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人教版八年级下册12.3 机械效率精品课时练习
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这是一份人教版八年级下册12.3 机械效率精品课时练习，共17页。试卷主要包含了0分），3%，【答案】B，【答案】D，【答案】A，【答案】C等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
经经同学在做值日时，将一桶水从一楼提到二楼。关于此过程中做功的说法正确的是( )
A. 对桶做的功是有用功B. 对水做的功是有用功
C. 对水做的功是额外功D. 克服自身重力做的功是总功
关于功、能、功率和机械效率，下列说法正确的是( )
A. 做功越多，功率一定越大
B. 机械效率越高，功率越大
C. 机械越省力，机械效率越大
D. 能够做功的物体就具有能量，但不一定在做功
小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，克服水的重力所做的功和克服桶的重力所做的功分别是( )
A. 总功和有用功B. 总功和额外功
C. 有用功和额外功D. 均是有用功
如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N，则总功和滑轮组的机械效率分别是( )
A. 1400J 80%
B. 1800J 80%
C. 1800J 83.3%
D. 2160J 83.3%
某滑轮组改进后提高了机械效率，用这个滑轮组把同一个物体匀速提高到同样的高度，改进后与改进前相比( )
A. 总功减少，有用功不变，额外功减少
B. 总功增加，有用功不变，额外功增加
C. 总功和有用功都增加
D. 总功和有用功都减少
甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮质量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是( )
A. 若G1=G2，拉力做的额外功不同
B. 若G1=G2，拉力做的总功相同
C. 若G1=G2，甲的机械效率等于乙的机械效率
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
用规格相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组提升重物，如图所示。已知G1=150N，G2=200N，动滑轮重G动=50N，滑轮与轴的摩擦忽略不计。设甲的机械效率为η1，乙的机械效率为η2，则下列关系正确的是( )
A. F1F2，η1>η2
C. F1>F2，η1<η2D. F1η2
关于功、功率和机械效率的概念，下列说法正确的是( )
A. 做功越快的物体功率越大B. 做功时间越短的物体功率越小
C. 做的有用功越多机械效率越大D. 功率越大的物体机械效率越高
下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是( )
A. 功率越大的机械，做的功越多
B. 做功越多的机械，机械效率越高
C. 功率不同的机械，它们做的功有可能相等
D. 增大功率可以提高机械效率
为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如图所示两种方式拉升重物。下面关于实验探究的做法和认识正确的是( )
A. 若用定滑轮拉重物，拉力竖直向下最省力
B. 用动滑轮提升重物，测力计与物体上升的高度相同
C. 减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D. 若将同一重物提升相同高度，用动滑轮更省力且做功更少
二、填空题（本大题共5小题，共10.0分）
某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图：
(1)通过表中数据可分析出实验1是用______(填“甲”或“乙”)图做的实验，实验2是用______(填“甲”或“乙”)图做的实验。
(2)请将表格中的实验数据补充完整。(百分号前保留整数)
(3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率______。
(4)比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，______，可以提高滑轮组的机械效率。
一滑轮组的机械效率为80%，当做了40J的额外功时，做的总功是______J.如果被提升的重物为80N，则重物被提升了______m。
某人用重30N的吊桶将一桶水匀速上升拉到3m高处，已知拉力为98N，他每拉一桶水所做的总功为______J，有用功为______J，他提水的效率为______。
如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M(绳长不变)，测得物体M所受重力和拉力如表所示，请回答以下小题。
(1)使用甲、乙、丙哪种机械可以省力______。
A.甲
B.乙
C.丙
D.三种机械均不省力
(2)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
C.甲、乙的机械效率
D.甲、乙、丙的机械效率均相等
用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m，若物体A与地面的摩擦力为9N，则克服摩擦力所做的有用功是______J；若该滑轮组的机械效率为75%，则拉力F的大小为______N。
三、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
在“探究滑轮组的机械效率”时，小林利用滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表：
(1)根据表中数据在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组
(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使钩码______缓缓上升；
(3)表格中编号①处数据应为______；
(4)由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与______无关；
(5)比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率______(选填“越高”、“不变”或“越低”)。
下表是小明做“测量滑轮组的机械效率“实验时收集的有关数据：
(1)请你将表格中的数据补充完整。▲=______。
(2)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
(3)分析表格中数据发现：用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将______(填“变大”“变小”或“不变”)。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与______和______有关。
四、计算题（本大题共2小题，共16.0分）
一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起？
小张师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用500N的拉力在15s内将1400N的材料提升了5m，不计绳重及摩擦。已知他的质量为60kg，求：
(1)动滑轮的重力；
(2)他施加拉力的功率；
(3)他利用此滑轮组工作时的最大机械效率(保留一位小数)。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】略
2.【答案】D
【解析】解：A、功率是功与时间的比值，做功多，时间不确定，功率大小不能确定，故A错误；
B、因为机械效率是指有用功与总功的比值，功率是表示做功的快慢，机械效率高的机器功率不一定大，故B错误；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与机械是否省力无关，故C错误；
D、能够做功的物体具有能量，但具有能量不一定做功，故D正确。
故选：D。
①功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；
②机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；机械的省力情况与机械效率没有什么直接关系，往往是越省力的机械其效率越低。
深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，适当运用公式等方法。
3.【答案】C
【解析】解：
小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，目的是提水，所以克服水的重力做的功是有用功；克服桶的重力做功不是我们需要的，但又不得不做的功，因此是额外功。
故选：C。
往楼上提水，我们的目的是将水提到三楼，提水不得不用水桶，不得不将桶提上去；这里就出现了有用的功(有用功)，没有用的功但又不得不做(额外功)。据此分析回答。
本题考查了有用功、额外功的区别，要学会从我们的目的去区分，易错题！
4.【答案】D
【解析】解：有用功W有用=Gh=200N×9m=1800J，动滑轮上有三段绳子，所以拉力移动的距离是物体升高高度的3倍，s=3h=3×9m=27m
总功W总=Fs=80N×27m=2160J。
机械效率η=W有用W总×100%=1800J2160J×100%≈83.3%，ABC错误，D正确。
故选：D。
已知物体重和升高的高度，根据公式W=Gh可求有用功，已知拉力和动滑轮上绳子的段数，根据公式W=FS可求总功，有用功与总功的比值就等于机械效率。
本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式的应用，难点是动滑轮上绳子的段数的分析。
5.【答案】A
【解析】解：把同一个物体匀速提高到同样的高度，
由W=Gh可知：利用滑轮组做的有用功相同；
由于滑轮组改进后提高了机械效率，
由η=W有用W总×100%可知：改装后滑轮组做的总功减少，
由W总=W有+W额知：改装后利用滑轮组做的额外功减少。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
用滑轮组把同一个物体匀速提高到同样的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此分析判断。
本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一个物体匀速提高到同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。
6.【答案】A
【解析】解：A、甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多，故A正确。
B、若G1=G2，把物体提升相同的高度，则甲乙所做的有用功相同，总功=有用功+额外功，所以乙做的总功大于甲做的总功，故B错误；
C、已知甲乙所做的有用功相同，甲做的总功小于乙做的总功，所以根据η=W有W总可得，甲的机械效率大于乙的机械效率，故C错误。
D、用同一个滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，所以有用功在总功中的比值发生变化，所以机械效率变，故D错误。
故选：A。
解决此题的关键是搞清有用功、额外功、总功之间的关系，并能比较出甲乙两图中所做额外功的大小关系，并能根据公式η=W有W总=W有W有+W额分析机械效率大小关系。
此题通过变化有用功或总功来改变机械效率。若有用功相同，额外功越多，机械效率越低，否则越高；若额外功相同，有用功越多，机械效率越高，否则越低。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查机械效率的计算，理解机械效率的含义，明确额外功的产生原因，能分析出额外功相同是正确解答本题的关键。
由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，不计绳重及摩擦，根据F=1n(G物+G动)比较两者拉力的大小；而总功等于有用功加上额外功，根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】
①在甲图中，承担物重的绳子n=3，所以施加的拉力为F1=13(G1+G动)=13×(150N+50N)≈67N；
在乙图中，承担物重的绳子n=2，所以施加的拉力为F2=12(G2+G动)=12×(200N+50N)=125N。
即F1②∵η=W有用W总×100%=W有用W有用+W额×100%=GhGh+G动h×100%=GG+G动×100%，
∴甲滑轮组的机械效率为η1=G1G1+G动×100%=150N150N+50N×100%=75%；
乙滑轮组的机械效率为η2=G2G2+G动×100%=200N200N+50N×100%=80%。
即η1<η2,故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】A
【解析】解：A、功率在物理学中表示做功的快慢，做功越快的物体功率越大，故A正确；
B、功率是做功与时间的比值，不知道做功多少，无法判断功率的大小，故B错误；
C、机械效率是指有用功跟总功的比值，不知道总功多少，无法判断机械效率的大小，故C错误；
D、机械效率和功率大小没有直接关系，故D错误。
故选：A。
(1)功率是做功与所用时间的比值，在物理学中表示做功的快慢；
(2)机械效率是有用功和总功的比值，机械效率大小和功率大小没有直接关系。
本题主要考查学生对功率和机械效率概念的理解，是一道基础问题，只要掌握好基本知识点即可解决。
9.【答案】C
【解析】解：A.机器的功率越大，做功越快，但是由于时间不确定，做功多少就不确定，故A错误；
BD.有用功与总功的比值叫机械效率，功率反映做功的快慢，故机械效率与机械功率大小没有直接关系，故BD错误；
C.功与功率的关系：W=Pt，可知功率不同的机械，做功的时间也不相等时，做的功可能相等，故C正确。
故选：C。
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。
深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，适当运用公式等方法。
10.【答案】C
【解析】解：A、定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不计绳重和摩擦时，用定滑轮拉重物，各个方向的拉力都等于物重，故A错误；
B、用动滑轮提升重物上升h高度，则测力计上升2h高度，故B错误；
C、减小动滑轮质量，可以减小额外功，可以提高动滑轮的机械效率，故C正确。
D、拉升同一物体上升相同高度，有用功相同，用动滑轮时，提起动滑轮需要多做额外功，所以做功较多，故D错误。
故选：C。
(1)定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
(2)动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半的力，费二倍的距离；
(3)提高机械效率的方法：一是增大提升物重，二是减轻机械重、减小摩擦；
(4)和使用定滑轮相比，使用动滑轮时需提升动滑轮要多做额外功。
本题考查了定滑轮和动滑轮的特点、提高机械效率的方法，属于基础题目。
11.【答案】甲 乙 越低 增加钩码的重
【解析】解：(1)实验1中拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的3倍，因此动滑轮被3根绳子承担
(2)①有用功：W有=Gh=4N×0.1m=0.4J
拉力做的总功：W总=Fs=1.4N×0.5m=0.7J
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=%
②有用功：W有=Gh=6N×0.1m=0.6J
拉力做的总功：W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=%
(3)74%>57%，说明提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；
(4)83%>74%，说明使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高，因此增加钩码的重可以提高滑轮组的机械效率；
故答案：(1)甲；乙(2)①57%；②83%；(3)越低；(4)增加钩码的重。
滑轮组在使用中，动滑轮被几根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍，计算滑轮组机械效率时，关键是找准有用功和总功；使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。
滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低。要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重都属于机械本身重力，摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低，总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关。要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力
12.【答案】200 2
【解析】解：(1)将W有用=W总−W额外代入η=W有用W总中进行推导可得：η=W有用W总=W总−W额外W总 =1− W额外W总，
将已知数据代入此公式，可得80%=1−40JW总，即可求出W总=200J。
(2)由W有用=W总−W额外=200J−40J=160J，又有W有用=Gh，所以h=W有用G=160J80N=2m。
故本题答案为：200；2。
(1)机械效率η=W有用W总，而W总=W有用+W额外。
(2)在使用机械时，机械对重物做的功为有用功，在重物被提升时，对重物做的功为W有用=Gh。
本题中的第一步稍有些难度，它不是直接告诉你有用功，也就是说不能直接用机械效率的公式进行求解。这时要怎么处理呢？比较一下公式和已知条件就能发现，机械效率公式η=W有用W总中，要求总功需要知道有用功和机械效率，可题目却是已知额外功和机械效率，所以就必须找出有用功和额外功之间的关系来代入，以消去有用功这个未知的物理量。
13.【答案】294 204 69.4%
【解析】解：
由题知水重G水=F−G桶=98N−30N=68N，
提水做的有用功W有用=G水h=68N×3m=204J，
总功：W总=Fs=Fh=98N×3m=294J，
提水的效率：
η=W有用W总×100%=204J294J×100%≈69.4%。
故答案为：294；204；69.4%。
提水时对水做的功为有用功，拉力做的功为总功，有用功与总功的比值为提水的效率。
本题考查了功和效率的计算，提水时，对水做的功为有用功，对桶做的功为额外功。
14.【答案】D A
【解析】解：(1)由表格中数据可知甲乙丙三图中的拉力均大于物体M的重力，所以三种机械均不省力，故D正确；
(2)甲图承担物重的绳子股数为1，则拉力端移动的距离s=h，
拉力做的有用功W有=Gh，拉力做的总功W总=Fs=F×nh=nFh，机械效率η=W有W总=GhFs=GhnFh=GnF=GMF甲=9N10 N=90%；
乙图承担物重的绳子股数为2，则拉力端移动的距离s=2h，
乙图中的机械效率为：机械效率η′=W有W总=GhFs=GhnFh=GnF=GM2F乙=9N2×10N=45%；
丙图知斜面的机械效率为：η″=W有W总=GMhFs=9N×2m10N×4m=45%；
所以甲图的机械效率是乙、丙两图机械效率的2倍，故A正确。
故答案为：(1)D；(2)A。
(1)根据三图中拉力与物体M重力的关系判断是否省力；
(2)根据η=W有W总=GhFs=GhnFh=GnF，据此计算出甲、乙图中的机械效率；
根据η=W有W总=GMhFs以及s与h的关系表示出丙图的机械效率。
本题考查了使用定滑轮、动滑轮、斜面时机械效率的计算，要利用好机械效率公式分析。
15.【答案】1.8 4
【解析】解：
(1)图中为水平滑轮组，克服摩擦力所做的有用功：W有用=fs物=9N×0.2m=1.8J；
(2)由图知，n=3，拉力端移动的距离s=3s物，
滑轮组的机械效率η=W有用W总=fs物Fs=fs物F3s物=f3F=75%，
则拉力F的大小：
F=f3×75%=9N3×75%=4N。
故答案为：1.8；4。
(1)由于是水平使用滑轮组，利用W=fs求克服摩擦力所做的有用功；
(2)由图知，n=3，拉力端移动距离等于物体移动距离的3倍，滑轮组的机械效率η=W有用W总=fs物Fs=fs物F3s物=f3F，据此求拉力大小。
本题考查了水平使用滑轮组时有用功、拉力的计算，明确有用功(克服摩擦力所做的功)、总功的含义是关键。
16.【答案】匀速 66.7% 钩码(或物体)上升的高度 越高
【解析】解：(1)根据绳子自由端移动的距离与物体提升高度的关系s=nh，可得绳子的有效段数：
n=sh=，
根据“偶定奇动”，绳子的一端先从动滑轮上面挂钩绕起，如图所示：
(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使钩码匀速缓缓上升，此时测力计示数才等于拉力大小；
(3)第4次实验做的有用功：W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
做的总功：W总=Fs=2N×0.3m=0.6J
滑轮组的机械效率：
η=W有W总=×100%≈66.7%，
所以，表格中编号①处数据应为66.7%；
(4)纵向比较表中第1、2组数据可知，使用同一滑轮组，物重相同、绳子自由端的拉力也相同，物体提升高度不同，机械效率相等，故得出的结论：同一滑轮组的机械效率与钩码(或物体)上升的高度无关；
(5)纵向比较第1、3次实验数据，使用同一滑轮组，提升的物体重力不同，可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。
故答案为：(1)如上图所示；(2)匀速；(3)66.7；(4)钩码(或物体)上升的高度；(5)越高。
(1)根据绳子自由端移动的距离与物体提升高度的关系s=nh，可得绳子的有效段数n，然后连接滑轮组；
(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使钩码匀速缓缓上升；
(3)根据W有=Gh求有用功，根据W总=Fs求总功，
根据η=W有W总求滑轮组的机械效率；
(4)(5)根据控制变量法纵向比较表中第1、2组数据、第1、3次实验，找到相同的量和变化的量，得出机械效率与变化量的关系。
本题探究滑轮组的机械效率，考查滑轮组的连接、注意事项、机械效率的计算、控制变量法的运用和根据数据归纳结论的能力。
17.【答案】66.7% 变大 物重 摩擦
【解析】解：(1)第3次实验的机械效率为：
η=W有W总×100%=×100%≈66.7%；
(2)根据s=nh，绳子的有效段数为：
n=sh=，实验中滑轮组的绕绳方法如下所示：
(3)物体越重，每段绳子上承担的物重越大，所以绳子与轮之间的摩擦也会越大。
在绳重一定的情况下，物体的重力大小会影响有用功，摩擦力大小会影响额外功，所以滑轮组的机械效率与物重和摩擦有关。
故答案为：(1)66.7%(2)如上图所示；(3)变大；物重；摩擦。
(1)要根据绳子自由端移动的距离和钩码上升高度之间的关系，判断承担物重的绳子的段数，它们之间的关系式是s=nh。
(2)根据W有=Gh求出有用功，W总=Fs求出总功，利用机械效率公式求出该滑轮组的机械效率。
(3)滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功，摩擦力与绳子间的拉力和接触面的粗糙程度有关，因此提的物体越重，摩擦力越大，额外功也会变大。
本题测量滑轮组的机械效率，主要考查了s=nh的运用、有关滑轮组的组装、机械效率的计算及影响滑轮组机械效率的因素。
18.【答案】解：起重机做的有用功：
W有=Gh=3600N×4m=1.44×104J，
总功：
W总=W有+W额=1.44×104J+9600J=2.4×104J，
机械效率：
η=W有W总×100%=1.44×104J2.4×104J×100%=60%，
起重机所做的额外功是由绳重、摩擦、动滑轮重等因素引起的。
答：起重机做的有用功是1.44×104J，总功是2.4×104J，机械效率是60%，起重机所做的额外功是由绳重、摩擦、动滑轮重等因素引起的。
【解析】知道货物的重力和提升的高度，根据W=Gh求出有用功，有用功和额外功的之和即为总功，有用功和总功的比值即为机械效率，克服绳重、摩擦、动滑轮重等因素会做额外功。
本题考查了做功公式和机械效率公式的应用，要明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功产生的原因。
19.【答案】解：(1)由图知，n=3，不计绳重及摩擦，拉力F=13(G+G轮)，则动滑轮的重力：
G轮=3F−G=3×500 N−1400N=100N；
(2)绳子自由端移动的距离：
s=3h=3×5m=15m，
张师傅施加拉力做的功：
W=Fs=500 N×15m=7500J，
他施加拉力的功率：
P=Wt=7500J15s=500W；
(3)张师傅的重力：
G人=mg=60 kg×10N/kg=600 N，
人能提供的最大拉力等于自身重力，即F最大=G人=600 N，
当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高，
此时的最大物重：
G最大=3F最大−G轮=3×600 N−100 N=1700 N，
因为η=W有用W总=GhFs=GhF3h=G3F，
所以滑轮组的最大机械效率：
η最大=G最大3F最大=1700N3×600N×100%≈94.4%。
答：(1)动滑轮的重力为100 N；
(2)他施加拉力的功率为500W；
(3)他利用此滑轮组工作时的最大机械效率为94.4%。
【解析】(1)由图知，n=3，不计绳重及摩擦，拉力F=13(G+G轮)，据此求动滑轮的重力；
(2)绳子自由端移动的距离s=3h，利用W=Fs求张师傅施加拉力做的功，再利用P=Wt求他施加拉力的功率；
(3)利用G=mg求张师傅的重力，人能提供的最大拉力等于自身重力，当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高；提升的最大物重G=3F−G轮，利用η=W有用W总=GhFs=GhF3h=G3F求滑轮组的最大机械效率。
本题考查了使用滑轮组时功、功率、机械效率的计算，要知道：人能提供的最大拉力等于自身重力，当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高。
次数
物理量
1
2
3
钩码重G(N)
4
4
6
钩码上升高度h(m)
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F(N)
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离S(m)
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
GM
F甲
F乙
F丙
9N
10N
10N
10N
实验次数
动滑轮重G动/N
物重G/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
绳端移动距离s/m
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
①
实验序号
动滑轮重G动/N
物重G/N
钩码上升的高度h/m
拉力F/N
拉力作用点移动的距离s/m
有用功W有/J
总功W总/J
滑轮组的机械效率η
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
0.1
0.21
47.6%
2
0.5
2
0.1
1.1
0.3
0.2
0.33
60.7%
3
0.5
4
0.1
2
0.3
0.4
0.6
▲
一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
经经同学在做值日时，将一桶水从一楼提到二楼。关于此过程中做功的说法正确的是( )
A. 对桶做的功是有用功B. 对水做的功是有用功
C. 对水做的功是额外功D. 克服自身重力做的功是总功
关于功、能、功率和机械效率，下列说法正确的是( )
A. 做功越多，功率一定越大
B. 机械效率越高，功率越大
C. 机械越省力，机械效率越大
D. 能够做功的物体就具有能量，但不一定在做功
小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，克服水的重力所做的功和克服桶的重力所做的功分别是( )
A. 总功和有用功B. 总功和额外功
C. 有用功和额外功D. 均是有用功
如图所示，用滑轮组把重为200N的货物提到9m高的楼上，所用拉力为80N，则总功和滑轮组的机械效率分别是( )
A. 1400J 80%
B. 1800J 80%
C. 1800J 83.3%
D. 2160J 83.3%
某滑轮组改进后提高了机械效率，用这个滑轮组把同一个物体匀速提高到同样的高度，改进后与改进前相比( )
A. 总功减少，有用功不变，额外功减少
B. 总功增加，有用功不变，额外功增加
C. 总功和有用功都增加
D. 总功和有用功都减少
甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮质量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是( )
A. 若G1=G2，拉力做的额外功不同
B. 若G1=G2，拉力做的总功相同
C. 若G1=G2，甲的机械效率等于乙的机械效率
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
用规格相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组提升重物，如图所示。已知G1=150N，G2=200N，动滑轮重G动=50N，滑轮与轴的摩擦忽略不计。设甲的机械效率为η1，乙的机械效率为η2，则下列关系正确的是( )
A. F1
C. F1>F2，η1<η2D. F1
关于功、功率和机械效率的概念，下列说法正确的是( )
A. 做功越快的物体功率越大B. 做功时间越短的物体功率越小
C. 做的有用功越多机械效率越大D. 功率越大的物体机械效率越高
下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是( )
A. 功率越大的机械，做的功越多
B. 做功越多的机械，机械效率越高
C. 功率不同的机械，它们做的功有可能相等
D. 增大功率可以提高机械效率
为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如图所示两种方式拉升重物。下面关于实验探究的做法和认识正确的是( )
A. 若用定滑轮拉重物，拉力竖直向下最省力
B. 用动滑轮提升重物，测力计与物体上升的高度相同
C. 减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D. 若将同一重物提升相同高度，用动滑轮更省力且做功更少
二、填空题（本大题共5小题，共10.0分）
某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图：
(1)通过表中数据可分析出实验1是用______(填“甲”或“乙”)图做的实验，实验2是用______(填“甲”或“乙”)图做的实验。
(2)请将表格中的实验数据补充完整。(百分号前保留整数)
(3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率______。
(4)比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，______，可以提高滑轮组的机械效率。
一滑轮组的机械效率为80%，当做了40J的额外功时，做的总功是______J.如果被提升的重物为80N，则重物被提升了______m。
某人用重30N的吊桶将一桶水匀速上升拉到3m高处，已知拉力为98N，他每拉一桶水所做的总功为______J，有用功为______J，他提水的效率为______。
如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M(绳长不变)，测得物体M所受重力和拉力如表所示，请回答以下小题。
(1)使用甲、乙、丙哪种机械可以省力______。
A.甲
B.乙
C.丙
D.三种机械均不省力
(2)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
C.甲、乙的机械效率
D.甲、乙、丙的机械效率均相等
用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m，若物体A与地面的摩擦力为9N，则克服摩擦力所做的有用功是______J；若该滑轮组的机械效率为75%，则拉力F的大小为______N。
三、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
在“探究滑轮组的机械效率”时，小林利用滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表：
(1)根据表中数据在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组
(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使钩码______缓缓上升；
(3)表格中编号①处数据应为______；
(4)由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与______无关；
(5)比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率______(选填“越高”、“不变”或“越低”)。
下表是小明做“测量滑轮组的机械效率“实验时收集的有关数据：
(1)请你将表格中的数据补充完整。▲=______。
(2)请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
(3)分析表格中数据发现：用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外功外，其它额外功将______(填“变大”“变小”或“不变”)。进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与______和______有关。
四、计算题（本大题共2小题，共16.0分）
一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起？
小张师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料。他用500N的拉力在15s内将1400N的材料提升了5m，不计绳重及摩擦。已知他的质量为60kg，求：
(1)动滑轮的重力；
(2)他施加拉力的功率；
(3)他利用此滑轮组工作时的最大机械效率(保留一位小数)。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】略
2.【答案】D
【解析】解：A、功率是功与时间的比值，做功多，时间不确定，功率大小不能确定，故A错误；
B、因为机械效率是指有用功与总功的比值，功率是表示做功的快慢，机械效率高的机器功率不一定大，故B错误；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与机械是否省力无关，故C错误；
D、能够做功的物体具有能量，但具有能量不一定做功，故D正确。
故选：D。
①功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；
②机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；机械的省力情况与机械效率没有什么直接关系，往往是越省力的机械其效率越低。
深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，适当运用公式等方法。
3.【答案】C
【解析】解：
小明直接用水桶装着水从一楼提到三楼的家中，目的是提水，所以克服水的重力做的功是有用功；克服桶的重力做功不是我们需要的，但又不得不做的功，因此是额外功。
故选：C。
往楼上提水，我们的目的是将水提到三楼，提水不得不用水桶，不得不将桶提上去；这里就出现了有用的功(有用功)，没有用的功但又不得不做(额外功)。据此分析回答。
本题考查了有用功、额外功的区别，要学会从我们的目的去区分，易错题！
4.【答案】D
【解析】解：有用功W有用=Gh=200N×9m=1800J，动滑轮上有三段绳子，所以拉力移动的距离是物体升高高度的3倍，s=3h=3×9m=27m
总功W总=Fs=80N×27m=2160J。
机械效率η=W有用W总×100%=1800J2160J×100%≈83.3%，ABC错误，D正确。
故选：D。
已知物体重和升高的高度，根据公式W=Gh可求有用功，已知拉力和动滑轮上绳子的段数，根据公式W=FS可求总功，有用功与总功的比值就等于机械效率。
本题考查有用功、总功、机械效率的计算，关键是公式的应用，难点是动滑轮上绳子的段数的分析。
5.【答案】A
【解析】解：把同一个物体匀速提高到同样的高度，
由W=Gh可知：利用滑轮组做的有用功相同；
由于滑轮组改进后提高了机械效率，
由η=W有用W总×100%可知：改装后滑轮组做的总功减少，
由W总=W有+W额知：改装后利用滑轮组做的额外功减少。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
用滑轮组把同一个物体匀速提高到同样的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此分析判断。
本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一个物体匀速提高到同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。
6.【答案】A
【解析】解：A、甲滑轮组中有一个动滑轮，乙滑轮组中有两个动滑轮，所以若把物体提升相同的高度，乙滑轮组做的额外功多，故A正确。
B、若G1=G2，把物体提升相同的高度，则甲乙所做的有用功相同，总功=有用功+额外功，所以乙做的总功大于甲做的总功，故B错误；
C、已知甲乙所做的有用功相同，甲做的总功小于乙做的总功，所以根据η=W有W总可得，甲的机械效率大于乙的机械效率，故C错误。
D、用同一个滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，所以有用功在总功中的比值发生变化，所以机械效率变，故D错误。
故选：A。
解决此题的关键是搞清有用功、额外功、总功之间的关系，并能比较出甲乙两图中所做额外功的大小关系，并能根据公式η=W有W总=W有W有+W额分析机械效率大小关系。
此题通过变化有用功或总功来改变机械效率。若有用功相同，额外功越多，机械效率越低，否则越高；若额外功相同，有用功越多，机械效率越高，否则越低。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查机械效率的计算，理解机械效率的含义，明确额外功的产生原因，能分析出额外功相同是正确解答本题的关键。
由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，不计绳重及摩擦，根据F=1n(G物+G动)比较两者拉力的大小；而总功等于有用功加上额外功，根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】
①在甲图中，承担物重的绳子n=3，所以施加的拉力为F1=13(G1+G动)=13×(150N+50N)≈67N；
在乙图中，承担物重的绳子n=2，所以施加的拉力为F2=12(G2+G动)=12×(200N+50N)=125N。
即F1
∴甲滑轮组的机械效率为η1=G1G1+G动×100%=150N150N+50N×100%=75%；
乙滑轮组的机械效率为η2=G2G2+G动×100%=200N200N+50N×100%=80%。
即η1<η2,故A正确，BCD错误。
故选A。
8.【答案】A
【解析】解：A、功率在物理学中表示做功的快慢，做功越快的物体功率越大，故A正确；
B、功率是做功与时间的比值，不知道做功多少，无法判断功率的大小，故B错误；
C、机械效率是指有用功跟总功的比值，不知道总功多少，无法判断机械效率的大小，故C错误；
D、机械效率和功率大小没有直接关系，故D错误。
故选：A。
(1)功率是做功与所用时间的比值，在物理学中表示做功的快慢；
(2)机械效率是有用功和总功的比值，机械效率大小和功率大小没有直接关系。
本题主要考查学生对功率和机械效率概念的理解，是一道基础问题，只要掌握好基本知识点即可解决。
9.【答案】C
【解析】解：A.机器的功率越大，做功越快，但是由于时间不确定，做功多少就不确定，故A错误；
BD.有用功与总功的比值叫机械效率，功率反映做功的快慢，故机械效率与机械功率大小没有直接关系，故BD错误；
C.功与功率的关系：W=Pt，可知功率不同的机械，做功的时间也不相等时，做的功可能相等，故C正确。
故选：C。
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。
深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，适当运用公式等方法。
10.【答案】C
【解析】解：A、定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不计绳重和摩擦时，用定滑轮拉重物，各个方向的拉力都等于物重，故A错误；
B、用动滑轮提升重物上升h高度，则测力计上升2h高度，故B错误；
C、减小动滑轮质量，可以减小额外功，可以提高动滑轮的机械效率，故C正确。
D、拉升同一物体上升相同高度，有用功相同，用动滑轮时，提起动滑轮需要多做额外功，所以做功较多，故D错误。
故选：C。
(1)定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
(2)动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半的力，费二倍的距离；
(3)提高机械效率的方法：一是增大提升物重，二是减轻机械重、减小摩擦；
(4)和使用定滑轮相比，使用动滑轮时需提升动滑轮要多做额外功。
本题考查了定滑轮和动滑轮的特点、提高机械效率的方法，属于基础题目。
11.【答案】甲 乙 越低 增加钩码的重
【解析】解：(1)实验1中拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的3倍，因此动滑轮被3根绳子承担
(2)①有用功：W有=Gh=4N×0.1m=0.4J
拉力做的总功：W总=Fs=1.4N×0.5m=0.7J
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=%
②有用功：W有=Gh=6N×0.1m=0.6J
拉力做的总功：W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J
滑轮组的机械效率为：η=W有W总=%
(3)74%>57%，说明提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；
(4)83%>74%，说明使用同一滑轮组，提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高，因此增加钩码的重可以提高滑轮组的机械效率；
故答案：(1)甲；乙(2)①57%；②83%；(3)越低；(4)增加钩码的重。
滑轮组在使用中，动滑轮被几根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍，计算滑轮组机械效率时，关键是找准有用功和总功；使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。
滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关，如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低。要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重都属于机械本身重力，摩擦力越大也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低，总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关。要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力
12.【答案】200 2
【解析】解：(1)将W有用=W总−W额外代入η=W有用W总中进行推导可得：η=W有用W总=W总−W额外W总 =1− W额外W总，
将已知数据代入此公式，可得80%=1−40JW总，即可求出W总=200J。
(2)由W有用=W总−W额外=200J−40J=160J，又有W有用=Gh，所以h=W有用G=160J80N=2m。
故本题答案为：200；2。
(1)机械效率η=W有用W总，而W总=W有用+W额外。
(2)在使用机械时，机械对重物做的功为有用功，在重物被提升时，对重物做的功为W有用=Gh。
本题中的第一步稍有些难度，它不是直接告诉你有用功，也就是说不能直接用机械效率的公式进行求解。这时要怎么处理呢？比较一下公式和已知条件就能发现，机械效率公式η=W有用W总中，要求总功需要知道有用功和机械效率，可题目却是已知额外功和机械效率，所以就必须找出有用功和额外功之间的关系来代入，以消去有用功这个未知的物理量。
13.【答案】294 204 69.4%
【解析】解：
由题知水重G水=F−G桶=98N−30N=68N，
提水做的有用功W有用=G水h=68N×3m=204J，
总功：W总=Fs=Fh=98N×3m=294J，
提水的效率：
η=W有用W总×100%=204J294J×100%≈69.4%。
故答案为：294；204；69.4%。
提水时对水做的功为有用功，拉力做的功为总功，有用功与总功的比值为提水的效率。
本题考查了功和效率的计算，提水时，对水做的功为有用功，对桶做的功为额外功。
14.【答案】D A
【解析】解：(1)由表格中数据可知甲乙丙三图中的拉力均大于物体M的重力，所以三种机械均不省力，故D正确；
(2)甲图承担物重的绳子股数为1，则拉力端移动的距离s=h，
拉力做的有用功W有=Gh，拉力做的总功W总=Fs=F×nh=nFh，机械效率η=W有W总=GhFs=GhnFh=GnF=GMF甲=9N10 N=90%；
乙图承担物重的绳子股数为2，则拉力端移动的距离s=2h，
乙图中的机械效率为：机械效率η′=W有W总=GhFs=GhnFh=GnF=GM2F乙=9N2×10N=45%；
丙图知斜面的机械效率为：η″=W有W总=GMhFs=9N×2m10N×4m=45%；
所以甲图的机械效率是乙、丙两图机械效率的2倍，故A正确。
故答案为：(1)D；(2)A。
(1)根据三图中拉力与物体M重力的关系判断是否省力；
(2)根据η=W有W总=GhFs=GhnFh=GnF，据此计算出甲、乙图中的机械效率；
根据η=W有W总=GMhFs以及s与h的关系表示出丙图的机械效率。
本题考查了使用定滑轮、动滑轮、斜面时机械效率的计算，要利用好机械效率公式分析。
15.【答案】1.8 4
【解析】解：
(1)图中为水平滑轮组，克服摩擦力所做的有用功：W有用=fs物=9N×0.2m=1.8J；
(2)由图知，n=3，拉力端移动的距离s=3s物，
滑轮组的机械效率η=W有用W总=fs物Fs=fs物F3s物=f3F=75%，
则拉力F的大小：
F=f3×75%=9N3×75%=4N。
故答案为：1.8；4。
(1)由于是水平使用滑轮组，利用W=fs求克服摩擦力所做的有用功；
(2)由图知，n=3，拉力端移动距离等于物体移动距离的3倍，滑轮组的机械效率η=W有用W总=fs物Fs=fs物F3s物=f3F，据此求拉力大小。
本题考查了水平使用滑轮组时有用功、拉力的计算，明确有用功(克服摩擦力所做的功)、总功的含义是关键。
16.【答案】匀速 66.7% 钩码(或物体)上升的高度 越高
【解析】解：(1)根据绳子自由端移动的距离与物体提升高度的关系s=nh，可得绳子的有效段数：
n=sh=，
根据“偶定奇动”，绳子的一端先从动滑轮上面挂钩绕起，如图所示：
(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使钩码匀速缓缓上升，此时测力计示数才等于拉力大小；
(3)第4次实验做的有用功：W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
做的总功：W总=Fs=2N×0.3m=0.6J
滑轮组的机械效率：
η=W有W总=×100%≈66.7%，
所以，表格中编号①处数据应为66.7%；
(4)纵向比较表中第1、2组数据可知，使用同一滑轮组，物重相同、绳子自由端的拉力也相同，物体提升高度不同，机械效率相等，故得出的结论：同一滑轮组的机械效率与钩码(或物体)上升的高度无关；
(5)纵向比较第1、3次实验数据，使用同一滑轮组，提升的物体重力不同，可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。
故答案为：(1)如上图所示；(2)匀速；(3)66.7；(4)钩码(或物体)上升的高度；(5)越高。
(1)根据绳子自由端移动的距离与物体提升高度的关系s=nh，可得绳子的有效段数n，然后连接滑轮组；
(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计，使钩码匀速缓缓上升；
(3)根据W有=Gh求有用功，根据W总=Fs求总功，
根据η=W有W总求滑轮组的机械效率；
(4)(5)根据控制变量法纵向比较表中第1、2组数据、第1、3次实验，找到相同的量和变化的量，得出机械效率与变化量的关系。
本题探究滑轮组的机械效率，考查滑轮组的连接、注意事项、机械效率的计算、控制变量法的运用和根据数据归纳结论的能力。
17.【答案】66.7% 变大 物重 摩擦
【解析】解：(1)第3次实验的机械效率为：
η=W有W总×100%=×100%≈66.7%；
(2)根据s=nh，绳子的有效段数为：
n=sh=，实验中滑轮组的绕绳方法如下所示：
(3)物体越重，每段绳子上承担的物重越大，所以绳子与轮之间的摩擦也会越大。
在绳重一定的情况下，物体的重力大小会影响有用功，摩擦力大小会影响额外功，所以滑轮组的机械效率与物重和摩擦有关。
故答案为：(1)66.7%(2)如上图所示；(3)变大；物重；摩擦。
(1)要根据绳子自由端移动的距离和钩码上升高度之间的关系，判断承担物重的绳子的段数，它们之间的关系式是s=nh。
(2)根据W有=Gh求出有用功，W总=Fs求出总功，利用机械效率公式求出该滑轮组的机械效率。
(3)滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功，摩擦力与绳子间的拉力和接触面的粗糙程度有关，因此提的物体越重，摩擦力越大，额外功也会变大。
本题测量滑轮组的机械效率，主要考查了s=nh的运用、有关滑轮组的组装、机械效率的计算及影响滑轮组机械效率的因素。
18.【答案】解：起重机做的有用功：
W有=Gh=3600N×4m=1.44×104J，
总功：
W总=W有+W额=1.44×104J+9600J=2.4×104J，
机械效率：
η=W有W总×100%=1.44×104J2.4×104J×100%=60%，
起重机所做的额外功是由绳重、摩擦、动滑轮重等因素引起的。
答：起重机做的有用功是1.44×104J，总功是2.4×104J，机械效率是60%，起重机所做的额外功是由绳重、摩擦、动滑轮重等因素引起的。
【解析】知道货物的重力和提升的高度，根据W=Gh求出有用功，有用功和额外功的之和即为总功，有用功和总功的比值即为机械效率，克服绳重、摩擦、动滑轮重等因素会做额外功。
本题考查了做功公式和机械效率公式的应用，要明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功产生的原因。
19.【答案】解：(1)由图知，n=3，不计绳重及摩擦，拉力F=13(G+G轮)，则动滑轮的重力：
G轮=3F−G=3×500 N−1400N=100N；
(2)绳子自由端移动的距离：
s=3h=3×5m=15m，
张师傅施加拉力做的功：
W=Fs=500 N×15m=7500J，
他施加拉力的功率：
P=Wt=7500J15s=500W；
(3)张师傅的重力：
G人=mg=60 kg×10N/kg=600 N，
人能提供的最大拉力等于自身重力，即F最大=G人=600 N，
当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高，
此时的最大物重：
G最大=3F最大−G轮=3×600 N−100 N=1700 N，
因为η=W有用W总=GhFs=GhF3h=G3F，
所以滑轮组的最大机械效率：
η最大=G最大3F最大=1700N3×600N×100%≈94.4%。
答：(1)动滑轮的重力为100 N；
(2)他施加拉力的功率为500W；
(3)他利用此滑轮组工作时的最大机械效率为94.4%。
【解析】(1)由图知，n=3，不计绳重及摩擦，拉力F=13(G+G轮)，据此求动滑轮的重力；
(2)绳子自由端移动的距离s=3h，利用W=Fs求张师傅施加拉力做的功，再利用P=Wt求他施加拉力的功率；
(3)利用G=mg求张师傅的重力，人能提供的最大拉力等于自身重力，当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高；提升的最大物重G=3F−G轮，利用η=W有用W总=GhFs=GhF3h=G3F求滑轮组的最大机械效率。
本题考查了使用滑轮组时功、功率、机械效率的计算，要知道：人能提供的最大拉力等于自身重力，当人施加最大拉力时，提升的物重最大，滑轮组的机械效率最高。
次数
物理量
1
2
3
钩码重G(N)
4
4
6
钩码上升高度h(m)
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F(N)
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离S(m)
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
GM
F甲
F乙
F丙
9N
10N
10N
10N
实验次数
动滑轮重G动/N
物重G/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
绳端移动距离s/m
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
①
实验序号
动滑轮重G动/N
物重G/N
钩码上升的高度h/m
拉力F/N
拉力作用点移动的距离s/m
有用功W有/J
总功W总/J
滑轮组的机械效率η
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
0.1
0.21
47.6%
2
0.5
2
0.1
1.1
0.3
0.2
0.33
60.7%
3
0.5
4
0.1
2
0.3
0.4
0.6
▲
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