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/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理
双减作业本11.5机械效率（第2课时）
1.能够测量简单机械的机械效率。
2.知道影响机械效率的因素。
3.知道怎样提高简单机械的效率。
（巩固性作业）
1．小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了。则加上润滑油后，下列说法正确的是（　　）
A．小明做的有用功减小、总功不变，滑轮组的机械效率减小
B．小明做的有用功增加、总功增加，滑轮组的机械效率不变
C．小明做的有用功减小、总功减小，滑轮组的机械效率不变
D．小明做的有用功不变、总功减小，滑轮组的机械效率增大
2．如图所示，用简单机械分别提起同一重物G，滑轮重20N，均质杠杆重10N（OB=2OA），手的拉力始终沿竖直方向，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是（　　）
A．如图甲，该装置的机械效率是三者中最高的
B．如图乙，该装置省力，省功，不省距离
C．如图丙，匀速拉动物体上升的过程中，F2逐渐变小
D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越低
3．工人用如图所示的装置把重240N的物体提高1m，所用的拉力为150N，则该工人克服重力所做的有用功为 J，该滑轮组的机械效率是 ，若仅增加提升的重物，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
4．使用如图的装置 （选填“能”或“不能”）省功；原滑轮用铸铁制成，若换成更轻小的合金滑轮，则提升同一重物，可 （选填“提高”或“减小”）装置的机械效率。
5．如图所示，起重机利用滑轮组提升重物时可以 （选填“省力”或“省功”）。某次作业中，起重机将900N的物体匀速吊起5m高，电动机对钢丝绳自由端的拉力F为400N，则这次作业起重机所做有用功为 J，滑轮组的机械效率为 %。只增大电动机牵引钢丝绳自由端的速度，滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．用如图所示的装置按顺序依次做“探究滑轮组机械效率和哪些因素有关”的实验：（已知ρ塑料<ρ铝<ρ铁）
（1）实验时在三个装置上分别挂上相同的钩码，并且用力拉绳使钩码 上升；
（2）实验时不考虑绳重及摩擦，塑料滑轮、铝制滑轮及铁制滑轮外形相同、材质不同，则拉力F1、F2、F3的大小关系是 ；机械效率η1、η2、η3的大小关系是 ；
（3）若每个钩码重5N，铝制滑轮的重力为2N，将钩码匀速提升20cm，不计绳重和摩擦，该铝制滑轮组的机械效率为 。
7．实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率影响因素”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。
实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η
1 1 0.2 5 2.5 40.0%
2 1 0.4 5 3.4 58.8%
3 1 0.6 5 4.2 71.4%
4 1 0.6 5 5.0
(1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力；
(2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 ；
(3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关；
(4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。
（拓展性作业）
8．《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（ ）
A．使用更粗的绳子 B．增大转动摇把的速度
C．只是减小桶内水的质量 D．只是增加桶内水的质量
9．甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物、提高相同的高度，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是（　　）
A．若G1=G2，拉力做的总功相同，甲的机械效率大于乙的机械效率
B．若G1=G2，拉力做的额外功相同，甲的机械效率小于乙的机械效率
C．若G2=2G1，甲的机械效率等于乙的机械效率
D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
10．某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，他用质量相同的滑轮做了如图所示的实验，并测算了各次实验的机械效率，下列相关说法中正确的是（ ）
A．实验时，可在弹簧测力计静止时读数
B．实验时，换用不同装置多次实验是为了减小误差
C．由甲乙可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
D．由乙丙可知：同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越高
11．如图所示，斜面长、高，固定在水平地面上，小丽用平行于斜面向上的拉力，在内把重的物体沿斜面向上匀速拉动了，在此过程中（　　）
A．使用斜面不仅省力，而且省功 B．斜面的机械效率是
C．斜面对物体的摩擦力为 D．该同学对物体做功的功率是
12．如图所示，小明用平行于斜面的推力将货物从底端匀速推到顶端，已知推力为500N，斜面的长3m，高1m，机械效率为60%。则货物的重力为 N，货物与斜面间的摩擦力大小为 N。
13．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，弹簧测力计示数 （选填“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”）。如果使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm。拉力所做的功为 J，杠杆的机械效率为 ，若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）（不考虑摩擦）。
14．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 0.4
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
(2)某同学发现：实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。你认为他的想法是 （选填“正确”或“错误”）的；
(3)通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）；
(4)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”。分析表中数据，你认为这句话是 （选填“正确”或“错误”）的。
（探究性作业）
15．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小瑞用同一滑轮组进行了三次实验.实验数据如下表：
实验序号 动滑轮重 物重 物体上升的高度 绳端受到的拉力 绳端移动的距离 滑轮组的机械效率
1 0.5 1 0.1 0.6 0.3 55.6
2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7
3 0.5 4 0.1 0.3
(1)根据表格中的数据，在图中画出滑轮组的绕绳方法 ；
(2)实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应 （选填“保持静止”或“匀速上升”）。
(3)第三次实验时，测力计示数1.8N：此时滑轮组的机械效率为 %。（精确到0.1%）
(4)根据表格中的数据分析可知：
①随着物重的增大，额外功 （选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是 。
②要提高同一滑轮的机械效率，可以采取 的措施。
16．如图甲所示，小明乘坐汽车沿盘山公路上山，发现车子爬坡的困难程度受坡度大小影响；如图乙所示，小明看到工人利用斜面搬运货物时，人的作用力受斜面的粗糙程度影响，为此，小明想探究斜面的机械效率与哪些因素有关。他猜想，斜面的机械效率可能与：
猜想1：斜面的倾斜程度有关。
猜想2：斜面的粗糙程度有关。
猜想3：斜面的长度有关。
小明设计了如图丙所示的实验方案并进行探究。如表是他记录的实验数据，表中1、3两次实验所用斜面粗糙程度是相同的，每次实验物体在斜面上都做匀速直线运动。
实验次数 斜面的倾角 斜面的粗糙程度 物重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η/%
1 粗糙 2 0.6 1.7 1
2 较光滑 2 0.6 1.4 1 85.7
3 粗糙 2 0.6 1.8 0.85 78.4
(1)除如图丙所示的器材外，还需要的实验器材有 ；请你在表中的空格处填上适当的数据 ；
(2)对比1、2两次实验数据，可以验证猜想 （填字母）；对比1、3两次实验数据，可以得出结论： ；1、3两次实验物体与斜面间的摩擦力 （选填“相等”或“不相等”）；
(3)小明找来一张三角形的纸，自制成一个“模拟钻头”，如图丁所示，慢慢地展开这张纸，原来是一个三角形的斜面。推测图丁中钻头 （选填“A”“B”）更省力。
17．图甲是某居民楼前的无障碍通道，一位中年人正用轮椅推着他的母亲缓缓上行。为估测中年人推轮椅时所用力的大小，小明进行了实验测量。如图乙，他设置了与通道坡度相同的斜面，确定了与A点沿斜面相距1m处的B点。
(1)选用与轮椅的车轮相同材料的小车为研究对象，进行了如下操作：
①测出小车重为2.0N；
②将弹簧测力计与斜面平行放置，沿斜面方向匀速直线拉动小车，弹簧测力计示数如图乙所示为 N；
③将小车从A点拉到B点的过程中，拉力所做的功为 J；此时，该斜面的机械效率为 ；
结论：斜面可以省 （选填“力”“距离”或“功”）；
(2)在小车上逐渐添加重物，重复上述实验，计算出小车从A点到B点拉力所做的总功W1；重力做的有用功为W2，并根据数据画出W1和W2与小车总重G的关系图像，如图丙图线a和b所示。
①由图像可知：用该通道斜面提升物体的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）；
②图甲的无障碍通道上坡的机械效率与图乙中斜面的相同。若母亲的质量为55kg，所坐的轮椅质量为15kg，则中年人用沿着通道斜面方向的力F推轮椅匀速上坡时，母亲的动能 （选填“增大”“不变”或“减小”），力F的大小为 N。
答案部分
核心巩固：
1．【答案】D
【解析】加润滑油后将同样重的货物从一楼提升到三楼时，货物的重力和提升的高度不变，由W有=Gh可知，所做的有用功不变，在滑轮组上加润滑油后，摩擦力减小，克服摩擦力所做的额外功减少， 由W总=W有+W额可知，总功减小，由可知，滑轮组的机械效率增大，故D正确，ABC错误。
故选D。
2．【答案】A
【解析】A．图甲是定滑轮，不计绳重及摩擦，提起重物的过程中机械效率是100%；图乙是动滑轮，提起重物过程中由于要克服动滑轮重力做功，有额外功，机械效率低于100%；图丁中是杠杆，提起重物过程中由于要克服杠杆重力做功，有额外功，机械效率低于100%，故A正确；
B．图乙是动滑轮，省力，不省距离，不省功，故B错误；
C．若始终保持拉力的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力保持不变，故C错误；
D．若提升的物体越重，所做的有用功越多，而额外功不变，乙、丙的机械效率就会越高，故D错误。
故选A。
3．【答案】240 80% 增大
【解析】[1]该工人克服重力所做的有用功为
[2]由图知，n=2，拉力端移动的距离
拉力做的总功
那么动滑轮的机械效率为
[3]此过程中所用滑轮组没有发生变化，滑轮组主要的额外功是克服动滑轮的重力做功，所以在此过程中，可看成所做的额外功不变，由于物体的重力增加，由公式可知，有用功所占的比例将增大，所以动滑轮的机械效率增大。
4．【答案】不能 提高
【解析】[1]图中装置为动滑轮，由于使用机械时存在不可避免的额外功，使用任何机械都不能省功。
[2]原滑轮用铸铁制成，滑轮重力较大，额外功较多，若换成更轻小的合金滑轮，滑轮重力减小，额外功减小，则提升同一重物，有用功不变时，由
可知，可提高装置的机械效率。
5．【答案】省力 4500 75 不变
【解析】[1]使用滑轮组既可以省力，也可以改变力的方向，但不能省功。
[2]起重机做的有用功W有＝Gh＝900N×5m＝4500J
[3]由图可知，n＝3，该滑轮组的机械效率为
[4]滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、物体的重、绳重、摩擦有关，跟物体升高的距离、移动的速度、绳子的绕法无关，所以只改变电动机牵引钢丝绳自由端的速度，滑轮组的机械效率不变。
6．【答案】匀速 F1η2>η3 83.3%
【解析】（1）[1]并且用力拉绳使钩码匀速上升，只有处于钩码平衡态，才能够分析受力。
（2）[2][3]都是3段绳子分担动滑轮重，故拉力F1、F2、F3的大小关系是
根据ρ塑料<ρ铝<ρ铁可知，外形相同，即体积相同，则塑料滑轮的重力最小，铝滑轮的重力稍微大一点，而铁制滑轮重是最大的，故
机械效率η1、η2、η3的大小关系
塑料滑轮的重力最小，铝滑轮的重力稍微大一点，而铁制滑轮重是最大的，故机械效率的大小关系为
（3）[4]该铝制滑轮组的机械效率为
7．【答案】(1)省 (2)60% (3)斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于
【解析】（1）由表中数据可知，从实验1到实验3，斜面越来越陡，需要的拉力越来越多，越费力，故比较表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越省力。
（2）克服物体重力所做的有用功为
拉力所做的总功
第4次实验的机械效率为
（3）[1]由表中数据可知，从实验1到实验3，斜面越来越陡，倾斜程度越来越大，机械效率越来越大，说明机械效率与斜面的倾斜程度有关。
[2]由3、4两组实验数据可知，提升相同重物时，斜面越粗糙，机械效率越低，说明机械效率的高低于斜面的粗糙程度有关。
（4）向上沿斜面拉动物体时，拉力不仅要克服重力做有用功，还要克服摩擦力做额外功，所以拉力大于摩擦力。
素养提升
8．【答案】D
【解析】A．使用更粗的绳子，在有用功不变的情况下，会增大额外功，根据
可知机械效率变小，故A不符合题意；
B．根据
可知，增大转动的速度不会改变机械效率的大小，故B不符合题意；
C．减小桶内的水量，提升相同高度时，有用功会变小，桶的重力不变，额外功不变，根据
可知机械效率变小，故C不符合题意；
D．增大桶内的水量，提升相同高度时，有用功会变大，桶的重力不变，额外功不变，根据
可知机械效率变大，故D符合题意。
故选D。
9．【答案】C
【解析】AB．当 时，不计绳重和摩擦时，提升相同高度，克服重力所做有用功相同，乙中动滑轮甲多一个，克服动滑轮重所做的额外功甲比乙的少，则总功甲装置也比乙的少，根据可知，甲的机械效率比乙大，故AB错误；
CD．若，不计绳重和摩擦时，提升相同的高度，根据，可知乙的机械效率，甲的机械效率，即，故C正确；
D．根据，可知用同一滑轮组提升不同重物，重物越重机械效率越大，反之越小，D错误；
故选 C。
10．【答案】D
【解析】A．实验时需匀速拉动弹簧测力计，若静止读数，会忽略摩擦，导致测量的拉力偏小，机械效率偏大，故A错误；
B．换用不同装置多次实验是为了探究机械效率与不同因素的关系（如绕法、物重），而非减小误差，故B错误；
C．甲乙中绳子绕法不同，但机械效率均为 70%，说明滑轮组的机械效率与绳子绕法无关，故C错误；
D．乙丙中滑轮组相同，丙提升的物体更重，机械效率更高（85% > 70%），说明同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越高，故D正确。
故选 D。
11．【答案】B
【解析】A．斜面是省力机械，不能省功，任何机械都不省功，故A不符合题意；
B．由图知，若物体沿斜面向上匀速拉动了，则物体升高的高度为，此过程所做有用功为
对物体所做总功为
机械效率，故B符合题意；
C．额外功为
由得，摩擦力为，故C不符合题意；
D．该同学对物体做功的功率，故D不符合题意。
故选B。
12．【答案】900 200
【解析】[1]推力做的总功为
由可得克服货物重力做的有用功
根据公式可得货物重力
[2]克服摩擦力所做的额外功
由额外功得货物受到斜面的摩擦力
13．【答案】不变 4 90% 变大
【解析】[1]杠杆的示意图如图所示：
由杠杆的平衡条件有：F×L1=G×L2，根据相似三角形相似比关系有
G、OA、OC均为定值，所以移动过程中拉力F的大小不变。
[2]拉力所做的功为
W总＝Fs＝16N×25×10-2m＝4J
[3]有用功为
W有＝Gh＝36N×10×10-2m＝3.6J
杠杆的机械效率为
[4]此装置的额外功来自于克服杠杆自重所做的功，提升相同的高度，悬挂点B相比A点，杠杆重心上升的高度要小，所做额外功小，而有用功相同，则总功小，由知，将重物的悬挂点A向右移动到B点，杠杆的机械效率变大。
14．【答案】(1)匀速 (2)错误 (3)2、3 (4)错误
【解析】（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。因为只有匀速拉动时，弹簧测力计的示数才等于拉力的大小，这样才能准确测量拉力。
（2）实验时，测力计静止读数的想法是不正确，因为实验过程中边拉动测力计边读数，弹簧测力计示数虽然不稳定，但拉力包含了各部位之间的摩擦力，测力计静止时读数，没有考虑到滑轮组各部位之间的摩擦力对械效率的影响。
（3）由表中数据可知，2、3两组数据所用的滑轮组相同，物体被提升的高度相同，提升物体的重力不同，机械效率不同；通过比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
（4）甲、乙两图对应表中的1、2两组数据，分析表中的1、2两组数据可知，提升的物体的重力、提升高度相同，滑轮组做的有用功相同，机械效率相同，但乙图比甲图滑轮组更省力；第4组数据的机械效率
丙、丁两图对应表中的3、4两组数据，分析表中的3、4两组数据可知，提升的物体的重力、提升高度相同，滑轮组做的有用功相同，第3组数据的机械效率更高，但丁图比丙图滑轮组更省力；综合以上分析可知，机械越省力，它的机械效率越高，这句话是错误的。
自我超越：
15．【答案】(1)见解析 (2)匀速上升 (3)74.1 (4) 变大 见解析 见解析
【解析】（1）由表中数据可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数
因此绳端应从动滑轮绕起，如图所示：
（2）实验中应沿竖直方向匀速上升拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值。
（3）第三次实验中，滑轮组的机械效率为
（4）①[1][2]根据表格中的数据可知第一次额外功W额外1=W总1-W有用1=F1s1-G1h1=0.6N×0.3m-1N×0.1m=0.08J
第二次额外功W额外2=W总2-W有用2=F2s2-G2h2=1.0N×0.3m-2N×0.1m=0.1J
第三次额外功W额外3=W总3-W有用3=F3s3-G3h3=1.8N×0.3m-4N×0.1m=0.14J
故随着物重的增大，额外功变大，原因是随着物重的增大，绳子与轮之间和轮与轴之间的摩擦变大。
②[3]由表中数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高，要提高同一滑轮的机械效率，可以采取增大提升的物重的方法。
16．【答案】(1) 刻度尺 70.6 (2) 2 在其他条件相同时，斜面的机械效率的大小与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越大 不相等 (3)B
【解析】（1）[1]实验中需要测量物体上升的高度和弹簧测力计移动的距离，故需要用到刻度尺。
[2]第一次实验中的机械效率为
（2）[1]对比1、2数据得：斜面的倾角相同，斜面的粗糙程度不同，机械效率不同，所以机械效率与粗糙程度有关，可以验证猜想2。
[2]对比1、3两次实验数据知道，接触面的粗糙程度相同，倾角不同，倾角越大，机械效率越大，可以得出结论：在其他条件相同时，斜面的机械效率的大小与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越大。
[3]第一次实验中，总功
有用功
由可得，额外功
由知道，摩擦力
第三次实验中，总功
有用功
由可得，额外功
由知道，摩擦力
所以两次的摩擦力是不同的。
（3）由1、3两次实验数据知道，斜面倾角越小，越省力，而钻头B的倾角小一些，故B更省力。
17．【答案】(1) 0.3 0.3 60% 力 (2)有关 不变 105
【解析】（1）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.02N，弹簧测力计的示数为F=0.3N
[2]将小车从A点拉到B点的过程中，s=1m，拉力做的功为
[3]利用斜面将小车从水平地面提升到B点时所做的有用功为
该斜面的机械效率为
[4]因为拉力为0.3N，小于重力2.0N，故斜面可以省力。
（2）[1]由图像可知，物重增大时，总功W1和有用功W2的比值变化，故机械效率与物重有关。
[2]轮椅匀速上坡，速度不变、质量不变，故母亲的动能不变。
[3]这位母亲和所坐的轮椅总重力为
中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的有用功为
由得，中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时，从A点到B点所做的总功为
由W=Fs得，力的大小为
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