．甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
【答案】C。
【解析】 ．不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，拉力 ，
从图中可知 ， ，
所以绳子自由端的拉力： ， ，所以 ，故 错误；
．在相同的时间内将相同的物块提升相同的高度，由 可得物块提升的速度 相同，绳子自由
端移动的速度， ， ，所以 ，故 错误；
．因为使用相同的滑轮，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同， ， ，
所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；由 可知两滑轮组的机械效率相
同，故 正确；
．设物体上升的高度为 ，根据 可知，甲滑轮组绳子自由端移动的距离 ，乙滑轮组绳
子自由端移动的距离 ，所以 ，故甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离不相等，故 错误。
故选： 。
3.甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G、G提高相同的高度，
1 2
不计滑轮组的摩擦，下列说法中错误的是（ ）。
A．若G=G，拉力做的有用功相同；
1 2
B．若G=G，拉力做的总功不相同；
1 2
C．若G=G，甲的机械效率大于乙的机械效率；
1 2
D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
【答案】D。
【解析】A．若G=G，将两个重力相同的物体提高相同的高度，据W=Gh知，拉力做的有用功相同，
1 2
故A正确，不符合题意；
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B．由图示知，不计滑轮组摩擦，甲滑轮组提起一个动滑轮，乙滑轮组提起两个动滑轮，甲所做的额
外功比乙所做的额外功小，G=G时，所做的有用功相同，所以拉力所做的总功不相同，故 B正确，不符合
1 2
题意；
C．若G=G，则两个滑轮组所做的有用功相同，甲的额外功小于乙的额外功，甲的总功小于乙的总
1 2
功，据 知，甲的机械效率大于乙的机械效率，故C正确，不符合题意；
D．用相同的滑轮组提起不同的重物，物重起重，机械效率越高，故D错误，符合题意。故选D。
4.在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建
筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（ ）。
A．动滑轮重为300N；
B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W；
C．滑轮组的机械效率为70%；
D．建筑材料的质量为270kg
【答案】D。
【解析】A．由图知，n=3，额外功为300J，若忽略绳重和摩擦，动滑轮的重力
但题目中缺少条件“忽略绳重和摩擦”，则动滑轮的重力不等于300N，故A错误；
B．绳子自由端移动的距离s=3h=3×1m=3m
电动机对钢丝绳做功W =Fs=1000N×3m=3000J
总
电动机对钢丝绳做功的功率为
C．滑轮组的机械效率为
D．建筑材料的重力
建筑材料的质量为 ，故D正确。故选D。
5.2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季
奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬
挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体 A在5s内匀速上升了1m．已
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知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为
80%．关于该过程，下列说法正确的是（ ）。
A．水平地面对工人的支持力为300N B．动滑轮重为50N
C．人对绳子拉力的功率为120W D．支架受到滑轮组的拉力为850N
【答案】D。
【解析】AB．设动滑轮的重力为 ，则有 ，解得
人对绳子的拉力
水平地面对工人的支持力为 ，故AB错误；
C．绳子自由端上升的速度
人对绳子拉力的功率为 ，故C错误；
D．支架受到滑轮组的拉力为850N ，故D正确。故选D。
6.小明家装修房屋，一箱质量为 的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是
。装修工人用 的拉力 通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升 ，用时 。（
）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力 的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
【答案】（1） ；（2） ；（3） 。
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【解析】（1）建筑材料的重力
建筑材料放在水平地面上时对地面的压强
（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
拉力 的功率
（3）有用功为
滑轮组的机械效率
答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是 ；（2）拉力 的功率是 ；（3）
滑轮组的机械效率是 。
题型 06 测量滑轮组的机械效率
1．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，得出的数据如下表，分析
数据，下列说法正确的是（ ）。
次数 钩码重 钩码上升高度 弹簧测力计示数 弹簧测力计移动的距离
1 2 10 1.2 20
2 5 10 2.7 20
A．此实验中至少需要2个动滑轮；
B．第1次实验过程中机械所做有用功为20 ；
C．第2次实验过程中滑轮组的机械效率约为 ；
D．比较两次实验说明同一机械提升货物越重，滑轮组的机械效率越高
【答案】D。
【解析】 ．由表中实验数据可知，滑轮组承重绳子的有效股数 ，所以此实验中需要1
个动滑轮就行，故 错误；
．第1次实验过程中机械所做有用功为： ，故 错误；
．根据 ，故 错误；
．比较两次实验知同一滑轮组，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，故 正确。
故选： 。
2.用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动
滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G /N G /N F/N η/%
物 动
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1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为______cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。
分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越______；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例
______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 ①. 30；②. 2.5；③. 80；④. 低；⑤. 不变；⑥. 变小。
【解析】（1）[1]从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为
（2）[2]测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
[3]第2次实验中，滑轮组的机械效率为
[4]分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械
效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]实验中若仅增大绳端移动的距离，根据
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）[6]四次实验中，物体上升的高度为
有用功为
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功 为
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摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为 。
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
3.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如
表所示，第三次实验时的拉力如图所示。
实
验 钩码所受的 钩码上升的 绳自由端移动 机械效率
拉力F/N
次 重力G/N 高度h/cm 的距离s/cm η
数
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 ②
3 6 10 ① 30 *
（1）实验中应竖直向上___________拉动弹簧测力计使钩码上升；
（2）表格中编号①的数据应为___________；编号②的数据应为___________；
（3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率
越___________；
（4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为___________N；
（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是___________。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
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【答案】匀速；2.2；88.9%；高；0.4；B。
【解析】（1）[1]实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力
计示数大小才等于拉力大小。
（2）[2]由图知，1N之间有10个小格，每个小格代表0.1N，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计的
示数为2.2N，故拉力为2.2N。
[3]第2次实验的机械效率为
（3）[4]实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的
物体越重，即做的有用功越大，因为做的额外功不变，故滑轮组的机械效率越高。
（4）[5]根据表中数据，在第一次实验做的总功
做的有用功为
做的额外功为
因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功，则动滑轮的重力为
（5）[6]A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题
意；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B符合题意；
C．滑轮组的机械效率为 ；
可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，再根据 可知，机械效率与物体提升的速度无
关，故C不符合题意。故选B。
1.（2023·阿坝州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间
内把重物G提升相同高度，F 和F 大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）。
1 2
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A. 力F 和F 做功的功率相同；
1 2
B. 力F 和F 做的总功相同；
1 2
C. 乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大；
D. 甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【答案】D。
【解析】由图知，甲滑轮组中n＝3，乙滑轮组中n＝4. AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端
移动的距离分别为：s ＝3h，s ＝4h；
甲 乙
甲滑轮组中拉力做的总功为W ＝F•3h，
甲总 1
乙滑轮组中拉力做的总功为W ＝F•4h，已知F＝F，所以W ＜W ，故B错误；
乙总 2 1 2 甲总 乙总
已知时间相同，由公式P＝ 知，P ＜P ．故A错误；
甲总 乙总
C、已知F＝F，所以省力情况相同，故C错误；
1 2
D.甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，提升高度相同,故有用功相同，甲滑轮组中有1个动滑轮，乙滑
轮组中有2个动滑轮，不计绳重及摩擦时，对动滑轮做的功为额外功，所以乙滑轮组做的额外功多，
据η＝ 可知，η ＞η ，故 D正确。故选D。
甲 乙
2.（2023·广安）学习了简单机械知识后，某同学自制了如图所示的晾衣架。他将50N的衣物挂在横
杆上，拉绳使其匀速上升1.6m，用时5s（上升过程中，横杆保持水平），此过程该装置的机械效率为80%
（不计绳重及摩擦）。下列分析正确的是（ ）。
A. 拉力做功80J B. 拉力的功率为20W
C. 动滑轮重12.5N D. 若增大衣物的质量，机械效率将减小
【答案】B。
【解析】A．如图，滑轮组做的有用功
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拉力做的功 ，故A错误；
B．拉力的功率 ，故B正确；
C．滑轮组做的额外功
动滑轮与横杆的总重 ，则动滑轮的重小于12.5N，故C错误；
D．若增大衣物的质量，滑轮组的额外功不变，有用功增多，由 可知，机械效率将提
高，故D错误。故选B。
3.（2023·包头）在小区改造工程中，工人师傅用滑轮组提升建筑材料，如图所示。滑轮组挂在固定
的钢架上，每个滑轮重为150N。绳子自由端受到的拉力F为500N，材料在30s内匀速上升了3m，不计绳重
和摩擦，下列说法正确的是（ ）。
A. 绳子自由端 的速度为0.1m/s B. 拉力F的功率为50W
C. 滑轮组的机械效率为90% D. 钢架受到的拉力为1500N
【答案】C。
【解析】A．由图可知，动滑轮上的绳子根数n=3，绳子在30s内移动的距离为
由 可知，绳子自由端的速度为 ，故A错误；
B．由 可知，拉力F的功率为 ，故B错误；
C．材料的重力为
滑轮组的机械效率为 ，故C正确；
D．钢架受到的拉力为 ，故D错误。故选C。
4.（2023·通辽）如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，汽车被水平匀速拉动1.2m时，作用在绳子自由
端的拉力F为1000N，绳子自由端移动的速度为0.6m/s，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法正确的是
（ ）。
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A. 汽车移动 的速度为0.4m/s B. 拉力F做的功为1200J
C. 汽车受到的摩擦力大小为2000N D. 拉力F所做的有用功的功率为480W
【答案】D。
【解析】A．由题意可知，绳子自由端移动的速度为v=0.6m/s，且动滑轮上有两股绳子承重，故可得
汽车移动的速度为
B．汽车移动的距离为s=1.2m，故绳子自由端移动的距离为s=2s=2×1.2m=2.4m
0 0
绳子自由端的拉力为F=1000N，故由W=Fs可得，拉力F做的功为W =Fs=1000N×2.4m=2400J，故B错
总
误；
C．因滑轮组的机械效率为80%，故可得滑轮组所做的有用功为
由W=Fs可得，汽车受到绳子的拉力为
因汽车在水平方向上受到向左的绳子拉力F和向右的摩擦力f，由力的平衡可得，汽车受到的摩擦力
0
为
f=F=1600N
0
故C错误；
D．由P=Fv可得，拉力F所做的有用功的功率为P =Fv=1600N×0.3m/s=480W
有 0 0
故D正确。故选D。
5.（2023·济宁）两个滑轮按如图所示的方式组合，用5N的拉力F拉动绳端，使物体在5s内水平向
左匀速滑动1m，物体与地面间的摩擦力为9N，则拉力F的功率为_________________W，滑轮组的机械效率
为_________________。
【答案】①2；②90%。
【解析】[1]由图可知，n=2，拉力端移动距离s=2s =2×1m=2m
物
拉力做功W =Fs=5N×2m=10J
总
拉力F的功率
[2]拉力做的有用功W =fs =9N×1m=9J
有 物
滑轮组的机械效率η= =90%。
6.（2023·泸州）小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图
所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面
向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率
P=_________W，斜面的机械效率η=_________%，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f=________N。
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【答案】①0.32；②62.5；③0.3。
【解析】[1]斜面的长度L=80cm=0.8m
拉力做的总功W =FL=0.8N×0.8m=0.64J
总
拉力做功功率
[2]斜面的长度h=20cm=0.2m
拉力做的有用功W =Gh=2N×0.2m=0.4J
有用
斜面的机械效率
[3]克服滑动摩擦力做的额外功W =W -W =0.64J-0.4J=0.24J
额 总 有用
由W =fL可得物体受到的滑动摩擦力 。
额
7.（2023·枣庄）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的
意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想：
猜想I：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。
实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9%
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.5 88.9%
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（1）实验时应沿竖直方向__________缓慢向上拉动弹簧测力计；
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图__________的装置完成的，它的机械效率
η=__________；
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是__________（选填“正确”或“错误”）的；
（4）通过比较__________（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越
大，滑轮组的机械效率越高；
（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的
机械效率__________。
【答案】①匀速；②丙；③80%；④错误；⑤1、2；⑥越低。
【解析】（1）[1]实验时，需要读出测力计的示数，所以需要匀速缓慢的拉动测力计，以方便读数。
（2）[2]由表中数据可得，钩码移动的距离为0.1m时，绳子端移动的距离为0.4m，则绳子的股数为
即动滑轮上有4股绳，所以丙图符合题意。
[3]由表中数据可得，有用功为W =Gh=4N×0.1m=0.4J
有 3 3
总功为W =FS=1.25N×0.4m=0.5J
总 3 3
机械效率为
（3）[4]对比2、4的数据发现，其它条件不变，只改变物体提升的高度，机械效率是不变的，所以猜
想一是错误的。
（4）[5]要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮
组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以表中1、2号实验符合条件。
（5）[6]对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数
增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，
滑轮组的机械效率越低。
8.（2023·眉山）如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力 ，动滑轮重力
。在工人用力 作用下，重物匀速上升， 达到规定高度 处。不计绳重和机械之间的
摩擦。求：
（1）拉力做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到 ，则该重物的重力是多少？
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【答案】（1）240W；（2）83.3％；（3）1800N。
【解析】（1）承担物重的动滑轮上绳子的段数 ，不计绳重和机械之间的摩擦，拉力
拉力移动距离
拉力做功
拉力做功的功率
（2）滑轮组的有用功
机械效率
（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到 ，则
解得该重物的重力是 。
答：（1）拉力做功的功率240W；（2）滑轮组的机械效率83.3％；（3）若用该装置提升另一重物
时，机械效率达到 ，则该重物的重力是1800N。
9.（2023·大连）将重力为1680N的建筑材料放在工地的水平地面上，与地面的接触面积为 。
用如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是84%。试求：
（1）将建筑材料放在地面上时，对地面的压强是多少？
（2）滑轮组做的有用功是多少？
（3）电动机对钢丝绳的拉力F是多少？
【答案】（1）4200Pa；（2）5040J；（3）1000N。
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【解析】（1）建筑材料放在地面上时，对地面的压力F =G=1680N
压
建筑材料放在地面上时，对地面的压强
（2）滑轮组做的有用功
（3）由 得到总功
由图可知，钢丝绳的股数n=2，钢丝绳端通过的距离s=nh=2×3m=6m
电动机对钢丝绳的拉力 ；
答：（1）建筑材料放在地面上时，对地面的压强是4200Pa；（2）滑轮组做的有用功是5040J；（3）
电动机对钢丝绳的拉力F是1000N。
1. （2023·锦州）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动
10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是_________J，拉力F的功
率是_________W，物体A受到的摩擦力是_________N。（不计绳重和滑轮重）
【答案】①40；②4；③32。
【解析】[1][2]不计绳重和滑轮重，由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，绳子自由端移动的
.
距离s =2s =2v t=2×01m/s×10s=2m
绳 物 物
弹簧测力计的示数为20N，拉力就是20N，拉力做功为W =Fs =20N×2m=40J
总 绳
拉力做功的功率
[3]由
得到物体与地面间的滑动摩擦力f=η×2F=80%×2×20N=32N。
2. （2023·滨州）用如图所示的装置匀速提升浸没在容器底部的正方体物块A，物块A的质量为
5kg，棱长为10cm，水的深度为60cm。物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，在水中上升的时间为
5s。物块A与容器底部未紧密接触，水对物块A的阻力、绳子的重力、绳子与滑轮间摩擦都忽略不计，
， 。下列分析正确的是（ ）。
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A. 物块A的重力为50N；
B. 物块A上升的速度为0.12m/s；
C. 物块A露出水面前，拉力所做的有用功为20J；
D. 物块A完全露出水面后，滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】ACD。
【解析】A．已知物块质量为5kg，由 得，物块A的重力为 ，故
A正确；
B ． 已 知 物 块 棱 长 为 10cm ， 水 深 为 60cm ， 可 知 在 水 中 上 升 的 距 离 为
由 得，物块A上升的速度为 ，故B错误；
C．物块A露出水面前，完全浸没在水中，可知其体积等于排开水的体积为
根据 得
由题意知，物块出水面前，拉力所做的有用功即是，物块上升时，克服其重力和浮力得合力做的功为
故C正确；
D．物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%，根据 得，该过程的总功为
由图可知，滑轮组动滑轮绕绳子的段数是2段，绳子自由端移动的距离
由 得，绳子自由端拉力大小为
根据 可知，动滑轮得重力为
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物块A露出水面后，不在受浮力，根据 可知，此时自由端的拉力为
根据题意可知，物块A露出水面后，滑轮组的机械效率约为
故D正确。故选ACD。
3.（2023·江西）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多
了，某同学用 的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为 ，斜面长 ，斜面高 ，
。求：
（1）箱子受到的重力；
（2）箱子受到的摩擦力；
（3）斜面的机械效率；
（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。
【答案】（1） ；（2）20N；（3）80%；（4）见解析。
【解析】（1）箱子受到的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N
（2）推力所做的功
有用功
额外功
斜面对箱子的摩擦力
（3）斜面的机械效率 。
（4）拉动物体沿斜面运动时，斜面坡度越小越省力，可适当减小斜面的坡度。
答：（1）箱子受到的重力是 ；（2）箱子受到的摩擦力是20N；（3）斜面的机械效率是80%；
（4）见解析。
29
