11.5 机械效率（专题训练）【十一大题型】-2024-2025学年九年级物理上册同步知识解读与专题训练（苏科版）

11.5 机械效率（专题训练）【十一大题型】 一．机械效率的概念（共4小题） 二．机械效率的大小比较（共5小题） 三．功的原理（共6小题） 四．机械效率的计算（共3小题） 五．实验 测量滑轮组的机械效率（共3小题） 六．增大或减小机械效率的方法（共3小题） 七．滑轮（组）的机械效率（共6小题） 八．杠杆的机械效率（共5小题） 九．斜面的机械效率（共4小题） 十．斜面机械效率的测量实验（共3小题） 十一．杠杆机械效率的测量实验（共3小题） 一．机械效率的概念（共4小题） 1．（2023秋•雁塔区校级期中）关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．有用功越多，机械效率越高 B．机械效率越高，做功越快 C．做功时间越长，机器的功率越大 D．通过减轻机械自重、减小摩擦可以提高机械效率 2．（2023秋•仪征市期中）下列生活中的物理数据错误的是（　　） A．人以正常速度骑自行车的功率约为80W B．把一本物理书捡起来并举过头顶，对物理书做功约4J C．一个质量为50kg中学生从一楼走到三楼所做的功约为3000J D．机械改进后，机械效率可以达到100% 3．（2023秋•天河区校级期中）如图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，乙的（　　） A．总功较小 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较高 4．（2021秋•融水县期中）2021年5月22日，鹤壁第九届环淇河自行车赛激情开赛，结合所学物理知识我们知道，匀速转弯时运动员和自行车作为一个整体处于 　 　（选填“平衡”或“非平衡”）状态；进入直线骑行，运动员需要逐渐切换到最高挡位，当运动员高速骑行时自行车的机械效率 　 　（选填“大于”或“等于”或“小于”）100%。 二．机械效率的大小比较（共5小题） 5．（2023秋•常州期中）用甲、乙两个滑轮组分别将两个物体在相同时间内匀速提升相同高度，拉力分别为F1、F2，此过程相关数据如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．F1比F2小 B．甲的机械效率更高 C．F1功率比F2的功率小 D．甲、乙装置中的两个物体重力G1比G2大 6．（2023秋•江阴市校级期中）如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，机械效率分别为η1、η2，小明做功的功率分别为P1、P2，不计绳重和摩擦。则（　　） A．η1＞η2，P1＜P2 B．η1＜η2，P1＝P2 C．η1＜η2，P1＞P2 D．η1＞η2，P1＝P2 7．（2023秋•姜堰区期中）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A和B提升相同高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若GA大于GB，则拉力F甲一定大于F乙 B．若GA等于GB，则两滑轮组的机械效率η甲大于η乙 C．若F甲等于F乙，则两滑轮组的机械效率η甲大于η乙 D．若F甲等于F乙，则拉力做功的功率P甲等于P乙 8．（2023秋•滨海县期中）将图甲中A、B两个相同的物体从斜面底端匀速拉到顶端，做功情况如图乙．对物体B做的有用功和额外功分别是 　 　J和 　 　J，若左右两侧斜面机械效率分别为ηA和ηB，则ηA　 　ηB。 9．（2024春•莱芜区期中）如图是小明用三种不同的方式将100N的沙子运上三楼的情景。已知桶重20N，小明的体重400N，口袋重5N，动滑轮重10N。下列三种方式中，　　做的额外功最多，　 　的机械效率最高。（两空均选填“甲”“乙”或“丙”） 三．功的原理（共6小题） 10．（2022秋•福州期中）图中的四个场景选自中国古代科技著作《天工开物》中的插图，下列说法正确的是（　　） A．“场中打稻”中通过摔打的方法能将稻粒从稻秆上打落下来，因为稻粒具有惯性 B．“赶稻及菽”中牛拉石碾的力与石碾拉牛的力是一对平衡力 C．“透火焙干”中把湿纸贴在热墙上可以加快水分升华 D．“炒蒸油料”中用锅铲翻炒油料是为了省功 11．（2023春•新荣区期中）生活中常有人将手机等物品掉进厕所，心急之下直接伸手去捡，不料手臂被卡住的事件发生。中国消防发文提示我们：不要轻易用手去打捞，可以用一些工具，如长夹子、火钳等，如图所示，这是一把常用的火钳，下列关于火钳的说法正确的是（　　） A．使用火钳时更省力 B．使用火钳时可以省功 C．使用火钳时更费力 D．使用火钳时既省力又省距离 12．（2023春•南岗区校级期中）关于简单机械的使用，说法不正确的是（　　） A．使用撬棒可以省力 B．使用定滑轮不能省距离 C．利用斜面可以省功 D．使用滑轮组可以改变动力方向 13．（2022秋•霍邱县期中）一光滑斜面高h＝1.5m，长L＝3m，重200N的物体在平行于斜面向上的拉力F的作用下，由底端匀速运动到斜面顶端。由机械功原理可知F＝　 　；若斜面高度保持不变，使斜面的长度变长，则拉力 　 　（填“变大”“不变”“变小”）。 14．（2022秋•宜州区期中）机械功原理被誉为机械的金科玉律，它告诉我们：省力的机械必然费距离，省距离的机械一定 　 　。也就是说，使用任何机械都 　 　省功（填“能”或“不能）。 15．（2024春•新城区期中）钟楼是西安的地标式建筑，历经600余年雄姿依旧，钟楼历久弥新的窍诀就在于有专业人员定期的修缮保养，如图所示，在一次修缯过程中工人用滑轮组将重为300N的货物10s内匀速提升2m，已知动滑轮的重力是100N。若不计绳重与摩擦，工人对绳子的拉力为 　 　N，拉力做的功为 　 　J；使用该滑轮组 　 　（选填“能”或“不能”）省功。 四．机械效率的计算（共3小题） 16．（2022秋•天宁区期中）小亮不慎将质量为1kg的水桶掉到了井里，在将水桶捞出的同时，带上了2kg的水，若水桶升高的距离为2.5m，（g取10N/kg，不考虑绳重。）则下列说法正确的是（　　） A．有用功是50J，机械效率是66.7% B．有用功是50J，额外功是25J C．额外功是25J，总功是75J D．有用功是25J，机械效率33.3% 17．（2022秋•端州区校级期中）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。 （1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理可以理解为把 　 　能转化为 　 　能； （2）若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，该筒车旋转一周提升的水的质量为 　 　kg；对进入接水槽的水所做的功为 　 　J（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）； （3）若筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的功率为40W，水流所做的功为 　 　 J；筒车旋转一周取水的机械效率为 　 　。 18．（2023秋•淮阴区期中）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为15kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为800J，g取10N/kg。求此次取水的过程中： （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？ 五．实验 测量滑轮组的机械效率（共3小题） 19．（2023秋•睢宁县期中）如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系。（忽略绳重和摩擦） （1）实验时，竖直向下拉动弹簧测力计使物体 　 　（选填“匀速”“加速”或“减速”）运动。 （2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　 　N。若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为60%和90%，则两个滑轮组中动滑轮的重力之比为 　 　。 20．（2024春•通州区期中）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重力和物重的绳子段数有关 猜想2：提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高 根据猜想，利用电子测力计以甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，每个滑轮质量相等。 （1）为了完成猜想1，晓鹏选用甲、乙装置进行实验，而晓米则认为应选择乙、丙装置进行实验，你认为 　 　（选填“晓鹏”或“晓米”）方案错误，理由 　 　 。 G/N 2 4 6 T/N 2 4 6 h/m 0.1 0.1 0.1 F/N 0.9 1.5 2.2 s/m 0.3 0.3 0.3 η 74.1% 88.9% （2）晓鹏在完成猜想2实验时，测得实验数据如上表所示，有个别数据没有填写完整，请你帮他补充η＝　 　根据实验数据，可验证猜想2是 　 　（选填“正确”或“错误”）的。G表示钩码所受重力，T表示滑轮组对钩码的拉力，h表示物体移动距离，F表示绳端拉力，s表示绳端移动距离，η表示机械效率。 21．（2024春•延庆区期中）如图甲是某小组的同学测量动滑轮的机械效率的示意图。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，将重为3N的物体从A位置提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你根据他们做的实验完成下列问题，实验过程中： （1）弹簧测力计 　 　时读出弹簧测力计的示数会使实验结果更准确。（选填“竖直向上匀速拉动”或“静止”）。 （2）有用功是 　 　J。 （3）动滑轮的机械效率是 　 　。 六．增大或减小机械效率的方法（共3小题） 22．（2024春•莱芜区期中）如图所示是某工人师傅正在用滑轮组提起重物的情景，下列做法中能提高该滑轮组机械效率的是（　　） A．改变绳子的绕法 B．增大物体的重力 C．减小定滑轮的重力 D．提高物体上升高度 23．（2023秋•邗江区校级期中）据《物原》记载：“史佚始作辘轳”。如图，人们借助辘轳从井中汲水。转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（　　） A．增大水桶的重力 B．增大桶内的水量 C．增大转动的速度 D．增大轴筒的直径 24．（2023秋•新沂市期中）如图甲，用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（　　） A．改为乙图绕线方式 B．减小定滑轮的重力 C．增大重物上升的高度 D．减小动滑轮的重力 七．滑轮（组）的机械效率（共6小题） 25．（2022春•荷塘区校级期中）如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重为G物，动滑轮的重为G动，此装置的机械效率为η，不计绳重和摩擦。则下列表达式中不能表示工人所用拉力大小的是（　　） A． B． C． D． 26．（2024春•江津区校级期中）用杠杆和滑轮组分别将重为300N的物体M以0.5m/s的速度匀速提升1m至图中位置，杠杆在水平平衡（BO＝3AO，在B点施加的力F未画出），滑轮组绳端拉力F′的大小为200N，不计杠杆自重和摩擦，滑轮组不计绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．图中的杠杆和滑轮组都是省力机械 B．图乙中拉力F′的功率为100W C．图乙中滑轮组的机械效率为75% D．图甲中使杠杆在水平位置平衡，B点施加最小的力为100N 27．（2024春•海门区期中）如图所示，2s内拉力F1将物体B匀速提升0.5m，F1做功为3J；若借助滑轮组，在相同时间内拉力F2把物体B匀速提升相同高度，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和摩擦。（g＝10N/kg）结合以上信息，下列说法错误的是（　　） A．物体B的质量0.6kg B．拉力F2做功的功率2W C．动滑轮的重为2N D．拉力F2的大小是4N 28．（2024春•福田区期中）如图甲，用塔吊来搬运建筑材料，图乙为局部放大图，其中货箱重300N。将重2100N的建筑材料以0.8m/s的速度，沿竖直方向匀速提升5s，绳子自由端的拉力F为1000N，不计绳重及摩擦，则此过程中建筑材料提升的高度为 　 　m，塔吊提升建筑材料做的有用功是 　 　J，塔吊的机械效率为 　 　。 29．（2024春•思明区校级期中）在九年级物理拓展课上，重为500N的小梅同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若她用150N的拉力将360N的物体匀速提升了10m（不计绳重和摩擦）。求： （1）拉力所做的功； （2）提升360N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少； （3）若提升的物体重力为510N，地面受到的压力为多少N。 30．（2024春•通州区期中）建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从G物＝2000N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.15m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： （1）每个滑轮所受重力为多少？ （2）绳子能承受的最大拉力是多少？ （3）当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少？ 八．杠杆的机械效率（共5小题） 31．（2023秋•京口区期中）如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s速度上升。下列说法不正确的是（　　） A．拉力F＝75N B．拉力F做功的功率是0.75W C．该杠杆的机械效率是100% D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F保持不变 32．（2023秋•沭阳县校级期中）小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率η1；若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η2，则（　　） A．η2＝η1 B．η2＜η1 C．η2＞η1 D．无法确定 33．（2023秋•武进区期中）用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，应竖直向上 　 　拉动弹簧测力计。将杠杆拉至图中虚线位置时，测力计的示数如图所示，若钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m。则测力计对杠杆做功为 　 　J，杠杆的机械效率为 　。 34．（2022秋•金安区校级期中）如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 　 　 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 　 　%，如果G变大，此杠杆机械效率将变 　 　。 35．（2023秋•天宁区校级期中）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。潜水器的前边固定一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB（AB杆质量分布均匀）绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。 （1）当液压杆AC收缩，带动金属杆AB绕着O点转至水平位置时。请在图乙中画出液压杆AC对金属杆A端拉力的力臂L1，以及采样器对金属杆B端的力F2的示意图。 （2）若OA、OC和AC的长分别足18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N。 ①求采样器对金属杆B端的力F的大小？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力） ②在采集器对金属杆拉力不变情况下，若连接点A向右移动一些（未过O点），AC上的力将 　 　（变大/变小/不变）。 （3）若考虑金属杆AB的自重，在采集器离开水面匀速提升重物到相同高度的过程中，如果把是挂B点向左移动（未过O点），则机械手臂的机械效率将 　（变大/变小/不变）。 九．斜面的机械效率（共4小题） 36．（2023秋•新吴区期中）在斜面上将一个质量为6kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m，高1m，则下列说法正确的是（　　） A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B．物体受到的摩擦力大小为40N C．做的有用功是40J D．此斜面的机械效率为75% 37．（2023秋•丹阳市校级期中）如图所示，AB、AC、AD为三个光滑的斜面，相同的时间内将同一物体分别从B、C、D点拉至A点，以下说法正确的是（　　） A．沿着DA面拉力做功最多 B．沿着CA面拉力做功最快 C．沿着DA面所需拉力最小 D．沿着BA面拉效率最高 38．（2023秋•金坛区期中）如图所示，长20m、高10m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上35N的拉力，在20s内把重力为50N的物体从斜面的底端拉到顶端，在此过程中（　　） A．该同学所做的有用功为1000J B．斜面的机械效率是80% C．斜面的摩擦力为150N D．拉力的功率是35W 39．（2023秋•雁塔区校级期中）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示。工人用3m长的斜面，把1200N的重物推到高为1m的车厢上，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 　 　N。若实际用力为500N，则斜面的机械效率为 　 　，重物受到的摩擦力为 　 　N。 十．斜面机械效率的测量实验（共3小题） 40．（2023秋•亭湖区校级期中）某综合实践小组为教学楼一楼的台阶设计了一个无障碍通道，如图1所示，它其实就是一个斜面，在设计的过程中，他们对斜面的省力情况与斜面的倾斜程度的关系进行了研究。他们利用重G1＝4N的木块1、重G2＝1N的木块2、刻度尺、长木板和弹簧测力计进行了如下探究。 （1）实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板匀速直线拉动木块，此时的拉力 　 　摩擦力（选填“等于”或“不等于”）； （2）小组发现甲、乙、丙三次实验的拉力F1＞F2＞F3，所以他们得出了结论：　 　 ； （3）在实验过程中，为了使实验更严谨，通过斜面高和长来确定斜面的倾斜程度，于是用刻度尺测量了斜面长为s＝1.1m，木块1长为a＝0.1m，三次实验的斜面高分别为h1、h2、h3，其中h2＝0.2m，他们根据这些数据可以算出乙斜面的机械效率η＝80%，则物体在乙斜面上受到的摩擦力为 　 　N； （4）他们通过计算发现甲、乙、丙的机械效率依次变小，于是从理论的角度进行了论证：按甲、乙、丙三种情况将木块1拉到顶端时，有用功 　 　（选填“变小”、“不变”或“变大”）。斜面越缓，木块对斜面的压力就越大，当斜面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力就越 　 　，所以额外功就越 　 　，因此斜面的机械效率变小。 41．（2023秋•梁溪区校级期中）斜面是一种简单机械，小明想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和弹簧测力计进行实验，如图。 实验次数 斜面倾斜程度 木块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 木块沿斜面移动距离s/m 斜面的机械效率 1 较缓 5 0.2 3.3 0.5 60.6% 2 较陡 5 0.25 3.8 0.5 65.8% 3 最陡 5 0.3 4.2 0.5 （1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种测量器材是 　 　； （2）在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 　 　运动； （3）实验记录数据如表，则第3次实验时斜面的机械效率为 　 　； （4）分析比较表中的实验数据，可得到的结论是：斜面越陡，机械效率 　 　； （5）除了倾斜程度会影响斜面的机械效率，你还能猜想到斜面的 　 　也会影响到斜面的机械效率。 42．（2023秋•梁溪区校级期中）在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关。 B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验次数 斜面倾角θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率 ① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% ③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，应沿斜面向上 　 　拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 　 　移动（填“左”或“右”）； （2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为 　%，第②次实验中总功为 　 　J； （3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想 　 　（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：　 　 ； （4）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与 　 　（写出一个）有关。 十一．杠杆机械效率的测量实验（共3小题） 43．（2022秋•钟楼区校级期中）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，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 　 　N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 　 　%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：　 。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力 F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.10 1.2 0.20 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：　 　；理由是 　 　 。 44．（2022秋•金安区校级期中）小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动： （1）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η1＝　 　（用符号来表示）。 （2）若保持钩码的位置不变，弹簧测力计竖直作用在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，不计摩擦，则此时杠杆的机械效率η2　 　η1（填“＞”或“＜”或“＝”）。 45．（2023秋•无为市期中）小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，O为支点，总重为G的钩码悬挂在杠杆上的A点，竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，测得钩码上升的高度为h，弹簧测力计示数为F，其移动距离为s。 （1）该实验中杠杆的机械效率为η＝　 　（用题目中物理量的符号表示）； （2）钩码悬挂在A点时，杠杆机械效率为η1，若同样的将钩码悬挂在B点进行实验，仍将钩码缓慢提升高度h，杠杆的机械效率为η2，忽略摩擦，η2　 　η1（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （3）若保持钩码悬挂在A点不变，而将弹簧测力计作用点从杠杆最右端移到B点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，将钩码仍提升高度h，忽略摩擦，此时杠杆的机械效率为η3，则η3　 　η1（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.5 机械效率（专题训练）【十一大题型】 一．机械效率的概念（共4小题） 二．机械效率的大小比较（共5小题） 三．功的原理（共6小题） 四．机械效率的计算（共3小题） 五．实验 测量滑轮组的机械效率（共3小题） 六．增大或减小机械效率的方法（共3小题） 七．滑轮（组）的机械效率（共6小题） 八．杠杆的机械效率（共5小题） 九．斜面的机械效率（共4小题） 十．斜面机械效率的测量实验（共3小题） 十一．杠杆机械效率的测量实验（共3小题） 一．机械效率的概念（共4小题） 1．（2023秋•雁塔区校级期中）关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．有用功越多，机械效率越高 B．机械效率越高，做功越快 C．做功时间越长，机器的功率越大 D．通过减轻机械自重、减小摩擦可以提高机械效率 【答案】D 【解答】解：A．机械效率是有用功占总功的比值，因为不知道总功，有用功多，机械效率不一定高，故A错误； B．做功快慢是指功率，机械效率是有用功占总功的比值，故B错误； C．功率是做功与所用时间的比，表示做功的快慢。不知道总功，无法根据做功时间判断机器的功率，故C错误； D．通过减轻机械自重、减小摩擦可以减小机械的额外功，从而提高机械效率，故D正确。 故选：D。 2．（2023秋•仪征市期中）下列生活中的物理数据错误的是（　　） A．人以正常速度骑自行车的功率约为80W B．把一本物理书捡起来并举过头顶，对物理书做功约4J C．一个质量为50kg中学生从一楼走到三楼所做的功约为3000J D．机械改进后，机械效率可以达到100% 【答案】D 【解答】解：A、人以正常速度骑自行车的功率约为80W，故A正确； B、把一本物理课本从地面捡起并举过头顶对书做的功约为：W＝Gh＝mgh＝0.2kg×10N/kg×2m＝4J，故B正确； C、中学生的体重在G＝500N左右，一楼到三楼的高度在h＝6m左右，中学生从一楼走到三楼克服重力所做的功约为W'＝G'h'＝500N×6m＝3000J，故C正确； D、由于摩擦阻力的影响，额外功总是存在的，机械效率不可能达到100%，故D错误。 故选：D。 3．（2023秋•天河区校级期中）如图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，乙的（　　） A．总功较小 B．有用功较小 C．额外功较大 D．机械效率较高 【答案】C 【解答】解：AB．由图可知，甲机械的有用功是1500J，所占的比例是75%，总功W甲总＝＝2000J， 乙机械的额外功是900J，所占的比例是30%，总功W乙总＝＝3000J， 乙的总功大，乙机械的有用功W乙有＝W乙总﹣W乙额＝3000J﹣900J＝2100J， 乙的有用功大，故AB不符合题意； C．甲机械的额外功W甲额＝W甲总﹣W甲有＝2000J﹣1500J＝500J， 乙机械的额外功是900J，乙的额外功较大，故C符合题意； D．由图可知，甲的机械效率是75%，乙的机械效率是70%，甲的机械效率较大，故D不符合题意。 故选：C。 4．（2021秋•融水县期中）2021年5月22日，鹤壁第九届环淇河自行车赛激情开赛，结合所学物理知识我们知道，匀速转弯时运动员和自行车作为一个整体处于 　非平衡　（选填“平衡”或“非平衡”）状态；进入直线骑行，运动员需要逐渐切换到最高挡位，当运动员高速骑行时自行车的机械效率 　小于　（选填“大于”或“等于”或“小于”）100%。 【答案】非平衡；小于。 【解答】解：匀速转弯时运动员和自行车，其运动方向不断改变，受到非平衡力作用，所以整体处于非平衡状态。 所以使用任何机械都不省功，即机械效率总小于100%；所以当运动员高速骑行时自行车的机械效率小于100%。 故答案为：非平衡；小于。 二．机械效率的大小比较（共5小题） 5．（2023秋•常州期中）用甲、乙两个滑轮组分别将两个物体在相同时间内匀速提升相同高度，拉力分别为F1、F2，此过程相关数据如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．F1比F2小 B．甲的机械效率更高 C．F1功率比F2的功率小 D．甲、乙装置中的两个物体重力G1比G2大 【答案】D 【解答】解：D、由图可知，甲滑轮组中，n甲＝3；乙滑轮组中，n乙＝2； 由图丙可知，甲、乙滑轮组的总功和额外功分别为： W总甲＝1200J、W额甲＝500J，W总乙＝800J、W额乙＝200J， 甲、乙滑轮组做的有用功分别为：W有甲＝W总甲﹣W额甲＝1200J﹣500J＝700J， W有乙＝W总乙﹣W额乙＝800J﹣200J＝600J， 即W有甲＞W有乙， 由于物体上升的高度相同，由W有＝Gh可知，物重G1、G2的大小关系为：G1＞G2，故D正确； A、由s＝nh可知，绳子自由端移动距离分别为：s甲＝n甲h＝3h，s乙＝n乙h＝2h 即s甲＞s乙， 由W总＝Fs可知，两滑轮组中，绳端拉力分别为：F1＝＝＝，F2＝， 即F1＝F2，故A错误； B、甲、乙滑轮组的机械效率分别为：η1＝×100%＝×100%≈58.3%，η2＝×100%＝×100%＝75%， 即η1＜η2，故B错误； C、甲、乙装置中拉力做功的功率分别为：P1＝＝，P2＝＝， 即P1＞P2，故C错误。 故选：D。 6．（2023秋•江阴市校级期中）如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，机械效率分别为η1、η2，小明做功的功率分别为P1、P2，不计绳重和摩擦。则（　　） A．η1＞η2，P1＜P2 B．η1＜η2，P1＝P2 C．η1＜η2，P1＞P2 D．η1＞η2，P1＝P2 【答案】A 【解答】解：小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，根据W＝Gh，可知，它们做的有用功相同； 从图示可知，绳子移动的距离分别为2h和3h，由W总＝Fs知W1总＜W2总，根据η＝知机械效率η1＞η2；两者做功的时间相同，因为P＝知功率P1＜P2。 故选：A。 7．（2023秋•姜堰区期中）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A和B提升相同高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若GA大于GB，则拉力F甲一定大于F乙 B．若GA等于GB，则两滑轮组的机械效率η甲大于η乙 C．若F甲等于F乙，则两滑轮组的机械效率η甲大于η乙 D．若F甲等于F乙，则拉力做功的功率P甲等于P乙 【答案】C 【解答】解：A、由图可知，甲滑轮组中承担动滑轮绳子的股数n＝3，乙滑轮组中承担动滑轮绳子的股数n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以两个滑轮组中绳子自由端的拉力分别为：F甲＝（GA+G动），F乙＝（GB+G动），若GA大于GB，则F甲与F乙的大小无法判断，故A错误； B、由题意可知，物重G和提升的高度h相同，根据W有＝Gh可知，两个滑轮组中拉力做的有用功相等，又知滑轮重相同，所以两个滑轮组做的额外功W额＝G动h相同，根据W总＝W有+W额可知，总功相同，根据η＝×100%可知，两滑轮组的机械效率η甲等于η乙，故B错误； C、已知F甲＝（GA+G动），F乙＝（GB+G动），若F甲等于F乙，即（GA+G动）＝（GB+G动），得GA＞GB，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%，由此可知，物重越大，效率越高，即两滑轮组的机械效率η甲大于η乙，故C正确； D、两个滑轮组中绳子自由端移动的距离分别为：s甲＝3h，s乙＝2h，两个轮组中拉力做的总功分别为：W甲＝F甲s甲＝F甲×3h，W乙＝F乙s乙＝F乙×2h，因为F甲等于F乙，所以W甲＞W乙，由题意可知，时间相同，根据P＝可知，拉力做功的功率P甲大于P乙，故D错误。 故选：C。 8．（2023秋•滨海县期中）将图甲中A、B两个相同的物体从斜面底端匀速拉到顶端，做功情况如图乙．对物体B做的有用功和额外功分别是 　2　J和 　0.5　J，若左右两侧斜面机械效率分别为ηA和ηB，则ηA　小于　ηB。 【答案】2；0.5；小于。 【解答】解：用功与额外功的和叫总功。由乙图知，WA有用＝WA总﹣WA额＝3J﹣1J＝2J， 如图甲，分别将A、B两个完全相同的物体拉到斜面顶端，做的有用功相等，即WA有用＝WB有用＝2J， 对物体B做的额外功是：WB额＝WB总﹣WB有用＝2.5J﹣2J＝0.5J； 有用功相同，A的总功大，由η＝得对A做功时比对B做功时的机械效率更低。 故答案为：2；0.5；小于。 9．（2024春•莱芜区期中）如图是小明用三种不同的方式将100N的沙子运上三楼的情景。已知桶重20N，小明的体重400N，口袋重5N，动滑轮重10N。下列三种方式中，　甲　做的额外功最多，　丙　的机械效率最高。（两空均选填“甲”“乙”或“丙”） 【答案】甲；丙 【解答】解：三次运砂子的重相同，提升的高度相同h＝3m×2＝6m，则三种方法所做的有用功相同； 有用功：W有用＝G砂h＝100N×6m＝600J； 第①种方法W额外1＝G总1h＝（G人+G桶）h＝（400+20）N×6m＝2520J； 第②种方法W额外2＝G总2h＝（G动+G桶）h＝（20+10）N×6m＝180J； 第③种方法W额外3＝G总3h＝（G袋+G动）h＝（5+10）N×6m＝90J； 由此可知，所做的额外功最多的是甲； 因为三种方法中的有用功相同，第丙种方法的额外功最小所以机械效率最高。 故答案为：甲；丙。 三．功的原理（共6小题） 10．（2022秋•福州期中）图中的四个场景选自中国古代科技著作《天工开物》中的插图，下列说法正确的是（　　） A．“场中打稻”中通过摔打的方法能将稻粒从稻秆上打落下来，因为稻粒具有惯性 B．“赶稻及菽”中牛拉石碾的力与石碾拉牛的力是一对平衡力 C．“透火焙干”中把湿纸贴在热墙上可以加快水分升华 D．“炒蒸油料”中用锅铲翻炒油料是为了省功 【答案】A 【解答】解：A、稻秆因撞击而停止运动，稻粒由于惯性从稻秆上打落下来，这是利用稻粒的惯性，故A正确； B、“赶稻及菽”中牛拉石碾的力与石碾拉牛的力是相互作用力，不是平衡力，故B错误； C．“透火焙干”中把湿纸贴在热墙上，温度升高，水分蒸发加快，易干，故C错误； D．锅铲是费力杠杆，费力但省距离，不能省功，使用任何机械都不省功，故D错误。 故选：A。 11．（2023春•新荣区期中）生活中常有人将手机等物品掉进厕所，心急之下直接伸手去捡，不料手臂被卡住的事件发生。中国消防发文提示我们：不要轻易用手去打捞，可以用一些工具，如长夹子、火钳等，如图所示，这是一把常用的火钳，下列关于火钳的说法正确的是（　　） A．使用火钳时更省力 B．使用火钳时可以省功 C．使用火钳时更费力 D．使用火钳时既省力又省距离 【答案】C 【解答】解：ACD、图中火钳在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，虽然费力但能省距离，故C正确，AD错误； B、根据机械功原理可知使用任何机械都不能省功，因此使用火钳时不可以省功，故B错误。 故选：C。 12．（2023春•南岗区校级期中）关于简单机械的使用，说法不正确的是（　　） A．使用撬棒可以省力 B．使用定滑轮不能省距离 C．利用斜面可以省功 D．使用滑轮组可以改变动力方向 【答案】C 【解答】解： A、撬棒在使用时，动力臂大于阻力臂，可以省力，故A正确； B、定滑轮实质是等臂杠杆，不能省力，也不省距离，故B正确； C、利用斜面可以省力，但费距离，根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故C错误； D、使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，故D正确。 故选：C。 13．（2022秋•霍邱县期中）一光滑斜面高h＝1.5m，长L＝3m，重200N的物体在平行于斜面向上的拉力F的作用下，由底端匀速运动到斜面顶端。由机械功原理可知F＝　100N　；若斜面高度保持不变，使斜面的长度变长，则拉力 　变小　（填“变大”“不变”“变小”）。 【答案】100N；变小。 【解答】解：（1）因为斜面光滑，所以W总＝W有＝Gh＝200N×1.5N＝300J； 因为W总＝Fs，所以F＝＝＝100N。 （2）因为总功不变，根据W总＝Fs可知，斜面长度变长，拉力变小。 故答案为：100N；变小。 14．（2022秋•宜州区期中）机械功原理被誉为机械的金科玉律，它告诉我们：省力的机械必然费距离，省距离的机械一定 　费力　。也就是说，使用任何机械都 　不能　省功（填“能”或“不能）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，但使用机械有许多好处； 有的机械可以省力，有的机械可以省距离，还有的机械还可以改变力的方向； 但省力的机械必然费距离；省距离的机械一定费力。 故答案为：费力；不能。 15．（2024春•新城区期中）钟楼是西安的地标式建筑，历经600余年雄姿依旧，钟楼历久弥新的窍诀就在于有专业人员定期的修缮保养，如图所示，在一次修缯过程中工人用滑轮组将重为300N的货物10s内匀速提升2m，已知动滑轮的重力是100N。若不计绳重与摩擦，工人对绳子的拉力为 　200　N，拉力做的功为 　800　J；使用该滑轮组 　不能　（选填“能”或“不能”）省功。 【答案】200；800；不能。 【解答】解：由图可知，动滑轮上承担物重的绳子股数 n＝2，不计绳重和摩擦，工人对绳子的拉力 F＝； 提升重物匀速上升的过程中，拉力做的总功 W总＝F丙； ＝Fnh＝200N×2×2m＝800J；使用该滑轮组可以省力不能省功，且使用任何机械都不能省功。 故答案为：200；800；不能。 四．机械效率的计算（共3小题） 16．（2022秋•天宁区期中）小亮不慎将质量为1kg的水桶掉到了井里，在将水桶捞出的同时，带上了2kg的水，若水桶升高的距离为2.5m，（g取10N/kg，不考虑绳重。）则下列说法正确的是（　　） A．有用功是50J，机械效率是66.7% B．有用功是50J，额外功是25J C．额外功是25J，总功是75J D．有用功是25J，机械效率33.3% 【答案】D 【解答】解：由题意知，要将水桶捞出，所以克服水桶重力做的功是有用功；水桶中带了部分水，克服这些水的重力做的功是额外功；克服水桶重力和水的重力做功之和是总功。所以： 有用功为W有＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×2.5m＝25J； 额外功为W额＝G水h＝m水gh＝2kg×10N/kg×2.5m＝50J； 总功为W总＝W有+W额＝25J+50J＝75J； 机械效率为η＝×100%＝×100%≈33.3%。 故选：D。 17．（2022秋•端州区校级期中）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。 （1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理可以理解为把 　动　能转化为 　重力势　能； （2）若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，该筒车旋转一周提升的水的质量为 　48　kg；对进入接水槽的水所做的功为 　1920　J（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）； （3）若筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的功率为40W，水流所做的功为 　2400　J；筒车旋转一周取水的机械效率为 　80%　。 【答案】（1）动；重力势；（2）48；1920；（3）2400；80%。 【解答】解：（1）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流通过做功使水的高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能； （2）该筒车旋转一周提升的水的质量为：m＝12×4kg＝48kg； 对水所做的功为：W＝Gh＝mgh＝48kg×10N/kg×4m＝1920J； （3）水流冲击筒车的功率为40W，水流所做的功为：W'＝Pt＝40W×60s＝2400J； 筒车旋转一周取水的机械效率为：η＝×100%＝80%。 故答案为：（1）动；重力势；（2）48；1920；（3）2400；80%。 18．（2023秋•淮阴区期中）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为15kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为800J，g取10N/kg。求此次取水的过程中： （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？ 【答案】（1）人做的有用功为600J； （2）辘轳的机械效率75%； （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是160J。 【解答】解：（1）拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水的重力 G水＝m水g＝15kg×10N/kg＝150N， 做的有用功：W有用＝G水h水＝150N×4m＝600J； （2）辘轳的机械效率η＝＝×100%＝75%； （3）此过程的额外功W额＝W总﹣W有用＝800J﹣600J＝200J； 额外功包含克服水桶重力做功和克服摩擦力做功， 对水桶做的额外功：W额桶＝G桶h桶＝m桶gh桶＝1kg×10N/kg×4m＝40J； 克服井绳重力与摩擦阻力做的功：W额余＝W额﹣W额桶＝200J﹣40J＝160J。 答：（1）人做的有用功为600J； （2）辘轳的机械效率75%； （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是160J。 五．实验 测量滑轮组的机械效率（共3小题） 19．（2023秋•睢宁县期中）如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系。（忽略绳重和摩擦） （1）实验时，竖直向下拉动弹簧测力计使物体 　匀速　（选填“匀速”“加速”或“减速”）运动。 （2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　3　N。若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为60%和90%，则两个滑轮组中动滑轮的重力之比为 　6：1　。 【答案】匀速；3；6：1 【解答】解：（1）实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计使物体匀速运动，且应该在弹簧测力计匀速拉动时读取示数； （2）根据图像可知，当动滑轮重为1N时，滑轮组的机械效率为75%，根据η＝＝＝＝可得， 被提升物体所受的重力：G＝＝＝3N； 根据η＝可得两个滑轮组中动滑轮的重力：G动＝可得不同滑轮组提升同一物体的效率分别为60%和90%，两个滑轮组中动滑轮的重力之比： ＝＝＝＝6：1。 故答案为：匀速；3；6：1。 20．（2024春•通州区期中）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重力和物重的绳子段数有关 猜想2：提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高 根据猜想，利用电子测力计以甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，每个滑轮质量相等。 （1）为了完成猜想1，晓鹏选用甲、乙装置进行实验，而晓米则认为应选择乙、丙装置进行实验，你认为 　晓米　（选填“晓鹏”或“晓米”）方案错误，理由 　没有保持动滑轮重相同、提升物体的重力相同　。 G/N 2 4 6 T/N 2 4 6 h/m 0.1 0.1 0.1 F/N 0.9 1.5 2.2 s/m 0.3 0.3 0.3 η 74.1% 88.9% （2）晓鹏在完成猜想2实验时，测得实验数据如上表所示，有个别数据没有填写完整，请你帮他补充η＝　90.9%　根据实验数据，可验证猜想2是 　正确　（选填“正确”或“错误”）的。G表示钩码所受重力，T表示滑轮组对钩码的拉力，h表示物体移动距离，F表示绳端拉力，s表示绳端移动距离，η表示机械效率。 【答案】（1）晓米；没有保持动滑轮重相同、提升物体的重力相同；（2）90.9%；正确。 【解答】解： （1）要探究猜想一：即两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关，需要保持动滑轮重相同、提升物体的重力也相同，只改变绕线方法，所以应选择甲、乙滑轮组进行实验，晓米方案错误，理由是没有保持动滑轮重相同、提升物体的重力相同； 若实验测得滑轮组的机械效率大小不相等，说明机械效率与物重有关，可初步判断猜想一是正确的； （2）完成猜想2实验时，机械效率： η＝＝＝×100%≈90.9%； 滑轮组的机械效率与滑轮组提升重物的重力是否有关，需要保持动滑轮重、细线的绕法相同，只改变提升物体的物重，由数据可得提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高，故验证猜想二正确。 故答案为：（1）晓米；没有保持动滑轮重相同、提升物体的重力相同；（2）90.9%；正确。 21．（2024春•延庆区期中）如图甲是某小组的同学测量动滑轮的机械效率的示意图。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，将重为3N的物体从A位置提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你根据他们做的实验完成下列问题，实验过程中： （1）弹簧测力计 　竖直向上匀速拉动　时读出弹簧测力计的示数会使实验结果更准确。（选填“竖直向上匀速拉动”或“静止”）。 （2）有用功是 　0.3　J。 （3）动滑轮的机械效率是 　75%　。 【答案】（1）竖直向上匀速拉动；（2）0.3；（3）75%。 【解答】解：（1）弹簧测力计竖直向上匀速拉动时，读出弹簧测力计的示数会使实验结果更准确； （2）由图甲可知，刻度尺的分度值为1mm，AB之间的距离为10.00cm，因此物体上升的高度h＝10.00cm＝0.1m， 则有用功：W有＝Gh＝3N×0.1m＝0.3J； （2）由图甲可知承担动滑轮绳子的股数n＝2， 由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2N，因此绳子自由端的拉力F＝2N， 动滑轮的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝75%。 故答案为：（1）竖直向上匀速拉动；（2）0.3；（3）75%。 六．增大或减小机械效率的方法（共3小题） 22．（2024春•莱芜区期中）如图所示是某工人师傅正在用滑轮组提起重物的情景，下列做法中能提高该滑轮组机械效率的是（　　） A．改变绳子的绕法 B．增大物体的重力 C．减小定滑轮的重力 D．提高物体上升高度 【答案】B 【解答】解：本题不考虑绳重及摩擦，有用功就是对重物做的功，额外功就是对动滑轮做的功和克服摩擦做功； A、不改变物重把滑轮组换成另一绕法，将重物提高高度相同时，有用功和额外功都不变，所以机械效率不变，故A错误； B、增加重物的重，将重物提高高度相同时，有用功增大，额外功不变，所以机械效率提高了，故B正确； C、减小定滑轮的重力，不影响机械效率，故C错误； D、增加提升重物的高度，有用功增大几倍，额外功也增大几倍，根据η＝可知，机械效率不变，故D错误。 故选：B。 23．（2023秋•邗江区校级期中）据《物原》记载：“史佚始作辘轳”。如图，人们借助辘轳从井中汲水。转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（　　） A．增大水桶的重力 B．增大桶内的水量 C．增大转动的速度 D．增大轴筒的直径 【答案】B 【解答】解： A、增大水桶的重力，在水的重力不变的情况下，有用功不变，额外功变大，根据η＝＝可知，机械效率会变小，故A错误； B、增大桶内的水量，有用功会变大，桶的重力不变，额外功不变，根据η＝＝可知，机械效率会变大，故B正确； CD、根据η＝＝可知，增大转动的速度、增大轴筒的直径都不会改变机械效率的大小，故CD错误。 故选：B。 24．（2023秋•新沂市期中）如图甲，用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（　　） A．改为乙图绕线方式 B．减小定滑轮的重力 C．增大重物上升的高度 D．减小动滑轮的重力 【答案】D 【解答】解：A.滑轮组的机械效率和绕线方式没有关系，A错误； B.减小定滑轮的重力不会影响滑轮组的机械效率，B错误； C.增大重物上升的高度也不会改变滑轮组的机械效率，C错误； D.减小动滑轮的重力可以减少额外功，从而增大机械效率，D正确； 故选：D。 七．滑轮（组）的机械效率（共6小题） 25．（2022春•荷塘区校级期中）如图所示，工人用滑轮组把重物匀速提升到一定高度，重物的重为G物，动滑轮的重为G动，此装置的机械效率为η，不计绳重和摩擦。则下列表达式中不能表示工人所用拉力大小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：从图中可知，n＝3，不计绳重和摩擦时，根据F＝可知拉力F＝，故A正确； 绳子自由端移动的距离s＝nh＝3h，根据η＝＝＝可知，拉力F＝，故B正确； 根据η＝＝＝＝可知，拉力F＝，故C正确。 故选：D。 26．（2024春•江津区校级期中）用杠杆和滑轮组分别将重为300N的物体M以0.5m/s的速度匀速提升1m至图中位置，杠杆在水平平衡（BO＝3AO，在B点施加的力F未画出），滑轮组绳端拉力F′的大小为200N，不计杠杆自重和摩擦，滑轮组不计绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．图中的杠杆和滑轮组都是省力机械 B．图乙中拉力F′的功率为100W C．图乙中滑轮组的机械效率为75% D．图甲中使杠杆在水平位置平衡，B点施加最小的力为100N 【答案】B 【解答】解：A、由图甲可知，杠杆在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；图乙中，滑轮组既可以省力，也能改变力的方向，故A正确； B、由图乙可知，n＝2，绳子自由端移动的速度为： v绳＝nv物＝2×0.5m/s＝1m/s， 图乙中拉力F′的功率为： P＝＝＝F'v物＝200N×1m/s＝200W，故B错误； C、该滑轮组的机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝75%，故C正确； D、甲图中，O为支点，阻力为300N，阻力臂为OA，由杠杆的平衡条件，要在水平位置平衡B点施加最小的力，则动力臂最长为OB； 已知BO＝3AO，即动力臂为阻力臂的3倍，根据杠杆的平衡条件可得，FB×OB＝G×OA， 则B点施加最小的力为： FB＝G＝×300N＝100N，故D正确。 故选：B。 27．（2024春•海门区期中）如图所示，2s内拉力F1将物体B匀速提升0.5m，F1做功为3J；若借助滑轮组，在相同时间内拉力F2把物体B匀速提升相同高度，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和摩擦。（g＝10N/kg）结合以上信息，下列说法错误的是（　　） A．物体B的质量0.6kg B．拉力F2做功的功率2W C．动滑轮的重为2N D．拉力F2的大小是4N 【答案】D 【解答】解：A、拉力F1将物体B匀速提升过程中克服重力做功，根据W＝F1h＝Gh可知，物体B的重力为： G＝＝＝6N， 物体B的质量为： m＝＝＝0.6kg，故A正确； B、在相同时间内拉力F2把物体B匀速提升相同高度，滑轮组克服物体B的重力做功与拉力F1将物体B匀速提升过程中克服重力做功相等，即W有＝W＝3J，根据η＝可知，总功为： W总＝＝＝4J， 则拉力F2做功的功率为： P＝＝＝2W，故B正确； C、不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝可知，动滑轮重为： G动＝﹣G＝﹣6N＝2N，故C正确； D、由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，拉力F2的大小为： F2＝（G+G动）＝×（6N+2N）≈2.7N，故D错误。 故选：D。 28．（2024春•福田区期中）如图甲，用塔吊来搬运建筑材料，图乙为局部放大图，其中货箱重300N。将重2100N的建筑材料以0.8m/s的速度，沿竖直方向匀速提升5s，绳子自由端的拉力F为1000N，不计绳重及摩擦，则此过程中建筑材料提升的高度为 　4　m，塔吊提升建筑材料做的有用功是 　8400　J，塔吊的机械效率为 　70%　。 【答案】4；8400；70%。 【解答】解：（1）由v＝得重物被提升的高度为： h＝vt＝0.8m/s×5s＝4m； （2）塔吊提升建筑材料做的有用功为： W有用＝Gh＝2100N×4m＝8400J； （3）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m， 拉力做的总功：W总＝Fs＝1000N×12m＝12000J， 滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝70%。 故答案为：4；8400；70%。 29．（2024春•思明区校级期中）在九年级物理拓展课上，重为500N的小梅同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若她用150N的拉力将360N的物体匀速提升了10m（不计绳重和摩擦）。求： （1）拉力所做的功； （2）提升360N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少； （3）若提升的物体重力为510N，地面受到的压力为多少N。 【答案】（1）拉力所做的功为4500J； （2）提升360N的物体时，此滑轮组的机械效率是80%； （3）若提升的物体重力为510N，对地面的压力为300N 【解答】解：（1）从图知，n＝3，拉力端移动的距离：s＝nh＝3×10m＝30m， 拉力做的总功：W总＝Fs＝150N×30m＝4500J； （2）提升360N的物体时，拉力做的有用功：W有用＝Gh＝360N×10m＝3600J， 滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%； （3）不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动）， 动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×150N﹣360N＝90N， 提升的物体重力为510N，此时的拉力： F′＝（G′+G动）＝×（510N+90N）＝200N； 人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力的作用，人受力平衡，则支持力大小为： F支＝G﹣F′＝500N﹣200N＝300N； 由于物体间力的作用是相互的，所以地面受到的压力为：F压＝F支＝300N。 答：（1）拉力所做的功为4500J； （2）提升360N的物体时，此滑轮组的机械效率是80%； （3）若提升的物体重力为510N，对地面的压力为300N。 30．（2024春•通州区期中）建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从G物＝2000N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.15m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： （1）每个滑轮所受重力为多少？ （2）绳子能承受的最大拉力是多少？ （3）当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少？ 【答案】（1）每个滑轮所受重力为2000N； （2）绳子能承受的最大拉力是6000N； （3）当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为500W。 【解答】解：（1）由乙图可知当滑轮组提起2000N物体时，机械效率为50%，不 计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝可知， 动滑轮重为：G动＝﹣G＝﹣2000N＝2000N； （2）由图甲可知，n＝3，由图乙可知物体在16000N时绳子断了，不计绳重和摩擦， 绳子能承受的最大拉力为： F大＝（G'+G动）＝×（16000N+2000N）＝6000N； （3）当滑轮组的机械效率为80%时，不计绳重和摩擦，根据η'＝＝＝＝可知， 物重为：G″＝＝＝8000N， 不计绳重和摩擦，此时拉力为：F'＝（G″+G动）＝×（8000N+2000N）＝N， 起重机的功率为：P＝＝＝F'v＝N×0.15m/s＝500W。 答：（1）每个滑轮所受重力为2000N； （2）绳子能承受的最大拉力是6000N； （3）当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为500W。 八．杠杆的机械效率（共5小题） 31．（2023秋•京口区期中）如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s速度上升。下列说法不正确的是（　　） A．拉力F＝75N B．拉力F做功的功率是0.75W C．该杠杆的机械效率是100% D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F保持不变 【答案】B 【解答】解： A、D、此机械绕O点转动，机械可视为杠杆， 阻力F2＝G＝mg＝150N， 图题：加在A点拉力的方向始终竖直向上，阻力方向与物体重力方向相同始终竖直向下， 所以其力臂之比：＝＝， 根据杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2，可得： F＝F1＝×F2＝×150N＝75N，故A、D正确。 B、v1＝2v2＝2×0.01m/s＝0.02m/s，根据功率公式P＝＝＝＝Fv1＝75N×0.02m/s＝1.5W，故B错误； C、力臂之比：＝＝，F：G＝1：2，杠杆是轻质杠杆，不计自重。所以机械效率为：η＝×100%＝100%，故C正确； 故选：B。 32．（2023秋•沭阳县校级期中）小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上A点，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，杠杆的机械效率η1；若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将钩码竖直向上匀速提升h的高度，杠杆的机械效率为η2，则（　　） A．η2＝η1 B．η2＜η1 C．η2＞η1 D．无法确定 【答案】A 【解答】解： 将弹簧测力计移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升的高度，根据W有用＝Gh知有用功不变； 因杠杆的偏转角度不变，杠杆重心上升的高度不变，则由W额＝G杠杆h杠杆可知，克服杠杆重力做的额外功不变，由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，由η＝×100%知机械效率不变，即η2＝η1。 故选：A。 33．（2023秋•武进区期中）用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，应竖直向上 　匀速　拉动弹簧测力计。将杠杆拉至图中虚线位置时，测力计的示数如图所示，若钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m。则测力计对杠杆做功为 　0.15　J，杠杆的机械效率为 　66.7%　。 【答案】匀速；0.15；66.7%。 【解答】解：实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。 从图示可知，弹簧测力计的示数为0.5N，弹簧测力计的拉力所做的功： W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J； 杠杆所做的有用功： W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J； 杠杆的机械效率为： η＝≈66.7%。 故答案为：匀速；0.15；66.7%。 34．（2022秋•金安区校级期中）如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 　2.5　N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 　90　%，如果G变大，此杠杆机械效率将变 　大　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，测力计的示数F为2.5N； （2）有用功：W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J； 总功：W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J； 则杠杆的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%。 （3）在阻力一定的情况下，物重越大，有用功占总功的比值越大，杠杆的机械效率越大。 所以，如果G变大，此杠杆机械效率将变大。 故答案为：2.5；90；大。 35．（2023秋•天宁区校级期中）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。潜水器的前边固定一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB（AB杆质量分布均匀）绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。 （1）当液压杆AC收缩，带动金属杆AB绕着O点转至水平位置时。请在图乙中画出液压杆AC对金属杆A端拉力的力臂L1，以及采样器对金属杆B端的力F2的示意图。 （2）若OA、OC和AC的长分别足18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N。 ①求采样器对金属杆B端的力F的大小？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力） ②在采集器对金属杆拉力不变情况下，若连接点A向右移动一些（未过O点），AC上的力将 　变大　（变大/变小/不变）。 （3）若考虑金属杆AB的自重，在采集器离开水面匀速提升重物到相同高度的过程中，如果把是挂B点向左移动（未过O点），则机械手臂的机械效率将 　变小　（变大/变小/不变）。 【答案】（1）见解答； （2）①采样器对金属杆B端的力F2的大小为40N；②变大； （3）变小。 【解答】解：（1）水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，由于力的作用是相互的，采样器对金属杆AB的力F2的方向竖直向上，如下图所示： （2）①由OA＝18cm，OC＝24cm，AC＝30cm， 可得OA2+OC2＝AC2， 所以△AOC为直角三角形，由几何知识可得OD•AC＝OA•OC， 解得F1的力臂为：L1＝OD＝＝14.4cm＝0.144m， 机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力F1＝200N， O为支点，F2的力臂L2＝OB＝72cm＝0.72m， 根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得采样器对金属杆B端的力F的大小：F＝F2＝F1＝×200N＝40N； ②在采集器对金属杆拉力不变情况下，若连接点A向右移动一些（未过O点），L1变小，和F2和L2动力不变，根据F1L1＝F2L2可知AC上的力将变大； （3）若考虑金属杆AB的自重，在采集器离开水面匀速提升重物到相同高度的过程中，对物体做的有用一定，如果把是挂B点向左移动（未过O点），物体高度相同，但杠杆转动的角度变大，使得杠杆重心上升的高度变大，因而左的额外功变大，有用功不变，总功变大，则机械手臂的机械效率将变小。 答：（1）见解答； （2）①采样器对金属杆B端的力F2的大小为40N；②变大； （3）变小。 九．斜面的机械效率（共4小题） 36．（2023秋•新吴区期中）在斜面上将一个质量为6kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m，高1m，则下列说法正确的是（　　） A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B．物体受到的摩擦力大小为40N C．做的有用功是40J D．此斜面的机械效率为75% 【答案】D 【解答】解： （1）物体沿斜面被匀速拉到高处，物体在斜面上受重力、拉力、支持力和摩擦力四个力的作用，故A错误； （2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝6kg×10N/kg×1m＝60J，故C错误； （3）拉力做的总功：W总＝Fs＝40N×2m＝80J， 斜面的机械效率：η＝＝×100%＝75%，故D正确； （4）克服摩擦力做功：W额＝W总﹣W有＝80J﹣60J＝20J， 由W额＝fs得摩擦力：f＝＝＝10N，故B错误。 故选：D。 37．（2023秋•丹阳市校级期中）如图所示，AB、AC、AD为三个光滑的斜面，相同的时间内将同一物体分别从B、C、D点拉至A点，以下说法正确的是（　　） A．沿着DA面拉力做功最多 B．沿着CA面拉力做功最快 C．沿着DA面所需拉力最小 D．沿着BA面拉效率最高 【答案】C 【解答】解：AC、将同一物体分别从B、C、D点拉至A点，上升的高度相同，由W＝Gh可知克服物体重力做的有用功相同； 使用光滑的斜面时，物体不受摩擦力，没有做额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功，所以三次拉力做的功相同； 因为W总＝Fs，sDA＞sBA＞sCA， 所以FD＜FB＜FC，即沿着DA面所需拉力最小，故C正确、A错误； B、拉力做的功相同，做功时间相同，由P＝可知拉力做功的功率相同，即拉力做功快慢相同，故B错误； D、斜面光滑，没有摩擦力，不做额外功，机械效率都等于100%，所以沿三个斜面拉的效率相同，故D错误。 故选：C。 38．（2023秋•金坛区期中）如图所示，长20m、高10m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上35N的拉力，在20s内把重力为50N的物体从斜面的底端拉到顶端，在此过程中（　　） A．该同学所做的有用功为1000J B．斜面的机械效率是80% C．斜面的摩擦力为150N D．拉力的功率是35W 【答案】D 【解答】解：由题知，斜面长s＝20m、斜面高h＝10m，拉力F＝35N，物体重力G＝50N，时间t＝20s。 A、该同学做的有用功：W有用＝Gh＝50N×10m＝500J，故A错误； B、拉力F做的总功：W总＝Fs＝35N×20m＝700J， 斜面的机械效率：η＝＝×100%≈71.4%，故B错误； C、拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝700J﹣500J＝200J， 由W额＝fs可得摩擦力：f＝＝＝10N，故C错误； D、拉力做功功率：P＝＝＝35W，故D正确。 故选：D。 39．（2023秋•雁塔区校级期中）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示。工人用3m长的斜面，把1200N的重物推到高为1m的车厢上，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 　400　N。若实际用力为500N，则斜面的机械效率为 　80%　，重物受到的摩擦力为 　100　N。 【答案】400；80%；100。 【解答】解： （1）斜面很光滑时，额外功为零，此时推力做的功等于直接提升物体做的功（克服物体重力做的功）， 则此时推力做的功：W＝Gh＝1200N×1m＝1200J， 由W＝Fs可得施加的推力： F＝＝＝400N； （2）实际存在摩擦力，推力做的总功：W总＝F′s＝500N×3m＝1500J； 有用功：W有用＝W＝1200J， 则斜面的机械效率： η＝＝×100%＝80%； （3）因为W总＝W有+W额， 所以额外功：W额＝W总﹣W有＝1500J﹣1200J＝300J， 由W额＝fs可得重物受到的摩擦力： f＝＝＝100N； 故答案为：400；80%；100。 十．斜面机械效率的测量实验（共3小题） 40．（2023秋•亭湖区校级期中）某综合实践小组为教学楼一楼的台阶设计了一个无障碍通道，如图1所示，它其实就是一个斜面，在设计的过程中，他们对斜面的省力情况与斜面的倾斜程度的关系进行了研究。他们利用重G1＝4N的木块1、重G2＝1N的木块2、刻度尺、长木板和弹簧测力计进行了如下探究。 （1）实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板匀速直线拉动木块，此时的拉力 　不等于　摩擦力（选填“等于”或“不等于”）； （2）小组发现甲、乙、丙三次实验的拉力F1＞F2＞F3，所以他们得出了结论：　在木块重力一定时，斜面的倾斜程度越小，越省力　； （3）在实验过程中，为了使实验更严谨，通过斜面高和长来确定斜面的倾斜程度，于是用刻度尺测量了斜面长为s＝1.1m，木块1长为a＝0.1m，三次实验的斜面高分别为h1、h2、h3，其中h2＝0.2m，他们根据这些数据可以算出乙斜面的机械效率η＝80%，则物体在乙斜面上受到的摩擦力为 　0.2　N； （4）他们通过计算发现甲、乙、丙的机械效率依次变小，于是从理论的角度进行了论证：按甲、乙、丙三种情况将木块1拉到顶端时，有用功 　变小　（选填“变小”、“不变”或“变大”）。斜面越缓，木块对斜面的压力就越大，当斜面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力就越 　大　，所以额外功就越 　大　，因此斜面的机械效率变小。 【答案】（1）不等于；（2）在木块重力一定时，斜面的倾斜程度越小，越省力；（3）0.2；（4）变小；大；大。 【解答】解：（1）实验时，应该用弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动； 木块受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的压力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力，在4个力的作用下处于平衡状态，所以弹簧测力计的示数不等于摩擦力的大小； （2）甲、乙、丙三次实验斜面的倾斜程度越来越小，三次实验的拉力F1＞F2＞F3，所以在木块重力一定时，斜面的倾斜程度越小，越省力； （3）在乙图中，拉动木块1时，做的有用功为W有＝G1h2＝4N×0.2m＝0.8J， W总＝＝＝1J； 克服摩擦做的额外功W额＝W总﹣W有＝1J﹣0.8J＝0.2J； 物体在斜面上受到的摩擦力： f＝＝＝0.2N； （4）甲、乙、丙三种情况，木块的重力不变，竖直距离依次变小，根据W有用＝Gh可得，将木块1拉到顶端时，有用功逐渐变小； 斜面越缓，木块对斜面的压力就越大，当斜面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力越大，因此额外功变大。 故答案为：（1）不等于；（2）在木块重力一定时，斜面的倾斜程度越小，越省力；（3）0.2；（4）变小；大；大。 41．（2023秋•梁溪区校级期中）斜面是一种简单机械，小明想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和弹簧测力计进行实验，如图。 实验次数 斜面倾斜程度 木块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 木块沿斜面移动距离s/m 斜面的机械效率 1 较缓 5 0.2 3.3 0.5 60.6% 2 较陡 5 0.25 3.8 0.5 65.8% 3 最陡 5 0.3 4.2 0.5 （1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种测量器材是 　刻度尺　； （2）在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 　匀速直线　运动； （3）实验记录数据如表，则第3次实验时斜面的机械效率为 　71.4%　； （4）分析比较表中的实验数据，可得到的结论是：斜面越陡，机械效率 　越高　； （5）除了倾斜程度会影响斜面的机械效率，你还能猜想到斜面的 　粗糙程度　也会影响到斜面的机械效率。 【答案】（1）刻度尺；（2）匀速直线；（3）71.4%；（4）越高；（5）粗糙程度。 【解答】解：（1）此实验还需要测量高度和距离，所以需要刻度尺； （2）为了保证弹簧测力计的示数稳定，就要让木块做匀速直线运动。 （3）第三次实验时，有用功W有＝Gh＝5N×0.3m＝1.5J， 总功W总＝Fs＝4.2N×0.5m＝2.1J， 斜面的机械效率η＝×100%＝×100%≈71.4%。 （4）由图中数据可知：斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 （5）除了倾斜程度会影响斜面的机械效率，斜面的粗糙程度也会影响到斜面的机械效率，因为斜面越粗糙，摩擦力越大，做的额外功越多，机械效率就越低。 故答案为：（1）刻度尺；（2）匀速直线；（3）71.4%；（4）越高；（5）粗糙程度。 42．（2023秋•梁溪区校级期中）在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关。 B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验次数 斜面倾角θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率 ① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% ③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，应沿斜面向上 　匀速直线　拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向 　左　移动（填“左”或“右”）； （2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为 　60　%，第②次实验中总功为 　3　J； （3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想 　A　（填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：　在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关）　； （4）除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与 　斜面的粗糙程度　（写出一个）有关。 【答案】（1）匀速直线；左；（2）60；3.0；（3）A，在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关）；（4）斜面的粗糙程度。 【解答】解： （1）拉力克服斜面的摩擦力做功，只有物体做匀速直线运动时，根据二力平衡的知识，受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小；斜面的倾角靠长木板下面的木块左右移动来改变，木块向左移动倾角变大，木块向右移动倾角变小。 （2）第①次实验斜面的机械效率： η＝×100%＝×100%＝60%； 第二次实验中总功： W总＝FS＝2.5N×1.2m＝3J。 （3）对比实验①、②数据，控制的是斜面的倾斜程度（斜面倾角），改变的是物体的重力，因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系，验证的是猜想A； 对比实验②、③数据，可以得出的结论是在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或大）。 （4）影响斜面机械效率的因素很多，例如斜面粗糙程度。 故答案为：（1）匀速直线；左；（2）60；3.0；（3）A，在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高（或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关）；（4）斜面的粗糙程度。 十一．杠杆机械效率的测量实验（共3小题） 43．（2022秋•钟楼区校级期中）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，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 　0.5　N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 　66.7　%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：　摩擦　。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力 F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.10 1.2 0.20 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：　不能　；理由是 　两次实验时钩码没有挂在同一位置，仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的　。 【答案】（1）0.5；66.7；摩擦；（2）不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置，仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N； 在实验过程中，有用功：W有用＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J， 总功：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J， 所以杠杆的机械效率是：η＝×100%＝×100%＝66.7%。 利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杆自重做的功都是额外功。 （2）分析机械效率的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持钩码所挂位置不变，而实验中，两次钩码悬挂的位置是不同的； 同时，还应进行多次实验，分析多组数据，才能得出有说服力的正确结论，只凭一次实验数据做出结论是不科学的。 故答案为：（1）0.5；66.7；摩擦；（2）不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置，仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 44．（2022秋•金安区校级期中）小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动： （1）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η1＝　×100%　（用符号来表示）。 （2）若保持钩码的位置不变，弹簧测力计竖直作用在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，不计摩擦，则此时杠杆的机械效率η2　＝　η1（填“＞”或“＜”或“＝”）。 【答案】（1）×100%；（2）＝。 【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh2， 总功：W总＝Fh1， 杠杆的机械效率为： η＝×100%＝×100%； （2）保持钩码悬挂在A点不变，只是将弹簧测力计作用点从A移到C点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，将钩码仍提升高度h，忽略摩擦，总功Gh+G杠杆h′保持不变，故Fh1不变，即总功不变，因有用功W有用＝Gh不变，根据 η＝可知，此时杠杆的机械效率为η2＝η1。 故答案是：（1）×100%；（2）＝。 45．（2023秋•无为市期中）小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，O为支点，总重为G的钩码悬挂在杠杆上的A点，竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，测得钩码上升的高度为h，弹簧测力计示数为F，其移动距离为s。 （1）该实验中杠杆的机械效率为η＝　×100%　（用题目中物理量的符号表示）； （2）钩码悬挂在A点时，杠杆机械效率为η1，若同样的将钩码悬挂在B点进行实验，仍将钩码缓慢提升高度h，杠杆的机械效率为η2，忽略摩擦，η2　大于　η1（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （3）若保持钩码悬挂在A点不变，而将弹簧测力计作用点从杠杆最右端移到B点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，将钩码仍提升高度h，忽略摩擦，此时杠杆的机械效率为η3，则η3　等于　η1（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】（1）×100%；（2）大于；（3）等于。 【解答】解：（1）总重为G的钩码悬挂在杠杆上的A点，竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，测得钩码上升的高度为h， 做的有用功：W有用＝Gh， 弹簧测力计示数为F，其移动距离为s，总功：W总＝Fs， 该杠杆的机械效率为η＝×100%＝×100%； （2）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有用+W额＝W总； 设杠杆重心升高的距离为h′，则有：Gh+G杠杆h′＝Fh1， 而G不变，h不变，G杠杆不变，钩码悬挂从A点到B点，钩码还升高相同的高度h，但杠杆上旋的角度减小， 如下图所示： 杠杆重心升高的距离h′变小，所以Gh+G杠杆h′变小，所以Fh1也变小； 由η＝＝可知，杠杆的机械效率变大； （3）保持钩码悬挂在A点不变，只是将弹簧测力计作用点从杠杆最右端移到B点，仍然竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，将钩码仍提升高度h，忽略摩擦，由（2）知，Gh+G杠杆h′保持不变，故Fh1不变，即总功不变， 因有用功W有用＝Gh不变，根据η＝，此时杠杆的机械效率为η3＝η1。 故答案为：（1）×100%；（2）大于；（3）等于。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$