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人教版八下物理12.4机械效率同步练习（优生加练）
一、选择题
1．下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是（　　）
A．物体对外做功越多，功率就越大
B．物体做功时功率越大，机械效率越高
C．有力作用在物体上，力—定对物体做功
D．在做功过程中有用功占得比例越大机械效率越高
2．如图所示，“胜哥”用F1的力将物体B匀速提升h，F1做功为300J；若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做功为500J，下列说法错误的是（　　）
A．滑轮组机械效率为60%
B．两个过程物体B均匀速运动，机械能增加
C．滑轮组的自重，绳子和滑轮之间的摩擦等因素导致F2做的功有一部分属于额外功
D．F2做功的功率比F1做功的功率大
3．甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　）
A．若G1=G2，则拉力做的总功相同
B．若G1=G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C．若G1>G2，则甲做的有用功大于乙做的有用功
D．用甲滑轮组提起不同的重物，提起的物体越重，机械效率越大
4．“胜哥”在实验室组装如图所示的两组滑轮组进行实验探究，实验前先测得动滑轮的重力为0.3N，其他实验数据如表所示。g取10N/kg，下列说法正确的是（　　）
实验次数 物重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 拉力作用点移动距离s/cm 滑轮组的机械效率η
1 1.0 20 0.5 60 66.67%
2 2.0 20 0.9 60 　
3 3.0 10 1.8 20 83.33%
A．第1次实验是使用乙图装置完成的
B．第1次实验滑轮组做的有用功为0.3J
C．第2次实验滑轮组机械效率约为74.07%
D．第3次实验滑轮组克服绳重和摩擦做的额外功为0.03J
5．“胜哥”用图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．所做的有用功为1J B．所做的额外功为0.5J
C．所做的总功为1.5J D．此滑轮组的机械效率为50%
二、多选题
6．“胜哥”用图甲的滑轮组将放置在水平地面上重为400N 的物体4提升到高处。他用竖 直向下的力F 拉绳，图乙是F 随时间t变化的关系图像，图丙是A 上升的高度h 随时间t 变化的关系图像，A 与地面的接触面积为5×10-2m2，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是
( )
A．动滑轮受到的重力为20N
B．在0～1s 内，重物对地面的压强为3200Pa
C．在1～2s内，拉力F 做的功为300J
D．在2～3s 内，滑轮组的机械效率约为83.3%
7．“胜哥”用如图所示的装置（包括滑轮组及装石板的托盘）提升石板。已知托盘重200N，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当“胜哥”在4s内匀速提升10块石板升高2m时，此装置的机械效率为80%。该工人站在地面上用此装置提升整块石板的过程中，下列有关说法正确的是（　　）
A．此装置动滑轮的质量是5kg
B．“胜哥”做功的功率为500W
C．用此装置提升石板的机械效率最高可达到84.4%（保留一位小数）
D．用此装置提升石板的机械效率最高可达到83.9%（保留一位小数）
8．如图所示，斜面长为 S，高为h，“胜哥”用沿斜面向上的力把一个重为 G的物体匀速拉到坡顶。下列说法中正确的是（　　）
A．若斜面的机械效率 = 1，则拉力 F=G
B．若斜面的机械效率 = 1，则拉力
C．若斜面的机械效率 < 1，则拉力.
D．若斜面的机械效率 < 1，则物体与斜面间的摩擦力
三、填空题
9．如图是巴中市通江县至诚段的盘山公路，盘山公路实际是一种特殊的　 　填写简单机械名称，汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰，盘山公路修得弯弯曲曲的主要目的是　 　。
10． 如图，大小为125N的拉力 F， 拉着质量为30kg行李箱匀速经过一段长3m、高1m的斜坡路面，用时 10s，此过程中需要克服行李箱重力做功　 　 J，此装置的机械效率　 　，行李箱所受摩擦力是　 　 N。
11．如图所示，在拉力F=50N的作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为　 　N，拉力F做功的功率为　 　W。
12．如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500 N的力，将重800 N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，斜面的机械效率为　 　。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用　 　的方法可以提高斜面的机械效率。
13．使用两种不同机械完成相同的任务时，数据如下图所示。
（1）甲的机械效率　 　乙的机械效率；（选填“大于”“等于”“小于”）
（2）甲机械做的总功是　 　J；乙机械做的总功是　 　J；
（3）甲机械保养后再完成相同的任务，其机械效率提升了。则：有用功　 　，额外功　 　。（均选填“减小”“增大”“不变”）
14．斜面是一种简单机械，它在生活中的应用非常广泛。如图所示，“胜哥”将一箱重为600N的货物从2.4m长的固定斜面匀速拉到高为1.2m的货车上，所用拉力F=400N，则该物体受到斜面的摩擦力是　 　N。
四、实验探究题
15． “胜哥”探究影响滑轮组机械效率的因素时，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；用两个相同的滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组匀速提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示。
实验次数 钩码重 提升高度 拉力 绳端移 动距离 机械效率
　
请回答下列问题：
（1）根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式。
（2）表中第次实验时拉力为　 　保留位小数。
（3）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率　 　选填“越高”“越低”或“不变”。
（4）为了验证滑轮组机械效率是否和动滑轮重有关，“胜哥”还需增加的实验器材是　 　。
（5）实验中，若弹簧测力计的量程是“”，不计绳重和摩擦，若绳子能承受的拉力足够大，动滑轮重，此滑轮组能提升的最大物重是　 　此时滑轮组的机械效率是　 　百分号前保留位小数。
16．“胜哥”在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力并填入表格。
按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度和绳端移动的距离，将这三个量填入表格。
算出有用功，总功，机械效率。
改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
次数 沙和袋所受的总重力 提升高度
有用功 拉力 绳端移动的距离 总功 机械效率
　 　
　
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）请将表格内的数据补充完整：　 　、　 　、　 　。
（2）“胜哥”没有通过计算就发现表格中有一数据明显错误，它是第　 　次实验的数据，这数据应该为　 　。
（3）改正后，分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率　 　选填“越高”、“越低”或“不变”。
17．用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0 　 　
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为　 　cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　 　N，第2次实验滑轮组的机械效率为　 　%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越　 　；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将　 　；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
18．“胜哥”组织小明和小强测量“滑轮组机械效率”，组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码重和弹簧测力计的示数。
（1）实验时，小明竖直向上　 　拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为 0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为 10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表。
钩码重 G/N 弹簧测力计提 升的高度s/ m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械 效率η
1 0.2 0.1 0.1 100%
（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：　 　。
（3）该滑轮组的机械效率实际为　 　(结果精确到0.1%)。
（4）在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
19．“胜哥”设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如下图所示.她首先测出小车重力，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角 的大小多次测量，得到下表所示的数据。
（1）实验过程中拉力的方向应　 　。
（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越　 　，斜面越省力，斜面的机械效率越　 　。
（3）“胜哥”若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持　 　、　 　不变，只改变　 　。
20．在影响机械效率的许多因素中，摩擦是一个重要因素，“胜哥”将“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验与“探究斜面的机械效率”的实验相结合，进一步探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系，实验装置如图所示。
（1）请将下列实验步骤中的空白补充完整。
实验步骤：
①“胜哥”用弹簧测力计测出木块的　 　。
②“胜哥”用弹簧测力计　 　拉动木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计示数。
③“胜哥”用　 　分别测出木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h。
④记录实验数据并填入表中。
⑤保持斜面的　 　一定，将棉布铺在木板上，重复上述步骤。
斜面表面状况 木块重力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（%）
木板 2.1 0.4 1.6 0.8 0.84 1.28 65.6
棉布 2.1 0.4 2 0.8 0.84 1.6 　52.5
（2）该实验中采用了　 　的研究方法。
（3）计算斜面表面为棉布是的机械效率　 　 %。
（4）分析实验数据可以得出实验结论：　 　。
21．“胜哥”在探究“杠杆平衡条件”实验中：（每个钩码质量相等，杠杆上每小格等距）
（1）将杠杆的中点O挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是　 　。
（2）杠杆平衡后，“胜哥”在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上　 　个钩码，使杠杆在水平位置平衡。
（3）“胜哥”取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点，使杠杆在水平位置保持平衡。当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡(如图乙)，测力计示数将　 　。
（4）接着“胜哥”把支点选到B点，如图丙，在A点挂一个钩码，在E点挂3个钩码，杠杆也恰好水平静止，他觉得此时不满足杠杆平衡条件，“胜哥”的问题在于　 　。
（5）完成以上实验后，“胜哥”利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上　 　拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．实验中，将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=　 　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　 　%（结果精确到0.1%）．其他条件不变，如果把钩码由A移至B，O、C位置不变，此杠杆的机械效率将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五、计算题
22．如图甲所示，AB是一根质地均匀的木棒，重为10N，长为20cm，将A端固定，在B点施加竖直向上的力F，使其水平静止。则：
（1）画出F的力臂；
（2）求F的大小；
（3）若在AB的重心所在点O处挂一个重为20N的重物G，拉力大小变为F木棒仍然水平静止（如图乙所示）。求F的大小；
（4）“胜哥”想到杠杆也是一种简单机械，可用乙丙两种方式提升重物G。若乙丙两种方式提升同一重物，机械效率分别为η1和η2，不计摩擦，请从功的角度分析η1和η2的大小关系。
23．为了有效缓解停车难问题，人们建了一种塔式立体停车库。其运行原理如图所示，电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层，然后用横移装置（图中未画出），将车辆送入或送出车位，从而达到立体存取车的目的。在某次停车时，质量为1.5t的某车辆以0.3m/s 的速度被匀速提升 6m后，再由横移装置将该车辆送入车位。若提升装置提升该车辆时的机械效率是 50%，g取 10N/kg，求：
（1）提升装置克服该车辆重力做的功：
（2）提升该车辆时，电动机对钢绳的拉力：
（3）电动机对钢绳做功的功率。
24．如图所示，“胜哥”想把重100N的物体拉到距地面3m高的地方，用了三种不同的方法：
（1）图甲：用竖直向上的力F甲将物体匀速提升3m，求拉力F甲所做的功；
（2）图乙：斜面长5m，高3m，拉力F乙=75N，沿斜面匀速拉动物体至斜面顶端，求使用该斜面工作时的机械效率；
（3）图丙：用该滑轮组匀速提升重物，在2s内将重物匀速提升3m，已知动滑轮的重量为10N，（不计绳重及摩擦）。求拉力F丙做功的功率。
25．在斜面上将一个重150N的物体从底端匀速拉到顶端（如图所示），沿斜面向上的拉力为50N，斜面长1.2m、高0.3m，求：
（1）拉力所做的功；
（2）斜面的机械效率。
答案
1．D
2．D
3．A
4．C
5．A
6．B,D
7．A,D
8．B,C
9．斜面；省力
10．300；80%；25
11．120；15
12．80%；　减小木板粗糙程度
13．大于；2500；2133；不变；减小
14．100
15．（1）
（2）1.6
（3）越高
（4）不同重力的动滑轮
（5）14；93.3%
16．（1）0.12；0.18；0.6
（2）3；80%
（3）越高
17．30；2.5；80；低；不变；变小
18．（1）匀速
（2）弹簧测力计提升的高度应该是0.3 m，不是0.2 m
（3）66.7%
（4）变大
19．（1）平行于斜面向上
（2）小；低
（3）粗糙程度；倾斜程度；物体的重力
20．（1）重力；匀速直线；刻度尺；倾斜程度
（2）控制变量
（3）52.5%
（4）在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低
21．（1）消除杠杆自重的影响
（2）3
（3）先变小后变大
（4）没有消除杠杆自重的影响
（5）匀速；0.5；66.7%；变大
22．（1）解：从支点A向力F作用线画垂线，垂线段所表示的就是它的力臂，如图所示：
（2）解：阻力是杠杆的重力，作用点在AB的中点，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件得到Fl1=Gl2
答：F的大小是5N
（3）解：阻力为F2=G+G物=10N+20N=30N
作用点在AB的中点，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件得到F1l1=F2l2
答：F的大小是15N；
（4）解：两种方式做的有用功相同，乙方式中提升杠杆自重做的功为额外功，丙方式中不用克服杠杆的重力做额外功，总功小，所以η1小于η2。
答：η1小于η2。
23．（1）解： 质量为1.5t的某车重力为：G=mg=1500kg×10N/kg=15000N，
克服该车辆重力做的功为：；
答：提升装置克服该车辆重力做的功为9×104J。
（2）解：若提升装置提升该车辆时的机械效率是50%，
则电动机对钢绳做的总功为：
，
由图可知，n=4，电动机对钢绳的拉力为：
；
答：提升该车辆时，电动机对钢绳的拉力为7500N
（3）解：某车辆以0.3m/s的速度被匀速提升6m后所用的时间为：
，
则电动机对钢绳做功的功率为：
。
答：电动机对钢绳做功的功率为9000W。
24．解：（1）由题可知，拉力克服物重做功，可得
（2）由题可知，斜面长s=5m，高h=3m，拉力F乙=75N，斜面的机械效率
（3）如图所示，承重绳的股数为n=2，不计绳重及摩擦，拉力
绳子自由端移动的距离：s绳=ns物=2×3m=6m
拉力F丙做功的功率：
答：（1）拉力F甲所做的功为300J；
（2）使用该斜面工作时的机械效率为80%；
（3）拉力F丙做功的功率为165W。
25．（1）解：拉力所做的功
（2）解：物体重力所做的功
斜面的机械效率
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16 / 16中小学教育资源及组卷应用平台
人教版八下物理12.4机械效率同步练习（优生加练）
一、选择题
1．下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是（　　）
A．物体对外做功越多，功率就越大
B．物体做功时功率越大，机械效率越高
C．有力作用在物体上，力—定对物体做功
D．在做功过程中有用功占得比例越大机械效率越高
【答案】D
【知识点】功率的概念；机械效率；功的概念
【解析】【解答】A.功率的大小考虑做功多少和时间长短，做功多，不一定功率大，故A错误。
B.做功的功率是做功的快慢，机械效率是有用功占总功的比例，二者无关，故B错误。
C. 有力作用在物体上，在这个力的方向上移动距离，该力才对物体做功，故C错误。
D.在做功过程中，机械效率是有用功占总功的比例，有用功占的比例越大，机械效率越高，故D正确。
故答案为：D
【分析】有力作用在物体上，在这个力的方向上移动距离，该力才对物体做功；功率指做功的快慢，受做功多少和所需时间长短有关；机械效率是有用功占总功的比例。
2．如图所示，“胜哥”用F1的力将物体B匀速提升h，F1做功为300J；若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做功为500J，下列说法错误的是（　　）
A．滑轮组机械效率为60%
B．两个过程物体B均匀速运动，机械能增加
C．滑轮组的自重，绳子和滑轮之间的摩擦等因素导致F2做的功有一部分属于额外功
D．F2做功的功率比F1做功的功率大
【答案】D
【知识点】功率的计算；机械效率的大小比较；功的计算及应用
【解析】【解答】A．根据题意知道，用F1的力将物体B匀速提升h，F1做的是有用功，即W有=300J，借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做的是总功，即W总=500J，由 知道，滑轮组的机械效率是： ，
A不符合题意；
B．由于两个过程物体B均做匀速运动，所以，动能不变，但高度增加，重力势能增大，而动能与势能之和是机械能，所以机械能增大，B不符合题意；
C．由于需要克服滑轮组的自重及绳子和滑轮之间的摩擦做功，即由此导致F2多做一些功，即额外功，C不符合题意；
D．由 知道，功率由所做的功和完成功所需要的时间决定，根据题意不知道完成功所用的时间，故无法比较功率的大小，D符合题意．
故答案为：D
【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率；用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
3．甲乙两个滑轮组如图所示，其中每一个滑轮的重量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　）
A．若G1=G2，则拉力做的总功相同
B．若G1=G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C．若G1>G2，则甲做的有用功大于乙做的有用功
D．用甲滑轮组提起不同的重物，提起的物体越重，机械效率越大
【答案】A
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的大小比较；有用功和额外功
【解析】【解答】A．因为每一个滑轮的重量都相同，甲图中有一个动滑轮，乙图中有两个动滑轮，不计绳重和摩擦，所以乙图中滑轮组做的额外功较大。物体上升相同的高度时，若G1=G2，根据可知，两个滑轮组做的有用功相等。根据可知，乙图中绳子自由端拉力做的总功多，故A错误符合题意；
B．综上所述，两个滑轮组做的有用功相等，乙图滑轮组拉力做的总功较大，根据可知，额外功越小机械效率越大，即甲的机械效率大于乙的机械效率，故B正确不符合题意；
C．题干说将两个重物提升相同的高度，若G1>G2，根据可得甲做的有用功大于乙做的有用功，故C正确不符合题意；
D．用甲滑轮组提起不同的重物，说明做的额外功相同；提起的物体越重，说明做的有用功越大；根据可知，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，故D正确不符合题意。
故选A。
【分析】 弄清有用功、额外功、总功之间的关系，明确它们的计算方法，并能比较出甲、乙两图中所做额外功的大小关系，并能根据公式分析机械效率大小关系。
4．“胜哥”在实验室组装如图所示的两组滑轮组进行实验探究，实验前先测得动滑轮的重力为0.3N，其他实验数据如表所示。g取10N/kg，下列说法正确的是（　　）
实验次数 物重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 拉力作用点移动距离s/cm 滑轮组的机械效率η
1 1.0 20 0.5 60 66.67%
2 2.0 20 0.9 60 　
3 3.0 10 1.8 20 83.33%
A．第1次实验是使用乙图装置完成的
B．第1次实验滑轮组做的有用功为0.3J
C．第2次实验滑轮组机械效率约为74.07%
D．第3次实验滑轮组克服绳重和摩擦做的额外功为0.03J
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】 A.根据表中数据，连接动滑轮绳子的有效段数为：，可以判断出实验中所选择的是甲滑轮组，故A正确；
B.第1次实验滑轮组做的有用功：W有用1=G1h1=1.0N×0.2m=0.2J，故B错误；
C.第2次实验滑轮组机械效率是：，故C正确；
D.第3次实验滑轮组克服绳重和摩擦做的额外功：W额=W总-W有用-W动=F3s3-G3h3-G动h3=1.8N×0.2m-3.0N×0.1m-0.3N×0.1m=0.03J，故D正确。
故选CD。
【分析】A.根据表中数据，由求出绳子的有效段数，据此回答；
B.根据W有用=Gh可求第1次实验滑轮组做的有用功；
C.根据η=×100%=×100%求出第三次实验滑轮组的机械效率；
D.根据第3次实验滑轮组克服绳重和摩擦做的额外功等于总功减去有用功和克服动滑轮做的功。
5．“胜哥”用图所示的滑轮组，将重为10N的物体匀速提升0.1m，拉力，在这一过程中，下列说法正确的是（　　）
A．所做的有用功为1J B．所做的额外功为0.5J
C．所做的总功为1.5J D．此滑轮组的机械效率为50%
【答案】A
【知识点】滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】，从图可知，S= 2h=0.2m，
，
，
故选：A。
【分析】根据图可知，对物体所做的功为有用功，拉力F所做的功为总功，已知物重和物体上升的高度，可以求出有用功，已知拉力F和S，可以求出总功，并在此基础上可以求出额外功和机械效率。
二、多选题
6．“胜哥”用图甲的滑轮组将放置在水平地面上重为400N 的物体4提升到高处。他用竖 直向下的力F 拉绳，图乙是F 随时间t变化的关系图像，图丙是A 上升的高度h 随时间t 变化的关系图像，A 与地面的接触面积为5×10-2m2，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是
( )
A．动滑轮受到的重力为20N
B．在0～1s 内，重物对地面的压强为3200Pa
C．在1～2s内，拉力F 做的功为300J
D．在2～3s 内，滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】B,D
【知识点】压强的大小及其计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】 A、由丙图可知，物体在2～3s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3=2400N，
由图甲可知承担物重的绳子股数n=2，
不计摩擦和绳重，根据nF=G物+G动可得物体的重力：
G动=2F3-G物=2×240N-400N=80N，故A错误；
B、由图丁知，0～1s时物体上升高度为0，即物体静止在地面上，受力平衡，
由图乙可知，在0～1s内，拉力F1=160N，将动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及两段绳子向上的拉力作用处于静止状态，
所以：F支+2F1=G+G动，
则地面对物体的支持力：F支=G+G动-2F1=400+80N-2×160N=160N，
根据力的作用是相互的，重物对地面的压力：F压=F支=160N，
此时重物对地面的压强：，故B正确；
C、由图乙知，在1～2s内，拉力F2=280N，由图丁知，重物上升高度h2=1.25m，
拉力端移动的距离s2=2h2=2×1.25m=2.5m，
拉力做的功：W2=F2s2=280N×2.5m=700J，故C错误；
D、2s～3s内，滑轮组的机械效率：，故D正确。
故选BD。
【分析】A.由图甲知，通过动滑轮绳子的段数n=2，由丙图知，物体在2～3s内做匀速直线运动，由图乙知此时的拉力，利用nF=G物+G动计算动滑轮的重力；
B.由图丁知，0～1s时物体上升高度为0，物体静止在地面上，受力平衡，所以F支+2F1=G+G动，由图乙知拉力大小，据此求出地面的支持力，根据力的作用是相互的，求出对地面的压力，再利用压强公式求对地面的压强；
C.由图乙知，1～2s内的拉力F，由图丁知，重物上升的高度，先计算拉力端移动的距离，利用W=Fs求此时拉力做功；
D.知道拉力F和物重G大小，以及s与h的关系，利用计算2s～3s内滑轮组的机械效率。
7．“胜哥”用如图所示的装置（包括滑轮组及装石板的托盘）提升石板。已知托盘重200N，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当“胜哥”在4s内匀速提升10块石板升高2m时，此装置的机械效率为80%。该工人站在地面上用此装置提升整块石板的过程中，下列有关说法正确的是（　　）
A．此装置动滑轮的质量是5kg
B．“胜哥”做功的功率为500W
C．用此装置提升石板的机械效率最高可达到84.4%（保留一位小数）
D．用此装置提升石板的机械效率最高可达到83.9%（保留一位小数）
【答案】A,D
【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】A、已知提升10块石板，每块100N，则石板总重G石=10×100N=1000N，托盘重G盘=200N。机械效率，代入，1000N=G石，200N=G盘，得：，解得G动=50N，动滑轮质量，A正确。
B、总功。功率，B错误。
CD、绳能承受最大拉力，滑轮组n=2（由图知承担物重的绳子段数），则最大总重力。设提升石板数量为n，则G总max=n×100N + 200N +50N，解得n=13.5，即最多提升13块石板（13×100N=1300N）。
最大有用功，总功。
最大机械效率，D正确，C错误。
故答案为：AD
【分析】1、机械效率公式：，体现有用功、额外功对机械效率的影响。
2、功率公式，需先计算总功（有用功+额外功），再结合时间求功率。
3、滑轮组受力分析：，通过最大拉力确定最大提升物重，进而计算最大机械效率，体现力的平衡与机械效率的动态变化。
8．如图所示，斜面长为 S，高为h，“胜哥”用沿斜面向上的力把一个重为 G的物体匀速拉到坡顶。下列说法中正确的是（　　）
A．若斜面的机械效率 = 1，则拉力 F=G
B．若斜面的机械效率 = 1，则拉力
C．若斜面的机械效率 < 1，则拉力.
D．若斜面的机械效率 < 1，则物体与斜面间的摩擦力
【答案】B,C
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】AB.有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，机械效率为， 若斜面的机械效率 = 1 ，则，所以 ，故A错误，B正确；
C. 若斜面的机械效率 < 1 ，根据，可得拉力为 ，故C正确；
D.若斜面的机械效率 < 1 ，摩擦力做的额外功W额=fs，根据，可得物体与斜面的摩擦力为，故D错误；
故答案为BC。
【分析】ABC.用斜面来提高物体的位置，有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs，根据械效率为，进行分析；
D.摩擦力做的额外功W额=fs，根据进行分析。
三、填空题
9．如图是巴中市通江县至诚段的盘山公路，盘山公路实际是一种特殊的　 　填写简单机械名称，汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰，盘山公路修得弯弯曲曲的主要目的是　 　。
【答案】斜面；省力
【知识点】杠杆的机械效率
【解析】【解答】盘山公路是利用斜面的原理来省力的，是一种省力机械；盘山公路修得弯弯曲曲是为了减小斜面的坡度，从而更省力。
故答案为：斜面；省力。
【分析】盘山公路是变形的斜面，斜面越长越省力。
10． 如图，大小为125N的拉力 F， 拉着质量为30kg行李箱匀速经过一段长3m、高1m的斜坡路面，用时 10s，此过程中需要克服行李箱重力做功　 　 J，此装置的机械效率　 　，行李箱所受摩擦力是　 　 N。
【答案】300；80%；25
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】 过程中需要克服行李箱重力做有用功：W有=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J；
拉力做的总功：W总=Fs=125N×3m=375J，
此装置的机械效率：；
此过程克服行李箱所受摩擦力做的额外功：W额=W总-W有=375J-300J=75J，
行李箱所受的摩擦力：。
【分析】 根据W=Gh=mgh求克服行李箱重力做的功，即有用功；
根据W=Fs求拉力做的总功，根据求装置的机械效率；
根据W总=W有+W额求克服行李箱所受摩擦力做的额外功；
根据W额=fs求行李箱所受的摩擦力。
11．如图所示，在拉力F=50N的作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为　 　N，拉力F做功的功率为　 　W。
【答案】120；15
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）根据得到：；
解得：f=120N。
（2）根据题意可知，绳子自由端移动的距离s=ns物=3×0.1m/s×10s=3m；
拉力F做功为W总=Fs=50N×3m=150J；
那么拉力F做功的功率为。
【分析】（1）根据滑轮组的机械效率列式计算即可；
（2）首先根据s=ns物计算绳子自由端移动的距离，再根据W总=Fs计算拉力F做的功，最后根据计算卡了做功的功率。
12．如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500 N的力，将重800 N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，斜面的机械效率为　 　。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用　 　的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】80%；　减小木板粗糙程度
【知识点】滑轮（组）的机械效率；斜面的机械效率
【解析】【解答】(1)由于斜面与水平地面夹角为30°，由数学知识知 s = 2h，
斜面的效率为：
(2)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，在不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用减小斜面粗糙程度的方法可以提高斜面的机械效率。
故答案为：80%；减小斜面粗糙程度。
【分析】(1)由于斜面与水平地面夹角为30°，由数学知识知 s = 2h，
根据效率公式
(2)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，根据控制变量法分析出提高斜面的机械效率的方法。
13．使用两种不同机械完成相同的任务时，数据如下图所示。
（1）甲的机械效率　 　乙的机械效率；（选填“大于”“等于”“小于”）
（2）甲机械做的总功是　 　J；乙机械做的总功是　 　J；
（3）甲机械保养后再完成相同的任务，其机械效率提升了。则：有用功　 　，额外功　 　。（均选填“减小”“增大”“不变”）
【答案】大于；2500；2133；不变；减小
【知识点】有用功和额外功
【解析】【解答】（1）由图可知，甲的机械效率为：
乙的机械效率为：η乙=75%，故甲的机械效率小于乙的机械效率。
（2） 由图可知，甲机械做的总功为：
W总甲=1600J+900J=2500J，
使用两种不同机械完成相同的任务时，所做的有用功相等，即W乙=W甲=1600J，乙的机械效率η乙=75%，则乙机械做的总功为：
；
（3）甲机械保养后再完成相同的任务，其机械效率提升了，则有用功不变，根据可知，额外功减小。
【分析】（1）根据，计算出甲的机械效率，再比较甲和乙的机械效率大小；
（2）总功等于有用功和额外功之和，根据计算出乙机械做的总功；
（3）完成相同的任务可知，有用功不变，根据可知，有用功一定时，额外功减小，机械效率提高。
14．斜面是一种简单机械，它在生活中的应用非常广泛。如图所示，“胜哥”将一箱重为600N的货物从2.4m长的固定斜面匀速拉到高为1.2m的货车上，所用拉力F=400N，则该物体受到斜面的摩擦力是　 　N。
【答案】100
【知识点】斜面的机械效率；有用功和额外功
【解析】【解答】重力的分力大小为，
摩擦力是。
【分析】已知物重和提升的高度(斜面高)，根据公式W=Gh可求拉力做的有用功；利用W=Fs求出拉力做的功，即总功；总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力。
四、实验探究题
15． “胜哥”探究影响滑轮组机械效率的因素时，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；用两个相同的滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组匀速提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示。
实验次数 钩码重 提升高度 拉力 绳端移 动距离 机械效率
　
请回答下列问题：
（1）根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式。
（2）表中第次实验时拉力为　 　保留位小数。
（3）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率　 　选填“越高”“越低”或“不变”。
（4）为了验证滑轮组机械效率是否和动滑轮重有关，“胜哥”还需增加的实验器材是　 　。
（5）实验中，若弹簧测力计的量程是“”，不计绳重和摩擦，若绳子能承受的拉力足够大，动滑轮重，此滑轮组能提升的最大物重是　 　此时滑轮组的机械效率是　 　百分号前保留位小数。
【答案】（1）
（2）1.6
（3）越高
（4）不同重力的动滑轮
（5）14；93.3%
【知识点】机械效率的大小比较；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】（1）由表格中的钩码提升的高度h和绳端移动距离s的关系，可得绳子的有效段数：
，因此应从动滑轮的挂钩开始向上绕；
（2）根据可得拉力
（3）分析表格中的数据可知，用同一滑轮组提升不同重物，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（4）为验证滑轮组机械效率是否与动滑轮重有关，就要改变动滑轮的重力，故还需增加的实验器材是不同重力的动滑轮；
（5）弹簧测力计的量程是 “0-5N”，则绳子端的最大拉力为5N，根据，可得滑轮组能提升的最大物重：；
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为：，
【分析】（1）根据s=nh求出绳子的有效段数，再连接滑轮组；
（2）根据的变形式可求出第3次实验时的拉力；
（3）分析表格中的数据（ 钩码重 和机械效率）可得出结论；
（4）验证滑轮组机械效率与动滑轮重的关系，需控制其它因素不变，改变动滑轮重；
（5）绳子端最大的拉力就是弹簧测力计的最大示数，根据的变形式可求出最大物重；
根据可计算出滑轮组的机械效率。
16．“胜哥”在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力并填入表格。
按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度和绳端移动的距离，将这三个量填入表格。
算出有用功，总功，机械效率。
改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
次数 沙和袋所受的总重力 提升高度
有用功 拉力 绳端移动的距离 总功 机械效率
　 　
　
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）请将表格内的数据补充完整：　 　、　 　、　 　。
（2）“胜哥”没有通过计算就发现表格中有一数据明显错误，它是第　 　次实验的数据，这数据应该为　 　。
（3）改正后，分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率　 　选填“越高”、“越低”或“不变”。
【答案】（1）0.12；0.18；0.6
（2）3；80%
（3）越高
【知识点】机械效率的大小比较；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】1）有用功为克服重力做功，
重力为0.6N，提升高度为0.2m，所以重力做功为0.12J，
总功为W=0.3N× 0.6m=0.18J，
0.24J/0.4N=0.6m
综上第1空、0.12；第2空、0.18；第3空、0.6
2）机械效率只可能小于100%，所以第三次试验数据的机械效率错误，η=W有/W=0.24J/0.3J=80%
综上第1空、3；第2空、80%
3）重力越大，机械效率越大
综上 第1空、越高
【分析】功的计算：W=Fs，重力为0.6N，提升高度为0.2m，据此计算重力做功，总共为0.24J，力为0.4N，所以计算移动的距离；机械效率只可能小于100%，机械效率的计算：η=W有/W，
17．用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0 　 　
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为　 　cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　 　N，第2次实验滑轮组的机械效率为　 　%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越　 　；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将　 　；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】30；2.5；80；低；不变；变小
【知识点】增大或减小机械效率的方法；滑轮（组）机械效率的测量实验；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】（1）从图中可知n=3，每次实验绳端移动距离：；
（2）第2空，测力计每个大格表示1N，中间10个小格，每个小格即分度值为0.1N，从图乙看出，指针对着第2个和第三个大格之间的第5个小格，故其读数为2.5N。
第3空，第2次实验中，滑轮组的机械效率为
，
第4空，分析从实验1至实验4的数据可知，在物重不变的情况下，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故可得出结论：提升重力相同的物体，动滑轮重力越大，滑轮组的机械效率越低。
（3）第5空，根据，可知，滑轮组机械效率与物体和绳端移动距离无关，由此可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）由题意可知，物体上升的高度为；
克服物体重力做的有用功为：；
由第1组实验数据分析可知，克服动滑轮的重力所做的额外功：；
拉力做的总功为：
；
所以摩擦引起的额外功为：；
故摩擦引起的额外功占总额外功的比例为：
由第3次实验数据分析，克服动滑轮的重力所做的额外功为：
；
拉力做的总功为：
可得摩擦引起的额外功为：
故摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由第4次实验数据分析可知，克服动滑轮的重力所做的额外功：
；
拉力做的总功为：
可得摩擦引起的额外功为：
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
故答案为：（1）30；（2）80；低；（3）不变；（4）0.03；变小。
【分析】（1）从图中可知n=3，根据s=nh得出每次实验绳端移动距离；
（2）测力计的分度值为0.1N，据此得出读数；根据， 得出第2次实验滑轮组的机械效率；分析数据可知：在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，据此得出结论；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，根据得出知滑轮组的机械效率的变化情况；
（4）四次实验中，根据W有用=Gh得出有用功；根据W动=G动h得出克服动滑轮的重力所做的额外功，根据W总=Fs得出总功，根据W摩=W总-W有用-W动得出摩擦引起的额外功，进而分别得出四次实验中摩擦引起的额外功占总额外功的比例，进而得出结论。
18．“胜哥”组织小明和小强测量“滑轮组机械效率”，组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码重和弹簧测力计的示数。
（1）实验时，小明竖直向上　 　拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为 0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为 10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表。
钩码重 G/N 弹簧测力计提 升的高度s/ m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械 效率η
1 0.2 0.1 0.1 100%
（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：　 　。
（3）该滑轮组的机械效率实际为　 　(结果精确到0.1%)。
（4）在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】（1）匀速
（2）弹簧测力计提升的高度应该是0.3 m，不是0.2 m
（3）66.7%
（4）变大
【知识点】滑轮（组）机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1)小明在进行实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于测力计示数。
(2)由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3；
已知钩码上升高度h=0.1m，则测力计移动距离：，由表中实验数据可知，测力计移动距离为0.2m，测力计移动距离错误，从而导致滑轮组效率错误。
(3) 滑轮组的机械效率： ≈66.7%。
(4)提升的钩码重增加到6N，有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大。
故答案为：(1)匀速；(2)绳子自由端移动的距离应该是0.3m，不等于0.2m；(3) 66.7%；(4)变大。
【分析】(1)根据实验时应竖直匀速拉动测力计。
(2)由图示滑轮组求出滑轮组承重绳子的股数，然后确定绳子自由端移动的距离。
(3) 根据 求出滑轮组的机械效率。
(4)根据影响滑轮组效率的因素分析答题。
19．“胜哥”设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如下图所示.她首先测出小车重力，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角 的大小多次测量，得到下表所示的数据。
（1）实验过程中拉力的方向应　 　。
（2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越　 　，斜面越省力，斜面的机械效率越　 　。
（3）“胜哥”若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持　 　、　 　不变，只改变　 　。
【答案】（1）平行于斜面向上
（2）小；低
（3）粗糙程度；倾斜程度；物体的重力
【知识点】斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1)为了使拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，所以应与斜面平行向上。(2)比较数据：θ3>θ2>θ1时，则拉力F3>F2>F1，机械效率η3>η2>η1；即：斜面倾斜度θ越小时，越省力，斜面机械效率越低。(3)若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持粗糙程度和倾斜程度不变，只改变物体的重力进行试验即可。
【分析】本题目的是探究影响斜面机械效率的因素有哪些，涉及到实验设计（利用斜面提升重物，额外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，且匀速拉动物体）、数据的综合分析（分析表格数据时，虽然拉力和机械效率的变化是因斜面的倾斜度的改变而引起的，但我们先比较省力时，倾斜度是如何变化，然后比较机械效率的变化）等，必须熟练掌握控制变量法（若想探究斜面的机械效率与物重的关系，必须控制其它因素不变，只改变物体的重力）.
20．在影响机械效率的许多因素中，摩擦是一个重要因素，“胜哥”将“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验与“探究斜面的机械效率”的实验相结合，进一步探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系，实验装置如图所示。
（1）请将下列实验步骤中的空白补充完整。
实验步骤：
①“胜哥”用弹簧测力计测出木块的　 　。
②“胜哥”用弹簧测力计　 　拉动木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计示数。
③“胜哥”用　 　分别测出木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h。
④记录实验数据并填入表中。
⑤保持斜面的　 　一定，将棉布铺在木板上，重复上述步骤。
斜面表面状况 木块重力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（%）
木板 2.1 0.4 1.6 0.8 0.84 1.28 65.6
棉布 2.1 0.4 2 0.8 0.84 1.6 　52.5
（2）该实验中采用了　 　的研究方法。
（3）计算斜面表面为棉布是的机械效率　 　 %。
（4）分析实验数据可以得出实验结论：　 　。
【答案】（1）重力；匀速直线；刻度尺；倾斜程度
（2）控制变量
（3）52.5%
（4）在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低
【知识点】斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】解：（1）实验步骤：①用弹簧测力计测出木块的重力G；②用弹簧测力计匀速拉动木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计示数；③用刻度尺分别测出木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h；⑤斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾角有关，在改变斜面的粗糙程度变化时，应保持斜面的倾角不变；（2）该实验中采用了控制变量的研究方法探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系；（3）斜面表面为棉布是的机械效率：
η= = ×100%=52.5%；（4）分析表格中的第一列和最后一列可知，斜面的倾角一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低．故答案为：（1）①重力；②匀速直线；④刻度尺；⑤倾斜程度；（2）52.5%；（3）控制变量；（4）在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低．
【分析】（1）①弹簧测力计在测探究斜面的机械效率中的作用有：测物体的重力和测斜面拉力的大小；②实验过程应用弹簧测力计匀速直线拉动木块沿斜面向上运动；③实验中需要用刻度尺测量木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h；⑤利用控制变量法分析对斜面坡度的要求；（2）斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关，探究斜面机械效率与斜面的粗糙程度有关时应控制斜面的倾角不变；（3）由表格可知有用功和总功，利用η= 求出斜面表面为棉布时的机械效率；（4）根据控制变量法分析表中的第一列和最后一列即可得出答案．
21．“胜哥”在探究“杠杆平衡条件”实验中：（每个钩码质量相等，杠杆上每小格等距）
（1）将杠杆的中点O挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是　 　。
（2）杠杆平衡后，“胜哥”在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上　 　个钩码，使杠杆在水平位置平衡。
（3）“胜哥”取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点，使杠杆在水平位置保持平衡。当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡(如图乙)，测力计示数将　 　。
（4）接着“胜哥”把支点选到B点，如图丙，在A点挂一个钩码，在E点挂3个钩码，杠杆也恰好水平静止，他觉得此时不满足杠杆平衡条件，“胜哥”的问题在于　 　。
（5）完成以上实验后，“胜哥”利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上　 　拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．实验中，将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=　 　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　 　%（结果精确到0.1%）．其他条件不变，如果把钩码由A移至B，O、C位置不变，此杠杆的机械效率将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）消除杠杆自重的影响
（2）3
（3）先变小后变大
（4）没有消除杠杆自重的影响
（5）匀速；0.5；66.7%；变大
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验；杠杆机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1) 将杠杆的中点O挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自重的影响。(2)设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，因为，F 1l 1＝F 2l 2，所以，2G×3L＝nG×2L，所以，n＝3，所以在A处挂3个钩码。(3)由图可知，OC为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大。（4）把支点选到B点，杠杆的重心在O点，在计算时，由于杠杆自身重力的影响，左边应有两个力，故觉得此时不满足杠杆平衡条件；（5）完成以上实验后，小英利用杠杆来测量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．由图知，拉力F＝0.05N，有用功是：W 有用＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，总功是：W 总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，所以杠杆的机械效率是：η＝ ×100%＝ ×100%＝66.7%．将钩码的悬挂点由A移至B，O、C位置不变，仍将钩码提升相同的高度，有用功不变；由于额外功是提升杠杆所做的功，悬挂点由A移至B后，杠杆实际提升的高度变小，所以额外功也变小，则总功变小，所以杠杆的机械效率将变大．
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2）利用杠杆的平衡条件分析计算即可.
（5）根据弹簧测力计的分度值读出示数；杠杆的机械效率可以根据公式η= （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）来计算；对于杠杆来说，动力臂是阻力臂的几倍，动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍.
五、计算题
22．如图甲所示，AB是一根质地均匀的木棒，重为10N，长为20cm，将A端固定，在B点施加竖直向上的力F，使其水平静止。则：
（1）画出F的力臂；
（2）求F的大小；
（3）若在AB的重心所在点O处挂一个重为20N的重物G，拉力大小变为F木棒仍然水平静止（如图乙所示）。求F的大小；
（4）“胜哥”想到杠杆也是一种简单机械，可用乙丙两种方式提升重物G。若乙丙两种方式提升同一重物，机械效率分别为η1和η2，不计摩擦，请从功的角度分析η1和η2的大小关系。
【答案】（1）解：从支点A向力F作用线画垂线，垂线段所表示的就是它的力臂，如图所示：
（2）解：阻力是杠杆的重力，作用点在AB的中点，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件得到Fl1=Gl2
答：F的大小是5N
（3）解：阻力为F2=G+G物=10N+20N=30N
作用点在AB的中点，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件得到F1l1=F2l2
答：F的大小是15N；
（4）解：两种方式做的有用功相同，乙方式中提升杠杆自重做的功为额外功，丙方式中不用克服杠杆的重力做额外功，总功小，所以η1小于η2。
答：η1小于η2。
【知识点】力臂的画法；杠杆的平衡分析法及其应用；杠杆的机械效率
【解析】【分析】（1）力臂与力的作用线垂直；
（2）根据杠杆平衡条件，求出力的大小；
（3）根据F2=G+G物求出阻力；根据杠杆平衡条件，求出力的大小；
（4）有用功相同，额外功越大，机械效率越小。
23．为了有效缓解停车难问题，人们建了一种塔式立体停车库。其运行原理如图所示，电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层，然后用横移装置（图中未画出），将车辆送入或送出车位，从而达到立体存取车的目的。在某次停车时，质量为1.5t的某车辆以0.3m/s 的速度被匀速提升 6m后，再由横移装置将该车辆送入车位。若提升装置提升该车辆时的机械效率是 50%，g取 10N/kg，求：
（1）提升装置克服该车辆重力做的功：
（2）提升该车辆时，电动机对钢绳的拉力：
（3）电动机对钢绳做功的功率。
【答案】（1）解： 质量为1.5t的某车重力为：G=mg=1500kg×10N/kg=15000N，
克服该车辆重力做的功为：；
答：提升装置克服该车辆重力做的功为9×104J。
（2）解：若提升装置提升该车辆时的机械效率是50%，
则电动机对钢绳做的总功为：
，
由图可知，n=4，电动机对钢绳的拉力为：
；
答：提升该车辆时，电动机对钢绳的拉力为7500N
（3）解：某车辆以0.3m/s的速度被匀速提升6m后所用的时间为：
，
则电动机对钢绳做功的功率为：
。
答：电动机对钢绳做功的功率为9000W。
【知识点】功率的计算；速度公式及其应用；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】 （1）根据G=mg求出车的重力，利用W有=Gh求出克服该车辆重力做的功；
（2）根据求出电动机对钢绳做的总功；根据滑轮组装置确定绳子股数，利用W总=Fs=Fnh求出电动机对钢绳的拉力；
（3）根据求出某车辆以0.3m/s的速度被匀速提升6m后所用的时间，利用求出电动机对钢绳做功的功率。
24．如图所示，“胜哥”想把重100N的物体拉到距地面3m高的地方，用了三种不同的方法：
（1）图甲：用竖直向上的力F甲将物体匀速提升3m，求拉力F甲所做的功；
（2）图乙：斜面长5m，高3m，拉力F乙=75N，沿斜面匀速拉动物体至斜面顶端，求使用该斜面工作时的机械效率；
（3）图丙：用该滑轮组匀速提升重物，在2s内将重物匀速提升3m，已知动滑轮的重量为10N，（不计绳重及摩擦）。求拉力F丙做功的功率。
【答案】解：（1）由题可知，拉力克服物重做功，可得
（2）由题可知，斜面长s=5m，高h=3m，拉力F乙=75N，斜面的机械效率
（3）如图所示，承重绳的股数为n=2，不计绳重及摩擦，拉力
绳子自由端移动的距离：s绳=ns物=2×3m=6m
拉力F丙做功的功率：
答：（1）拉力F甲所做的功为300J；
（2）使用该斜面工作时的机械效率为80%；
（3）拉力F丙做功的功率为165W。
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据斜面上的拉力，利用W=Fh，计算拉力做功多少；
（2）根据，计算斜面的机械效率；
（3）根据物体重力和动滑轮重力，利用，计算拉力，
（4）结合绳子股数，计算绳子移动的距离，利用，计算功率的大小。
25．在斜面上将一个重150N的物体从底端匀速拉到顶端（如图所示），沿斜面向上的拉力为50N，斜面长1.2m、高0.3m，求：
（1）拉力所做的功；
（2）斜面的机械效率。
【答案】（1）解：拉力所做的功
（2）解：物体重力所做的功
斜面的机械效率
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【分析】(1)根据W= Fs求拉力所做的总功；
(2)利用W= Gh求克服物体重力所做的功；
(3)斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
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