物理人教版12.3 机械效率优秀习题

这是一份物理人教版12.3 机械效率优秀习题，文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习教师版练习题docx、初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共119页， 欢迎下载使用。

《12.3 机械效率》
一．有用功和额外功（共4小题）
1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　）
A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少
【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，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。
【解答】解：∵把同一物体匀速提升同样的高度，
∴利用滑轮组做的有用功相同，
∵η＝×100%，改装后的机械效率高，
∴改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。故D正确。
故选：D。
【点评】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“把同一物体匀速提升同样的高度”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。
2．体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重为100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，做有用功和额外功分别是（　　）
A．500 J 50 J B．500 J 2050 J
C．550 J 2000 J D．2500 J 50 J
【分析】提水桶上楼，对水做的功为有用功，对自己和水桶做的功为额外功，利用W＝Gh求解。
【解答】解：提水桶上楼，对水做的功：
W有用＝G水h＝100N×5m＝500J，
做的额外功：
W额＝G人h+G桶h＝400N×5m+10N×5m＝2050J。
故选：B。
【点评】本题考查了功的计算方法，能知道向楼上提水时有用功（对水做的功）和额外功（提升自己和桶做的功）的区别是本题的关键。
3．如图所示的杠杆是一根重为5牛、质量均匀的硬棒。小明将棒的一端固定，把重为15牛物体挂在棒的中点，然后用手竖直提起棒的另一端，若把物体提升了10cm，求：
（1）小明使用杠杆所做的有用功？
（2）此杠杆的总功是多少？

【分析】（1）已知物重和高度可求有用功；
（2）已知杠杆重和被提升高度可求额外功，根据总功等于有用功和额外功之和。
【解答】解：（1）W有用＝Gh＝15N×0.1m＝1.5J；
（2）W额＝G杆h＝5N×0.1m＝0.5J。
W总＝W有用+W额＝1.5J+0.5J＝2J。
答：（1）小明使用杠杆所做的有用功为1.5J；
（2）此杠杆的总功是2J。
【点评】本题考查有用功、额外功以及总功的计算，比较简单。
4．如图所示，工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼，沙子的质量为50kg，装沙子的桶的质量8kg，动滑轮的质量为2kg，工人匀速拉绳子的力为300N（忽略摩擦和绳重，g取10N/kg）
求：（1）工人做的总功；
（2）工人做的额外功。

【分析】（1）由图知，承担物重的绳子股数n＝2，拉力端移动的距离s＝2h，利用公式W＝Fs求拉力做功；
（2）由于忽略摩擦和绳重，提升动滑轮和桶做的功为额外功，利用W＝Gh求工人做的额外功。
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离S＝2h＝2×6m＝12m，
拉力做功：
W总＝Fs＝300N×12m＝3600J；
（2）∵忽略摩擦和绳重，
∴W额＝（G桶+G动）h＝（m桶+m动）gh＝（8kg+2kg）×10N/kg×6m＝600J。
答：（1）工人做的总功为3600J；
（2）工人做的额外功为600J。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功和额外功的计算，知道忽略摩擦和绳重，提升动滑轮和桶做的功为额外功是本题的关键。
二．机械效率的概念（共9小题）
5．下列关于功率和机械效率的说法正确的是（　　）
A．功率越小的机械做功越慢
B．功率越大的机械越省力
C．机械效率越低的机械做功越慢
D．机械效率越高的机械一定越省力
【分析】机械效率指有用功占总功的比例，而做功的快慢指功率，二者之间没有什么关系。
【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，功率越小，做功越慢。故A正确；
B、功率越大做功越快，与机械是否省力没有关系。故B错误；
C、机械功率描述做功快慢，与机械效率高低没有关系。故C错误；
D、机械的机械效率越高，表明机械做的有用功与总功的比值大，做的无用功少，与机械省不省力无关。故D错误。
故选：A。
【点评】该题考查学生对机械效率、功率概念的理解，特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系。
6．下列说法中正确的是（　　）
A．省力的机械，也可以省距离
B．做功时间越长，功率一定会越小
C．机械做功越快，机械效率一定越高
D．省力的机械，机械效率不一定越高
【分析】利用下列知识分析判断：
（1）使用机械可以省力、省距离，但不能省功；
（2）功率是指物体在单位时间内所做的功；
（3）机械效率是指有用功和总功的比值，和做功快慢，是否省力无关。
【解答】解：A、使用机械可以省力、省距离，但不能既省力又省距离，也就是省功。故A错误；
B、功率等于物体做的功与所用时间之比，时间较长，做功多少不确定，所以功率大小不能确定。故B错误；
C、机械效率是有用功在总功中所占比例，与做功快慢没有关系。故C错误；
D、机械效率是有用功与总功的比值，与机械是否省力没有关系。故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了学生对功的原理、功率、机械效率概念的掌握和理解，属于基本概念和规律的考查。要知道，功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定。
7．关于机械效率，下面说法正确的是（　　）
A．功率越大的机械效率越高
B．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1
C．机械效率越低的机械，做的功就越小
D．机械效率越高的机械越省力
【分析】（1）功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢。
（2）我们使用机械做功时，做的功中有一部分是我们想要的，是有用的，是必须做的，称为有用功；还有一部分是我们想尽量避免或减小的，但又无法避免的，称为额外功，有用功和额外功加起来就是总功，机械效率就是有用功占总功的比值。
【解答】解：A、机械效率等于有用功和总功的比值，与功率无关，该选项说法不正确；
B、任何机械都不可避免的做额外功，因此机械效率总小于1，该选项说法正确；
C、机械效率的高低与做功的多少无关，等于有用功和总功的比值，该选项说法不正确；
D、机械效率的高低与机械的省力情况无关，该选项说法不正确。
故选：B。
【点评】本题是考查功率和机械效率的物理意义，对于功率和机械效率的关系，在做选择题时要抓住一点：功率和机械效率是没有关系的，说功率大机械效率就大这类的选项肯定是错误的。
8．关于机械效率的下列说法正确的是（　　）
A．有用功越多，机械效率越高
B．动力做功越多，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高
D．额外功与总功之比越小，机械效率越高
【分析】在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：
A、机械效率是有用功与总功的比值，有用功越多，总功不确定，机械效率不能确定。此选项错误；
B、使用机械时，动力做的功一般是总功，有用功不确定，机械效率不能确定。此选项错误；
C、机械效率是有用功与总功的比值，额外功越少，但总功不确定，机械效率不能确定。此选项错误；
D、额外功与总功之比越少，也就是有用功与总功之比越大，所以机械效率越高。此选项正确。
故选：D。
【点评】此题考查的是我们对有用功、额外功、总功、机械效率等概念的理解，属于基础知识，难度较小。
9．下列关于机械效率的说法中，正确的是（　　）
A．做功多的机械，机械效率一定高
B．越省力的机械，机械效率越高
C．使用机械的目的是为了提高机械效率
D．使用任何机械，它的机械效率都小于1
【分析】解答本题关键是要理解机械效率的概念，根据机械效率的概念去分析。
【解答】解：机械效率是有用功跟总功的比值，这个比值越大，表明机械效率越高。所以机械效率的高低是由有用功和总功这两个因素共同决定的，而与机械做功多少或是否省力无关，故选项A和B都是错误的。
我们使用机械的目的是为了省力或为了省距离，而不是为了提高机械效率，故选项C是错误的。
因为使用任何机械都不可避免的要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率总是小于1，故选项D是正确的。
故选：D。
【点评】本题考查了学生对机械效率的理解，要注意机械效率的高低并不单单是由做功多少决定的，它是由有用功和总功共同决定的。
10．甲、乙两种机械，甲的机械效率为80%，乙的机械效率为55%，则下列说法中不正确的是（　　）
A．甲机械做功快
B．甲机械能够省功
C．甲机械有用功与总功的比值比乙机械大
D．甲机械做的有用功比乙机械多
【分析】①在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；机械效率是有用功跟总功的比值，它是反映机械性能好坏的一个重要指标。
②物体在单位时间完成的功叫功率，功率大小与做功多少和所用时间有关。
【解答】解：A、机械效率是有用功跟总功的比值，与做功的快慢无关，故A错误；
B、使用任何机械都不省功，故B错误；
CD、有用功与总功的比值是机械的机械效率，机械效率大，有用功在总功中站的比值大，甲机械有用功与总功的比值比乙机械大，故C正确；
D、当甲乙完成同一做功任务时甲所做额外功少，此时甲机械做的有用功比乙机械多，甲和乙做功多少不确定，故不能确定甲和乙做的有用功多少，故D错误；
故选：ABD。
【点评】本题考查了机械效率的概念及其对它的理解，要注意机械效率高低和功率大小、做功多少、省力费力都没有必然的联系。
11．下列说法正确的是（　　）
A．功率大的机械比功率小的机械做功快
B．做有用功越多，机械的功率越大
C．机械做功越快，机械效率就越高
D．所有机械的机械效率都小于1
【分析】（1）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；
（2）使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值叫机械效率。
【解答】解：A．功率是表示机械做功快慢的物理量，所以功率大的机械比功率小的机械做功快，故A正确；
B．机械的功率还与做功时间有关，所以做有用功越多，机械的功率不一定越大，故B不正确；
C．机械效率是指有用功与总功的比值，机械做功越快，只能说明功率越大，不能说明有用功与总功的比值越大（机械效率越大），故C不正确；
D．使用任何机械时，都不能避免做额外功，即有用功一定小于总功，所以任何机械的机械效率都小于1，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了学生对功、功率、机械效率概念的了解与掌握。功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定。
12．关于机械效率，下面说法正确的是（　　）
A．功率越大的机械，机械效率越高
B．机械效率大小与功率大小无关
C．机械效率越低的机械，做的功就越少
D．由于有用功总小于总功，机械效率总小于1
【分析】在使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率，因为有用功一定小于总功，所以机械效率一定小于1．功率是表示做功快慢的物理量，机械效率的大小与功率无关。
【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，机械效率是指有用功与总功的比值，二者没有必然联系，故A错误；
B、机械效率是指有用功与总功的比值，功率是表示做功快慢的物理量，机械效率大小与功率大小无关，故B正确；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率低不一定做的功就少，故C错误；
D、因为机械效率是指有用功与总功的比值，而有用功总小于总功，故机械效率总小于1，故D正确。
故选：BD。
【点评】此题考查的是我们对机械效率概念的理解，需要清楚的是，机械效率是有用功与总功的比值，要与功率加以区分。
13．一台起重机将重3600N的提高4m，如果额外功是9600J，起重机的机械效率是　60%　；某电动机工作的效率是83%，从能量转化的角度来看，其表示的意思是　用来做有用功的机械能占消耗电能总量的83%　。
【分析】（1）起重机是用来提升重物的，所以对重物做的功是有用功，总功是指有用功与额外功的和，从而根据机械效率的公式，η＝，可求得机械效率；
（2）电动机工作时主要将电能转化为机械能，其用来做有用功的机械能，点消耗电能的百分比，就是它的工作效率。
【解答】解：
（1）起重机做的有用功：W有用＝Gh＝3600N×4m＝1.44×104J。
起重机的总功：W总＝W有+W外＝1.44×104J+9.6×103J＝2.4×104J，
η＝×100%＝×100%＝60%；
（2）电动机工作时主要将电能转化为机械能，电动机的工作效率是83%，表示其用来做有用功的机械能占消耗电能的总量的83%，即将83%的电能转化成机械能。
故答案为：60%；用来做有用功的机械能占消耗电能总量的83%。
【点评】本题考查有用功、总功、机械效率等的计算，关键要理解有用功和总功的定义，灵活应用各种公式及其变形。
三．机械效率的大小比较（共7小题）
14．小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体以相同速度匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2，拉力分别为F1、F2，拉力的功率分别为P1、P2．下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（　　）

A．F1＞F2η1＝η2 P1＝P2 B．F1＜F2η1＞η2 P1＜P2
C．F1＞F2η1＝η2 P1＞P2 D．F1＞F2η1＞η2 P1＝P2
【分析】（1）由题意可知，动滑轮和提升物体的质量相等则重力相等，由图可知两装置中绳子的有效股数，忽略绳重与摩擦，根据F＝（G+G动）得出绳端拉力的关系；
（2）忽略绳重和摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，根据η＝×100%比较两装置的机械效率关系，将同一物体以相同速度匀速提高到相同高度时提升的时间相等，根据P＝比较拉力做功的功率关系。
【解答】解：（1）由图可知，左滑轮组绳子的有效股数n1＝2，右滑轮组绳子的有效股数n2＝3，
因相同滑轮中动滑轮的重力相等，且同一个物体的重力相等，
所以，忽略绳重与摩擦，由F＝（G+G动）可知，F1＞F2，故B错误；
（2）因忽略绳重与摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，且两物体提升相同高度，
所以，由W有＝Gh可知，两滑轮组做的有用功相等，
因克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，
所以，由W总＝（G+G动）h可知，两滑轮组拉力做的总功相等，
由η＝×100%可知，两装置的机械效率关系为η1＝η2，故D错误；
因提升相同物体到相同高度时的速度相等，由t＝可知，提升物体所用的时间相等，
所以，由P＝可知，拉力做功的功率关系为P1＝P2，故A正确、C错误。
故选：A。
【点评】本题考查了滑轮组绳端拉力、机械效率、功和功率之间关系的比较，明确有用功和总功以及滑轮组绳子有效股数的确定是关键。
15．用图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N，绳重和摩擦力不计。则作用在绳子末端的拉力和机械效率为（　　）

A．F甲＝F乙；η甲＝η乙 B．F甲＜F乙；η甲＜η乙
C．F甲＞F乙；η甲＜η乙 D．F甲＞F乙；η甲＞η乙
【分析】解决此题要知道定滑轮是轴固定不动的滑轮，动滑轮是轴随被拉物体一起运动的滑轮； 使用定滑轮不省力但能改变力的方向，使用动滑轮能省一半力，但费距离；
求解机械效率可以利用公式η＝×100%，其中W有是克服物体重力做的功，W总是拉力做的功。
【解答】解：（1）由图可知，甲滑轮是定滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮不省力，
所以拉力等于物体的重力，F甲＝G＝100N；
乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，
即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，F乙＝（G+G动）＝×（100N+20N）＝60N，
所以，F甲＞F乙；故AB错误；
（2）两幅图中物体的重力相同，当提升高度相同时，由W有＝Gh可知，有用功是相同的；但乙图中还要克服动滑轮的重力做额外功，则乙图比甲图做的总功要多，结合η＝×100%可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小，所以乙的机械效率低，即η甲＞η乙，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】此题考查了定滑轮和动滑轮的工作特点，并比较了它们之间的机械效率，知道使用定滑轮和动滑轮做的总功的区别是解决此题的关键。
16．在不计绳重和摩擦的情况下，利用右图所示的甲、乙两装置，分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功。下列正确的是（　　）

A．η甲＞η乙，W甲＞W乙 B．η甲＝η乙，W甲＝W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙 D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
【分析】已知物体升高的高度和物体重力的大小，根据公式W＝Gh可求所做的有用功；已知两滑轮组动滑轮上绳子的段数和物体的重力，可求拉力的大小，根据公式W＝Fs可求总功，有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率。
【解答】解：
物体升高的高度和物体重力都相同，根据公式W＝Gh可知做的有用功相同；
动滑轮上绳子的段数都是4段，所以拉力的大小都为物体重力和动滑轮重力的，所以拉力相同；
因为升高的高度相同，动滑轮上绳子段数相同，所以绳子自由端移动的距离相同，根据公式W＝Fs可知做的总功相同；
所以两滑轮组的机械效率相同。
故选：B。
【点评】本题考查有用功和总功、机械效率的计算，关键是公式的应用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。
17．利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（　　）

A．F甲＞F乙η甲＞η乙 B．F甲＜F乙η甲＝η乙
C．W甲＝W乙 P甲＝P乙 D．W甲＞W乙 P甲＞P乙
【分析】（1）由图可知承担物重的绳子股数n，不计绳重与摩擦，由F＝（G物+G动）可知拉力的大小关系；
（2）拉力做功可以由W总＝W有+W额＝G物h+G动h比较得到；
（3）由P＝分析拉力做功的功率关系；
（4）根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解：
（1）由图可知，承担物重的绳子段数n甲＝3，n乙＝2；由题知，滑轮重、物体的质量和重力均相等，不计绳重与摩擦，根据F＝（G物+G动）可知，甲滑轮组的拉力较小，即F甲＜F乙；
（2）物重相等，提升相同的高度，由W有＝G物h可知，有用功相同；动滑轮的重力相同，不计绳重与摩擦，由W额＝G动h可知，做的额外功相同；由W总＝W有+W额可知，拉力做的总功相等，即W甲＝W乙；
（3）拉力做功的功率：P＝，由于总功相等、做功时间也相等，所以功率大小相同，即P甲＝P乙；
（4）有用功、总功均相等，由η＝可知，两个滑轮组的机械效率相等，即η甲＝η乙。
综上分析可知，BC正确、AD错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了滑轮组绳子自由端拉力，有用功、额外功、总功，功率和机械效率的认识和理解，灵活运用公式即可比较。
18．小琳用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，若不计绳重及摩擦，滑轮组绳子自由端的拉力分别为F1、F2，滑轮组的机械效率分别为η1、η2，则下列关系正确的是（　　）

A．F1＞F2 B．F1＜F2 C．η1＝η2 D．η1＜η2
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，
①不计绳重及摩擦，根据F＝（G物+G轮），可判断拉力的大小关系；
②把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解：不计绳重及摩擦，
（1）因为拉力F＝（G物+G轮），n1＝2，n2＝3，
所以绳子受的拉力：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
所以F1＞F2，故A正确，B错误；
（2）因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，
所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同：W1＝W2，
因为η＝，
所以滑轮组的机械效率相同，即η1＝η2；故C正确，D错误。
故选：AC。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、总功、机械效率的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。
19．用如图所示的甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重为20N，绳重和摩擦力不计，若手的拉力分别为F甲、F乙，两装置的机械效率为η甲、η乙，则（　　）

A．F甲＞F乙 B．F甲＜F乙 C．η甲＞η乙 D．η甲＜η乙
【分析】解决此题要知道定滑轮是轴固定不动的滑轮，动滑轮是轴随被拉物体一起运动的滑轮； 使用定滑轮不省力但能改变力的方向，使用动滑轮能省一半力，但费距离；
求解机械效率可以利用公式η＝×100%，其中W有是克服物体重力做的功，W总是拉力做的功。
【解答】解：（1）由图可知，甲滑轮是定滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力，F甲＝G＝100N；
乙滑轮是动滑轮，绳重和摩擦不计，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，F乙＝（G+G动）＝×（100N+20N）＝60N，所以：F甲＞F乙；
（2）两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式η＝×100%可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小，所以η甲＞η乙。
故选：AC。
【点评】此题考查了定滑轮和动滑轮的工作特点，并比较了它们之间的机械效率，知道使用定滑轮和动滑轮做的总功的区别是解决此题的关键。
20．如图所示，用两个滑轮分别匀速提升A、B两个物体，拉细绳的力F大小相等，在相同时间内，物体上升的距离也相等，绳重及摩擦不计，滑轮的质量小于物体的质量，甲的有用功为W甲，机械效率为η甲，拉力的功率为P甲；乙的有用功为W乙，机械效率为η乙，拉力的功率为P乙．比较甲、乙两个装置可知（　　）

A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙
C．W甲＜2W乙，η甲＜η乙 D．W甲＝W乙，η甲＜η乙
【分析】在不计绳重和摩擦时，用定滑轮提升物体时，定滑轮的机械效率等于1，用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮的重，动滑轮的机械效率小于1。
用动滑轮提升物体时，有两段绳子承担动滑轮和物体的重，物体升高h，物体移动的速度为v，绳子自由端移动的距离为2h，拉力做的总功为2Fh，绳子自由端移动的速度为2v，拉力功率为2Fv。
用定滑轮提升物体时，物体升高h，物体移动的速度为v，绳子自由端移动的距离为h，拉力做的总功为Fh，绳子自由端移动的速度为v，拉力功率为Fv。
知道总功和机械效率，求出有用功进行比较。
【解答】解：用在不计绳重和摩擦时，用定滑轮提升物体时，定滑轮的机械效率等于1，用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮的重，动滑轮的机械效率小于1．所以η甲＜η乙。
在相同时间t内，物体上升的距离h也相等，物体上升的速度v相同，
动滑轮提升物体时，拉力总功为：W总＝Fs＝2Fh，拉力功率为P甲＝2Fv。
定滑轮提升物体时，拉力总功为：W'总＝Fs'＝Fh，拉力功率为P乙＝Fv。
所以P甲＝2P乙，所以P甲＞P乙。
根据机械效率公式得，甲的有用功为：W甲＝η甲•W总＝2Fhη甲，
乙的有用功为：W乙＝η乙•W'总＝Fhη乙，所以，2W乙＝2Fhη乙，
因为η甲＜η乙，所以，W甲＜2W乙。
故选：AC。
【点评】这是一道繁琐的推导题目，不计摩擦和绳重时，定滑轮的机械效率等于1，这是比较甲乙机械效率的关键。
由绳子自由端的拉力和移动的速度，求出拉力的功率。比较功率大小。
由绳子自由端的拉力和移动的距离，求出拉力的总功，由机械效率，求出有用功，比较有用功的大小。
四．机械效率的计算（共2小题）
21．如图所示，在力F的作用下使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升h．在此过程中，提升钩码所做的有用功为　Gh　，杠杆的机械效率为　　×100%（用题中代表各物理量的字母表示）。

【分析】已知钩码重和被提升的高度，利用W有用＝Gh求有用功；已知拉力和拉力端移动的距离，利用W总＝Fs求总功，再利用效率公式求杠杆的机械效率。
【解答】解：
使用杠杆做的有用功：
W有用＝Gh，
总功：
W总＝Fs，
杠杆的机械效率：
η＝×100%＝×100%。
故答案为：Gh；。
【点评】本题考查了使用杠杆时有用功、总功、机械效率的计算，弄清有用功和总功的区别是关键。
22．起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是2.4×104J，起重机提升重物所做的有用功是　1.5×104　J，起重机的机械效率是　62.5%　。（g＝10N/kg）
【分析】知道重物的质量和提升的高度，根据W＝Gh＝mgh求出起重机提升重物所做的有用功，又知道电动机所做的功，根据η＝×100%求出起重机的机械效率。
【解答】解：起重机提升重物所做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝0.5×103kg×10N/kg×3m＝1.5×104J，
起重机的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝62.5%。
故答案为：1.5×104；62.5%。
【点评】本题考查了功率和机械效率的计算，是一道较为简单的应用题。
五．滑轮（组）的机械效率（共14小题）
23．如图所示，用汽车通过滑轮组以2m/s的速度匀速拉起深井中的物体A时，对绳的拉力为F1，F1的功率为P1；第二次以6m/s的速度匀速拉起物体B时，对绳的拉力为F2，F2的功率为P2．已知GA＝5.7×103N，GB＝1.2×104N，P2＝6P1，若不计摩擦、绳重等，则下列说法错误的是（　　）

A．动滑轮重为600N
B．滑轮组有两段绳子承担总重
C．第一次的机械效率比第二次的机械效率高
D．第二次机械效率为95.2%
【分析】（1）由图知，有3股绳子承担重物，n＝3，提升A物体时的拉力：F1＝（GA+G动），拉力端移动速度等于物体升高速度的3倍，可求F1的功率，同理求F2的功率；由题知，P2＝6P1，据此求动滑轮重力。
（2）不计摩擦、绳重，增大提升的物重可以提高滑轮组的机械效率；
（3）不计摩擦、绳重，滑轮组的机械效率η＝＝＝。
【解答】解：
AB、由图知，有3股绳子承担重物，n＝3，
提升A物体时的拉力：F1＝（GA+G动）；
拉力端移动速度v1＝3×2m/s＝6m/s，
F1的功率：P1＝F1v1＝（GA+G动）v1，
提升B物体时的拉力：F2＝（GB+G动），
拉力端移动速度v2＝3×6m/s＝18m/s，
F2的功率：P2＝（GB+G动）v2，
由题知，P2＝6P1，
（GB+G动）v2＝6×（GA+G动）v1，
（1.2×104N+G动）×18m/s＝6×（5.7×103N+G动）×6m/s，
解得动滑轮重力：
G动＝600N，故A正确、B错误；
C、第一次与第二次相比，提升的物体重力较小，机械效率较小，即第一次比第二次的机械效率低，故C错误；
D、不计摩擦、绳重，第二次的机械效率：
η＝＝＝＝×100%≈95.2%，故D正确。
故选：BC。
【点评】本题考查了使用滑轮组时功的公式、功率公式、机械效率公式的应用，利用好关系式：不计摩擦和绳重时拉力F＝（G+G动），滑轮组的机械效率η＝＝＝。
24．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，在绳子自由端拉力的作用下，把重为G0的物体匀速提升h0高度，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为η．则下列判断正确的是（　　）
A．拉力一定为
B．拉力所做的总功一定为
C．动滑轮的重力一定为
D．拉力所做的额外功可能为
【分析】（1）有用功为：将G0提升h0所做的功；做功为拉力F做的功，即Fs；机械效率为η＝；由于不计绳重和摩擦，故额外功用来将动滑轮提升h0；
（2）此装置的绳子段数可能为2段，也可能是3段。
【解答】解：此过程的有用功为：W有＝G0h0；
根据η＝得：做功为：W总＝＝；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝﹣G0h0＝；
由于W额＝G轮h0；故动滑轮重为：G轮＝＝；
由于不明确承担重物的绳子段数，可能是3段，也可能是2段；
故绳子移动距离可能为：s＝3h0；也可能为：s＝2h0；
故拉力大小可能为：F＝＝＝＝；
拉力大小也可能为：F＝；
故AD错误；BC正确。
故选：BC。
【点评】明确有用功、总功、额外功的含义，熟练运用各公式及变形公式；是解答此题的关键。
25．如图所示，用拉力F将一物体匀速提升，此过程滑轮组的机械效率为η（不计绳重和摩擦）。现将物体的重力增加△G，下列判断正确的是（　　）

A．拉力变化量△F＝
B．拉力变化量△F＝
C．机械效率的变化量△η＝
D．机械效率的变化量△η＝
【分析】（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h，由于滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，可得原来提升物体的重力；不计绳重和摩擦，原来的拉力F＝（G+G轮）；
后来提升物体的重力G′＝G+△G，利用F′＝（G′+G轮）可求后来拉力，进而求出拉力变化量；
（2）因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，上面求出了后来的拉力，可求后来滑轮组的机械效率，进而求出滑轮组的机械效率的变化量。
【解答】解：
AB、由图知，n＝3，则拉力端移动距离s＝3h，
因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以原来提升物体的重力G＝3ηF﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
不计绳重和摩擦，原来提升物体所用的拉力F＝（G+G轮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
后来提升物体的重力G′＝G+△G，
不计绳重和摩擦，后来提升物体所用的拉力：
F′＝（G′+G轮）＝（G+△G+G轮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，
则拉力变化量：
△F＝F′﹣F＝（G+△G+G轮）﹣（G+G轮）＝，故A错、B正确；
CD、因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以，后来提升物体的重力G′＝G+△G时滑轮组的机械效率：
η′＝＝，
则滑轮组的机械效率的变化量：
△η＝η′﹣η＝﹣η＝＝，故C正确、D错。
故选：BC。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力、机械效率的计算，利用好两个关系式：一是不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G轮），二是滑轮组的机械效率η＝＝＝＝。
26．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度。若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为20N．在把物体匀速提升1m的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是（　　）

A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功为300J
C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲、乙滑轮组的机械效率均为83.3%
【分析】（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同，上升的高度相同，根据W＝Gh求出所做的有用功；
（2）由图可知甲乙两滑轮组绳子的有效股数，根据F＝（G物+G动）比较两绳子拉力的大小关系；
（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，再根据总功等于有用功和额外功之和结合机械效率公式分析两滑轮组机械效率之间的关系。
【解答】解：（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，
根据W＝Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，则
W有＝Gh＝100N×1m＝100J，故A正确、B不正确。
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲＝2，n乙＝3，
∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，
∴根据F＝（G物+G动）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C不正确，
（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，
根据W＝Gh可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，
即W额＝G动h＝20N×1m＝20J，
∵W总＝W有+W额，
∴两滑轮组的总功相同，即W总＝100J+20J＝120J，
根据η＝可知，两滑轮组的机械效率相等，均为η＝＝≈83.3%，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了功和机械效率的计算，关键是会分析滑轮组额外功产生的原因和公式F＝（G物+G动）的灵活运用。
27．如图所示，在细绳上的自由端施加大小不变的拉力，将重为G的物体经时间t后匀速提升高度H若在此过程中拉力的功率为P，不计摩擦与绳重，则（　　）

A．绳自由端施加的拉力大小为
B．拉力在此过程中所做的功为Pt
C．动滑轮重为G动＝﹣G
D．滑轮组的机械效率为×100%
【分析】（1）由图知，使用的滑轮组，n＝3，不计摩擦与绳重，拉力F＝（G+G动）；
（2）拉力做功的功率为P，做功时间为t，利用W＝Pt求拉力做功；
（3）拉力端移动距离s＝3H，拉力做功W总＝Pt，利用W＝Fs求拉力大小，再利用F＝（G+G动）求动滑轮重力；
（4）利用W＝GH求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
A、由图知，n＝3，不计摩擦与绳重，拉力F＝（G+G动），大于，故A错误；
B、拉力做功的功率为P，做功时间为t，则拉力做的功W总＝Pt，故B正确；
C、拉力端移动的距离s＝3H，拉力做功为W总＝Pt，
而W总＝Fs，则拉力F＝＝，
因为F＝（G+G动），所以＝（G+G动），
解得动滑轮的重力：G动＝，故C错误；
D、做的有用功W有用＝GH，则滑轮组的机械效率为η＝＝×100%，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力、有用功、总功、机械效率的计算，明确有用功、总功和机械效率的含义是关键。
28．用一个动滑轮将重300N的物体沿竖直方向匀速向上提升1m，拉力为200N，则拉力做的功为　400　J，动滑轮的机械效率为　75　%。
【分析】已知物体的重力和匀速上升的高度，根据W＝Gh求出拉力所做的有用功；
已知动滑轮绳子的有效股数为2，根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出动滑轮的机械效率。
【解答】解：拉力所做的有用功：W有＝Gh＝300N×1m＝300J，
动滑轮绳子的有效股数为2，则绳端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×2m＝400J，
动滑轮的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：400；75。
【点评】本题考查了做功公式和机械效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。
29．如图所示，两个重物之比G1：G2＝2：1，甲滑轮组中动滑轮重力G甲：G1＝1：5，乙滑轮组中动滑轮重力G乙：G2＝3：5，不计摩擦、绳重。求：
①甲乙两个滑轮组的效率之比η1：η2＝？
②绳上的拉力之比F1：F2＝？（g＝10N/kg）

【分析】（1）利用赋值法得出物体重G1和G2的大小，知道甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比和乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比，从而可以计算出动滑轮G甲和G乙的大小，利用公式η＝＝＝＝计算出两个滑轮组的机械效率，进而求出甲、乙两个滑轮组的机械效率之比。
（2）从图可知，甲滑轮有三段绳子吊着物体，乙滑轮有四段绳子吊着物体。知道了物体重G和动滑轮的重力大小，可利用F＝（G+G动）分别计算出绳子自由端的拉力的大小，进而求出F1与F2之比。
【解答】解：由题知，G1：G2＝2：1，设G1＝20N，则G2＝10N，
已知G甲：G1＝1：5，则G甲＝4N，
已知G乙：G2＝3：5，则G乙＝6N，
由于不计摩擦、绳重，根据η＝＝＝＝可得两个滑轮组的效率分别为：
η甲＝＝＝，η乙＝＝＝；
所以，＝＝×＝。
（2）从图可知，甲滑轮有三段绳子吊着物体，乙滑轮有四段绳子吊着物体。
由于不计摩擦、绳重，则两滑轮组的拉力分别为：
F1＝×（G1+G甲）＝×（20N+4N）＝8N，
F2＝×（G2+G乙）＝×（10N+6N）＝4N；
所以，＝＝。
答：①甲乙两个滑轮组的效率之比η1：η2＝4：3。
②绳上的拉力之比F1：F2＝2：1。
【点评】本题考查了滑轮组的机械效率的计算，会利用赋值法得出物体重G1、G2，而动滑轮G甲、G乙的大小是本题的关键，难点是知道在不计摩擦、绳重时公式η＝和F＝（G+G动）的利用。
30．工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为120W．（g取10N/kg）求：
（1）有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，工人提升货物的重。

【分析】（1）知道物体的质量，根据G＝mg计算出重力，再根据W有用＝Gh计算出有用功；
（2）利用W总＝Pt求出总功，根据η＝计算机械效率；
（3）根据机械效率（80%），拉力F和η′＝＝＝＝，解得工人提升货物的重。
【解答】解：
（1）货物的重力：G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N；
有用功：W有用＝Gh＝450N×2m＝900J；
（2）拉力做的总功：W总＝Pt＝120W×10s＝1200J；
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%；
（3）由图可知n＝3，
已知额外功占总功的20%，则此时的机械效率η′＝1﹣20%＝80%；
此时的机械效率：η′＝＝＝＝，
所以提升物体的重力：G＝η′nF＝80%×3×300N＝720N。
答：（1）有用功为900J；
（2）滑轮组的机械效率为75%；
（3）工人提升货物的重为720N。
【点评】本题考查做功、功率、机械效率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是根据W总＝Pt求出总功。
31．建筑工地上，某施工人员利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。若不计摩擦和绳重，利用这个滑轮匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N，求：
（1）此时滑轮组的机械效率是多少？
（2）若此时拉力做功的功率是75W，重物在1min内匀速上升的高度是多少？
（3）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少？

【分析】（1）由图可知绳子的股数n＝3，则拉力作用点移动的距离s＝3h，若不计摩擦和绳重，根据η＝即可求出机械效率。
（2）利用P＝求出拉力做的功，利用W总＝Fs即可求出拉力作用点移动的距离，根据s＝nh求出重物上升的高度；
（3）根据（1）中拉力和物重之间的关系，计算出动滑轮的重力，从而计算出物重为1800N时的拉力。
【解答】解：
（1）由图可知绳子的股数n＝3，
滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝80%；
（2）由P＝可知，在1min内拉力做功：W总＝Pt＝75W×1×60s＝4500J，
由W总＝Fs可知，拉力作用点移动的距离：
s＝＝＝9m，
因为s＝3h，所以，物体被提升高度：h＝s＝×9m＝3m；
（3）不计摩擦和绳重，绳端的拉力F＝（G物+G动），
则动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×500N﹣1200N＝300N；
所以，当匀速提升重为1800N的物体时，此时的拉力：
F′＝（G物′+G动）＝×（1800N+300N）＝700N。
答：（1）此时滑轮组的机械效率是80%；
（2）若此时拉力做功的功率是75W，重物在1min内匀速上升的高度是3m；
（3）当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是700N。
【点评】此题主要考查了有关功率、功的计算，同时要搞清滑轮组的省力特点，要能够确定滑轮组中承担物重的绳子段数，求出动滑轮的重力也是解决此题的关键。
32．工人师傅用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，根据图象信息计算：（不考虑绳重和摩擦）
（1）动滑轮重为多少？
（2）当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是多少？这时滑轮组的机械效率为多少？

【分析】注意题目中的条件不计绳重和摩擦，在拉起物体过程中动滑轮重不变。
（1）根据图象知，当物重为100N时，滑轮组的机械效率为50%，将数据代入公式η＝＝便可求出动滑轮的重力。其中W有用＝Gh，额外功即克服动滑轮重力做的功，所以W额＝G动h。
（2）判断出承担物重的绳子段数，将数据代入公式F＝（G物+G动）便可得出。
将重力及拉力代入公式η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%计算出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由乙图知，当G＝100N时，η＝50%
根据η＝＝＝＝得：
G动＝﹣G＝﹣100N＝100N；
（2）运送4件货物时，G′＝4×100N＝400N
由甲图知，滑轮组由2段绳子承担物重。
所以F＝（G′+G动）＝×（400N+100N）＝250N；
由η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%得：
η′＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）动滑轮重为100N；
（2）当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是250N；这时滑轮组的机械效率为80%。
【点评】此题考查了学生对机械效率公式的应用，能从图象中得出相关信息是本题的关键。
33．用图所示的滑轮组将重G＝12N的物体匀速提升20cm，所用的拉力F＝5N，忽略摩擦阻力。求：
（1）所做的有用功；
（2）此时滑轮组的机械效率；
（3）当改为提升27N的重物时，该滑轮组的机械效率。

【分析】（1）已知物体的重力和提升的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；
（2）根据公式W＝FS可求总功，有用功与总功的比值就是机械效率；
（3）根据动滑轮上绳子的段数求出动滑轮的重力；进一步求出拉力的大小，根据公式η＝＝＝求出机械效率。
【解答】解：h＝20cm＝0.2m，s＝3h，
（1）W有＝Gh＝12N×0.2m＝2.4J；
（2）W总＝FS＝5N×3×0.2m＝3J；
η＝＝＝80%
（3）G动＝3F﹣G物＝5N×3﹣12N＝3N；
F1＝＝＝10N；
η＝＝＝＝＝90%。
答：（1）所做的有用功为2.4J；（2）此时滑轮组的机械效率为80%；（3）当改为提升27N的重物时，该滑轮组的机械效率为90%。
【点评】本题考查有用功、总功和机械效率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是判断动滑轮上绳子的段数。
34．用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：
（1）滑轮组的机械效率η
（2）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。

【分析】（1）由图知，承担物重的绳子段数是3段，已知物体上升的速度，可以得到手拉绳子的速度；已知拉力的功率和手拉绳子的速度，可以得到拉力的大小；已知物重、拉力和承担物重的绳子段数，利用公式η＝计算滑轮组的机械效率；
（2）已知拉力和承担物重的绳子段数，可以得到绳子自由端被拉下的距离；已知拉力和自由端移动的距离，利用公式W＝Fs得到拉力做的总功；已知物重、动滑轮重和上升高度，利用W＝Gh可以得到克服物重、动滑轮重做的功；已知总功和克服物重、动滑轮重做的功，两者之差是克服摩擦力做的功。
【解答】已知：G＝360N G动＝30N v1＝0.3m/s P＝180W n＝3 h＝3m
求：（1）η＝？（2）Wf＝？
解：
（1）手拉绳子的速度为v2＝3v1＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
∵P＝，
∴作用在绳子自由端的拉力为F＝＝＝200N，
滑轮组的机械效率为η＝＝＝＝＝×100%＝60%；
（2）绳子自由端拉下的长度为s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力做的总功为W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，
滑轮组克服物重、动滑轮重做的功为WG＝Gh＝（360N+30N）×3m＝1170J，
滑轮组克服摩擦力做的功为Wf＝W总﹣WG＝1800J﹣1170J＝630J。
答：（1）滑轮组的机械效率η为60%；
（2）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功为630J。
【点评】在分析滑轮组问题时，一般不考虑绳重和摩擦，此题另辟蹊径，在不考虑绳重的前提下，需要应用机械效率知识求解克服摩擦力做的功，是一道有创新思想的好题，但解答时一定认真审题，不要出错。
35．小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，所用的滑轮每只2kg，每次将一袋50kg的水泥提升5m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：
（1）每袋水泥受到的重力大小；
（2）每次做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率。

【分析】（1）知道每袋水泥的质量，可利用公式G＝mg计算出其重力的大小。
（2）知道每袋水泥的重力和上升的高度，可利用公式W有用＝Gh计算出做的有用功。
（3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，知道动滑轮的质量，可利用公式W额外＝Gh＝mgh计算出滑轮组所做的额外功，再利用公式W总＝W有用+W额外计算出总功，最后再利用公式η＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）m＝50kg，g＝10N/kg，
∴每袋水泥受重力的大小为：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N。
（2）∵h＝5m，
∴做的有用功为：W有用＝Gh＝500N×5m＝2500J。
（3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，
∵m动＝2kg，
∴对动滑轮做的功为额外功为：W额外＝G动′h＝m动gh＝2kg×10N/kg×5m＝100J，
则总功为：W总＝W有用+W额外＝2500J+100J＝2600J，
滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%≈96.2%。
答：（1）每袋水泥受到的重力大小为500N。
（2）每次做的有用功为2500J。
（3）滑轮组的机械效率为96.2%。
【点评】本题考查了有用功、额外功、总功和机械效率的计算，关键是公式和公式变形的理解和应用，特别需要注意的是在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功。
36．如图所示，某人用滑轮组匀速提起一个重为600N的重物，人对绳的拉力为250N．在拉力的作用下，重物匀速上升了3m，求此过程中：
（1）绳子自由端移动的距离s是多少m？
（2）滑轮组所做的有用功是多少？
（3）此滑轮组的机械效率是多少？

【分析】（1）从图中读出滑轮组承担物重的绳子段数n，s＝nh；
（2）知道物重和提升的高度，利用W＝Gh求有用功；
（3）求出了拉力端移动的距离，知道拉力大小，利用W＝Fs求总功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图知，n＝3，
绳子自由端移动的距离：
S＝3h＝3×3m＝9m；
（2）滑轮组所做的有用功：
W有＝Gh＝600N×3m＝1800J；
（3）人所做的总功：
W总＝FS＝250N×9m＝2250J；
此滑轮组的机械效率：
η＝＝＝80%。
答：（1）绳子自由端移动的距离s是9m；
（2）滑轮组所做的有用功是1800J；
（3）此滑轮组的机械效率是80%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算，根据题图确定n的大小（直接从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口。
六．杠杆的机械效率（共4小题）
37．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是质量均匀的一根硬棒。他将棒的一端固定，把重为15N的重物挂在棒的中点，然后用F＝10N的力竖直提起棒的另一端，如图所示。若把重物提升了10cm，则小明使用杠杆所做的有用功是　1.5　J，机械效率是　75%　。

【分析】已知重物重力与提升的高度，由功的计算公式可以求出有用功；重物在棒的中点，动力移动的距离是重物上升距离的两倍，由功的计算公式求出总功；最后由效率公式求出杠杆的机械效率。
【解答】解：有用功W有＝Gh＝15N×0.1m＝1.5J；
重物在棒的中点，力移动的距离是重物上升距离的两倍，
总功W总＝Fs＝2Fh＝2×10N×0.1m＝2J，
机械效率η＝＝＝75%；
故答案为：1.5；75%。
【点评】应用功的计算公式及效率公式即可正确解题，本题难度不大。
38．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升。下表是提升物体时采集到的信息：
物重G（N）
OA（m）
OB（m）
A端上升的高度h（m）
B端下降的竖直距离s（m）
40
0.8
0.4
0.2
0.1
（1）若不计杠杆自重和摩擦，求拉力F的大小；
（2）若实际拉力F为90N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率。

【分析】（1）在重物升高的过程中，画出动力臂和阻力臂，杠杆的动力臂与阻力臂的大小关系不变，而阻力不变，由杠杆的平衡条件可知动力不变，根据杠杆在水平位置时平衡求出拉力大小；
（2）知道拉力大小和下降竖直距离，利用W＝Fs求拉力做的总功；知道物体重和上升的高度，利用W＝Gh求有用功；再利用效率公式求杠杆的机械效率。
【解答】解：（1）如图，当杠杆从水平位置匀速转到图示位置时，OC、OD为阻力臂和动力臂
∵△OCA′∽△ODB′，
∴＝，大小不变；
又∵FL1＝GL2，阻力（物重G不变），
∴当杠杆匀速转动时，动力F的大小不变；
∵FLOB＝GLOA，
∴F＝＝＝80N；
（2）由表中数据可知，s＝0.1m，h＝0.2m，
W总＝F′s＝90N×0.1m＝9J，
W有用＝Gh＝40N×0.2m＝8J，
杠杆的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈88.9%。
答：（1）若不计杠杆自重和摩擦，拉力F的大小为80N；
（2）若实际拉力F为90N，拉力做的总功为9J，杠杆的机械效率88.9%。

【点评】画图找出动力臂和阻力臂，并根据三角形相似得出力臂大小的具体关系是本题的关键。
39．杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用，大约在三千多年以前就有了用来捣米的舂，如图1所示。图2是舂的示意图，若图中的劳动者用400N的力F将A端向下踩0.2m，可以将质量为15kg的舂锤抬高0.4m，试求舂的机械效率。（取g＝10N/kg）

【分析】其中总功是指F做的功，有用功是对舂锤所做的功，根据机械效率的概念η＝×100%求出机械效率。
【解答】解：W总＝Fs＝400N×0.2m＝80J
W有用＝Gh＝mgh＝15kg×10N/kg×0.4m＝60J
则η＝×100%＝×100%＝75%
答：舂的机械效率是75%。
【点评】此题考查了功和机械效率的计算，关键是掌握机械效率的概念，分清有用功和总功。
40．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体G缓慢匀速提升，提升物体时采集到的信息如表所示，请你回答以下问题：
物重G/N
OA/m
OB/m
A端上升的
高度h/m
B端下降的
竖直距离s/m
40
0.8
0.4
0.2
0.1
（1）若不计杠杆自重和摩擦，拉力F的值是多少？
（2）若实际拉力为90N，则拉力做的总功是多少？
（3）杠杆的机械效率是多少？

【分析】（1）在重物升高的过程中，画出动力臂和阻力臂，根据三角形相似得出杠杆的动力臂与阻力臂的大小关系不变，而阻力不变，由杠杆的平衡条件可知动力不变，根据杠杆在水平位置时平衡求出拉力大小；
（2）知道拉力大小和下降竖直距离，利用W＝Fs求拉力做的总功；
（3）知道物体重和上升的高度，利用W＝Gh求有用功；再利用效率公式求杠杆的机械效率。
【解答】解：（1）如图，当杠杆从水平位置匀速转到图示位置时，OC、OD为阻力臂和动力臂
∵△OCA′∽△ODB′，
∴＝，大小不变；
又∵FL1＝GL2，阻力（物重G不变），
∴当杠杆匀速转动时，动力F的大小不变；
∵FLOB＝GLOA，
∴F＝＝＝80N；
（2）由表中数据可知，s＝0.1m，h＝0.2m，
W总＝F′s＝90N×0.1m＝9J，
（3）W有用＝Gh＝40N×0.2m＝8J，
杠杆的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈88.9%。
答：（1）若不计杠杆自重和摩擦，拉力F的大小为80N；
（2）若实际拉力F为90N，拉力做的总功为9J，杠杆的机械效率88.9%。

【点评】画图找出动力臂和阻力臂，并根据三角形相似得出力臂大小的具体关系是本题的关键。
七．斜面的机械效率（共9小题）
41．如图，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做功为W1，功率为P1；若在相同时间内借助斜面把A用力F2匀速提升相同高度h，F2做功为W2，功率为P2，斜面的机械效率是30%，则（　　）
A．W1＞W2 B．W1＝W2 C．P1＞P2 D．P1＜P2
【分析】用F1直接将物体提起做的功是有用功，用F2利用斜面将物体提起做的功是总功，根据η＝×100%可求F2所做的总功，然后比较两次力所做功的大小关系，又知道两次力做功的时间相等，根据P＝比较两次力做功的功率关系。
【解答】解：
手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做的功：W1＝Gh，
借助斜面把A用力F2匀速提升相同高度h时，F2做的有用功：W有＝Gh，
由η＝×100%可得，F2所做的功（总功）：W2＝＝＝，
所以，W1＜W2，故AB错误；
又因F1和F2做功的时间相等，
所以，由P＝可知，二力做功的功率关系为P1＜P2，故C错误、D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式的应用，明确有用功和总功是关键。
42．如图所示，工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间放一长木板搭成斜面，将货物沿斜面匀速拉上车厢。已知车厢高h，木板长L，货物质量为m，此斜面的机械效率为η，工人拉货物做功的功率为P，则下列说法正确的是（　　）

A．工人沿斜面所用的拉力为
B．工人所做的额外功为
C．将货物沿斜面匀速拉上车厢用时为
D．木箱受到斜面的摩擦力为
【分析】（1）使用斜面时工人做的有用功W有用＝Gh，工人做的总功W总＝FL，斜面的机械效等于有用功与总功之比，据此求拉力；
（2）工人做的总功等于有用功加上额外功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比，据此求工人做的额外功；
（3）工人做的总功W总＝FL，工人做功功率为P，利用P＝求将货物沿斜面匀速拉上车厢用时；
（4）利用W额＝fL求摩擦力。
【解答】解：
A、使用斜面时工人做的有用功W有用＝Gh＝mgh，工人做的总功W总＝FL，
斜面的机械效率η＝＝，则拉力F＝，故A正确；
B、斜面的机械效率η＝＝，
化简可得，工人做的额外功：W额＝，故B正确；
C、工人做的总功W总＝FL＝，工人做功的功率P＝，
将货物沿斜面匀速拉上车厢用时：t＝＝＝，故C错；
D、由W额＝fL可得摩擦力：f＝＝＝，故D错。
故选：AB。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、摩擦力的计算，因为已知量用字母，要细心推导！
43．在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处（如图），沿斜边向上的拉力为1.5N，斜面长1.2m、高0.3m．把重物直接提升h所做的功作为有用功，则有用功是　1.35　J，这个斜面的机械效率是　75%　，物体在斜面上受到的摩擦力是　0.375　N。

【分析】（1）已知物体重力和提升的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；
（2）根据公式W＝Fs可求总功，机械效率等于有用功除以总功；
（3）求出额外功，利用W额＝fs求摩擦力。
【解答】解：
有用功：W有用＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；
总功：W总＝Fs＝1.5N×1.2m＝1.8J，
斜面的效率：η＝×100%＝×100%＝75%；
额外功：W额＝W总﹣W有用＝1.8J﹣1.35J＝0.45J，
因为W额＝fs，
所以摩擦力大小：f＝＝＝0.375N。
故答案为：1.35；75%；0.375。
【点评】本题考查有用功、总功、额外功、机械效率、摩擦力的计算，关键是公式的应用。
44．在斜面上将一个物体匀速拉到高处（如图所示）。沿斜面向上的拉力为2N，斜面长1.5m、高0.3m，已知斜面的效率为80%，求物体受到的重力。

【分析】知道拉力、斜面长，利用W＝Fs求斜面做的总功；知道斜面机械效率，可求有用功，再利用W有用＝Gh求物体受到的重力。
【解答】解：
拉力做的总功：
W总＝Fs＝2N×1.5m＝3J，
由η＝得拉力做的有用功：
W有用＝η×W总＝80%×3J＝2.4J，
由W有用＝Gh得物体受到的重力：
G＝＝＝8N。
答：物体受到的重力为8N。
【点评】本题考查了使用斜面时总功、有用功、物体重力的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
45．如图所示，斜面长s＝1.5m，高h＝0.3m。建筑工人将重G＝500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F＝150N．忽略绳子重力。求：
（1）该过程拉力F做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。

【分析】（1）利用W＝Fs计算该过程拉力F做的功；
（2）利用W有＝Gh求出有用功，再利用η＝计算该装置的机械效率；
（3）利用W额＝W总﹣W有求出额外功，然后利用W额＝fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
【解答】解：（1）该过程拉力F做的功：
W总＝Fs＝150N×1.5m＝225J；
（2）有用功：
W有＝Gh＝500N×0.3m＝150J，
该装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈66.7%；
（3）额外功：
W额＝W总﹣W有＝225J﹣150J＝75J，
由W额＝fs可得，货物箱在斜面上受的摩擦力大小：
f＝＝＝50N。
答：（1）该过程拉力F做的功为225J；
（2）该装置的机械效率为66.7%；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小为50N。
【点评】此题考查功、机械效率和摩擦力大小的计算，关键是各种公式的运用，题目难度适中，适合学生训练，是一道好题。
46．如图所示，斜面长s＝1.5m，高h＝0.3m。建筑工人将重G＝480N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F＝150N，忽略绳子重力。求：
（1）该过程拉力F做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。

【分析】（1）利用W＝Fs计算该过程拉力F做的功；
（2）利用W有＝Gh求出有用功，再利用η＝计算该装置的机械效率；
（3）利用W额＝W总﹣W有求出额外功，然后利用W额＝fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
【解答】解：（1）该过程拉力F做的功：
W总＝Fs＝150N×1.5m＝225J；
（2）有用功：
W有＝Gh＝480N×0.3m＝144J，
该装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝64%；
（3）额外功：
W额＝W总﹣W有＝225J﹣144J＝81J，
由W额＝fs可得，货物箱在斜面上受的摩擦力大小：
f＝＝＝54N。
答（1）拉力做的功为225J；
（2）斜面的机械效率为64%；
（3）物体受到的摩擦力为54N。
【点评】此题考查功、机械效率和摩擦力大小的计算，关键是各公式的正确选择，题目难度适中，适合学生训练，是一道好题。
47．斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力，与物体在水平面上不同的是，在斜面上物体由于受重力的作用有下滑的趋势，可以等效为物体受到沿斜面向下力的作用。图示为倾角θ＝30°的固定斜面，用平行于斜面向上的拉力F＝4N，将一物体从斜面地段匀速拉上斜面，所用的拉力要大于摩擦力，已知物体上升的高度h＝1m。
（1）求拉力F做的功。
（2）若沿斜面匀速向下拉动物体，拉力减小为F1＝3N，求物体与斜面间的滑动摩擦力。
（3）我们已经知道：物体放在水平地面时，对水平地面的压力大小等于物体的重力大小，但物体放在斜面上时，物体对斜面的压力会小于物重。若高度H一定，倾角θ可以改变，请推导斜面的机械效率公式并说明：倾角θ越大，机械效率越高。

【分析】（1）根据三角函数求出物体上升的高度h＝1m时拉力F移动的距离，根据W＝Fs求出拉力做的功；
（2）物体受到的滑动摩擦力与物体运动的速度无关，斜面不变时物体重力沿斜面向下的分力不变，对物体沿斜面向上和沿斜面向下受力分析，根据力的平衡条件得出沿斜面的平衡等式，联立等式即可求出物体与斜面间的滑动摩擦力；
（3）高度H一定时根据三角函数得出物体沿斜面移动的距离，有用功为克服物体重力所做的功，额外功为克服摩擦力所做的功率，总功等于有用功和额外功之和，根据W＝Gh和W＝Fs、η＝×100%得出斜面的机械效率，然后分析表达式得出结论。
【解答】解：（1）由三角函数可知，当h＝1m时拉力F移动的距离：
s＝＝＝＝2m，
拉力F做的功：
W＝Fs＝4N×2m＝8J；
（2）物体沿斜面向上和沿斜面向下匀速运动时，物体受到的摩擦力f和沿斜面向下的分力F2不变，
物体沿斜面向上和沿斜面向下匀速运动时，受力情况如图所示：
由力的平衡条件可知：
F＝f+F2，f＝F1+F2，
联立等式可得：f＝＝＝3.5N；
（3）由三角函数可知，高度H一定时，物体沿斜面移动的距离：
s′＝，
有用功为W有＝GH，额外功为W额＝fs′＝f×，总功率为W总＝W有+W额＝GH+f×，
则斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%，
当H一定时，倾角θ越大，物体对斜面的压力越小，物体受到的摩擦力f越小，sinθ越大，越小，斜面的机械效率越大。
答：（1）拉力F做的功为8J；
（2）物体与斜面间的滑动摩擦力为3.5N；
（3）斜面的机械效率η＝×100%，当H一定时，倾角θ越大，物体对斜面的压力越小，物体受到的摩擦力f越小，sinθ越大，越小，斜面的机械效率越大。
【点评】本题考查了做功公式和机械效率公式以及力的平衡条件的应用，明确有用功和总功以及倾角θ越大时物体对斜面的压力越小是解题的关键。
48．如图所示，斜面长S＝10m，高h＝4m．用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。求：
（1）斜面的机械效率；
（2）推力F的大小。

【分析】（1）根据W＝Gh求出有用功，再求出总功，根据η＝求出机械效率；
（2）根据W＝Fs求出推力大小。
【解答】已知：s＝10m，h＝4m，重力G＝100N，额外功W额＝100J
求：（1）机械效率η＝？；（2）推力F＝？
解：（1）有用功W有用＝Gh＝100N×4m＝400J，
总功W总＝W有用+W额＝400J+100J＝500J，
机械效率η＝×100%＝×100%＝80%；
（2）∵W＝Fs
∴推力F＝＝＝50N。
答：（1）斜面的机械效率为80%；
（2）推力大小为50N。
【点评】此题主要考查的是学生对有用功、总功、机械效率计算公式的理解和掌握，基础性题目。
49．如图所示，薛悟理同学用力F将重为G的物体A沿斜面从底端匀速拉到顶端；已知斜面长为L，高为h，物体受到斜面的摩擦力为f；若增大物体与斜面之间的摩擦f，则斜面的机械效率将如何变化？请你利用所学的物理知识进行分析说明。

【分析】斜面是用来提高物体位置的，有用功等于物体重力和斜面高度的乘积，即W有用＝Gh；总功等于物体沿斜面向上的拉力和斜面长的乘积，即W总＝Fs；机械效率就是有用功和总功的比值。使用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面摩擦力做的功，总功等于有用功和额外功之和。
【解答】解：因为斜面的高为h，物体的重力为G，所以有用功为：W有用＝Gh，
物体与斜面的摩擦力为f，所以额外功为：W额外＝fL，
则总功为：W总＝W有用+W额外＝Gh+fL，
机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%，
所以将物体沿斜面由底端拉到顶端时，有用功大小不变，若增大物体与斜面之间的摩擦f，额外功增大，总功增大，机械效率变小。
故答案为：将物体沿斜面由底端拉到顶端时，有用功大小不变，若增大物体与斜面之间的摩擦f，额外功增大，总功增大，机械效率变小。
【点评】此题考查有关斜面机械效率的计算，我们要知道使用斜面时克服摩擦力做的功就是额外功，关键在于明确总功应等于有用功与额外功之和。
八．增大或减小机械效率的方法（共2小题）
50．用滑轮组提升重物，下列几种方法中能够提高机械效率的是（不计摩擦和绳重）（　　）
A．改变绳子的缠绕方法 B．增加重物提升高度
C．减小重物提升高度 D．增加重物的质量
【分析】机械效率是指有用功占总功的百分比，而有用功和额外功之和称为总功。
滑轮组的有用功是指重物被提升所做的功，即W有用＝Gh。
滑轮组的总功是人的拉力所做的功，即W总＝FS。
滑轮组的额外功是指使用滑轮组时，拉升动滑轮、克服摩擦所做的功。同时，对滑轮组来说，有几段绳子在拉重物，绳端移动的距离S就是重物移动距离h的几倍。故机械效率 η＝＝＝＝（n为拉重物的绳子段数）
【解答】解：
A、改变绳子的缠绕方法，对重物被拉升没有影响，即对有用功没影响；对动滑轮的拉升、动滑轮转动时的摩擦也没有影响，即不影响额外功。所以改变绕绳方式不影响机械效率。故A错；
B、增加重物提升高度的时候，绳端被拉升的距离也变长了，根据η＝＝＝＝可知机械效率并不受影响。故B错；
C、减少提升高度，与B项是一样的道理，同样机械效率不受影响。故C错；
D、增加重物的重力，在动滑轮、摩擦不变的情况下，即额外功不变的情况下，有用功增加了，所以机械效率就提高了。故D正确。
故选：D。
【点评】对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量，或是加润滑油以减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加重物的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。
对此类题目，一定要记住这两种方法，然后直接在选项中寻找有没相符的选项，否则逐一辨别是相对较困难的。
51．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）
A．增加动滑轮，减小拉力
B．改用质量小的动滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．增加提升重物重力，增大有用功
【分析】滑轮组的机械效率是有用功与总功之比，比值越大，机械效率越高。所以要提高滑轮组的机械效率可以尽量减少额外功。
知道额外功是克服摩擦以及动滑轮重力做的功。
【解答】解：A、动滑轮越重，需要做的额外功越多，所以A说法错误。
B、改用质量小的动滑轮，可以减少额外功，所以可以提高滑轮组的机械效率。所以B说法正确。
C、由公式：η＝，所以机械效率的高低与物体被提升的高度无关。所以C说法错误。
D、提高物体的质量，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大。所以增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率。所以D说法正确。
故选：BD。
【点评】此题主要考查了提高滑轮组的方法。首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高。所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高。因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率。
九．滑轮（组）机械效率的测量实验（共4小题）
52．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：
次数
钩码重/N
动滑轮重/N
钩码上升
的距离/cm
弹簧测力计
的示数/N
弹簧测力计
上升的距离/cm
机械效率
1
2
0.8
5
1
15
66.7%
2
4
0.8
5
1.7
15
\
3
6
0.8
5
\
15
83.3%
（1）在实验操作中应该使钩码　匀速　（选填“快速”或“匀速”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为　78.4%　（保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为　2.4　N，滑轮组做的有用功是　0.3　J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与　提升钩码的重　有关。
（5）分析表中数据可知，，可能的原因是：　拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦　。
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦。则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是　BD　。
A．η＝ B．η＝ C．η＝ D．η＝1﹣。

【分析】（1）在实验中要向上缓慢、匀速拉动测力计。
（2）根据表中实验数据，应用效率公式求出滑轮组效率。
（3）由图示测力计确定其分度值，读出其示数，然后应用功的计算公式求出有用功。
（4）在分析数据时，要注意机械效率的变化是由哪个物理量的变化引起的，从而得出结论。
（5）从阻力的角度分析答题。
（6）不计绳子重及摩擦时，滑轮组做的额外功为克服动滑轮的重力做的功，根据W＝Gh表示出有用功和额外功，根据W＝Fs表示出总功，以及W总＝W有+W额，结合效率公式即可得出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）在实验过程中，应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（2）有表中数据数据可知，滑轮组的效率：η＝＝＝×100%≈78.4%。
（3）由图示测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.4N；有用功：W有＝Gh＝6N×0.05m＝0.3J。
（4）从实验数据看，钩码重不断增大，机械效率不断提高，所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。
（5）由于拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦，所以F≠。
（6）①有用功为W有＝Gh，总功为W总＝Fs，所以η＝＝，故A正确；
②用功为W有＝Gh，总功为W总＝（G+G′）h，所以η＝＝＝，故B错误，C正确；
③额外功W额＝G′h，总功为W总＝Fs，有用功W有＝W总﹣W额＝Fs﹣G′h，所以η＝＝＝1﹣，故D错误。
故选BD。
故答案为：（1）匀速；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）提升钩码的重；（5）拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦；（6）BD。
【点评】此题是测量滑轮组的机械效率，主要考查了有关机械效率的计算及影响滑轮组机械效率的因素，要理解并熟记。
53．“探究简单机械的效率”实验
（1）下表是小明做“探究斜面的机械效率”的实验记录数据：
斜面倾斜程度
小车重力
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率
η
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
较陡
10
0.2
4
1
2
4
50%
最陡
10
0.3
5
1
3
5
60%
可得结论是　同一斜面，物重相同时，倾斜程度越大，机械效率越高　。
（2）小宇尝试做“探究滑轮组的机械效率”实验，滑轮组如图所示，利用的实验器材有：滑轮，物块，水平木板，细绳，弹簧测力计，刻度尺。
要求：
①请你帮助小宇设计实验步骤：　a、先用弹簧测力计拉着物块在水平木板上做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数大小即为f；
b、如图所示组装好滑轮组；
c、用弹簧测力计拉着绳子端使物块匀速运动，测出绳子端的拉力F；
d、用刻度尺分别测出物块和绳子端移动的距离s物和s；
e、计算滑轮组的机械效率η。　
②设计记录此实验数据的表格。

【分析】（1）分析表中数据，控制的是小车的重力，改变的是斜面的倾斜程度，分析表中斜面的倾斜程度和机械效率的高低，就会得出正确的结论；
（2）①图中滑轮组机械效率的高低与提起的物重、动滑轮的重、绳重、摩擦有关，用控制变量法研究滑轮组机械效率高低的影响因素以及设计实验步骤；
②实验表格的设计：实验中要记录摩擦力、物体运动的距离、拉力、绳子自由端移动的距离、有用功、总功、滑轮组的机械效率，表格中要记录7个物理量。
【解答】解：
（1）由表中记录数据可知：小车的重力都是10N不变，斜面长度不变，高度越高，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高，由此得出的结论是：同一斜面，物重相同时，倾斜程度越大，机械效率越高；
（2）使用图中水平滑轮组拉动物体时，有用功为克服物体与地面摩擦力所做的功，总功为拉力所做的功；所以，要测量图中水平滑轮组的机械效率，首先要用弹簧测力计测量物体受到的摩擦力，作用在滑轮组上的拉力，用刻度尺测出物体运动的距离和绳端通过的距离，最后用公式算出机械效率的大小进行比较；
实验步骤如下：
a、先用弹簧测力计拉着物块在水平木板上做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数大小即为f；
b、如图所示组装好滑轮组；
c、用弹簧测力计拉着绳子端使物块匀速运动，测出绳子端的拉力F；
d、用刻度尺分别测出物块和绳端移动的距离s物和s；
e、计算滑轮组的机械效率η；
②测量滑轮组的机械效率实验数据记录表：
实验次数
摩擦力f/N
物体移动距离s物/m
拉力F/N
绳子自由端移动距离s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η
1







2







3







故答案为：（1）同一斜面，物重相同时，倾斜程度越大，机械效率越高；
（2）见解答过程。
【点评】（1）无论是斜面还是滑轮组，它的机械效率并不是固定不变的，同一斜面或滑轮组，拉动或者提升的物体越重，则机械效率越高；
（2）解决本题的关键：一是能用控制变量法探究机械效率高低的影响因素。二是知道测量滑轮组机械效率的方法，能根据实验要求，确定测量的量、实验步骤。
54．在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，所用装置如图所示
（1）安装好实验器材后，记下钩码和拴住弹簧测力计的线端的位置，然后　匀速　向上提起弹簧测力计，读出　弹簧测力计示数　的大小，测出钩码和拴住弹簧测力计的线端上移的距离。
（2）某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m，钩码重为1.5N，其他被测和计算的数据如下表：
拉力F/N
拴住弹簧测力计的线端提升的距离s/m
有用功W有用/J
总功W总/J
0.6
0.4
0.3
0.24
上表中肯定错误的数据是　拴住弹簧测力计的线端提升的距离s　和　总功W总　。
（3）若用上述装置提起重1.5N的钩码，机械效率为η，提起重3N的钩码，机械效率为η2，则η1　＜　η2．（填“＞”、“＜”或“＝”）。

【分析】（1）要正确测量拉力的大小，需要匀速拉动测力计。
（2）知道绳端移动距离与物体上升高度之间的关系：s＝nh。
会计算有用功和总功，总功包括有用功和额外功，所以有用功总小于总功。
（3）额外功不变，提升的物体越重，所做的有用功越多，所以机械效率越高。
【解答】解：（1）在此题中，要正确测量拉力，需要匀速拉动测力计。并读出测力计的示数。
故答案为：匀速；弹簧测力计示数。
（2）由图知，此滑轮组由3段绳子承担物重，所以s＝3h＝3×0.2m＝0.6m．所以线端移动距离测量错误。
因为总功为有用功与额外功之和，所以总功计算错误。
故答案为：拴住弹簧测力计的线端提升的距离s；总功W总。
（3）提起的物体越重，所做的有用功越多，有用功在总功中所占的比值越大，所以机械效率越高。
故答案为：＜。
【点评】此题主要考查了测量滑轮组机械效率的实验中对测力计的要求，同时还考查了绳端移动距离与物体上升高度之间的关系、总功与有用功、额外功之间的关系。同时还考查了滑轮组的机械效率与物重之间的关系。
55．小新在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：
物理量

实验次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
有用功W有/J
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
4
0.1
0.4
1.8
0.3
0.54

2
6
0.1
0.6
2.5
0.3

80%
3
8
0.1

3.0
0.3
0.9
89%
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
（2）请你替小新将表格中的数据补充完整。（结果保留两位有效数字）
（3）分析表中数据可知：第2次实验是用　b　图做的；第3次实验是用　c　图做的。（选填“a”、“b”或“c”）
（4）分析表中实验数据可知：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与　提升物体的重力　有关，根据这一结论，我们在日常生活中可以采用　增加被提升物体的重力　提高滑轮组的机械效率。

【分析】（1）在实验中，要竖直向上匀速拉动测力计。
（2）根据η＝计算机械效率；根据W总＝Fs计算总功；根据W有＝Gh计算有用功；
（3）根据表格中数据结合图示，由物重判断；
（4）由图和表格中数据可得出同一滑轮组提起不同物体时机械效率不同，
【解答】解：
（1）为了准确测出拉力，在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
（2）由表格数据可得，
第1次实验的机械效率：η＝×100%＝×100%≈74%；
第2次实验的总功：W总＝Fs＝2.5N×0.3m＝0.75J；
第3次实验的有用功：W有＝Gh＝8N×0.1m＝0.8J；
（3）由图，三次实验分别在滑轮组下挂2个、3个、4个钩码，物体重分4N、6N和8N，由此可知，第二次实验是用b图做的，第3次实验是用c图做的；
（4）由图和表格数据可知，使用同一滑轮组提起不同物体时，机械效率不同，且提起物体越重，滑轮组机械效率越高；
根据这一结论，我们在日常生活中可以采用增加被提升物体的重力提高滑轮组的机械效率。
故答案为：
（1）匀速；
（2）如下表：
物理量

实验次数
钩码总重G/N
钩码上升的高度h/m
有用功W有/J
测力计示数F/N
测力计移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
4
0.1
0.4
1.8
0.3
0.54
74%
2
6
0.1
0.6
2.5
0.3
0.75
80%
3
8
0.1
0.8
3.0
0.3
0.9
89%
（3）b；c；
（4）被提升物体的重力；增加被提升物体的重力。
【点评】本题考查了实验注意事项、有用功、总功和机械效率的计算，同时考查了影响滑轮组机械效率的影响因素。根据控制变量法的要求认真分析表中实验数据及图示滑轮组即可正确解题。
一十．斜面机械效率的测量实验（共3小题）
56．沈仔细同学利用三块材料相同、长度不同的木板，组装成三个高度相同的斜面来探究“影响斜面机械效率的因素”。实验中，他用弹簧测力计拉着材料相同、质量不同的木块沿斜面向上运动，如图所示：下表是他记录的有关实验数据。
实验
次数
倾斜
程度
物块重
量G/N
斜面高
度h/m
有用功
W有/J
沿斜面
拉力F/N
斜面长
s/m
总功
W总/J
机械
效率η
1
15°
2
0.26
0.52
0.9
1.00
0.90
58%
2
20°
2
0.26
0.52
1.1
0.72
0.84
62%
3
30°
2
0.26
0.52
1.3
0.52
0.68
77%
4
30°
4
0.26
1.04
2.6
0.52
1.35
77%
5
30°
6
0.26
1.56
3.9
0.52
2.03
77%
（1）实验过程中，应　匀速直线　拉动木块；
（2）由上表可知，在提升物体的重量和斜面粗糙程度相同时，斜面越长，越　省力　（选填“省力”或“费力”）；
（3）关于斜面的机械效率：
①分析表中1、2、3次实验数据得出的结论是：　在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高　；
②分析表中3、4、5次实验数据得出的结论是：　斜面的机械效率与物重无关　；
（4）有用功与总功不相等的原因是：　物体与木板间存在着摩擦　。

【分析】斜面是一种常见的简单机械，它在省力的同时却也多运动了距离，正确读取表格中的数据，利用公式可以求出相应的有用功、总功和机械效率。具体实验中，总功总会大于有用功，那是因为摩擦是不可避免的。
【解答】解：（1）拉动木块不能忽快忽慢，因为这样无法测出拉力的大小，而只有做匀速直线运动时，拉力的大小才与接触面间的摩擦力是一对平衡力；
（2）从表格的数据中可以看出，斜面越长时，拉力越小，所以越省力；
（3）①分析第1、2、3次实验数据，可以得出：当粗糙程度一定时，发现斜面越陡，斜面的机械效率越高；
②分析3、4、5次实验数据，在斜面的倾斜程度和粗糙程度一定时，斜面的机械效率与物重无关；
（4）实验中，接触面的摩擦是不可避免的，这也是使用机械中，有用功永远小于总功的主要原因；
故答案为：（1）匀速直线；（2）省力；（3）①在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高；②斜面的机械效率与物重无关；（4）物体与木板间存在着摩擦。
【点评】本题为斜面机械效率的测量实验，考查了测量的方法、影响机械效率大小的因素，利用好控制变量法分析是本题的关键
57．某物理学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究和理论探究活动。
[实验探究]
将长度为 1m的长木板的一端垫高，构成长度一定高度可调的斜面（如图所示）．用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量。表呈现的是部分实验数据：
实验次数
1
2
3
4
斜面高度h/m
0.15
0.20
0.25
0.30
拉力F/N
2.7
3.2
3.6
4.1
机械效率η
0.56
0.63
0.69
0.73
（1）疑惑一：“斜面的机械效率越高越省力吗？”
请报据表3中的实验数据，写出正确的结论。　机械效率越高的斜面，不一定越省力（机械效率越高的斜面越费力）　；
（2）疑惑二，“斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗？”
请进一步分析表3实验数据，写出正确的结论：　斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（摩擦力越小）　。
简述理由：
[理论探究]
（3）疑惑三。“滑块受到的摩擦力是一个‘不可直接测量’量，能通过‘可测量’量求出摩擦力吗？”
请根据已有的知识推导：对于倾斜程度不同的斜面，在拉力F作用下（拉力方向沿斜面向上）使重为G的滑块沿斜面匀速移动时，滑块受到的摩擦力f的数学表达式（斜面的长L和斜面的高h均为“可测量”量）

【分析】（1）分析实验数据中的拉力和机械效率的数值，可以得出机械效率和拉力大小的关系；
（2）分析实验数据中斜面的高度、拉力、机械效率数值变化，结合机械效率的概念就可得出摩擦力的变化情况；
（3）滑块在拉力作用下匀速运动时，根据功的原理列出等式就可得出摩擦力的表达式。
【解答】解：（1）从表中第1到3次实验可以看出，机械效率逐渐增大，拉力也逐渐增大，越来越费力；
（2）斜面倾斜程度通过斜面的高度体现，斜面越高倾斜程度越大，从表中第1到3次实验记录可见斜面越高，拉力越大，机械效率越大；机械效率越大，说明克服摩擦力做的额外功越小，说明摩擦力越小。
（3）分两种情况分析：
①滑块匀速运动的方向向上时，重力做的功和摩擦力做的功方向是一致的，与拉力做的功方向相反，根据功的关系可得FL＝Gh+fL，则摩擦力f＝F﹣；
②滑块匀速运动的方向向下时，拉力做的功和摩擦力做的功方向是一致的，与重力做的功方向相反，根据功的关系可得Gh＝FL+fL，则摩擦力f＝﹣F。
故答案为：（1）机械效率越高的斜面，不一定越省力（或机械效率越高的斜面越费力）；
（2）斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（或摩擦力越小）。
理由：因为由实验数据可知斜面倾斜程度变大，斜面的机械效率随之变大，额外功占总功的比例变小，所以摩擦力不一定变大（或斜面倾斜程度变大，滑块对斜面的压力变小，因此滑块受到的摩擦力变小）；
（3）当滑块沿斜面匀速向上运动时：由功的关系FL＝Gh+fL，可得f＝F﹣；当滑块沿斜面匀速向下运动时：由功的关系Gh＝FL+fL，可得力f＝﹣F。
【点评】本题重点是数据的分析和处理，以及归纳总结能力的考查，物体做匀速直线运动时，合外功等于零即正功等于负功，也就是同方向上的功的和等于反方向上功的和。
58．如图所示，下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时，得到如下实验数据。
斜面与水平面夹角
小车的重力G/N
斜面的粗糙程度
斜面的高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长S/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率%
20°
2.1
玻璃面
0.09
0.6
0.5
0.189
0.30
63
30°
2.1
玻璃面
0.21
1.1
0.5
0.441
0.55
80.2
45°
2.1
玻璃面
0.36
1.8
0.5



45°
2.1
棉布面
0.36
2.0
0.5
0.756
1.00
75.6
（1）此探究实验是采用了　控制变量法　的物理研究方法。
（2）请将上表中空格补充完整。
（3）请你根据表中的实验数据，得出要探究的实验结论：
结论一：　斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角度越大（小），机械效率越高（低）　。
结论二：　斜面的倾斜角度相同时，斜面的表面越粗糙（光滑），机械效率越低（高）　。

【分析】（1）斜面的机械效率与斜面的高度、斜面的长度、斜面的粗糙程度等多个因素有关，研究斜面机械效率与其中某个因素的关系时必须采用控制变量法的思想；
（2）斜面的有用功是克服小车重力做的功，用公式W有用＝Gh计算，总功是拉力做的功，用公式W总＝FS计算，机械效率等于有用功和总功的比值，用公式η＝计算；
（3）采用控制变量法思想探究的实验，在得实验结论时，找准变量和不变量，然后根据控制变量法结论的一般形式“在（　　）一定时，（　　）越（　　），（　　）越（　　）”归纳总结。
【解答】解：（1）从实验记录表中可以看出，实验的因素比较多有斜面的夹角、斜面的粗糙程度、斜面的高度、斜面的长度等多个因素，有些因素相同，有些因素不同，这正是控制变量法思想的体现。
（2）有用功W有用＝Gh＝2.1N×0.36m＝0.756J，总功W总＝FS＝1.8N×0.5m＝0.9J，机械效率η＝＝×100%＝84%；
（3）斜面的倾斜程度通过斜面与水平面的夹角体现，夹角越大斜面的倾斜程度越大，分析第1、2、3组实验数据可知，斜面的光滑程度相同时，斜面的斜面的倾斜角度越大，机械效率越高；分析第3、4两组实验数据可知，斜面的倾斜角度相同时，斜面的表面越粗糙，机械效率越低。
故答案为：（1）控制变量法；（2）0.756、0.9、84；
（3）结论一：斜面的光滑程度相同时，斜面的倾斜角度越大（小），机械效率越高（低）；
结论二：斜面的倾斜角度相同时，斜面的表面越粗糙（光滑），机械效率越低（高）。
【点评】本题重点考查了斜面机械效率的计算，以及对实验数据的分析处理，归纳总结的能力，是科学探究实验的考查重点，符合新课改的理念。
一十一．杠杆机械效率的测量实验（共2小题）
59．如图所示是小泽测量杠杆机械效率的实验情景（杠杆的重力忽略不计）。
（1）请根据给出的实验情景写出实验步骤；
（2）设计出相关的实验表格，并根据图中所给出的实验信息，完成表格数据的填写；
（3）为提高本实验中杠杆的机械效率，请提一条合理的建议。

【分析】（1）先组装实验器材，然后根据图示进行实验；
（2）根据所测量和实验目的设计表格并根据图示情况计算；
（3）根据提高机械效率的方法根本途径是从减小额外功上入手，主要是减小机械的重力和机械之间的摩擦。
【解答】解：
（1）实验步骤：
①将杠杆挂在支架上，调节杠杆在水平位置平衡；
②在杠杆左边距支点5格处挂一重4N的重物，在杠杆右边距支点10格处用弹簧测力计竖直向下拉住杠杆，使杠杆平衡，并记下物体和弹簧测力计的上下对应刻度尺的位置；
③通过弹簧测力计匀速向下拉动杠杆到如图所示的位置，并读出物体和弹簧测力计移动的距离以及弹簧测力计的示数记录在表格中。
（2）根据η＝＝可知实验中需要的数据，设计实验表格并计算得到如下表格：
G/N
物体上升高度h/cm
弹簧测力计的示数F/N
弹簧测力计移动的竖直距离s/cm
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η/%
4
15
2.4
30
0.6
0.72
83.3
（3）为了提高机械效率应尽可能减小额外功，所以可以选择支点灵活的杠杆以减小克服摩擦所做的额外功。
故答案为：
（1）①将杠杆挂在支架上，调节杠杆在水平位置平衡；
②在杠杆左边距支点5格处挂一重4N的重物，在杠杆右边距支点10格处用弹簧测力计竖直向下拉住杠杆，使杠杆平衡，并记下物体和弹簧测力计的上下对应刻度尺的位置；
③通过弹簧测力计匀速向下拉动杠杆到如图所示的位置，并读出物体和弹簧测力计移动的距离以及弹簧测力计的示数记录在表格中。
（2）表格见上；
（3）选择支点灵活的杠杆。
【点评】本题通过实验数据的读取和处理，考查了刻度尺、测力计的读数，学会利用功和机械效率的公式处理数据。
60．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：　由于使用杠杆时需要克服摩擦做功　。
（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
0.15
1.2
0.30
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　；
请简要说明两条理由：①　两次实验时钩码没有挂在同一位置　；②　仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的　。

【分析】（1）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，正确读数。
（2）根据公式进行计算：W有＝Gh，W总＝Fs，η＝×100%。
（3）额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功。
（4）通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。
（5）分析机械效率的影响因素采取控制变量法。
【解答】解：（1）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，指针超过5个小格，示数为0.5N。
（2）用杠杆提起货物，对货物做的功是有用功，W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J。
用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功是总功，W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J。
则杠杆的机械效率：η＝×100%＝×100%≈66.7%
（3）额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功。答案不唯一。
（4）分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变。
（5）应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。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；由于使用杠杆时需要克服摩擦做功。
（2）不能；①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
【点评】（1）能正确使用弹簧测力计。
（2）能计算有用功、总功、额外功、机械效率。
（3）正确分析额外功的原因，如何提高机械效率。
（4）用控制变量法研究机械效率的影响因素。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布
日期：2021/2/17 23:43:56；用户：初中物理；邮箱：chaoyin104@xyh.com；学号：37127340





























《第12章 简单机械 》
一．选择题（共27小题）
1．下列关于杠杆五个名词的说法中，正确的是（　　）
A．力臂一定在杠杆上
B．作用在杠杆上的动力、阻力方向一定相反
C．力臂是支点到力的作用点的距离
D．力的作用线通过支点其力臂为0。
【分析】力臂是从支点到力的作用线的距离，有的力臂在杠杆上，有的不在杠杆上；作用在杠杆上的两个力可以在支点的同侧，也可以在异侧。
【解答】解：
A．力臂是从支点到力的作用线的距离，力臂不一定在杠杆上，如图所示：
，故A错误；
B．当支点位于一侧时，动力和阻力的方向相反，当支点位于中间时，动力和阻力方向相同，故B错误；
C．力臂是从支点到力的作用线的距离，就是“点到线”的距离，而不是“点”到“点”的距离，故C错误；
D．当力的作用线通过支点时，力臂为零，故D正确。
故选：D。
【点评】本题是一道综合性较强的题目，在解题时要结合杠杆的五要素认真分析每一个选项，属于基础知识的考查。
2．如图所示，保持杠杆在水平位置平衡。在其他条件不变的博况下，下列操作中不能使弹簧测力计示数变大的是（　　）

A．增加钩码的个数
B．将钩码悬挂点的位置向左移
C．保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移
D．保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜
【分析】分析选项中阻力、阻力臂、动力臂的变化，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2进行解答。
【解答】解：
A.增加钩码的个数时，阻力变大，阻力臂和动力臂不变，由F1L1＝F2L2可知，弹簧测力计的示数变大，故A不符合题意；
B.将钩码悬挂点的位置向左移时，阻力和动力臂不变，而阻力臂变大，由F1L1＝F2L2可知，弹簧测力计的示数变大，故B不符合题意；
C.保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移时，阻力和阻力臂不变，动力臂变大，由F1L1＝F2L2可知，弹簧测力计的示数变小，故C符合题意；
D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜时，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，由F1L1＝F2L2可知，弹簧测力计的示数变大，故D不符合题意。
故选：C。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是判断其它三个因素的变化，是一道较为简单的应用题。
3．下列机械在正常使用时费力的是（　　）
A．起钉锤 B．扳手
C．镊子 D．撬棍
【分析】结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：A、起钉锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力机械，不符合题意；
B：扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力机械，不符合题意；
C、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力机械，符合题意；
D、撬棍在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力机械，不符合题意。
故选：C。
【点评】本题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。
4．如图所示，杠杆OB以O点为支点，F是作用在杠杆B端的力，图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB．下列能表示F力臂的线段是（　　）

A．OB B．AB C．OA D．AC
【分析】力臂是从支点到力的作用线的距离，由支点向力的作用线做垂线，垂线段的长度即为力臂。
【解答】解：
由图可知，AB是力F的作用线，OA⊥AB，则OA为支点到力F的作用线的距离，所以线段OA表示力F的力臂，如图所示：

故选：C。
【点评】本题考查了力臂概念，注意力臂是从支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离。
5．如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢匀速地由位置A拉至位置B，在这个过程中力F的大小将（　　）

A．变大 B．不变
C．变小 D．先变大后变小
【分析】首先要判断杠杆的五要素中，有哪些要素发生了变化，然后再利用杠杆的平衡条件进行分析。
【解答】解：由题知，动力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直，则在杠杆缓慢由A到B的过程中，动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大；
由杠杆的平衡条件知：F•OA＝G•L阻，当OA、G不变时，L阻越大，则F越大，因此在这个过程中拉力F逐渐变大。
故选：A。
【点评】在分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，依据杠杆的平衡条件进行分析，最后得到结论。
6．如图所示的杠杆提升重物G，杠杆顺时针方向转动，在OB达到水平位置之前的过程中，若力F的方向始终保持与OA垂直，则力的大小将（　　）

A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．不变 D．无法确定
【分析】从支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即力臂。根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2分析，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直，即动力臂不变，将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B，阻力不变，阻力力臂变小，所以动力变小。
【解答】解：根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2分析，将杠杆顺时针方向转动，在OB达到水平位置之前的过程中，动力臂不变，阻力不变，阻力力臂变大，所以动力变大。
故选：B。
【点评】本题是动态平衡问题，考查了学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用。能否正确分析重力的阻力臂与动力臂的大小关系是本题的解题关键。
7．如图所示，轻杆AB可以绕O点转动，在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平位置保持平衡。现将动力的方向改为沿虚线方向，若仍使杠杆在水平位置保持平衡，则（　　）

A．动力臂增大，动力增大 B．动力臂增大，动力减小
C．动力臂减小，动力减小 D．动力臂减小，动力增大
【分析】支点与力的作用点间的距离为最长的力臂，当动力沿虚线方向拉杠杆时，根据杠杆平衡的条件和动力臂的变化确定动力的变化。
【解答】解：在A点用细线悬挂一重物，在B点施加一个竖直向下的动力时，动力臂最长，因此当动力沿虚线方向拉杠杆时，动力臂将变小，而阻力和阻力臂均不变，由F1L1＝F2L2可知，动力将变大。
故选：D。
【点评】本题主要考查杠杆平衡条件的应用，关键是判断动力臂的变化，当阻力和阻力臂不变时，动力臂减小，动力会增大。
8．如图所示，用一根自重可忽略不计的撬棒撬石块，若撬棒C点受到石块的压力是1800N，且AB＝1.8m，BD＝0.6m，CD＝0.4m，则要撬动该石块所用的最小的力应不小于（　　）

A．600N B．400N C．200N D．150N
【分析】求撬动石块所用的最小力，就必须确定出最大动力臂和最小阻力臂。该杠杆可以有两个支点：D点和B点。
①D点为支点，则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向下，此时AD为动力臂，CD为阻力臂；
②B点为支点，则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向上，此时AB为动力臂，BC为阻力臂；
显然第②种情况更省力，结合杠杆的平衡条件可求出答案。
【解答】解：
①若以D点为支点，则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向下，此时AD为动力臂，CD为阻力臂，如图：

②若以B点为支点，则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向上，此时AB为动力臂，BC为阻力臂，如图：

由图知，AD＜AB，CD＞BC，所以②更省力；
如上图，以B为支点，动力臂AB＝1.8m，阻力臂BC＝BD﹣CD＝0.6m﹣0.4m＝0.2m，
由杠杆的平衡条件：F1×AB＝F2×BC，得：
F1×1.8m＝1800N×0.2m，
∴F1＝200N。
故选：C。
【点评】本题考查了学生杠杆平衡条件的掌握和运用，正确找出符合条件的支点和动力方向是解答题目的关键。
9．“十一”假期，小华在河下古镇漫步，在古镇巷子的木门外发现如图甲所示的水龙头，外人很难徒手拧开水龙头，用水时需用如图乙所示的钥匙，安装并旋转钥匙就能正常出水（如图丙所示）。下列有关这把钥匙的分析中正确的是（　　）

A．在使用过程中可以减小阻力臂
B．在使用过程中可以减小阻力
C．在使用过程中可以减小动力
D．在使用过程中可以减小动力臂
【分析】分析钥匙在使用过程中阻力、阻力臂和动力臂的变化，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2得出动力的大小变化，据此进行解答。
【解答】解：分析可知，安装并旋转钥匙后，阻力臂不变，阻力不变，但动力臂变大，
由杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2可知，动力变小，故ABD错误、C正确。
故选：C。
【点评】本题主要考查了杠杆平衡条件的应用，关键是正确分析在使用过程中阻力、阻力臂和动力臂的变化。
10．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
【分析】在平衡力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态。对动滑轮、物块B和木板A进行受力分析，明确各自受哪些力，方向如何，确定大小关系。
【解答】解：由图知，
（1）动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，
由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，
由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板＝F1，
由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
（2）物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；
木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，
由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由②③可得F动＝F2+f地面，
即F1＝F2+f地面，
也就是F1＝2F2+2f地面，
所以F1＞2F2。
故选：D。
【点评】此题考查了运动和力的关系及力的作用相互性的应用，正确对物体进行受力分析，明确物体受力情况，是解答此题的关键。
11．要利用滑轮组匀速提升重为1200N的物体，而绳子能承受的最大拉力为300N （不计滑轮自身重和摩擦），则所用滑轮中至少使用（　　）
A．一个定滑轮一个动滑轮
B．一个定滑轮、两个动滑轮
C．两个定滑轮一个动滑轮
D．两个定滑轮、两个动滑轮
【分析】先根据拉力与物重的关系求出承担物重的绳子股数，再确定需要动滑轮和定滑轮的个数。
【解答】解：若不计滑轮重及摩擦，根据F＝G，
承担物重绳子的段数n＝＝＝4，
由此可得：滑轮组至少需要一个定滑轮与两个动滑轮组成。
故选：B。
【点评】本题利用拉力与重力的关系求出承担物重的绳子股数n是关键。
12．用定滑轮匀速提升重物，所用拉力的方向如图所示，不计摩擦，比较拉力F1、F2、F3的大小（　　）

A．F1＞F2＞F3 B．F1＝F2＝F3 C．F1＜F2＜F3 D．F2＞F3＞F1
【分析】要解答本题需掌握：定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力。
【解答】解：因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故ACD不符合题意；
故选：B。
【点评】本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握，是一道基础题。
13．小李的质量为60kg，可以举起90kg的杠铃，小胖的质量为80kg，可以举起70kg的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来，比赛结果应是（　　）

A．小李把小胖拉起 B．小胖把小李拉起
C．两个都拉不起 D．两个都拉起
【分析】定滑轮是一个等臂杠杆，不省力也不省距离，但可以改变力的方向。
【解答】解：小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样，但向下拉动定滑轮上的绳子的拉力与他们的胳膊的举力无关，对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小，由于装置是定滑轮，只改变力的方向，不能省力，所以绳子上的作用力最大只能等于重力较小的小李的重力，则绳子上的作用力小于小胖的重力，即小胖能把小李拉起。
故选：B。
【点评】本题考查定滑轮工作的特点，注意人拉绳子施加的拉力与人举起杠铃施加的举力是不同的。
14．如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（　　）

A．20N 0.2m/s B．20N 0.8m/s
C．5N 0.2m/s D．5N 0.8m/s
【分析】解决此题要知道轮轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，如图拉动滑轮时，拉力的大小是物重的2倍，但移动距离是物体移动距离的一半，所以使用这样使用动滑轮费力但可以省距离。
【解答】解：
由图可知，该滑轮是动滑轮，当重物A上升速度为0.4m/s时，滑轮上升速度应该是物体速度的一半，即v＝0.2m/s；
此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为F＝2G＝2×10N＝20N，故A正确。
故选：A。
【点评】此题灵活考查了对动滑轮的理解与应用，要结合实际情况分析拉力大小和移动速度。
15．用如图甲乙丙丁所示的装置来提升重物G．若摩擦力和动滑轮重都不计。那么，最费力的是（　　）
A．图甲所示的装置 B．图乙所示的装置
C．图丙所示的装置 D．图丁所示的装置
【分析】因为摩擦力和动滑轮重都不计，根据定滑轮不省力，动滑轮省一半力，逐图分析即可解答。
【解答】解：甲、图中是两个定滑轮，不省力，F1＝G；
乙、图中一个定滑轮一个动滑轮，拉力作用在动滑轮轴上，所以，F2＝2G；
丙、图中一个定滑轮一个动滑轮，承但物体重力的绳子股数是2，拉力作用在绳子自由端，所以，F3＝；
丁、图中一个定滑轮一个动滑轮，承但物体重力的绳子股数是2，拉力作用在绳子自由端，F4＝。
故选：B。
【点评】本题考查了滑轮组的工作特点，正确判断承但物体重力的绳子股数是解题的关键。
16．小华用100N的力将重400N的物体提高一定距离，则他可能使用的是（　　）
A．斜面
B．定滑轮
C．动滑轮
D．一个定滑轮和一个动滑轮
【分析】在不计机械自重和摩擦的情况下：
①滑轮组绳子末端的拉力F＝G；
②根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知动力：F1＝；
③动滑轮末端的拉力F＝G；
【解答】解：A、斜面越长越省力，故A正确；
B、因为100N的拉力要提起重300N的物体，使用的机械一定是能省力的机械，而在动滑轮、定滑轮、杠杆中，只有定滑轮不能达到省力的目的，故B错误；
C、一个动滑轮只能省一半的力，在不计机械自重和摩擦的情况下：动滑轮末端的拉力F＝G；而题目中是用100N的力提起一个重为300N的物体，故C错误；
D、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，滑轮组的连接方式为三股绳子的组装方式，即绳子的股数n＝3，这时滑轮组最多提起的重物为G物＝nF＝3×100N＝300N，此题成立的前提应该是在动滑轮重、绳重和摩擦不计的情况下，故D不能，只有使用杠杆，根据杠杆的平衡条件，可以用100N的力提起一个重为300N的物体，故D错误。
故选：A。
【点评】此题主要考查了动滑轮、杠杆的省力，滑轮组，以及斜面的有关知识，是一道综合题。
17．如图所示，把重为20N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为12N，若不计绳重及摩擦，则拉力及动滑轮重力的大小分别是（　　）

A．10N 8N B．12N 4N C．16N 8N D．6N 4N
【分析】（1）绳子可以大小不变的传递拉力，根据弹簧测力计的示数可知拉力的大小；
（2）动滑轮绳子的有效股数n＝2，不计摩擦和绳重时，根据F＝（G物+G动）求出动滑轮的重力。
【解答】解：（1）绳子可以大小不变的传递拉力，故拉力F＝12N；
（2）动滑轮绳子的有效股数n＝2，
∵不计摩擦和绳重时，F＝（G物+G动），
∴动滑轮重G动＝nF﹣G物＝2×12N﹣20N＝4N。
故选：B。
【点评】考查了对动滑轮的理解，根据公式F拉＝（G物+G动）变形可得出G动＝2F﹣G物。
18．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（　　）

A．克服物体重力做的功是有用功
B．克服物体受地面摩擦力做的功是有用功
C．绳子自由端的拉力F做的功是有用功
D．克服物体受地面摩擦力做的功是额外功
【分析】使用动滑轮水平方向拉物体时，根据我们的目的，克服物体受地面摩擦力做的功是有用功；拉力做的功为总功，克服绳子与滑轮之间摩擦力做的功为额外功，据此进行解答。
【解答】解：
A．物体运动的方向是水平方向，在物体重力方向竖直向下没有移动的距离，所以重力不做功，故A错误；
B．根据目的可知，克服物体受地面摩擦力做的功是有用功，故B正确；
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功，根据C错误；
D．克服绳子与滑轮之间的摩擦力做的功是额外功，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功和额外功的了解与掌握，从我们使用机械的目的出发，分析哪是有用功，哪是总功。
19．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　）
A．有用功增加，总功增加 B．有用功增加，总功增加
C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少
【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，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。
【解答】解：因为把同一物体匀速提升同样的高度，所以利用滑轮组做的有用功相同；
由η＝×100%可得，改装后的机械效率高，即改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少。
故选：D。
【点评】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“把同一物体匀速提升同样的高度”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。
20．对物理概念的理解是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，说法正确的是（　　）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%
B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快
D．做功快的机械，机械效率一定高
【分析】（1）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系；使用任何机械不可避免地做额外功，所以机械效率一定小于100%；
（2）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。
【解答】解：A、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%．故A错误；
B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；
C、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故C正确；
D、机械效率与做功快慢没有关系。故D错误。
故选：C。
【点评】正确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，必要时可运用公式分析。
21．利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（　　）

A．F甲＝F乙 η甲＝η乙 B．F甲＞F乙 η甲＞η乙
C．W甲＞W乙 P甲＞P乙 D．W甲＝W乙 P甲＝P乙
【分析】（1）由图可知承担物重的绳子股数n，不计绳重与摩擦，由F＝（G物+G动）可知拉力的大小关系；
（2）根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系；拉力做功可以由W总＝W有+W额＝G物h+G动h比较得到；
（3）由P＝分析拉力做功的功率关系。
【解答】解：
由图可知，承担物重的绳子段数n甲＝3，n乙＝2；
由题可知，滑轮重、物体重力均相等，不计绳重与摩擦，根据F＝（G物+G动）可知，甲滑轮组的拉力较小，即F甲＜F乙；
物重相等，提升相同的高度，有用功相同；不计绳重与摩擦，滑轮重相同，做的额外功相同；
由W总＝W有+W额可知，拉力做的总功相等，即W甲＝W乙；
有用功、总功均相等，由η＝可知，两个滑轮组的机械效率相等，即η甲＝η乙；
拉力做功的功率为P＝，由于总功相等、做功时间相同，故功率大小相同，即P甲＝P乙。
综上所述，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了滑轮组绳子自由端拉力，有用功、额外功、总功，功率和机械效率的认识和理解，灵活运用公式即可比较。
22．利用斜面和带滑轮的小车组成的系统将货物匀速运送到高处，已知小车质量为M，装在车里的货物质量m，细绳和拉力均沿斜面方向，斜面倾角30°，小车受到斜面的摩擦力大小f，作用在细绳一端的拉力大小F。下列正确的是（　　）

A．F＝f
B．系统的机械效率η＝
C．系统的机械效率η＝
D．系统的机械效率η＝
【分析】（1）对小车进行受力分析；
（2）根据滑轮组绳子的有效股数表示出绳端移动的距离，根据斜面的倾角为30°，判断处拉力F移动的距离，根据η＝＝表示出此系统的机械效率。
【解答】解：A、因为小车沿斜面匀速运动，受到沿斜面向上的拉力2F、沿斜面向下的摩擦力f以及重力在斜面的分力，所以2F和摩擦力f不是一对平衡力，F≠f，故A错误；
BCD、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，则绳端移动的距离：
s绳＝2s车，
因为斜面的倾角为30°，
所以s车＝2h，
所以拉力F移动的距离为：s绳＝4h
此系统的机械效率为：
η＝＝＝＝，故B正确，CD错误。
故选：B。
【点评】本题是一道滑轮组和斜面的综合题目，涉及到做功公式、效率公式的应用，明确有用功、总功是关键。
23．用四个相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用它们提起相同的货物，不计绳重以及各种摩擦，则（　　）

A．甲滑轮组较省力，它的机械效率也比较高
B．乙滑轮组较省力，它的机械效率也比较高
C．甲滑轮组较省力，两滑轮组机械效率相同
D．乙滑轮组较省力，两滑轮组机械效率相同
【分析】滑轮组省力情况的计算，主要看有几段绳子承担物重，或看有几段绳子连着动滑轮；机械效率是指有用功占总功的比值，总功又包括有用功与额外功，这里我们可以分析产生额外功的原因有哪些，进而确定额外功是否相同，并分析机械效率的情况。
【解答】解：读图可知，乙滑轮组有两段绳子与动滑轮相连，甲滑轮线有三段绳子与动滑轮相连，因此，甲滑轮组较省力；
由题意可知，两个滑轮组所做的有用功是相同的。
分析产生额外功的因素可知，动滑轮和绳重相同、摩擦不计，因此，额外功也是相同的。所以它们所做的总功＝有用功+额外功，也是相同的。进而得出，甲、乙滑轮组的机械效率是相同的，ABD错误，C正确。
故选：C。
【点评】此题考查了滑轮组省力情况的分析，关键在于数对承担物重的绳子的段数，即与动滑轮连接的绳子的段数；同时还应学会分析滑轮组的有用功、额外功、总功的大小，进而确定滑轮组机械效率的高低。
24．小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时，提出了两种猜想，猜想1：可能与悬挂重物位置有关；猜想2：可能与物重有关。随后，他在A处悬挂二个钩码测出机械效率η1，在B处悬挂一个钩码测出机械效率η2，并重复多次，均发现η1＞η2，由此，他（　　）

A．只能验证猜想1
B．只能验证猜想2
C．既能验证猜想1，也能验证猜想2
D．既不能验证猜想1，也不能验证猜想2
【分析】当一个物理量跟多个影响因素有关时，我们通常只改变其中的某一个因素，而控制其余的所以因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，这种研究问题的方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地用来研究各种物理现象。
【解答】解：
探究杠杆的机械效率与哪些因素有关时，若探究杠杆的机械效率与悬挂重物位置是否有关，需控制物体的质量不变，所挂位置发生变化，因此该方案不能探究猜想1；
若探究杠杆的机械效率与物重是否有关，需控制所挂物体的位置不变，物体的质量发生变化，因此方案也不能探究猜想2。
故选：D。
【点评】本题主要考查对控制变量法在初中物理实验中应用的了解，是对基本能力的考查，具有实际意义。
25．山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是（　　）
A．加快上山时的速度 B．省力
C．减小对物体的做功 D．工作中养成的生活习惯
【分析】使用斜面时，费距离，可以省力，但不能省功。
【解答】解：根据功的原理，Fs＝Gh，挑着物体上山时，做功不变，山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是增大距离s，减少F，省力，故ACD错误，B正确。
故选：B。
【点评】本题考查斜面的原理，相对比较简单，属于基础题。
26．如图重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设斜面长为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f．则斜面的机械效率为（　　）

A．Gh/Fs B．Gh/（F﹣f）s C．Gh/（F+f）s D．Gh/fs
【分析】明确使用斜面时的有用功和总功，然后再根据机械效率的公式可解答。
【解答】解：有用功为：W有＝Gh；总功为：W总＝Fs；
斜面的机械效率为：η＝＝；
故A正确；BCD错误；
故选：A。
【点评】本题考查了机械效率的计算方法，明确有用功和总功是关键。
27．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）
A．增加提升重物的重力
B．改用质量小的定滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．增加动滑轮，减小拉力
【分析】（1）滑轮组的机械效率是指有用功和总功的比值，比值越大，机械效率越高。
（2）要提高滑轮组的机械效率可以，有用功一定时，减少额外功；额外功一定时，增大有用功。
【解答】解：
A．增加提升重物重力，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率，故A正确；
B．改用质量小的定滑轮，不能减少额外功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故B错误；
C．滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，所以减少提升高度，减少做功，不能改变有用功和总功的比值，即滑轮组的机械效率不变，故C错误；
D．动滑轮越重，需要做的额外功越多，机械效率越低，故D错误。
故选：A。
【点评】本题主要考查了提高滑轮组的方法。首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高。所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高。因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率。
二．实验探究题（共4小题）
28．小明和小华在“探究杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验时，为使杠杆在水平位置平衡，当小明把杠杆左端的平衡螺母调到最右边时，杠杆仍不能水平平衡，如图甲所示，接下来他应该　把右端的平衡螺母往右调　。
（2）当杠杆在水平位置平衡时，挂上重力均为0.5N的钩码，再次平衡时如乙图所示，小明于是得出了杠杆的平衡条件是“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”，请你对小明的实验过程进行评价。　没有经过多次测量就得出结论，实验没有普遍性　。
（3）把乙图a点的钩码取下，换用弹簧测力计拉杠杆再次平衡，如图丙所示，发现其示数大于0.5N，其原因是　动力F的力臂变短　。
（4）小华采用图丁的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与其他同学得出的结论不相同，其主要原因是　杠杆自身的重力对实验有影响　。
【分析】（1）调节杠杆平衡时，应将平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）在探究性实验中，应进行多次实验，寻找普遍规律，避免结论的偶然性；
（3）当拉力F向右倾斜时，分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化；
（4）图丁中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响。
【解答】解：
（1）小明把杠杆左端的平衡螺母调到最右边，但是杠杆仍然不能水平平衡，接下来他应该把右端的平衡螺母往右调；
（2）小明仅凭一测量就得出杠杆平衡条件，这种实验处理方法是不完善的，因为实验次数过少，会导致实验结论具有偶然性，应该改变动力或阻力的方向进行多次测量，寻找普遍规律，以避免偶然性；
（3）若拉力F向右倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，阻力和阻力臂一定，动力F的力臂变短，则动力F变大；
（4）利用如图丁所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
故答案为：（1）把右端的平衡螺母往右调；（2）没有经过多次测量就得出结论，实验没有普遍性；（3）动力F的力臂变短；（4）杠杆自身的重力对实验有影响。
【点评】本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程。要知道杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；同时了解初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确，有些是为了寻找普遍规律，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律。
29．交流与评估是科学探究的一个重要环节。光明中学的同学，利用如图所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”的实验以后，进行了小组交流，如表是各小组的实验数据记录：
实验小组
钩码重G（N）
动滑轮G′（N）
拉力F（N）
滑轮组的机械效率η
1
0.5
0.4
0.35
47.6%
2
0.5
0.4
0.38
43.9%
3
1
0.6
0.62
53.8%
4
1
0.8
0.71
46.9%
5
2
0.6
0.98
68.0%
6
2
0.8
1.06
62.9%
请你对表中各小组的实验数据进行分析比较，回答下列问题：
（1）1、2两个小组的动滑轮重相同，提起的钩码重也相同，测出的滑轮机械效率却不同，原因不可能是下列的　D　
A．滑轮的轮与轴间的摩擦力大小不同
B．测拉力时没有使测力计匀速上升
C．测拉力时拉力的方向没有竖直向上
D．钩码被提升的高度不同
（2）分析3、4两组数据可以得出的结论是　物体重力一定，动滑轮越重的，机械效率越低　
（3）分析3和　5　两组数据可知：使用同一滑轮组所提物体越重，机械效率越高
（4）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：　滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力　。

【分析】（1）分析表中实验数据，根据实验数据找出影响滑轮组效率的因素；
（2）应用控制变量法分析3、4小组实验数据，根据所控制的变量与实验现象，得出实验结论；
（3）应用控制变量法分析3、5小组实验数据，根据所控制的变量与实验现象，得出实验结论；
（4）从摩擦与绳重等方面分析答题。
【解答】解：
（1）滑轮和轮与轴间的摩擦力大小不同；测拉力时没有使测力计匀速上升，都会造成测量的力不准确，从而使测出的滑轮组机械效率不同，而由η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率与钩码被提升的高度无关，故选D；
（2）通过分析3、4小组的数据可得出结论：物体重力一定，动滑轮越重的，机械效率越低；
（3）通过分析3、5小组的数据可得出结论：使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越大高；
（4）由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力，因此：F≠。
故答案为：（1）D；（2）物体重力一定，动滑轮越重的，机械效率越低；（3）5；（4）滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力。
【点评】此题通过分析数据得出影响动滑轮机械效率的因素、考查了实验设计，认真分析表中实验数据、正确应用控制变量法是正确解题的关键。
30．如图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置.
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动.
实验的部分数据如下：
（1）小明探究的是斜面的机械效率跟　斜面的倾斜程度　的关系.第1次实验中，斜面的机械效率为　20%　.
（2）分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越　高　.若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持　斜面倾斜程度　不变.
（3）分析表格中拉力数据，可以得出结论：斜面越陡，越不　省力　（选填“省力”或“费力”）.
试验次数
斜面的倾斜程度
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
机械效率
1
较缓
10
0.1
5.0
1

2
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
3
最陡
10
0.5
8.4
1
60%

【分析】（1）影响斜面机械效率的因素有：斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度，题中保证了粗糙程度一定而倾斜程度不同，所以是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系；
斜面的机械效率可以根据效率公式求出；
（2）要探究斜面机械效率和倾斜程度的关系，就要采用控制变量法控制斜面的粗糙程度一定；
（3）根据表格中的数据分析。
【解答】解：
（1）题中保证了斜面的粗糙程度一定，斜面的倾斜程度不同，是探究斜面机械效率和斜面倾斜程度的关系；
第一次实验的机械效率η＝＝×100%＝20%；
（2）根据表中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越高；要探究斜面机械效率和斜面粗糙程度的关系，就要控制斜面的倾斜程度一定；
（3）根据表格中的数据可知，斜面越陡，拉力越大，越不省力。
故答案为：（1）斜面的倾斜程度；20%；（2）高；斜面倾斜程度；（3）省力。
【点评】本题考查了探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验，涉及到功和机械效率的计算，关键是控制变量法的应用以及分析实验数据得出结论。
31．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，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。（不考虑摩擦）
①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点匀速将杠杆拉至图中虚线位置，示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1＝　　。（用字母表示）
②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2　＞　η1。
③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηA　＜　ηB。
（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηC和ηD，则ηC　＝　ηD（以上三空均选填“＜”“＝”或“＞”）。

【分析】（1）①对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数；在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，杠杆的机械效率可以根据公式η＝来计算。
②本实验中，不考虑摩擦时额外功是由克服杠杆自重做的功，将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，所做的额外功相同，根据有用功结合效率公式得出机械效率的变化。
③将同一物体分别悬挂在A、B两点时，改变了钩码重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析，改变了弹簧测力计的拉力，改变了弹簧测力计的拉力做功的多少，改变了机械效率的高低。
（2）根据影响机械效率大小的因素分析。
【解答】解：（1）①在实验过程中，有用功是W有用＝Gh，总功是W总＝Fs，所以杠杆的机械效率是：η＝＝＝；
②将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，所做的额外功相同，有用功增加，即有用功占总功的比值变大，所以此时的机械效率变大，即η2＞η1。
③将同一物体由悬挂的A点变为B点时，物体的力臂变大，由杠杆的平衡条件可知拉力F变大；杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大。
（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时，所做的有用功相同，额外功也相同，故总功相同，根据机械效率公式可知，机械效率相同。
故答案为：（1）①；②＞；③＜；（2）＝。
【点评】机械效率的计算是同学们应该掌握的基本技能，关键是搞清楚有用功和总功，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布
日期：2021/2/17 23:46:13；用户：初中物理；邮箱：chaoyin104@xyh.com；学号：37127340