9. (2025 盐城盐都区二模)如图 11-5-6 所示,工人在斜面上将一个重为 400 N 的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力 $F=200\ \mathrm{N}$,斜面长 $s=5\ \mathrm{m}$、高 $h=2\ \mathrm{m}$。关于该过程,下列说法正确的是 (
A.有用功为 1000 J
B.额外功为 400 J
C.物体受到的摩擦力为 200 N
D.斜面的机械效率为 80%

图 11-5-6 图 11-5-7
D
)A.有用功为 1000 J
B.额外功为 400 J
C.物体受到的摩擦力为 200 N
D.斜面的机械效率为 80%
图 11-5-6 图 11-5-7
答案
9. D
解析
【分析】
要解决这道题,需掌握斜面相关功和机械效率的计算逻辑:①有用功是克服物体重力做的功,公式为$W_{有用}=Gh$;②总功是拉力做的功,公式为$W_{总}=Fs$;③额外功是克服斜面摩擦力做的功,满足$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}$,摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{s}$;④机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$。接下来通过计算各物理量,逐一判断选项正误。
【解析】
已知$G=400\ \mathrm{N}$,$F=200\ \mathrm{N}$,斜面长$s=5\ \mathrm{m}$,斜面高$h=2\ \mathrm{m}$。
1. 计算有用功:$W_{有用}=Gh=400\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{J}$,选项A(1000J)错误;
2. 计算总功:$W_{总}=Fs=200\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=1000\ \mathrm{J}$;
3. 计算额外功:$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=1000\ \mathrm{J}-800\ \mathrm{J}=200\ \mathrm{J}$,选项B(400J)错误;
4. 计算摩擦力:$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{200\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{m}}=40\ \mathrm{N}$,选项C(200N)错误;
5. 计算机械效率:$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{800\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$,选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
斜面的功、机械效率计算
【点评】
本题考查斜面相关的基础功和机械效率计算,需准确区分有用功、总功、额外功的来源,牢记对应公式并正确应用,属于力学基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需掌握斜面相关功和机械效率的计算逻辑:①有用功是克服物体重力做的功,公式为$W_{有用}=Gh$;②总功是拉力做的功,公式为$W_{总}=Fs$;③额外功是克服斜面摩擦力做的功,满足$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}$,摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{s}$;④机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$。接下来通过计算各物理量,逐一判断选项正误。
【解析】
已知$G=400\ \mathrm{N}$,$F=200\ \mathrm{N}$,斜面长$s=5\ \mathrm{m}$,斜面高$h=2\ \mathrm{m}$。
1. 计算有用功:$W_{有用}=Gh=400\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{J}$,选项A(1000J)错误;
2. 计算总功:$W_{总}=Fs=200\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=1000\ \mathrm{J}$;
3. 计算额外功:$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=1000\ \mathrm{J}-800\ \mathrm{J}=200\ \mathrm{J}$,选项B(400J)错误;
4. 计算摩擦力:$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{200\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{m}}=40\ \mathrm{N}$,选项C(200N)错误;
5. 计算机械效率:$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{800\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$,选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
斜面的功、机械效率计算
【点评】
本题考查斜面相关的基础功和机械效率计算,需准确区分有用功、总功、额外功的来源,牢记对应公式并正确应用,属于力学基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
10. (2025无锡锡山区三模)如图11-5-7所示,用竖直向上的力匀速拉动质量均匀的杠杆,一重为18 N的物体挂在杠杆的中点处,现将物体缓慢升高0.1 m,拉力大小$F=10$ N,拉力移动的距离为0.2 m,不计转轴处的摩擦。拉力所做的功为
2
J,有用功为1.8
J,杠杆的机械效率为90%
,杠杆自重为2
N。答案
10. 2 1.8 90% 2
解析
【分析】
本题需明确总功、有用功、额外功的定义,结合杠杆的特点(均匀杠杆重心在中点),利用相关公式逐步计算。先通过拉力和移动距离求总功,再通过物体重力和升高高度求有用功,接着计算机械效率,最后利用额外功(克服杠杆自重的功)求杠杆自重。
【解析】
1. 计算总功:拉力做的功为总功,公式为$W_{总}=Fs$,代入$F=10\ \mathrm{N}$、$s=0.2\ \mathrm{m}$,得$W_{总}=10\ \mathrm{N} × 0.2\ \mathrm{m}=2\ \mathrm{J}$。
2. 计算有用功:提升物体做的功为有用功,公式为$W_{有用}=Gh$,代入$G=18\ \mathrm{N}$、$h=0.1\ \mathrm{m}$,得$W_{有用}=18\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}=1.8\ \mathrm{J}$。
3. 计算机械效率:机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$,代入数据得$\eta=\frac{1.8\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{J}} × 100\%=90\%$。
4. 计算杠杆自重:不计转轴摩擦,额外功为克服杠杆自重做的功,即$W_{额}=W_{总}-W_{有用}=2\ \mathrm{J}-1.8\ \mathrm{J}=0.2\ \mathrm{J}$。均匀杠杆重心在中点,物体升高$0.1\ \mathrm{m}$时,杠杆重心也升高$0.1\ \mathrm{m}$,由$W_{额}=G_{杆}h_{杆}$得$G_{杆}=\frac{W_{额}}{h_{杆}}=\frac{0.2\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{m}}=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
2;1.8;90%;2
【知识点】
功的计算;机械效率;杠杆自重计算
【点评】
本题综合考查杠杆相关的功、机械效率及自重计算,需明确各功的来源,利用杠杆重心特点分析额外功,属于中等难度的力学综合题。
【难度系数】
0.5
本题需明确总功、有用功、额外功的定义,结合杠杆的特点(均匀杠杆重心在中点),利用相关公式逐步计算。先通过拉力和移动距离求总功,再通过物体重力和升高高度求有用功,接着计算机械效率,最后利用额外功(克服杠杆自重的功)求杠杆自重。
【解析】
1. 计算总功:拉力做的功为总功,公式为$W_{总}=Fs$,代入$F=10\ \mathrm{N}$、$s=0.2\ \mathrm{m}$,得$W_{总}=10\ \mathrm{N} × 0.2\ \mathrm{m}=2\ \mathrm{J}$。
2. 计算有用功:提升物体做的功为有用功,公式为$W_{有用}=Gh$,代入$G=18\ \mathrm{N}$、$h=0.1\ \mathrm{m}$,得$W_{有用}=18\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}=1.8\ \mathrm{J}$。
3. 计算机械效率:机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%$,代入数据得$\eta=\frac{1.8\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{J}} × 100\%=90\%$。
4. 计算杠杆自重:不计转轴摩擦,额外功为克服杠杆自重做的功,即$W_{额}=W_{总}-W_{有用}=2\ \mathrm{J}-1.8\ \mathrm{J}=0.2\ \mathrm{J}$。均匀杠杆重心在中点,物体升高$0.1\ \mathrm{m}$时,杠杆重心也升高$0.1\ \mathrm{m}$,由$W_{额}=G_{杆}h_{杆}$得$G_{杆}=\frac{W_{额}}{h_{杆}}=\frac{0.2\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{m}}=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
2;1.8;90%;2
【知识点】
功的计算;机械效率;杠杆自重计算
【点评】
本题综合考查杠杆相关的功、机械效率及自重计算,需明确各功的来源,利用杠杆重心特点分析额外功,属于中等难度的力学综合题。
【难度系数】
0.5
11. (2024南京玄武区模拟)小明用如图11-5-8所示装置在10 s内将重为200 N的货物匀速提升2 m,此过程中拉力的功率为50 W,则有用功为

400
J,拉力为125
N,滑轮组的机械效率是80
%;若克服摩擦和绳重所做额外功占总功的8%,则动滑轮重为30
N。增加提升的高度,机械效率不变
(选填“增大”“减小”或“不变”)。答案
11. 400 125 80 30 不变
解析
【分析】
本题考查滑轮组的功、机械效率及相关计算,解题思路:①有用功是对货物做的功,用W有=Gh计算;②总功由功率与时间的关系W总=Pt求出;③先确定承担物重的绳子段数n,得到绳子自由端移动距离s=nh,再结合W总=Fs计算拉力;④机械效率用η=W有/W总×100%计算;⑤额外功分为克服动滑轮重力、摩擦和绳重的功,先算总额外功,减去摩擦绳重的额外功得到动滑轮的额外功,进而求动滑轮重力;⑥滑轮组机械效率与提升高度无关,据此判断最后一空。
【解析】
1. 有用功:W有 = Gh = 200N × 2m = 400J;
2. 总功:W总 = Pt = 50W × 10s = 500J;
3. 由图可知,承担物重的绳子段数n=2,绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m;根据W总=Fs,得拉力F=W总/s=500J/4m=125N;
4. 滑轮组的机械效率:η=W有/W总×100%=(400J/500J)×100%=80%;
5. 总额外功:W额=W总-W有=500J-400J=100J;克服摩擦和绳重的额外功:W额摩绳=8%×W总=0.08×500J=40J;克服动滑轮重力的额外功:W额动=100J-40J=60J;由W额动=G动h,得G动=60J/2m=30N;
6. 滑轮组机械效率与提升高度无关,因此增加提升高度,机械效率不变。
【答案】
400;125;80;30;不变
【知识点】
滑轮组机械效率;有用功与总功;动滑轮重力计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关计算,需熟练掌握功、机械效率的公式,明确额外功的组成,是常见的模拟题基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查滑轮组的功、机械效率及相关计算,解题思路:①有用功是对货物做的功,用W有=Gh计算;②总功由功率与时间的关系W总=Pt求出;③先确定承担物重的绳子段数n,得到绳子自由端移动距离s=nh,再结合W总=Fs计算拉力;④机械效率用η=W有/W总×100%计算;⑤额外功分为克服动滑轮重力、摩擦和绳重的功,先算总额外功,减去摩擦绳重的额外功得到动滑轮的额外功,进而求动滑轮重力;⑥滑轮组机械效率与提升高度无关,据此判断最后一空。
【解析】
1. 有用功:W有 = Gh = 200N × 2m = 400J;
2. 总功:W总 = Pt = 50W × 10s = 500J;
3. 由图可知,承担物重的绳子段数n=2,绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m;根据W总=Fs,得拉力F=W总/s=500J/4m=125N;
4. 滑轮组的机械效率:η=W有/W总×100%=(400J/500J)×100%=80%;
5. 总额外功:W额=W总-W有=500J-400J=100J;克服摩擦和绳重的额外功:W额摩绳=8%×W总=0.08×500J=40J;克服动滑轮重力的额外功:W额动=100J-40J=60J;由W额动=G动h,得G动=60J/2m=30N;
6. 滑轮组机械效率与提升高度无关,因此增加提升高度,机械效率不变。
【答案】
400;125;80;30;不变
【知识点】
滑轮组机械效率;有用功与总功;动滑轮重力计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关计算,需熟练掌握功、机械效率的公式,明确额外功的组成,是常见的模拟题基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
12. (2024徐州三模)如图11-5-9所示的动滑轮,拉着物体A沿水平方向向左做匀速运动,弹簧测力计的示数为10 N,整个装置的机械效率是80%,则拉力大小为

10
N,物体A受到地面的摩擦力方向为水平向右
,大小为16
N。答案
12. 10 水平向右 16
解析
【分析】
本题是水平方向的动滑轮问题,解题思路如下:1. 同一根绳子拉力处处相等,弹簧测力计的示数等于绳子的拉力,据此确定拉力F的大小;2. 水平方向的有用功是克服物体A摩擦力做的功,总功是拉力F做的功,结合动滑轮的特点(拉力移动距离是物体移动距离的2倍),利用机械效率公式计算摩擦力大小;3. 摩擦力方向与物体相对运动方向相反,结合物体A的运动方向判断摩擦力方向。
【解析】
1. 求拉力大小:同一根绳子的拉力处处相等,弹簧测力计的示数为10N,即绳子拉力为10N,因此拉力F=10N。
2. 求摩擦力大小:物体A匀速运动,动滑轮对A的拉力等于摩擦力f。设物体A移动的距离为s,由于动滑轮上有2段绳子,拉力F移动的距离为2s。机械效率η=W有/W总=(f·s)/(F·2s)=f/(2F),代入η=80%=0.8、F=10N,可得f=2Fη=2×10N×0.8=16N。
3. 判断摩擦力方向:物体A向左做匀速运动,摩擦力阻碍其相对运动,因此摩擦力方向为水平向右。
【答案】
10 水平向右 16
【知识点】
动滑轮、机械效率、摩擦力
【点评】
本题综合考查水平动滑轮的机械效率计算和摩擦力的方向判断,需明确水平方向有用功与总功的对应关系,以及动滑轮的距离特点,是基础知识点的典型应用,难度适中。
【难度系数】
0.5
本题是水平方向的动滑轮问题,解题思路如下:1. 同一根绳子拉力处处相等,弹簧测力计的示数等于绳子的拉力,据此确定拉力F的大小;2. 水平方向的有用功是克服物体A摩擦力做的功,总功是拉力F做的功,结合动滑轮的特点(拉力移动距离是物体移动距离的2倍),利用机械效率公式计算摩擦力大小;3. 摩擦力方向与物体相对运动方向相反,结合物体A的运动方向判断摩擦力方向。
【解析】
1. 求拉力大小:同一根绳子的拉力处处相等,弹簧测力计的示数为10N,即绳子拉力为10N,因此拉力F=10N。
2. 求摩擦力大小:物体A匀速运动,动滑轮对A的拉力等于摩擦力f。设物体A移动的距离为s,由于动滑轮上有2段绳子,拉力F移动的距离为2s。机械效率η=W有/W总=(f·s)/(F·2s)=f/(2F),代入η=80%=0.8、F=10N,可得f=2Fη=2×10N×0.8=16N。
3. 判断摩擦力方向:物体A向左做匀速运动,摩擦力阻碍其相对运动,因此摩擦力方向为水平向右。
【答案】
10 水平向右 16
【知识点】
动滑轮、机械效率、摩擦力
【点评】
本题综合考查水平动滑轮的机械效率计算和摩擦力的方向判断,需明确水平方向有用功与总功的对应关系,以及动滑轮的距离特点,是基础知识点的典型应用,难度适中。
【难度系数】
0.5
13. (2025 扬州江都区二模)如图11-5-10所示,工人利用滑轮组将一个重为900 N的货箱在6 s内匀速提升3 m。此过程中,绳子自由端所受的拉力为F,滑轮组的机械效率为75%。(不计绳重和摩擦)
(1)求滑轮组做的有用功。
(2)求拉力F的大小。
(3)若用此滑轮组匀速提起1200 N的货物,此时滑轮组的机械效率是多少。

(1)求滑轮组做的有用功。
(2)求拉力F的大小。
(3)若用此滑轮组匀速提起1200 N的货物,此时滑轮组的机械效率是多少。
答案
13. (1)滑轮组做的有用功为 $W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=2700\ \mathrm{J}$。
(2)由图可知,$n=3$,根据 $\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}=\dfrac{Gh}{Fs}=\dfrac{Gh}{Fnh}=\dfrac{G}{nF}$可知,拉力 $F$ 的大小:
$F=\dfrac{G}{n\eta}=\dfrac{900\ \mathrm{N}}{3×75\%}=400\ \mathrm{N}$。
(3)不计绳重和摩擦,根据 $F=\dfrac{1}{n}(G+G_{动})$可知,动滑轮重:$G_{动}=nF-G=3×400\ \mathrm{N}-900\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$,
若用此滑轮组匀速提起 1200 N 的货物,此时滑轮组的机械效率:
$\eta=\dfrac{W_{有用}^{'}}{W_{总}^{'}}×100\%=\dfrac{W_{有用}^{'}}{W_{有用}^{'}+W_{额外}}=\dfrac{G'h}{G'h+G_{动}h}×100\%=\dfrac{G'}{G'+G_{动}}×100\%=\dfrac{1200\ \mathrm{N}}{1200\ \mathrm{N}+300\ \mathrm{N}}×100\%=80\%$。
(2)由图可知,$n=3$,根据 $\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}=\dfrac{Gh}{Fs}=\dfrac{Gh}{Fnh}=\dfrac{G}{nF}$可知,拉力 $F$ 的大小:
$F=\dfrac{G}{n\eta}=\dfrac{900\ \mathrm{N}}{3×75\%}=400\ \mathrm{N}$。
(3)不计绳重和摩擦,根据 $F=\dfrac{1}{n}(G+G_{动})$可知,动滑轮重:$G_{动}=nF-G=3×400\ \mathrm{N}-900\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$,
若用此滑轮组匀速提起 1200 N 的货物,此时滑轮组的机械效率:
$\eta=\dfrac{W_{有用}^{'}}{W_{总}^{'}}×100\%=\dfrac{W_{有用}^{'}}{W_{有用}^{'}+W_{额外}}=\dfrac{G'h}{G'h+G_{动}h}×100\%=\dfrac{G'}{G'+G_{动}}×100\%=\dfrac{1200\ \mathrm{N}}{1200\ \mathrm{N}+300\ \mathrm{N}}×100\%=80\%$。
解析
【分析】
本题是滑轮组的综合计算题,解题思路如下:①计算有用功:利用有用功公式$W_{有用}=Gh$,直接代入货箱重力和提升高度即可;②计算拉力$F$:先确定承担物重的绳子段数$n$,结合机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{G}{nF}$,变形求出拉力;③计算新的机械效率:先根据不计绳重和摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系求出动滑轮重力,再利用机械效率公式$\eta=\frac{G'}{G'+G_{动}}$计算提升新货物时的机械效率。
【解析】
(1) 滑轮组做的有用功是对货箱做的功,根据公式:
$W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=2700\ \mathrm{J}$;
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数$n=3$,滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{Gh}{F· nh}=\frac{G}{nF}$,变形可得拉力:
$F=\frac{G}{n\eta}=\frac{900\ \mathrm{N}}{3×75\%}=400\ \mathrm{N}$;
(3) 不计绳重和摩擦,拉力$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$,则动滑轮重力:
$G_{动}=nF-G=3×400\ \mathrm{N}-900\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$;
当匀速提起$1200\ \mathrm{N}$的货物时,机械效率:
$\eta'=\frac{W_{有用}'}{W_{总}'}×100\%=\frac{G'h}{G'h+G_{动}h}×100\%=\frac{G'}{G'+G_{动}}×100\%=\frac{1200\ \mathrm{N}}{1200\ \mathrm{N}+300\ \mathrm{N}}×100\%=80\%$;
【答案】
(1) 2700 J;(2) 400 N;(3) 80%
【知识点】
滑轮组有用功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题考查滑轮组的相关计算,需掌握有用功、总功、机械效率的公式,以及不计绳重和摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系,步骤清晰,是巩固滑轮组知识点的典型中等难度题目。
【难度系数】
0.6
本题是滑轮组的综合计算题,解题思路如下:①计算有用功:利用有用功公式$W_{有用}=Gh$,直接代入货箱重力和提升高度即可;②计算拉力$F$:先确定承担物重的绳子段数$n$,结合机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{G}{nF}$,变形求出拉力;③计算新的机械效率:先根据不计绳重和摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系求出动滑轮重力,再利用机械效率公式$\eta=\frac{G'}{G'+G_{动}}$计算提升新货物时的机械效率。
【解析】
(1) 滑轮组做的有用功是对货箱做的功,根据公式:
$W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=2700\ \mathrm{J}$;
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数$n=3$,滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{Gh}{F· nh}=\frac{G}{nF}$,变形可得拉力:
$F=\frac{G}{n\eta}=\frac{900\ \mathrm{N}}{3×75\%}=400\ \mathrm{N}$;
(3) 不计绳重和摩擦,拉力$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$,则动滑轮重力:
$G_{动}=nF-G=3×400\ \mathrm{N}-900\ \mathrm{N}=300\ \mathrm{N}$;
当匀速提起$1200\ \mathrm{N}$的货物时,机械效率:
$\eta'=\frac{W_{有用}'}{W_{总}'}×100\%=\frac{G'h}{G'h+G_{动}h}×100\%=\frac{G'}{G'+G_{动}}×100\%=\frac{1200\ \mathrm{N}}{1200\ \mathrm{N}+300\ \mathrm{N}}×100\%=80\%$;
【答案】
(1) 2700 J;(2) 400 N;(3) 80%
【知识点】
滑轮组有用功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题考查滑轮组的相关计算,需掌握有用功、总功、机械效率的公式,以及不计绳重和摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系,步骤清晰,是巩固滑轮组知识点的典型中等难度题目。
【难度系数】
0.6
14. [科学思维](2023南通海门区期中)物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA,用于比较不同机械的省力程度,现用如图11-5-11所示滑轮组匀速提升重物,不计绳重和摩擦,则如图11-5-12所示滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中,可能正确的是(


图11-5-11
图11-5-12
A
B
C
D
C
)图11-5-11
图11-5-12
A
B
C
D
答案
14. C
解析
【分析】
首先明确机械效益MA的定义:机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值。对于滑轮组,不计绳重和摩擦时,先推导拉力F与物重G、动滑轮重G动的关系,再得出MA的表达式;接着推导滑轮组机械效率η的表达式,进而分析MA与η的关系,结合各量的变化趋势判断选项。
【解析】
1. 推导机械效益MA:
滑轮组匀速提升重物时,人对机械施加的拉力F=(G+G动)/n(n为承担物重的绳子段数),机械对重物施加的力为G,根据MA的定义:
MA = G/F = G / [(G+G动)/n] = nG/(G+G动) = n / (1 + G动/G)
由此可知,当物重G增大时,MA增大,且MA随G的增大而趋近于n。
2. 推导机械效率η:
滑轮组的机械效率η=W有/W总=Gh/(Fs)=Gh/(F·nh)=G/(nF),代入F=(G+G动)/n得:
η=G/(n·(G+G动)/n)=G/(G+G动)
对比MA的表达式,可得MA = nη,即MA与η成正比,是过原点的直线关系。
3. 分析选项:
A选项:MA随G增大而减小,与推导结果矛盾,错误;
B选项:MA不随G变化,不符合MA的表达式,错误;
C选项:MA与η成正比,符合MA=nη的关系,正确;
D选项:MA与η不成正比,错误。
【答案】
C
【知识点】
机械效益、滑轮组机械效率、滑轮组拉力计算
【点评】
本题结合新定义“机械效益”,考查滑轮组相关公式的推导与应用,需要学生准确理解定义并灵活推导物理量间的关系,难度适中。
【难度系数】
0.5
首先明确机械效益MA的定义:机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值。对于滑轮组,不计绳重和摩擦时,先推导拉力F与物重G、动滑轮重G动的关系,再得出MA的表达式;接着推导滑轮组机械效率η的表达式,进而分析MA与η的关系,结合各量的变化趋势判断选项。
【解析】
1. 推导机械效益MA:
滑轮组匀速提升重物时,人对机械施加的拉力F=(G+G动)/n(n为承担物重的绳子段数),机械对重物施加的力为G,根据MA的定义:
MA = G/F = G / [(G+G动)/n] = nG/(G+G动) = n / (1 + G动/G)
由此可知,当物重G增大时,MA增大,且MA随G的增大而趋近于n。
2. 推导机械效率η:
滑轮组的机械效率η=W有/W总=Gh/(Fs)=Gh/(F·nh)=G/(nF),代入F=(G+G动)/n得:
η=G/(n·(G+G动)/n)=G/(G+G动)
对比MA的表达式,可得MA = nη,即MA与η成正比,是过原点的直线关系。
3. 分析选项:
A选项:MA随G增大而减小,与推导结果矛盾,错误;
B选项:MA不随G变化,不符合MA的表达式,错误;
C选项:MA与η成正比,符合MA=nη的关系,正确;
D选项:MA与η不成正比,错误。
【答案】
C
【知识点】
机械效益、滑轮组机械效率、滑轮组拉力计算
【点评】
本题结合新定义“机械效益”,考查滑轮组相关公式的推导与应用,需要学生准确理解定义并灵活推导物理量间的关系,难度适中。
【难度系数】
0.5
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