第14讲机械效率(原卷版+解析)

第14讲机械效率[知识目录]模块一：机械效率的概念 b.在无法减小额外功的情况下，采用来提高机械效率（2022秋•余姚市校级期末）关于机械效率，下列说法正确的是（）A．机械效率越大，越省力 B．机械效率越大，做功越多 C．机械效率越大，功率越大。 D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小（2022秋•余姚市期末）“建设美丽城市，优化市内交通”，宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（）A．做的功越多，机械效率越高 B．做功多的盾构机，功率大 C．延长工作时间，可提高机械效率 D．做功越快的盾构机，功率越大（2020秋•富阳区校级期中）下列关于功率的说法正确的是（）A．功率大的机器做的功一定多 B．功率大的机器做功时间一定短 C．功率大的机器做功一定快 D．功率大的机器机械效率一定高（2021•温州一模）下列关于机械效率的说法正确的是（）A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越少的机械，机械效率越低 C．做功越慢的机械，机械效率越低 D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高（2021秋•北仑区校级期末）小科同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率800W，将质量为100kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变。请帮小科完成下列问题：（1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大？（2）电动机对绳子的拉力多大？（3）该滑轮组的机械效率多大？（2021秋•西湖区校级期中）如图1所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料重为2800N，拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图象如图2所示。不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦。求：（1）有用功是多少？（2）提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？（3）罐笼A的重力是多少？（2022秋•西湖区期末）在“研究滑轮的机械效率与所拉物体重力关系”的实验中，小金用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作，实验数据如下：序号钩码重GN钩码上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率①1.010.00.720.071.4%②2.010.01.220.0③3.010.01.720.088.2%（1）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率为。（2）由实验数据可得出的结论是：同一动滑轮，所提升的物重增大，机械效率将。（选填“增大”、“减小”或“不变”）（3）根据表中数据分析，小金认为动滑轮的机械效率与绳端移动距离无关，原因是。模块二：斜面的机械效率1.对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率。2.测量斜面机械效率的注意事项：（1）；（2）。（2022秋•嵊州市期末）如图所示，建筑工人用轻绳将重500N的物体沿斜面从底端为速拉到顶端，拉力大小为150N，已知斜面长3m，高0.6m，下列说法正确的是（）A．拉力所做的总功是1500焦 B．拉力所做的有用功是450焦 C．物体受到斜面的摩擦力是50牛 D．物体上升过程中克服摩擦所做功是750焦（2022春•江干区月考）如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能（选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1F2，η1η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。（2022秋•椒江区校级期中）在码头，小海看到工人利用斜面把货物推到车上，想探究“斜面的省力情况与哪些因素有关”。他用同一块木板组成如图所示的装置，拉着物体沿斜面匀速向上运动，通过比较拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力。记录的实验数据如下表：实验次数斜面倾角物块重G/N沿斜面拉力F/N拉力F与物体重力G的比值1305.04.20.842303.02.50.833453.02.80.934455.04.60.92（1）通过对比实验中的数据可知，斜面倾角相同时，使用斜面省力的情况与物体重力无关；（2）通过对比实验1和4（或2和3）中的数据，得出的结论是：。（2021秋•奉化区期末）2021年10月16日0时23分，长征二号F遥十三运载火箭在酒泉卫星发射中心点火起飞，将载有翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员的“神舟十三号”飞船送入太空。11月8日，经过约6.5小时的出舱活动，“神舟十三号”航天员乘组圆满完成机械臂悬挂装置的安装等全部既定任务。据了解，悬挂装置的下端通过6根螺丝拧紧固定到核心舱舱壁基座上，通过3根矩形电缆接插件与控制系统建立电数据连接。（1）“神舟十三号”飞船属于（选填“无人”或“载人”）航天器。（2）悬挂装置中，螺丝上的螺纹（如图）是应用了可以省力的原理。【巩固训练】一．选择题（共2小题）1．（2021秋•上城区校级期中）将同一个物体G分别沿斜面由底端A、C匀速地拉到顶点B（两斜面粗糙程度相同），如图所示，若沿斜面的拉力F1、F2大小相同，两个过程中所受的摩擦力分别为f1，f2，拉力所做的功分别为W1，W2，则它们的大小关系正确的是（）A．f1＜f2，W1＞W2 B．f1＝f2，W1＜W2 C．f1＞f2，W1＞W2 D．f1＜f2，W1＝W22．（2022秋•杭州期末）如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体，滑轮质量均相等且G动小于G物，在相同的时间内物体被提升的高度也相等，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（）A．三个装置所做的有用功为W甲＝W乙＝W丙 B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙 C．绳子自由端的拉力大小为F甲＞F乙＝F丙 D．三个装置的机械效率为η甲＞η乙＝η丙二．填空题（共5小题）3．（2021•拱墅区二模）如图甲，质量为m的物体A从高度为h、长度为L的斜面上以v1速度匀速下滑；如图乙，在斜面的顶端固定滑轮将物体A与物体P用轻绳连结，物体A以v2速度（v1＜v2）匀速沿斜面上升。（1）图甲中，物体A受到的重力GA物体A对斜面的压力F（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（2）图甲中物体A所受摩擦力f甲图乙中物体A受到的摩擦力f乙（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（3）当图乙中物体A从斜面底部上升到顶端时，物体P的重力做的功为。（用相关字母表示）4．（2020秋•下城区期末）如图所示，用平行于斜面的拉力F，将一个重为10牛的物体由粗糙斜面底端匀速拉到顶端，斜面高度h＝4米，长度L＝8米，则拉力所做的有用功是焦；若在这个过程中物体受到的摩擦力为1.25牛，则拉力F的大小为牛。5．（2023•杭州模拟）用两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度（绳重、摩擦不计），使用（选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向，所用拉力F甲F乙（选填“大于”“等于”或“小于”，下同），滑轮的机械效率η甲η乙。6．（2022秋•秀洲区期末）如图所示，当重为10牛的物体G静止时，弹簧测力计a的读数是6N。试回答下列问题：（不计绳重及摩擦）（1）弹簧测力计b的读数是。（2）2秒内将重物匀速拉升10厘米，拉力的功率为瓦。（3）若重物G增大为12牛，仍将其匀速拉升10厘米，则装置的机械效率会（选填“变小”、“不变”或“变大”）。7．（2020•临海市一模）用如图甲所示的装置进行“测滑轮组机械效率”的实验（忽略绳重和摩擦）。实验中，向上匀速拉动弹簧测力计并读数。改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图像。分析可知：（1）被提升的物体重力相同时，增加动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将。（填“不变”、“增大”或“减小”）（2）分析乙图像中的A点可知，被提升的物体重力为N。三．实验探究题（共1小题）8．（2019秋•西湖区期末）小金猜想斜面的机械效率与被拉物体的重力有关，为了验证猜想他进行了如图所示的实验：①用弹簧测力计测出木块的重力G，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h。②用弹簧测力计沿着该斜面把木块从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计示数F。③换用重力不同的木块，重复上述实验，共测出三组数据，记入下表中。实验次数木块重力G/N斜面高度h/m弹簧测力计示数F/N斜面长度s/m机械效率140.321280.3413120.361（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为；（2）在第二次实验中，木块所受斜面的摩擦力为N；（3）通过实验及数据分析可知，小金的猜想是的（选填“正确”或“错误”）。四．计算题（共1小题）9．（2022秋•滨江区校级期中）如图所示，杠杆MN可绕O点转动，A、B、C、D是四个供人娱乐的吊环、B环到O点的距离为D环O点距离的一半，父子俩在吊环上做游戏，质量为40kg的儿子吊在B环上，父亲站在地面上抓着D环。（g＝10N/kg）求：（1）若不计杠杆和吊环的重以及转轴间的摩擦，为使杠杆在水平位置平衡，父亲要用多大的力拉吊环D？（2）若父亲实际使用竖直向下的拉力为250N，在4s内将儿子匀速拉高0.5m，父亲要做多少功？做功的功率多大？（3）父亲提升儿子的过程中，该器材的机械效率为多少？五．解答题（共1小题）10．（2023•西湖区二模）“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并胜利返航。“奋斗者”体积约为10m3，空载时质量计为6吨，最大荷载240千克。（海水密度取1.0×103kg/m3）​（1）空载的“奋斗者”漂浮水面时受到的浮力为N。（2）已满载的“奋斗者”在下沉时是采用注水方式实现的，则至少注入海水的体积是m3。（3）任务完成排出水后，在起重机滑轮装置作用下把最大荷载的“奋斗者”吊出水面，如图甲滑轮装置吊着“奋斗者”号在水面上匀速上升，绳子自由端拉力为2×104N，求滑轮装置的机械效率。第14讲机械效率【衔接导入】新能源车在人类历史长河中，已经经历了两次交通能源动力系统变革，每一次变革都给人类的生产和生活带来了巨大变化，同时也成就了先导国或地区的经济腾飞。第一次变革发生在18世纪60年代，以蒸汽机技术诞生为主要标志，是煤和蒸汽机使人类社会生产力获得极大的提升，开创了人类的工业经济和工业文明，从而引发了欧洲工业革命，使欧洲各国成为当时的世界经济强国。而第二变革发生在19世纪70年代，石油和内燃机替代了煤和蒸汽机，使世界经济结构由轻工业主导向重工业转变，同时也促成了美国的经济腾飞，并把人类带入了基于石油的经济体系与物质繁荣。今天，人类再次来到了交通能源动力系统变革的十字路口，第三次变革将是以电力和动力电池（包括燃料电池）替代石油和内燃机，将人类带入清洁能源时代，我们大胆的预测，第三次交通能源动力系统的变革将带动亚洲经济的腾飞，使亚洲取代美国成为世界经济的发动机。在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。如果新能源汽车得到快速发展，以2020年中国汽车保有量1.4亿计算，可以节约石油3229万吨，替代石油3110万吨，节约和替代石油共6339万吨，相当于将汽车用油需求削减22.7%。2020年以前节约和替代石油主要依靠发展先进柴油车、混合动力汽车等实现。到2030年，新能源汽车的发展将节约石油7306万吨、替代石油9100万吨，节约和替代石油共16406万吨，相当于将汽车石油需求削减41%。届时，生物燃料、燃料电池在汽车石油替代中将发挥重要的作用。结合中国的能源资源状况和国际汽车技术的发展趋势，预计到2025年后，中国普通汽油车占乘用车的保有量将仅占50%左右，而先进柴油车、燃气汽车、生物燃料汽车等新能源汽车将迅猛发展。【知识新授】一有用功使用机械做功时，对人们有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功，也等于在理想情况下(即不考虑摩擦和机械本身的重力)人们所做的功，或者是机械对物体做的功。在提升物体时，W有用＝GH；在水平拉动物体时，W有用＝fL。二额外功使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功，用W额表示。额外功的来源主要有：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功；②克服机械的摩擦所做的功。三总功人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，用W总表示。它等于有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额，或人对机械的动力为F，则W总＝Fs。四机械效率①定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。②公式：η＝w有/w总由于总是存在额外功，使得W有用＜W总，所以η总是<1；影响机械效率的主要因素有摩擦和机械自重等。五探究定滑轮，动滑轮，滑轮组，斜面，杠杆的机械效率表达式（标注出重要物理量）机械效率分析W有用W额外W总提升的方法GH杠杆自重FLGH/FL增加物重GHG物HFLGH/FL增加物重GHfLFLGH/FL光滑斜面【例题分析】例1．质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（）A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲＝η乙 D．条件不足无法判断【解答】解：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有＝Gh可知，有用功相同；由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s＝2h；物体在斜面通过的距离为AB＝2h，根据W总＝Fs可知，拉力做的总功相同；由η=W有W总×100%可知，两次提升物体的机械效率相等，即η故选：C。例2．关于功、功率和机械效率相互关系的说法中，正确的是（）A．机械效率越高，机械做功越快 B．做功越多的机械，机械效率越高 C．功率越大的机械，做功越多 D．做功越快的机械，功率越大【解答】解：A、功率是单位时间内做的功的多少，机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高，只能说明所做的有用功占总功的比值大，不能说明做功的快慢，故A错误；B、由于机械效率是有用功与总功的比值，故做功多，不一定机械效率就大，故B错误；C、功率是表示做功快慢的物理量，功率大说明做功快，如果做功时间为零，则做功为零，故C错误；D、功率是表示做功快慢的物理量，做功快说明功率大，故D正确。故选：D。例3．如图所示，虚线框内是滑轮组，其内部有定滑轮和动滑轮各一只。在拉力F的作用下，通过此滑轮组将重20N的物块匀速提升2m，物块上升的速度为0.2m/s，此过程中拉力F所做的功为44J．不计绳重和滑轮轴处的摩擦。则（）A．拉力F作用点速度为0.1m/s B．所用拉力F的大小为11N C．滑轮组内动滑轮重为4N D．滑轮组的机械效率为80%【解答】解：由图可知，拉力的方向是向下的，故连接动滑轮绳子的段数为2段；A、物块上升的速度为0.2m/s，则绳子的自由端的速度为0.2m/s×2＝0.4m/s，故A错误；B、物体上升h＝2m，则绳子的自由端的距离为s＝2×2m＝4m，由W＝Fs可知，F=Ws=44JC、由F=1n（G+G轮）可知，动滑轮的重力为：G轮＝nF﹣G＝2×11N﹣20N＝2N，故D、滑轮组的机械效率为：η=W有W总故选：B。例4．如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（）A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 B．若G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率 C．若G1＝G2，则拉力F1与F2所做的总功相等 D．若G1＝G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等【解答】解：A．用同一个滑轮组提起不同的重物时，额外功不变，但有用功不同，有用功和总功的比值不同，则滑轮组的机械效率不同，故A错误；BC．若G1＝G2，且货物被提升的高度相同，根据W有＝G物h可知，两滑轮组所做的有用功相等；不计绳重和摩擦，拉力所做的总功为克服物体重力和动滑轮重力所做的功，因甲滑轮组只有1个动滑轮（即动滑轮重更小），所以由W总＝（G物+G动）h可知，甲滑轮组做的总功小于乙滑轮组做的总功，由η=W有W总可知，甲滑轮组的机械效率高，故D．两物体被提升的高度相同，动滑轮的重力不同，根据W＝G动h可知，甲、乙滑轮组所做的额外功不相等，故D错误。故选：B。例5．如图所示为重为20牛的A物体用滑轮组采用甲、乙两种方法提升重物和水平移动。A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N，F1＝12N，F2＝6N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m，则在该过程中，下列分析正确的是（）A．绳子自由端F1、F2移动的速度大小相同 B．F1做功比F2做功少 C．两种方法中所做的有用功一样多 D．两种方法中机械效率相同【解答】解：A、A物体移动的速度v物=st甲图中n＝2，则乙图中n＝3，则绳子自由端F1移动的速度：v绳1＝2v物＝2×0.06m/s＝0.12m/s，绳子自由端F2移动的速度：v绳2＝3v物＝3×0.06m/s＝0.18m/s，比较可知，绳子自由端F1、F2移动的速度大小不相同。故A错误。B、甲图中绳子自由端移动的距离s1＝2s＝2×0.6m＝1.2m，乙图中绳子自由端移动的距离s2＝3s＝3×0.6m＝1.8m，则F1做功W总1＝F1s1＝12N×1.2m＝14.4J，F2做功W总2＝F2s2＝6N×1.8m＝10.8J，比较可知，F1做功比F2做功多。故B错误。C、甲图中的有用功W有1＝Gs＝20N×0.6m＝12J，乙图中的有用功W有2＝fs＝15N×0.6m＝9J，比较可知，甲方法中做的有用功大，故C错误。D、甲图中的机械效率为：η1=W有乙图中的机械效率为：η2=W有比较可知，两种方法中机械效率相同。故D正确。故选：D。例6．如图所示的斜面长4米、高2米。用沿斜面向上的拉力F把一个重力为150牛的物体，从斜面底端匀速拉到顶端，拉力F共做了400焦的功。拉力F的大小是100牛，物体与斜面间摩擦力的大小是25牛，斜面的机械效率为75%。【解答】解：（1）由W总＝Fs可得拉力：F=W总（2）利用斜面做的有用功：W有用＝Gh＝150N×2m＝300J，拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝400J﹣300J＝100J，由W额＝fs可得摩擦力：f=W额（3）斜面的机械效率：η=W有用W总故答案为：100；25；75%。例7．利用如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F＝30N，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，则该装置的机械效率为66.7%，物体所受的摩擦力为20N。【解答】解：（1）提升重物做的有用功：W有用＝Gh＝100N×2m＝200J，在斜面上使用的是动滑轮，拉力端移动的距离：s＝2L＝2×5m＝10m，拉力所做的总功：W总＝Fs＝30N×10m＝300J，该装置的机械效率：η=W有用W总（2）额外功：W额＝W总﹣W有用＝300J﹣200J＝100J，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，克服斜面摩擦力做的功为额外功，由W额＝fL得物体所受的摩擦力：f=W额故答案为：66.7%；20N。例8．工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建材变化的图像如图乙所示，滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求：（1）若工人用300N的拉力，将建材匀速竖直向上提升了6m，工人所做功；（2）当所运送建材的重为400N时，工人作用在绳子上的拉力；（3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材受到的重力。【解答】解：（1）拉力移动距离：s＝nh＝2×6m＝12m，拉力做功：W＝Fs＝300N×12m＝3600J；（2）由图乙可知，建材的重为400N时，滑轮组机械效率为50%，由η=W有WF=Gnη（3）由F=1n（G+G动）得，动滑轮重：G动＝2F﹣G＝2×400N﹣400N＝由η=W有WG′=ηG答：（1）若工人用300N的拉力，将建材匀速竖直向上提升了6m，工人做功3600J；（2）当所运送建材的重为400N时，工人作用在绳子上的拉力为400N；（3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材受到的重力是1600N。【巩固提高】一．选择题（共6小题）1．如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列说法正确的是（）A．提升A的拉力较大 B．提升B做的有用功较多 C．A物体的重力较小 D．提升B做的额外功较少【解答】解：（1）由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额＝G动h可知，提升A和B所做的额外功相同，故D错误；（2）不计绳重与摩擦，用同样的滑轮组将不同的物体提升相同的高度，若提升的物重越大，由W＝Gh可知，所做的有用功越大，而额外功相同，虽然拉力做的总功也越大，但有用功在总功中所占的比例越大，即滑轮组的机械效率越大，所以，增大提升的物重可以提高滑轮组的机械效率。由题知，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则说明A物体的重力较大，提升A物体做的有用功较多；由图知n＝2，不计绳重与摩擦，由F=12（G+G动）可知，提升A的拉力较大，故A正确、故选：A。2．如图所示，甲滑轮组中动滑轮的总质量为3m，乙滑轮组中动滑轮的质量为2m，物体A的质量为2m，物体B的质量为m。在相同的时间内，分别用甲、乙两滑轮组使物体A和B匀速升高相同的高度h，绳子自由端的拉力分别为F1、F2．若不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（）A．拉力F1大于F2 B．拉力F1拉动绳子自由端的速度小于F2拉动绳子自由端的速度 C．拉力F1的功率小于拉力F2的功率 D．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率【解答】解：由图知，n1＝4，n2＝2，A、不计绳重和摩擦，两滑轮组绳端的拉力分别为：F1=14（G1+G轮1）=14（F2=12（G2+G轮2）=12（所以拉力F1小于F2；故A错误；B、在相同时间内，分别用甲、乙两滑轮组使物体A和B匀速升高相同的高度h，则物体上升的速度v是相同的；由图知，n1＝4，n2＝2，则绳端的速度v1＝4v，v2＝2v，即拉力F1拉动绳子自由端的速度大于F2拉动绳子自由端的速度，故B错误；C、拉力F1所做功的功率为：P1＝F1v1＝1.25mg×4v＝5mgv；拉力F2所做功的功率为：P2＝F2v2＝1.5mg×2v＝3mgv；所以拉力F1的功率大于拉力F2的功率，故C错误；（4）不计绳重和摩擦，甲滑轮组的机械效率：η1=G1乙滑轮组的机械效率：η2=G2所以，甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率，故D正确。故选：D。3．物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m（如图所示），已知G＝18N，F＝10N．这一过程中，不能得到的结论是（）A．绳子自由端上升0.4m B．动滑轮重为2N C．该动滑轮的机械效率为90% D．拉力F做功4J【解答】解：由图示可知，滑轮承重绳子的有效股数n＝2，A、绳子自由端上升的高度s＝nh＝2×0.2m＝0.4m，故A正确；B、如果不考虑摩擦力，则F=G+G滑n，则G滑轮＝nF﹣G＝2×10N﹣18N＝2N，实际上滑轮是存在摩擦的，因此滑轮的重力小于C、有用功W有＝Gh＝18N×0.2m＝3.6J，滑轮的效率：η=W有W×100%=3.6J4JD、拉力的功W＝Fs＝10N×0.4m＝4J，故D正确；不能得到的结论B。故选：B。4．如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若沿斜面的拉力F1＝F2，斜面两边的机械效率分别为ηB、ηC，斜面两边的摩擦力分别为fB、fC，则下列判断正确的是（）A．fB＞fC B．fB＜fC C．ηB＜ηC D．ηB＝ηC【解答】解：由题知同一物体升高的高度相同，根据公式W有＝Gh可知有用功相同；因为CA＞BA，拉力相同，根据公式W总＝Fs可知F2做的功多；有用功相同，F2做的总功多，由η=W有W总可知，其机械效率低，即ηB影响滑动摩擦力大小的因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度；物体分别沿斜面BA和CA运动，可认为接触面的粗糙程度相同，斜面越陡，则压力越小，滑动摩擦力越小，则fB＜fC；故B正确。故选：B。5．小吴和小金分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉倒斜面的顶端，假设两个斜面光滑、登高，甲斜面长4m，乙斜面长5m，拉力所做的功分别是W甲、W乙，则（）A．使用甲斜面比使用乙斜面要省功 B．甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高 C．W甲与W乙之比为4：5 D．拉力F甲与F乙之比为5：4【解答】解：①根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，故A错误。②斜面光滑，摩擦力为0，即在光滑斜面上拉动物体没有做额外功，所以两个斜面的机械效率都是100%，故B错误。③斜面光滑，没有做额外功，拉力做的功＝克服物体重力做的功；根据题意可知，两斜面等高，物体重力不变，G和h均相同，由W＝Fs＝Gh可知两次做的功相同，所以W甲：W乙＝1：1，故C错误。④根据题意可知，甲斜面长度s甲＝4m；乙斜面长度s乙＝5m，又W甲＝W乙；根据公式W＝Fs可知，F甲：F乙＝5：4，故D正确。故选：D。6．如图，两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成。用它们分别将重物G1、G2提高相同高度（）A．若G1＝G2，拉力做的额外功相同 B．若G1＝G2，拉力做的总功相同 C．若G1＝G2，甲的机械效率大于乙的机械效率 D．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变【解答】解：如果两个滑轮组所拉重物相同，由图可得，甲图中动滑轮只有1个，而乙图中动滑轮有2个，说明乙图滑轮组所做的额外功要多。在提升相同重物，提升相同高度的情况下，有用功相同，但乙图中做的额外功多，说明乙图中滑轮组机械效率低，乙图中的滑轮组需要做更多的总功。如果同一滑轮组提升的重物重力越大，说明有用功在总功中的比值越大，则机械效率越高。故选：C。二．填空题（共1小题）7．如图所示的四个滑轮中，若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力F1、F2、F3方向匀速提起同一物体时，则F1、F2、F3的大小关系是F1＝F2＞F3。若滑轮自重不能忽略，摩擦和绳重不计，则机械效率最小的是η3。【解答】解：（1）甲图：用F1的力提升重物时，用的是定滑轮；根据定滑轮不省力，故F1＝G。乙图：用F2的力提升重物时，用的是定滑轮；根据定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故F2＝G。丙图：用F2的力提升重物时，用的是动滑轮；根据动滑轮能够省一半的力，故F3=G则F1、F2、F3的大小关系是F1＝F2＞F3，（2）匀速提起同一物体，做的有用功相等，若滑轮自重不能忽略，摩擦和绳重不计，F3做的额外功大于F1和F2做的额外功；由η=W有用W总可它们的机械效率η1＝η2故答案为：F1＝F2＞F3；η3。三．实验探究题（共1小题）8．小金想测量某滑轮组提起物体时的机械效率。（1）请帮小金完成滑轮组的绕线，要求向下拉动绳端时，物体上升；（2）小金应当匀速（选填“匀速”或“加速”）向下拉动弹簧秤，若物体重G1，弹簧秤读数F1，则该滑轮组的机械效率η＝G12（3）小金想进一步探究物重大小对该滑轮组的机械效率有何影响，请帮他设计实验方案，简述你的设计思路①把重为G1的物体挂在滑轮组上，匀速向下拉动弹簧秤，读出弹簧秤的示数F1；②其他条件不变，分别将重为G2、G3的物体挂在滑轮组上，匀速向下拉动弹簧秤，读出弹簧秤的示数F2、F3；③根据η=W有【解答】解：（1）根据题意可知，向下拉动绳端时，物体上升，绳子拉力的方向是向下的，先连接在定滑轮的下端挂钩上，依次绕过动滑轮、定滑轮，如图所示：；（2）实验中要匀速竖直向上拉动物体，目的是使物体处于平衡状态，便于准确读数；由图可知，有两端绳子拉着动滑轮，则s＝2h；滑轮组的机械效率为：η=W（3）根据控制变量法可知，探究“滑轮组的机械效率与绳子的绕法是否有关”时，应控制滑轮相同、提升的物重相同，绕法不同，所以设计思路为：①把重为G1的物体挂在滑轮组上，匀速向下拉动弹簧秤，读出弹簧秤的示数F1；②其他条件不变，分别将重为G2、G3的物体挂在滑轮组上，匀速向下拉动弹簧秤，读出弹簧秤的示数F2、F3；③根据η=W故答案为：（1）如上图；（2）匀速；G12F1；（3）①把重为G1的物体挂