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12.3 机械效率
一、选择题
1．（2021·全国八年级单元测试）如图所示，小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。以下做法可以提
高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当减小木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量较小的动滑轮
【答案】D
【详解】
A．由公式
可知，减小木箱的重力，在提升相同的高度时，有用功会减小，而额外功不变，所以有用功所占总
功的比值会减小，所以机械效率会减小，故A不符合题意；
BC．由公式
可知，机械效率的大小与物体上升的高度和物体上升的速度无关，所以增大木箱的上升高度和增大
提升木箱的速度不能改变机械效率，故BC不符合题意；
D．由公式
可知，换用质量较小的动滑轮，在提升相同高度时，额外功会减少，而有用功不变，所以有用功占
总功的比值会增大，所以机械效率会增大，故D符合题意。
故选D。2．（2021·全国九年级专题练习）将一个定滑轮和挂有一个重60N钩码的动滑轮分别组装成如图甲
和乙所示的两种滑轮组。在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F 把钩码匀速提升了
1
0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F 把钩码匀速提升了0.6m。不计摩擦和绳重。设图甲滑
2
轮组的机械效率为η ，图乙滑轮组的机械效率为η ，则（ ）
甲 乙
A．η ＞η B．η ＜η C．η ≈55.5% D．η ≈83.3%
甲 乙 甲 乙 甲 乙
【答案】D
【详解】
由图可知，甲、乙滑轮组中n=2、n=3，由F= ，可得 动滑轮的重
1 2
拉力F 的大小
2
F= + =
2
由公式
=
可得，不计摩擦和绳重时滑轮组的机械效率分别为
=83.3%=83.3%
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．（2020·四川眉山市·八年级期末）在一次提升重物的过程中，工人利用了如图所示的简单机械。
若工人用400N的拉力F将重为600N的重物在10s 内匀速提高了3m，则下列判断正确的是
（ ）
A．工人做的有用功为1200J B．滑轮重为100N
C．工人做功的功率为180W D．滑轮的机械效率为75%
【答案】D
【详解】
A．克服重力做的有用功为
W =Gh=600N×3m=1800J
有
故A错误；
B．动滑轮绳子段数为2，则可求动滑轮重力为
G =2F-G =2×400N-600N=200N
动 物
故B错误；
C．动滑轮两段绳子，则绳子拉动距离为物体上升距离两倍，即6m，则工人做功功率为
故C错误；
D．滑轮组机械效率为
故D正确。故选D。
4．（2018·辽宁抚顺市·八年级期末）如图所示，质量为24 kg的物体在滑轮组的作用下，以0.2m/s
的速度水平移动了1m。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.2倍，滑轮组的机械效率
为80%，不计绳重和滑轮间的摩擦。下列物理量计算正确的是（ ）
A．拉力F的大小为10N B．动滑轮重为6N
C．拉力F做功的功率为12W D．该滑轮组对动滑轮所做的功为36J
【答案】C
【详解】
摩擦力为
f=0.2G=0.2mg=0.2×24kg×10N/kg=48N
滑轮组的n=3，机械效率为
解得F=20N，动滑轮自重为
G=nF-f=3×20N-48N=12N
1
拉力做功功率为
P=nFv=3×20N×0.2m/s=12W
该滑轮组对动滑轮所做的功为
W=Gh=12N×1m=12J
1
故ABD错误，C正确。
故选C。
5．（2021·广东华侨中学九年级期中）利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相
同的力 和 分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（ ）A．力 做功的功率大 B．甲滑轮组做的有用功较大
C．乙滑轮组的机械效率高 D．乙滑轮组做的总功较大
【答案】C
【详解】
A．由图知，甲滑轮组由3段绳子承担物重（即n=3），乙滑轮组由2段绳子承担物重（即
1
n=2），在相同的时间内两物体提升的高度相同，则两物体上升速度相同，由v =nv 可知，甲绳
2 绳 物
端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同，甲绳端移动速度大，根据
可知，F 做功的功率大，故A错误；
1
B．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式
W =Gh=mgh
有用
知，两个滑轮组做的有用功相同；故B错误；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s=3h，则甲滑轮组的机械效率为
1
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s=2h，则乙滑轮组的机械效率为
2
由于两拉力相同、物重相同，所以比较可知乙滑轮组的机械效率高，故C正确；
D．由于两拉力相同，且绳端移动的距离
s＞s
1 2
所以，由W =Fs可知甲滑轮组做的总功较大，故D错误。
总
故选C。
6．（2021·全国九年级专题练习）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F 和F 大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确
1 2
的是（ ）
A．力F 和F 做功的功率相同 B．力F 和F 做的总功相同
1 2 1 2
C．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
【详解】
AB．由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n＝4，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
乙总 2
已知F＝F，所以W ＜W ，已知时间相同，由公式 知，P ＜P ，故AB错误；
1 2 甲总 乙总 甲总 乙总
CD．甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G ，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组
动
的机械效率为
η ＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%
甲
同理可得，乙滑轮组的机械效率为
η ＝ ×100%，
乙
所以η ＞η ，故C错误，D正确。
甲 乙故选D。
7．（2021·全国九年级专题练习）如图所示，用F 的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F 的
1 2
力把物体B匀速提升相同高度。下列说法正确的是（ ）
A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍
B．F 一定大于F
1 2
C．滑轮组的机械效率为
D．F 做功的功率比F 做功的功率大
2 1
【答案】C
【详解】
A．由图可知n＝3，则使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍（即s＝3h），
故A错误；
B．用F 的力将物体B匀速提升h，由于物体做匀速运动，所以F＝G，若不计绳重和摩擦，则绳
1 1
端的拉力为
F＝
2
但如果动滑轮很重、摩擦较大，则F 不一定大于F，故B错误；
1 2
C．滑轮组的机械效率为
η＝
故C正确；
D．F 做的功为总功，所以F 比F 做的功多，但不知将物体提升相同高度的时间关系，则根据P＝
2 2 1
知无法确定两个拉力做功的功率大小，故D错误。故选C。
8．（2021·全国九年级专题练习）如图所示，工人师傅要将重为1000N的木箱拉到1.5m高的车厢
里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力将物体从
斜面底端匀速拉到车厢里，则下列说法中正确的是（ ）
A．工人所做的总功为5000J
B．工人所做的有用功为2000J
C．斜面的机械效率为75%
D．物体和斜面之间的摩擦力为400N
【答案】C
【详解】
A．工人所做的总功为
W ＝Fs＝400N×5m＝2000J
总
故A错误；
B．工人所做的有用功为
W ＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J
有
故B错误；
C．斜面的机械效率为
η＝ ＝75%
故C正确；
D．工人所做额外功为
W ＝W ﹣W ＝2000J﹣1500J＝500J
额 总 有
由W ＝fs得物体受到的摩擦力为
额
f＝ ＝100N
故D错误。
故选C。
9．（2021·全国九年级专题练习）如图所示，用400N的力将重为1000N的物体匀速提升2m，共用了10s，在此过程中（不计绳重与摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度大小为0.4m/s
B．以动滑轮为参照物，物体是运动的
C．滑轮组的机械效率大小约为40%
D．当所提重物的质量增大时，该滑轮组的机械效率将增大
【答案】D
【详解】
A．由图可知，n＝3，则绳端移动的距离
s＝nh＝3×2m＝6m
则绳子自由端移动的速度
v＝ ＝0.6m/s
故A错误；
B．若以动滑轮为参照物，由于所提的物体与动滑轮一起运动，它们之间没有发生位置的变化，则
物体是静止的，故B 错误；
C．拉力做的总功
W ＝Fs＝400N×6m＝2400J
总
所做的有用功
W ＝Gh＝1000N×2m＝2000J
有
滑轮组的机械效率
η＝ ×100%≈83.3%故C错误；
D．不计绳重与摩擦，由
η＝
可知，当所提重物的质量增大时，其重力增大，滑轮组的机械效率将增大，故D正确。
故选D。
10．（2021·全国八年级课时练习）如图所示，拉力F为20N，物体A以0.1m/s的速度在表面足够
长的物体B表面做匀速直线运动；物体B静止在地面上，受到地面水平向右8N的摩擦力，弹簧测
力计示数为22N，下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为20N
B．拉力F的功率为1.0W
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大至40N时，弹簧测力计示数为44N
【答案】C
【详解】
A．物体B静止在地面上，受到地面水平向右8N的摩擦力，弹簧测力计示数为22N，A对B有向
左30N的摩擦力，B对A的摩擦力为30N，故A错误；
B．有2股绳拉动滑轮，物体A的运动速度为0.1m/s，拉力F的运动速度为0.2m/s，拉力F的功率
为
故B错误；
C．滑轮组的机械效率为
故C正确；
D．拉力F增大至40N时，物体A做加速运动，滑动摩擦力与物体运动速度无关，A、B之间的滑动摩擦力没有变化，弹簧测力计示数仍为22N，故D错误。
故选C。
二、填空题
11．（2021·江苏南通市·九年级月考）如图所示，物体重240N，动滑轮重20N。工人用135N的拉
力将物体匀速提升2m，用了10s，此过程中有用功是___________J，拉力的功率是
___________W，滑轮的机械效率是___________，克服动滑轮重所做的功占额外功的
___________%。（小数点后保留 1 位）
【答案】480 54 88.9% 66.7
【详解】
[1]拉力做的有用功为
[2]拉力做的总功为
拉力的功率为
[3]滑轮的机械效率为
[4]拉力做的额外功为
克服动滑轮重力做的功为则克服动滑轮重力所做的功占额外功的百分比为
12．（2021·西安市第二十三中学九年级开学考试）某小区正在进行改造施工，工人用如图所示的
滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，若工人所用的拉力为400N，则该滑轮组的机械效率为
__________ 。使用该滑轮组既能 __________ 又能改变力的方向。使用滑轮组 __________ （选填
“能”或“不能”）省功。
【答案】62.5% 省力 不能
【详解】
[1]由图可知，重物由3段绳子承担，已知沙子上升高度h=10m，则绳子自由端移动距离
s=3h=3×10m=30m
总功
W =Fs=400N×30m=12000J
总
有用功
W =Gh=750N×10m=7500J
有
滑轮组的机械效率
=62.5%
[2][3]由滑轮组的特点可知，滑轮组既能省力又可以改变力的方向，使用任何机械都不省功，故使
用滑轮组不能省功。
13．（2019·陕西宝鸡市·八年级期末）如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将
重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力），拉力所做的
功是______J， 斜面上的摩擦力是______N ，斜面的机械效率是______。【答案】450 50 66.7％
【详解】
[1]拉力所做的功是
=150N
[2]有用功为
=500N
额外功
=450J-300J=150J
斜面上的摩擦力
f= =50N
[3]斜面的机械效率是
=
14．（2020·宁夏银川市·九年级一模）如图所示，用弹簧测力计竖直向上匀速提升重为5.4N的物体，
弹簧测力计的示数是___________N，则滑轮组的机械效率是___________。
【答案】2.4 75%
【详解】
[1]由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，故其示数是2.4N。
[2]弹簧测立计示数即绳子末端受到的拉力F为2.4N，由图可知绳子承担重物的段数n为3，根据可得滑轮组的机械效率
15．（2020·云南师范大学实验中学八年级期末）如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重2N的
物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N，则滑轮组的机械效率为
______；若物体匀速向左运动了3m，该过程中拉力做的功为______J。
【答案】80% 180
【详解】
[1]由图知，n＝3，滑轮组的机械效率
[2]绳自由端移动的距离
s＝3×3m＝9m
1
该过程中拉力做的功
W＝Fs ＝20N×9m＝180J
1
三、实验题
16．（2018·辽宁抚顺市·八年级期末）小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的
滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：
物体上升的高度
实验次数 物重G/N 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm
h/cm
1 2 2 1 6
2 2 4 1 10
3 2 6 1 18（1）实验中要竖直向上________缓慢拉动弹簧测力计；
（2）表中实验次数________中有一个数据的记录是错误的，改正后计算其机械效率为________。
分析表中数据可以得出：滑轮组的机械效率与___________无关。
（3）小红在小明实验的基础上设计出了乙、丙、丁三组实验，如图所示。
①小红设计乙、丙两次实验目的是为了探究滑轮组机械效率和___________的关系；
②小红在测量中发现丙、丁两次实验测量结果不同，因而得出：滑轮组的机械效率和滑轮组的绕线
方式有关，你认为她的结论是___________（填“正确”或“错误”）的，你的理由是_________。
【答案】匀速 2 66.7％ 物体上升的高度 （测力计移动的距离） 物重 错误 没
有控制物重相同
【详解】
(1)[1]做实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大
小。
(2)[2][3]图甲中的滑轮组由3段绳子承担物重，即 n=3；根据s=nh可知第2次实验中的测力计移动
的距离测量错误，应该为
s=3h=3 4cm=12cm
2 2
故10cm错误。
[3]第1次实验测得滑轮组的机械效率
同理可得，第2次实验测得滑轮组的机械效率
同理可得，第3次实验测得滑轮组的机械效率故滑轮组的机械效率为66.7 。
[4]分析表中3次实验数据可以看出，虽然3次实验中提升钩码的高度不同，但是其机械效率是相同
的，由此得出：同一滑轮组在提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(3)[5]小红设计乙、丙两次实验滑轮组相同，绕线方式相同，所挂物重不同，目的是为了探究滑轮
组机械效率和物重的关系。
[6][7]小红在测量中发现丙、丁两次实验测量结果不同，因而得出：滑轮组的机械效率和滑轮组的
绕线方式有关，她的结论是错误的；丙、丁两次实验虽然滑轮组的绕线不同，但没有控制所挂物重
相同，因此不能得到以上结论。
四、计算题
17．（2021·广东深圳市·九年级一模）南昌市海昏侯博物馆已对外开放，其在建设中采用了如图所
示的装置，工人师傅用1200N的拉力F向下拉绳，10s内使重2000N的物体匀速上升7m，不计绳
重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）拉力F的有用功；
（2）拉力F的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
【答案】(1)1.4×104J；(2)1680W；(3)83.3%
【详解】
解：(1)拉力做有用功
W =Gh=2000N×7m=1.4×104J
有用
(2)由图知道，滑轮组绳子的有效股数n=2，拉力端移动距离
s=nh=2×7m=14m拉力F做功
W =Fs=1200N×14m=1.68×104J
总
由 得，拉力F的功率
(3)由 得，该滑轮组的机械效率
答：(1)拉力F的有用功是1.4×104J；；
(2)拉力F的功率是1680W；
(3)该滑轮组的机械效率是83.3%。
18．（2021·广东茂名市·八年级月考）如图所示，用滑轮组提升重物时，重200 N的物体在5 s内匀
速上升了1 m。已知拉绳子的力F为120 N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中。求：
（1）绳子自由端被拉下的距离；
（2）绳子自由端移动的速度；
（3）动滑轮的重量。
【答案】(1)2m；(2)0.4m/s；(3)40N
【详解】
解：(1)由图可知，绳子的段数为2，则绳子自由端被拉下的距离为
(2)物体移动的速度为绳子自由端移动的速度为
(3)因为不计绳重及摩擦，所以拉绳子的力为
则动滑轮的重力为
答：(1)绳子自由端被拉下的距离为2m；
(2)绳子自由端移动的速度为0.4m/s；
(3)动滑轮的重力为40N。
