1.某人将一箱书搬上楼,可以用两种方法:一是把所有的书一起搬上楼;二是先搬一部分书上楼,再搬剩下的部分。若他上楼的速度相同,则用这两种方法搬书过程中(
A.人做的总功相同
B.人做的有用功相同
C.人做功的机械效率相同
D.人做功的功率相同
B
)。A.人做的总功相同
B.人做的有用功相同
C.人做功的机械效率相同
D.人做功的功率相同
答案
1.B
解析
【分析】
要解决本题,需明确有用功、额外功、总功、机械效率和功率的概念:有用功是对搬书目的有用的功,即克服书重力做的功;额外功是对人无用但必须做的功,即克服人自身重力做的功;总功是有用功与额外功之和;机械效率是有用功与总功的比值;功率是功与做功时间的比值。接下来对比两种搬书方法的各物理量:两种方法中,书总重力、楼高度不变,故有用功相同;分两次搬书时人上楼次数多,额外功增加,总功不同;机械效率随总功变化;功率与总功、时间均有关,需逐一分析选项。
【解析】
设书总重力为$G_{书}$,人重力为$G_{人}$,楼高度为$h$,上楼速度为$v$。
1. 有用功分析:有用功$W_{有}=G_{书}h$,两种方法中$G_{书}$和$h$均相同,故有用功相同,B选项正确。
2. 总功分析:总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$,额外功是克服人自身重力的功。方法一(一起搬):人上楼1次,额外功$W_{额1}=G_{人}h$,总功$W_{总1}=G_{书}h+G_{人}h$;方法二(分两次搬):人上楼2次,额外功$W_{额2}=2G_{人}h$,总功$W_{总2}=G_{书}h+2G_{人}h$,显然总功不同,A选项错误。
3. 机械效率分析:机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$,$W_{有}$相同但$W_{总}$不同,故机械效率不同,C选项错误。
4. 功率分析:功率$P=\frac{W_{总}}{t}$,上楼时间$t=\frac{h}{v}$,方法一的时间$t_{1}=\frac{h}{v}$,方法二的时间$t_{2}=\frac{2h}{v}$,$W_{总}$和$t$均不同,故功率不同,D选项错误。
【答案】
B
【知识点】
有用功、额外功与总功;机械效率;功率
【点评】
本题考查功、机械效率和功率的基础概念,核心是区分有用功与额外功,分两次搬书时额外功增加,导致总功、机械效率和功率变化,需准确掌握各物理量的决定因素。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需明确有用功、额外功、总功、机械效率和功率的概念:有用功是对搬书目的有用的功,即克服书重力做的功;额外功是对人无用但必须做的功,即克服人自身重力做的功;总功是有用功与额外功之和;机械效率是有用功与总功的比值;功率是功与做功时间的比值。接下来对比两种搬书方法的各物理量:两种方法中,书总重力、楼高度不变,故有用功相同;分两次搬书时人上楼次数多,额外功增加,总功不同;机械效率随总功变化;功率与总功、时间均有关,需逐一分析选项。
【解析】
设书总重力为$G_{书}$,人重力为$G_{人}$,楼高度为$h$,上楼速度为$v$。
1. 有用功分析:有用功$W_{有}=G_{书}h$,两种方法中$G_{书}$和$h$均相同,故有用功相同,B选项正确。
2. 总功分析:总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$,额外功是克服人自身重力的功。方法一(一起搬):人上楼1次,额外功$W_{额1}=G_{人}h$,总功$W_{总1}=G_{书}h+G_{人}h$;方法二(分两次搬):人上楼2次,额外功$W_{额2}=2G_{人}h$,总功$W_{总2}=G_{书}h+2G_{人}h$,显然总功不同,A选项错误。
3. 机械效率分析:机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$,$W_{有}$相同但$W_{总}$不同,故机械效率不同,C选项错误。
4. 功率分析:功率$P=\frac{W_{总}}{t}$,上楼时间$t=\frac{h}{v}$,方法一的时间$t_{1}=\frac{h}{v}$,方法二的时间$t_{2}=\frac{2h}{v}$,$W_{总}$和$t$均不同,故功率不同,D选项错误。
【答案】
B
【知识点】
有用功、额外功与总功;机械效率;功率
【点评】
本题考查功、机械效率和功率的基础概念,核心是区分有用功与额外功,分两次搬书时额外功增加,导致总功、机械效率和功率变化,需准确掌握各物理量的决定因素。
【难度系数】
0.6
2.甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3,机械效率之比是3:1,则它们所做的有用功之比是(
A.2:3
B.2:1
C.2:9
D.9:2
B
)。A.2:3
B.2:1
C.2:9
D.9:2
答案
2.B
解析
【分析】
要解决这道题,需先明确机械效率的计算公式:机械效率η=W有用/W总,变形可得有用功W有用=η×W总。题目给出了甲、乙两机器的总功之比和机械效率之比,要求有用功之比,只需将两机器的有用功分别用公式表示,再代入已知比例计算比值即可。
【解析】
已知甲、乙的总功之比W总甲:W总乙=2:3,机械效率之比η甲:η乙=3:1。
根据机械效率公式η=W有用/W总,可得有用功W有用=η·W总。
则甲、乙的有用功之比:
W有用甲:W有用乙=(η甲·W总甲):(η乙·W总乙)=(3×2):(1×3)=6:3=2:1。
因此答案选B。
【答案】
B
【知识点】
机械效率公式的应用,有用功与总功的关系
【点评】
本题是机械效率相关的基础计算题,核心考查对机械效率公式的理解与灵活变形,只要牢记公式并准确代入比例计算即可得出结果,难度较低。
【难度系数】
0.8
要解决这道题,需先明确机械效率的计算公式:机械效率η=W有用/W总,变形可得有用功W有用=η×W总。题目给出了甲、乙两机器的总功之比和机械效率之比,要求有用功之比,只需将两机器的有用功分别用公式表示,再代入已知比例计算比值即可。
【解析】
已知甲、乙的总功之比W总甲:W总乙=2:3,机械效率之比η甲:η乙=3:1。
根据机械效率公式η=W有用/W总,可得有用功W有用=η·W总。
则甲、乙的有用功之比:
W有用甲:W有用乙=(η甲·W总甲):(η乙·W总乙)=(3×2):(1×3)=6:3=2:1。
因此答案选B。
【答案】
B
【知识点】
机械效率公式的应用,有用功与总功的关系
【点评】
本题是机械效率相关的基础计算题,核心考查对机械效率公式的理解与灵活变形,只要牢记公式并准确代入比例计算即可得出结果,难度较低。
【难度系数】
0.8
3.在同样的条件下,小明利用两个不同的动滑轮把木料拉上四楼时,他发现利用较轻的动滑轮在提升木料时机械效率较高,这是因为(
A.可以减少有用功
B.在总功不变的情况下增加有用功
C.在总功不变的情况下减少额外功
D.在有用功不变的情况下减少总功
D
)。A.可以减少有用功
B.在总功不变的情况下增加有用功
C.在总功不变的情况下减少额外功
D.在有用功不变的情况下减少总功
答案
3.D
解析
【分析】
本题考查机械效率的相关知识,需明确机械效率的计算公式及有用功、额外功、总功的关系。首先,提升木料时,木料的重力和提升高度固定,因此有用功不变;动滑轮较轻意味着动滑轮重力小,提升动滑轮的额外功减少,总功等于有用功加额外功,由此分析各选项。
【解析】
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,且$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$。本题中,提升木料的重力$G_{木}$和提升高度$h$不变,故有用功$W_{有用}=G_{木}h$固定;较轻的动滑轮重力$G_{动}$更小,提升动滑轮的额外功$W_{额外}=G_{动}h$减少。结合总功公式,有用功不变、额外功减少,则总功减少。逐一分析选项:
A. 有用功由木料重力和提升高度决定,不会减少,错误;
B. 总功不变时额外功需不变,但动滑轮轻额外功减少,总功会变化,错误;
C. 总功不变时额外功减少需有用功增加,本题有用功不变,错误;
D. 有用功不变,额外功减少导致总功减少,机械效率提高,正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率、有用功与额外功
【点评】
本题为机械效率的基础应用题,核心是明确有用功、额外功的影响因素,理解总功与两者的关系,难度不大,需学生掌握基本公式的应用。
【难度系数】
0.6
本题考查机械效率的相关知识,需明确机械效率的计算公式及有用功、额外功、总功的关系。首先,提升木料时,木料的重力和提升高度固定,因此有用功不变;动滑轮较轻意味着动滑轮重力小,提升动滑轮的额外功减少,总功等于有用功加额外功,由此分析各选项。
【解析】
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,且$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$。本题中,提升木料的重力$G_{木}$和提升高度$h$不变,故有用功$W_{有用}=G_{木}h$固定;较轻的动滑轮重力$G_{动}$更小,提升动滑轮的额外功$W_{额外}=G_{动}h$减少。结合总功公式,有用功不变、额外功减少,则总功减少。逐一分析选项:
A. 有用功由木料重力和提升高度决定,不会减少,错误;
B. 总功不变时额外功需不变,但动滑轮轻额外功减少,总功会变化,错误;
C. 总功不变时额外功减少需有用功增加,本题有用功不变,错误;
D. 有用功不变,额外功减少导致总功减少,机械效率提高,正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率、有用功与额外功
【点评】
本题为机械效率的基础应用题,核心是明确有用功、额外功的影响因素,理解总功与两者的关系,难度不大,需学生掌握基本公式的应用。
【难度系数】
0.6
4. 如图所示,工人用160 N的拉力F将重为300 N的木箱从长为3 m、高为1 m的斜面底端匀速拉到顶端。下列说法正确的是(

A.拉力F做的功是160 J
B.克服木箱自身重力做的功是900 J
C.斜面的机械效率是62.5%
D.木箱所受的摩擦力做功300 J
C
)。A.拉力F做的功是160 J
B.克服木箱自身重力做的功是900 J
C.斜面的机械效率是62.5%
D.木箱所受的摩擦力做功300 J
答案
4.C
解析
【分析】
要解决这道题,需明确斜面相关的总功、有用功、额外功及机械效率的计算逻辑:总功是拉力做的功,公式为$ W_{总}=Fs $;有用功是克服物体重力做的功,公式为$ W_{有}=Gh $;额外功是克服摩擦力做的功,满足$ W_{额}=W_{总}-W_{有} $;机械效率公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $。接下来逐个计算选项中的物理量,判断正误。
【解析】
1. 计算拉力做的总功:已知拉力$ F=160N $,斜面长度$ s=3m $,根据总功公式得$ W_{总}=Fs=160N×3m=480J $,因此A选项(拉力做功160J)错误。
2. 计算克服重力的有用功:已知木箱重力$ G=300N $,斜面高度$ h=1m $,根据有用功公式得$ W_{有}=Gh=300N×1m=300J $,因此B选项(克服重力做功900J)错误。
3. 计算斜面的机械效率:将有用功和总功代入机械效率公式,$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{300J}{480J}×100\%=62.5\% $,因此C选项正确。
4. 计算摩擦力做的额外功:额外功等于总功减去有用功,即$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=480J-300J=180J $,即摩擦力做功180J,因此D选项(摩擦力做功300J)错误。
【答案】
C
【知识点】
斜面机械效率、功的计算
【点评】
本题考查斜面相关的功与机械效率的计算,核心是区分总功、有用功、额外功的概念,需准确对应各物理量的数值,属于初中物理基础题型,需熟练掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需明确斜面相关的总功、有用功、额外功及机械效率的计算逻辑:总功是拉力做的功,公式为$ W_{总}=Fs $;有用功是克服物体重力做的功,公式为$ W_{有}=Gh $;额外功是克服摩擦力做的功,满足$ W_{额}=W_{总}-W_{有} $;机械效率公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $。接下来逐个计算选项中的物理量,判断正误。
【解析】
1. 计算拉力做的总功:已知拉力$ F=160N $,斜面长度$ s=3m $,根据总功公式得$ W_{总}=Fs=160N×3m=480J $,因此A选项(拉力做功160J)错误。
2. 计算克服重力的有用功:已知木箱重力$ G=300N $,斜面高度$ h=1m $,根据有用功公式得$ W_{有}=Gh=300N×1m=300J $,因此B选项(克服重力做功900J)错误。
3. 计算斜面的机械效率:将有用功和总功代入机械效率公式,$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{300J}{480J}×100\%=62.5\% $,因此C选项正确。
4. 计算摩擦力做的额外功:额外功等于总功减去有用功,即$ W_{额}=W_{总}-W_{有}=480J-300J=180J $,即摩擦力做功180J,因此D选项(摩擦力做功300J)错误。
【答案】
C
【知识点】
斜面机械效率、功的计算
【点评】
本题考查斜面相关的功与机械效率的计算,核心是区分总功、有用功、额外功的概念,需准确对应各物理量的数值,属于初中物理基础题型,需熟练掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.6
5. 下图是由两个相同的滑轮分别组装成的滑轮组,甲、乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计,下列说法正确的是(

A.$ F_甲 $小于$ F_乙 $
B.甲、乙两人拉绳子的速度相同
C.甲的拉力做功的功率大于乙的拉力做功的功率
D.如果考虑滑轮质量,甲所用装置的机械效率比乙所用装置的大
D
)。A.$ F_甲 $小于$ F_乙 $
B.甲、乙两人拉绳子的速度相同
C.甲的拉力做功的功率大于乙的拉力做功的功率
D.如果考虑滑轮质量,甲所用装置的机械效率比乙所用装置的大
答案
5.D
解析
【分析】
要解决本题,需先明确甲、乙装置的滑轮类型,结合定滑轮、动滑轮的特点,以及功、功率、机械效率的相关知识逐一分析选项:首先判断甲装置为两个定滑轮,乙装置为定滑轮与动滑轮组成的滑轮组;再针对每个选项涉及的物理量,结合公式推导分析差异。
【解析】
1. 分析拉力大小(选项A):
不计滑轮、绳重及摩擦时,定滑轮不省力,动滑轮可省一半力。
甲装置:两个滑轮均为定滑轮,故拉力$ F_甲 = G $($ G $为重物重力);
乙装置:动滑轮上有2段绳子,拉力$ F_乙 = \frac{G}{2} $;
因此$ F_甲 > F_乙 $,选项A错误。
2. 分析拉绳子的速度(选项B):
设重物上升速度为$ v $,相等时间内重物上升高度相同。
甲装置:定滑轮不改变绳子自由端速度,拉力端速度$ v_甲 = v $;
乙装置:动滑轮上有2段绳子,绳子自由端速度为重物上升速度的2倍,即$ v_乙 = 2v $;
因此两者速度不同,选项B错误。
3. 分析拉力做功的功率(选项C):
功率公式$ P = \frac{W}{t} $,拉力做功$ W = Fs $,时间$ t $相同。
甲装置:$ W_甲 = F_甲 · s_甲 = G · h $,功率$ P_甲 = \frac{Gh}{t} $;
乙装置:$ W_乙 = F_乙 · s_乙 = \frac{G}{2} · 2h = Gh $,功率$ P_乙 = \frac{Gh}{t} $;
因此两者功率相等,选项C错误。
4. 分析考虑滑轮质量时的机械效率(选项D):
机械效率$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} $,有用功$ W_{有} = Gh $(两装置有用功相同)。
甲装置:滑轮为定滑轮,提升重物时滑轮不移动,额外功仅为克服绳重和摩擦,额外功很小;
乙装置:动滑轮随重物上升,额外功包括克服动滑轮重力做的功,额外功更大;
因此甲装置总功更小,机械效率更高,选项D正确。
【答案】D
【知识点】定滑轮与动滑轮、滑轮组机械效率、功率
【点评】本题考查滑轮组的综合应用,需区分定滑轮、动滑轮的特点,重点注意“考虑滑轮质量”时额外功的来源差异,是解题的易错点,需结合公式细致推导。
【难度系数】0.5
要解决本题,需先明确甲、乙装置的滑轮类型,结合定滑轮、动滑轮的特点,以及功、功率、机械效率的相关知识逐一分析选项:首先判断甲装置为两个定滑轮,乙装置为定滑轮与动滑轮组成的滑轮组;再针对每个选项涉及的物理量,结合公式推导分析差异。
【解析】
1. 分析拉力大小(选项A):
不计滑轮、绳重及摩擦时,定滑轮不省力,动滑轮可省一半力。
甲装置:两个滑轮均为定滑轮,故拉力$ F_甲 = G $($ G $为重物重力);
乙装置:动滑轮上有2段绳子,拉力$ F_乙 = \frac{G}{2} $;
因此$ F_甲 > F_乙 $,选项A错误。
2. 分析拉绳子的速度(选项B):
设重物上升速度为$ v $,相等时间内重物上升高度相同。
甲装置:定滑轮不改变绳子自由端速度,拉力端速度$ v_甲 = v $;
乙装置:动滑轮上有2段绳子,绳子自由端速度为重物上升速度的2倍,即$ v_乙 = 2v $;
因此两者速度不同,选项B错误。
3. 分析拉力做功的功率(选项C):
功率公式$ P = \frac{W}{t} $,拉力做功$ W = Fs $,时间$ t $相同。
甲装置:$ W_甲 = F_甲 · s_甲 = G · h $,功率$ P_甲 = \frac{Gh}{t} $;
乙装置:$ W_乙 = F_乙 · s_乙 = \frac{G}{2} · 2h = Gh $,功率$ P_乙 = \frac{Gh}{t} $;
因此两者功率相等,选项C错误。
4. 分析考虑滑轮质量时的机械效率(选项D):
机械效率$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} $,有用功$ W_{有} = Gh $(两装置有用功相同)。
甲装置:滑轮为定滑轮,提升重物时滑轮不移动,额外功仅为克服绳重和摩擦,额外功很小;
乙装置:动滑轮随重物上升,额外功包括克服动滑轮重力做的功,额外功更大;
因此甲装置总功更小,机械效率更高,选项D正确。
【答案】D
【知识点】定滑轮与动滑轮、滑轮组机械效率、功率
【点评】本题考查滑轮组的综合应用,需区分定滑轮、动滑轮的特点,重点注意“考虑滑轮质量”时额外功的来源差异,是解题的易错点,需结合公式细致推导。
【难度系数】0.5
6.杠杆是一种机械效率很高的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个36 kg的物体提升50 cm,则需要做的有用功为
180
J,总功为200
J。(g取10 N/kg)答案
6.180 200
解析
【分析】
本题需计算杠杆提升物体的有用功和总功,解题思路为:①先根据物体质量计算其重力;②将提升高度单位换算为米,利用有用功公式计算对物体做的有用功;③根据机械效率公式变形,代入有用功和机械效率计算总功。
【解析】
解:1. 计算物体重力:$ G = mg = 36\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 360\ \mathrm{N} $;
2. 计算有用功:物体提升高度 $ h = 50\ \mathrm{cm} = 0.5\ \mathrm{m} $,有用功 $ W_{\mathrm{有}} = Gh = 360\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m} = 180\ \mathrm{J} $;
3. 计算总功:由机械效率公式 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} $,变形得 $ W_{\mathrm{总}} = \frac{W_{\mathrm{有}}}{\eta} = \frac{180\ \mathrm{J}}{90\%} = 200\ \mathrm{J} $。
【答案】180;200
【知识点】有用功计算、总功计算、机械效率应用
【点评】本题是机械效率相关的基础计算题,核心是明确有用功、总功与机械效率的关系,需注意单位统一,难度较低,适合巩固基础。
【难度系数】0.8
本题需计算杠杆提升物体的有用功和总功,解题思路为:①先根据物体质量计算其重力;②将提升高度单位换算为米,利用有用功公式计算对物体做的有用功;③根据机械效率公式变形,代入有用功和机械效率计算总功。
【解析】
解:1. 计算物体重力:$ G = mg = 36\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 360\ \mathrm{N} $;
2. 计算有用功:物体提升高度 $ h = 50\ \mathrm{cm} = 0.5\ \mathrm{m} $,有用功 $ W_{\mathrm{有}} = Gh = 360\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m} = 180\ \mathrm{J} $;
3. 计算总功:由机械效率公式 $ \eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} $,变形得 $ W_{\mathrm{总}} = \frac{W_{\mathrm{有}}}{\eta} = \frac{180\ \mathrm{J}}{90\%} = 200\ \mathrm{J} $。
【答案】180;200
【知识点】有用功计算、总功计算、机械效率应用
【点评】本题是机械效率相关的基础计算题,核心是明确有用功、总功与机械效率的关系,需注意单位统一,难度较低,适合巩固基础。
【难度系数】0.8
7.如图所示,用细绳将一个重为6 N的物体沿光滑斜面匀速拉到高处,物体移动的距离$s=1\ \mathrm{m}$,物体上升的高度$h=0.25\ \mathrm{m}$,在此过程中,细绳的拉力$F$为

1.5
N。若斜面粗糙,匀速拉动同一物体时,所做的有用功是1.5
J;若斜面的机械效率为75%,则细绳的拉力$F'$为2
N。答案
7.1.5 1.5 2
解析
【分析】
要解决本题,需分三步分析:①光滑斜面无额外功,利用功的原理(总功等于有用功)计算拉力;②有用功是克服物体重力做的功,与斜面粗糙程度无关;③利用机械效率公式,结合有用功和总功的关系计算粗糙斜面的拉力。具体思路:1. 光滑斜面时,由$Fs=Gh$代入数据求拉力;2. 有用功$W_{有}=Gh$直接计算;3. 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$,结合$W_{总}=F's$变形求拉力$F'$。
【解析】
1. 光滑斜面时,额外功为0,根据功的原理,拉力做的总功等于克服物体重力的有用功,即$Fs=Gh$。代入$G=6\ \mathrm{N}$、$h=0.25\ \mathrm{m}$、$s=1\ \mathrm{m}$,得:
$F=\frac{Gh}{s}=\frac{6\ \mathrm{N} × 0.25\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}}=1.5\ \mathrm{N}$。
2. 有用功是克服物体重力做的功,与斜面粗糙程度无关,所以:
$W_{有}=Gh=6\ \mathrm{N} × 0.25\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$。
3. 当斜面机械效率为75%时,由$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$,且总功$W_{总}=F's$,变形得$F'=\frac{W_{有}}{\eta s}$。代入数据:
$F'=\frac{1.5\ \mathrm{J}}{0.75 × 1\ \mathrm{m}}=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
1.5;1.5;2
【知识点】
斜面的功、有用功、机械效率
【点评】
本题考查斜面相关的功、有用功及机械效率的计算,需掌握功的原理和机械效率公式,区分有用功与总功的概念,属于基础应用题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需分三步分析:①光滑斜面无额外功,利用功的原理(总功等于有用功)计算拉力;②有用功是克服物体重力做的功,与斜面粗糙程度无关;③利用机械效率公式,结合有用功和总功的关系计算粗糙斜面的拉力。具体思路:1. 光滑斜面时,由$Fs=Gh$代入数据求拉力;2. 有用功$W_{有}=Gh$直接计算;3. 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$,结合$W_{总}=F's$变形求拉力$F'$。
【解析】
1. 光滑斜面时,额外功为0,根据功的原理,拉力做的总功等于克服物体重力的有用功,即$Fs=Gh$。代入$G=6\ \mathrm{N}$、$h=0.25\ \mathrm{m}$、$s=1\ \mathrm{m}$,得:
$F=\frac{Gh}{s}=\frac{6\ \mathrm{N} × 0.25\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}}=1.5\ \mathrm{N}$。
2. 有用功是克服物体重力做的功,与斜面粗糙程度无关,所以:
$W_{有}=Gh=6\ \mathrm{N} × 0.25\ \mathrm{m}=1.5\ \mathrm{J}$。
3. 当斜面机械效率为75%时,由$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$,且总功$W_{总}=F's$,变形得$F'=\frac{W_{有}}{\eta s}$。代入数据:
$F'=\frac{1.5\ \mathrm{J}}{0.75 × 1\ \mathrm{m}}=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
1.5;1.5;2
【知识点】
斜面的功、有用功、机械效率
【点评】
本题考查斜面相关的功、有用功及机械效率的计算,需掌握功的原理和机械效率公式,区分有用功与总功的概念,属于基础应用题型,难度适中。
【难度系数】
0.6
8.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计的示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法是
错误
(选填“正确”或“错误”)的,因为他没有考虑到摩擦力
对滑轮组机械效率的影响,会使测得的机械效率变高
(选填“高”或“低”)。答案
8.错误 摩擦力 高
解析
【分析】
本题考查测量滑轮组机械效率的实验操作细节,解题思路为:首先明确实验中拉力的正确测量方式,判断静止读数是否合理;再分析静止读数时忽略的因素,以及该因素对拉力、总功、机械效率的影响,进而得出结论。
【解析】
测量滑轮组机械效率时,需匀速竖直拉动弹簧测力计并读数,此时拉力需克服物重、动滑轮重及滑轮与绳子间的摩擦力;若静止读数,会忽略摩擦力的影响,测得的拉力偏小。根据机械效率公式η=W有/W总=Gh/(Fs),有用功Gh不变,总功Fs因拉力偏小而偏小,因此测得的机械效率会偏高。故小明的想法错误,他未考虑摩擦力的影响,测得的机械效率变高。
【答案】
错误 摩擦力 高
【知识点】
滑轮组机械效率、摩擦力对机械效率的影响
【点评】
本题聚焦实验操作的易错点,需学生理解实验中拉力的构成,明确静止读数会遗漏摩擦力,从而影响机械效率的测量,是对实验基础的考查。
【难度系数】
0.5
本题考查测量滑轮组机械效率的实验操作细节,解题思路为:首先明确实验中拉力的正确测量方式,判断静止读数是否合理;再分析静止读数时忽略的因素,以及该因素对拉力、总功、机械效率的影响,进而得出结论。
【解析】
测量滑轮组机械效率时,需匀速竖直拉动弹簧测力计并读数,此时拉力需克服物重、动滑轮重及滑轮与绳子间的摩擦力;若静止读数,会忽略摩擦力的影响,测得的拉力偏小。根据机械效率公式η=W有/W总=Gh/(Fs),有用功Gh不变,总功Fs因拉力偏小而偏小,因此测得的机械效率会偏高。故小明的想法错误,他未考虑摩擦力的影响,测得的机械效率变高。
【答案】
错误 摩擦力 高
【知识点】
滑轮组机械效率、摩擦力对机械效率的影响
【点评】
本题聚焦实验操作的易错点,需学生理解实验中拉力的构成,明确静止读数会遗漏摩擦力,从而影响机械效率的测量,是对实验基础的考查。
【难度系数】
0.5
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