11.3 机械效率（重难点训练）物理沪粤版2024九年级上册

11.3 机械效率 一、简单机械效率计算（共7小题） 二、滑轮组的机械效率计算（共6小题） 三、测量滑轮组的机械效率（共4小题） 四、比较机械效率（共6小题） 五、测量斜面机械效率（共5小题） 六、斜面机械效率计算（共4小题） 七、测量杠杆机械效率（共5小题） 八、杠杆机械效率计算（共4小题） 一、简单机械效率计算（共7小题） 1．用同一个滑轮组，将重物提升到同一高度，在以下几种方案中，能提高滑轮组机械效率是（　　） A．减轻物重 B．增加物重 C．换用更粗的绳子 D．以上方案都能 【答案】B 【详解】同一个滑轮组，将重物提升到同一高度，滑轮组的机械效率可表示为 由表达式可知，增大有用功或者减小额外功可以增大机械效率，减轻物重会减小有用功，换用更粗的绳子会增大额外功，都不能提高机械效率，增加物重会提高有用功，能提高滑轮组机械效率，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．如图所示，斜面长为10m，高为4m，用沿斜面方向的推力F，将一个重为500N的货物由斜面底端匀速推到顶端，在此过程斜面的机械效率为80%。下列说法正确的是（    ） A．推力做的功为有用功 B．克服斜面的摩擦力做的功为额外功 C．利用斜面可以省力，也可以省功 D．推力F的大小为250N 【答案】BD 【详解】A．推力做的功是总功，而非有用功，将货物由斜面底端匀速推到顶端，克服货物重力做的功才是有用功，故A错误； B．额外功的主要来源是克服斜面摩擦力，因此克服摩擦力做的功为额外功，故B正确； C．任何机械都不省功，所以利用斜面可以省力，但不可以省功，故C错误； D．由题可知，推力对货物做的有用功 由机械效率的计算公式可得则推力做的总功 则推力 故D正确。 故选BD。 3．如图甲所示，两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦。 (1)绳自由端速度为___________m/s，提升的物体重___________N。 (2)滑轮组的机械效率为___________%，若要提高滑轮组机械效率，请提出一种可行的方法：___________。 【答案】(1) 1.5 480 (2) 80 增加物体的重力 【详解】（1）[1]由绳子自由端移动的距离可知，绳子自由端移动的距离大于物体上升的高度，由图乙可知，时间为6s时，绳子自由端移动的距离为9m，物体上升的高度为3m，所以绳子的有效股数 则绳端移动的速度 [2]不计绳重和摩擦，则 物体的重力 （2）[1]工人做的有用功 工人做的总功 该滑轮组的机械效率 [2]由可知，增加物体的重力或减小动滑轮的重力，可以增大有用功或减小额外功，可以提高该滑轮组的机械效率。 4．如图甲所示，用平行斜面向上的拉力F，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，力做功占比及斜面摩擦力做功如图乙所示；则斜面的机械效率为______；有用功为______J。 【答案】 72% 360 【详解】[1]斜面的机械效率为 由图乙可知，重力做功占比为72%，因此斜面的机械效率为72%。 [2]由图乙可知，摩擦力做功即额外功为140J，则总功为 则有用功为W有=W总-W额=500J-140J=360J 5．如图所示是一种小型千斤顶的示意图。当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在4s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高0.08m。则人做功的功率_________W，使用千斤顶抬高重物的机械效率是________。 【答案】 25 80% 【详解】[1][2]人做功的大小为 则人做功的功率为 有用功为 所以使用千斤顶抬高重物的机械效率为 6．(1)某同学用100N的力将重50N的铅球掷出 10m 远，则铅球在空中运动过程中，该同学对铅球所做的功是______J；若他举着这个铅球不动，持续时间为10s，在这10s内他对铅球所做的功是______J。 (2)某机械的效率为80%，使用它做400J的有用功，需同时做______J的额外功，总功为______J。 【答案】(1) 0 0 (2) 100 500 【详解】（1）[1]做功必须满足两个条件，第一个条件是有力作用在物体上，第二个条件是物体在力的方向上移动距离；铅球在空中运动过程中，该同学对铅球没有作用力，故该同学对铅球不做功，即他对铅球所做的功是0J。 [2]若他举着这个铅球不动，他对铅球有作用力，但铅球没有在力的方向上移动距离，他对铅球不做功，即他对铅球所做的功为0J。 （2）[1][2]某机械的效率为80%，使用它做400J的有用功，则总功为 该机械做的额外功为 7．盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力F是4.2×107N，在25s内向前推进0.05m，盾构机推进的总功率是2.8×105W。安装的某个管片有效承压面积是5m2，管片承受的压强是2×108Pa。求： (1)该管片承受的压力F压； (2)推进力做的功； (3)盾构机推进的机械效率。 【答案】(1)1×109N (2)2.1×106J (3)30% 【详解】（1）该管片承受的压力 （2）推进力做的功为W有=Fs=4.2×107N×0.05m=2.1×106J （3）盾构机推进的总功W总=Pt=2.8×105W×25s=7×106J 则盾构机推进的机械效率为 二、滑轮组的机械效率计算（共6小题） 1．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m，工人对绳子末端的拉力F的大小为500N，该滑轮组的机械效率为_______；请你写一条提高该滑轮组的机械效率的建议_______。 【答案】 90 % 减少摩擦力 【详解】[1]克服物体重力所做的有用功 由图可知，该滑轮组承担物重的绳子段数，则绳子自由端移动的距离 因此所做的总功 根据机械效率公式可得，该滑轮组的机械效率为 [2]提高滑轮组机械效率的方法有：增加物重、减小动滑轮的重力、减小摩擦等。 2．用如图所示的动滑轮匀速提升质量为30kg的物体，5s内提升了2m，动滑轮重15N，拉力F为200N，则有用功为______J，绳子自由端移动的速度为______m/s，拉力的功率为______W，动滑轮的机械效率为______。（g取10N/kg） 【答案】 600 0.8 160 75 【详解】[1]物体的重力为 有用功为 [2]由图可知，承担物重的绳子段数为n=2，动滑轮省力费距离，绳子自由端移动的距离 绳子自由端移动的速度为 [3]由可知，拉力的功率为 [4]动滑轮的机械效率为 3．用滑轮组与卷扬机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图，已知箱子质量300kg、体积0.1m3，每个滑轮重2000N，水深6m，水面离地面4m（不计绳重、摩擦和水的阻力，取g=10N/kg）。 求： (1)箱子在水底时，其下表面受到水的压强是多少？ (2)在离开水面之前，卷扬机对绳子的拉力是多少？ (3)若箱子完全露出水面后，卷扬机在5s内把箱子提升到地面，求卷扬机拉绳的功率是多少？ (4)箱子离开水面后的过程中，滑轮组的机械效率是多少？ 【答案】(1)6×104Pa (2)2000N (3)4000W (4)60% 【详解】（1）箱子在水底时，其下表面受到水的压强 （2）箱子的重力 箱子浸没在水中时受到的浮力 此时箱子受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力，由力的平衡条件可知，箱子受到的拉力 由图可知绳子承重段数n=2，因为不计绳重和摩擦，所以在离开水面之前，卷扬机对绳子的拉力 （3）因为不计绳重和摩擦，所以箱子完全露出水面后，卷扬机对绳子的拉力 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 则卷扬机拉绳的功率 （4）箱子离开水面后的过程中，拉力做的有用功 滑轮组的机械效率 4．小梦用如图所示的动滑轮，在10s内将重200N的水桶匀速提升0.2m，动滑轮重10N，忽略绳重和摩擦，则（    ） A．绳子自由端10s内移动的距离为0.2m B．拉力F的大小为100N C．动滑轮的机械效率为100% D．拉力F的功率为4.2W 【答案】D 【详解】A．如图，动滑轮上有两根绳承担物重，，绳子自由端10s内移动的距离 故A不符合题意； B．拉力F的大小 故B不符合题意； C．用动滑轮提升物体时，连同动滑轮一起提升，要对动滑轮做额外功，动滑轮的机械效率不会为100%，故C错误； D．拉力F做的功 拉力F的功率为 故D符合题意。 故选D。 5．某课外小组的同学用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图所示，水瓶沿竖直方向匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1=30N，绳b对人的拉力为F2=480N。对于此过程的叙述，下列说法正确的是（　　） A．有用功为240J B．F1做的功等于F2做的功 C．F1做的功小于F2做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】AD 【详解】A．用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，主要的目的是将人拉高，故对人做功是有用功，则有用功为 故A正确； BC．水瓶做的功为总功，F1做的功为 则，即，故BC错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选AD。 6．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上用拉力F=400N竖直向下匀速拉动绳子的自由端，5s内使重力为720N的物体A匀速上升1m。求此过程中： (1)拉力F的功率； (2)滑轮组提升物体A的机械效率。 【答案】(1)160W (2)90% 【详解】（1）由图可知，动滑轮上承担物重的绳子段数为，5s内使物体A匀速上升1m，则拉力做的总功 拉力的功率 （2）重力为720N的物体A匀速上升1m，则滑轮组做的有用功 滑轮组提升物体的机械效率 三、测量滑轮组的机械效率（共4小题） 1．某实验小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图1所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如表所示。 实验次序 钩码所受的 重力G（N） 钩码提升高 度h（m） 拉力 F（N） 绳端移动 距离s（m） 机械效 率 η 1 1 0.1 0.7 0.3 47.6% 2 1 0.2 0.7 0.6 47.6% 3 2 0.1 1.1 0.3 60.6% 4 5 0.1 0.3 (1)除图示器材外，还需要的测量仪器是______。 (2)实验中应竖直向上______拉动弹簧测力计。 (3)第4次实验测得弹簧测力计示数如图2，是______N，机械效率η约为______（精确到0.1%）。 (4)比较第1、2两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度______（选填“有关”或“无关”）；比较第3、4两次实验数据可知，同一滑轮组，______越大，机械效率越高；第4次实验拉力做的额外功与第3次相比______（ 选填“增大”“减小”或“不变”）。 (5)在测拉力时，某同学觉得拉动测力计时不便于读数，就让测力计处于静止状态时读数，测得的机械效率与实际相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)刻度尺 (2)匀速 (3) 2.2 75.8% (4) 无关 提升物体的重力 增大 (5)偏大 【详解】（1）在测量滑轮组机械效率的实验中，需要测量钩码上升的高度和绳端移动的距离，已经有弹簧测力计测量力，还需要用刻度尺来测量距离。 （2）实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。 （3）[1]第4次实验测得弹簧测力计示数如图2所示，分度值为，大小是。 [2]根据表格第4次实验数据，则机械效率 （4）[1]由表格数据可知，比较1、2两次实验发现，探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时，重物重力相同，提升高度不同，但机械效率相同，所以同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关。 [2]比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 [3]根据，第3次实验 第4次实验 所以第4次实验拉力做的额外功与第3次相比增大。 （5）在测拉力时，若让测力计处于静止状态时读数，则没有测量出绳子与机械之间的摩擦，导致拉力变小，总功变小，根据，故测得的机械效率与实际相比偏大。 2．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，小雨用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表所示。 实验序号 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 1 0.2 0.7 0.4 71.4% 2 2 0.2 1.3 0.4 76.9% 3 3 0.2 1.8 0.4 83.3% (1)小雨是用图中的___________（选填“甲”或“乙”）滑轮组完成实验的： (2)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和___________ (3)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率与物重的关系可能是___________选填字母）； A． B． C． D． (4)小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，如果这样做，测得的机械效率将___________（选填“偏大”、“偏小”或“更准确”）。 【答案】(1)乙 (2)刻度尺 (3)A (4)偏大 【详解】（1）根据图中数据可知，绳端移动距离是物体上升高度的2倍，说明提升动滑轮绳子的段数为2，图中甲提升动滑轮绳子段数为3，乙提升动滑轮绳子段数为2，小雨是用图中的乙滑轮组完成实验的。 （2）实验中用到的测量工具有弹簧测力计和刻度尺，弹簧测力计测物体重力和绳子的拉力，刻度尺测物体上升高度和绳端移动距离。 （3）BD．分析数据可得结论：使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，物重越大，机械效率越高，故BD不符合题意； AC．由BD分析可知，使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，物重越大，机械效率越高，但由数据可以看出，机械效率与物重的比值不是一个定值，图像不是过原点的倾斜直线，物重成倍数增大时，机械效率增大的较小，故A符合题意，C不符合题意。 故选A。 （4）实验中应匀速缓慢竖直拉动测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于作用在绳子自由端的拉力大小，若静止读数，没有测量出机械之间的摩擦力，绳子自由端拉力测量值偏小，求出的总功偏小，由可知，测得的机械效率将偏大。 2．如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，实验数据如表所示： 实验次数 钩码重 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率 1 4 10 2.7 20 74.1% 2 4 10 1.8 30 74.1% 3 8 10 3.1 30 86.0% 4 8 10 2.5 40 (1)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和______；实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计； (2)通过比较______（填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关； (3)根据表中数据可以计算出第4次实验中滑轮组的机械效率为______； (4)通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______； (5)若动滑轮的总质量为，第3次实验中克服摩擦做的额外功为______J。（不计绳重）。 【答案】(1) 刻度尺 匀速 (2)1、2 (3)80% (4)低 (5)0.05 【详解】（1）[1]实验中需要测量物体的重力和绳子的拉力，还需要测量物体上升的高度和绳子自由端移动的距离，所以用到的测量工具有弹簧测力计和刻度尺。 [2]实验时应竖直向上使钩码上升，在弹簧测力计处于匀速上升状态时读数，此时根据二力平衡可直接读出绳端拉力。 （2）第1次实验中，承重绳的段数为 第2次实验中，承重绳的段数为 由图甲图乙可知，1、2次实验都是一个定滑轮一个动滑轮组成的滑轮组，由1、2次实验得，使用同一滑轮组提升同一重物时，连接动滑轮的绳子段数不同，滑轮组的机械效率相同，说明使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 （3）根据表中数据可以计算出第4次实验中滑轮组的机械效率为 （4）通过第3次实验和第4次实验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（动滑轮的质量越大），额外功占比就越大，滑轮组的机械效率就会越低。 （5）第3次实验中拉力做的总功为 克服物体重力所做的有用功为 克服动滑轮重做的额外功为 第3次实验中克服摩擦做的额外功为 4．小强在“研究滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表： 实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/ cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/ cm 1 6 3 9 2 6 5 2.5 15 3 6 18 2.5 54 (1)分析表中数据，回答以下问题： ①第1次实验测力计示数如图甲，是___________N。 ②滑轮组的机械效率与___________无关。 (2)小红在小宇实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。 ①小红多使用一个滑轮，目的是为了___________。 ②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率是___________（选填“相同”或“不相同”）的。 【答案】(1) 2.5 物体上升的高度 (2) 改变施力的方向 相同 【详解】（1）①[1]由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，故其示数为2N+0.5N=2.5N ②[2]由表中第1次数据得到滑轮组的机械效率 由表中第2次数据得到滑轮组的机械效率 由表中第3次数据得到滑轮组的机械效率 可以得到，在其他条件均相同的情况下，只改变了物体上升的高度，但最终的机械效率是不变的，故可得出结论：滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。 （2）①[1]图乙中增加的是一个定滑轮，定滑轮有改变力的方向的作用，因此，其目的是为了改变施力的方向。 ②[2]不计绳重和摩擦，由公式 可知，两位同学用滑轮组提升的重物及动滑轮重都相同，所以机械效率相同。 四、比较机械效率（共6小题） 1．如图所示，用两个滑轮组将同一物体同时提升到相同高度，若动滑轮的重力相同，不计绳重和摩擦，拉力________拉力；拉力做的功________拉力做的功；甲滑轮组的机械效率________乙滑轮组的机械效率。（以上三空都选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 小于 等于 等于 【详解】[1]三段绳子承担物重时，拉力F1等于物体和动滑轮总重力的三分之一，即 二段绳子承担物重时，拉力F2等于物体和动滑轮总重力的二分之一，即 由于物体重力相同且动滑轮重力相同，即G总相同，故F1小于F2。 [2]将物体提升相同高度时，三段绳子承担物重时绳子自由端移动的距离是物体上升高度的三倍，即s1=3h，二段绳子承担物重时绳子自由端移动的距离是物体上升高度的二倍，即s2=2h。根据功的公式W=Fs计算可知，拉力F1做的功 拉力F2做的功 所以拉力F1做的功等于拉力F2做的功。 [3]滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值，即 两种情况下有用功相同（提升同一物体到相同高度，），总功也相同（拉力做的功相等，W1=W2），因此甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率。 2．如图所示，完全相同的两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物在相同时间内匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦 下列说法正确的是（    ） A．F1与F2做功一样多 B．F1小于F2，F2做的有用功多 C．F2做功的功率大 D．两装置的机械效率相同 【答案】C 【详解】ABD．两种方式提升重物时，物重G相同，提升的高度h相同，所用时间t相同。左图为定滑轮，使用定滑轮不能改变力的大小（即不能省力），拉力等于物体重力；右图为动滑轮，使用动滑轮可以省力，但是不知道动滑轮重力，所以拉力F1和F2无法比较大小。使用定滑轮，不计绳重与摩擦，拉力做的功等于克服物体重力做的功，即W1=Gh； 使用动滑轮，不计绳重与摩擦，拉力做的功等于克服物体重力和动滑轮重力做的功，即W2=(G+G动)h； 所以，使用动滑轮所做的功大于使用定滑轮所做的功，即使用动滑轮所做的总功大； 根据W有=Gh可知两者所做有用功相同，由于使用动滑轮所做的总功大，所以由可知，动滑轮的机械效率要小于定滑轮的机械效率，即甲装置的机械效率更高，故ABD错误； C．使用动滑轮所做的功大于使用定滑轮所做的功，由于做功时间相同，根据可知，使用动滑轮拉力做功的功率大于使用定滑轮拉力做功的功率，即F2做功的功率大，故C正确。 故选C。 3．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮的质量相同）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FA=FB,则GA =GB B．若GA<GB,则FA> FB C．若FA=FB，则两滑轮组的机械效率 D．若FA=FB，则拉力做功的功率P甲=P乙 【答案】C 【详解】AB．由图可知，甲图中提升动滑轮绳子段数n=3，乙图中提升动滑轮绳子段数为n=2，每个滑轮的质量相同，由G=mg可知，动滑轮重力G动相同，不计绳重及摩擦，则甲图中绳子的拉力 乙图中绳子的拉力 若FA=FB，则GA＞GB，故A错误； 若GA＜GB，则FA＜FB，故B错误； C．动滑轮省力费距离，由AB选项分析可知，甲图中提升动滑轮绳子段数n=3，乙图中提升动滑轮绳子段数为n=2，甲图中拉力移动的距离 乙图中拉力移动的距离 物体A的重力 物体B的重力 甲滑轮组的机械效率 乙滑轮组的机械效率 由于动滑轮重力相同，物体升高相同的高度，若FA=FB，则两滑轮组的机械效率，故C正确； D．由C选项分析可知，甲图中提升动滑轮绳子段数n=3，乙图中提升动滑轮绳子段数为n=2，甲滑轮组拉力的功率 乙滑轮组拉力的功率 物体升高相同的高度，时间相同，若FA=FB，则拉力做功的功率，故D错误。 故选C。 4．小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，实际测量，则（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，则根据可知，有用功相同，即，故A不符合题意； B．把同一重物匀速提升相同的高度，图甲中动滑轮上有2股绳，则绳端移动的距离为 图乙中动滑轮上有3股绳，则绳端移动的距离为 则 所以，故B不符合题意； CD．已知，，根据可知，，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．如图所示，小明分别用甲、乙两套滑轮把同一桶沙子从一楼地面匀速竖直提升到二楼。用甲滑轮所做的总功为，机械效率为；用乙滑轮所做的总功为，机械效率为。不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】不计绳重和摩擦时，甲图中的总功 机械效率 乙图中的总功 机械效率 故 故ABC错误，D正确。 故选D。 6．用两个完全相同的滑轮构成如图甲、乙所示的两个滑轮组，分别将同一重物G提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳端拉力： B．绳端拉力做的功： C．两个滑轮组的机械效率： D．绳端拉力移动的距离： 【答案】C 【详解】A．若不计绳重和摩擦，绳端拉力 由公式可知，物重和动滑轮重不变时，绳子段数n越大，拉力F越小；由题可知，物重和动滑轮重相等，甲图中绳子段数大于乙图中绳子段数，所以F甲<F乙，故A错误； B．不计绳重和摩擦，绳端拉力做的功即为总功W总= W有+W额= G物h + G动h 由题可知，物重G物、动滑轮重G动、提升高度h均相等，故绳端拉力做功相等，故B错误； C．不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率为 由题可知，物重G物、动滑轮重G动均相等，故两次机械效率相等，故C正确； D．绳端移动距离s与物体提升高度h及绳子段数n的关系为s=nh，已知物体提升高度h相等，但绳子段数n不同，故绳端拉力移动的距离s不会相等，故D错误。 故选C。 五、测量斜面机械效率（共5小题） 1．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率影响因素”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越______（选填“省”或“费”）力； (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为______； (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与______和______有关； (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力______（选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 【答案】(1)省 (2)60% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【详解】（1）由表中数据可知，从实验1到实验3，斜面越来越陡，需要的拉力越来越多，越费力，故比较表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越省力。 （2）克服物体重力所做的有用功为 拉力所做的总功 第4次实验的机械效率为 （3）[1]由表中数据可知，从实验1到实验3，斜面越来越陡，倾斜程度越来越大，机械效率越来越大，说明机械效率与斜面的倾斜程度有关。 [2]由3、4两组实验数据可知，提升相同重物时，斜面越粗糙，机械效率越低，说明机械效率的高低于斜面的粗糙程度有关。 （4）向上沿斜面拉动物体是，拉力不仅要克服重力做有用功，还要克服摩擦力做额外功，所以拉力大于摩擦力。 2．课外小组的同学“探究斜面的机械效率跟斜面倾斜程度的关系”，实验装置如图所示，每次实验改变斜面倾斜程度，实验中同学们记录的测量数据如下表所示。 实验序号 物重G/N 斜面高度h/cm 斜面的倾斜程度 斜面长s/cm 拉力F/N 机械效率η 1 2 10 较小 60 0.8 41.7% 2 较大 30 1.0 66.7% 3 更大 15 1.6 (1)由表中数据计算第三次实验斜面的机械效率3＝_________%（结果保留3位有效数字）。 (2)由表中数据分析可知：用粗糙程度相同的斜面提升同一物体时，斜面的机械效率跟斜面倾斜程度的关系是________。 (3)由表中数据分析可知：用粗糙程度相同的斜面把同一物体提升相同高度时，拉力越小，斜面的机械效率越_________ （选填“高”或“低”），这是因为在此过程中，有用功_________（选填“相等”或“不等”），额外功_________（选填“增加”、“减少”或“不变”）。 【答案】(1)83.3 (2)斜面的倾斜程度越大，斜面机械效率越高 (3) 低 相等 增加 【详解】（1）第三次实验斜面的机械效率 （2）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。 （3）[1]表中数据分析可知：用粗糙程度相同的斜面把同一物体提升相同高度时，拉力越小，斜面的机械效率越低。 [2][3]同一物体提升相同高度，所以有用功相等，拉力越小，斜面越长，克服摩擦力做功越多，即额外功增加。 3．如图-甲，一人正用轮椅推着他年迈的母亲，通过无障碍通道进入单元楼。为了解在通道上推轮椅所用力的大小，小红和小华来到该处进行探究。 (1)他们首先选用实验室小车，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为3.0N； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并进行______，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为0.4N； ③他们让小车沿斜面向上运动1m，测得小车升高的高度为10cm，此过程中斜面的机械效率为______； (2)他们又选用另一辆车轮与轮椅相同材质、花纹的小车，逐渐添加车载重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出小车从A点到B点拉力所做的功W1；竖直向上将装货的小车从水平地面匀速提升到B点所做的功W2，建立如图丙所示的平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如中的线段a和b ①用该斜面提升物体时的机械效率与物重______（选填“有关”或“无关”）； ②若这位母亲的质量为75kg，所坐的轮椅质量为15kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，推力的大小为______N。（g取10N/kg） 【答案】(1) 调零 75% (2) 无关 150 【详解】（1）②[1]探究斜面机械效率的实验中，弹簧测力计在沿着斜面的方向使用，因此将弹簧测力计与斜面平行放置并进行调零，并沿斜面方向匀速拉动小车，这样操作时弹簧测力计示数稳定。 ③[2]拉力做的功为W总=Fs=0.4N×1m=0.4J 做的有用功为W有=Gh=3.0N×0.1m=0.3J 机械效率为 （2）①[1]从图像看出，重力改变，总功与有用功是两条直线，其斜率保持不变，即总功与有用功是物体重力的倍数保持不变，因而有用功与总功的比值始终是 说明机械效率保持不变；用该斜面提升物体时的机械效率与物重无关。 ②[2]若图甲的无障碍通道上坡的倾斜程度和机械效率与图乙中斜面相同；这位母亲和所坐的轮椅总重力为G总=m总g=(75kg+15kg)×10N/kg=900N 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为W有′=G总h=900N×0.1m=90J 中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为 推力的大小为 4．在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图所示，甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；乙是“测定斜面的机械效率”。（忽略空气阻力） (1)在甲图实验探究中，“让小车从斜面的同一高度自由下滑”的操作步骤，这样操作的目的都是为了使小车______。 (2)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在平板玻璃上滑行的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越______（选填“快”或“慢”）。 (3)小明通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到最高点时，如果自己受到的力全部消失，他将会处于怎样的运动状态呢？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是______。（选填序号） ①保持静止状态        ②继续来回摆动        ③做匀速直线运动 (4)如下表所示是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，表中①处的数据为______，（百分号前保留整数）分析表中数据，写出实验结论：其它条件相同时，______。 斜面倾斜程度 木块所受重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功/J 总功/J 机械效率η 较缓 5 0.2 2.1 1 1 2.1 48% 较陡 5 0.5 3.6 1 2.5 3.6 69% 最陡 5 0.7 4.3 1 3.5 4.3 1 (5)请计算出当斜面较陡时，木块受到的摩擦力大小为______N。 【答案】(1)到达水平面时的速度相同 (2)慢 (3)① (4) 81% 斜面越陡，机械效率越高 (5)1.1 【详解】（1）小车从斜面上由静止滑下时的初始高度越高，进入水平面时的初始速度就越大；探究“阻力对物体运动的影响”时，需控制小车的初速度相同，所以小车从斜面的同一高度由静止开始下滑，使小车到达水平面的速度相同。 （2）小车在毛巾表面受到的阻力最大，滑行距离最短；在平板玻璃表面受到的阻力最小，滑行距离最长。这表明阻力越小，小车速度减小得越慢。因为如果速度减小得快，滑行距离就会短。 （3）当荡秋千运动到最高点时，速度为0 。根据牛顿第一定律，物体在不受力时，将保持原来的静止状态或匀速直线运动状态，由于此时速度为0 ，若力全部消失，将保持静止状态。故 ②③不符合题意，①符合题意。 故选①。 （4）[1]机械效率 [2]分析表格数据，斜面倾斜程度越陡，机械效率越高，所以结论是：其它条件相同时，斜面越陡，机械效率越高。 （5）当斜面较陡时，有用功，总功，额外功 因为额外功是克服摩擦力做的功，且，所以摩擦力 5．生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用： (1)在“探究杠杆平衡条件”实验中，小集先把杠杆水平调节平衡后，如图甲所示，杠杆左边A点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边点挂________个钩码。（实验中所用钩码均相同） (2)小集用图乙的实验装置探究滑轮组机械效率，实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表： 实验次数 钩码的重力 钩码提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 2 0.1 0.9 0.3 2 4 0.1 1.6 0.3 83.3% 3 6 0.1 2.2 0.3 90.9% ①第1次实验中，滑轮组的机械效率为________（精确到0.1%）； ②分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)小集用图丙的实验装置探究斜面的机械效率，某次实验测得物重、斜面长、高、拉力，则物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为________。 【答案】(1)2 (2) 74.1% 变大 (3)0.3 【详解】（1）设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，设在B处挂了n个钩码，则 解得n=2 应在杠杆B处挂2个钩码。 （2）①第1次实验中，滑轮组的机械效率 ③使用滑轮组提升重物时，对动滑轮做额外功。提升同一物体时，有用功相等，动滑轮的重力越小，额外功越小，滑轮组的机械效率越大。 （3）实验证明斜面的机械效率与斜面倾斜程度、斜面的粗糙程度有关；利用斜面做的有用功 总功为 克服摩擦做的额外功为 物体在斜面上受到的摩擦力为 六、斜面机械效率计算（共4小题） 1．如图所示，小军需要把质量为240kg的重物搬到2m高的车上，他采用5m长木板搭了一个斜面。搬运过程中，他用沿斜面向上1200N的力，用时5min将重物匀速地推到车上。求： (1)小军做功的功率； (2)关于此简易斜面装置的机械效率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意得，小军用沿斜面向上的推力，将重物匀速推动的距离为，根据功的计算公式可得，小军做的功为 已知小军完成这些功所用时间为 所以根据功率计算公式可得，小军做功的功率为 （2）由题意得，小军利用斜面装置完成的总功为 已知小军利用斜面装置把质量为240kg的重物搬到2m高的车上，故物体的重力为 所以，小军利用斜面装置完成的有用功为 所以，此简易斜面装置的机械效率为 2．如图所示，利用斜面将一个重为600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。此过程中（　　） A．利用斜面拉升物体省了功 B．物体受到沿斜面向下的摩擦力 C．拉力做的功为1200J D．斜面的机械效率是80% 【答案】BD 【详解】ACD．根据功的原理，使用任何机械都不省功。拉力做的总功为 克服重力做的有用功为 总功大于有用功，是因为要克服摩擦力做额外功，所以没有省功。 斜面的机械效率 故AC不符合题意；D符合题意； B．物体在斜面上匀速向上运动，物体相对于斜面向上移动，所以物体受到沿斜面向下的摩擦力，故B符合题意。 故选BD。 3．如图所示是《墨经·经下》里记载的斜板引重车，将绳一端紧系在后轮轴上，另一端绕过车尾圆轮与斜板上的重物相连，人向前推车时即可将重物拉到高处。车尾圆轮的作用是___________。已知斜板长2m、高0.8m，若用该车将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴对绳子的拉力为1000N，不计绳重及圆轮处的摩擦，该斜板的机械效率为___________。 【答案】 改变力的方向 80% 【详解】[1]由图可知，车尾圆轮为定滑轮，作用是改变力的方向。 [2]由题意可知，有用功为 总功为 机械效率为 4．小明爸爸要将质量为90kg的重物搬到高度为1m的车上。为了省力，他用长度为4m的长木板搭了一个斜面，如图所示。之后他用大小为500N、方向沿平行于斜面向上的力F将重物匀速推到车上，用时10s。g取10N/kg，下列说法正确的是（    ） A．使用斜面不仅能省力，还能省功 B．小明爸爸所做的额外功为900J C．小明爸爸推重物时做功的功率为90W D．该斜面的机械效率为45% 【答案】D 【详解】A．根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，则使用斜面能省力，不能省功，故A错误； B．人对物体做的总功 克服重物重力做的有用功 克服摩擦力做的额外功 故B错误； C．小明爸爸推重物时做功的功率 故C错误； D．该斜面的机械效率 故D正确。 故选D。 七、测量杠杆机械效率（共5小题） 1．小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，他先后将钩码放置在图中B、C位置，并得到下表实验数据。试完成下列问题： 实验次数 钩码悬挂点 钩码重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 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5 2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20 (1)实验中，应在物体处于___________（填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数； (2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为__________（保留1位小数）； (3)小新分析实验数据，发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度，重物的悬挂点不同，杠杆的机械效率也不同。这是因为__________。 【答案】(1)匀速运动 (2)66.7% (3)在有用功相同时，克服杠杆重力所做的额外功不同 【详解】（1）实验中，小新应在物体处于匀速运动状态时，此时系统处于平衡状态，二力平衡，弹簧测力计示数才等于拉力大小。 （2）表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （3）重物的悬挂点不同，克服杠杆重力所做的额外功不同，而有用功相同，所以总功不同，由知，杠杆的机械效率不同。 2．如图是“测量杠杆的机械效率”实验装置。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。 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 0.15 1.2 0.30 83.3 (1)杠杆机械效率的表达式为η＝___________ ；（用已知或测量的物理量符号表示） (2)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_________ %（精确到0.1%）； (3)一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到上表数据：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：_______，请简要说明至少一条理由：_________ 。 【答案】(1) (2) 0.5 66.7 (3) 不能 因为没有控制购买位置及提升高度不变 【详解】（1）杠杆的机械效率 （2）[1][2]弹簧测力计的分度值是0.1N，图中的弹簧测力计的示数是0.5N；杠杆的机械效率 （3）[1][2]要探究杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，应控制其他条件都不变，只改变钩码的重力，图中没有控制钩码的位置及提升高度不变，故不能得出结论。 3．小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。 (1)实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于_______（选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节； (2)如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动_________格； (3)小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，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_______； (4)若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将________（选填“变大”“变小”或“不变”），分析原因可知________。 【答案】(1) 平衡 右 (2)2 (3)66.7% (4) 变大 杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的 【详解】（1）[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态，图甲中杠杆静止，因此杠杆处于平衡状态。 [2]图甲中杠杆左端下沉，说明左端重，因此应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）假设一个钩码重G，杠杆一格为L；根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂得出3G×2L=2G×nL 解得n=3。因此应将B位置的钩码向右移动2格。 （3）图丙中，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为F=0.5N 总功 有用功 （4）[1][2]由（3）中 杠杆的中点B上升的高度 所以杠杆的重力 只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，钩码上升相同的高度，有用功W有不变，仍为0.1J，由三角形相似数学知识可知重心B上升的距离 克服杠杆重力所做额外功 此时杠杆的机械效率 故机械效率变大；由此可知，杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。 4．小明用带刻度的均匀杠杆来探究“杠杆的平衡条件”，实验所用钩码质量相等。 (1)调节好杠杆平衡后，在A处挂上4个钩码（如图a所示），为使杠杆在水平位置平衡，应在B处挂__________个钩码。取下钩码，又改用弹簧测力计在B处沿两个方向拉（如图b所示），小明设计了两种实验方案：沿竖直方向拉弹簧测力计F1，倾斜拉弹簧测力计F2。两次弹簧测力计读数F1__________F2（选填“＜”、“＝”或“＞”）。 (2)在实验中，小明不慎将杠杆右侧的平衡螺母遗失，导致杠杆无法在水平位置平衡，于是他在杠杆上右侧适当位置粘了块橡皮泥后杠杆恰好在水平位置平衡（如图c所示），此装置__________（选填“能”或“不能”）继续用来完成探究实验。 (3)小刚用图d装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，测出的数据与小明得出的杠杆平衡条件不相符，其原因是：__________。若只将测力计的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 3 ＜ (2)能 (3) 杠杆存在自重 不变 【详解】（1）[1]设杠杆上一个小格长度为L，一个钩码重为G，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2知4G×3L=nG×4L 解得n=3，即应在B处挂3个钩码。 [2]当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，能从杠杆上直接读力臂；因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂，根据杠杆的平衡条件知道，在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以F1＜F2。 （2）测量前杠杆平衡就能继续探究杠杆的平衡条件，故当平衡螺母遗失，粘了橡皮泥后杠杆恰好在水平位置平衡时，此装置能继续用来完成探究杠杆平衡条件的实验。 （3）[1]图d中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。 [2]杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功可得W有+W额=W总 设杠杆重心升高的距离为h，所以Gh1+G杠h=Fh2 G不变，h1不变，G杠不变，若只将测力计的悬挂点由A移至C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度不变，杠杆升高的距离h不变，所以Gh1+G杠h不变，所以Fh2也不变。根据可知，分母不变，分子不变，所以η不变。 5．探究“杠杆的平衡条件”的实验中，老师提供的器材有：杠杆（包含支架、平衡螺母）、钩码（每个钩码质量均为50g）、弹簧测力计。 (1)器材放于水平桌面上，杠杆处于如图1所示的情况，此时杠杆是否处于平衡状态？______（选填“是”或“否”）。为了使杠杆能在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向_____调（选填“左”或“右”）。 (2)第一组同学在杠杆支点的两边分别挂钩码来探究杠杆的平衡条件。如图2所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂_____个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将____________（选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。 (3)第二组同学用图3所示装置，用弹簧测力计代替一侧钩码来探究杠杆的平衡条件。 ①若沿图示方向拉弹簧测力计，使杠杆水平位置平衡，则弹簧测力计的示数_______（选填“大于”“等于”或“小于”）竖直向下拉动时弹簧测力计的示数； ②在探究过程中不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小，使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的关系图像如图4所示。图中每个点与两坐标轴围成的方形面积___________ （选填“相等”或“不相等”）； ③小米探究过程中，在杠杆左端的D点挂一个重物G，在杠杆右端的E点施加一始终竖直向下的拉力F2，使杠杆由水平位置缓慢转动到图中虚线位置，如图5所示。则在此过程中拉力F2的大小变化情况是 __________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； ④课后，第二小组同学对杠杆进行了深入探究，如图6所示，若将钩码的悬挂点由A移至C（钩码个数不变，O和B的位置也不变），仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 是 右 (2) 4 逆时针旋转 (3) 大于 相等 不变 变大 【详解】（1）[1]图中杠杆静止，处于平衡状态，所以此时杠杆是处于平衡状态。 [2]由图1可知，杠杆左端下沉，根据“左偏右调，右偏左调”的原则，为了使杠杆能在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向右调。 （2）[1]设一个钩码的重力为G，杠杆的一个小格为L。根据杠杆的平衡条件F1l1​=F2​l2​，在A点悬挂2个钩码，即FA​=2G，LA​=4L；设B点悬挂n个钩码，LB​=2L，则2G×4L=nG×2L，解得n=4，即需在B点悬挂4个钩码。 [2]在A、B两点再各增加1个钩码后，左侧力与力臂的乘积为(2+1)G×4L=12GL，右侧力与力臂的乘积为(4+1)G×2L=10GL，因为12GL>10GL，所以杠杆将逆时针旋转。 （3）[1]若沿图示方向拉弹簧测力计，此时拉力的力臂小于竖直向下拉动时拉力的力臂。根据杠杆的平衡条件F1​l1​=F2​l2​，阻力和阻力臂不变，动力臂越小，拉力越大。所以弹簧测力计的示数大于竖直向下拉动时弹簧测力计的示数。 [2]根据杠杆的平衡条件F1​l1​=F2​l2​，因为阻力和阻力臂的乘积是一个定值，则动力和动力臂的乘积也是一个定值，所以图中每个点与两坐标轴围成的方形面积相等。 [3]在杠杆由水平位置缓慢转动到图中虚线位置的过程中，动力臂和阻力臂的比值始终不变，根据杠杆的平衡条件F1​l1​=F2​l2​，阻力G不变，所以拉力F2​的大小不变。 [4]将钩码的悬挂点由A移至C，钩码个数不变，O和B的位置也不变，仍将钩码提升相同的高度，根据W有​=Gh可知，有用功不变；由于额外功主要是克服杠杆自重做的功，杠杆上升的高度变小，克服杠杆自重做的额外功变小，根据​​可知，杠杆的机械效率将变大。 八、杠杆机械效率计算（共4小题） 1．小刚用如图所示的均匀杠杆将重为的物块匀速提升。经测量，，小刚所用拉力，且方向始终竖直向上，小刚所用杠杆的机械效率是________。 【答案】62.5% 【详解】支点为O点，动力臂为OB=OA+AB=0.4m+2m=2.4m 根据相似比的知识，拉力方向上移动的距离为 拉力所做的总功为W总=Fs=4N×0.6m=2.4J 克服重力所做的有用功为W有=Gh=15N×0.1m=1.5J 杠杆的机械效率为 2．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，弹簧测力计示数______（选填“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”）。如果使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm。拉力所做的功为______J，杠杆的机械效率为______，若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）（不考虑摩擦）。 【答案】 不变 4 90% 变大 【详解】[1]杠杆的示意图如图所示： 由杠杆的平衡条件有：F×L1=G×L2，根据相似三角形相似比关系有 G、OA、OC均为定值，所以移动过程中拉力F的大小不变。 [2]拉力所做的功为 W总＝Fs＝16N×25×10-2m＝4J [3]有用功为 W有＝Gh＝36N×10×10-2m＝3.6J 杠杆的机械效率为 [4]此装置的额外功来自于克服杠杆自重所做的功，提升相同的高度，悬挂点B相比A点，杠杆重心上升的高度要小，所做额外功小，而有用功相同，则总功小，由知，将重物的悬挂点A向右移动到B点，杠杆的机械效率变大。 3．因为杠杆在使用时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，大石块重720N。 (1)若手对杠杆向下的力为200N，则杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少? (2)若用一根机械效率为90%的杠杆将该石块提升5cm，则有用功为多少?需要做多少总功? 【答案】(1) (2)36J，40J 【详解】（1）由题知，杠杆受到的阻力为N 动力N，由杠杆的平衡条件可得，杠杆的动力臂与阻力臂的比值 （2）使用杠杆做的有用功为 由得，使用杠杆做的总功为 4．如图甲是利用桔槔在井中汲水的情景，图乙是桔槔的杠杆模型。O为支点。A端系水桶（含水和桶），B端固定配重石。已知，，配重的重力为，水桶的重力为，人对水桶施加的竖直向上拉力，当提升水桶上升，配重下降了的过程中，杠杆的机械效率为__________；若人不施加拉力，则要使杠杆在水平位置静止，配重到支点的力臂为__________m。 【答案】 80% 2.4 【详解】[1]以A点为研究对象，A点受到向下的力FA=G桶-F拉=160N-40N=120N A点上升的距离h=0.6m，因此有用功为W有=FAh=120N×0.6m=72J B点受到向下的力FB=G配=120N B点下降的距离s=0.75m，则总功为W总=FBs=120N×0.75m=90J 则杠杆的机械效率为 [2]当人不施加拉力时，A点受到向下的力FA'=G桶=160N 设配重到支点的力臂为OB'，根据杠杆平衡的条件可得FA'×OA=G配×OB' 即160N×1.8m=120N×OB' 解得OB'=2.4m 试卷第2页，共41页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.3 机械效率 一、简单机械效率计算（共7小题） 二、滑轮组的机械效率计算（共6小题） 三、测量滑轮组的机械效率（共4小题） 四、比较机械效率（共6小题） 五、测量斜面机械效率（共5小题） 六、斜面机械效率计算（共4小题） 七、测量杠杆机械效率（共5小题） 八、杠杆机械效率计算（共4小题） 一、简单机械效率计算（共7小题） 1．用同一个滑轮组，将重物提升到同一高度，在以下几种方案中，能提高滑轮组机械效率是（　　） A．减轻物重 B．增加物重 C．换用更粗的绳子 D．以上方案都能 2．如图所示，斜面长为10m，高为4m，用沿斜面方向的推力F，将一个重为500N的货物由斜面底端匀速推到顶端，在此过程斜面的机械效率为80%。下列说法正确的是（    ） A．推力做的功为有用功 B．克服斜面的摩擦力做的功为额外功 C．利用斜面可以省力，也可以省功 D．推力F的大小为250N 3．如图甲所示，两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦。 (1)绳自由端速度为___________m/s，提升的物体重___________N。 (2)滑轮组的机械效率为___________%，若要提高滑轮组机械效率，请提出一种可行的方法：___________。 4．如图甲所示，用平行斜面向上的拉力F，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，力做功占比及斜面摩擦力做功如图乙所示；则斜面的机械效率为______；有用功为______J。 5．如图所示是一种小型千斤顶的示意图。当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在4s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高0.08m。则人做功的功率_________W，使用千斤顶抬高重物的机械效率是________。 6．(1)某同学用100N的力将重50N的铅球掷出 10m 远，则铅球在空中运动过程中，该同学对铅球所做的功是______J；若他举着这个铅球不动，持续时间为10s，在这10s内他对铅球所做的功是______J。 (2)某机械的效率为80%，使用它做400J的有用功，需同时做______J的额外功，总功为______J。 7．盾构机可以实现一边挖掘隧道，一边在隧道内壁安装盾构管片，如图所示。某盾构机满负荷工作时，最大推进力F是4.2×107N，在25s内向前推进0.05m，盾构机推进的总功率是2.8×105W。安装的某个管片有效承压面积是5m2，管片承受的压强是2×108Pa。求： (1)该管片承受的压力F压； (2)推进力做的功； (3)盾构机推进的机械效率。 二、滑轮组的机械效率计算（共6小题） 1．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m，工人对绳子末端的拉力F的大小为500N，该滑轮组的机械效率为_______；请你写一条提高该滑轮组的机械效率的建议_______。 2．用如图所示的动滑轮匀速提升质量为30kg的物体，5s内提升了2m，动滑轮重15N，拉力F为200N，则有用功为______J，绳子自由端移动的速度为______m/s，拉力的功率为______W，动滑轮的机械效率为______。（g取10N/kg） 3．用滑轮组与卷扬机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图，已知箱子质量300kg、体积0.1m3，每个滑轮重2000N，水深6m，水面离地面4m（不计绳重、摩擦和水的阻力，取g=10N/kg）。 求： (1)箱子在水底时，其下表面受到水的压强是多少？ (2)在离开水面之前，卷扬机对绳子的拉力是多少？ (3)若箱子完全露出水面后，卷扬机在5s内把箱子提升到地面，求卷扬机拉绳的功率是多少？ (4)箱子离开水面后的过程中，滑轮组的机械效率是多少？ 4．小梦用如图所示的动滑轮，在10s内将重200N的水桶匀速提升0.2m，动滑轮重10N，忽略绳重和摩擦，则（    ） A．绳子自由端10s内移动的距离为0.2m B．拉力F的大小为100N C．动滑轮的机械效率为100% D．拉力F的功率为4.2W 5．某课外小组的同学用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图所示，水瓶沿竖直方向匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1=30N，绳b对人的拉力为F2=480N。对于此过程的叙述，下列说法正确的是（　　） A．有用功为240J B．F1做的功等于F2做的功 C．F1做的功小于F2做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 6．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上用拉力F=400N竖直向下匀速拉动绳子的自由端，5s内使重力为720N的物体A匀速上升1m。求此过程中： (1)拉力F的功率； (2)滑轮组提升物体A的机械效率。 三、测量滑轮组的机械效率（共4小题） 1．某实验小组在测量滑轮组机械效率实验中，利用如图1所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如表所示。 实验次序 钩码所受的 重力G（N） 钩码提升高 度h（m） 拉力 F（N） 绳端移动 距离s（m） 机械效 率 η 1 1 0.1 0.7 0.3 47.6% 2 1 0.2 0.7 0.6 47.6% 3 2 0.1 1.1 0.3 60.6% 4 5 0.1 0.3 (1)除图示器材外，还需要的测量仪器是______。 (2)实验中应竖直向上______拉动弹簧测力计。 (3)第4次实验测得弹簧测力计示数如图2，是______N，机械效率η约为______（精确到0.1%）。 (4)比较第1、2两次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度______（选填“有关”或“无关”）；比较第3、4两次实验数据可知，同一滑轮组，______越大，机械效率越高；第4次实验拉力做的额外功与第3次相比______（ 选填“增大”“减小”或“不变”）。 (5)在测拉力时，某同学觉得拉动测力计时不便于读数，就让测力计处于静止状态时读数，测得的机械效率与实际相比______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 2．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，小雨用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表所示。 实验序号 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 1 0.2 0.7 0.4 71.4% 2 2 0.2 1.3 0.4 76.9% 3 3 0.2 1.8 0.4 83.3% (1)小雨是用图中的___________（选填“甲”或“乙”）滑轮组完成实验的： (2)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和___________ (3)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率与物重的关系可能是___________选填字母）； A． B． C． D． (4)小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，如果这样做，测得的机械效率将___________（选填“偏大”、“偏小”或“更准确”）。 2．如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，实验数据如表所示： 实验次数 钩码重 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率 1 4 10 2.7 20 74.1% 2 4 10 1.8 30 74.1% 3 8 10 3.1 30 86.0% 4 8 10 2.5 40 (1)实验中用到的测量工具有弹簧测力计和______；实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计； (2)通过比较______（填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关； (3)根据表中数据可以计算出第4次实验中滑轮组的机械效率为______； (4)通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______； (5)若动滑轮的总质量为，第3次实验中克服摩擦做的额外功为______J。（不计绳重）。 4．小强在“研究滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表： 实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/ cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/ cm 1 6 3 9 2 6 5 2.5 15 3 6 18 2.5 54 (1)分析表中数据，回答以下问题： ①第1次实验测力计示数如图甲，是___________N。 ②滑轮组的机械效率与___________无关。 (2)小红在小宇实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。 ①小红多使用一个滑轮，目的是为了___________。 ②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率是___________（选填“相同”或“不相同”）的。 四、比较机械效率（共6小题） 1．如图所示，用两个滑轮组将同一物体同时提升到相同高度，若动滑轮的重力相同，不计绳重和摩擦，拉力________拉力；拉力做的功________拉力做的功；甲滑轮组的机械效率________乙滑轮组的机械效率。（以上三空都选填“大于”“等于”或“小于”）。 2．如图所示，完全相同的两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物在相同时间内匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦 下列说法正确的是（    ） A．F1与F2做功一样多 B．F1小于F2，F2做的有用功多 C．F2做功的功率大 D．两装置的机械效率相同 3．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮的质量相同）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FA=FB,则GA =GB B．若GA<GB,则FA> FB C．若FA=FB，则两滑轮组的机械效率 D．若FA=FB，则拉力做功的功率P甲=P乙 4．小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度，实际测量，则（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，小明分别用甲、乙两套滑轮把同一桶沙子从一楼地面匀速竖直提升到二楼。用甲滑轮所做的总功为，机械效率为；用乙滑轮所做的总功为，机械效率为。不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 6．用两个完全相同的滑轮构成如图甲、乙所示的两个滑轮组，分别将同一重物G提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳端拉力： B．绳端拉力做的功： C．两个滑轮组的机械效率： D．绳端拉力移动的距离： 五、测量斜面机械效率（共5小题） 1．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率影响因素”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越______（选填“省”或“费”）力； (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为______； (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与______和______有关； (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力______（选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 2．课外小组的同学“探究斜面的机械效率跟斜面倾斜程度的关系”，实验装置如图所示，每次实验改变斜面倾斜程度，实验中同学们记录的测量数据如下表所示。 实验序号 物重G/N 斜面高度h/cm 斜面的倾斜程度 斜面长s/cm 拉力F/N 机械效率η 1 2 10 较小 60 0.8 41.7% 2 较大 30 1.0 66.7% 3 更大 15 1.6 (1)由表中数据计算第三次实验斜面的机械效率3＝_________%（结果保留3位有效数字）。 (2)由表中数据分析可知：用粗糙程度相同的斜面提升同一物体时，斜面的机械效率跟斜面倾斜程度的关系是________。 (3)由表中数据分析可知：用粗糙程度相同的斜面把同一物体提升相同高度时，拉力越小，斜面的机械效率越_________ （选填“高”或“低”），这是因为在此过程中，有用功_________（选填“相等”或“不等”），额外功_________（选填“增加”、“减少”或“不变”）。 3．如图-甲，一人正用轮椅推着他年迈的母亲，通过无障碍通道进入单元楼。为了解在通道上推轮椅所用力的大小，小红和小华来到该处进行探究。 (1)他们首先选用实验室小车，进行了如下操作： ①正确使用弹簧测力计，测出小车重为3.0N； ②将弹簧测力计与斜面平行放置并进行______，然后沿斜面方向匀速拉动小车，如图乙所示，弹簧测力计示数为0.4N； ③他们让小车沿斜面向上运动1m，测得小车升高的高度为10cm，此过程中斜面的机械效率为______； (2)他们又选用另一辆车轮与轮椅相同材质、花纹的小车，逐渐添加车载重物，测出小车的总重G，测出沿斜面匀速拉动小车需要的力，计算出小车从A点到B点拉力所做的功W1；竖直向上将装货的小车从水平地面匀速提升到B点所做的功W2，建立如图丙所示的平面直角坐标系，作出W1和W2与小车总重G的关系图像，分别如中的线段a和b ①用该斜面提升物体时的机械效率与物重______（选填“有关”或“无关”）； ②若这位母亲的质量为75kg，所坐的轮椅质量为15kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，推力的大小为______N。（g取10N/kg） 4．在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图所示，甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；乙是“测定斜面的机械效率”。（忽略空气阻力） (1)在甲图实验探究中，“让小车从斜面的同一高度自由下滑”的操作步骤，这样操作的目的都是为了使小车______。 (2)实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在平板玻璃上滑行的距离最长，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越______（选填“快”或“慢”）。 (3)小明通过上面的探究学习，思考了一个问题：当自己荡秋千运动到最高点时，如果自己受到的力全部消失，他将会处于怎样的运动状态呢？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是______。（选填序号） ①保持静止状态        ②继续来回摆动        ③做匀速直线运动 (4)如下表所示是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，表中①处的数据为______，（百分号前保留整数）分析表中数据，写出实验结论：其它条件相同时，______。 斜面倾斜程度 木块所受重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功/J 总功/J 机械效率η 较缓 5 0.2 2.1 1 1 2.1 48% 较陡 5 0.5 3.6 1 2.5 3.6 69% 最陡 5 0.7 4.3 1 3.5 4.3 1 (5)请计算出当斜面较陡时，木块受到的摩擦力大小为______N。 5．生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用： (1)在“探究杠杆平衡条件”实验中，小集先把杠杆水平调节平衡后，如图甲所示，杠杆左边A点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边点挂________个钩码。（实验中所用钩码均相同） (2)小集用图乙的实验装置探究滑轮组机械效率，实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表： 实验次数 钩码的重力 钩码提升的高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 2 0.1 0.9 0.3 2 4 0.1 1.6 0.3 83.3% 3 6 0.1 2.2 0.3 90.9% ①第1次实验中，滑轮组的机械效率为________（精确到0.1%）； ②分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)小集用图丙的实验装置探究斜面的机械效率，某次实验测得物重、斜面长、高、拉力，则物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为________。 六、斜面机械效率计算（共4小题） 1．如图所示，小军需要把质量为240kg的重物搬到2m高的车上，他采用5m长木板搭了一个斜面。搬运过程中，他用沿斜面向上1200N的力，用时5min将重物匀速地推到车上。求： (1)小军做功的功率； (2)关于此简易斜面装置的机械效率。 2．如图所示，利用斜面将一个重为600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。此过程中（　　） A．利用斜面拉升物体省了功 B．物体受到沿斜面向下的摩擦力 C．拉力做的功为1200J D．斜面的机械效率是80% 3．如图所示是《墨经·经下》里记载的斜板引重车，将绳一端紧系在后轮轴上，另一端绕过车尾圆轮与斜板上的重物相连，人向前推车时即可将重物拉到高处。车尾圆轮的作用是___________。已知斜板长2m、高0.8m，若用该车将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴对绳子的拉力为1000N，不计绳重及圆轮处的摩擦，该斜板的机械效率为___________。 4．小明爸爸要将质量为90kg的重物搬到高度为1m的车上。为了省力，他用长度为4m的长木板搭了一个斜面，如图所示。之后他用大小为500N、方向沿平行于斜面向上的力F将重物匀速推到车上，用时10s。g取10N/kg，下列说法正确的是（    ） A．使用斜面不仅能省力，还能省功 B．小明爸爸所做的额外功为900J C．小明爸爸推重物时做功的功率为90W D．该斜面的机械效率为45% 七、测量杠杆机械效率（共5小题） 1．小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，他先后将钩码放置在图中B、C位置，并得到下表实验数据。试完成下列问题： 实验次数 钩码悬挂点 钩码重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 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5 2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20 (1)实验中，应在物体处于___________（填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数； (2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为__________（保留1位小数）； (3)小新分析实验数据，发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度，重物的悬挂点不同，杠杆的机械效率也不同。这是因为__________。 2．如图是“测量杠杆的机械效率”实验装置。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。 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 0.15 1.2 0.30 83.3 (1)杠杆机械效率的表达式为η＝___________ ；（用已知或测量的物理量符号表示） (2)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_________ %（精确到0.1%）； (3)一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到上表数据：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：_______，请简要说明至少一条理由：_________ 。 3．小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。 (1)实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于_______（选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节； (2)如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动_________格； (3)小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，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_______； (4)若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将________（选填“变大”“变小”或“不变”），分析原因可知________。 4．小明用带刻度的均匀杠杆来探究“杠杆的平衡条件”，实验所用钩码质量相等。 (1)调节好杠杆平衡后，在A处挂上4个钩码（如图a所示），为使杠杆在水平位置平衡，应在B处挂__________个钩码。取下钩码，又改用弹簧测力计在B处沿两个方向拉（如图b所示），小明设计了两种实验方案：沿竖直方向拉弹簧测力计F1，倾斜拉弹簧测力计F2。两次弹簧测力计读数F1__________F2（选填“＜”、“＝”或“＞”）。 (2)在实验中，小明不慎将杠杆右侧的平衡螺母遗失，导致杠杆无法在水平位置平衡，于是他在杠杆上右侧适当位置粘了块橡皮泥后杠杆恰好在水平位置平衡（如图c所示），此装置__________（选填“能”或“不能”）继续用来完成探究实验。 (3)小刚用图d装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，测出的数据与小明得出的杠杆平衡条件不相符，其原因是：__________。若只将测力计的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 5．探究“杠杆的平衡条件”的实验中，老师提供的器材有：杠杆（包含支架、平衡螺母）、钩码（每个钩码质量均为50g）、弹簧测力计。 (1)器材放于水平桌面上，杠杆处于如图1所示的情况，此时杠杆是否处于平衡状态？______（选填“是”或“否”）。为了使杠杆能在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向_____调（选填“左”或“右”）。 (2)第一组同学在杠杆支点的两边分别挂钩码来探究杠杆的平衡条件。如图2所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂_____个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将____________（选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。 (3)第二组同学用图3所示装置，用弹簧测力计代替一侧钩码来探究杠杆的平衡条件。 ①若沿图示方向拉弹簧测力计，使杠杆水平位置平衡，则弹簧测力计的示数_______（选填“大于”“等于”或“小于”）竖直向下拉动时弹簧测力计的示数； ②在探究过程中不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小，使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的关系图像如图4所示。图中每个点与两坐标轴围成的方形面积___________ （选填“相等”或“不相等”）； ③小米探究过程中，在杠杆左端的D点挂一个重物G，在杠杆右端的E点施加一始终竖直向下的拉力F2，使杠杆由水平位置缓慢转动到图中虚线位置，如图5所示。则在此过程中拉力F2的大小变化情况是 __________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； ④课后，第二小组同学对杠杆进行了深入探究，如图6所示，若将钩码的悬挂点由A移至C（钩码个数不变，O和B的位置也不变），仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 八、杠杆机械效率计算（共4小题） 1．小刚用如图所示的均匀杠杆将重为的物块匀速提升。经测量，，小刚所用拉力，且方向始终竖直向上，小刚所用杠杆的机械效率是________。 2．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，弹簧测力计示数______（选填“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”）。如果使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm。拉力所做的功为______J，杠杆的机械效率为______，若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）（不考虑摩擦）。 3．因为杠杆在使用时的摩擦非常小，所以杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，大石块重720N。 (1)若手对杠杆向下的力为200N，则杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少? (2)若用一根机械效率为90%的杠杆将该石块提升5cm，则有用功为多少?需要做多少总功? 4．如图甲是利用桔槔在井中汲水的情景，图乙是桔槔的杠杆模型。O为支点。A端系水桶（含水和桶），B端固定配重石。已知，，配重的重力为，水桶的重力为，人对水桶施加的竖直向上拉力，当提升水桶上升，配重下降了的过程中，杠杆的机械效率为__________；若人不施加拉力，则要使杠杆在水平位置静止，配重到支点的力臂为__________m。 试卷第2页，共41页 / 学科网（北京）股份有限公司 $