11.3如何提高机械效率一．选择题（共16小题）1．甲、乙两种机械的效率分别是70%和50%，则下列说法中正确的是（）A．使用甲机械省力B．使用甲机械做功快C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多D．乙机械的额外功在总功中占的比例大2．下列说法正确的是（）A．机械效率有时也会大于1B．机械效率越高的机器做的总功越多C．做同样多的功，机械效率越高的机器做的额外功越少D．机械效率越高的机器做的有用功越多3．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，下列选项正确的是（）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4．如图所示，用相同的滑轮组装的甲、乙两个滑轮组，匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是（）A．甲更省力，甲机械效率大B．乙更省力，机械效率一样大C．乙更省力，乙机械效率大D．甲更省力，机槭效率一样大5．用如图所示的滑轮组提升重800N的物体，在10s内匀速上升1m31\n，拉力F为500N，则提升重物的过程中（）A．绳子子自由端被拉下3mB．做的有用功是800JC．拉力力的功率为80WD．滑轮组的机械效率为60%6．建筑工人用如图所示的滑轮组，在3s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动1.5m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（）A．绳子自由端沿水平方向移动速度是0.5m/sB．物体受到的拉力为750NC．滑轮组的机械效率为75%D．拉力F的功率为375W7．用相同的定滑轮和动滑轮组成甲、乙两个滑轮组，如图所示，用它们来提升同一重为100N的物体G，动滑轮G动=10N，甲滑轮组将重物提高1m，乙滑轮组将重物提高2m，在不计绳重和摩擦的条件下，下列说法正确的是（）A．甲滑轮组拉力大，机械效率低B．乙滑轮组省力所以它的机械效率高C．拉力F1所做的功为110JD．拉力F2大小50N8．建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1000N的物体沿水平方向匀速移动2m31\n的过程中，所用的拉力大小为250N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（）A．绳子自由端沿水平方向移动了6mB．物体受到的拉力为500NC．拉力F的功率为500WD．滑轮组的机械效率为80%9．在下列实验过程中，机械的机械效率会发生变化的是（）A．杠杆中，先后将同一重物挂在A、B两点，在末端用竖直向上的力提升到相同的高度B．定滑轮中，改变拉力方向，先后将同样的两个钩码匀速提升到不同的高度C．同一滑轮组中，先后用甲、乙两种方式将同一重物匀速提升到相同的高度D．斜面中，用沿斜面方向的拉力两次以不同的速度将同一重物匀速从B搬到A10．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（）31\nA．只能验证猜想1B．只能验证猜想2C．既能验证猜想1，也能验证猜想2D．既不能验证猜想1，也不能验证猜想211．在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m。把重物直接提升h所做的功作有用功。g取10N/kg，下列说法正确的是（）A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B．做的有用功是40JC．此斜面的机械效率为62.5%D．物体受到的摩擦力大小为10N12．如图所示，把重为G的物体沿高为h，长为l的粗糙斜面以速度v由底端匀速拉到顶端的过程中，拉力F做的功为W，则下列选项正确的是（）A．拉力大小为B．物体所受摩擦力大小为C．拉力功率的大小为D．斜面的机械效率为13．用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩檫，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（）A．增大重物上升的速度B．增大重物上升的高度C．减小定滑轮的重力D．减小动滑轮的重力31\n14．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15．同学们“测量并探究影响滑轮组机械效率高低的因素”，使用了如图所示的装置，下列说法正确的是（）（每个钩码重相同，每个滑轮重相同）A．实验的原理是二力平衡条件B．实验需要用到的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺和停表C．当钩码个数相同时，甲的机械效率比乙高D．把钩码提升得越高，做的有用功越多，机械效率越高16．为了研究机械效率与哪些因素有关，小明同学提出两个猜想：猜想一：机械效率是否与G物有关；猜想二：机械效率是否与G动有关。为了验证猜想，小明先用如图甲所示的装置不断改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙（a）所示；然后换另一个不同重量的动滑轮，不断改变G物，计算并绘出η与G物关系如图乙（b）所示。根据图象他（）A．只能验证猜想一B．只能验证猜想二C．既不能验证猜想一，也不能验证猜想二D．既能验证猜想一，也能验证猜想二二．填空题（共10小题）31\n17．某机械的效率为60%，表示该机械做功时，功在功中占的比例为60%。18．工人用如图所示的甲、乙两种滑轮，使同样一桶沙子以相同速度匀速上升，所用的拉力分别是F甲、F乙，滑轮机械效率分别是n甲、n乙，拉力的功率分别是P甲、P乙，若不计绳重和摩擦，且沙子的重力大于动滑轮重力，则F甲F乙，η甲η乙，P甲P乙．（选填“＞”、“＜”或“=”）19．如图所示，小明用一个滑轮组将重为425N的物体在10s内匀速提升4m，人所用的拉力为250N．此过程中有用功是J，滑轮组的机械效率是，拉力的功率是W。20．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是N，（2）此滑轮组中的动滑轮重力N，（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是N21．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，所用的杠杆是一根质量均匀、重为5N的硬棒，他将棒的一端固定，把重为15N的物体挂在棒的中点，然后用手缓慢竖直向上提起棒的另一端，如图所示，若把物体提升了10cm，则小明作用在杠杆上的拉力是N，此过程中杠杆的机械效率是。保持拉力方向不变，让重物继续匀速上升，则拉力大小将（变大/变小/不变）31\n22．如图所示，将质量为80kg的木箱，用一个平行于斜面向上的拉力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长10m、高3m，在此过程斜面的机械效率为80%．则拉力做的功为J，拉力所做的额外功为J．若换一个质量小一点的木箱，用力匀速拉到斜面顶端，此时斜面的机械效率将。（选填“增大”、“不变”或“减小”）23．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法：。24．某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中，第l、2、3次实验装置分别如下图中的甲、乙、丙所示，记录的数据如下表：次数钩码重G/N钩码上升高度h/m有用功W有/J测力计拉力F/N测力计移动距离s/m总功W总/J机械效率η120.10.20.90.30.2774.1%240.10.4l.60.30.4883.3%340.11．l0.50.55①实验中要正确测量动力大小，应沿的方向匀速拉动弹簧秤。②比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越。③第3次实验中所做的有用功是J，机械效率是。31\n25．小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：实验次数斜面的倾斜程度物体重G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物体移动距离S/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η1较缓5.00.101.60.500.500.8063%2较陡5.00.152.20.500.751.1068%3最陡5.00.253.10.501.55（l）沿斜面拉动物体时，应使其做运动。（2）根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为J，机械效率是。（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越。（4）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其它条件不变的情况下，。26．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η=。（用物理量的符号表示）31\n（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则弹簧测力计的示数将（选填“＞”、“=”或“＜”）F1，此次弹簧测力计做的功将（选填“＞”、“=”或“＜”）第一次做的功。（3）如果他想探究杠杆机械效率与物重的关系，在上述（1）实验基础上，接下来他应将3只钩码悬挂在点（填“B”或“C”），并使钩码上升高度（填“相同”或“不同”），测出拉力和A点移动的距离。三．实验探究题（共2小题）27．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。（不计绳重及摩擦）（1）绳子受的拉力F1和F2大小关系是F1F2。（2）滑轮组的机械效率η1和η2大小关系是η1η2。（3）绳子自由端移动的距离s1和s2大小关系是s1s2。（4）拉力对滑轮组所做的功W1和W2大小关系是W1W2．（均选填“＞”、“二”或“＜”）28．请按要求完成下列问题（不考虑绳重及摩擦）（1）使用如图所示滑轮组成的滑轮组提升重物，要求滑轮组用最省力的绕线方法承担重物，请用笔画线代替绳子将滑轮组饶好；31\n（2）使用第（1）问绕好的滑轮组提升重物，当物重为60N时，绳端需用25N的拉力才能使物体匀速上升，求此时滑轮组的机械效率；（3）若要使这个滑轮组省力，则提起的重物应该超过N．（计算结果保留整数）四．计算题（共2小题）29．如图所示的电动升降台的机械效率是50%，升降台用60s把300kg的重物匀速提升10m。求这过程中：（1）电动升降台对重物做的功。（2）电动升降台电动机做的总功。（3）电动升降台做功的功率。30．小李家新买的房子位于12m高的5楼上，装修时利用如图所示的滑轮组提升装修材料。小李站在地面上把一件重为400N的材料匀速提升到楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%．若小李质量为65kg。（不计绳重及摩擦，g取10N/kg）31\n求：（1）在此过程中小李所做的总功是多少？（2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为多大？（3）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过多少N？31\n（沪粤版）2022-2022学年度九年级物理上册同步练习：11.3如何提高机械效率参考答案与试题解析一．选择题（共16小题）1．【分析】（1）机械效率是指有用功占总功的百分比；（2）功率是表示做功快慢的物理量。【解答】解：A．机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与是否省力无关，故A错误；B．功率是表示做功的快慢，而功率与机械效率没有必然的联系，故B错误；C．机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与做功的多少无关，故C错误；D．乙的机械效率较低，说明有用功占总功的比例小，相应的，额外功占总功的比例就比较大，故D正确。故选：D。2．【分析】机械效率指使用机械时做的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。解决此题不仅要知道机械效率的概念，不仅要知道机械效率的概念，而且要区分在使用机械时的总功、额外功与有用功。【解答】解：A、因为动力所做的总功等于有用功加上额外功，有用功跟总功的比值叫机械效率，所以有用功永远小于总功，机械效率一定小于1．此选项错误；B、机械效率高，说明有用功在总功中占的比例大，无法确定总功的多少。此选项错误；C、做同样多的功，机械效率越高说明有用功在总功中占的比例越大，也就是额外功占的比例较小。此选项正确；D、使用机械时，机械效率高说明有用功在总功中占的比例大，但有用功不一定多。此选项错误。故选：C。31\n3．【分析】在使用滑轮组提升重物时，由几段绳子承担物重，提起重物所用的力就是物重的几分之一。有用功和额外功相同时，机械效率也相同。【解答】解：由图知，甲由2段绳子承担物重，不计绳重及机械摩擦，所以F甲=（G物+G动）；乙由3段绳子承担物重，所以F乙=（G物+G动），所以甲所用的拉力大于乙所用的拉力，即F甲＞F乙。由题知，不计绳重及机械摩擦，两滑轮组中动滑轮和物体的重力均相同，提升相同的高度，所以额外功相等，有用功也相等；根据η=可知，两滑轮组的机械效率相等，即η甲=η乙。故选：A。4．【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s=nh；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，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，拉力F=（G物+G轮），n甲=2，n乙=3，绳子受的拉力：F甲=（G物+G轮），F乙=（G物+G轮），F甲＞F乙，乙图省力；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，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，由η=×100%，可知，滑轮组的机械效率相同。31\n故选：B。5．【分析】由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳子自由端被拉下的距离，根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功，利用P=求出拉力的功率，利用η=×100%求出滑轮组的机械效率。【解答】解：A、由图可知，n=2，则绳子自由端被拉下的距离：s=nh=2×1m=2m，故A错误；B、做的有用功：W有=Gh=800N×1m=800J，故B正确；C、拉力做的总功：W总=Fs=500N×2m=1000J，拉力的功率：P===100W，故C错误；D、滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%，故D错误。故选：B。6．【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nsA求出绳子自由端沿水平方向移动，利用速度公式求绳子自由端沿水平方向移动速度；（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力；（3）根据W有=FAsA求出拉力做的有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；（4）根据W=Fs求出拉力F做的功，根据P=求出拉力F的功率。【解答】解：31\nA．由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离：s=nsA=2×1.5m=3m，绳子自由端沿水平方向移动速度：v===1m/s，故A错误；B．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力：FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N，故B错误；C．有用功：W有=FAsA=600N×1.5m=900J，拉力F做的总功：W总=Fs=375N×3m=1125J，则滑轮组的机械效率：η==×100%=80%，故C错误；D、拉力F的功率：P===375W，故D正确；故选：D。7．【分析】（1）在不计摩擦和绳重的情况下，若有n段绳子在拉重物，则F=（G+G动），据此判断省力情况；（2）不计绳重和摩擦，动滑轮相同，可知提升重物做的额外功（W额=G动h）相同；而总功等于有用功与额外功之和；利用η=分析提升重物高度不同时，机械效率的变化情况；（3）利用F=（G+G动），计算拉力F1、F2。【解答】解：（1）由图知，甲图是有两段绳子在拉重物，不计绳重和摩擦，则F1=（G+G动）；乙图有三段绳子在拉重物，不计绳重和摩擦，则F2=（G+G动）；提升的重物相同，动滑轮重力相同，所以F2＜F1，即乙图更省力；在不计绳重和摩擦的条件下，提升物体做的额外功：W额=G动h，提升重物做的有用功：W有=Gh，由η====可知，提升的重物G相同，动滑轮重相同，两滑轮组的机械效率相同，故A、B错误；（2）拉力F1=（G+G动）=×（100N+10N）=55N，31\n绳子自由端移动距离：s1=nh1=2×1m=2m，拉力F1所做的功：W1=F1s1=55N×2m=110J，故C正确；（3）拉力F2=（G+G动）=×（100N+10N）≈36.7N，故D错误。故选：C。8．【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=ns物求出绳子自由端沿水平方向移动；（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据F拉=f=0.4G求出物体受到的拉力；（3）根据W=Fs求出拉力F做的功，根据P=求出拉力F的功率；（4）根据W有=fs物求出拉力做的有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解：A．由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=2s物=2×2m=4m，故A错误；B．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力F拉=f=0.4G=0.4×1000N=400N，故B错误；C．拉力F做的功W总=Fs=250N×4m=1000J，则拉力F的功率P===250W，故C错误；D．有用功W有=fs物=400N×2m=800J，则滑轮组的机械效率η==×100%=80%，故D正确。故选：D。9．【分析】分析四种机械中有用功和总功的变化，利用η=×100%判断机械的机械效率是否发生变化。【解答】31\n解：A．在末端用竖直向上的力提升到相同的高度时，力F做的总功相同，物体在A点时上升的高度大于物体在B点时上升的高度，克服物体重力做的功不同，由η=×100%可知，杠杆的机械效率发生变化，故A符合题意；B．改变定滑轮拉力的方向，拉力的大小不变，根据η=×100%=×100%=×100%=×100%可知，将同样的两个钩码匀速提升到不同的高度时，动滑轮的机械效率不变，故B不符合题意；C．图中物体的重力相同、上升的高度相同，做的有用功相同，总功为克服动滑轮重力和物体重力做的功，动滑轮重力和物体重力相同，上升的高度相同，总功相同，由η=×100%可知，滑轮组的机械效率不变，故C不符合题意；D．用沿斜面方向的拉力两次以不同的速度将同一重物匀速从B搬到A时，物体处于平衡状态，两次拉力的大小相同，同时沿斜面运动的距离相同，则总功相同，物体重力和上升高度相同，有用功相同，由η=×100%可知，斜面的机械效率相同，故D不符合题意。故选：A。10．【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。31\n11．【分析】（1）对物体的受力情况进行准确分析；（2）根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W=Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。运用额外功W额=fs，变形后可求摩擦力f。【解答】解：A、将物体匀速拉到高处的过程中，物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共4个力的作用；故A错误；B、所做的有用功：W有=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J；故B错误；C、所做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J，此斜面的机械效率：η===62.5%；故C正确；D、所做的额外功：W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J；由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：f===15N；故D错误。故选：C。12．【分析】根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W=Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。拉力的功率为：P=或P=Fv；运用W额=fs变形后可求摩擦力。【解答】解：A、由题知，斜面长为l，拉力F做的功为W（即总功），由W=Fl可得，拉力大小为F=；故A错误；B、有用功为W有=Gh，拉力做的总功为W，则额外功为：W额=W﹣W有=W﹣Gh，由W额=fl可得，物体所受的摩擦力：f==；故B正确；C、拉力功率的大小为：P=Fv=×v=；或P===；故C错误；31\nD、斜面的机械效率为：η==；故D错误；故选：B。13．【分析】（1）提高滑轮组机械效率的方法，有两种方法：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。（2）不计绳重和摩檫时，滑轮组机械效率：η===；据此分析影响滑轮组机械效率的因素。【解答】解：用滑轮组竖直向上提升重物时，有用功：W有=G物h，不计绳重和摩檫，额外功：W额=G动h，总功：W总=W有+W额=G物h+G动h；则滑轮组的机械效率：η===；由此可知，滑轮组机械效率的高低与重物上升的速度、重物上升的高度、定滑轮的重力无关，故ABC错误；由上式可知，减小动滑轮的重力，可减小额外功，能提高滑轮组的机械效率，故D正确；故选：D。14．【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；31\nB．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。15．【分析】（1）（2）测量滑轮组机械效率的基本原理是η=，根据原理确定测量仪器；（3）不计绳重和摩擦，在物重一定时，动滑轮重力越大，需要做的额外功越大，机械效率越低；（4）根据η====可以知道，机械效率与物体上升高度无关。【解答】解：A、测机械效率的原理是：η=，故A错误；B、要测量滑轮组的机械效率，需要测量物重、拉力，物体上升高度、绳子拉下长度，所以需要的测量仪器是弹簧测力计和刻度尺，不需要停表。故B错误；C、当钩码个数相同，提升相同高度时，做的有用功相同。由于乙中动滑轮个数多，克服动滑轮重力所做的额外功多，故乙的机械效率低。故C正确；D、由据η====可知，机械效率决定于物重和动滑轮重，与物体上升高度无关。故D错误。故选：C。16．【分析】分析图象中同一个滑轮组提升不同重物时滑轮组的机械效率、不同动滑轮提升相同重物时滑轮组的机械效率，然后得出答案。【解答】解：31\n由图（a）或者图（b）可知，当甲图中动滑轮的重力一定时，都有滑轮组的机械效率随提升物体重力的增大而增大，故可以验证猜想一；在图（a）和图（b）中，提升物体的重力相同时，动滑轮的重力不同，滑轮组的机械效率不同，故可以验证猜想二。综上可知，ABC选项错误、D正确。故选：D。二．填空题（共10小题）17．【分析】机械效率公式η=，即有用功占总功的百分比。【解答】解：由机械效率公式η=可知，某机械的效率为60%，表示该机械做功时，有用功在总功中占的比例为60%。故答案为：有用；总。18．【分析】若不计绳重和摩擦，定滑轮不省力，拉力的大小等于物体的重力；动滑轮上有两段绳子，拉力等于物体和动滑轮总重的一半；运用滑轮来提起重物时，所做的有用功就是克服物体自身重力所做的功；不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重做的功就是额外功；所以使用定滑轮的机械效率就是100%，使用动滑轮机械效率小于100%。【解答】解：由题知，不计绳重和摩擦，使用定滑轮，F甲=G；31\n使用动滑轮，F乙=，因为滑轮重要小于物体的重，所以F乙＜G，则F甲＞F乙。将两个重力相同的物体匀速提升相同高度，说明有用功是相等的，使用动滑轮时要克服动滑轮的重做额外功，则η甲＞η乙。图乙中增加沙子的质量，有用功增加而额外功不变，有用功占总功的比增加，则乙的机械效率n乙将增大；沙子以相同速度匀速上升，在相同的时间内上升的高度相同，有用功相同，则乙做的总功多，根据P=可知，乙做功的功率大，即P甲＜P乙。故答案为：＞；＞；＜。19．【分析】（1）利用W=Gh求出有用功；（2）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求出总功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；（3）知道做功时间，利用P=求拉力做功功率。【解答】解：（1）有用功：W有=Gh=425N×4m=1700J；（2）由图知n=2，则拉力端移动的距离s=2h=2×4m=8m，拉力做的总功：W总=Fs=250N×8m=2000J，滑轮组的机械效率：η==×100%=85%；（3）拉力做功的功率：P===200W。故答案为：1700；85%；200。20．31\n【分析】（1）已知建材的质量，利用G=mg可求得其重力；（2）由图象可知，当η=50%时，物重G=400N，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，利用η===求出动滑轮的重力；（3）利用η===计算当滑轮组的机械效率为60%时，运动建材的重力。【解答】解：（1）建材的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N；（2）由图象可知，当η=50%时，物重G=400N，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，则滑轮组的机械效率η===，即：50%=，解得动滑轮的重力：G轮=400N，（3）当η′=60%时，滑轮组的机械效率：η′=，即：60%=，解得：G′=600N，即运送建材的重力是600N。故答案为：500；400；600。21．【分析】（1）杠杆质地均匀，杠杆重5N作用在杠杆重心上，物体的重力也作用在杠杆重心上，拉力要克服这两个力，知道动力臂和阻力臂的关系，求出动力大小；（2）使用任何机械都不省功，动力是阻力的二分之一，动力移动的距离是阻力移动距离的2倍，求出有用功和总功，求出杠杆的机械效率；（3）如图杠杆在水平位置时杠杆平衡，根据杠杆平衡条件列出等式，求出F．杠杆在匀速提起的过程中，根据杠杆平衡条件列出等式，求出F．比较前后两次F的大小可以得到解决。【解答】31\n解：15N的物体和5N杠杆的重作用在杠杆中点上，动力竖直作用在杠杆的末端，动力臂是阻力臂的2倍，所以动力是阻力的二分之一，所以F=（G+G杆）=（15N+5N）=10N。使用任何机械都不省功，动力是阻力的二分之一，动力移动的距离是阻力移动距离的2倍，有用功：W有=Gh=15N×h，总功：W总=Fs=10N×2h，机械效率：η===75%；将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程，如图所示：杠杆在水平位置时，杠杆平衡，根据杠杆平衡条件得F×OA=G×OC，则动力：F=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，当杠杆匀速提起的过程中，杠杆平衡，根杠杆平衡条件得F'×OA′=G×OC'，此时的动力：F'=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，由于OB=OA，且△OBA'∽△OCC'，根据相似三角形的性质可得：==，所以，F=F'。即：将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，则F的大小将不变。故答案为：10；75%；不变。22．【分析】（1）利用G=mg求出木箱的重力，利用W=Gh求拉力做的有用功，在利用η=求拉力做的总功；（2）拉力所做的额外功等于总功减去有用功，（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，与木箱的重力无关。31\n【解答】解：（1）木箱的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，拉力做的有用功：W有用=Gh=800N×3m=2400J，由η==80%可得拉力做的总功：W总===3000J；（2）拉力所做的额外功为：W额=W总﹣W有用=3000J﹣2400J=600J，（3）如图，木箱对斜面的压力F压=Gcosθ，木箱受到的摩擦力与压力成正比、与接触面的粗糙程度成反比，设摩擦系数为μ（其大小由接触面的粗糙程度决定），则f=μF压=μGcosθ，斜面的机械效率：η=====，可见，在斜面倾斜程度、接触面粗糙程度不变的情况下，斜面的机械效率与木箱的重力（质量）大小无关，所以，若换一个质量小一点的木箱，机械效率不变。故答案为：3000；600；不变。23．【分析】（1）定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；（2）在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率；【解答】解：31\n（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；（2）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等；故答案为：B；增大提升的物重或减小晾衣架重等。24．【分析】（1）根据二力平衡的条件可知，只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计时，弹簧测力计的示数才和拉力的大小相等；（2）比较第1次实验和第2次实验，钩码升高的距离相同，绳子自由端移动的距离相同，说明使用的是同一装置，所做的额外功相同，提起的重物不同，机械效率不同据此得出结论。（3）根据W=Gh求出第3次实验的有用功，根据机械效率公式求出效率的大小。【解答】解：（1）实验过程中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时根据二力平衡的条件可知，弹簧测力计的示数和拉力的大小相等；（2）比较第1次实验和第2次实验可知，使用的是同一个滑轮组，第一次提起2N的物体，第二次提起4N的物体，其他的条件相同，第一次的机械效率是74.1%，第二次的机械效率是83.3%，所以，使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。（3）第3次实验中：W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，W总=0.55J，滑轮组的机械效率为：η=×100%=×100%≈72.7%。故答案为：（1）竖直向上；（2）高；（3）0.4；72.7%。25．【分析】（1）沿斜面拉动物体时，应使其做匀速运动；（2）根据W有用=GH算出有用功；由机械效率的计算式可求得机械效率；（3）通过分析表格可看出，实验1中所用的力最小，而实验1中斜面较缓；（4）通过比较三次实验可发现斜率与斜面倾斜程度的关系。【解答】解：（1）为了使弹簧测力计示数稳定，应沿斜面匀速拉动物体；（2）有用功W有=Gh=5N×0.25m=1.25J，总功：W总=Fs=3.1N×0.5m=1.55J，31\nη==×100%=80.6%；（3）通过比较发现，实验1中力最小，实验3中力最大，而实验1中斜面最缓，实验3中斜面最陡，故可得：在粗糙程度一定时，斜面倾斜程度较缓较省力；（4）由数据分析可知，三次实验中，斜面越陡，机械效率越高；故斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。故答案为：（1）匀速直线；（2）1.25；80.6%；（3）省力；（4）斜面越陡，机械效率越大。26．【分析】（1）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；（2）从图中可以看出，将2只钩码悬挂在C点时，重力的力臂大于在B点重力的力臂，而动力臂不变，根据杠杆平衡的条件可知弹簧测力计的示数的变化情况，再分析有用功和额外功的变化，根据总功等于有用功和额外功之和得出弹簧测力计做功的变化情况。（3）探究杠杆机械效率与物重的关系时，利用控制变量法，使其它因素均不变，只改变物重的大小。【解答】解：（1）有用功为W有=Gh2=2mgh2，总功W总=F1h2，则机械效率的表达式η=×100%=×100%。（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F1•OA=G•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F2•OA=G•OC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功。（3）探究杠杆机械效率与物重的关系，在上述（1）实验基础上，应将3只钩码悬挂在B点，并使钩码上升相同高度，测出拉力和A点移动的距离。故答案为：（1）×100%；（2）＞；＜；（3）B；相同。31\n三．实验探究题（共2小题）27．【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s=nh；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，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：（1）不计绳重及摩擦，拉力F=（G物+G轮），n1=2，n2=3，绳子受的拉力：F1＞F2；（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，因为η=，所以滑轮组的机械效率相同，即η1=η2。（3）因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，则s1＜s2；（4）不计绳重及摩擦，拉力做的功：W1=F1s1=（G物+G轮）×2h=（G物+G轮）hW2=F2s2=（G物+G轮）×3h=（G物+G轮）h所以W1=W2。故答案为：（1）＞；（2）=；（3）＜；（4）=。28．【分析】（1）动滑轮上有4段绳子，拉力的方向向上，绳子从定滑轮上开始缠绕；（2）已知承担物重的绳子股数，从而得出绳子自由端移动的距离与重物升高的高度的关系；又知道拉力和物重大小，利用效率公式求滑轮组的机械效率；（3）拉力是物重与动滑轮重力之和的四分之一，若要省力，拉力必须小于物重。【解答】解：（1）滑轮组由4股绳子承担重物最省力，从定滑轮上开始缠绕；如图所示：31\n（2）设物体上升高度h，W有=GhW总=FS，S=4hη===×100%=60%（3）由平衡力知识知：4F=G物+G动G动=4F﹣G物=4×25N﹣60N=40N若要省力，满足的条件是：F拉＜G物而F拉==则＜G物G物＞=≈13N所以重物应该超过13N。答：（1）见上图；（2）滑轮组的机械效率为60%；（3）若要使这个滑轮组省力，则提起的重物应该超过13N。四．计算题（共2小题）29．【分析】（1）根据重力公式G=mg与做功公式W=Gh就可算出升降台对重物做的功；（2）根据机械效率公式η=××100%就可求出升降台电动机做的总功。（3）根据功率公式P=就可算出电动升降台做功的功率。【解答】解：（1）升降台对重物做的功：W=Gh=mgh=300kg×10N/kg×10m=3.0×104J，31\n（2）根据η=可得升降台电动机做的总功：W总===6.0×104J，（3）电动升降台做功的功率即总功率，则升降台对重物做功的功率：P===1000W。答：（1）电动升降台对重物做的功为3.0×104J。（2）升降台电动机做的总功为6.0×104J。（3）电动升降台做功的功率1000W。30．【分析】（1）知道材料的重力和提升的高度，根据W=Gh求出有用功，利用η=×100%求出小李所做的总功；（2）根据v=求出材料匀速提升的时间，根据P=求出拉力的功率；（3）总功减去有用功即为额外功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，根据W额=G动h求出动滑轮的重力；小李的最大拉力等于自身的重力，由图可知滑轮组绳子的有效股数，再根据F=（G+G动）求提升的最大物体重力。【解答】解：（1）小李所做的有用功：W有=Gh=400N×12m=4800J，由η=×100%可得，在此过程中小李所做的总功：W总===6000J；（2）由v=可得，材料匀速提升的时间：t===12s，拉力的功率：31\nP===500W；（3）小李所做的额外功：W额=W总﹣W有=6000J﹣4800J=1200J，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，所以，动滑轮的重力：G动===100N，小李的最大拉力：F大=G人=65kg×10N/kg=650N，由图知，n=2，则一次提升的最大物体重力：G大=2F大﹣G动=2×650N﹣100N=1200N。答：（1）在此过程中小李所做的总功是6000J；（2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为500W；（3）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过1200N。31
