精練13機(jī)械效率(原卷版+解析)

精練13機(jī)械效率一．選擇題（共10小題）1．如圖所示，有一斜面長(zhǎng)為s、高為h，現(xiàn)用力F沿斜面將重力為G的物體從底端勻速拉到頂端，斜面的機(jī)械效率為η。則下列關(guān)于斜面對(duì)物體的摩擦力f的表達(dá)式中不正確的是（）A．f=G?sη B．fC．f＝F（1﹣η） D．f=2．如圖所示，實(shí)心物體A漂浮在水面上，現(xiàn)利用電動(dòng)機(jī)通過滑輪組拉動(dòng)A，使A向下運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)過程中始終未碰到定滑輪）。已知A的體積為0.2m3，密度為0.4×103kg/m3．動(dòng)滑輪重為300N，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)拉繩子的功率為1.5×103W且保持不變，不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列說法中不正確的是（）A．物體向下運(yùn)動(dòng)的最小速度3m/s B．物體A浸沒在水中時(shí)受到的浮力為2×103N C．物體A向下運(yùn)動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)拉著繩子的力先變大，后不變 D．物體A向下運(yùn)動(dòng)過程中，滑輪組機(jī)械效率的最大值為80%3．如圖所示，豎直固定的測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)滑輪組，已知每個(gè)滑輪重均為30N，滑輪組下端掛有質(zhì)量為30kg的物體B，滑輪組繩的末端通過定滑輪沿水平方向與物體A相連，物體A在繩的水平拉力作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；用水平向左的力F拉動(dòng)物體A可使其沿水平桌面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體B上升的速度大小為6cm/s。若不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，g取10N/kg，則下列說法中正確的是（）A．物體A所受滑動(dòng)摩擦力大小為110N B．F的大小為210N C．F做功的功率為42W D．提升物體B時(shí)的機(jī)械效率約為83%4．在測(cè)量圖甲所示滑輪組機(jī)械效率η的實(shí)驗(yàn)中，通過改變物重G或動(dòng)滑輪重G動(dòng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到了如圖乙所示的效率與物重或動(dòng)滑輪重的關(guān)系，圖中縱軸表示機(jī)械效率的倒數(shù)η﹣1，若不計(jì)繩重與摩擦，則橫軸可能表示（）A．G動(dòng)或G﹣1 B．G動(dòng)﹣1或G C．G動(dòng)或G D．G﹣1或G動(dòng)﹣15．用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機(jī)械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示．不計(jì)摩擦，下列分析正確的是（）A．動(dòng)滑輪的重力為10N B．動(dòng)滑輪組的機(jī)械效率可以達(dá)到100% C．滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物時(shí)，滑輪組做的額外功為7.5J6．如圖所示，物體A重50N，物體B重30N，每個(gè)滑輪重3N，物體A在物體B的作用下沿粗糙水平面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果在物體A上施加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)A，使物體B勻速上升0.2m（不計(jì)滑輪組中的摩擦及繩重），下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是（）A．物體A向右勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子對(duì)它的拉力為11N B．物體B勻速上升0.2m，滑輪組做的有用功為6J C．力F做的功為13.2J D．滑輪組的機(jī)械效率為83%7．甲裝置中，空吊籃A重25N，繩子承受最大拉力100N。小壯將A提升到高處，施加拉力F隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙，A上升速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖丙。忽略繩重、摩擦、空氣阻力。下列說法不正確的是（）A．動(dòng)滑輪所受的重力為15N B．第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為30J C．此裝置最多能勻速運(yùn)載160N重的貨物 D．此裝置運(yùn)載貨物最高機(jī)械效率為92.5%8．為了研究機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，小明同學(xué)提出兩個(gè)猜想：猜想一：機(jī)械效率是否與G物有關(guān)；猜想二：機(jī)械效率是否與G動(dòng)有關(guān)。為了驗(yàn)證猜想，小明先用如圖甲所示的裝置不斷改變G物，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出η與G物關(guān)系如圖乙（a）所示；然后換另一個(gè)不同重力的動(dòng)滑輪，不斷改變G物，計(jì)算并繪出η與G物關(guān)系如圖乙（b）所示。根據(jù)圖象（）A．只能驗(yàn)證猜想一 B．只能驗(yàn)證猜想二 C．既能驗(yàn)證猜想一，也能驗(yàn)證猜想二 D．既不能驗(yàn)證猜想一，也不能驗(yàn)證猜想二9．如圖所示，物體A重為GA物體B重為GB，每個(gè)滑輪重G動(dòng)，物體A在物體B的作用下沿粗糙水平面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果在物體A上施加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)A，使物體B勻速上升h（不計(jì)滑輪組中的摩擦及繩重），下列選項(xiàng)不正確的是（）A．物體A向左勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子對(duì)它的拉力為G動(dòng)B．物體B勻速上升時(shí)，滑輪組做的有用功為GBh C．力F做的功為G動(dòng)h+GBh D．滑輪組的機(jī)械效率大小等于GB10．用如圖重為G的均勻杠桿，先后把同一重物掛在A、B兩處勻速提升相同高度，支點(diǎn)處的摩擦不計(jì)，拉力方向始終豎直向上。下列說法正確的是（）A．重物在A點(diǎn)處人做的有用功多 B．在提升重物時(shí)杠桿可節(jié)省距離 C．重物在A點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率更高 D．重物在B點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率更高二．多選題（共1小題）（多選）11．如圖所示，杠桿DE可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OD：OE＝1：2，小軒的質(zhì)量為55kg，他通過細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力T1為150N時(shí)，杠桿在水平位置平衡，小軒對(duì)地面的壓力為F1，物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)p1為3×103Pa。當(dāng)小軒施加豎直向下的拉力為T2時(shí)，物體A恰好勻速上升。已知：物體A的質(zhì)量為100kg，其底面積為5×10﹣2m2，杠桿DE和細(xì)繩的質(zhì)量及滑輪軸的摩擦力均忽略不計(jì)，g取10N/kg。下列分析正確的是（）A．小軒對(duì)地面的壓力F1為400N B．動(dòng)滑輪B受到的重力為40N C．小軒施加豎直向下拉力為175N時(shí)，物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)恰好為零 D．當(dāng)小軒施加豎直向下的拉力為T2時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為85%三．實(shí)驗(yàn)探究題（共3小題）12．小金用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直向上拉動(dòng)杠桿，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升（支點(diǎn)和杠桿的摩擦不計(jì)）。問：（1）重為5N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí)，人的拉力F為4N，鉤碼上升0.3m時(shí)，動(dòng)力作用點(diǎn)C上升0.5m，此時(shí)有用功為J，總功為J，機(jī)械效率η1為。（2）小金為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，仍用該實(shí)驗(yàn)裝置，將鉤碼移到B點(diǎn)，再次緩慢提升杠桿使動(dòng)力作用點(diǎn)C仍然上升0.5m。問：人的拉力F與第一次相比（選填“變大”、“變小”或“不變”）；有用功W有用與第一次相比（選填“變大”、“變小”或“不變”）；額外功W額外與第一次相比（選填“變大”、“變小”或“不變”）；比較此時(shí)的機(jī)械效率η2η1（選填“大于”、“等于”或“小于”）。13．在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小紅用如圖所示的滑輪組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N物體上升的高度h/cm測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm1632.592652.5153682.524（1）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量繩端拉力F時(shí)，應(yīng)盡量豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。（2）第3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率為%，此過程中拉力做的功為J。（3）現(xiàn)用該滑輪組將質(zhì)量相同的重物提升到高處。若第一次、第二次、第三次分別將一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)重物提升到同一高處，三次滑輪組做的額外功分別為0.3J、0.4J、0.5J，機(jī)械效率分別為η1、η2、η3，則2η2η1+η3（填“＜”“＞”或“＝”）。14．測(cè)量浮力小雨想要知道用圖示滑輪組向上提起一個(gè)金屬塊時(shí)的機(jī)械效率。身邊只有一個(gè)不可拆卸的滑輪組（如圖）和一個(gè)形狀不規(guī)則的金屬塊，一個(gè)底面積較大的長(zhǎng)方體木塊，一把輕質(zhì)硬木刻度尺，一個(gè)盛有適量水的水槽和線繩。（1）測(cè)量步驟（配圖說明）（2）寫出計(jì)算機(jī)械效率大小的推導(dǎo)過程四．計(jì)算題（共3小題）15．甲、乙、丙三人用如圖所示裝置打撈水中重物。端點(diǎn)為A、B的木棒中點(diǎn)為C，端點(diǎn)為D、H的木棒中點(diǎn)為E；兩根木棒質(zhì)地均勻，均為圓柱體，重力均為150N；重物的體積為0.01m3、重力為1200N；A、B、H是三人對(duì)木棒施力的作用點(diǎn)，C與D之間、E與重物之間均通過輕繩相連。打撈過程中兩根輕繩始終緊繃，三人用豎直向上的力使兩根木棒始終以相同的速度同步勻速提升重物，最終將重物打撈出水。（不計(jì)輕繩的質(zhì)量及水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）重物浸沒在水中時(shí)受到的浮力大小為多少？（2）重物浸沒在水中時(shí)，打撈過程中輕繩對(duì)D點(diǎn)的拉力大小為多少？（3）若重物浸沒在水中時(shí)，被提升的高度為1m，請(qǐng)計(jì)算整個(gè)裝置在此過程中的機(jī)械效率。16．如圖甲、乙所示，物體M先后浸沒在水和濃鹽水中（ρ鹽水＞ρ水），用同一滑輪組從兩種液體中將物體M勻速提出水面，拉力F和F′隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示。不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力，物體M不吸水、不沾水，g＝10N/kg。（1）圖丙中（選填“A”“B”）曲線表示拉力F隨時(shí)間t變化的圖像。（2）求物體M浸沒在水中受到的浮力。（3）如果物體M浸沒在水中滑輪組的機(jī)械效率為η1，完全拉出水面滑輪組的機(jī)械效率為η0，浸沒在濃鹽水中滑輪組的機(jī)械效率為η2，已知η0：η1＝25：24，η0：η2＝20：19，求物體M浸沒在鹽水中的浮力。17．如圖所示是修建武漢火神山醫(yī)院時(shí)用到的起重機(jī)，如圖乙是起重機(jī)的示意圖，起重機(jī)重3×105N（包括懸臂、滑輪組及鋼繩），重心為P1。為了使起重機(jī)起吊重物時(shí)不至傾倒，在其右側(cè)配有配重M，重心為P2?，F(xiàn)測(cè)得AB為10m，BO為1m，BC為4m，CD為1.5m。（1）勻速起吊重物時(shí)，重物的機(jī)械能（增大、不變、減?。?；（2）計(jì)算說明配重不得超過多少？（在不吊起貨物時(shí)的情景中計(jì)算）（3）如圖丙是它的滑輪組裝置示意圖。起重機(jī)懸臂的底部有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩臺(tái)相同的轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)，這兩臺(tái)轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)一起同向轉(zhuǎn)動(dòng)回收鋼繩。從而吊起物體。在某次起吊質(zhì)量為2t的建筑材料時(shí)，起吊裝置的效率為80%，電動(dòng)機(jī)的輸出功率（即為滑輪組獲得的總功率）為2kW，則右轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)拉繩的速度是多少？五．綜合能力題（共1小題）18．圖甲是某居民樓前的無障礙通道，一位中年人正用輪椅推著他年邁的母親緩緩上行，圖乙是該通道斜面示意圖。為了解中年人推輪椅時(shí)所用力的大小，小紅和小華進(jìn)行了探究。她們從斜面底端A點(diǎn)沿斜面確定了相距1m處的B點(diǎn)。（g取10N/kg）（1）使刻度尺“0”刻度線與水平地面對(duì)齊，正確測(cè)量B點(diǎn)高度，結(jié)果如圖乙，為cm。（2）選用車輪與輪椅相同材質(zhì)、花紋的小車為研究對(duì)象，進(jìn)行了如下操作：①正確使用彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)出小車重為2.0N；②將彈簧測(cè)力計(jì)與斜面平行放置并，然后沿斜面方向勻速拉動(dòng)小車，如圖乙所示，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為N；③計(jì)算出將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)的過程中，拉力所做的功為J；利用斜面將小車從水平地面提升到B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械效率為。（3）在小車上逐漸添加重物，測(cè)出小車的總重G，測(cè)出沿斜面勻速拉動(dòng)小車需要的力，計(jì)算出拉小車從A點(diǎn)到B點(diǎn)所做的功W1；計(jì)算出豎直向上將小車從水平地面提升到B點(diǎn)所做的功W2。以功為縱坐標(biāo)，以小車總重為橫坐標(biāo)，建立平面直角坐標(biāo)系，作出W1和W2與小車總重G的關(guān)系圖像，分別如圖丙中的線段a和b；①由圖像可知：用該通道斜面提升物體時(shí)的機(jī)械效率與物重（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。②若這位母親的質(zhì)量為50kg，所坐的輪椅質(zhì)量為20kg，則中年人用沿著通道斜面方向的力推輪椅勻速上坡時(shí)，力的大小為N。精練13機(jī)械效率一．選擇題（共10小題）1．如圖所示，有一斜面長(zhǎng)為s、高為h，現(xiàn)用力F沿斜面將重力為G的物體從底端勻速拉到頂端，斜面的機(jī)械效率為η。則下列關(guān)于斜面對(duì)物體的摩擦力f的表達(dá)式中不正確的是（）A．f=Ghsη B．fC．f＝F（1﹣η） D．f=【解答】解：有用功：W有＝Gh，W總＝Fs，額外功：W額＝fs，由W額＝fs，得：f=W因?yàn)棣?W有W總，W總＝W有+W額，所以W額＝W總（1﹣η），即fs＝Fs（1﹣總功（拉力做的功）：W總＝W有+W額＝Gh+fs，斜面的機(jī)械效率：η=W整理可得物體與斜面間的摩擦力：f=Gh(1?η)故選：A。2．如圖所示，實(shí)心物體A漂浮在水面上，現(xiàn)利用電動(dòng)機(jī)通過滑輪組拉動(dòng)A，使A向下運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)過程中始終未碰到定滑輪）。已知A的體積為0.2m3，密度為0.4×103kg/m3．動(dòng)滑輪重為300N，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)拉繩子的功率為1.5×103W且保持不變，不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，下列說法中不正確的是（）A．物體向下運(yùn)動(dòng)的最小速度3m/s B．物體A浸沒在水中時(shí)受到的浮力為2×103N C．物體A向下運(yùn)動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)拉著繩子的力先變大，后不變 D．物體A向下運(yùn)動(dòng)過程中，滑輪組機(jī)械效率的最大值為80%【解答】解：（1）由ρ=mmA＝ρAVA＝0.4×103kg/m3×0.2m3＝80kg；A的重力：GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N；A浸沒在水中V排＝VA＝0.2m3，A浸沒在水中受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2×103N；當(dāng)A完全浸沒時(shí)繩子對(duì)物體A的拉力最大，電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力也最大，不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，則電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的最大拉力：F=13（F浮﹣G+G動(dòng)）=1由P=Wv繩=P則物體向下運(yùn)動(dòng)的最小速度：v=13v繩（2）電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F=13（F浮﹣G+G（3）當(dāng)A完全浸沒后，滑輪組受到的拉力最大，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率最大，有用功：W有用＝（F浮﹣G）h，總功：W總＝Fs=13（F浮﹣G+G動(dòng)）×3h＝（F浮﹣G+G滑輪組機(jī)械效率的最大值：η=W故選：A。3．如圖所示，豎直固定的測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)滑輪組，已知每個(gè)滑輪重均為30N，滑輪組下端掛有質(zhì)量為30kg的物體B，滑輪組繩的末端通過定滑輪沿水平方向與物體A相連，物體A在繩的水平拉力作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；用水平向左的力F拉動(dòng)物體A可使其沿水平桌面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體B上升的速度大小為6cm/s。若不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，g取10N/kg，則下列說法中正確的是（）A．物體A所受滑動(dòng)摩擦力大小為110N B．F的大小為210N C．F做功的功率為42W D．提升物體B時(shí)的機(jī)械效率約為83%【解答】解：A、物體B的重力：GB＝mBg＝30kg×10N/kg＝300N，由圖可知，n＝3，不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，A對(duì)滑輪組的拉力：F拉=13（GB+G動(dòng)）因A物體向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則由二力平衡條件可得A物體所受滑動(dòng)摩擦力：f＝F拉＝110N，故A正確；B、用水平向左的力F拉動(dòng)A可使其沿水平桌面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因A對(duì)桌面的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A受到的摩擦力大小不變，由力的平衡條件可得，此時(shí)水平向左的拉力：F＝f+13（GB+G動(dòng)）＝110NC、拉力端移動(dòng)速度v＝3v物＝3×6cm/s＝18cm/s＝0.18m/s，拉力做功的功率：P=WD、勻速提升物體B時(shí)，A對(duì)滑輪組的拉力F拉′＝F﹣f＝220N﹣110N＝110N，因?yàn)榛喗M的機(jī)械效率η=W所以此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率：η′=G故選：A。4．在測(cè)量圖甲所示滑輪組機(jī)械效率η的實(shí)驗(yàn)中，通過改變物重G或動(dòng)滑輪重G動(dòng)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到了如圖乙所示的效率與物重或動(dòng)滑輪重的關(guān)系，圖中縱軸表示機(jī)械效率的倒數(shù)η﹣1，若不計(jì)繩重與摩擦，則橫軸可能表示（）A．G動(dòng)或G﹣1 B．G動(dòng)﹣1或G C．G動(dòng)或G D．G﹣1或G動(dòng)﹣1【解答】解：因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以滑輪組的機(jī)械效率η=W則η﹣1=G+G動(dòng)G=1+已知圖中縱軸表示機(jī)械效率的倒數(shù)η﹣1，由此可知，若不計(jì)繩重與摩擦，則橫軸可能表示G﹣1或G動(dòng)，故選：A。5．用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機(jī)械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示．不計(jì)摩擦，下列分析正確的是（）A．動(dòng)滑輪的重力為10N B．動(dòng)滑輪組的機(jī)械效率可以達(dá)到100% C．滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物時(shí)，滑輪組做的額外功為7.5J【解答】解：A、由圖乙可知，提升物重G＝15N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η＝50%，不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率：η=W解得動(dòng)滑輪重力：G動(dòng)＝15N，故A錯(cuò)誤；B、使用滑輪組時(shí)，需要提升動(dòng)滑輪做額外功，使得有用功小于總功，滑輪組的機(jī)械效率總小于100%，故B錯(cuò)誤；C、滑輪組的機(jī)械效率越高，說明有用功與總功的比值越大，拉力做功不一定少，故C錯(cuò)誤；D、由題知，利用滑輪組每次物體被提升的高度均為0.5m，提升動(dòng)滑輪上升的高度也都是0.5m，則每次提升重物時(shí)，不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組做的額外功都為：W額＝G動(dòng)h＝15N×0.5m＝7.5J，故D正確。故選：D。6．如圖所示，物體A重50N，物體B重30N，每個(gè)滑輪重3N，物體A在物體B的作用下沿粗糙水平面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果在物體A上施加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)A，使物體B勻速上升0.2m（不計(jì)滑輪組中的摩擦及繩重），下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是（）A．物體A向右勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子對(duì)它的拉力為11N B．物體B勻速上升0.2m，滑輪組做的有用功為6J C．力F做的功為13.2J D．滑輪組的機(jī)械效率為83%【解答】解：A．由圖可知，滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝3，不計(jì)滑輪組中的摩擦及繩重，物體A向右勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子對(duì)它的拉力：F1=1n（GB+G動(dòng)）B．如果在物體A上施加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)A，使物體B勻速上升0.2m，則滑輪組做的有用功：W有＝GBh＝30N×0.2m＝6J，故B正確；C．因物體A向右勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的滑動(dòng)摩擦力和繩子的拉力是一對(duì)平衡力，所以，物體A受到的摩擦力：f＝F1＝11N，因滑動(dòng)摩擦力的大小只與壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，所以，如果在物體A上施加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)A，使物體B勻速上升時(shí)其受到的摩擦力不變，此時(shí)物體A受到水平向左的力F、水平向右的滑動(dòng)摩擦力和繩子的拉力作用處于平衡狀態(tài)，所以，由物體A受到的合力為零可得：F＝F1+f＝11N+11N＝22N，物體A移動(dòng)的距離：s＝nh＝3×0.2m＝0.6m，力F做的功：W總＝Fs＝22N×0.6m＝13.2J，故C正確；D．滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W故選：D。7．甲裝置中，空吊籃A重25N，繩子承受最大拉力100N。小壯將A提升到高處，施加拉力F隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙，A上升速度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖丙。忽略繩重、摩擦、空氣阻力。下列說法不正確的是（）A．動(dòng)滑輪所受的重力為15N B．第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為30J C．此裝置最多能勻速運(yùn)載160N重的貨物 D．此裝置運(yùn)載貨物最高機(jī)械效率為92.5%【解答】解：A、由圖丙可知，在1～2s內(nèi)（第2s內(nèi)）A被勻速提升，由圖乙可知拉力F＝20N，由圖知，n＝2，忽略繩重及摩擦，動(dòng)滑輪重力G動(dòng)＝nF﹣GA＝2×20N﹣25N＝15N，故A正確；B、由圖丙可知，第2s內(nèi)A上升的速度vA＝2m/s，第2s內(nèi)滑輪上升的高度h＝vAt＝2m/s×1s＝2m，第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為W額＝G動(dòng)h＝15N×2m＝30J，故B正確；C、忽略繩重及摩擦，繩子拉力為：F=1n（G+GA+G動(dòng)），即提升的貨物的最大重力為：G＝2F最大﹣GA﹣GD、此裝置提升重物的機(jī)械效率隨提升物重的增大而增大，此裝置提升重物的最大機(jī)械效率為：η=W故選：D。8．為了研究機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，小明同學(xué)提出兩個(gè)猜想：猜想一：機(jī)械效率是否與G物有關(guān)；猜想二：機(jī)械效率是否與G動(dòng)有關(guān)。為了驗(yàn)證猜想，小明先用如圖甲所示的裝置不斷改變G物，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出η與G物關(guān)系如圖乙（a）所示；然后換另一個(gè)不同重力的動(dòng)滑輪，不斷改變G物，計(jì)算并繪出η與G物關(guān)系如圖乙（b）所示。根據(jù)圖象（）A．只能驗(yàn)證猜想一 B．只能驗(yàn)證猜想二 C．既能驗(yàn)證猜想一，也能驗(yàn)證猜想二 D．既不能驗(yàn)證猜想一，也不能驗(yàn)證猜想二【解答】解：由圖（a）或者圖（b）可知，當(dāng)甲圖中動(dòng)滑輪的重力一定時(shí)，都有滑輪組的機(jī)械效率隨提升物體重力的增大而增大，故可以驗(yàn)證猜想一；在圖（a）和圖（b）中，提升物體的重力相同時(shí)，動(dòng)滑輪的重力不同，滑輪組的機(jī)械效率不同，故可以驗(yàn)證猜想二。綜上可知，ABD選項(xiàng)錯(cuò)誤、C正確。故選：C。9．如圖所示，物體A重為GA物體B重為GB，每個(gè)滑輪重G動(dòng)，物體A在物體B的作用下沿粗糙水平面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果在物體A上施加一個(gè)水平向左的力F拉動(dòng)A，使物體B勻速上升h（不計(jì)滑輪組中的摩擦及繩重），下列選項(xiàng)不正確的是（）A．物體A向左勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子對(duì)它的拉力為G動(dòng)B．物體B勻速上升時(shí)，滑輪組做的有用功為GBh C．力F做的功為G動(dòng)h+GBh D．滑輪組的機(jī)械效率大小等于GB【解答】解：由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n＝3，A、由于不計(jì)滑輪組中的摩擦及繩重，繩子的拉力：F1=1n（GB+G動(dòng)）B、物體B勻速上升的高度h，則滑輪組做的有用功：W有＝GBh，故B正確；C、當(dāng)物體A向右勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知，物體A受到的滑動(dòng)摩擦力：f＝F1，當(dāng)物體A向左勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓力大小和接觸面的粗糙不變，所以滑動(dòng)摩擦力不變，仍為F1，此時(shí)對(duì)物體A受力分析，A受到水平向左的拉力F、繩子水平向右的拉力及向右的滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)力的平衡條件可知，向左的拉力：F＝F1+f＝2F1，力F移動(dòng)的距離：s＝nh＝3h，則力F做的功：W＝Fs＝2F1×3h＝6F1h＝6×GB+G動(dòng)3×h＝2×（GBD、因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率：η=W故選：C。10．用如圖重為G的均勻杠桿，先后把同一重物掛在A、B兩處勻速提升相同高度，支點(diǎn)處的摩擦不計(jì)，拉力方向始終豎直向上。下列說法正確的是（）A．重物在A點(diǎn)處人做的有用功多 B．在提升重物時(shí)杠桿可節(jié)省距離 C．重物在A點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率更高 D．重物在B點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率更高【解答】解：A、利用杠桿提升重物時(shí)，所做的有用功為W有用＝Gh，在A、B兩處提升的是同一個(gè)重物，上升同樣的高度，所以在A、B兩處人做的有用功相同，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)力臂的定義，由圖可知，動(dòng)力臂大于阻力臂，則該杠桿為省力杠桿，費(fèi)距離，故B錯(cuò)誤；CD、由圖可知，在A、B兩處提升重物，重物上升同樣的高度時(shí)，杠桿的重心上升的高度hA＞hB，由W額外＝G桿h可知，W額外A＞W(wǎng)額外B，在A、B兩處人做的有用功相同，而W總＝W有用+W額外，所以W總A＞W(wǎng)總B，由η=W有用W總可知ηA故選：D。二．多選題（共1小題）（多選）11．如圖所示，杠桿DE可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OD：OE＝1：2，小軒的質(zhì)量為55kg，他通過細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力T1為150N時(shí)，杠桿在水平位置平衡，小軒對(duì)地面的壓力為F1，物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)p1為3×103Pa。當(dāng)小軒施加豎直向下的拉力為T2時(shí)，物體A恰好勻速上升。已知：物體A的質(zhì)量為100kg，其底面積為5×10﹣2m2，杠桿DE和細(xì)繩的質(zhì)量及滑輪軸的摩擦力均忽略不計(jì)，g取10N/kg。下列分析正確的是（）A．小軒對(duì)地面的壓力F1為400N B．動(dòng)滑輪B受到的重力為40N C．小軒施加豎直向下拉力為175N時(shí)，物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)恰好為零 D．當(dāng)小軒施加豎直向下的拉力為T2時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為85%【解答】解：A.小軒的重力G人＝m人g＝55kg×10N/kg＝550N，他通過細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力T1為150N時(shí)，由同一根繩子的拉力相等可知，小軒受到的拉力也為T1＝150N，則小軒對(duì)地面的壓力F1＝G人﹣T1＝550N﹣150N＝400N，故A正確；B.他通過細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力T1為150N時(shí)，物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)p1＝3×103Pa，由p=FS可得，物體A對(duì)地面的壓力F壓＝p1S＝3×103Pa×5×10﹣2m因物體A對(duì)地面的壓力和地面對(duì)物體A的支持力是一對(duì)相互作用力，所以，地面對(duì)物體A的支持力F支持＝F壓＝150N，因此時(shí)杠桿在水平位置平衡，所以，由杠桿的平衡條件可得：T1?OE＝FD?OD，則繩子對(duì)D點(diǎn)的拉力FD=OEODT物體A的重力GA＝mAg＝100kg×10N/kg＝1000N，以動(dòng)滑輪和物體A為整體受力分析可知，受到豎直向上3股繩子的拉力和地面對(duì)物體A的支持力、豎直向下物體A和動(dòng)滑輪重力作用處于平衡狀態(tài)，由整體受到的合力為零可得：3FD+F支持＝GA+G動(dòng)，則G動(dòng)＝3FD+F支持﹣GA＝3×300N+150N﹣1000N＝50N，故B錯(cuò)誤；C.若物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)恰好為零，以動(dòng)滑輪和物體A為整體受力分析可知，受到豎直向上3股繩子的拉力、豎直向下物體A和動(dòng)滑輪重力作用處于平衡狀態(tài)，由整體受到的合力為零可得：3FD′＝GA+G動(dòng)，則FD′=13（GA+G動(dòng)）由杠桿的平衡條件可得：FD′×OD＝T×OE，細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力T=ODOEFD′D.當(dāng)小軒施加豎直向下的拉力為T2時(shí)，物體A恰好勻速上升，因細(xì)繩的質(zhì)量及滑輪軸的摩擦力均忽略不計(jì)，所以，滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總×100%=故選：AC。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共3小題）12．小金用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直向上拉動(dòng)杠桿，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升（支點(diǎn)和杠桿的摩擦不計(jì)）。問：（1）重為5N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí)，人的拉力F為4N，鉤碼上升0.3m時(shí)，動(dòng)力作用點(diǎn)C上升0.5m，此時(shí)有用功為1.5J，總功為2J，機(jī)械效率η1為75%。（2）小金為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，仍用該實(shí)驗(yàn)裝置，將鉤碼移到B點(diǎn)，再次緩慢提升杠桿使動(dòng)力作用點(diǎn)C仍然上升0.5m。問：人的拉力F與第一次相比變小（選填“變大”、“變小”或“不變”）；有用功W有用與第一次相比變小（選填“變大”、“變小”或“不變”）；額外功W額外與第一次相比不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）；比較此時(shí)的機(jī)械效率η2小于η1（選填“大于”、“等于”或“小于”）?！窘獯稹拷猓海?）有用功：W有用＝Gh＝5N×0.3m＝1.5J；總功：W總＝Fs＝4N×0.5m＝2J，機(jī)械效率：η=W有用W（2）鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由于杠桿的重力會(huì)阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，則由杠桿的平衡條件得：G?OA+G杠桿?12懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，由杠桿的平衡條件得G?OB+G杠桿?12觀察比較可知，懸掛點(diǎn)移至B點(diǎn)時(shí)，OB＜OA，即鉤碼重力的力臂變小，所以拉力F也變?。桓軛U的機(jī)械效率：η=W因?yàn)楦軛U升高的高度不變，所以克服杠桿自重所做的額外功不變（即W額＝G杠桿?h杠桿不變）；由于懸掛點(diǎn)B更接近支點(diǎn)，所以鉤碼提升的高度減小，根據(jù)W有用＝Gh可知，有用功減??；從上面η的表達(dá)式可知：W有用減小、W額不變，所以W額W有用變大，分母變大，η就減小；即η2＜故答案為：（1）1.5；2；75%；（2）變小；變??；不變；小于。13．在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，小紅用如圖所示的滑輪組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N物體上升的高度h/cm測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm1632.592652.5153682.524（1）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量繩端拉力F時(shí)，應(yīng)盡量豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。（2）第3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率為80%%，此過程中拉力做的功為0.6J。（3）現(xiàn)用該滑輪組將質(zhì)量相同的重物提升到高處。若第一次、第二次、第三次分別將一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)重物提升到同一高處，三次滑輪組做的額外功分別為0.3J、0.4J、0.5J，機(jī)械效率分別為η1、η2、η3，則2η2＞η1+η3（填“＜”“＞”或“＝”）?！窘獯稹拷猓海?）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，這樣才能準(zhǔn)確測(cè)出拉力的值；（2）第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為：η=W所做的總功為：總功：W總＝Fs＝2.5N×0.24m＝0.6J；（3）設(shè)一塊水泥板重G牛頓，提高的高度為h米，根據(jù)η=Wη1=G?G?+0.3J，η2=2因?yàn)镚h相同，所以G?G?+0.3J＜G?G?+0.2J＜G?又因?yàn)?η2=2η1+η3=G?比較可得：2G?G?+0.2J＞2G?(3G?+0.7故答案為：（1）勻速；（2）80%；0.6；（3）＞。14．測(cè)量浮力小雨想要知道用圖示滑輪組向上提起一個(gè)金屬塊時(shí)的機(jī)械效率。身邊只有一個(gè)不可拆卸的滑輪組（如圖）和一個(gè)形狀不規(guī)則的金屬塊，一個(gè)底面積較大的長(zhǎng)方體木塊，一把輕質(zhì)硬木刻度尺，一個(gè)盛有適量水的水槽和線繩。（1）測(cè)量步驟（配圖說明）（2）寫出計(jì)算機(jī)械效率大小的推導(dǎo)過程【解答】解：（1）測(cè)量步驟：①利用硬木刻度尺作為杠桿，一端掛金屬塊A，另一端掛正方體木塊G，移動(dòng)支點(diǎn)使杠桿平衡，讀出力臂L1、L2，如圖1所示；②利用硬木刻度尺作為杠桿，一端與滑輪組的繩自由端相連，另一端連接正方體，當(dāng)滑輪組提起金屬塊時(shí)，移動(dòng)支點(diǎn)的位置使杠桿在水平位置平衡，讀出力臂L3、L4，如圖2所示；（2）機(jī)械效率大小的推導(dǎo)過程：③根據(jù)圖1結(jié)合杠桿的平衡條件可知，GAL1＝GL2；所以金屬塊A的重力GA=G④根據(jù)圖2結(jié)合杠桿的平衡條件可知，F(xiàn)L3＝GL4；所以繩端拉力的大小：F=G⑤滑輪組的機(jī)械效率：η=W有W四．計(jì)算題（共3小題）15．甲、乙、丙三人用如圖所示裝置打撈水中重物。端點(diǎn)為A、B的木棒中點(diǎn)為C，端點(diǎn)為D、H的木棒中點(diǎn)為E；兩根木棒質(zhì)地均勻，均為圓柱體，重力均為150N；重物的體積為0.01m3、重力為1200N；A、B、H是三人對(duì)木棒施力的作用點(diǎn)，C與D之間、E與重物之間均通過輕繩相連。打撈過程中兩根輕繩始終緊繃，三人用豎直向上的力使兩根木棒始終以相同的速度同步勻速提升重物，最終將重物打撈出水。（不計(jì)輕繩的質(zhì)量及水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）重物浸沒在水中時(shí)受到的浮力大小為多少？（2）重物浸沒在水中時(shí)，打撈過程中輕繩對(duì)D點(diǎn)的拉力大小為多少？（3）若重物浸沒在水中時(shí)，被提升的高度為1m，請(qǐng)計(jì)算整個(gè)裝置在此過程中的機(jī)械效率?！窘獯稹拷猓海?）重物浸沒在水中時(shí)受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3＝100N；（2）物體浸沒在水中時(shí)，受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力和拉力的作用處于平衡狀態(tài)，則作用在E點(diǎn)下方繩子上的拉力：FE＝G物﹣F?。?200N﹣100N＝1100N，作用在杠桿上E點(diǎn)的阻力：F阻力＝FE+G木棒＝1100N+150N＝1250N，以H點(diǎn)為支點(diǎn)，由杠桿平衡條件可知，F(xiàn)DLDH＝F阻力LEHD端繩子對(duì)杠桿的拉力：FD=F（3）有用功：W有＝FEs＝1100N×1m＝1100J，額外功：W額＝2G木棒h＝2×150N×1m＝300J，總功：W總＝W有+W額＝1100J+300J＝1400J，整個(gè)裝置在此過程中的機(jī)械效率：η=W有W答：（1）重物浸沒在水中時(shí)受到的浮力大小為100N；（2）重物浸沒在水中時(shí)，打撈過程中輕繩對(duì)D點(diǎn)的拉力大小為625N；（3）整個(gè)裝置在此過程中的機(jī)械效率為78.57%。16．如圖甲、乙所示，物體M先后浸沒在水和濃鹽水中（ρ鹽水＞ρ水），用同一滑輪組從兩種液體中將物體M勻速提出水面，拉力F和F′隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示。不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力，物體M不吸水、不沾水，g＝10N/kg。（1）圖丙中A（選填“A”“B”）曲線表示拉力F隨時(shí)間t變化的圖像。（2）求物體M浸沒在水中受到的浮力。（3）如果物體M浸沒在水中滑輪組的機(jī)械效率為η1，完全拉出水面滑輪組的機(jī)械效率為η0，浸沒在濃鹽水中滑輪組的機(jī)械效率為η2，已知η0：η1＝25：24，η0：η2＝20：19，求物體M浸沒在鹽水中的浮力?！窘獯稹拷猓海?）當(dāng)物體M浸沒在液體中時(shí)，由F?。溅岩篻V排可知，液體的密度越大，物體M受到浮力越大，因?yàn)棣鸭祝鸡岩遥訫浸在兩種液體受到的浮力F甲＜F乙，而浸在液體中的物體受到的浮力F?。紾﹣FM，所以M在液體中受到的拉力FM甲＞FM乙，又因?yàn)槔K自由端的拉力F=12（FM+G所以拉力F＞F′，則圖丙中A曲線表示拉力F隨時(shí)間t變化的圖像；（2）由圖丙可知物體M在完全離開水面時(shí)繩自由端的拉力F0＝180N，此時(shí)有：F0=12（G+G動(dòng)當(dāng)物體M浸沒在水中時(shí)繩自由端受到的拉力FA＝150N，令此時(shí)物體M在水中受到的拉力為F1，則有：FA=12（F1+G動(dòng)①﹣②有：G﹣F1＝2（F0﹣FA）＝2×（180N﹣150N）＝60N所以物體M浸沒在水中受到的浮力為：F浮＝G﹣F1＝60N；（3）由于繩重和摩擦不計(jì)，則η=W所以，物體離開水面前，滑輪組的機(jī)械效率：η1=F物體離開水面后，滑輪組的機(jī)械效率：η0=G所以，η0解得：G＝300N，則動(dòng)滑輪的重力為：G動(dòng)＝2F0﹣G＝2×180N﹣300N＝60N，令物體M在濃鹽水中受到的拉力為F2，浮力為F浮'，繩自由端受到的拉力為FB，物體離開濃鹽水前，滑輪組的機(jī)械效率：η2=F所以，η0解得：F浮'＝72N。答：（1）A；（2）物體M浸沒在水中受到的浮力為60N；（3）物體M浸沒在鹽水中的浮力72N。17．如圖所示是修建武漢火神山醫(yī)院時(shí)用到的起重機(jī)，如圖乙是起重機(jī)的示意圖，起重機(jī)重3×105N（包括懸臂、滑輪組及鋼繩），重心為P1。為了使起重機(jī)起吊重物時(shí)不至傾倒，在其右側(cè)配有配重M，重心為P2。現(xiàn)測(cè)得AB為10m，BO為1m，BC為4m，CD為1.5m。（1）勻速起吊重物時(shí)，重物的機(jī)械能增大（增大、不變、減?。?；（2）計(jì)算說明配重不得超過多少？（在不吊起貨物時(shí)的情景中計(jì)算）（3）如圖丙是它的滑輪組裝置示意圖。起重機(jī)懸臂的底部有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的兩臺(tái)相同的轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)，這兩臺(tái)轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)一起同向轉(zhuǎn)動(dòng)回收鋼繩。從而吊起物體。在某次起吊質(zhì)量為2t的建筑材料時(shí)，起吊裝置的效率為80%，電動(dòng)機(jī)的輸出功率（即為滑輪組獲得的總功率）為2kW，則右轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)拉繩的速度是多少？【解答】解：（1）當(dāng)勻速