登录
3 [2025 沭阳段考]如图所示，在“测量滑轮组机械效率”实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表所示。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
|实验序号|钩码重力$G/\mathrm{N}$|提升高度$h/\mathrm{m}$|绳端拉力$F/\mathrm{N}$|绳端移动距离$s/\mathrm{m}$|机械效率$\eta$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|4|0.1|
|0.3| |
|2|8|0.1|3.2|0.3|83.3%|
|3|8|0.1|2.0|0.5|80.0%|
（1）在实验中，应沿竖直方向
（2）如图戊所示为第1次实验中弹簧测力计的示数，读数是
（3）由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升不同重物，
（4）由
（5）第3次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将
|实验序号|钩码重力$G/\mathrm{N}$|提升高度$h/\mathrm{m}$|绳端拉力$F/\mathrm{N}$|绳端移动距离$s/\mathrm{m}$|机械效率$\eta$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|4|0.1|
|0.3| ||2|8|0.1|3.2|0.3|83.3%|
|3|8|0.1|2.0|0.5|80.0%|
（1）在实验中，应沿竖直方向
匀速
拉动弹簧测力计。（2）如图戊所示为第1次实验中弹簧测力计的示数，读数是
1.8
$\mathrm{N}$，机械效率是74.1%
（精确到0.1%）。（3）由1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升不同重物，
重物越重
，机械效率越高。（4）由
2、3
两次实验数据可得出结论：提升物体重力相同，动滑轮越重，机械效率越低。（5）第3次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将
偏低
（偏高/不变/偏低）。答案
3.（1）匀速 （2）1.8 74.1% （3）重物越重 （4）2、3 （5）偏低
解析
【分析】
1. 实验中匀速拉动弹簧测力计，是为了使系统处于平衡状态，拉力大小等于弹簧测力计示数，保证测量准确；
2. 弹簧测力计读数需先确定分度值，再读取数值，机械效率利用公式η=W有/W总×100%计算；
3. 探究机械效率与物重的关系时，需控制滑轮组相同（动滑轮重力相同），改变物重，对比1、2实验数据得出结论；
4. 探究机械效率与动滑轮重力的关系时，需控制物重相同，改变动滑轮重力，对比2、3实验数据；
5. 改变绳端拉力方向时，拉力需克服额外摩擦力，总功增大，有用功不变，结合机械效率公式分析变化。
【解析】
（1）实验时，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，拉力大小等于弹簧测力计的示数，便于准确测量拉力。
（2）弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.8N；第1次实验的机械效率：η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%=(4N×0.1m)/(1.8N×0.3m)×100%≈74.1%。
（3）1、2两次实验中，滑轮组相同（动滑轮重力相同），提升的物重不同，物重越大，机械效率越高，故结论为：使用同一滑轮组提升不同重物，重物越重，机械效率越高。
（4）要探究动滑轮重力对机械效率的影响，需控制提升物体的重力相同，改变动滑轮重力，2、3两次实验物重均为8N，符合控制变量要求，故由2、3两次实验数据得出结论。
（5）改变绳端拉力方向时，拉力需要克服更大的摩擦力，导致拉力F增大，总功W总=Fs增大，而有用功W有=Gh不变，根据η=W有/W总可知，测得的滑轮组机械效率将偏低。
【答案】
（1）匀速；（2）1.8；74.1%；（3）重物越重；（4）2、3；（5）偏低
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率计算、影响机械效率的因素
【点评】
本题为测量滑轮组机械效率的实验题，考查实验操作要点、机械效率计算、控制变量法的应用，是力学实验的基础题型，需学生掌握实验原理和变量控制方法。
【难度系数】
0.6
1. 实验中匀速拉动弹簧测力计，是为了使系统处于平衡状态，拉力大小等于弹簧测力计示数，保证测量准确；
2. 弹簧测力计读数需先确定分度值，再读取数值，机械效率利用公式η=W有/W总×100%计算；
3. 探究机械效率与物重的关系时，需控制滑轮组相同（动滑轮重力相同），改变物重，对比1、2实验数据得出结论；
4. 探究机械效率与动滑轮重力的关系时，需控制物重相同，改变动滑轮重力，对比2、3实验数据；
5. 改变绳端拉力方向时，拉力需克服额外摩擦力，总功增大，有用功不变，结合机械效率公式分析变化。
【解析】
（1）实验时，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，拉力大小等于弹簧测力计的示数，便于准确测量拉力。
（2）弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.8N；第1次实验的机械效率：η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%=(4N×0.1m)/(1.8N×0.3m)×100%≈74.1%。
（3）1、2两次实验中，滑轮组相同（动滑轮重力相同），提升的物重不同，物重越大，机械效率越高，故结论为：使用同一滑轮组提升不同重物，重物越重，机械效率越高。
（4）要探究动滑轮重力对机械效率的影响，需控制提升物体的重力相同，改变动滑轮重力，2、3两次实验物重均为8N，符合控制变量要求，故由2、3两次实验数据得出结论。
（5）改变绳端拉力方向时，拉力需要克服更大的摩擦力，导致拉力F增大，总功W总=Fs增大，而有用功W有=Gh不变，根据η=W有/W总可知，测得的滑轮组机械效率将偏低。
【答案】
（1）匀速；（2）1.8；74.1%；（3）重物越重；（4）2、3；（5）偏低
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率计算、影响机械效率的因素
【点评】
本题为测量滑轮组机械效率的实验题，考查实验操作要点、机械效率计算、控制变量法的应用，是力学实验的基础题型，需学生掌握实验原理和变量控制方法。
【难度系数】
0.6
4 [2025 沭阳校级段考]小明学过机械效率后，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？”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动木块的探究实验，如图所示，并记录实验数据如表所示：
（1）通过对上述实验数据的分析，可以得出的探究结论：当其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越
（2）每次实验时木块A与斜面间的摩擦力都小于拉力的原因是
（3）若在斜面上铺上棉布重复第3次的实验，则与第3次实验相比斜面的机械效率将
（1）通过对上述实验数据的分析，可以得出的探究结论：当其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越
高
（高/低）。（2）每次实验时木块A与斜面间的摩擦力都小于拉力的原因是
拉力克服摩擦力的同时还要克服部分重力
。（3）若在斜面上铺上棉布重复第3次的实验，则与第3次实验相比斜面的机械效率将
变小
（变大/不变/变小），原因是其他条件一定，斜面变粗糙，拉力克服摩擦力所做的额外功增多
。答案
4.（1）高 （2）拉力克服摩擦力的同时还要克服部分重力 （3）变小 其他条件一定，斜面变粗糙，拉力克服摩擦力所做的额外功增多
解析
【分析】
要解决这道题，需结合斜面机械效率的相关知识分三步思考：
1. 分析斜面倾斜程度对机械效率的影响：控制物重、斜面粗糙程度等其他条件不变，根据机械效率公式，倾斜程度越大，额外功越少，机械效率越高；
2. 分析摩擦力与拉力的关系：木块沿斜面匀速运动时受力平衡，拉力需同时克服摩擦力和重力的分力，因此拉力大于摩擦力；
3. 分析斜面粗糙程度对机械效率的影响：铺棉布后斜面变粗糙，克服摩擦力的额外功增多，有用功不变，机械效率变小。
【解析】
（1）机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，当其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，物体对斜面的压力越小，摩擦力越小，克服摩擦力的额外功越少，有用功不变，因此机械效率越高，故填“高”。
（2）木块沿斜面匀速运动时，沿斜面方向受力平衡，拉力$F$需要同时克服木块与斜面间的摩擦力$f$和木块重力沿斜面向下的分力，即$F = f + G_{分}$，因此摩擦力小于拉力，原因是拉力克服摩擦力的同时还要克服部分重力。
（3）在斜面上铺棉布后，斜面的粗糙程度变大，其他条件不变时，物体对斜面的压力不变，摩擦力变大，克服摩擦力做的额外功$W_{额}=fs$增多，而有用功$W_{有用}=Gh$不变，总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额}$变大，根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，机械效率变小，原因是其他条件一定，斜面变粗糙，拉力克服摩擦力所做的额外功增多。
【答案】
（1）高 （2）拉力克服摩擦力的同时还要克服部分重力 （3）变小 其他条件一定，斜面变粗糙，拉力克服摩擦力所做的额外功增多
【知识点】
斜面的机械效率、受力平衡、影响机械效率的因素
【点评】
本题围绕斜面机械效率的探究展开，考查了机械效率的计算、受力分析以及影响机械效率的因素，是力学中机械效率部分的典型基础题，注重对实验原理和结论的理解应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合斜面机械效率的相关知识分三步思考：
1. 分析斜面倾斜程度对机械效率的影响：控制物重、斜面粗糙程度等其他条件不变，根据机械效率公式，倾斜程度越大，额外功越少，机械效率越高；
2. 分析摩擦力与拉力的关系：木块沿斜面匀速运动时受力平衡，拉力需同时克服摩擦力和重力的分力，因此拉力大于摩擦力；
3. 分析斜面粗糙程度对机械效率的影响：铺棉布后斜面变粗糙，克服摩擦力的额外功增多，有用功不变，机械效率变小。
【解析】
（1）机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，当其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，物体对斜面的压力越小，摩擦力越小，克服摩擦力的额外功越少，有用功不变，因此机械效率越高，故填“高”。
（2）木块沿斜面匀速运动时，沿斜面方向受力平衡，拉力$F$需要同时克服木块与斜面间的摩擦力$f$和木块重力沿斜面向下的分力，即$F = f + G_{分}$，因此摩擦力小于拉力，原因是拉力克服摩擦力的同时还要克服部分重力。
（3）在斜面上铺棉布后，斜面的粗糙程度变大，其他条件不变时，物体对斜面的压力不变，摩擦力变大，克服摩擦力做的额外功$W_{额}=fs$增多，而有用功$W_{有用}=Gh$不变，总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额}$变大，根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，机械效率变小，原因是其他条件一定，斜面变粗糙，拉力克服摩擦力所做的额外功增多。
【答案】
（1）高 （2）拉力克服摩擦力的同时还要克服部分重力 （3）变小 其他条件一定，斜面变粗糙，拉力克服摩擦力所做的额外功增多
【知识点】
斜面的机械效率、受力平衡、影响机械效率的因素
【点评】
本题围绕斜面机械效率的探究展开，考查了机械效率的计算、受力分析以及影响机械效率的因素，是力学中机械效率部分的典型基础题，注重对实验原理和结论的理解应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
