专题六：机械及其效率
一．选择题（共 8 小题）
1. 用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重 G 物的关系，改变G 物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与 G 物关系如图乙所示，
若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 此滑轮组动滑轮的重力为 2N
B. 当 G 物＝6N 时，机械效率约为 η＝66.7% C. 同一滑轮组 η 随 G 物的增大而增大，最终将超过 100%
D．G 物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
2. 如图装置，AB 为水平轻质杠杆，O 为支点，AO：OB＝4：1，G1＝150N，G3＝160N．水平地面上的物体
G1 通过细绳悬挂在 A 点，G2、G3、G4 通过滑轮连接，滑轮悬挂于 B 点，G2 恰好匀速下降，此时地面对物体 G1 的支持力为 50N．若用力 F 沿水平方向向右匀速拉动物体 G4，使 G2 匀速上升，不计滑轮重力则力G2、F 的大小分别为（ ）
A．160N
40N
B．100N
80N
C．200N 80N
D．100N 40N
3. 如图所示为重为 20 牛的 A 物体用滑轮组采用甲、乙两种方法提升重物和水平移动。A 物体在水平面滑动
时受到的摩擦力为 15N，F1＝12N，F2＝6N，A 物体在 10s 内匀速移动的距离均为 0.6m，则在该过程中， 下列分析正确的是（ ）
A. 绳子自由端 F1、F2 移动的速度大小相同
B．F1 做功比 F2 做功少
C．两种方法中所做的有用功一样多D．两种方法中机械效率相同
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4. 如图，轻质杠杆 OA 中点通过细线悬挂一个重力为 60N 的物体，在 A 端施加一竖直向上的力 F，杠杆在水
平位置平衡，下列有关说法正确的是（ ）
A. 使杠杆顺时针转动的力是物体的重力
B．此杠杆为费力杠杆
C．杠杆处于水平位置平衡时拉力 F 的大小为 30N
D．保持 F 的方向竖直向上不变，将杠杆从 A 位置匀速提升到 B 位置的过程中，力 F 将增大
5. 如图所示，实心物体 A 漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动 A，使 A 向下运动（运动过程中始终
未碰到定滑轮）。已知 A 的体积为 0.2m3，密度为 0.4×103kg/m3．动滑轮重为 300N，电动机工作时拉绳子的功率为 1.5×103W 且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列说法中不正确的是（ ）
A. 物体向下运动的最小速度 3m/s
B. 物体 A 浸没在水中时受到的浮力为 2×103N
C. 物体 A 向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变 D. 物体 A 向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为 80%
6. 用水平力 F1 拉动如图所示装置，使木板 A 在粗糙水平面上向右匀速运动，物块 B 在木板 A 上表面相对地
面静止，连接 B 与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为 F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则 F1 与 F2 的大小关系是（ ）
A．F1＝F2 B．F2＜F1＜2F2 C．F1＝2F2 D．F1＞2F2
7. 如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体 M 为重 5000N 的配重，杠杆 AB 的支点为 O，已知 OA：OB
＝1：2，滑轮下面挂有建筑材料 P，每个滑轮重 100N，工人体重为 700N，杠杄与绳的自重、滑轮组摩擦均不计，当工人用 300N 的力竖直向下以 1m/s 的速度匀速拉动绳子时（
）
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A. 工人对地面的压力为 400N
B．建筑材料 P 重为 600N C．建筑材料 P 上升的速度为 3m/s D．物体 M 对地面的压力为 4400N
8. 某工厂搬运货物用了如图所示的装置。已知滑轮组中绳子能承受的最大拉力为 500N，定滑轮的质量为 0.5kg，
动滑轮的质量为 0.6kg，货箱重为 15N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速吊起货物上楼，每次能吊的货物最多不能超过 1469N
B．使用的定滑轮质量越小越省力
C．工人分别用 5m/s 和 3m/s 速度匀速拉升同一货物，工人做功的功率相同 D．所吊货物质量为 100kg，匀速提升 10m，则水平拉力 F 所做的功为 10210J 二．填空题（共 6 小题）
9. 小明在水平地面上推如图所示的一只圆柱形油桶，油桶高 80cm，底部直径为 60cm，装满油后总重 2000N
（装满油的油桶密度均匀分布）。请在图中作出使底部 C 稍稍离开地面的最小推力 F，且 F＝ N。
10. 如图所示，轻质杠杆 OB 可绕固定轴 O 自由转动（AB＝2AO）。将棱长为 10cm 的正方体合金块，用轻绳挂
在 A 点处，在 B 点施加竖直向上的力 F1＝30N 时，杠杆在水平位置平衡，此时合金块对水平地面的压强恰好为 0，则合金块的质量是 则力 F2 的大小是
N。
kg．若撤去 F1，在 B 点施加力 F2 时，合金块对地面的压强为 1.2×103Pa，
11. 如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，O 为支点，B 为重心，BC 为竖直方向，A 为拉杆端点
已知箱重为 250N，OA 为 120cm，OC 为 24cm。
（1） 图中在 A 点沿图示方向施加动力 F，箱子静止则动力 F 的大小为
N。
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（2） 使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为 N。
（选
（3） 生活中，常把箱内较重物品靠近 O 点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将
填“变大”、“变小”或“不变”）。
12. 如图所示，斜面长 5m，高 1m，把重为 5000N 的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则拉力为
N；如果斜面不光滑，其斜面的机械效率为 80%，则所用拉力为 N，物体受到的摩擦力为 N。
13. 如图所示，用 40N 的力 F 拉着重 200N 的物体沿水平地面做匀速直线运动 lmin，物体前进了 12m，物体与
地 面 间 的 滑 动 摩 擦 力 为 90N ， 则 有 用 功 为 J ， 滑 轮 组 的 机 械 效 率 为 。
14. 小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重 G 从 20N 开
始逐渐增加，每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象。当用拉力 F 拉着重 G 为 180N 的货物以 0.5m/s 的速度匀速上升时，滑轮组的机械效率是
。
三．实验探究题（共 4 小题）
15. 某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第 1、2、3 次实验装置分别如图甲、乙、
丙所示。
（1） 实验中应
竖直向上拉动弹簧测力计；
（2） 比较第 1 次实验和第 2 次实验，可得结论：使用同样的滑轮组提起的钩码越重，滑轮组的机械效率
越 。
（3） 第 3 次实验中所做的有用功是 J，机械效率是 测力计拉力 F/N 0.9 1.6 1.1 测力计移动距离 s/m 0.3 0.3 0.5 总功 机械效率η W 总/J 0.27 0.48 0.55 次数 钩码重G/N 钩码上升高度 h/m 有用功 W 有/J 0.2 0.4 1 2 3 2 4 4 0.1 0.1 0.1 74.1% 83.3% 31 / 7
（4） 第 3 次实验中动滑轮个数比第 2 次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功 （选填“增大” 有关。
或“减小”），因而，由第 2、3 次实验可知： 一定，滑轮组的机械效率与
16. 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面 的钩
码缓缓上升。
（1） 实验中，将杠杆从实线位置匀速拉至图中虚线位置，弹簧测力计的示数如图所示为
，弹簧测 %。
力计上升的距离为 0.3m，钩码总重为 1.0N，钩码上升的高度为 0.1m，则杠杆的机械效率为
（2） 若不计摩擦，由（1）中所给数据算出杠杆自重为
；若仅将钩码由 A 点移至 B 点，弹簧测力
计竖直上提的过程中示数 FB ηA，理由是
。
FA，钩码匀速上升的高度为 0.1m。则杠杆的机械效率的机械效率ηB
17. 在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1） 小明安装好杠杆将其放到水平位置后松手，发现杠杆不能在水平位置平衡，于是他将右端的平衡螺母 向右调节便能使杠杆在水平位置平衡。若改为调节杠杆左端的平衡螺母，则向 平位置平衡；
调节也能使杠杆在水
（2） 如图（a）所示，在 A 点挂 2 个重力均为 0.5N 的钩码，在 B 点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在
水平位置平衡，弹簧测力计的示数为 N；
。
（3） 如图（b），保持 A 点所挂砝码的数量和位置不变，将弹簧测力计绕 B 点从 a 位置转到 b 位置，杠杆始终保持水平平衡，在此过程中拉力 F 与其力臂的乘积变化情况是 A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大
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（4） 竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图（c）所示，此过程中，拉力的
力臂 ，弹簧测力计的示数 时针”）方向转动一个小角度。
（均选填”变大”、“变小”或“不变”）。
（选填“顺时针”或“逆
。
（5） 若要使图（c）状态下的弹簧测力计读数减小，可将弹簧测力计绕 B 点
（6） 小华用如图（d）装置进行探究，发现总是无法得到教材上所列出的杠杆平衡条件，其原因是 18. 用图示装置探究“斜面的机械效率”，实验记录如表： 实验次数 1 2 物体种类 木块 小车 物重 G/N 4 4 斜面高 沿斜面的拉力 F/N 斜面长 h/cm 15 15 机械效率 η/% 60 s/cm 1 100 100 运动。
（1） 沿斜面拉动物体时，应使其做
（2） 根据图中测力计示数，可知第 2 次实验的机械效率为 %．由实验可得初步结论：
①利用斜面可以省 （选填“力”或“功”）；
越小，机械效率越大。
N。
②斜面倾斜程度相同时，
（3） 第 2 次实验中，木块所受摩擦力为
四．计算题（共 4 小题）
19. 如图是一个上肢力量健身器示意图。D 是动滑轮；配重 A 的质量为 140kg，杠杆 EH 可绕 O 点在竖直平面
内转动，OE：OH＝1：2．假定运动员体重是 600N，（不计杠杆重、绳重及摩擦，g 取 10N/kg）。问：（可以不写运算过程）
（1） 配重 A 的重量为多少
？
，人对杠杆的拉力多大
？
？
（2） 当人将配重 A 匀速提升 0.2m 时，人做功 340J，动滑轮重为多少
（4）当配重 A 匀速提起时，人对地面压力为多大
20. 如图所示，工人们用滑轮组匀速提起水池中体积为 0.1m3、密度为 2.7×103kg/m3 的实心金属块，在 10s 内
竖直上升了 0.5m（金属块始终浸没在水中），水面到池底的深度为 12m。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg） 求：
（1） 水池底部受到水的压强；
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（2） 金属块受到的浮力大小；
（3） 若不计摩擦、绳子和动滑轮的重力，则作用于绳子末端的力为多大？ （4） 若实际所用拉力为 1000N，则这个滑轮组的机械效率为多大？
21. 工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建 材变
化的图象如图乙所示，滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求：
（1） 若工人用 200N 的拉力，将建材匀速竖直向上提升了 6m，工人所做功； （2） 当所运送建材的重为 400N 时，工人作用在绳子上的拉力； （3） 当滑轮组的机械效率为 80%时，所运送建材受到的重力。
22. 用如图所示的滑轮组从 15m 深的水池中（水池面积很大，达几百平方米）提起底面积为 300cm2，高 2m
的圆柱形实心物体，已知该物体的密度为 2.5×103kg/m3，力 F 作用的绳子所能承受的最大拉力为 550N，问：
（1） 物体浸没水中时匀速拉动绳子，绳子自由端的拉力多少牛？（不计摩擦、绳子重以及动滑轮的重） （2） 物体以 0.2m/s 的速度匀速提起时，经多长时间绳子被拉断？（取 g＝10N/kg）
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