11.4机械效率 同步训练
一．选择题（共6小题）
1．关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．机械效率越大，表明它做的功越多
C．做功越少，功率越小，机械效率越小
D．功率越大，做功越快，与机械效率无关
2．前一段时间我市针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（ ）
A．做功越快时吊车的机械效率越高
B．吊车越省力时，机械效率越高
C．吊车做的额外功越少，机械效率就越低
D．吊车的有用功与总功比值越大，机械效率越高
3．下列有关数据符合实际的是（ ）
A．一名中学生从一楼登上三楼克服自身重力做的功约为300J
B．一个机械经改进后其效率可达100%
C．从地上捡起一只鸡蛋并把它缓缓举过头顶，所做的功约为10J
D．一名中学生骑自行车的功率约为80W
4．为了让同学们养成关注生活的良好习惯，老师倡导同学们对身边一些常见的物理量进行估测。你认为下列估测数据中符合实际的是（ ）
A．使用滑轮组提升物体时，其机械效率可以达到100%
B．一位中学生在水中游泳时所受浮力约为50N
C．一名中学生从一楼走到二楼所做的功约为1500J
D．此时考场内大气压强约为10个标准大气压
5．下列说法中正确的是（ ）
A．使用任何机械都能省力
B．总功等于有用功加额外功
C．使用某些机械可以省功
D．额外功可以不做，现实生活中机械效率可达100%
6．如图重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设斜面长为s，拉力为F，物体受到的摩擦力为f．则斜面的机械效率为（ ）
A．Gh/Fs B．Gh/（F﹣f）s C．Gh/（F+f）s D．Gh/fs
二．填空题（共6小题）
7．《墨经 经下》里记载的一种斜面引重车，可以将重物拉举到所需的高度。如图所示为这种引重车的侧面示意图，该装置是一种 （选填“省力”或“费力”）机械。若用该引重车将重为2000N的木箱从斜面的底端匀速拉到顶端用时20s。已知斜板长2m，高0.8m，此时后轮轴上绳子受到的拉力为1000N（不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦） W，此装置的机械效率为 。
8．城市快速路建设正在进行，施工现场一台起重机将质量为2000kg的重物竖直匀速提升了6m，用时50s4J，起重机的机械效率为 。
9．如图所示，工人们用相同的滑轮按照不同的方式组装成A、B两种滑轮组，根据需要来提起等重的建筑材料，则F1 F2，机械效率ηA ηB（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。如果用A图提起重为25N的物体，动滑轮重为5N，则该滑轮组的机械效率为 。（结果保留到0.1%）
10．如图所示，用大小为F1的力直接将物体B匀速提升高度h，F1做120J，用大小为F2的力沿斜面把物体B匀速拉至相同高度，B沿斜面通过的距离s＝2h，斜面的机械效率为80%2做功 J，F1：F2＝ 。若s＝3m，则B与斜面间的摩擦力为 N。
11．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则此过程中滑轮组的机械效率为 。
12．如图光滑斜面AB＞AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部匀速拉到顶部速度相同，沿斜面所需拉力分别为F1和F2，它们做功的功率分别为P1和P2两个斜面的机械效率分别为η1和η2，则F1 F2，P1 P2，η1 η2。（选填“＞、＜或＝”）。
三．简答题（共5小题）
13．用滑轮组匀速提升重物的过程中，哪个是有用功？哪些是额外功？
14．山区的公路修得盘旋曲折，延长了爬坡的距离，这样使上山的汽车减小了牵引力
15．既然使用任何机械都不省功，生活中，我们为什么还要使用各种机械？
16．如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功
17．通过学习发现，使用机械不仅不能省功，而且还必须做一定量的额外功。那么
参考答案与试题解析
题号 1 2 3 4 5 6
答案 D D D C B A
一．选择题（共6小题）
1．关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．机械效率越大，表明它做的功越多
C．做功越少，功率越小，机械效率越小
D．功率越大，做功越快，与机械效率无关
【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析。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；机械效率是有用功与总功的比值。
【解答】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；机械效率是有用功与总功的比值。
A、功率大，但不能说明机械效率越大；
B、机械效率越大，也就是无用功比例小；
C、功率大小与做功多少和时间无关，功率不一定小，故C错误；
D、功率越大，与机械效率无关。
故选：D。
【点评】本题考查了功、功率、机械效率的关系。功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定。
2．前一段时间我市针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（ ）
A．做功越快时吊车的机械效率越高
B．吊车越省力时，机械效率越高
C．吊车做的额外功越少，机械效率就越低
D．吊车的有用功与总功比值越大，机械效率越高
【分析】（1）物体在单位时间完成的功叫功率，功率是描述物体做功快慢的物理量，等于功和做功时间的比值；
（2）有用功跟总功的比值叫做机械效率。
【解答】解：A、机械效率是有用功跟总功的比值，而功率的大小与机械效率的高低无关；
B、机械效率是有用功跟总功的比值，与机械是否省力无关；
C、机械效率是有用功跟总功的比值，额外功越少，机械效率越高；
D、机械效率是有用功跟总功的比值，故D正确。
故选：D。
【点评】该题考查学生对功、功率和机械效率的理解，特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系。
3．下列有关数据符合实际的是（ ）
A．一名中学生从一楼登上三楼克服自身重力做的功约为300J
B．一个机械经改进后其效率可达100%
C．从地上捡起一只鸡蛋并把它缓缓举过头顶，所做的功约为10J
D．一名中学生骑自行车的功率约为80W
【分析】凭借生活经验或简单的计算或单位的换算对不同的物理量进行估算。
【解答】解：A、一名中学生重力G约500N，该同学登楼做的功W＝Gh＝500N×6m＝3000J；
B、使用任何机械做功时，机械效率都小于100%；
C、一个鸡蛋的重力约为0.6N，所做的功W＝Gh＝0.5N×7m＝1J；
D、中学生骑自行车的速度在v＝5m/s左右，骑行功率在P＝＝，故D符合实际。
故选：D。
【点评】本题主要考查了学生的估测能力，在平时的学习与生活中多积累，将物理知识与社会生活联系起来。
4．为了让同学们养成关注生活的良好习惯，老师倡导同学们对身边一些常见的物理量进行估测。你认为下列估测数据中符合实际的是（ ）
A．使用滑轮组提升物体时，其机械效率可以达到100%
B．一位中学生在水中游泳时所受浮力约为50N
C．一名中学生从一楼走到二楼所做的功约为1500J
D．此时考场内大气压强约为10个标准大气压
【分析】不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最合理的是哪一个。
【解答】解：A．使用滑轮组提升物体时，会有一部分总功被损耗，由于存在额外功，因此机械效率会小于100%；
B．一位中学生的质量约为50kg左右，如果处于漂浮状态。根据重力公式G＝mg，因此受到的浮力也应约为500N；
C．一名中学生所受重力约为500N。当他从一楼走到二楼时，即3m，故C符合题意；
D．标准大气压的值约为1.01×106Pa，也就是通常说的1个标准大气压，故D不符合题意。
故选：C。
【点评】本题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出合理的选项即可。
5．下列说法中正确的是（ ）
A．使用任何机械都能省力
B．总功等于有用功加额外功
C．使用某些机械可以省功
D．额外功可以不做，现实生活中机械效率可达100%
【分析】（1）使用机械，有的可以省力（例如撬棒、道钉撬等）、有的可以省距离（起重机等），但不能省功；不仅不能省功，由于要克服摩擦力、提升机械而做额外功，还要费功；
（2）有用功与总功的比值叫机械效率，机械效率不可能达到100%。
【解答】解：
A、生活中，动力臂小于阻力臂，可以省距离，故A错误；
B、使用机械时、提升机械而做额外功，故B正确；
C、使用任何机械都不能省功；
D、由于要克服摩擦力，有用功小于总功，故D错误。
故选：B。
【点评】使用机械可以省力、可以省距离，但不能省功；由于要克服摩擦力、提升机械而做额外功，机械效率总小于1。
6．如图重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设斜面长为s，拉力为F，物体受到的摩擦力为f．则斜面的机械效率为（ ）
A．Gh/Fs B．Gh/（F﹣f）s C．Gh/（F+f）s D．Gh/fs
【分析】明确使用斜面时的有用功和总功，然后再根据机械效率的公式可解答。
【解答】解：有用功为：W有＝Gh；总功为：W总＝Fs；
斜面的机械效率为：η＝＝；
故A正确；BCD错误；
故选：A。
【点评】本题考查了机械效率的计算方法，明确有用功和总功是关键。
二．填空题（共6小题）
7．《墨经 经下》里记载的一种斜面引重车，可以将重物拉举到所需的高度。如图所示为这种引重车的侧面示意图，该装置是一种 省力 （选填“省力”或“费力”）机械。若用该引重车将重为2000N的木箱从斜面的底端匀速拉到顶端用时20s。已知斜板长2m，高0.8m，此时后轮轴上绳子受到的拉力为1000N（不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦） 100 W，此装置的机械效率为 80% 。
【分析】使用斜面可以省力；使用轮轴时，若动力作用在轮上，也可以省力。
利用W＝Fs计算拉力做的总功，再利用P＝计算拉力的功率，利用W＝Gh计算克服重物重力做的有用功，根据效率公式得出装置的机械效率。
【解答】解：
斜面在使用时可以省力，且车子后轮在该装置中是一个轮轴，绳子上的拉力作用在轴上，所以该装置是一种省力机械。
拉力做的总功
W总＝Fs＝1000N×2m＝2000J
拉力的功率为
拉力做的有用功为
W有＝Gh＝2000N×0.6m＝1600J
此装置的机械效率为
。
故答案为：省力；100。
【点评】本题考查了斜面和轮轴的特点、斜面机械效率、总功、功率的计算，难度适中。
8．城市快速路建设正在进行，施工现场一台起重机将质量为2000kg的重物竖直匀速提升了6m，用时50s4J，起重机的机械效率为 60% 。
【分析】根据W有＝Gh＝mgh求出起重机做的有用功，利用η＝＝求出起重机的机械效率。
【解答】解：起重机做的有用功W有＝Gh＝mgh＝2000kg×10N/kg×6m＝1.2×105J，
起重机的机械效率为：
η＝＝＝×100%＝60%。
故答案为：60%。
【点评】本题主要考查的是滑轮组的机械效率，关键是会根据题目的条件进行简单的计算。
9．如图所示，工人们用相同的滑轮按照不同的方式组装成A、B两种滑轮组，根据需要来提起等重的建筑材料，则F1 ＜ F2，机械效率ηA ＝ ηB（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。如果用A图提起重为25N的物体，动滑轮重为5N，则该滑轮组的机械效率为 83.3% 。（结果保留到0.1%）
【分析】（1）不计摩擦和绳重，绳端的拉力F＝（G+G动），据此判断拉力的大小；
（2）不计摩擦及绳重，提升动滑轮做的功为额外功，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，据此比较机械效率的大小；
（3）不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，据此求出机械效率的大小。
【解答】解：由图知，承担物重的绳子股数nA＝3，nB＝2，
不计摩擦及绳重，提升等重的建筑材料时
F3＝（G+G动），F7＝（G+G动），
所以，拉力F8＜F2；
不计摩擦及绳重，提升动滑轮做的功为额外功＝＝＝，
因为动滑轮的重力相同、提起物体的重力相同A＝ηB；
（3）不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
如果用A图提起重为25N的物体，动滑轮重为5N
η＝＝×100%≈83.3%。
故答案为：＜；＝；83.3%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力和机械效率的大小比较，要利用好关系式：不计摩擦和绳重，拉力F＝（G+G动），滑轮组的机械效率η＝＝＝＝。
10．如图所示，用大小为F1的力直接将物体B匀速提升高度h，F1做120J，用大小为F2的力沿斜面把物体B匀速拉至相同高度，B沿斜面通过的距离s＝2h，斜面的机械效率为80%2做功 150 J，F1：F2＝ 8：5 。若s＝3m，则B与斜面间的摩擦力为 10 N。
【分析】由题意可知，F2做的有用功等于F1做的功，根据η＝求F2做的总功，根据W＝Fs求F1与F2之比；克服摩擦力做的功是额外功，根据W额＝W总﹣W有求出额外功，根据W＝fs求B与斜面间的摩擦力。
【解答】解：由题意可知，F2做的有用功等于F1做的功，即W有＝120J，
根据η＝可得，F2做的总功：W总＝＝＝150J，
已知s＝2h，根据W＝Fs可得，F1：F7＝：＝：＝8：5；
克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有＝150J﹣120J＝30J，
根据W额＝fs可得，B与斜面间的摩擦力：f＝＝。
故答案为：150；8：4。
【点评】本题考查使用斜面时有关功、机械效率和摩擦力的计算，明确有用功、额外功是关键。
11．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则此过程中滑轮组的机械效率为 80% 。
【分析】由图可知n＝2，则拉力F移动的距离s＝2h．克服物体的重力所做的功是有用功，利用W＝Gh即可求出有用功；
拉力F与拉力移动距离的乘积为总功；有用功与总功的比值是机械效率。
【解答】解：有用功：W有＝Gh＝400N×2m＝800J，
由图可知n＝2，拉力F移动的距离：s＝6h＝2×2m＝2m；
拉力F所做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝。
故答案为：80%。
【点评】本题考查了学生对总功、有用功、机械效率以及功率的理解和掌握，正确求出有用功和总功、熟练掌握相关公式是关键。
12．如图光滑斜面AB＞AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部匀速拉到顶部速度相同，沿斜面所需拉力分别为F1和F2，它们做功的功率分别为P1和P2两个斜面的机械效率分别为η1和η2，则F1 ＜ F2，P1 ＜ P2，η1 ＝ η2。（选填“＞、＜或＝”）。
【分析】斜面光滑说明没有摩擦，所以不做额外功。沿斜面AB还是AC匀速拉同一物体，由于其高度相同，由功的原理可知沿斜面所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功，从而可以判断出两次做的功W1和W2的大小关系，根据P＝可知功率大小关系；继而得到机械效率的关系；
知道斜面长的大小关系，利用W＝FL比较拉力关系。
【解答】解：斜面光滑说明没有摩擦，所以不做额外功。
所以把同一物体沿斜面AB和AC分别拉到顶端A，h相同，即W1＝W2；
根据t＝可知t2＞t2，根据P＝可知P1＜P8；
根据η＝×100%，机械效率均为100%1＝η2；
由图可知，LAB＞LAC，
而W5＝W2，由W＝Fs，
所以F1＜F3。
故答案为：＜；＜；＝。
【点评】本题考查斜面的省力情况，物体做功大小的判断，关键是知道接触面光滑，摩擦力为0，使用任何机械都不省功。也可以利用斜面倾斜角度越小，越省力，来判断两次拉力的大小关系。
三．简答题（共5小题）
13．用滑轮组匀速提升重物的过程中，哪个是有用功？哪些是额外功？
【分析】对人们有用的功叫做有用功，并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
【解答】解：利用滑轮组提起重物，拉力是克服重力做功，克服重力所做的功就是有用功，拉力还克服机械间的摩擦做功，属于额外功。
【点评】本题考查了对有用功和额外功的理解，是一道基础题。
14．山区的公路修得盘旋曲折，延长了爬坡的距离，这样使上山的汽车减小了牵引力
【分析】车经过盘山路向高处运动时，我们可以从斜面模型上分析。使用斜面可以省力，斜面越平缓，越省力，但同时越费距离。
【解答】解：盘山公路相当于斜面，盘山公路修成环绕山坡的盘山路线，增加了斜面长，这样车辆向上行驶可以减小汽车所需牵引力。
【点评】解决此题需要知道：斜面高一定时，斜面越长，越省力。
15．既然使用任何机械都不省功，生活中，我们为什么还要使用各种机械？
【分析】使用机械可以在省力、改变动力的方向或移动的距离上得到好处，给人们带来方便，做到方便快捷等；使用机械有这么多的好处，这正是人们使用机械的目的，但使用任何机械都不能省功。
【解答】答：虽然使用机械不能省功，但使用机械有许多好处：
①使用机械可以改变动力的大小，如起重机上的滑轮组可以省力；
②使用机械可以改变动力的方向，如升旗时所用的定滑轮可改变用力方向；
③使用机械还可以省距离，如钓鱼竿使用时。
【点评】解决此题的关键是利用功的原理进行分析求解。同时，要知道虽然使用机械不能省功，但使用机械有许多好处。
16．如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功
【分析】（1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。
（2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
【解答】答：有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。
在这个情景中，人所做的有用功为克服水的重力做的功、克服绳重和摩擦力等做的功。
【点评】本题考查有用功和额外功的概念，难度不大。
17．通过学习发现，使用机械不仅不能省功，而且还必须做一定量的额外功。那么
【分析】根据机械的作用分析。
【解答】答：虽然使用机械不能省功，但使用机械时，省距离或可以改变力的方向。
【点评】本题考查了对机械优点的了解，属于基础题。
