考点16：机械效率 (2)

一、选择题1.（2019四川省广安市，题号12，分值1.5）（1.5分）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，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）A．若G1＝G2，则拉力F1、F2做的总功相同B．若G1＝G2，则拉力F2做的有用功多C．若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率D．若G1＞G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等【答案】C【解析】若G1＝G2，且重物匀速提升的高度相同，由W有＝Gh可知，有用功相同；不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W额外＝G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，而W总＝W有+W额外，所以总功不相同，即F1、F2做的功不相等，故AB错误；CD、不考虑绳重、摩擦，则滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhGh+G轮h=GG+G轮，若G1＞G2，重物匀速提升的高度相同，由W有＝Gh可知，甲有用功大；不计绳重及摩擦，则额定功是克服动滑轮自重做的功，即W额外＝G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，故甲的机械效率大于乙的机械效率，故D错误，C正确；故选C。【知识点】功的大小比较；有用功和额外功；机械效率的大小比较．2.（2019广东省广州市，题号9，分值3）如图7所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，过程绳的拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD，斜面的机械效率为 A．B．C．D．【答案】A【解析】由图可知：沿斜面拉物体时，所做有用功：W有＝Gh＝WAB；总功：W总＝WCD；机械效率：；故A正确，BCD错误．【知识点】斜面的机械效率3.（2019湖北省宜昌市，题号10，分值2）如图4所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率说法正确的是图4A．吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高B．吊起相同货物，上升速度快机械效率高C．每次吊起的货物越少，机械效率越高 D．货物升高的高度越高，机械效率越高【答案】A【解析】用吊车吊起重物时，克服吊钩的重力和摩擦力所做的功为额外功，所以吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高，故A正确；吊车吊起货物的速度和高度与机械效率无关，故BD错误；每次吊起的货物越少，机械效率越低，故C错误。【知识点】影响滑轮组机械效率的因素。4.（2019绵阳市，9，3分）如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（    ）A.斜面的机械效率是66.7%B.斜面的机械效率是75%C.该同学对物体做功的功率是10WD. 该同学对物体做功的功率是30W【答案】B【解析】由题知，斜面长20m、高10m，则物体沿斜面向上匀速运动10m时，物体升高5m；（1）利用W=Fs求拉力F做的总功，利用W=Gh求拉力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（2）该同学对物体做功的功率等于有用功与所用时间之比。由题知，斜面长20m、高10m，则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时，物体升高h=5m；（1）拉力F做的总功：W总=Fs=40N×10m=400J；拉力做的有用功：W有用=Gh=60N×5m=300J；斜面的机械效率：；故A错、B正确；（2）该同学对物体做功的功率：，故CD错。故选B。【知识点】功和功率—功的计算功率的计算机械效率—斜面的机械效率5.（2019山东省聊城市，8，3分） （3分）如图所示，用滑轮组提升重100N的物体时，在10s内绳子自由端被匀速拉下6m。已知拉绳子的力F为60N，不计绳重和摩擦，则在此过程中（　　）A．物体被提升了2m      B．所做的有用功是300J        C．拉力F的功率是30W        D．滑轮组的机械效率是55.6%【答案】B【解析】该滑轮组为两股绳，已知绳子的自由端被匀速拉下6m，所以物体被提升的距离就是为3m，故A错误；所做的有用功为W有用=Gh=100N×3m=300J，故B正确；拉力F所做的功为W=FS=60N×6m=360J，故拉力的功率为，故C错误；滑轮组的机械效率为，故D错误，因此选B.【知识点】滑轮组6.（2019年呼和浩特市，题号10，分值3） 【答案】AC【解析】本题考查机械效率的计算。甲图中，不计绳重和摩擦，F=G=5N，定滑轮的机械效率为100%，A符合题意；乙图中，斜面的机械效率，B不符合题意；丙图中，动滑轮重G0=m0g=0.1kg×10N/kg=1N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为，C符合题意；丁图中，内燃机转速为600r/min，每分钟对外做功300次，每次所做的功W0=Fs=400N×0.3m=120J，每分钟做功W=36000J；汽油完全燃烧放出的热量，机械效率：，D错误。【知识点】机械效率的计算。7.(2019湖南省衡阳市，第8题，2分)如图所示，用滑轮组提升重900N的物体，使它在10s内匀速上升1m。 已知所用的拉力F为400N。则在提升重物的过程中(不计绳重和摩擦)，下列说法正确的是A.拉力做功的功率为90WB.拉力在这10s内做的功为400JC.动滑轮的重力为300ND.若用该滑轮组匀速提升更重的物体时，则绳子拉力会变大，但机械效率不变【答案】C【解析】拉力做功的功率为所以A错。拉力在这10s内做的功为所以B错。动滑轮的重力为所以C正确。若用该滑轮组匀速提升更重的物体时，则绳子拉力会变大，机械效率会提高，所以D错。【知识点】功率、功、二力平衡、机械效率。8.（2019山东省滨州市，题号（14），分值4分）如图所示，用50N拉力将质量为8kg的物体5s内匀速提升1m，不计摩擦和绳重，g=10N/kg，则下列说法中正确的是A.有用功为100JB.拉力做功的功率为20WC.滑轮组的机械效率为80%D.动滑轮的重力为10N【答案】BC【解析】根据题目的条件可知：重物和动滑轮由两段绳子承担，有用功为：，故A错误；拉力所做的功为： ，拉力的功率为：，B正确；滑轮组的机械效率为：，C正确；做的额外功为：，动滑轮的重力为：，故D错误。故选BC。【知识点】滑轮组的特点；有用功、额外功、总功的计算；机械效率、功率的计算。9..(2019山东省济宁市，第9题，2分)两个滑轮按图4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lm,物体与地面间的摩擦力为9N,下列选项正确的是A.是定滑轮,B是动滑轮B.拉力F做的功为5JC.拉力F的功率为1.8WD.滑轮组的机械效率为90%【答案】D【思路分析】依据定滑轮和动滑轮的定义来判断A选项。通过功的公式来计算拉力做的功。借助功率公式求出拉力的功率。弄清楚s与h的关系。通过机械效率的公式来计算机械效率。【解题过程】由图可以看出A是动滑轮B是定滑轮，所以A选项错误。拉力做W=Fs=5N×1m×2=10J所以B选项错误。拉力的功率P=Wt=10J5s=2W所以C选项错误。滑轮组的效率ŋ=W有W总×100%=9N×1m10J×100%=90%所以D选项正确。【知识点】滑轮、功、功率、机械效率。10.（2019·泰安中考）15. 15.D【解析】本题综合考查了热量计算公式、效率、受力分析以及压强的理解和应用。柴油放出的热量，①错误；43s内发动机输出的功为，效率为，②正确；汽车的牵引力大小为，③正确；汽车对公路最大压力大小为，汽车总重为：，汽车最多能装载的货物质量为，④错误；综上可知，选项D符合题意。11.(2019四川省成都市B卷，第1题，2分)我们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是()A.提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心B.全自动洗衣机工作时电能全部转化为机械能C.吊装码头上，只要货物受到的合力为0,它的能量就不变D.用燃气灶烧水，只要调大火力,燃气灶的加热效率就提高【答案】A【解析】A，正确。全自动洗衣机工作时电能转化为机械能和内能，所以B错。货物所受合外力为0的，可能处于匀速直线上升或静止状态，当匀速上升时，重力势能增加，所以C错。加大火力，机械效率不会增加，还可能降低。【知识点】能量的转化和利用、平衡状态、热机效率 12.（2019北京市，20，2分）【答案】BC【解析】A.根据图中a图像中的数据计算出绳子自由端移动的速度；B.根据拉力和绳端移动的距离，计算出拉力的功率；C.根据图b中的数据分析出物体上升的高度，再根据物体的质量计算出重力，最后计算出有用功；D.由图a图像分析出绳端移动的距离，再计算出总功，最后由有用功和总功计算出机械效率即可。A.由题意可知，绳端移动的速度为：，A错误；B.拉力的功率为：，B正确；C.由题意可知，物体的重力为：，由图像b可知，在0—2s内物体上升的高度为10cm=0.1m，则在此过程中，有用功为：，C正确；D.由图像a可知，在0—2s内绳端移的距离为40cm，所以该滑轮组的机械效率为：，D错误。故选BC。【知识点】简单机械—滑轮组及其工作特点机械效率—有用功、总功、机械效率13.（2019省福建省，题号12，分值2）工人用图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物:G滑轮＝9:1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 A．10%B．45%C．80%D．90%【答案】D【解析】根据机械效率公式，因为，s＝2h，所以；故ABC错误，D正确．【知识点】动滑轮的机械效率14.（2019河南省，题号13，2分）A.B.C.D.【答案】AB【解析】根据图9判断出承担物体重力的绳子数，A.根据题意计算出总功，再根据功率的计算公式计算出功率即可；B.根据题意计算出有用功，再计算出额外功即可；CD.根据滑轮组的机械效率的计算公式，结合题意来分析解答即可。由图可知，承担物体重力的绳子数为2，则绳端移动的距离：s=2h A.由题意可知，拉力做的总功为：，拉力的功率为：，A正确；B.由题意可知，滑轮组的有用功为：，额外功为：，B正确；CD.机械效率的计算公式可知，滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关，CD错误。故选AB。【知识点】简单机械—滑轮组的工作特点机械效率—滑轮组的机械效率15.（2019湖北省荆门市，题号22，分值3）如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是①A物体比B物体轻②提升A的拉力较大③提升A所做的额外功较少④提升A做的有用功较多A．只有①③B．只有②④C．只有②③D．只有①④【答案】B【解析】不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：，由此可知：同一个滑轮组重物越重，机械效率越大；由于提升A的过程滑轮组的机械效率较大，所以A物体比B物体重，所以①错误；由可知：提升A的拉力大，所以②正确；由于是同一个滑轮组，重物提升高度相同，所以额外功相等，所以③错误；A重力大，提升相同高度有用功大，所以④正确；故ACD错误，B正确． 【知识点】滑轮（组）的机械效率16.2019内蒙古包头市，题号6，分值3）【答案】C【解析】物体B受到水平向右的拉力（等于测力计示数）12N、水平向左的地面对它的摩擦力4N、和A对它向左的摩擦力，根据物体B静止时受力平衡，可知A对B的摩擦力大小为f=12N-4N=8N；由于相互作用力大小相等、方向相反，所以A受到的B对它的摩擦力大小为8N、水平向右；故A错误；物体A的速度为0.1m/s，滑轮组中承担阻力的绳子段数为2，所以拉力作用点移动的速度为v=2vA=0.2m/s，拉力的功率为：；故B错误；滑轮组的机械效率为：，故C正确；当拉力F增大到15N时，由于A与B之间的压力和接触面的粗糙程度均不变，所以B所受的摩擦力不变，由于B依旧受到平衡力的作用，故B的运动状态不变，仍保持静止，故D错误.【知识点】摩擦力、机械效率、17.18.19.20. 21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.二、填空题1.（2019江苏省淮安市，题号15，分值3）如图所示，工人将80N的1物提升了3m，所用的时间为20s，拉力为50N。则工人做的存用功为▲J。拉力的功率是▲W，动滑轮的机械效率是▲.【答案】300；15；80%。【解析】拉力做的功W总 =Fs=50N×2×3m=300J；（2）拉力做功的功率P=W/t=300J/20s=15W；（3）此过程中有用功W有=Gh=80N×3m=240J，则杠杆的机械效率η=W有用/W总×100%=240J/300J×100%=80%。【知识点】功、功率、机械效率的计算。2.（2019湖南省娄底市，第14题，4分）既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是（选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”）；利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功，其中额外功是J。【答案】滑轮组，10【解析】①定滑轮是等臂杠杆，不省力、但能改变用力方向；动滑轮能省一半的力，但要移动2倍的距离，不能改变用力方向；将定滑轮和动滑轮组合使用，组成滑轮组，既能省力、又能改变用力方向；②则公式η=得，W有用=W总×η=100J×90%=90J，则额外功：W额外=W总-W有用=100J-90J=10J。【知识点】定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点及应用，机械效率公式的应用，有用功、总功、额外功3.（2019黑龙江省哈尔滨市，第39题，2分）【答案】87.5%；变大【解析】动滑轮的机械效率：；由可知，增大物体重力，动滑轮机械效率变大。 【知识点】机械效率4.（2019湖北咸宁，24，3）【答案】3Fh3Fh-GhG3F【解析】使用滑轮组提升物体时，有几段绳子吊着动滑轮和物体，绳子自由端移动的距离就是物体上升高度的几倍，则s=3h。动力所做的功为总功：W总=Fs=3Fh。有用功为克服物体重力所做的功：W有用=Gh。额外功为W额外=W总-W总=3Fh-Gh。机械效率为η=W有用W总=Gh3Fh=G3F【知识点】使用滑轮组时绳子自由端移动的距离与物体移动距离的关系；有用功、额外功、总功及其关系；机械效率5.（2019湖南省株洲市，题号15，分值3）在测量图甲所示滑轮组机械效率η的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数η－1，若不计绳重与摩擦，则横轴可能表示A．GB．G－1C．G动D．G动－1 【答案】BC【解析】由图可知，物体由3段绳子承担；此滑轮组的机械效率；则；已知图中纵轴表示机械效率的倒数η－1，由此可知，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示G－1或G动；故AD错误，BC正确．【知识点】滑轮（组）的机械效率6.（2019吉林省，题号15，分值2）【答案】900J增大【解析】人所做的有用功：同一滑轮组，提升物体增大，机械效率增大。【知识点】有用功的计算；改变机械效率的方法7.（2019安徽省，题号5，分值2）（2分）（2019•安徽）用沿斜面向上大小为3.5N的力将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为2m，高为1m，则该过程中斜面的机械效率为　　。【答案】70%。【解析】使用斜面时做的有用功：W有＝Gh＝4.9N×1m＝4.9J，拉力所做的功：W总＝Fs＝3.5N×2m＝7J，斜面的机械效率： η=W有W总×100%=4.9J7J×100%＝70%。故答案为：70%。【知识点】斜面的机械效率的计算。8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31. 32.33.34.35.36.37.38.39.三、解答题1.（2019江苏省苏州市，题号24，分值6）【答案】（1）2000J（2）125W（3）80%【解析】（1）有用功W有=Gh=400N×5m=2000J；（2）由图知，动滑轮被2段绳子向上提起，即n=2，所以拉力移动的距离s=nh=2×5m=10m，则拉力F做的总功W总=Fs=250N×10m=2500J，根据题意做功时间t=20s，所以拉力F的功率；（3）滑轮组的机械效率。【知识点】动滑轮的特点，功、功率和机械效率的计算。2.（2019江苏省宿迁市，题号18，分值6） 【答案】(1)4.5×104Pa（2）200W(3)75%。【解析】（1）压力F=G=mg=90kg×10N/kg=900N，提升前物块对水平地面的压强p=F/S=900N/(200×10-4m2)=4.5×104Pa；（2）工人拉力做的功W总=Fs=400N×3×5m=6000J，拉力的功率P=W/t=6000J/30s=200W；（3）滑轮组提升该物块的有用功W有用=Gh=900N×5m=4500J，机械效率η=W有用/W总×100%=4500J/6000J×100%=75%。【知识点】压强、功率、机械效率的计算。3.（2019江苏省连云港市，题号22，分值9）（9分）如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。图乙是拉力F随时间厂变化的关系图像。不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，g=10N/kg，求：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；（2）金属块的密度；（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。【答案】（1）80N（2）2.7×103kg/m3（3）5.4×103Pa。【解析】（1）由图知，动滑轮被2段绳子向上吊起，在t2~t3时间内2F3=G，则金属块的重力G=2×108N=216N，在0~t1时间内2F1+F浮=G，则金属块浸没在水中时受到的浮力F浮=G-2F1=216N-136N=80N；（2）根F浮=ρ液gV排得，根据浸没时金属块的体积等于排开水的体积，即V金属=V排=8×10-3m3，根据G=mg得金属块的质量，金属块的密度 。（3）正方体的体积V=a3，则金属块的边长，金属块的底面积S=a2=(0.2m)2=0.04m2，因为金属块平放在水平地面上，所以金属块对地面的压力F=G=216N，它对地面的压强=5.4×103Pa。【知识点】滑轮组中拉力与物重的关系、阿基米德原理、密度的计算、压强的计算。4.（2019江苏省扬州市，题号20，分值3）【答案】240；30；80%【解析】根据题意有用功W有用=Gh=240N×1m=240J；根据题图可知动滑轮上有3股绳子，则拉力所做的总功为W总=Fs=Fs绳=100N×3×1m=300J，拉力的功率为P=W总/t=300J/10s=30W；滑轮组的机械效率为η=W有/W总×100%=240J/300J×100%=80%。【知识点】有用功、功率、机械效率的计算。5.（2019四川省广安市，题号28，分值5）（5分）如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图象。（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求：（1）物体的边长；（2）物体浸没在水中时受到的浮力；（3）物体的重力。 【思路分析】（1）物体始终匀速上升，但在物体离开水面上时，其浮力发生变化，要维持匀速，故其拉力F也会发生变化，从而确定物体离开水面过程中用的时间，进而算出物体边长；（2）根据浮力公式即可求出；（3）该图中用到了滑轮组，由滑轮组特点结合图形可知物体升高h，绳子拉力的路程为3h，再结合机械效率的计算公式即可求解。【解题过程】（1）由图象可知正方体的边长：L＝vt＝0.1m/s×（110s﹣100s）＝1m；（2）物体浸没在水中时受到的浮力为：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/m×（1m）3＝104N；（3）滑轮组的机械效率：η=W有用W总×100%=(G-F浮)hF⋅3h×100%=G-F浮3F代入数据得：G-104N3×4×104N×100%=75%解得：G＝105N。答：（1）正方形边长L＝1m；（2）F浮＝104N；（3）G＝105N。【知识点】浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率．6.（2019山东省德州市，题号25，分值6） （6分）（2019•德州）小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。求：（1）提升装置所做的有用功；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。【思路分析】（1）知道货物的质量和提升的高度，根据W＝Gh＝mgh求出有用功；（2）知道拉力的功率和作用时间，根据W＝Pt求出拉力做的总功；（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。【解题过程】解：（1）提升装置所做的有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J；（2）根据P=Wt可得拉力F做的功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J；（3）滑轮组的机械效率：η=W有用W总=900J1200J×100%＝75%。答：（1）提升装置所做的有用功是900J；（2）拉力F做的功是1200J；（3）该滑轮组的机械效率是75%。【知识点】有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率；功率计算公式的应用．7.（2019湖北黄冈，16，7） 【思路分析】（1）液体压强计算式为p=r水gh，代入已知量计即可。（2）漂浮在液面上的物体受到的浮力等于重力，所以“天锟号”漂浮时排开水的重力等于它自身的重力：G船=G排=r水V排g。（3）“天锟号”将泥沙从水底传送至水面上一定高度，然后沿水平方向运送到目的地。将泥沙竖直向上运输时，克服泥沙的重力做有用功W1=Gh0；将泥沙水平运输时，克服阻力做有用功W2=fs=fv(t2-t1)。总功为W总=Pt2。机械效率η=W有用W总=W1+W2Pt=Gh0+Fv(t2-t1)Pt2，变形可得v=Pt2-Gh0fv(t2-t1)【解题过程】（1）水面下4m处船体受到水的压强为p=r水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa（2）“天锟号”自身的重力等于它漂浮时排开水的重力：G船=G排=r水V排g=1.0×103kg/m3×1.2×104m3×10N/kg=1.2×108Pa（3）“天锟号”将泥沙竖直向上运输h0时，克服泥沙的重力做有用功W1=Gh0；将泥沙水平运输时克服阻力做有用功W2=fs=fv(t2-t1)。总功为W总=Pt2。机械效率η=W有用W总=W1+W2Pt=Gh0+Fv(t2-t1)Pt2泥沙水平运输的速度 v=Pt2-Gh0fv(t2-t1)【知识点】阿基米德原理；漂浮原理；有用功；总功；机械效率；功率；速度8.（2019甘肃省天水市，21，6分）【思路分析】(1)根据钢材上升的高度和上升的时间，计算出速度；（2）根据钢材的质量计算出钢材的重力，再根据钢材被提升的高度，计算出有用功；（3）根据有用功和总功计算出机械效率.【解题过程】（1）由题意可知，钢材上升过程中的速度为：；（2）由题意可知，钢材的重力为：，起重机对钢材做的有用功为：；（3）由题意可知，起重机的机械效率为：.答：（1）钢材上升过程中的速度为0.5m/s；（2）起重机对钢材所做的有用功为；（3）起重机的机械效率为50%.【知识点】机械运动——速度的计算机械效率—有用功、总功、机械效率的计算9.（2019湖南省郴州市，28，10分） 【思路分析】（1）汽车在水平地面上，所以对地面的压力等于其重力，已知轮胎与地面的总接触面积，故根据压强的计算方法即可求解；（2）根据做功的公式，分别算出牵引力与在牵引力方向上的距离即可；（3）根据题意求出发动机输出的总功，根据机械效率的定义求解.【解题过程】（1）压强为：；（2）因为汽车匀速行驶，故牵引力等于阻力，根据题意，f=0.1G=0.1×2×104N=2000N，所以牵引力做功为W=FS=2000N×3000m=6×106J（3）发动机总输出功为：W总=Pt=50×103W×3×60s=9×106J所以汽车发动机的机械效率为【知识点】压强、功、机械效率10.（2019年菏泽，题号（1），分值1） 【思路分析】有p=解答【解题过程】解：（1）箱子在水底时，下表面所受水的压强：【知识点】液体压强的计算28．（2019年菏泽，题号（2），分值1）【思路分析】利用阿基米德原理求解。【解题过程】 解：（2）箱子浸没水中时：箱子受到的浮力：【知识点】阿基米德原理28．（2019年菏泽，题号（3）(4)，分值6）【思路分析】（3）利用滑轮组知识，结合公式W=Fs=Gh，求得有用功和总功，利用η=×100%，求机械效率。（4）根据P==Fv，计算功率。【解题过程】解：（3）箱子所受重力：滑轮组所做的有用功： 电动机一端的拉力：电动机一端绳子移动的距离：滑轮组所做的总功：滑轮组的机械效率：（4）根据P==Fv可知，因为提升箱子的速度不变，所以当对箱子的拉力最大时，电动机的暑促功率最大。当箱子完全露出水面后，就不再受浮力的作用，此时拉力F最大：F=为3050N。拉力移动的速度：v=2×0.5m/s=1m/s电动机的最大输出功率：P==Fv=3050N×1m/s=3050W。【知识点】功与功率、机械效率11.（2019山东省淄博市，题号（22），分值9分）（9分）在日常生活中和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。（1）为了研究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据记录在下表中。实验次数滑轮材质钩码重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η1铝10.10.10.60.30.1856%2铝20.10.21.00.30.367% 3铝20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4285%①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码______，机械效率越高。②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与__________有关。③比较_________两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验是利用图_____的装置完成的，判断依据是___________________。⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为_______。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物体重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用______的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假如没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都______。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是_____。A.焦耳定律B.牛顿第一定律C.阿基米德原理D.欧姆定律【答案】（1）①越重；②滑轮的材质；③2和3；④乙；图乙是定滑轮，不省力也不省距离；⑤80%；（2）减小斜面的粗糙程度；（3）不省功；B。【解析】（1）①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码越重，机械效率越高。②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与滑轮的材质有关。③比较2和3两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验是利用图乙的装置完成的，判断依据是图乙是定滑轮，不省力也不省距离。⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力匀速拉起，滑轮组的机械效率为：。（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物体重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小斜面的粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率；（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假如没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都不省功。这种方法是实验加科学推理，牛顿第一定律的得出过程也采用了这种方法，故选B。【知识点】测量滑轮组、斜面的机械效率；影响机械效率的因素；提高机械效率的方法；实验加科学推理的研究方法。 12.（2019湖南省娄底市，第14题，4分）既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是（选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”）；利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功，其中额外功是J。【答案】滑轮组，10【解析】①定滑轮是等臂杠杆，不省力、但能改变用力方向；动滑轮能省一半的力，但要移动2倍的距离，不能改变用力方向；将定滑轮和动滑轮组合使用，组成滑轮组，既能省力、又能改变用力方向；②则公式η=得，W有用=W总×η=100J×90%=90J，则额外功：W额外=W总-W有用=100J-90J=10J。【知识点】定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点及应用，机械效率公式的应用，有用功、总功、额外功13.（2019山东威海，26，8分）【思路分析】（1）船对水平沙滩的压力等于船所受的重力F=G船。根据求出船对沙滩的压强。（2）匀速直线运动时，动力等于阻力，根据“阻力为总重的0.5倍”可以算出阻力和动力。再根据P=Fv计算船的速度。船前进时，使船前进克服阻力做的功W为有用的能量，消耗柴油完全燃烧放出的热量Q 为总能量，效率等于这两个能量之比：。【解题过程】（1）船对水平沙滩的压力F=G船=m船g=300kg×10N/kg=3000N（2）船匀速前进时受到的动力等于它受到的阻力F´=f=0.5G总=（m船+m0）g=（300kg+300kg）×10N/kg=3000N船行驶的速度克服阻力做的功W=fs=3000N×4.3×103m=1.29×107J柴油完全燃烧放出的热量Q=mq=1kg×4.3×107J/kg=4.3×107J发动机效率【知识点】压强；功；功率；热值；热量；效率；14.（2019山东威海，28，8分） 【思路分析】（1）根据阿基米德原理F浮=G排=r液V排g计算文物受到的浮力。（2）文物浸没在水中时，克服C对文物的拉力（重力和浮力的差）做有用功W有用=（G-F浮）h，克服动滑轮重做额外功W额外=G动h，总功W总=W有用+W额外。有用功与总功的比值为机械效率h，则W有用=hW总。代入已知量则可求出动滑轮重。（3）c绳直接拉着文物，有两段绳子吊着动滑轮和物体，则Fb=1/2（Fc+G动）；定滑轮上方由a绳悬吊，下方有两段绳子，Fa=2Fb=Fc+G动。综合比较可得出Fa>Fc>Fb。当文物浸在水中时受到浮力，Fc比较小，Fa也比较小；当文物完全露出水面后，Fc比较大，Fa也比较大。为保证顺利将文物打捞起来，绳子能够承受的力应该大于或等于实际承受的最大力。【解题过程】（1）文物浸没在水中受到的浮力F浮=G排=r液V排g=r液Vg=1×103kg/m3×100×103m3×10N/kg=103N（2）文物浸没在水中时，做有用功W有用=（G-F浮）h，额外功W额外=G动h，总功W总=W有用+W额外 =（G-F浮）h+G动h。因为W有用=hW总，所以（G-F浮）h=h[（G-F浮）h+G动h]4.8×103N-103N=95%[（4.8×103N-103N）+G动]解得，G动=200N（3）依题意有：Fb=1/2（Fc+G动）；Fa=2Fb=Fc+G动。由于Fc>G动，所以Fa>Fc>Fb。a绳承受的拉力最大。当文物浸在水中时受到浮力，Fc比较小，Fa也比较小：Fc=G-F浮=4.8×103N-103N=3.8×103NFa=2Fb=Fc+G动=3.8×103N+200N=4×103N当文物完全露出水面后，Fc比较大，Fa也比较大。Fc´=G=4.8×103NFa´=2Fb=Fc+G动=4.8×103N+200N=5×103N在整个打捞过程中，a绳承受的最小力为4×103N。为保证顺利将文物打捞起来，绳子能够承受的力应该大于或等于实际承受的最大力，所以a绳能够承受的力至少为5×103N。【知识点】滑轮组；浮力；有用功；额外功；总功；机械效率15.（2019山东省枣庄市，26题号，2分值）用一个动滑轮在5s内将一重为300N的物体匀速向上提升3m，动滑轮的机械效率是75%，则拉力大小为________N，若忽略绳重与摩擦，动滑轮的重力为________N．【答案】200100【解析】根据可得有用功：；由W总=Fs=F·2h可得拉力大小为：；由可得：G动=2F－G=2×200N－300N=100N．【知识点】滑轮（组）的机械效率16.（2019四川达州，24，7分）如图所示，工人用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B。完全露出物体A被此装置匀速提时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，g=10N/kg），求： （1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少。（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A的密度是多少。（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时，物体B最多露出多少体积绳子断裂。AB【思路分析】（1）物体A完全露出水面，绳子达到最大拉力400N，该滑轮组有3段绳子吊着物体，绳的质量和摩擦均不计时，3F=GA+G动，根据F和G动可以求出物体重力GA。绳子自由端移动的速度是物体上升速度的3倍：v=3vA，根据P=Fv求出拉力的功率。（2）物体A浸没在水中时，受到水对它向上的浮力F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=ρ水GAρAgg=ρ水ρAGA，A对滑轮组的拉力为GA-F浮。提升物体时，有用功为W有用=（GA-F浮）h=（GA-ρ水ρAGA）h=（1-ρ水ρA）GAh，额外功为W额外=G动h，总功为W总=W有用+W额外=（1-ρ水ρA）GAh+G动h，机械效率为η=W有用W总，代入已知数则可求出A的密度。（3）当绳子拉力达到400N时断裂，B对滑轮组拉力为GB-F浮，利用3F=GB-F浮+G动，可以算出B受到的浮力，再根据F浮=r水V排g算出B浸在水中的体积和露出水面的体积。【解题过程】（1）动滑轮重力：G动=m动g=20kg×10N/kg=200N物体A的重力:GA=3F-G动=3×400N–200N=1000N绳子自由端移动的速度：v=3vA=3×0.5m/s=1.5m/s拉力的功率：P=Fv=400N×1.5m/s=600W（2）物体A浸没在水中受到的浮力：F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=ρ水GAρAgg=ρ水ρAGA提升物体A所做有用功：W有用=（GA-F浮）h=(GA-ρ水ρAGA)h=(1-ρ水ρA)GAh 总功：W总=W有用+W额外=(1-ρ水ρA)GAh+G动h机械效率：η=W有用W总变形得：ηW总=W有用η(1-ρ水ρ)GAh+G动h=(1-ρ水ρ)GAh75%1-1.0×103ρ1000+200=1-1.0×103ρ×1000解得：ρ=2.5×103kg/m3（3）B受到的重力GB=mBg=rVBg=2.5×103kg/m3×50×10-3m3×10N/kg=1250N根据3F=GB-F浮+G动得到绳子拉力最大时B受到的浮力F浮=GB+G动-3F=1250N+200N-3×400N=250NB浸在水里的体积V浸=F浮ρ水g=250N1.0×103kg/m3×10N/kg=2.5×10-2m3=25dm3B露出水面的体积V露=VB-V浸=50dm3-25dm3=25dm3【知识点】滑轮组；浮力；阿基米德原理；重力；功；功率；机械效率17.(2019·乐山中考)39．小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N，对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中： （1）小夏对地面的压强；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。39.(1)7.5×103Pa；(2)800J；(3)70%。【解析】本题考查对压强、功以及机械效率计算的理解和掌握。(1)人对地面的压力：；人对地面的压强：；(2)绳自由端向下移动的距离：；拉力F做的功：；(3)对重物做的有用功：；滑轮组的机械效率：。18.（2019四川省凉山州，题号31，分值4）如图所示，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，使物体上升10m，所用拉力为400N，若绳重和摩擦不计，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力又为多少N．【答案】（1）62.5%（2）450N【解析】（1）由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为4股； 绳子移动的距离是：s＝nh＝4×10m＝40m；克服物体重力做的功为有用功：W有＝Gh=1000N×10m＝10000J；拉力做的功为总功：W总＝Fs＝400N×40m＝16000J；滑轮组的机械效率：；（2）不计绳重和摩擦时：；所以动滑轮的重力为：；当物体重力为1200N时，拉力为：．【知识点】滑轮组绳子拉力的计算滑轮（组）的机械效率19.（2019四川省南充市，26，8分）【思路分析】（1）根据题图读出该滑轮组绳子的股数n，绳的自重、摩擦均不计，设物体M2的重力为G，根据表示出F，根据列出关于机械效率的等式，即可求解；（2）拉力F的功率，根据P=FV可知，由V绳=nV物计算出绳头的速度即可；（3）根据平衡力知识求得杠杆B端受到的拉力，再根据杠杆平衡条件知识得出绳子作用在A端的力，再由平衡力的知识得出M1对水平面的压力.【解题过程】（1）拉力，机械效率解得：G=80N（2）拉力的大小为绳子的移动速度为V=nV物=2×0.5/s=1m/s所以功率为P=FV=50N×1m/s=50W;（3）杠杆B端受到向下的拉力为FB=G定+3F=20N+3×50N=170N设杠杆A端受到向下的拉力为FA，由杠杆的平衡条件知： FA×OA=FB×OBFA×2=170×3所以FA=255N因此M1对水平地面的压力为F压=GM1-FA=500N-255N=245N【知识点】滑轮组机械效率、功率、杠杆平衡条件20.（2019四川省自贡市，26，4）小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)实验时，小明竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：钩码重G/N弹簧测力计提升的高度s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η10.20.10.1100%(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：。(3)该滑轮组的机械效率实际为。(4)在实验中,若将钩码的重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【思路分析】本题考查滑轮组的机械效率。（1）小明在进行实验时，只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，绳子的拉力等于测力计示数。（2）由图示滑轮组可知：滑轮组承重绳子的有效股数n=3；已知钩码上升高度h=0.1m，则测力计移动距离：s=nh=3×0.1m=0.3m，由表中实验数据可知，测力计移动距离为0.2m，故测力计移动距离错误，从而导致滑轮组效率错误。（3）滑轮组的机械效率：η=W有用W总，代入数值即可求出滑轮组的机械效率。（4）在实验中,若将钩码的重增加到6N,有用功增加，额外功不变，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大。 【解题过程】(1)匀速竖直向上拉动弹簧测力计。(2)因为滑轮组承重绳子的是3根，故绳子自由端移动的距离应该是0.3m，不等于0.2m。(3)滑轮组机械效率为：η=W有用W总=GhFs=1N×0.1m0.5N×0.3m=66.7%。(4)实验中,若将钩码的重增加到6N,有用功增加，额外功不变，故滑轮组的机械效率变大。【知识点】滑轮组的机械效率21.(2019广东省省深圳市，33题，7分)如图所示，斜面长s=8m，高h=3m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t=10s。求：(1)有用功W有；(2)拉力做功的功率P；(3)物体受到的摩擦力f；(4)该斜面的机械效率η。【思路分析】(1)有用功即对物体做的功。(2)拉力做的功等于拉力乘以力方向上移动的距离。(3)额外功等于总功减去有用功。(4)斜面的机械效率用效率公式计算。【解题过程】解(1)有用功为(2)拉力所做的功为拉力的功率为(3)额外功为得：物体受到的摩擦力(4)斜面的机械效率为【知识点】功、功率、机械效率。 22.（2019贵州省黔三州，第21题，8分）【思路分析】（1）金属块浸没在水中，已知金属块的质量和密度，利用密度公式计算出体积，即排开水的体积，利用阿基米德原理计算所受浮力；（2）金属块所受重力与浮力之差即滑轮组对金属块的拉力，利用计算拉力大小；（3）利用s=nh计算拉力移动距离，利用W=Fs计算拉力做功。【解题过程】（1）金属块的体积：，金属块浸没在水中，排开水的体积：V排=V物=0.01m3，金属块所受浮力：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×10-2m3=100N；（2）金属块的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，金属块对动滑轮的拉力：F1=G-F浮=800N-100N=700N，人的拉力：F=（F1+G动）=（700N+100N）=400N；（3）拉力移动的距离：s=2h=2×2m=4m，人拉力做的功：W=Fs=400N×4m=1600J。【知识点】浮力滑轮组机械效率。23.（2019湖北随州，第32题，4分） 【答案】一个；1N；80%；存在摩擦力（合理即可）。【思路分析】（1）根据表中H和h的倍数关系，可判断绳子的段数，再根据最后的绳子自由端是从上方定滑轮处绕出来的，可判断动滑轮的个数；（2）根据G动=nF-G物，可初步判断动滑轮大约的重力；（3）利用公式η=W有用/W总=GH/Fh可计算机械效率的大小，其中F=（G物+G）；在实验中，由于摩擦力、绳重等因素的影响，会产生一定的误差。【解题过程】解：（1）由表中数量据可知，绳子自由端移动的距离h始终为物体上升高度H的3倍，说明有三段绳子与动滑轮相连；又因为最终绳子自由端是从上方定滑轮处绕出来的，可判断动滑轮只有一个即可；（2）将表中数据带入下面的表达式可得，动滑轮的重力大约为：G动=nF-G物=3×2.0N-5.0N=1N，表中三组数据均可得出相近的结果，说明动滑轮的重约为1N；（3）提升重力G=4.0N时，绳端的拉力F=（G物+G）=（4.0N+1.0N）=1.67N；机械效率η===≈80%。实验中，产生误差的原因有存在摩擦力、绳重、弹簧测力计读数不准确等原因。【知识点】滑轮组机械效率的测量实验，机械效率的计算