九年級物理上冊同步考點：11.5機械效率（考點解讀）（解析版）

九年級物理上冊同步考點：11.5機械效率（考點解讀）（解析版）九年級物理上冊同步考點：11.5機械效率（考點解讀）（解析版）九年級物理上冊同步考點：11.5機械效率（考點解讀）（解析版）\o"10.3物體的浮沉條件及應用"11.5機械效率(考點解讀)(解析版)1、機械效率的概念(1)概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率,通常用百分數表示.

①有用功：利用機械做功的時候,對人們有用的功就叫做有用功.②額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功.

③總功：有用功與額外功的和叫總功.

④總功的計算：W總=Fs;W總=W有用+W額外

⑤有用功的計算方法：W有用=Gh;W有用=W總-W額外

⑥額外功的計算方法：W額外=G′h,W額外=f摩s;W額外=W總-W有用(2)計算公式：用W總表示總功,用W有用表示有用功,用η表示機械效率,則：.

由于額外功不可避免,有用功只是總功的一部分,因而機械效率總小于1.

(3)提高機械效率的主要辦法：

①在有用功一定時,盡量減少額外功,采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施;

②在額外功一定時,增大有用功,在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力,充分發(fā)揮機械的作用.2、機械效率的計算和大小比較機械效率表達式為,對于三種簡單機械的機械效率的計算總結如下：機械效率的大小比較：(1)機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定,不能理解成："有用功多,機械效率高”或"總功大,機械效率低”.

(2)當總功一定時,機械做的有用功越多(或額外功越少),機械效率就越高;

(3)當有用功一定時,機械所做的總功越少(或額外功越少),機械效率就越高;

(4)當額外功一定時,機械所做的總功越多(或有用功越多),有用功在總功中所占的比例就越大,機械效率就越高.3、機械效率的應用及改變方法(1)有用功是由使用機械的目的所決定的,當用斜面提升物體時,克服物體重力做的功就是有用功,W有=Gh;

(2)額外功是克服相互接觸物體間的摩擦阻力所做的功,對于斜面而言,W額=fs;

(3)總功是指動力對所做的功,一般情況下使用斜面時,動力做功W總=Fs;

(4)由功的原理："動力對機械所做的功等于機械克服阻力所做的功”,而機械克服阻力所做的功就包含了有用功和額外功,即：W總=W有+W額;

(5)機械效率是有用功與總功的比值,只能小于1(理想狀態(tài)下可能等于1),并且無單位

斜面的機械效率,在同一斜面上,由于傾斜程度相同,即;一定,故在同一斜面上拉同一物體(粗糙程度相同)時,在斜面上所移動的距離(或物體被提升的高度)不同時,機械效率是相同的;

(6)斜面的機械效率與斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度有關,斜面粗糙程度相同時,斜面的傾斜程度越大,機械效率越高;斜面的傾斜程度一定時,斜面越粗糙,機械效率越低.提高機械效率的主要辦法：

①有用功一定時,盡量減少額外功,采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施;

②額外功一定時,增大有用功,在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力,充分發(fā)揮機械的作用.4、有關機械效率的探究實驗\o"滑輪(組)機械效率的測量實驗"滑輪(組)機械效率的測量實驗：實驗目的：測量滑輪組的機械效率

實驗原理：注意事項：

(l)勻速拉動彈簧測力計,目的是保證彈簧測力計的示數F大小不變;

(2)為了便于讀數,鉤碼下沿和繩子末端在刻度尺上的位置最好取整數;

(3)多次測量的目的是進行一些必要的比較,利用不完全歸納法總結規(guī)律,而不是求平均值;

實驗結論：使用同一滑輪組提升不同的重物時,重物越重,滑輪組的機械效率越大.\o"斜面機械效率的測量實驗"斜面機械效率的測量實驗：實驗目的：探究斜面的機械效率

實驗原理：實驗結論：斜面越陡機械效率越高,斜面越緩,機械效率越低.\o"杠桿機械效率的測量實驗"杠桿機械效率的測量實驗：用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率,實驗時,豎直向上勻速拉動彈簧測力計,使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升．

(1)實驗中,將杠桿拉至圖中虛線位置,測力計的示數F為0.5N,鉤碼總重G為1.0N,鉤碼上升高度h為0.1m,測力計移動距離s為0.3m,則杠桿的機械效率為66.7%．請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：由于使用杠桿時需要克服摩擦做功;

(2)為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關,一位同學用該實驗裝置,先后將鉤碼掛在A、B兩點,測量并計算得到下表所示的兩組數據：次數鉤碼懸掛點鉤碼總重G/N鉤碼移動距離h/m拉力F/N測力計移動距離s/m機械效率η/%1A點1.50.100.70.3071.42B點2.00.151.20.3083.3根據表中數據,能否得出"杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關,鉤碼越重其效率越高”的結論?答：不能;

請簡要說明兩條理由：①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置;②僅根據一次對比實驗所得結論是不可靠的.【考點1機械效率的概念】【典例1-1】(2023?金壇區(qū)二模)甲、乙兩種機械的機械效率分別是80%和65%,則下列說法正確的是()A．使用甲機械省力 B．使用甲機械做功快 C．在相同的時間內,使用甲機械做的有用功多 D．乙機械的額外功在總功中占的比例大【答案】D【分析】(1)機械效率是指有用功占總功的百分比;(2)功率是表示做功快慢的物理量.【解答】解：A、機械效率高是指做的功中有用功占的比例高,與是否省力無關,故A錯誤;B、機械效率高是指做的功中有用功占的比例高,與做功的快慢,即功率無關,故B錯誤;C、機械效率是指有用功占總功的百分比,由于總功未知,故不能確定甲機械做的有用功多,故C錯誤;D、乙的機械效率較低,說明有用功占總功的比例小,相應的,額外功占總功的比例就比較大,故D正確.故選：D.【典例1-2】(2023?封開縣一模)機械效率越高的簡單機械,必定是有用功占總功的比例越大(選填"大”或"小”),機械效率的數值總小于(選填"大于”、"等于”或"小于”)1.以同樣速度行駛的列車和小汽車,列車(選填"列車”或"小汽車”)動能大.【答案】大;小于;列車.【分析】(1)機械效率是指有用功和總功的比值,額外功在總功中占的比例越小,則機械效率越高;因為總功等于有用功加額外功,所以機械效率總小于1,機械效率的大小與額外功有關;(2)影響動能大小的因素是物體的質量和速度,質量越大、速度越大,動能越大.【解答】解：(1)機械效率越高的簡單機械,有用功在總功中占的比例越大;因為使用任何機械都要做額外功,且有用功與額外功之和等于總功,所以有用功一定小于總功,而機械效率等于有用功與總功的比值,所以機械效率總小于1;(2)列車和小汽車以相同的速度行駛時,速度相同,列車的質量大,因此列車具有的動能大.故答案為：大;小于;列車.【變式1-1】(2022春?灤南縣期末)下列說法中正確的是()A．機械效率越高,機械越省力 B．機械效率越高,機械做的有用功一定越多 C．功率越大的機械做功時機械效率一定越高 D．有用功在總功中所占的比例越大,機械效率一定越高【答案】D【分析】①使用機械時,有用功與總功的比值叫機械效率;②物體在單位時間完成的功叫功率,是表示做功快慢的物理量.【解答】解：AD．機械效率是有用功跟總功的比值,這個比值越大機械效率越高,與機械是否省力無關,故A錯誤,D正確;B．因為機械效率是用功跟總功的比值,所以做的有用功越多,機械效率不一定越大,故B錯誤;C．功率是表示做功快慢的物理量,功率的大小與機械效率的高低沒有關系,故C錯誤;故選：D.【變式1-2】(2022?江西)明代學者宋應星(江西人)著有《天工開物》,如圖所示,是書中描繪古代勞動人民用桔槔汲水的場景.桔槔屬于杠桿(選填"杠桿”"滑輪”或"輪軸”),使用時,機械效率η＜1(選填"＞”"＜”或"＝”).【答案】杠桿;＜.【分析】(1)根據使用桔槔時動力臂與阻力臂的關系判斷杠桿的類型;(2)由于存在額外功,機械效率小于1.【解答】解：使用桔槔時,桔槔能繞懸掛點轉動,桔槔屬于杠桿;用桔槔汲水時,要提升桔槔、水桶做額外功,使得有用功小于總功,機械效率η＜1.故答案為：杠桿;＜.【考點2機械效率的計算和大小比較】【典例2-1】(2023?任城區(qū)校級二模)用相同的滑輪組成甲、乙兩個滑輪組,分別用其將A、B兩個物體在相同時間內勻速提升相同的高度,兩次的拉力F1＝F2,不計繩重和摩擦.下列說法錯誤的是()A．兩物體所受重力GA＜GB B．兩次做的有用功W1＝W2 C．兩次拉力做功的功率P1＜P2 D．兩滑輪組的機械效率η甲＜η乙【答案】B【分析】(1)由圖知,n1＝2,n2＝3,不計繩重和摩擦,利用F＝(G+G動),已知F1＝F2,比較G1和G2大小關系;(2)根據W＝Fs比較功的大小;(3)根據P＝比較功率大小;(4)將重物勻速提升相同高度h,動滑輪重力相同,額外功相同,根據重力的關系判斷出有用功的大小,根據η＝×100%判斷機械效率.【解答】解：A、左圖中n1＝2,不計繩重和摩擦,則F1＝(GA+G動),提升重物的重力：GA＝2F1﹣G動;右圖中n2＝3,不計繩重和摩擦,則F2＝(GB+G動),提升重物的重力：GB＝3F2﹣G動;因為F1＝F2,所以可得GA＜GB;故A正確;B、A、B兩個物體在相同時間內勻速提升相同的高度,則A中拉力移動的距離s1＝2h,B中拉力移動的距離s2＝3h,F1＝F2,W1＝F1s1,W2＝F2s2,所以W1＜W2,故B錯誤;C、時間相同,W1＜W2,P1＝,P2＝,則P1＜P2,故C正確;D、將重物勻速提升相同高度h,動滑輪的重力相同,則額外功相同,因為GA＜GB,所以由W有用＝Gh可知W有用1＜W有用2,所以乙圖滑輪組的有用功在總功中所占的比例較大,則乙圖滑輪組的機械效率較高,即η甲＜η乙,故D正確.故選：B.【典例2-2】(2023春?鄆城縣期中)如圖所示,用兩滑輪采用不同的繞繩方法,將同一重物勻速提升相同的高度(不計繩重和摩擦),則拉力F1＞F2,兩裝置的機械效率η1＝η2.【答案】＞;＝.【分析】由滑輪組的結構知道承擔物重的繩子股數n,則繩子自由端移動的距離s＝nh,拉力F＝(G物+G輪);把相同的重物勻速提升相同的高度,做的有用功相同;不計繩重及摩擦,利用相同的滑輪和繩子、提升相同的高度,做的額外功相同;而總功等于有用功加上額外功,可知利用滑輪組做的總功相同,再根據機械效率公式判斷兩裝置機械效率的大小關系.【解答】解：由圖可知,承擔物重的繩子股數分別為：n1＝2,n2＝3;不計繩重及摩擦,由F＝(G物+G輪)可知繩子自由端受到的拉力分別為：F1＝(G物+G輪),F2＝(G物+G輪),由此可知,F1＞F2;動滑輪重相同,提升的物體重和高度相同,W額＝G輪h,W有用＝G物h;利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同,總功也相同,由η＝×100%可知,兩裝置的機械效率相同,即η1＝η2.故答案為：＞;＝.【典例2-3】(2023?南海區(qū)二模)如圖甲是一種剪式千斤頂,如乙圖通過旋轉手柄連接帶螺紋的螺桿,就能輕易地頂起小車.這種千斤頂是利用斜面(只要寫出一種簡單機械)來省力的;小華在一次給小汽車換胎工作中,轉動手柄把質量為1.5t的小車的一后輪頂起了20cm,若頂起小車后輪的力只需車重的三分之一,則這個過程中所做的有用功為1000J,小華做的總功是5000J,則此次工作千斤頂的機械效率是20%.(g取10N/kg)【答案】斜面;1000;20%.【分析】這種千斤頂省力費距離是利用斜面的原理工作的;根據G＝mg計算小車的重力,根據題意計算頂起小車后輪的力,根據W＝Fs計算有用功;根據η＝×100%計算機械效率.【解答】解;這種千斤頂是利用斜面的原理工作的;小車的重力G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N,頂起小車后輪的力F＝×1.5×104N＝5000N,有用功W有用＝Fs＝5000N×0.2m＝1000J;機械效率η＝×100%＝×100%＝20%.故答案為：斜面;1000;20%.【典例2-4】(2023?香洲區(qū)二模)某建筑工地上一臺升降機工作時的平均功率為2.5×104W,運載質量為1.5×103kg的貨物在10s內上升了9m,g取10N/kg.求此過程中：(1)貨物上升的平均速度;(2)升降機做的有用功;(3)升降機的機械效率.【答案】(1)貨物上升的平均速度0.9m/s;(2)升降機做的有用功1.35×105J;(3)升降機的機械效率54%.【分析】(1)根據v＝計算貨物上升的平均速度;(2)根據W＝Gh計算升降機做的有用功;(3)根據W＝Pt計算升降機做的總功,根據η＝×100%計算升降機的機械效率.【解答】解;(1)貨物上升的平均速度v＝＝＝0.9m/s;(2)升降機做的有用功W有用＝Gh＝mgh＝1.5×103kg×10N/kg×9m＝1.35×105J;(3)升降機做的總功W總＝Pt＝2.5×104W×10s＝2.5×105J,升降機的機械效率η＝×100%＝×100%＝54%.答：(1)貨物上升的平均速度0.9m/s;(2)升降機做的有用功1.35×105J;(3)升降機的機械效率54%.【變式2-1】(2023?姑蘇區(qū)校級一模)如圖所示,小州分別使用甲、乙、丙三種機械勻速提升物體M(繩長不變),測得物體M所受重力和拉力如表所示,則下列說法中正確的是()GMF甲F乙F丙9N10N10N10NA．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時,丙圖中機械最省力 B．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時,乙圖和丙圖中機械都能省力 C．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時,它們的機械效率均相等 D．使用甲、乙、丙圖中的三種機械時,甲圖中的機械效率最大【答案】D【分析】機械效率是有用功與總功之比,從圖示可看出,甲圖使用的是定滑輪,乙圖使用的是動滑輪,丙圖是斜面,對它們的機械效率進行比較.【解答】解：A、從圖中信息可知,甲不省力,乙和丙所使用的拉力相同,故乙和丙圖中機械省力效果相等,故A錯誤.B、使用甲、乙、丙圖中的三種機械時,由表中數據可知,在乙圖和丙圖的機械應用中并沒有省力,B選項錯誤.CD、甲機械為定滑輪,且s＝h,則使用時的機械效率：η甲＝＝＝＝90%,乙機械為動滑輪,且s＝2h,則使用時的機械效率：η乙＝＝＝＝45%,丙機械為斜面,使用時的機械效率：η丙＝＝＝45%,故甲的機械效率最大,故C錯誤,D正確.故選：D.【變式2-2】(2022秋?東莞市期末)圖所示,是建筑工地常用來搬運磚塊的兩種機械(滑輪組和起重機).觀察圖中甲、乙兩圖,可知乙圖的機械功率較大,觀察圖中丙圖和丁圖可得出：在相等的時間內,起重機比滑輪組做的功多.(選填"多”或"少”)【答案】見試題解答內容【分析】(1)根據W＝Gh＝mgh可知,搬運磚塊的數量越多,上升相同的高度時,做的功越多;(2)比較做功快慢有兩種方法：①做相同的功,比較做功時間;②做功時間相同,比較做功的多少.【解答】解：(1)由甲、乙兩圖可知,滑輪組與起重機搬運磚塊的質量m、高度h均相同,根據W＝Gh＝mgh可知,兩種機械做的功相等,由圖可知,滑輪組做功的時間比起重機長,所以乙圖中起重機的機械功率較大;(2)由丙、丁兩圖可知,滑輪組和起重機的做功時間相同,起重機搬運磚塊多,根據W＝Gh＝mgh可知,起重機做的功多.故答案為：乙;丁;多.【變式2-3】(2022春?襄州區(qū)期末)等電梯費時,爬樓梯費勁,如圖所示是某女大學生發(fā)明的"爬樓”自行車,3分鐘爬20層樓,速度堪比電梯.若她的質量為60kg,當她3分鐘爬樓的高度為60m,她克服重力所做的功為3.6×104J,她爬樓的功率為250W,則她爬樓的效率為80%.(g取10N/kg)【答案】3.6×104;80.【分析】(1)已知女大學生的質量,由G＝mg可求得其重力,已知爬樓的高度,由W＝Gh可求得她克服重力所做的功;(2)已知爬樓的功率的時間,由P＝公式變形可求得總功,由η＝×100%可求得她爬樓的效率.【解答】解：若她的質量為60kg,則她的重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N,她爬樓的高度為60m,則她克服重力做的功：W有用＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J;已知她爬樓的功率P＝250W,所用時間t＝3min＝180s,由P＝可得,則她做的總功：W＝Pt＝250W×180s＝4.5×104J,她爬樓的效率η＝×100%＝×100%＝80%.故答案為：3.6×104;80.【變式2-4】(2023?濟南二模)如圖為某建設工地,一臺起重機在2min內消耗電能106J將重為30000N的混凝土預制料勻速提升了24m.g取10N/kg,通過計算回答：在提升過程中.(1)起重機對混凝土預制料做了多少功?(2)起重機對混凝土預制料做功的功率是多少?(3)起重機的效率是多少?【答案】(1)起重機對混凝土預制料做的功為720000J;(2)起重機對混凝土預制料做功的功率是6000W;(3)起重機的效率是72%.【分析】(1)根據W＝Gh計算起重機對混凝土預制料做的功;(2)根據P＝計算起重機對混凝土預制料做功的功率;(3)根據η＝×100%計算起重機的效率.【解答】解：(1)起重機對混凝土預制料做的功W有用＝Gh＝30000N×24m＝720000J;(2)起重機對混凝土預制料做功的功率P有用＝＝＝6000W;(3)起重機的效率η＝×100%＝×100%＝72%.答：(1)起重機對混凝土預制料做的功為720000J;(2)起重機對混凝土預制料做功的功率是6000W;(3)起重機的效率是72%.【考點3機械效率的應用及改變方法】【典例3-1】(2023?鼎湖區(qū)一模)如圖所示,用拉力F使物體豎直勻速上升,下列說法正確的是()A．拉力F做的功是有用功 B．拉力對物體做的功是額外功 C．繩子自由端移動的距離是物體移動距離的3倍 D．增加物體的重力可以增加滑輪組的機械效率【答案】D【分析】用拉力F使物體豎直勻速上升,目的就是為了把物體提升一定的高度(提升重物做的功為有用功),拉力還要克服動滑輪重力和摩擦力做功(額外功),動滑輪上繩子段數為2段,增加提升物體重、保持良好的潤滑都可以提高滑輪組的機械效率.【解答】解：AB．提升物體做的功為有用功W有用＝Gh,拉力做的總功W總＝Fs,克服動滑輪重力和摩擦力做的功為額外功,故AB錯誤;C．由圖可知,n＝2,則s＝2h,即繩子自由端移動的距離是物體移動距離的2倍,故C錯誤;D．由η＝可知,提升的物重增加時,有用功增加,額外功不變,機械效率增加,故D正確;故選：D.【典例3-2】(2022?十堰模擬)十堰人民的人均收入越來越高,很多家庭都用上了家用手搖晾衣架,A、B兩滑輪中屬于動滑輪的是B;若衣服和晾衣架的總重為120N,不計動滑輪重,繩重及摩擦,靜止時繩的拉力F＝30N.請你提出使用的提高手搖晾衣架機械效率的方法：增大提升的物重或減小晾衣架重.【答案】見試題解答內容【分析】①定滑輪和動滑輪的主要區(qū)別是：動滑輪會隨物體一起運動,定滑輪不隨物體運動;②由圖可以看出連接動滑輪繩子的股數,不計動滑輪重、繩重及摩擦,根據F＝求出靜止時繩的拉力;③在額外功一定時,增加物重可提高機械效率.減輕動滑輪的重也可以提高機械效率.【解答】解：(1)A滑輪的軸是固定不動的,是定滑輪,B滑輪的軸與物體一起運動,是動滑輪;(2)由圖可知,連接動滑輪繩子的股數n＝4,不計動滑輪重、繩重及摩擦,靜止時繩的拉力：F＝＝＝30N;(3)提高手搖晾衣架機械效率的方法有：增大提升的物重或減小晾衣架重等.故答案為：B;30;增大提升的物重或減小晾衣架重.【典例3-3】(2022秋?金壇區(qū)校級月考)做值日時,小陽將一桶水從一樓提到三樓.此過程中,小陽對水做的功是有用功,小陽克服自身重力做的功是額外功,一共做的功是總功(以上均選填"有用功”、"額外功”、"總功”).【答案】有用;額外;總.【分析】小陽將一桶水從一樓提到二樓,目的是提水,對水做的功為有用功;把桶和自身提升做的功為額外功,有用功加上額外功等于總功.【解答】解：小陽將一桶水從一樓提到三樓,目的是提水,則對水做的功為有用功,小陽克服自身重力做的功為額外功,小陽把水、桶、自身提升做的功為總功.故答案為：有用;額外;總.【典例3-4】(2023?沈陽二模)沈陽地鐵3號線是即將建成運營的第六條地鐵線路,建成后將有利于緩解道路交通壓力、優(yōu)化交通結構.如圖是某處地鐵施工時的起重機及其滑輪組的示意圖.鋼絲繩拉力F由電動機提供,拉力做功的功率為3000W,利用該滑輪組在30s內將質量為0.3t的沙土勻速吊出15m深的豎井.(g取10N/kg)求：?(1)拉力移動的速度：(2)拉力的大小：(3)該滑輪組的機械效率.【答案】(1)拉力移動的速度為1.5m/s;(2)拉力的大小為2000N;(3)該滑輪組的機械效率為75%.【分析】(1)由速度公式計算沙土上升速度,根據v＝nv物計算拉力移動的速度：(2)根據P＝＝＝Fv計算拉力的大?。?3)由G＝mg計算沙土的重力,根據η＝＝＝計算滑輪組的機械效率.【解答】解：(1)沙土上升的速度：v沙土＝＝＝0.5m/s,由圖知,承擔重物繩子的段數n＝3,所以拉力移動的速度：v＝nv沙土＝3×0.5m/s＝1.5m/s;(2)由P＝＝＝Fv可得,拉力的大?。篎＝＝＝2000N;(3)沙土的重力：G＝mg＝0.3×1000kg×10N/kg＝3000N,滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝75%.答：(1)拉力移動的速度為1.5m/s;(2)拉力的大小為2000N;(3)該滑輪組的機械效率為75%.【變式3-1】(2022秋?沛縣期中)用如圖所示的動滑輪提升重物,下列措施能提高動滑輪機械效率的是()A．減小被提升物體的高度 B．增大動滑輪的重力 C．減小繩子的拉力 D．增大物體的重力【答案】D【分析】(1)提高動滑輪機械效率的方法：減小動滑輪的重力、加潤滑油減小摩擦,這些方法可以減少額外功,從而提高機械效率;增加提升物體的重力,在額外功不變的情況下,增大有用功,從而提高機械效率;(2)根據動滑輪的機械效率的計算公式可知,機械效率的高低與物體被提升的高度無關;若不計繩重和摩擦時,動滑輪的機械效率η＝＝;據此分析滑輪組機械效率與拉力大小無關.【解答】解：A、由動滑輪的機械效率可知,機械效率的高低與物體被提升的高度無關,故A錯誤;B、增大動滑輪的重力,在其他條件不變時,需要做的額外功增大,有用功不變,可以減小動滑輪的機械效率,故B錯誤;C、若不計繩重和摩擦時,動滑輪的機械效率η＝＝;可以得出滑輪組機械效率與拉力大小無關,故C錯誤;D、增大物體的重力,在其他條件不變時,所做的有用功會增大,額外功不變,這樣有用功在總功中所占的比例就會增大,即動滑輪的機械效率增大,故D正確.故選：D.【變式3-2】(2023?榆陽區(qū)二模)在實踐活動基地,小壯體驗使用勞動工具對工作的影響.如圖所示,分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起相同的高度.每個滑輪重20N,兩次物體均以0.5m/s的速度勻速上升,忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦.下列判斷正確的是()A．甲、乙兩種方式都能省功 B．乙方式比甲方式更省力 C．甲、乙兩種方式的機械效率相等 D．甲、乙兩方式中拉力的功率之比為3：2【答案】C【分析】(1)根據功的原理分析能否省功;(2)由圖可知承擔動滑輪繩子的股數,利用不計繩重和摩擦時F＝(G+G動)比較哪種方式更省力;(3)利用不計繩重和摩擦時η＝＝＝＝分析兩種方式的機械效率;(4)繩子自由端移動的速度v＝nv物,利用P＝＝＝Fv求拉力做功的功率,進而求出甲、乙兩方式中拉力的功率之比.【解答】解：A、由功的原理可知,使用任何機械都不省功,故A錯誤;B、由圖可知n甲＝3、n乙＝2,因為不計繩重和摩擦,所以F甲＝(G+G動)＝(400N+20N)＝140N,F乙＝(G+G動)＝(400N+20N)＝210N,因此甲方式更省力,故B錯誤;C、兩種方式中提升的物體重力相等,動滑輪的重力也相等,由不計繩重和摩擦時η＝＝＝＝可知,兩種方式的機械效率相等,故C正確;D、兩種方式中繩子自由端移動的速度：v甲＝n甲v物甲＝3×0.5m/s＝1.5m/s,v乙＝n乙v物乙＝2×0.5m/s＝1m/s,由P＝＝＝Fv可知,甲、乙兩方式中拉力的功率分別為：P甲＝F甲v甲＝140N×1.5m/s＝210W,P乙＝F乙v乙＝210N×1m/s＝210W,因此甲、乙兩方式中拉力的功率之比：P甲：P乙＝210W：210W＝1：1,故D錯誤.故選：C.【變式3-3】(2023?吉林一模)如圖所示,利用滑輪組幫助汽車脫困,汽車在5s內沿直線勻速前進1m,作用在繩子上的拉力F為1000N,拉力做功的功率為400W;若該滑輪組的機械效率為80%,則汽車受到的阻力為1600N.【答案】400;1600.【分析】(1)由圖可知n＝2,繩子自由端移動的距離s＝ns物,利用W總＝Fs求拉力做的總功,利用P＝求拉力做功的功率;(2)利用η＝＝＝＝求汽車受到的阻力.【解答】解：(1)由圖可知n＝2,繩子自由端移動的距離：s＝ns物＝2×1m＝2m,拉力做的總功：W總＝Fs＝1000N×2m＝2000J,拉力做功的功率：P＝＝＝400W;(2)由η＝＝＝＝可知,汽車受到的阻力：f＝ηnF＝80%×2×1000N＝1600N.故答案為：400;1600.【變式3-4】(2023?召陵區(qū)一模)小明利用假期去參加社會實踐活動,他在建筑工地了解到如圖甲所示的起重機在某次工作時,先將質量為10kg的長方體貨物從地面上的A點勻速豎直提升到B點,再從B點勻速水平移動20s到達C點,所用時間及各點間距離如圖乙所示,長方體貨物與地面的接觸面積為0.02m2,g取10N/kg.(1)若貨物靜止在A點時,起重機的繩子對它的拉力為50N,則貨物對地面的壓強為多少?(2)起重機將貨物從A點移動到C點的整個過程中所做功的功率為多少?(3)若要提高起重機的機械效率,請你說出一種可行的方法減小繩和機械之間的摩擦.【答案】(1)若貨物靜止在A點時,起重機的繩子對它的拉力為50N,則貨物對地面的壓強為2.5×103Pa;(2)起重機將貨物從A點移動到C點的整個過程中所做功的功率為20W;(3)減小繩和機械之間的摩擦【分析】(1)求出貨物的重力,對貨物進行受力分析,再求出貨物對地面的壓力,根據求出貨物對地面的壓強;(2)根據W＝Fs計算出起重機將貨物從A點移動到C點的整個過程中所做的功,再計算出整個過程所用的時間,根據可求出起重機做功的功率;(3)提高機械效率的主要辦法：①在有用功一定時,盡量減少額外功,采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施;②在額外功一定時,增大有用功,在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力,充分發(fā)揮機械的作用.【解答】解：(1)貨物的重力為：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N,貨物對地面的壓力為：F壓＝G﹣F拉＝100N﹣50N＝50N,則貨物對地面的壓強為：;(2)起重機將貨物從A點移動到C點的整個過程中所做的功為：在從A到B的過程中,W＝Gs1＝100N×5m＝500J,在從B到C的過程中,是水平移動,由于在力的方向上沒有移動距離,拉力不做功,所用的時間為：t＝t1+t2＝5s+20s＝25s,起重機做功的功率為：;(3)增加提升貨物的重力;減小繩和機械之間的摩擦.【考點4有關機械效率的探究實驗】【典例4-1】(2023?市北區(qū)二模)探究滑輪組機械效率實驗：次數物重N提升高度/m拉力N繩端移動距離m機械效率η120.11.00.366.7%240.10.3(1)第二次試驗時,測力計示數如圖所示,此時繩子自由端受到的拉力為1.8N,滑輪組機械效率為74.1%;(2)分析實驗數據,可初步得出的實驗結論：同一滑輪組的機械效率與提升物體的重力有關.【答案】(1)1.8;74.1%;(2)提升物體的重力.【分析】(1)根據測力計分度值讀數,從而可知繩子自由端受到的拉力,根據機械效率公式得出滑輪組機械效率;(2)縱向分析實驗數據得出實驗結論.【解答】解：(1)第二次試驗時,測力計示數如圖所示,測力計分度值為0.2N,示數為1.8N,此時繩子自由端受到的拉力為1.8N,滑輪組機械效率：η＝×100%≈74.1%;(2)縱向分析實驗數據,可初步得出的實驗結論：同一滑輪組的機械效率與提升物體的重力有關.故答案為：(1)1.8;74.1%;(2)提升物體的重力.【典例4-2】(2022秋?金壇區(qū)期中)某興趣小組對滑輪和杠桿的機械效率進行了實驗探究.(1)如圖分別用甲、乙兩相同滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面,滑輪重力小于沙和桶的總重力.用甲滑輪繩端所施加的拉力為F1,做的總功為W1,機械效率為η1;用乙滑輪繩端所施加的拉力為F2,所做的總功為W2,機械效率為η2,若不計摩擦和繩重,則：F1＞F2(＞/＜/＝),W1＜W2(＞/＜/＝),η1＞η2(＞/＜/＝).(2)如圖丙所示,用豎直向上的力勻速拉動質量分布均勻的杠桿,杠桿轉動過程中,拉力F的大小將不變(變大/變小/不變).現用豎直向上的拉力將重為36N的物體緩慢升高10cm,拉力大小F為16N,拉力移動的距離為25cm,此時杠桿的機械效率為90%.若將重物的懸掛點由A點(為第1次)向右移至B點(為第2次),將重物提升相同的高度,兩次有用功相等(相等/不等),第2(1/2)次杠桿的機械效率高.【答案】(1)＞;＜;＞;(2)不變;90%;相等;2.【分析】(1)由圖可知甲是定滑輪,乙是動滑輪,定滑輪只改變力的方向,不能改變力的大小,定滑輪既可以改變力的大小,也可以改變力的方向;利用乙滑輪做的額外功多,由"分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面”可知兩種情況的有用功,再根據總功等于有用功加上額外功,可以比較出兩種情況的總功大小.然后利用即可比較出二者機械效率的大小;(2)由圖示可知,當重物被提升的過程中,根據數學知識可知動力臂與阻力臂的關系,再根據杠桿平衡條件可知拉力的變化;杠桿提升物體時,對物體做有用功,拉力做的功是總功,根據求出機械效率;將物體的懸掛點從A點移至B點,物體還升高相同的高度,杠桿上旋的角度減小,克服杠桿重做功減小,有用功不變,額外功減小,總功減小,進而判斷機械效率的變化.【解答】解：(1)設沙桶的重力是G,由圖示可知,甲圖中是定滑輪,若不計摩擦和繩重,拉力F1＝G,圖乙是動滑輪,拉力,滑輪重力小于沙和桶的總重力,所以F1＞F2;因為分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面,所以兩種情況的有用功相同;當有用功一定時,甲中所做的總功為對一桶沙所做的功,利用機械時做的額外功越少,則總功就越少,機械效率就越高;又因為乙是動滑輪,乙中所做的總功還要加上對動滑輪所做的功,利用乙滑輪做的額外功多,則總功越多,機械效率越低,即W1＜W2,η1＞η2;(2)由圖示可知,當重物被提升的過程中,根據數學知識可知動力臂與阻力臂的比值不變,且重物的重力不變,由杠桿平衡條件可知拉力不變;物體上升的高度h＝10cm＝0.1m,拉力移動的距離為s＝25cm＝0.25m,此時杠桿的機械效率為：;杠桿提升物體時,對物體做有用功,克服杠桿重做額外功,并且W有用+W額＝W總;設杠桿重心升高的距離為h,所以,Gh1+G杠桿h＝Fh2,G不變,h1不變,G杠桿不變,物體從A點到B點,物體還升高相同的高度,有用功不變;杠桿上旋的角度減小,杠桿升高的距離h變小,克服杠桿重力所做的額外功變小;則Gh1+G杠桿h變小,所以Fh2也變小;根據可知,總功變小,有用功不變,所以η變大,即第2次杠桿的機械效率高.故答案為：(1)＞;＜;＞;(2)不變;90%;相等;2.【典例4-3】(2023?海珠區(qū)一模)(1)小芳把重10N的物體從水平地面豎直向上勻速提升2m.小芳對物體做的功為20J.(2)小明猜想："圖中斜面提升物體,接觸面粗糙程度不變時,物體越輕,機械效率越高”.設計一個實驗,多次測量斜面的機械效率,檢驗其猜想.①實驗步驟(已準備圖中的斜面、有凹槽的物體,若需要可補充器材)：彈簧測力計、刻度尺、鉤碼.②寫出測量第一次機械效率的表達式η＝×100%.③寫出判斷小明猜想是否正確的依據在凹槽中添加不同數量的鉤碼,多次實驗,求出每次的機械效率并進行比較,如果添加鉤碼較少時,機械效率高,則小明的猜想是正確的,否則就是錯誤的..【答案】(1)20;(2)①彈簧測力計、刻度尺、鉤碼;②×100%;③在凹槽中添加不同數量的鉤碼,多次實驗,求出每次的機械效率并進行比較,如果添加鉤碼較少時,機械效率高,則小明的猜想是正確的,否則就是錯誤的.【分析】(1)根據W＝Gh求出小芳對物體做的功;(2)①根據η＝＝×100%和探究的目的分析;②根據η＝＝×100%寫出第一次機械效率的表達式;③根據探究的目的分析.【解答】解：(1)小芳對物體做的功為：W＝Gh＝10N×2m＝20J;(2)①由η＝×100%＝×100%可知,實驗過程中需要測量拉力、物重、物體移動的距離,物體上升的高度,所以需要彈簧測力計和刻度尺;又因為實驗過程中需要改變物重,所以還需要鉤碼;②設凹槽受到的重力為G凹槽,凹槽在斜面上運動的距離為s凹槽,則測量第一次機械效率的表達式η＝×100%＝×100%;③本實驗是探究斜面提升物體,接觸面粗糙程度不變時,物體越輕,機械效率越高的猜想是否正確,所以判斷小明猜想是否正確的依據是：在凹槽中添加不同數量的鉤碼,多次實驗,求出每次的機械效率并進行比較,如果添加鉤碼較少時,機械效率高,則小明的猜想是正確的,否則就是錯誤的.故答案為：(1)20;(2)①彈簧測力計、刻度尺、鉤碼;②×100%;③在凹槽中添加不同數量的鉤碼,多次實驗,求出每次的機械效率并進行比較,如果添加鉤碼較少時,機械效率高,則小明的猜想是正確的,否則就是錯誤的.【變式4-1】(2023?廬江縣三模)小張同學測量如圖所示滑輪組的機械效率,部分實驗數據如表.實驗次數鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機械效率η11051555.6%21.550.8153205101566.7%(1)第1次實驗時,彈簧測力計示數如圖所示,為0.6N.(2)第2次實驗時,滑輪組的機械效率是62.5%.(3)分析1、2、3次實驗的數據可知,使用同一滑輪組提升重物時,重物重力越大(選填"大”或"小”),滑輪組的機械效率越高.【答案】(1)0.6;(2)62.5%;(3)大.【分析】(1)實驗過程中,應緩慢拉動彈簧測力計,使鉤碼豎直向上做勻速運動,此時系統處于平衡狀態(tài),測力計示數等于拉力大小;根據彈簧測力計分度值得出彈簧測力計示數;(2)根據W有＝Gh得出第2次實驗時所做的有用功,根據W總＝Fs得出第2次做的總功,根據η＝求出滑輪組的機械效率;(3)分析1、2、3次實驗的數據得出結論.【解答】解：(1)測力計分度值為0.1N,第1次實驗時,彈簧測力計示數為0.6N.(2)第2次實驗時所做的有用功為：W有＝Gh＝1.5N×0.05m＝0.075J;第2次做的總功為：W總＝Fs＝0.8N×0.15m＝0.12J,滑輪組的機械效率為：η＝×100%＝×100%＝62.5%,(3)分析1、2、3次實驗的數據可知,使用同一滑輪組提升重物時,重物重力越大,滑輪組的機械效率越高.故答案為：(1)0.6;(2)62.5%;(3)大.【變式4-2】(2022?杭州模擬)某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率,實驗的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點,在A點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼,在B點用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計,使杠桿保持水平;②豎直向上拉動彈簧測力計緩慢勻速上升(保持O點位置不變),在此過程中彈簧測力計的讀數為F,利用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h1、h2.回答下列問題：(1)本次實驗中,若提升的鉤碼重一定,不計裝置的摩擦,則影響杠桿機械效率的主要因素是杠桿自身的重力.(2)該杠桿機械效率的表達式是×100%.(用題中給出的字母表示)(3)若將鉤碼的懸掛點由A移至C,O、B位置不變,仍將鉤碼提升相同的高度,則杠桿的機械效率將變大(變大/變小/不變).請簡要說明理由鉤碼的重力和上升高度均不變,則有用功不變,但杠桿重心上升的高度減小,額外功減小,總功減小,根據機械效率的公式可知杠桿的機械效率變大.【答案】(1)杠桿自身的重力;(2)×100%;(3)變大;鉤碼的重力和上升高度均不變,則有用功不變,但杠桿重心上升的高度減小,額外功減小,總功減小,根據機械效率的公式可知杠桿的機械效率變大.【分析】(1)機械效率是有用功和總功的比值,它反映了有用功在總功中所占比例的大小,影響機械效率的因素從有用功和額外功兩方面考慮;(2)使用杠桿克服鉤碼的重力做功,有用功等于克服鉤碼重力做的功,總功等于彈簧測力計的拉力做的功,機械效率等于有用功和總功的比值;(3)將鉤碼的懸掛點由A移至C,仍將鉤碼提升相同的高度,有用功不變;額外功是克服杠桿重力做的功,分析杠桿重心上升高度的變化,可知額外功和總功的變化情況,據此結合機械效率的公式分析.【解答】解：(1)影響機械效率的因素主要是有用功和總功所占的比例;提升的鉤碼重一定說明有用功一定,所以影響杠桿機械效率的主要因素是杠桿自身的重力.(2)有用功為W有＝Gh1,總功W總＝Fh2,則機械效率的表達式η＝×100%＝×100%;(3)若將鉤碼的懸掛點由A移至C,而O、B位置不變,仍將鉤碼提升相同的高度,則有用功不變,但杠桿重心上升的高度減小,額外功減小,總功減小,根據機械效率的公式η＝可知杠桿的機械效率變大.故答案為：(1)杠桿自身的重力;(2)×100%;(3)變大;鉤碼的重力和上升高度均不變,則有用功不變,但杠桿重心上升的高度減小,額外功減小,總功減小,根據機械效率的公式可知杠桿的機械效率變大.【變式4-3】(2023?臥龍區(qū)校級一模)汽車沿著盤山公路,可以駛上高聳入云的山峰,請用彈簧測力計、斜面(盡量光滑)、刻度尺、帶掛鉤的小物塊等器材,設計一個實驗說明：上山的公路為什么修的彎彎曲曲如盤龍,而不是從山下直通山頂?操作步驟：(1)用彈簧測力計豎直拉起小木塊,記下彈簧測力計的示數G;(2)把木塊放在斜面上,用彈簧測力計拉小木塊沿斜面向上運動,當小木塊勻速運動時記下彈簧測力計的示數F;(3)改變斜面的傾斜角度,再次重復上述實驗.實驗現象：豎直拉小木塊時用的力最大,沿斜面拉小木塊時,斜面坡度越小,用的力越小;斜面坡度越大,用的力越大;若已測出斜面的高和長分別h和L,則斜面的機械效率表達式為：η＝×100%.【答案】見試題解答內容【分析】操作步驟：用彈簧測力計測量不同斜面坡度下拉力大小,通過比較得出斜面有省力的作用.計算斜面的機械效率：利用W＝Gh求拉力做的有用功,利用W＝Fs求拉力做的總功,斜面的機械效率等于有用功與總功之比.【解答】解：操作步驟：(1)用彈簧測力計豎直拉起小木塊,記下彈簧測力計的示數G;(2)把木塊放在斜面上,用彈簧測力計拉小木塊沿斜面向上運動,當小木塊勻速運動時記下彈簧測力計的示數F;實驗現象：豎直拉小木塊時用的力最大,沿斜面拉小木塊時,斜面坡度越小,用的力越小;斜面坡度越大,用的力越大.計算斜面的機械效率：拉力做的有用功：W有用＝Gh,拉力做的總功：W總＝FL,斜面的機械效率：η＝×100%＝×100%.故答案為：(1)用彈簧測力計豎直拉起小木塊,記下彈簧測力計的示數G;(2)把木塊放在斜面上,用彈簧測力計拉小木塊沿斜面向上運動,當小木塊勻速運動時記下彈簧測力計的示數F;豎直拉小木塊時用的力最大,沿斜面拉小木塊時,斜面坡度越小,用的力越小;斜面坡度越大,用的力越大;η＝×100%.一、選擇題.1．(2023春?通州區(qū)期中)關于功、功率和機械效率,下列說法正確的是()A．作用在物體上的力越大,對物體做功越多 B．力對物體做功越快,功率就越大 C．力對物體做功越多,功率就越大 D．有用功越多,機械效率就越大【答案】B【分析】(1)功等于力與力方向上的距離的乘積,即W＝Fs;(2)功率表示物體做功快慢的物理量,即P＝;(3)機械效率等于有用功與總功的比值,反映了有用功在總功中所占比例的大小.【解答】解：A、作用在物體上的力越大,對物體所做的功不一定越多,因為在力方向上的距離不明確,故A錯誤;B、功率表示物體做功快慢的物理量,物體做功越快,功率越大,故B正確;C、力對物體做功越多,功率不一定越大,因為所用的時間不明確,故C錯誤;D、機械做的有用功越多,機械效率不一定越高,因為有用功在總功中占的比例不明確,故D錯誤.故選：B.2．(2022秋?昭陽區(qū)月考)10月1日清晨,北京天安門廣場舉行莊嚴的升國旗儀式,關于升旗過程中的一些數據,下列說法正確的是()A．一面國旗的質量約為50g B．升國旗時國旗上升的速度約為5m/s C．帶動國旗上升的電動機的效率可達到100% D．旗手的正常體溫約為37℃【答案】D【分析】此題考查對生活中常見物理量的估測,結合對生活的了解和對物理單位的認識,找出符合實際的選項.【解答】解：A、一面國旗的質量約為200g左右,故A錯誤;B、升國旗時,一首國歌時長約50s,旗桿高約10m,國旗上升的速度約為v＝＝＝0.2m/s＝20cm/s,故B錯誤;C、帶動國旗上升的電動機要克服阻力做功效率不可能達到100%,故C錯誤;D、人體的正常體溫約為37℃,并且變化的幅度很小,故D正確.故選：D.3．(2021?鯉城區(qū)校級模擬)如圖所示,用相同的滑輪和繩子分別組成甲、乙兩個滑輪組,分別用甲、乙兩個滑輪組在相同時間內將重為G的物體勻速提升相同的高度,不計繩重及摩擦,則下列說法正確的是()A．繩自由端的拉力F甲＜F乙 B．拉力所做的功W甲＞W乙 C．拉力的功率P甲＞P乙 D．滑輪組的機械效率η甲＝η乙【答案】D【分析】(1)不計繩重及摩擦,由滑輪組的結構知道承擔物重的繩子股數n,由F＝(G+G動)分析拉力大小;(2)利用相同的滑輪和繩子、提升相同的高度,做額外功相同;而總功等于有用功加上額外功,可知利用滑輪組做的總功相同;(3)利用功率公式判斷拉力做功功率的大小關系;(4)根據效率公式判斷滑輪組機械效率的大小關系.【解答】解：A、甲滑輪組有兩段繩子承擔物重,乙滑輪組有三段繩子承擔物重,不計繩重及摩擦,F甲＝(G+G動),F乙＝(G+G動),則F甲＞F乙,A錯誤;B、因忽略繩重與摩擦時,克服物體重力做的功為有用功,且兩滑輪組將物體提升相同高度,由W有＝Gh可知,兩滑輪組做的有用功相等．利用相同的滑輪和繩子、提升相同的高度,做額外功相同;而總功等于有用功加上額外功,可知利用滑輪組做的總功相同,則兩滑輪組拉力做的總功相等,即W甲＝W乙,B錯誤;C、兩滑輪組拉力所做功相同,做功時間相同,所以兩個滑輪組拉力的功率相同,即P甲＝P乙,C錯誤;D、兩滑輪組做的有用功即為克服物重所做的功,因此有用功相同、總功相同,故兩滑輪組的機械效率相同,D正確.故選：D.4．(2023春?順義區(qū)期中)在生產和生活中經常使用各種機械,下列說法正確的是()A．使用任何機械都可以省力 B．使用任何機械都可以省功 C．使用機械時,有用功越大,機械效率越高 D．使用機械時,有用功占總功的比例越大,機械效率越高【答案】D【分析】(1)使用機械可以在省力、改變動力的方向或移動的距離上得到好處,給人們帶來方便,做到方便快捷等;使用機械有這么多的好處,這正是人們使用機械的目的,但使用任何機械都不能省功.(2)機械效率指的是有用功和總功之比.【解答】解：A、使用有的可以省力,有的費力,例如費力杠桿,故A錯誤;B、使用機械時,省力的機械費距離,省距離的機械費力,不能省功,故B錯誤;CD、使用機械時,有用功占總功的比例越大,機械效率越高,故C錯誤,D正確.故選：D.5．(2022秋?沭陽縣期末)如圖所示,關于簡單機械,下列說法不正確的是()A．如圖甲是一個省力杠桿 B．如圖乙使用定滑輪可以改變力的方向 C．如圖丙使用斜面可以省功 D．如圖丁使用滑輪組可以省力【答案】C【分析】(1)杠桿的種類有三種：①省力杠桿,動力臂大于阻力臂,省力但費距離;②費力杠桿,動力臂小于阻力臂,費力但省距離;③等臂杠桿,動力臂等于阻力臂,既不省距離也不省力;(2)使用定滑輪可以改變力的方向;(3)任何機械都不能省功;(4)滑輪組可以改變力的大小,也可以改變力的方向,也可以既改變力的大小又改變力的方向.【解答】解：A．圖中杠桿的動力臂大于阻力臂,能夠省力,是省力杠桿,故A正確;B．使用定滑輪不省力,但可以改變力的方向,故B正確;C．任何機械都不能省功,使用斜面可以省力、但不可以省功,故C錯誤;D．使用滑輪組可以省力,故D正確.故選：C.6．(2023?黃埔區(qū)一模)分別使用甲、乙兩個滑輪組將重為10N的物體A在2s內勻速拉升20cm,拉力大小如圖所示,下列說法正確的是()A．甲更省力 B．乙繩子自由端移動距離更大 C．兩次所做的有用功都是200J D．此過程F1做的功比F2做的功多【答案】D【分析】(1)使用兩個滑輪組分別提升同一物體A,比較繩端的拉力大小,即可判斷哪個更省力;(2)確定兩個滑輪組承擔物重的繩子股數n,繩子自由端移動距離s＝nh,據此得出繩子自由端移動距離的大小關系;(3)利用W＝Gh比較所做有用功的關系;(4)利用W＝Fs計算拉力做的功(總功),進而比較大小關系.【解答】解：A、使用兩個滑輪組分別提升同一物體A,即提升物體的重力相同,使用甲滑輪組時拉力F1＝9N,使用乙滑輪組時拉力F2＝6N,所以乙更省力,故A錯誤;B、物體被提升的高度h＝20cm＝0.2m,由圖知滑輪組承擔物重的繩子股數分別為n1＝3、n2＝2,繩子自由端移動的距離分別為s1＝n1h＝3×0.2m＝0.6m,s2＝n2h＝2×0.2m＝0.4m,即s1＞s2,所以甲繩子自由端移動距離更大,故B錯誤;C、物體被提升的高度都為20cm,由W＝Gh可知,所做的有用功相同,都為：W有用＝Gh＝10N×0.2m＝2J,故C錯誤;D、使用甲滑輪組時拉力做的功W總1＝F1s1＝9N×0.6m＝5.4J,使用乙滑輪組時拉力做的功W總2＝F2s2＝6N×0.4m＝2.4J,所以,此過程F1做的功比F2做的功多,故D正確.故選：D.7．(2022春?新野縣期末)下列說法正確的是()A．兩個力的合力,一定大于其中任何一個力 B．用力推桌子,桌子靜止不動,因為推力小于摩擦阻力 C．排水管的"反水彎”呈U形利用了連通器的原理 D．用桶提水時,對桶所做的功是有用功【答案】C【分析】(1)同一直線、同方向二力的合力大小等于二力大小之和,方向與二力的方向相同;同一直線、反方向二力的合力大小等于二力大小之差,方向與二力中較大力的方向一致.(2)保持靜止或勻速直線運動的物體不受力或受到平衡力的作用,一對平衡力的大小是相等的.(3)連通器：上端開口、下端連通的容器.(4)要判斷什么是有用功,要首先判斷做功的目的是什么.此題目的是提水,所以克服水的重力做的功是有用功.【解答】解：A、因為同一直線、反方向二力的合力大小等于二力之差,因此合力大小不一定大于其中任何一個力,故A錯誤;B、用水平力推桌子,桌子不動,保持靜止狀態(tài),說明受到平衡力的作用,且水平方向上推力和摩擦力平衡,所以推力等于摩擦力,故B不正確;C、排水管的"反水彎”呈U形,上端開口、下部連通,利用的是連通器原理,故C正確;D、目的是提水,所以對水做的功是有用功,故D錯誤.故選：C.8．(2023?牡丹區(qū)二模)如圖所示,重為15N的物體在大小為10N,水平向左的拉力F1作用下,沿水平地面做勻速直線運動,5s運動了2m.若水平桌面對物體的摩擦力為10N,則()A．拉力F1做的功等于為20J B．拉力F1的功率為4W C．滑輪的機械效率為75% D．摩擦力做的功為20J【答案】D【分析】(1)由圖可知n＝2,繩子自由端移動的距離s＝ns物,利用W總＝Fs求拉力做的總功;(2)利用P＝求拉力做功的功率;(3)利用η＝＝＝＝求滑輪組的機械效率;(4)利用W有＝fs物求摩擦力做的功.【解答】解：A、由圖可知n＝2,繩子自由端移動的距離：s＝ns物＝2×2m＝4m,拉力做的總功：W總＝F1s＝10N×4m＝40J,故A錯誤;B、拉力做功的功率：P＝＝＝8W,故B錯誤;C、滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝50%,故C錯誤;D、摩擦力做的功：W＝fs物＝10N×2m＝20J,故D正確.故選：D.9．(2023?洛寧縣二模)(多選)如圖所示是用桔槔汲水的場景,其中桔槔左端用繩系一木桶,人向下拉繩讓左端的水桶向下進入井中,同時右端的墜石升高.水桶裝滿水后放手,右端的墜石下降,水桶上升.下列說法正確的是()A．人向下拉繩時,裝置可視為一個費力杠桿 B．人向下拉繩時,墜石受到的重力是阻力 C．水桶盛滿水后向上升的過程中,裝置可視為省力杠桿 D．水桶盛滿水后向上升的過程中,裝置的機械效率小于1【答案】ACD【分析】(1)當人向下拉繩讓左端的水桶向下進入井中時,人對桔槔施加的拉力為動力,右端的墜石對桔槔施加的拉力為阻力,根據動力臂與阻力臂的大小關系,確定是省力杠桿還是費力杠桿;(2)桶裝滿水后放手,右端的墜石下降,水桶上升,右端的墜石對桔槔施加的拉力為動力,水桶對桔槔施加的拉力為阻力,根據動力臂與阻力臂的大小關系,確定是省力杠桿還是費力杠桿;(3)有用功跟總功的比值叫做機械效率.【解答】解：AB、人向下拉繩時,人對桔槔施加的拉力為動力,右端的墜石對桔槔施加的拉力為阻力,此時動力臂小于阻力臂,所以桔槔相當于一個費力杠桿,故A正確,B錯誤;C、水桶盛滿水后向上升的過程中,右端的墜石對桔槔施加的拉力為動力,水桶對桔槔施加的拉力為阻力,此時動力臂大于阻力臂,所以桔槔相當于一個省力杠桿,故C正確;D、水桶盛滿水后向上升的過程中,要克服摩擦、提升機械做額外功,使得有用功小于總功,因而裝置的機械效率小于1,故D正確.故選：ACD.二、填空題.10．(2023?封開縣模擬)機械效率是有用功跟總功的比值,公式η＝,使用任何機械都要做額外功,所以機械效率總是小于1.【答案】見試題解答內容【分析】任何機械本身都受到重力的作用,機械各部件之間又存在摩擦,所以使用任何機械,除了做有用功外,都不可避免地要做額外功.這時動力所做的總功等于有用功加額外功.有用功跟總功的比值叫機械效率.【解答】解：在使用機械時,人們?yōu)榱送瓿赡稠椚蝿斩龅墓杏杏霉?對完成任務沒有用但不得不做的功叫額外功,有用功與額外功之和叫總功.有用功與總功之比是機械效率,計算公式為η＝,使用任何機械不可避免的做額外功,所以機械效率總小于1.故答案為：有用;總;;額外;小于1.11．(2023?惠城區(qū)一模)小明利用如圖甲所示的滑輪組,將不同的物體勻速提升1m,圖乙所示為克服物體重力做的功和拉力做的功隨物重變化的柱狀圖,不計繩重和摩擦.定滑輪的作用是改變力的方向,物重為150N時,小明做的有用功為150J,動滑輪的重力為50N.【答案】改變力的方向;150;50.【分析】(1)結合定滑輪的工作特點分析解答;(2)利用W＝Gh計算小明做的有用功;不計繩重和摩擦,由圖乙得出額外功,然后利用W額＝G動h可求動滑輪的重力.【解答】解：(1)定滑輪的作用是改變力的方向;(2)小明做的有用功：W有用＝Gh＝150N×1m＝150J;由圖乙可得,不計繩重和摩擦,額外功為W額＝W總﹣W有用＝200J﹣150J＝50J,則根據W額＝G動h可得,動滑輪的重力為G動＝＝＝50N.故答案為：改變力的方向;150;50.12．(2023?沂水縣一模)(1)如圖1所示,用刻度尺測量木塊的長度,測量值為3.00cm.(2)飛機在跑道上滑行3000m后起飛升空,用時約50s,則飛機在滑行過程中的平均速度約為216km/h,起飛后以地面為參照物,飛機是運動(填"靜止”或"運動”)的.(3)如圖2當運動員用船槳劃水時,運動員手中使用的船槳屬于費力(填"省力”或"費力”)杠桿,使用它不能(填"能”或"不能”)省功.(4)我國"嫦娥工程”已經實施落月探測,物體在月球上所受重力只相當于地球上的.質量為140kg的玉兔號月球車在月球上的質量為140kg,在月球上所受到的重力為233N.(g＝10N/kg)【答案】(1)3.00;(2)216;運動;(3)費力;不能;(4)140;233.【分析】(1)使用刻度尺時,注意它的分度值,測量結果要有準確值和估算值.(2)根據v＝計算速度;被研究物體相對于參照物,位置發(fā)生了變化,就說物體是運動的;反之,就是靜止的.(3)費力杠桿使用時,阻力臂大于動力臂;任何機械都不能省功.(4)質量是物體的一種基本屬性,與物體的狀態(tài)、形狀、溫度、所處的空間位置的變化無關,根據重力公式算出重力,再推算在月球上的重力.【解答】解：(1)如圖1所示,刻度尺的分度值為1mm,測量值為3.00cm.(2)飛機在滑行過程中的平均速度約為：v＝＝＝60m/s＝216km/h;起飛后以地面與飛機的位置發(fā)生了變化,以地面為參照物,飛機是運動的.(3)船槳使用時,阻力臂大于動力臂,它是費力杠桿,任何機械都不能省功.(4)質量為140kg的玉兔號月球車在地球上的重力為：G＝mg＝140kg×10N/kg＝1400N;把它帶到月球上時,質量不變,還是140kg;它的重力為：G＝×1400N≈233N.故答案為：(1)3.00;(2)216;運動;(3)費力;不能;(4)140;233.13．(2022?南京模擬)如圖A所示的兩種剪刀,正常使用時為了少移動距離,應使用乙剪刀(填"甲”或"乙”);這兩種剪刀在使用時都不能(選填"能”或"不能”)省功;如圖B所示,工程車上的起重臂就是一個杠桿,使用它的好處是能夠省距離;如圖C所示,A裝置是定滑輪.【答案】乙;不能;距離;定.【分析】(1)杠桿主要包括以下幾種：①省力杠桿,動力臂大于阻力臂,省力但費距離;②費力杠桿,動力臂小于阻力臂,費力但省距離;③等臂杠桿,動力臂等于阻力臂,既不省距離也不省力.結合圖中的杠桿可做出判斷;(2)使用任何機械都不能省功.(3)軸固定不動的滑輪為定滑輪,它可以改變力的方向,但不能省力.【解答】解：如圖A所示的兩種剪刀,甲剪刀屬于省力杠桿,使用時省力,但是不省距離,乙剪刀屬于費力杠桿,使用時可以省距離,但是不省力.因此正常使用時為了少移動距離,應使用乙剪刀.根據功的原理,使用任何機械都不能省功,省力的杠桿費距離,費力的杠桿省距離,這兩種剪刀在使用時都不能省功.如圖B所示,工程車上的起重臂就是一個杠桿,它的動力臂是O點到伸縮臂的垂直距離,阻力臂是O點到懸掛重物的垂直距離,前者小于后者,是一個費力杠桿,使用它的好處是省距離.如圖C所示,A裝置的軸不隨物體運動,是定滑輪,定滑輪的動力臂等于阻力臂,它的實質是一個等臂杠桿.故答案為：乙;不能;距離;定.14．(2023?連云港一模)如圖所示,用動滑輪將重為4.2N的物體勻速提升10cm,彈簧測力計的示數如圖所示.使用動滑輪的好處是省力,動滑輪的機械效率為87.5%.釣魚用的釣魚竿屬于費力杠桿(選填"省力杠桿”、"費力杠桿”或"等臂杠桿”).【答案】省力;87.5;費力杠桿.【分析】(1)使用動滑輪可以省力,但不能改變力的方向;(2)根據彈簧測力計的分度值讀出繩子自由端的拉力,動滑輪繩子的有效股數為2,根據η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出動滑輪的機械效率;(3)判斷杠桿的類型可結合生活經驗和動力臂與阻力臂的大小關系來判斷.【解答】解：(1)動滑輪的實質是動力臂為阻力臂2倍的杠桿,使用動滑輪的好處是可以省力,但不能改變動力的方向;(2)由圖可知,彈簧測力計的分度值為0.2N,繩子自由端的拉力F＝2.4N,動滑輪繩子的有效股數n＝2,則動滑輪的機械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝87.5%;(3)釣魚竿在使用的過程中手移動的距離小于魚移動的距離,并且動力臂小于阻力臂,所以它屬于費力杠桿.故答案為：省力;87.5;費力杠桿.15．(2023?合肥二模)如圖所示是工人用滑輪組提升貨物的情景.當他用大小為200N的拉力拉動輕繩,可勻速提升重為360N的貨物A.此時滑輪組的機械效率為90%.(忽略繩重和摩擦)【答案】90【分析】由圖可知,吊起動滑輪的繩子股數n＝2,忽略一切摩擦力,利用η＝＝＝＝計算出滑輪組的機械效率.【解答】解：由圖可知,吊起動滑輪的繩子股數n＝2,忽略繩重和摩擦,滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝＝90%.故答案為：90.三、實驗探究題.16．(2023?杜集區(qū)校級三模)如圖所示,某實驗小組在做"測滑輪組機械效率”的實驗.實驗數據記錄于表中.實驗次數鉤碼重G/N鉤碼上升的高度h/m繩端的拉力F/N繩端移動的距離s/m機械效率120.10.80.3240.11.50.388.9%340.151.50.4588.9%460.152.20.4590.9%(1)第1次實驗,滑輪組的機械效率為83.3%;(2)想提高此滑輪組的機械效率,以下措施中不可行的是C.A.選用輕質動滑輪B.給滑輪的軸心加潤滑油C.增加物體被提升的高度D.增大被提升的物體的重力【答案】(1)83.3%;(2)C【分析】(1)根據η＝＝求出第一次實驗的機械效率;(2)明確滑輪組機械效率的影響因素,據此回答.【解答】解：(1)第1次實驗,滑輪組的機械效率為：η＝＝＝≈83.3%;(2)影響滑輪組的機械效率的因素有：提升物體的重、動滑輪自重、摩擦;滑輪組的機械效率與提升物體的高度、提升物體的速度無關,故選C.故答案為：(1)83.3%;(2)C.17．小明在探究利用杠桿做功的實踐活動中,將重G為15N的物體的掛在一粗細相同、質量均勻的長硬棒的中點,手豎直提起棒的另一端,用10N的拉力使物體在2s內緩慢勻速提升了0.1m,拉力移動了0.2m的距離,如圖所示(不計摩擦),則：(1)小明利用杠桿所做的有用功1.5J,杠桿的機械效率75%,長硬棒的重力5N;(2)若把重物遠離支點移動一段距離,則將該重物緩慢勻速提升了0.1m時,杠桿的機械效率將變大(填變大、變小或不變).【答案】見試題解答內容【分析】(1)根據W有用＝Gh求出有用功;根據圖中信息,求出拉力移動距離,根據W總＝Fs求出總功,根據η＝求出機械效率;在提升物體的過程中,克服硬棒的重力做的功是額外功,根據W額＝G棒h求出硬棒的重力.(2)先根據杠桿平衡的條件判斷該過程中拉力的變化,然后根據有用功、額外功以及總功的變化,并結合根據η＝進行分析.【解答】解：已知：物重G＝15N,拉力F＝10N,高度h＝0.1m,(1)有用功：W有用＝Gh＝15N×0.1m＝1.5J;由圖可知：拉力移動距離s＝2h＝2×0.1m＝0.2m,總功W總＝Fs＝10N×0.2m＝2J,杠桿的機械效率η＝×100%＝×100%＝75%;克服硬棒的重力做的額外功W額＝W總﹣W有用＝2J﹣1.5J＝0.5J,W額＝G棒h,長硬棒的重力G棒＝＝＝5N.(2)如果將該物體的懸掛點離支點遠一點,物體被提升相同的高度,要把杠桿提升較低的高度,克服杠桿重力做的功減少,即額外功減少,所以杠桿的機械效率將變大.故答案為：(1)1.5;75%;5;(2)變大.18．(2021?荔灣區(qū)校級開學)(1)如圖1所示,輕質杠桿在F1和F2的作用下處于靜止狀態(tài),O為支點.①該杠桿是(選填"是”或"不是”)處于平衡狀態(tài);②杠桿的平衡條件公式為F1L1＝F2L2,測出AO的距離為sAO,OB的距離為sOB,請分析為什么F1×sAO的數值不等于F2×sOB的數值?sAO不是力臂;③保持F1不變,若把F2方向改為沿虛線方向,為了保持杠桿在原來的位置靜止,則F2的大小將會變大(選填"變大”"變小”或"不變”);理由是：F2的力臂變小;④若撤去F2,在B點施加另一個與F2大小相等、方向相反的力F′2,杠桿能否處于平衡狀態(tài)?不能(選填"能”或"不能”).(2)如圖2所示,把重為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至高度為H的B點;用平行于斜面的拉力F把重也為G的物體乙從C點勻速拉至與B等高的D點,此過程繩的拉力對乙做的功為WCD,斜面的機械效率為(用題目中的物理量符號表示).【答案】(1)①是;②F1L1＝F2L2;sAO不是力臂;③變大;F2的力臂變小;④不能.(2).【分析】(1)杠桿靜止時,處于平衡狀態(tài).杠桿的平衡條件是：F1L1＝F2L2.杠桿的力臂發(fā)生變化時,力的大小會隨之變化.杠桿上的兩個力的作用效果分別是使杠桿沿順時針轉動和逆時針轉動.(2)利用W＝GH求出有用功,再根據機械效率的公式可得出機械效率的表達式.【解答】解：(1)①因為杠桿是靜止的,所以杠桿是平衡狀態(tài).②杠桿的平衡條件公式為：F1L1＝F2L2.由圖可知,杠桿是傾斜的,則AO的距離為SAO不是F1的力臂,所以F1×sAO的數值不等于F2×sOB的數值.③因為虛線方向上力的力臂較小,根據杠桿平衡原理,F1L1不變,力F2就得變大.④若撤去F2,在B點施加另一個與F2大小相等、方向相反的力F′2,則F1與F′2,均使杠桿沿逆時針轉動,所以杠桿不能處于平衡狀態(tài).(2)把重為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至B點,物體上升的高度為H,則有用功為：W有＝GhAB＝GH,拉力做功為總功,即W總＝WCD,則斜面的機械效率為：η＝＝.故答案為：(1)①是;②F1L1＝F2L2;sAO不是力臂;③變大;F2的力臂變小;④不能.(2).19．(2023?常熟市一模)在"探究斜面的機械效率”實驗中,小明猜想斜面的機械效率可能跟斜面的粗糙程度有關,小聰猜想可能跟斜面的傾斜程度有關.如圖是他們設計的實驗裝置,下表是其中一位同學在其他條件一定時的實驗數據.(1)表格中第三次實驗的機械效率為70.6%(結果保留一位小數),分析表中信息可知該實驗是探究小聰(選填"小明”或"小聰”)的猜想,結論是：在其他條件一定時,斜面越陡,機械效率越高;實驗序號斜面的傾斜程度物塊的重力G/N斜面高度h/m沿斜面的拉力F/N斜面長s/m機械效率1較緩100.25.5136.4%2較陡100.47.0157.1%3最陡100.68.51(2)另一位同學為探究自己的猜想,設計了如下步驟.①把一塊長木板的一端墊高,構成一個斜面;②用彈簧測力計沿斜面把一木塊勻速拉上去,進行相關測量,計算出斜面的機械效率;③保持斜面的傾斜程度不變,改變斜面的粗糙程度,再進行相關測量,并計算出斜面的機械效率;④比較兩次機械效率的大小,即可初步驗證猜想是否正確.【答案】(1)70.6%;小聰;越陡;(2)②勻速;③傾斜程度;粗糙程度;④機械效率.【分析】(1)結合表中數據,利用機械效率的計算公式求得第三次實驗的機械效率;不變量是物塊的重力和斜面的粗糙程度,變量是斜面的傾斜程度,機械效率也不相同;(2)探究斜面機械效率與斜面粗糙程度的關系,應控制斜面的傾斜程度不變,改變斜面的粗糙程度,根據記錄的數據計算機械效率,驗證猜想.【解答】解：(1)第三次實驗的機械效率為：η＝＝≈70.6%.由表中實驗數據可知,斜面的粗糙程度相同而斜面的傾斜程度不同,因此該實驗探究的是機械效率與斜面傾斜程度的關系,驗證的是小聰的猜想;由表中實驗數據可知,在其它條件不變的情況下,斜面越陡斜面的機械效率越高,斜面越陡越費力.(2)小明要做驗證他的猜想﹣﹣機械效率與粗糙程度的關系,就應控制物塊重力和斜面傾斜程度不變而改變斜面的粗糙程度;實驗步驟為：①把一塊長木板的一端墊高,構成一個斜面.②用彈簧測力計沿斜面把一木塊勻速拉上去,進行相關測量,計算出斜面的機械效率.③保持斜面的傾斜程度不變,改變斜面的粗糙程度,再進行相關測量,并計算出斜面的機械效率.④根據記錄的數值,計算出機械效率的大小,即可驗證猜想是否正確.故答案為：(1)70.6%;小聰;越陡;(2)②勻速;③傾斜程度;粗糙程度;④機械效率.20．(2023?廬陽區(qū)校級二模)用如圖所示的實驗裝置測杠桿的機械效率,實驗時,豎直向上勻速拉動彈簧測力計,使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升.(1)實驗中,將杠桿拉至圖中虛線位置,測力計的示數如圖所示,鉤碼總重G為1N,鉤碼上升高度h為0.1m,測力計移動距離s為0.3m,則杠桿的機械效率為66.7%.(2)鉤碼從A點改掛在B點后,拉力作用點及拉力方向都不變,此時把相同的鉤碼勻速提升相同的高度,則所測機械效率將變大(選填"變大”、